广州地铁五号线动物园站排水及消防设计
摘 要 广州地铁五号线动物园站给排水及消防系统包含生产、生活给水系统、消防系统和排水系统。介绍了其给排水及消防系统设计，总结了地铁车站的给排水及消防系统设计原则、注意事项和心得体会、设计存在疑问，供地下铁道车站的给排水及消防设计参考。
关键词 地下轨道交通 车站 给排水系统 消防系统 设计原则 注意事项
广州市目前已开通运营地铁线路５条，共１５０ｋｍ，今年又有３条新线和３条延长线共１０４ｋｍ（含广佛城际线 广州段）投入 试 运 行，而 亚 运 前 还 将 开 通６８ｋｍ。届时，广州地铁运营线路达２１８ｋｍ。笔者有幸参与了多条地铁线路中多个地铁车站项目的给排水及消防设计。本文对具体工程———五号线动物园站的设计特点作简单的介绍，并将该项目设计及施工配合中所遇到的一些问题和体会与大家分析、探讨。
１ 工程概况
广州市轨道交通五号线呈东西走向，贯穿广州市，线路西起芳村的滘口，东至广州开发区的黄埔客运港，全线共设２９座车站，有１１座车站分别与其他轨道交通换乘。广州市轨道交通五号线首期工程（滘口至文园段）正线线路全长３２ｋｍ，其中２９．７９ｋｍ为地下线路，２ｋｍ为高架线路，线路西起芳村的滘口站，东至黄埔的文园站，从东往西依次设置２４座车站。
动物园站位于环市中路动物园南门前广场地下，广场地面标高１２．２ｍ。车站有效站台中心里程为ＹＣＫ１２＋７５１，起始里程ＹＣＫ１２＋６９６，终点里程ＹＣＫ１２＋８１４。车站站房为３层明挖框架结构，明挖区埋深２０．５ｍ。站台采用单洞暗挖，暗挖区埋深２９．７７ｍ，设两层４．６５ｍ宽非标准侧式站台。明挖站房长８８ｍ，宽２６ｍ，顶板覆土３．５ｍ，底板标高－１０．３０ｍ。暗挖站台左右线叠加布置，右线轨面标高－７．９５ｍ，左线轨面标高－１８．９５ｍ，侧式站台，站台宽度３．５ｍ，有效站台长度１０６ｍ，站台设屏蔽门，屏蔽门长度１０３．１６ｍ。
根据市政各项资料，现有的环市东路有两条Ｄ０８００和Ｄ０６００的给水混凝土管各一条，ＤＮ３００的给水铸铁管，Ｄ０６００和Ｄ０１ ６００的排水管各一条；梅东 路 有 一 条ＤＮ３００的 给 水 铸 铁 管，Ｄ０８００和Ｄ０４００的排水管各一条。本工程设计尽量利用市政现有设施（由于市政保证水压为０．３ＭＰａ，已可满足车站内生产、生活及消防用水要求，故无需另设加压泵房），车站给水系统采用两路水源，分别从市政Ｄ０８００、Ｄ０３００的两 条给水 管 上 各 接 一 条ＤＮ１５０的给水管供车站生产、生活及消防用水。车站雨废水系统采取机械抽排的方式，站内的雨水、废水及污水就近排入环市东路和梅东路的市政雨水、污水管网。
２ 动物园站给排水及消防系统设计简介
２．１ 生产、生活给水系统
车站以城市自来水为水源，采用两路进水，生产、生活给水系统与消防给水系统在站外分开，地面上总引入管上分设ＤＮ１００生活水表和ＤＮ１５０消防水表供车站生产、生活系统和消防系统用水。
２．２ 消防系统
２．２．１ 水消防系统
（１）站厅站台层的消火栓用水量按２０Ｌ／ｓ计；人行通道及区间的消火栓用水量按１０Ｌ／ｓ计，消防按同一时间发生一次火灾计，火灾延续时间为２ｈ。
（２）站厅层采用单头ＤＮ６５消火栓箱，间距≤３０ｍ；站台层公共区采用双头ＤＮ６５消火栓箱，间距≤５０ｍ。站厅、站台层及人行通道等公共区的消火栓箱及消防器材箱用暗装方式，设备房区消火栓箱采用半暗装方式。
（３）室 内 消 火 栓 系 统 从 引 入 管 上 接 出 两 根ＤＮ１５０给水管，后在负一层和负三层水平成环并用立管连接竖向成环，使车站和区间消防形成环状供水管网。在车站两端新风井附近（与市政路距离不得大于２ｍ）位置，各安装一套ＳＱ１００型消防水泵接合器，并在离接合器４０ｍ范围内各设置一个室外地上消火栓。
（４）在进入区间的消防管道前并联安装电动及手动蝶阀，手动蝶阀平时关闭，电动蝶阀大部分关闭。另于进入区间站台端部各设两具消防器材箱。
２．２．２ 建筑灭火器配置
建筑灭火器配置数量均按Ａ类严重危险等级保护距离小于１５ｍ计算确定，公共区选用１＃灭火器箱（内配置４具ＭＦ／ＡＢＣ５磷酸铵盐干粉手提灭火器）；设备区选用２＃灭火器箱（内配置２具ＭＦ／ＡＢＣ５磷酸铵盐干粉手提灭火器）；在商业移动通信机房、监控机房内加设灭火器箱，每个灭火器配置点设自救防毒面具两具；所有气体保护的房间均设自救防毒面具两具。
２．２．３ 气体灭火系统
（１）气体灭火系统的设置部位：地下车站车站控制室、通信设备室（含电源室），信号设备室（含电源室），环控电控室，综合控制室，屏蔽门控制室，ＰＩＤＳ设备房，混合降压所、降压变电所（１ ５００Ｖ直流开关柜室、与１ ５００Ｖ直流开关柜合建的３３ｋＶ开关柜室、０．４ｋＶ开关柜室、控制室、整流变压器室）等。
（２）气体灭火系统的选用及设计原则：对所选灭火剂，除应能及时扑灭电气设备火灾、且不对电气设备造成二次灾害外，尚应考虑毒性对人的危害并满足环保等方面的要求。自动灭火系统应选用安全、成熟可靠、技术先进、经济且易于维护管理的灭火系统。自动灭火系统由管网系统和控制系统组成。自动灭火系统要求同时具有自动控制，手动控制和应急操作三种控制方式。自动灭火系统控制系统可采用独立或集中控制的方式。在火灾危险区内，应设置喷射报警、警告标志、疏散指示标志并配套呼吸器械等，以确保人员能迅速撤离和防止人员进入有害气体的场所。气体灭火系统防护区应设泄压口。
２．３ 排水系统
排水系统主要由污水系统、废水系统、雨水系统组成。其中污水包括厕所冲洗水及生活污水；废水则包括车站冲洗水、消防废水和结构渗漏水等；雨水主要来自出入口和敞口风亭。
２．３．１ 污水系统
本站为地下四层车站，在站厅层西端设有厕所，厕所冲洗水及生活污水用管道引入负二层的污水泵房，污水泵房内设ＷＱＫ１５－３０－４（Ｑ＝１５ｍ３／ｈ，Ｈ＝３０ｍ，Ｎ＝４ｋＷ）型潜污泵２台，互为备用，轮流使用。污水由污水泵提升至车站西端的地面排水压力检查井，消能后排入化粪池再接入城市污水管道。污水池有效容积按不大于６ｈ污水量确定，本站定员为３０人，污水池设计的有效容积２ｍ３，污水量为３ｍ３／ｄ。化粪池选用广州市环卫局印制的４号化粪池，有效容积为４．８６８ｍ３。
２．３．２ 废水系统
消防废水、结构渗漏水、车站冲洗水经排水立管排至夹层，经横管后流入车站废水泵房的集水池。其中负三层废水集水池的有效容积４０ｍ３，平时计算废水量为２８．５ｍ３／ｄ，消防时为１７２．５ｍ３／ｄ。负三层废水泵房内设Ｑ＝４０ ｍ３／ｈ，Ｈ ＝３０ ｍ，Ｎ＝７．５ｋＷ型废水潜污泵２台，平时用１台，必要时同时使用；站台层消防废水、结构渗漏水、车站冲洗水经排水立管排至站内道床排水沟后流入车站负四层废水泵房的集水池。负四层废水集水池的有效容积４０ｍ３，平时计算废水量 为２５．５ ｍ３／ｄ，消防时为１６９．５ｍ３／ｄ。负四层废水泵房内设Ｑ＝４０ｍ３／ｈ，Ｈ＝４０ｍ，Ｎ＝１１ｋＷ型废水潜污泵２台，平时用１台，必要时同时使用。各种废水由潜污泵提升至地面排水压力检查井，消能后接入城市污水管网。
２．３．３ 雨水系统
车站各敞口风亭及敞开出入口扶梯的底部均设置集水井排除雨水，经由潜污泵提升至地面排水压力检查井，消能后排入城市雨水管道。其中各出入口的自动扶梯底部集水井内设Ｑ＝１８ｍ３／ｈ，Ｈ＝２０ｍ，Ｎ＝２．２ｋＷ型废水潜污泵２台，平时用１台，必要时同时使用；各敞口风亭底部集水井内设Ｑ＝１２ｍ３／ｈ，Ｈ＝２０ｍ，Ｎ＝２．２ｋＷ型废水潜污泵２台，平时用一台，必要时同时使用。
２．４ 给排水及消防设备控制方式
２．４．１ 给水
车站的两条给水引入管及区间消防管上的电动蝶阀由车站控制室ＢＡＳ系统实行监控，其中引入管上的电动蝶阀定期互为备用，进入区间前的消防管上的电动蝶阀平时关闭。
２．４．２ 排水
排水泵实行二级管理：车站一级监视管理，泵房终端控制器的二级监控管理。
泵房内的终端控制器根据水位高低自动控制排水泵的启停；当终端控制器失灵时，由车站控制室通过ＢＡＳ系统的控制器进行人工干预，现场可用手动控制。污水泵废水泵雨水泵采用自动控制方式。监视信号包适设备状态信号和事故信号。
２．４．３ 消防给水
当本站发生火警时，车站的两条给水引入管上的电动蝶阀应同时开启。当相邻区间发生火警时，车站内的所有的电动蝶阀应全部开启。
３ 地铁车站的设计原则
３．１ 有关文件
动物园站的给排水设计主要依据各主管部门、业主及设计总体部的有关文件及以下的规范执行：①《建筑设计防火规范》（ＧＢＪ １６—８７，２００２年版）；②《地铁设计规范》（ＧＢ ５０１５７—２００３）；③《建筑给水排水设计规范》（ＧＢ ５００１５—２００３）④《建筑灭火器配置设计规范》（ＧＢ ５０１４０—２００５）；⑤其他相关的规程、规范。
３．２ 市政现有设施的利用
（１）根据《广州市城市供水管理办法》规定：供水高程为市规划局为市规划局绝对高程３０ｍ。
（２）动物园站地面高程为１２．４ｍ，负一层为人防车库，负二层及以下层为地铁站范围。经比较，最不利点为负二层１号出入口末端消火栓，该处地面绝对标高为２．０ｍ。经计算（计算过程略），最不利点消火栓压力为１７．２７ｍ，已达到最低标准（１６．９ｍＨ２Ｏ）的要求，无需设置加压泵房加压；另，由于市政水压可保证在０．３０ＭＰａ，已可满足车站生产、生活用水的要求。
３．３ 地铁车站给排水设备选型的原则
给排水设备应采用技术先进，可靠性高，结构简单，规格统一，便于安装调试和运营维护的产品，该产品在满足系统功能的条件下立足于设备国产化。此外，由于一条地铁线路有多个车站，所以当一些共性设备选型时应注意整条线各站的统一性。
３．４ 地铁车站给排水设计参数的选定
由于地铁车站的建筑形式有别于一般的地下公共建筑，所以在选定设计参数时必须在满足现行相关规范的前提下，尽量照顾到不同地铁车站建筑形式的特殊性，并应考虑一定的安全系数。以下时笔者在设计动物园站时所选定的部分参数，供广大读者参考、讨论。
（１）给水系统：工作人员生活用水量按５０Ｌ／（班·人）计，时变化系数２．５；冲洗用水量按４Ｌ／（ｍ２·次）计；生产设备用水量按所选设备、生产工艺的要求确定。
（２）水消防系统：地下车站消 火栓用水量按２０Ｌ／ｓ计；人行通道消火栓用水量按１０Ｌ／ｓ计；消防按同一时间发生一次火灾计，火灾延续时间消火栓为２ｈ。
（３）排水系统：工作人员生活排水量按４７．５Ｌ／（班·人）计，小时变化系数２．５；冲洗水排水量为４Ｌ／（ｍ２·次）；结构渗漏水量为１Ｌ／（ｍ２·ｄ）；敞开风口及露天出入口雨水排水量按设计暴雨重现期５０ａ、集流时间１０ｍｉｎ计算；生产设备排水量按所选设备、生产工艺的情况确定；消防废水量与消防用水量相同。
４ 地铁车站设计的注意事项和心得体会
由于地铁项目施工的特殊性和复杂性，作为参与其中的设计人员，除了要在设计周期中认真总结和细心设计外，还应在整个招标乃至施工的期间积极配合监理及施工单位的工作，及时妥善地解决施工过程中出现的问题。具体如下：
（１）地铁工程施工进度较快，设计应力求完善，详细。对施工过程中可能遇到的问题应考虑周全，并尽量在图纸上表达清楚。避免因设计变更造成延误施工。
（２）由于地铁项目土建、设备及装修的设计及施工大多是分期分段地招标和实施的，故经常会发生土建已经进入到施工阶段，但机电专业施工图设计却仍未最终完成的情况。这就要求机电专业在向土建专业提交预留孔洞图时应考虑周全、及时和准确，避免和减少以后的孔洞预留遗留问题，减少变更量。
（３）由于地铁站厅站台的吊顶空间有限，管线安装非常紧张，导致部分管线支架安装困难，管线之间的没有留够检修空间，个别阀门安装勉强满足开启要求。
（４）地铁车站属于典型的大型地下公共建筑，所以如何能做到安全、经济地组织和排放底板与侧壁的结构渗漏水以及车站生产、生活污废水是地铁站给排水设计中的重点和难点。以动物园站为例，该站明挖的站房分三层，其底板埋深已达２０．５ｍ。而暗挖的站台左右线叠加布置，为侧式站台，其左线轨面的埋深更深达２９．７７ｍ。所以早在车站方案设计之初，水专业便已介入其中，与建筑专业一起根据本站的构造特点对整个车站及车站设计范围内的轨行区进行合理的排水组织与规划。具体如下：①站房明挖区，在三层站房的周边沿离壁墙砌筑挡水沟截住结构侧壁可能流入的渗漏水，然后在挡水沟内每隔一定距离设置排水立管及地漏将水引入负三层板下设备夹层的排水沟中，经汇集后最后流入负三层的废水泵房，由潜污泵加压排除（见图１ａ）。②站台暗挖区，左右线的站台及站台下土建风道中的侧壁渗水由设在离壁墙内及站台端部的地漏收集并排入站台板下检修夹层内的排水沟中，然后沿轨道的自然坡度方向流入位于站台低端的车站主废水泵房；而车站范围内轨行区的渗水则沿道床两侧的边沟流至站内轨行区最低点的收集井，最终通过土建预埋好的 子和管道进入车站主废水泵房，汇合后由潜污泵加压排除（见图１ｂ）。③其余局部区，在车站的明挖、暗挖区内都存在着若干无法通过管道或水沟将渗漏水重力排入上述两个废水泵房的区域，如部分位处边角的扶梯底坑及有结构反梁阻隔的夹层位置等，则需单独设置局部的集水井及抽排系统。（见图１ｃ）。④由于前期设计规模的控制，一般地铁站检修夹层内的空间都比较狭窄，以致集水坑中的潜污泵由于现场环境所限大多较难取出维修。这时就要求水专业的设计人要有强烈的责任心，除了要考虑好本专业的设备如何设置，更要与土建及装修专业密切配合，解决好检修场地和运输路径的问题。
５ 地铁站设计存在疑问
地铁站作为一种特殊的地下建筑，其人流的密集程度要比一般的地下室高得多，但现行的设计规范及我国城市的地铁站的站厅、站台层均没有设置自动喷水灭火系统。笔者也一直在思考，假如在地铁站的站厅站台等位置一旦发生火灾，后果将不堪设想。所以笔者认为这一点在今后的设计中还有待进一步考究。
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