楊彩玲

(北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司廈門分公司 福建廈門 361000)

地鐵車輛段大型屋面的排水工程設(shè)計(jì)

楊彩玲

(北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司廈門分公司 福建廈門 361000)

屋面雨水排水系統(tǒng)按雨水在管道內(nèi)的流態(tài)分為壓力流雨水排水系統(tǒng)、重力半有壓雨水排水系統(tǒng)和重力流雨水排水系統(tǒng)，文章以廈門市地鐵車輛段運(yùn)用庫、檢修庫等大型屋面的排水實(shí)例，比較壓力流雨水排水系統(tǒng)、重力半有壓流雨水排水系統(tǒng)、重力流雨水排水系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和適用性，結(jié)果表明，排水工程采用壓力流、半有壓力流，還是重力流，應(yīng)根據(jù)該工程的特點(diǎn)，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，因地制宜，選擇合宜的排水方案。

大屋面排水;虹吸雨水排水系統(tǒng);重力半有壓流雨水排水系統(tǒng);重力流雨水排水系統(tǒng);地鐵車輛段

0 引言

地鐵車輛段是城市軌道交通系統(tǒng)中對(duì)車輛進(jìn)行運(yùn)營管理、停放及維修、保養(yǎng)的場(chǎng)所，同時(shí)也是車輛段工作人員的辦公場(chǎng)所，包含臨時(shí)住宿等。其中，檢修庫、運(yùn)用庫等建筑物的屋面面積超大，甚至進(jìn)行上蓋開發(fā)。大屋面雨水如何安全、有效地組織排放，并兼顧建筑物外立面美觀、且與上蓋開發(fā)保持嚴(yán)格的設(shè)計(jì)、管理界面，成為地鐵給排水設(shè)計(jì)人員的一個(gè)設(shè)計(jì)重點(diǎn)。屋面雨水排水系統(tǒng)按雨水在管道內(nèi)的流態(tài)分為壓力流雨水排水系統(tǒng)、重力半有壓流雨水排水系統(tǒng)和重力流雨水排水系統(tǒng)，3種排水系統(tǒng)分別具有各自的優(yōu)勢(shì)和適用性。

1 壓力流雨水排水系統(tǒng)

壓力流雨水排水系統(tǒng)即虹吸雨水排水系統(tǒng)，虹吸雨水排水系統(tǒng)利用能夠隔絕空氣的虹吸式雨水斗和管道系統(tǒng)，依靠建筑物的勢(shì)能，雨水在密閉的管道系統(tǒng)內(nèi)形成滿管流，在立管處產(chǎn)生虹吸作用，將屋面的雨水迅速排走[1]。

廈門市軌道交通1號(hào)線廈門北車輛基地的聯(lián)合檢修庫(屋面面積約4.5萬m2，建筑高度13.1m)和廈門市軌道交通2號(hào)線東孚車輛段的運(yùn)用檢修庫(屋面面積約4.6萬m2，建筑高度14.4m)，都是地上式大跨度建筑，大庫區(qū)采用鋼結(jié)構(gòu)屋面，如圖1～圖2所示。

圖1 廈門北車輛基地聯(lián)合檢修庫效果圖

圖2 東孚車輛段運(yùn)用檢修庫效果圖

以東孚運(yùn)用庫檢修庫為例，設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期P=10a；廈門5min暴雨強(qiáng)度q5=628L/(s/hm2)；庫區(qū)總匯水面積Fw=4.6237hm2，屋面雨水系統(tǒng)總排水雨水量為2999L,本文擬采用虹吸雨水系統(tǒng)和重力半有壓流雨水排水系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

表1 東孚運(yùn)用庫采用壓力流和半有壓力流排水的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)照表

虹吸雨水斗水力條件好，是同等口徑的重力流雨水斗的3～4倍，因此虹吸雨水排水系統(tǒng)具有雨水斗、雨水管數(shù)量少的優(yōu)勢(shì)[2]。虹吸雨水排水系統(tǒng)懸吊管安裝不需要坡度，只需要不出現(xiàn)倒坡即可，因此適用于大面積的屋面排水工程。在節(jié)省管材和方便施工方面也具有很大的優(yōu)勢(shì)[3]。檢修庫、運(yùn)用庫等建筑物的庫區(qū)具有大跨度、高凈空等特點(diǎn)，虹吸雨水排水系統(tǒng)在其應(yīng)用較重力半有壓流雨水排水系統(tǒng)具有較大的優(yōu)勢(shì)。廈門北車輛基地聯(lián)合檢修庫和東孚車輛段運(yùn)用庫屋面虹吸排水系統(tǒng)的成功應(yīng)用顯示出虹吸排水系統(tǒng)排水能力強(qiáng)、維護(hù)簡(jiǎn)單、美觀等顯著特點(diǎn)，為今后地鐵車輛段和綜合基地等同類工程的施工提供了參考。

由于軌道交通系統(tǒng)具有接觸網(wǎng)，因此虹吸雨水排水系統(tǒng)需要根據(jù)接觸網(wǎng)的布置方式，合理布置排水管道走向，一般情況下，懸吊管的方向平行于接觸網(wǎng)的方向。

2 重力半有壓流雨水排水系統(tǒng)

重力半有壓流雨水排水系統(tǒng)由普通雨水斗、懸吊管、立管、埋地管和排出管組成[4]。

重力半有壓流雨水排水系統(tǒng)對(duì)于虹吸雨水系統(tǒng)來說，有很大的安全余量， 能夠排除超過設(shè)計(jì)流量的雨水量。一般情況下，重力半有壓流雨水系統(tǒng)管道中水流流態(tài)為水-氣二相流，隨著雨水量增大，雨水斗前水深逐漸增加，達(dá)到一定深度后，雨水斗不再進(jìn)氣，管道內(nèi)形成滿管流，流態(tài)由重力流變成壓力流，系統(tǒng)排水量大增。所以，從排水安全角度來說，重力半有壓流雨水排水系統(tǒng)要優(yōu)于虹吸雨水排水系統(tǒng)[5]。

檢修庫、運(yùn)用庫除了大跨度、高凈空的庫房外，還有附屬用房。附屬用房一般為2至3層，層高3m～5m之間，跨度小，房間密集，一般采用重力半有壓流雨水排水系統(tǒng)，布置靈活，工程造價(jià)低。

3 重力流雨水排水系統(tǒng)

天溝、檐溝、排水溝等排水系統(tǒng)，水與空氣充分接觸，通過找坡，依靠重力，排除屋面雨水，該系統(tǒng)稱重力流雨水排水系統(tǒng)。

廈門市具有人口密度大，土地資源緊缺的特點(diǎn)，有些地鐵車輛段已經(jīng)處于城市副中心或城市重要發(fā)展區(qū)域，而作為工業(yè)建筑的地鐵車輛段不論從體量、建設(shè)強(qiáng)度以及外觀方面都與現(xiàn)代化城市發(fā)展格格不入，為解決這些問題，地鐵車輛段經(jīng)常進(jìn)行上蓋開發(fā)。上蓋物業(yè)開發(fā)或者公園建設(shè)，對(duì)于城市空間綜合利用、協(xié)調(diào)城市面貌等方面起到了很好的效益。

當(dāng)?shù)罔F車輛段進(jìn)行上蓋開發(fā)，且不同期實(shí)施，該類型工程需要考慮開發(fā)實(shí)施前臨時(shí)排水措施和開發(fā)完成后永久排水措施。該類工程中，常采用天溝、檐溝、排水溝解決雨水排水問題。

(1)廈門市軌道交通1號(hào)線廈門北車輛基地運(yùn)用庫是地上式運(yùn)用庫，進(jìn)行上蓋保障房開發(fā)，建設(shè)保障房建筑面積約19.5萬m2，上蓋蓋板面積約7.1萬m2，如圖3～圖5所示。

圖3 廈門北車輛基地總平面圖

圖4 上蓋保障房效果圖

由于上、下部分不同使用功能，不同產(chǎn)權(quán)，施工界面不同，因此，上、下部分的排水系統(tǒng)需分開設(shè)置、通過應(yīng)用庫上蓋蓋板分隔兩部分，互不影響。

圖5 蓋板剖面示意圖

由于上下部分不同期實(shí)施，面臨著開發(fā)實(shí)施前臨時(shí)排水和開發(fā)完成后永久排水問題。該工程中，在大蓋板上設(shè)置6條設(shè)備管溝作為上蓋開發(fā)完成后設(shè)備管道的路由，分期實(shí)施期間的排水方案是將6條設(shè)備管溝作為臨時(shí)排水溝使用，大板上的水排向鄰近的管溝，管溝內(nèi)收集的水統(tǒng)一排向大蓋板西南邊，再通過雨水管道重力排出紅線外，如圖6所示。

圖6 蓋板排水溝示意圖

設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期P=10a；廈門5min暴雨強(qiáng)度q5=628L/(s/hm2)；總匯水面積Fw= 7.1hm2，屋面雨水系統(tǒng)總排水雨水量為4459L。若該工程采用虹吸雨水系統(tǒng)或重力半有壓流雨水系統(tǒng)，如圖7～圖8所示，與排水溝做法進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較如表2所示。

圖7 開發(fā)實(shí)施前作為臨時(shí)排水溝做法

圖8 開發(fā)實(shí)施后作為設(shè)備管溝做法

該工程開發(fā)實(shí)施前作為排水溝解決臨時(shí)排水問題，開發(fā)實(shí)施后作為上蓋開發(fā)工程的設(shè)備管溝，真正做到了永臨結(jié)合，減少工程量，為地鐵車輛段同類工程的施工提供了參考。

表2 廈門北車輛基地蓋板采用壓力流、半有壓力流和排水溝排水的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)照表

(2)廈門市軌道交通2號(hào)線高林停車場(chǎng)所在地為廈門島內(nèi)的城市重要發(fā)展區(qū)域，土地資源稀缺，原為高林公園，為周邊居民提供休閑娛樂場(chǎng)所。經(jīng)人文、技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性比較，將其運(yùn)用庫建造成下沉式運(yùn)用庫，并進(jìn)行上蓋公園還建，蓋板面積約2.6萬m2，四周為消防車道，消防車道開孔率為60%，如圖9所示。

圖9 高林停車場(chǎng)運(yùn)用庫上蓋開發(fā)效果圖

由于消防車道開孔，上蓋排水不能直接與蓋板外排水系統(tǒng)連通,如圖10所示。該工程，蓋板雙側(cè)找坡，在蓋板邊緣設(shè)置檐溝，在連廊處用雨水管接蓋板外雨水檢查井，如圖11所示。

圖10 高林運(yùn)用庫蓋板排水示意圖

圖11 高林運(yùn)用庫檐溝做法

該做法適用于地下或下沉式車輛段大蓋板排水，該方法也成功地應(yīng)用于廈門市軌道交通3號(hào)線五緣灣停車場(chǎng)運(yùn)用庫、廈門市軌道交通6號(hào)線磁窯車輛段蓋板排水。

4 多種排水系統(tǒng)的結(jié)合應(yīng)用

廈門高崎停車場(chǎng)上蓋公交停車樓工程，是在廈門市軌道交通1號(hào)線高崎停車場(chǎng)運(yùn)用庫上方進(jìn)行的上蓋開發(fā)工程，是全國第一座在軌道交通工程上方建造的公交停車樓。高崎停車場(chǎng)運(yùn)用庫為地上式運(yùn)用庫，公交停車樓共2層(首層、二層及屋面停放公交車)，東西兩側(cè)采用漸縮式樓面，建筑面積5萬多平方米，蓋板面積約3.5萬m2，如圖12～圖13所示。

圖12 高崎停車場(chǎng)上蓋公交停車樓效果圖

圖13 公交停車樓屋面雨水排水示意圖

該工程通過地面找坡，設(shè)置雨水天溝和檐溝，采用虹吸雨水排水系統(tǒng)排放大屋面雨水。

該工程設(shè)計(jì)難點(diǎn)一：由于公交停車樓和地鐵運(yùn)用庫屬于不同的產(chǎn)權(quán)單位，為了維修、管理方便，設(shè)計(jì)上要求蓋上、蓋下雨水系統(tǒng)獨(dú)立分開。因此，首層(即高崎運(yùn)用庫屋面層)的雨水懸吊管和立管應(yīng)在運(yùn)用庫的外側(cè)，且南側(cè)為高崎停車場(chǎng)范圍，雨水盡量往北側(cè)排放。

屋面層和二層的雨水通過地面找坡，設(shè)置多排雨水天溝和檐溝，采用虹吸雨水系統(tǒng)往北側(cè)走，順著運(yùn)用庫的外墻接公交停車樓的地面雨水系統(tǒng)。在首層(即運(yùn)用庫頂板)，只能通過地面找坡，樓板邊沿(即運(yùn)用庫外側(cè))設(shè)置雨水檐溝，檐溝上方為花池，在檐溝底部設(shè)置虹吸雨水系統(tǒng)或者重力流雨水系統(tǒng),如圖14所示。

圖14 公交停車樓檐溝做法

設(shè)計(jì)難點(diǎn)二：南側(cè)部分花池由于被上下行坡道擋住，無法設(shè)置虹吸雨水系統(tǒng)往北側(cè)走，且該部分雨水量較小，該工程該部分采用重力半有壓力流雨水排水系統(tǒng)接高崎停車場(chǎng)雨水系統(tǒng)。

設(shè)計(jì)難點(diǎn)三：公交停車樓跨度大，從南側(cè)到北側(cè)，管線走線距離長(zhǎng)，且要穿越變形縫、卷簾門、通風(fēng)采光井，管線布置應(yīng)盡量避開這些位置。

在該工程中，同時(shí)采用了虹吸雨水排水系統(tǒng)、重力半有壓流雨水排水系統(tǒng)和重力流雨水排水系統(tǒng)，充分發(fā)揮3種排水系統(tǒng)各自優(yōu)勢(shì)，因地制宜，成功解決了上蓋開發(fā)排水困難的問題。

5 結(jié)語

地鐵車輛段大型屋面的排水工程采用壓力流、半有壓力流，還是重力流，應(yīng)根據(jù)工程的特點(diǎn)，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，因地制宜，選擇合適的排水方案。

[1] 鐘潔.談機(jī)場(chǎng)航站樓屋面雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].山西建筑，2013(11):103-104.

[2] 陳志詳.虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].建設(shè)中華，2016.

[3] 張紅巖.虹吸式雨水排水系統(tǒng)的應(yīng)用[J].科技向?qū)В?011(8)：1911.

[4] 沈婷婷.大型建筑屋面雨水的排放和收集[J].住宅科技，2010(10)：9-12.

[5] 武朝杰,馬兆河.淺議屋面雨水排水系統(tǒng)[J].科技向?qū)В?010(23)：166-182.

[6] GB50015-2003 建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范(2009年版)[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2010:84-91.

AnalysisonDrainageEngineeringDesignofLargeRoofinSubwayDepot

YANGCailing

(Xiamen branch of Beijing Urban Construction Design & Development Group Co.,Ltd,Xiamen 361000)

Roof rainwater drainage system is divided into pressure flow rainwater drainage system, gravity semi-pressurized rainwater drainage system and gravity rainwater drainage system according to the flow of rainwater in pipeline. This paper compares the advantages and applicabilities of pressure flow rainwater drainage system, gravity semi-pressurized rainwater drainage system and gravity drainage system by comparing the drainages of large-sized roof in the subway depot of Xiamen. How to choose the appropriate drainage program should be through technical and economic comparison based on the characteristics of the project .

Large roof drainage;Siphon drainage system;Semi pressurized flow gravity drainage systems; Gravity drainage system; Subway depot

TU992

A

1004-6135(2017)10-0090-05

楊彩玲(1984.8- )，女，工程師。

E-mail:907382298@qq.com

2017-07-05