1、高铁车站给排水设计案例分析以宁波火车南站为例 张东见 同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司 摘 要： 高铁车站的给排水设计, 遵循普遍性原则, 也有其特殊性。以宁波火车南站为例, 概括了高铁车站给排水主要设计内容及系统, 分析了其设计重点及要点, 可供高铁车站给排水设计借鉴。关键词： 高铁车站; 建筑规模; 站型; 给排水系统; 作者简介：张东见 通讯处:200092 上海市杨浦区四平路 1230 号 201 室 E-mail:收稿日期：2017-08-04Received： 2017-08-040 引言中国铁路在近 10 年间有了突飞猛进的发展, 高速铁路更成为我国对外展示强劲国力的一张名
2、片。而庞大铁道网络上的一座座站房, 或呈现城市的地域特征, 或反映当地的自然环境, 或成为该地区历史文化的载体, 像是一颗颗璀璨的明珠, 各自闪耀着独具特色的光辉。从 2007 年至今的 10 余年里, 我院先后承接了包括特大型站、大型站、中小型站等 20 余座站房的设计任务, 分布地区涵盖山东、安徽、浙江、福建、广东、江西、甘肃、重庆、辽宁等, 在高铁车站设计方面积累了大量的经验。1 车站建筑规模及常规站型1.1 车站建筑规模确定车站的建筑规模, 是各专业开展设计的前提, 也是给排水专业进行用水量计算、水消防设计各设计参数确定及系统选择的重要依据。客货共线和客运专线铁路旅客车站的建筑规模,
3、分别根据最高聚集人数和高峰小时发送量按照表1、表 2 确定。表 1 客货共线旅客车站建筑规模 下载原表 表 2 客运专线旅客车站建筑规模 下载原表 1.2 常规站型及各站型给排水设计要点概述根据站房首层地面与站台面的标高关系, 可将站房分为 3 大类常规站型, 即:线平式站房地面高程与站台面高程相差很小或相同;线上式站房地面高程高于站台面高程;线下式站房地面高程低于站台面高程。根据站房与站台的空间关系, 线平式可分为线侧平式 (如图 1a 兰州新区站) 、线侧平与线正上复合式 (如宁波火车南站) 。线上式可分为线正上式、线侧上式;线下式可分为线正下式 (如图 1b 中山站) 、线侧下式 (如图
4、 1c 赣县北站) 。图 1 高铁站型示例 下载原图合理的给排水设计, 必须建立在充分理解站房建筑布局以及站房与站台空间关系的基础上。对于不同的站型而言, 机房设置及主干管道布设有很大差别。现以线侧平式、线正下式、线侧下式站房为例概述如下。线侧平式:利用轨下进、出站通道的扩大端设置消防、生活水泵房, 可节约造价, 有效解决设备用房与公共区相互干扰的矛盾。高位消防水箱设在屋顶局部下沉式设备平台上, 满足了水消防系统重力补水的需求。室内主干管道可敷设在大屋面下方吊顶内、站房周边室外地坪下。室外主干管道可敷设在站房周边室外地坪下, 其中基本站台及轨侧旅客活动平台上的主干管道合并设置。线正下式:站房设
5、置在轨道桥梁下方, 桥结构的特殊性致使站房顶部防排水存在问题。故此类“桥下站”需要设置单独的屋面及雨水排放系统;消防、生活水泵房有两种设置方式: (1) 局部下挖地下式泵房, 水池埋设在站外地坪下。 (2) 泵房及水池均设置在首层设备区;高位消防水箱设在站台板与轨道横箱梁之间的空间内, 仅能满足站厅水消防系统重力补水的要求。室内主干管道可敷设在站厅层吊顶内、轨道梁下方、站房周边室外地坪下。室外主干管道可沿站房周边室外地坪下敷设。线侧下式:消防、生活水泵房的两种设置方式与线正下式相同;高位消防水箱设在屋顶局部下沉式设备平台上;室内主干管道可敷设在站厅层吊顶内、轨道梁下方、站房周边室外地坪下。室外
6、主干管道可敷设在站房周边室外地坪下, 其中基本站台及轨侧旅客活动平台上的主干管道各成体系。2 宁波火车南站案例分析2.1 工程概况宁波火车南站位于宁波市中心城区海曙区, 站区由南站西路、苍松路、甬水桥路、三支街围合而成。总建筑面积 12 万 m, 其中站房建筑面积 6.3 万 m;站场规模 8 台 16 线。属“线侧平与线正上复合式”大型客运专线旅客车站。车站由站房 (含南北站房、高架候车大厅、旅客出站及南北城市通廊) 、包裹库及行包通道、站台及雨棚、高架车道及落客平台、轨行区等构成。站房主体建筑地面以上共两层 (局部夹层) , 地下一层。自上而下分别为高架候车层 (上方局部设商业夹层) 、站
7、台层、地下出站层。其下并有宁波轨道交通 2 号线的站厅夹层及站台层。见图 2、图 3。图 2 宁波火车南站鸟瞰实景 下载原图2.2 设计内容及设计界面划分2.2.1 设计内容宁波火车南站给排水专业的设计内容包括:站房、站台 (含综合管廊) 的给排水及消防 (含消火栓、自动喷水灭火、消防炮、气体灭火、灭火器配置) 设计;站台雨棚排水设计;落客平台及高架车道消防及排水设计;列车上水及动车卸污系统设计;轨行区排水设计;室外给排水及消防设计。2.2.2 设计界面划分2.2.2. 1 与站前广场设计界面划分车站前广场通常由地方政府投资建设, 但车站给排水管道往往需要穿越站前广场方可与市政管道相接。与站前
8、广场设计界面划分如下:车站南、北站房各设 2 组给水、雨水、污水总干管穿越广场后分别与南站西路及甬水桥路市政管道相接。广场需为其提供管位, 广场地面上部分雨水亦可排入车站雨水总干管。2.2.2. 2 与高架商业夹层设计界面划分高架商业夹层由运营方后期进行二次装修及商业招租, 与高架商业夹层设计界面划分如下:(1) 车站东、西、南、北角各设 1 组主立管 (含给水、污水、废水、自动喷水灭火系统供水及排水管) , 敷设至高架商业夹层板面, 并预留接口, 供商业夹层对应系统接驳。(2) 高架商业夹层消火栓系统由车站设计完成, 但其中所配置灭火器费用由高架商业夹层计列。(3) 高架商业夹层若有厨房油污
9、水产生, 需另行设置系统, 不可排入本站污、废水管道。本次设计为油污水管道预留室内、外管位及室外隔油池位置, 隔油池出水排入车站室外污水管道。(4) 所有高架商业夹层给水及污、废水量均由车站统一估算。2.3 主要系统概况宁波南站给排水主要系统概况见表 3, 消防主要系统概况见表 4。表 3 给排水主要系统概况一览 下载原表 2.4 设计重点及要点分析车站设计重点及要点包括用水量计算、消火栓设计依据及参数选择、站房主管道布设、站台及股道给排水及消防设计等方面。图 3 宁波火车南站剖面 下载原图表 4 消防主要系统概况一览 下载原表 图 4 高架候车厅消防炮安装及系统示意 下载原图2.4.1 用水
10、量计算宁波南站用水量主要包括列车运输用水量、站房生活用水量、消防用水量、绿化和浇洒道路用水量等。其中列车运输用水量及站房生活用水量与常规计算方法不同, 以下予以重点分析。2.4.1. 1 列车运输用水量列车运输用水量按下式计算:式中 Q旅客列车的总用水量, 即列车运输用水量, m/d;N旅客列车的总列数, 列/d;ni每日旅客列车的最大编组辆数, 辆/列, 一般为 16 辆/列 (或 2 列 8 辆/列串联) , 每列头、尾车厢无水箱, 则一般每列车 14 辆 (或 12 辆) 有水箱;每日 6:0024:00 为水箱补水, 补水时间为 18h/d;qi旅客列车每辆车水箱容积, m/辆, 车辆
11、型号不同水箱容积也不同, 目前列车水箱容积在 4001 800L。2.4.1. 2 站房生活用水量站房生活用水量按下式计算:式中 Qz站房生活用水量, m/d;系数 (客运专线铁路旅客车站站房可取 1.02.0, 客货共线铁路旅客车站站房可取 2.03.0) ;H铁路旅客车站站房最高聚集人数, 人;qg铁路旅客车站站房生活用水量指标, 见表 5。表 5 铁路旅客车站站房用水量指标一览 下载原表 2.4.2 消火栓设计依据及参数选择铁路车站消火栓的设置涵盖了站房、站台、落客平台、包裹库、出站通道及城市通廊等诸多子项, 涉及消防规范众多。依据何种规范, 如何判定设置的必要性, 如何确定设计参数,
12、是设计首先要明确的问题。2.4.2. 1 站房(1) 室内消火栓。依据建筑设计防火规范 (GB 50016-2014, 以下简称“建规”) 中的 8.2.1 条第 3 款判定设置的必要性;依据消防给水及消火栓系统技术规范 (GB 50974-2014, 以下简称“消水规”) 3.5.2、3.6.2 条确定主要设计参数。(2) 室外 (含落客平台) 消火栓。依据“建规”中的 8.1.2 条判定设置的必要性;依据“消水规”3.3.2 条确定主要设计参数。2.4.2. 2 站台依据铁路工程设计防火规范 (GB 50063-2016, 以下简称“铁规”) 7.1.10条判定设置的必要性;依据 7.1.
13、6、7.1.8 条确定主要设计参数。2.4.2. 3 包裹库依据“建规”中的 8.2.1 条第 3 款判定设置的必要性;依据“消水规”3.5.2 条、“铁规”7.1.6 条确定主要设计参数。2.4.2. 4 出站通道及城市通廊参照“建规”中的第 12 章确定设置的必要性及主要设计参数。2.4.3 站房主管道布设与所有“线侧平与线正上复合式”铁路车站一样, 宁波南站室内空间在站台层被站场横向分割为南、北两个站房, 同时在出站层被出站通道纵向分隔为东、西两个区域 (见图 5) , 这样致使服务区域相距较远, “过路”管道较长, 给排水管道布置存在较大难度。本工程总结设计、运营经验, 制定了“模块化
14、”布设原则, 即依建筑布局, 将服务区域分为 4 大区块, 在每一区块尽可能居中位置设置一组主立管道, 各组竖向贯通每个楼层。每区每层再以该主立管为服务源点, 接出横干管、横支管等。由一套设备统一服务的每组主立管道再用主横管道在出站层联通。由此不仅缩小了服务区域, 而且为后期运营管理、维修维护创造了便捷条件。2.4.4 站台及股道给排水及消防设计2.4.4. 1 设计内容宁波南站站台及股道给排水及消防包括站台消火栓及消防设施、基本站台综合管沟、股道间线路明沟及站台两侧箱涵排水、列车上水系统、动车卸污系统 (见图 6) 。2.4.4. 2 站台消火栓及消防设施宁波南站高峰小时旅客发送量 9 45
15、0 人/h, 属于大型客运专线旅客车站。基本站台按照不大于 100m 的间距布置消火栓, 其他站台两端各设置 1 座消火栓, 均选用 SA100 室外型地下式消火栓及井。每一站台设消防器材箱 1 个, 内置 19水枪 4 支、DN65/25m 长水带 8 条。图 5 站台层、出站通道及高架候车层管线布设示意 下载原图2.4.4. 3 基本站台综合管沟在基本站台各设置一条高宽=2.5m2.3m 的综合管沟, 内设“四电”电缆、列车上水管道及消火栓管道、冷却塔补水管等, 并设置由排水沟、集水坑、潜污泵、压力排水管道组成的沟内排水体系 (见图 7) 。2.4.4. 4 股道间线路明沟排水站场通常设置
16、带盖板明沟, 以排除雨水、消防废水以及站台冲洗废水, 同时接纳地下出站通道集水坑内潜污泵排水。宁波南站每两股道间均设置WH=0.6m (1.01.4) m 的明沟, 明沟底以不小于 0.2%的纵坡分别坡向站台端部 WH=1.5m2.0m 的过轨排水箱涵。箱涵底以不小于 0.5%的纵坡最终排水至市政雨水管道。图 6 站台及股道给排水及消防平面 下载原图图 7 南站房侧基本站台综合管沟剖面 下载原图(1) 站台列车上水环管, DN300; (2) 站房给水管, DN300, 内外涂塑焊接钢管, 保温层厚 30mm; (3) 站台消火栓支管, DN100, 管材同列车上水环管, 保温层厚 30mm;
17、 (4) 柔性防水套管, D2=146 mm; (5) 潜污泵, 50QW10-7-0.75; (6) 支座, 做法参见 03S402-88, 间距不大于 6 m; (7) 排水管, DN65, 内涂塑外镀锌钢管; (8) 控制柜, 500mm400mm300mm; (9) 柔性防水套管, D2=127mm; (10) 闸阀; (11) 止回阀; (12) 可曲挠橡胶接头; (13) 压力表; (14) 托架, 做法参见 03S402-64, 间距不大于 3m; (15) 集水坑, 1.2m0.8m1.6m2.4.4. 5 列车上水系统由于高速列车停车时间短, 目前新建高铁站均采用客车自动上水
18、系统。该系统安装在股道间上水栓井 (见图 8) 内, 由列车上水系统供水。其主要工作原理是:列车停靠到位后, 栓井内的快速管接头与列车注水口对接, 同时无线遥控器发出控制指令, 上水控制阀开启, 上水作业开始。列车水箱达到设定的水位高度后, 快速管接头脱落, 上水软管自动回卷, 上水作业完成。图 8 客车上水栓井 下载原图宁波站每相邻两股道间设客车上水管 1 排, 共 6 排。每排设客车上水栓 20 个。按两排同时上水考虑。站场旅客列车上水量 800m/d (110L/s) , 压力为0.30MPa。2.4.4.6 动车卸污系统真空卸污系统主要由真空机组设备 (维持系统真空度、排污功能、指示功
19、能) 、真空卸污管道 (利用压差将污物输送到真空机组) 、真空抽吸单元设备 (抽吸集便器污物至真空管道) 、控制系统及信息管理系统 (对卸污设备进行在线监测, 运行状态跟踪) 组成。工艺流程见图 9。宁波南站采用在 56、1516 道间各设 1 排卸污单元, 总计 2 排, 共 36 座电动盘绕式抽吸单元, 设计客车集便污水量为 200m/d (7L/s) 。图 9 真空卸污系统工艺流程 下载原图3 结语高铁车站的给排水设计工作涉及规范多, 涵盖范围广, 设计接口繁复。只有充分理解站房、站场的规模、特质、空间构型以及与各方面的分工界面, 并理清设计内容、设计标准, 才能制定合理的设计原则, 提
20、交适宜可行的设计成果。参考文献1 GB 50016-2014 建筑设计防火规范 2 GB 50974-2014 消防给水及消火栓系统技术规范 3 GB 50226-2007 (2011 年版) 铁路旅客车站建筑设计规范 4 GB 50091-2006 铁路车站及枢纽设计规范 5 TB 10010-2008 铁路给水排水设计规范 6 TB 10621-2009 高速铁路设计规范 (试行) 7刘超.旅客列车自动上水系统设计.中国水运, 2011, 11 (2) :100101 8黄焱歆, 张继杰, 罗万鹏.铁路动车所真空卸污系统应用简介.铁路劳动安全卫生与环保, 2008, 35 (5) :237239
