李嘉俊

（北京市軌道交通設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100046）

0 引言

截至2022 年底，我國(guó)大陸地區(qū)已開(kāi)通城市軌道交通的城市共有55 個(gè)；已開(kāi)通的城軌交通線路長(zhǎng)度共計(jì)10 291.95 km，其中地鐵8 012.85 km、占比77.85%。北京作為首都，城市軌道交通的發(fā)展更為迅速。截至2022 年12 月31 日，北京市軌道交通路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)線路達(dá)27 條、總里程797.3 km、車(chē)站472 座。車(chē)輛段是軌道交通的重要組成部分，其給排水設(shè)計(jì)是否合理直接影響地鐵線路的正常運(yùn)行。本文以車(chē)輛段給排水設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題及對(duì)策作為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行闡述和分析。

1 室外過(guò)軌管線檢修難及對(duì)策

軌道交通車(chē)輛段根據(jù)生產(chǎn)需要和所擔(dān)負(fù)的任務(wù)范圍一般應(yīng)設(shè)置下列線路。出入段線、列車(chē)停放線、列檢作業(yè)線、月檢作業(yè)線、定修線、臨修線、架修線、輔助作業(yè)線路及試驗(yàn)線路等，車(chē)輛段給水、排水、消防系統(tǒng)管線必然要穿越上述線路，如何做到管道在軌道下方穿越既能滿足檢修需求又能保障地鐵運(yùn)營(yíng)線路的安全，需要設(shè)計(jì)人員謹(jǐn)慎考量。過(guò)軌管道分為有壓管和無(wú)壓管，針對(duì)不同類(lèi)型的管道應(yīng)采取不同的對(duì)策。

（1）對(duì)于有壓管道，過(guò)軌管道套管設(shè)置：咽喉區(qū)軌道時(shí)設(shè)置大口徑過(guò)軌用專用鋼筋混凝土套管（Ⅲ級(jí)管），檢修人員可以進(jìn)入套管內(nèi)進(jìn)行檢修。過(guò)軌兩側(cè)4 m 范圍內(nèi)設(shè)置閥門(mén)井，由于套管管徑較大、閥門(mén)井采用矩形檢查井銜接，套管內(nèi)管道宜采用球墨鑄鐵管法蘭連接。鋼筋混凝土套管內(nèi)（給水、中水、消防、壓力污水管道基礎(chǔ)）D2000/D1400 采用通長(zhǎng)800 mm/500 mm（高）C25 混凝土基礎(chǔ)，預(yù)埋M16 后擴(kuò)（切）底機(jī)械錨栓，每1 m 一道C6 圓鋼管卡抱箍固定，錨栓有效錨固深度不小于100 mm，管道固定抱箍采用電力金具通用型號(hào)的U 形形抱箍（直徑為14 mm）；管道與管卡中間墊5 mm 厚的三元乙丙稀。每個(gè)支架及錨栓系統(tǒng)應(yīng)能在列車(chē)振動(dòng)狀態(tài)下提供至少30 kN 的剪切力。

（2）對(duì)于無(wú)壓管道，由于車(chē)輛段排水管路長(zhǎng)，埋深較深，故采用比管道大兩號(hào)的過(guò)軌專用鋼筋混凝土套管，混凝土套管兩側(cè)采用370 mm 厚的磚砌發(fā)磚璇封堵，套管內(nèi)中砂填實(shí)，套管兩側(cè)及中心需設(shè)置閥門(mén)井。過(guò)軌兩端管道拐彎處設(shè)置混凝土支墩鋼筋混凝土套管兩端采用370 mm 厚磚砌發(fā)磚璇封堵，套管內(nèi)中砂填實(shí)。對(duì)于檢修要求不高的無(wú)壓管道，直接采用鋼筋混凝土（Ⅲ級(jí)管）作為排水管材，不再單獨(dú)設(shè)置套管，這樣既能保證管道的低漏損、位移，還會(huì)減少投資（圖1、圖2）。

圖1 車(chē)輛段給排水研究對(duì)策架構(gòu)

圖2 車(chē)輛段過(guò)軌管道平面圖

2 車(chē)輛段給水系統(tǒng)對(duì)工藝給水要求不明確及對(duì)策

地鐵車(chē)輛段給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)水量需要聚焦高日、高時(shí)用水量，其中包含生活給水和生產(chǎn)給水，排水主要含其中生產(chǎn)給水主要是工藝專業(yè)的需求。

車(chē)輛段聯(lián)合檢修庫(kù)內(nèi)給水系統(tǒng)生產(chǎn)用水，與工藝專業(yè)核對(duì)用水點(diǎn)的水量、水壓及位置。工藝用水點(diǎn)設(shè)計(jì)往往設(shè)置于地面，設(shè)置于檢修坑內(nèi)的給水點(diǎn)很容易被忽略，需要將給水管提前敷設(shè)于檢修坑內(nèi)（圖3）。設(shè)計(jì)人員對(duì)工藝的需求不明確，因此缺少此部分的設(shè)計(jì)分析，給項(xiàng)目實(shí)施造成的冗余返工及經(jīng)濟(jì)損失。

圖3 軌道檢修坑

對(duì)于特殊用水點(diǎn)的水量需求，大庫(kù)內(nèi)工藝多為用于清洗設(shè)備或地面用水，用水點(diǎn)僅為一個(gè)水龍頭的用水量，管徑為DN15。但仍有需水量比較大的用水設(shè)施，如淋水試驗(yàn)臺(tái)需要提供管徑為DN40 的給水點(diǎn)，因此在設(shè)計(jì)中要與工藝專業(yè)認(rèn)真核對(duì)用水需求，以免造成不必要的損失。

3 車(chē)輛段排水系統(tǒng)滲漏、堵塞及對(duì)策

地鐵車(chē)輛段內(nèi)排水主要受車(chē)輛振動(dòng)，導(dǎo)致管道接口容易松動(dòng)，會(huì)出現(xiàn)滲漏、移位等現(xiàn)象。因此，需要認(rèn)真細(xì)致推敲給排水管道的滲漏問(wèn)題，并分析解決。

（1）管材直接影響排水管道的施工質(zhì)量。排水管道通常由管道、彎曲、三通連接及閥門(mén)等部件組成，如果這些材料存在嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題，如管道出現(xiàn)裂縫、配件變形、、閥體內(nèi)的損壞和腐蝕等，就會(huì)引起排水管道出現(xiàn)滲漏問(wèn)題，造成滲漏現(xiàn)象和問(wèn)題，嚴(yán)重影響工程的質(zhì)量甚至影響車(chē)輛的安全運(yùn)營(yíng)。排水管道工程建筑材料的選擇中，應(yīng)保證材料的質(zhì)量，必須通過(guò)信譽(yù)良好和可靠的渠道進(jìn)行采購(gòu)，而且這些材料應(yīng)有一份指標(biāo)或相關(guān)業(yè)績(jī)指標(biāo)清單。此外，應(yīng)嚴(yán)格按照安裝前檢查和測(cè)試排水管道的有關(guān)指標(biāo)，嚴(yán)格對(duì)外觀檢查和隨機(jī)檢查試驗(yàn)。

（2）車(chē)輛段由于各個(gè)單體設(shè)計(jì)較為分散，故排水管網(wǎng)接納的排水量不均勻，排水歷時(shí)短，高峰流量時(shí)可能充滿整個(gè)管道斷面，而大部分時(shí)間管道內(nèi)可能沒(méi)有水，管內(nèi)水面和氣壓不穩(wěn)定，水氣容易摻合，導(dǎo)致排水不暢、引起堵塞。為確保管道暢通，防止污物在管內(nèi)沉積，排水管道連接時(shí)應(yīng)盡量選用水力條件較好的斜三通、斜四通，立管與橫干管相連時(shí)應(yīng)采用大于90°的彎頭。如果受條件限制、排水立管偏置時(shí)，宜用乙字管或2 個(gè)45°彎頭相連。出戶橫管與立管的連接采用一個(gè)90°彎頭時(shí)較易堵塞，宜采用兩個(gè)45°的彎頭連接，并將管徑放大一號(hào)。

4 車(chē)輛段熱源的選擇問(wèn)題及對(duì)策

熱水系統(tǒng)的熱源是多種多樣的，可選擇電熱、燃?xì)鉄崴?、空氣源熱泵熱水及太?yáng)能熱水等。選擇熱源的時(shí)候主要考慮環(huán)境、經(jīng)濟(jì)及供熱連續(xù)性等原因（表1）。

表1 熱源選用對(duì)比

比較供熱設(shè)備使用過(guò)程中消耗的能量，太陽(yáng)能熱水器的能耗最小，其次是燃?xì)鉄崴?，能耗最大的是電熱水器。在熱水器使用過(guò)程中，按照污染物的排放量排序，太陽(yáng)能熱水最小，其次是燃?xì)鉄崴鳎姛崴髯畲?。因?yàn)檐?chē)輛段熱水主要為工作人員浴室用水，能耗較大，所以電能不作為其熱源供應(yīng)。

在城市快速的發(fā)展和擴(kuò)張的大環(huán)境下，在軌道交通一條地鐵線路中部很難找到適合修建車(chē)輛段的場(chǎng)地，因此車(chē)輛段通常設(shè)在線路的端部，為城市較為偏遠(yuǎn)地區(qū)，周邊燃?xì)夤芫W(wǎng)往往還沒(méi)有覆蓋，因此不能作為車(chē)輛段內(nèi)熱源的供給。

根據(jù)《建筑給排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，當(dāng)每年的日照時(shí)數(shù)大于1400 h 且太陽(yáng)輻射量大于4200 MJ/m2、年極端最低不低于-45 ℃的地區(qū)，采用太陽(yáng)能；在夏熱冬暖、夏熱冬冷地區(qū)，可采用空氣源熱泵。

北京的氣象條件滿足上述規(guī)范要求，且北京推廣太陽(yáng)能技術(shù)運(yùn)用，故車(chē)輛段采用技術(shù)成熟可靠、節(jié)能高效的太陽(yáng)能作為熱源供給。鑒于北京日照時(shí)長(zhǎng)會(huì)影響熱水的連續(xù)性供應(yīng)，因此選用清潔的空氣源熱泵作為輔助熱源，達(dá)到節(jié)能減排的效果（圖4）。

圖4 太陽(yáng)能+空氣源熱泵技術(shù)

5 車(chē)輛段的內(nèi)澇問(wèn)題及對(duì)策

車(chē)輛段的建設(shè)改變了原有的環(huán)境和下墊面條件，使得雨水滯蓄能力下降，雨水峰值流量增加，從而導(dǎo)致城市內(nèi)澇和雨水資源的流失。在不破壞景觀設(shè)計(jì)理念的情況下融入“海綿城市”建設(shè)理念，適應(yīng)車(chē)輛段對(duì)于城市低影響的開(kāi)發(fā)（圖5）。

圖5 海綿車(chē)輛段雨水綜合利用流程

滲透、雨水調(diào)蓄、防洪排水一體化設(shè)計(jì)不僅可以實(shí)現(xiàn)雨水的資源化利用，還可以削減外派雨水峰值流量，對(duì)減輕市政雨水管網(wǎng)壓力、緩解水資源短缺起到積極作用。

5.1 雨水滲透

雨水滲透技術(shù)是一種見(jiàn)效快，投資省，并能綜合發(fā)揮節(jié)水效益的排水設(shè)施。車(chē)輛段辦公生活區(qū)雨水可利用雨水下滲的技術(shù)，如透水鋪裝、滲水花壇、下凹式綠地滲水等，在車(chē)行道、人行道、停車(chē)場(chǎng)等地設(shè)置透水路面，使雨水下落時(shí)快速入滲至土壤、以涵養(yǎng)地下水。透水鋪裝可以采用透水混凝土、透水瀝青及透水磚等孔隙率較大的鋪裝材料，以提高下滲速率，既可減緩雨水徑流的地表強(qiáng)度，又可去除雨中的污染物。

5.2 雨水調(diào)蓄

雨水調(diào)畜是雨水滯畜、儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)的統(tǒng)稱，雨水滯畜是在降雨期間滯留和續(xù)存部分雨水以增加雨水的入滲、蒸發(fā)并收集回用，雨水儲(chǔ)存則是儲(chǔ)存未經(jīng)處理的雨水。雨水調(diào)節(jié)也稱控制排放，在降雨期間暫時(shí)儲(chǔ)存（調(diào)節(jié)）一定量的雨水，削減向下游排放的雨水峰值徑流量、延長(zhǎng)排放時(shí)間，但不會(huì)減少排放的總量（表2）。

表2 雨水調(diào)蓄方式及使用范圍

車(chē)輛段擬采用室外埋地塑料模塊式雨水調(diào)畜池，當(dāng)可用重力流排放時(shí)，雨水直接排至市政排水管網(wǎng)；當(dāng)重力不能滿足排水需求時(shí)，采用水泵提升至室外排水管網(wǎng)。

車(chē)輛段占地面積及硬質(zhì)地面較大，可以收集的雨水量較大，因此設(shè)置滲透、雨水調(diào)蓄、排放一體化雨水系統(tǒng)在車(chē)輛段，實(shí)現(xiàn)“小雨不積水，大雨不內(nèi)澇”。除了能蓄水，調(diào)蓄水池將處理后的雨水由水泵提升至地面回用，供綠化、景觀補(bǔ)及道路澆灑等使用，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。

6 結(jié)束語(yǔ)

地鐵車(chē)輛段是一項(xiàng)龐大而復(fù)雜的工程，涉及專業(yè)多、關(guān)系交錯(cuò)復(fù)雜。通過(guò)梳理車(chē)輛段給排水工程中遇到的問(wèn)題并解決，提高給排水專業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性，減少工程遺漏和施工變更，降低造價(jià)，提高效益。只有在未來(lái)的工程設(shè)計(jì)中采用科學(xué)的方法，才能不斷降低風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)地鐵行業(yè)的繁榮，促進(jìn)我國(guó)城市軌道交通的健康、有序運(yùn)行。