地铁给排水及水消防工程布局及设计分析

地铁给排水及水消防工程布局及设计分析

黄日洪

中国铁路设计集团有限公司 天津 300000

摘要：地铁工程建设的过程中给排水以及水消防工程的设计与民建具有较大的差别，一方面由于地铁给排水及水消防工程多位于地下，需考虑地铁生产、生活用水以及公共区域的清洁用水，同时需要及时排出生活污水以及因为地铁隧道结构而产生的渗漏水，设计情况较为复杂。而另一方面在消防系统的布局过程中，地铁车站内布置有环控、给排水、动照、通信、信号等专业的房间，需要相应的消防系统对其进行保护。在进行给排水和水消防工程设计的过程中，需要重视其布局的合理性，并按照对应的设计原则来展开合理的设计。

关键词：地铁；给排水工程；水消防工程；布局设计

地铁给排水及水消防工程的布局与设计过程中面临的环境较为复杂，为了使地铁车站管线布置的流畅，并使其拥有良好的使用空间，合理的设计给排水系统以及水消防系统具有十分重要的意义。同时由于地铁车辆段以及站点作为地铁线路中进行综合维修和办公的地方，拥有综合办公楼、检修厂房、信息中心等不同的建筑物和设施，其环境相对比较复杂。给排水工程以及水消防工程的设计过程中需要满足不同的功能需求，并结合节水、综合用水的设计理念来有效利用水资源，是给排水工程与水消防工程设计过程中面临的主要问题。

一、地铁给排水及水消防工程的设计内容

首先，给水系统中包含的主要内容包括生产与生活用水，生产用水是指车站公共区域进行清扫、清洁时使用的冲洗水，在设备房中用于清洁的用水以及空调等冷却温控设备所采用的循环水和补充水。生活用水则是车站工作人员在办公过程中使用卫生间、茶水间以及乘客使用卫生间等用水，在一些特殊情况下还会包括车站工作人员烹饪用水。由于不同用水的水质要求具有较大的差别，在设计的过程中需要根据不同的用水需求来选择不同的给水系统，以满足实际办公和地铁运营的需求。

其次，排水系统则主要由生产废水、生活污水、地铁隧道结构中的渗漏水、火灾事故中产生的消防废水、以及因降雨等原因导致的雨水。生产生活污水需要进行有单独的排放，以免污染地下水资源。而对于消防废水以及因降雨导致的雨水，经济条件允许的情况下，可以净化后回收利用，从而有效利用水资源，以达到良好的节能减耗的目的。

此外，水消防系统则主要是由消火栓系统和自动喷水灭火系统组成，为了确保地铁的消防安全，消火栓系统和自动喷水灭火系统是比较基本的灭火设施，同时需要加强关键区域的灭火防火措施，当然，还需要配置一定的辅助灭火系统，如配备灭火器、气体灭火系统等方式来快速解决各种类型的火灾，从而确保人员财产不会受到重大的损失。

二、地铁给排水及水消防工程的设计原则

（一）总体原则

首先，在设计的过程中，需遵守节约用水以及循环综合利用的设计原则，一方面这种设计方式可以让地铁给排水及水消防工程可以高效利用水资源，在满足地铁各种设施、各个区域正常运行要求的前提下，避免造成水资源浪费的情况，并确保水资源的利用效率。其次，地铁水消防工程的设计需要以预防为主，重点关注容易出现问题的区域，并通过防消结合的方式来达到对地铁水消防工程的需求。再次，对了确保水资源的有效利用，在排水系统的设计过程中，污水和废水采用分流排出的机制，生活污水具有一定的污染性质，需处理达标后方能排放，而废水主要是由雨水、渗透水和消防废水等组成，具有较高的回收利用价值，需要在设计的过程中充分利用水资源的回收和综合利用原则来进行有效地使用。

（二）给水与消防用水的设计原则

由于给水系统的水源与城市市政给水管网水源一致，为了确保消防用水不会对生活生产用水造成不良的影响，在设计的过程中通常选择两条不同的管道，将消防用水与生活生产用水分开设置，同时使用防污隔断阀来确保消防用水不会对生活用水水质造成不良的影响。为了使消防系统能有效运行，在进行生活生产给水设计与水消防工程设计的过程当中，一般将两者分开进行设置，保持消防系统的独立性，使其能够在遇到突发事故时能够充分发挥其效用来解决相关问题。如果城市市政给水管网水量和水压满足站点消防用水要求，可以利用城市市政给水管网直接提供消防用水；如果城市市政给水管网水量或水压不满足站点消防用水要求，则需要设置消防水池和消防泵房，以确保水量和水压满足站点消防用水要求。

三、地铁给排水系统设计的策略

（一）给水系统的设计

首先，在给水系统设计的过程中，需要生产生活水管与消防进水管的分开并独立设置。并单独安装相应的水表，在生产生活给水工程布局的过程中，需要呈树枝状进行布置，生产、生活给水管网的独立设置有助于保证用水的质量并满足水压能够满足实际使用的需求。同时还需要设置开水间，通过电加热方式进行加热以满足车站职工以及旅客的饮水需求。另外，为了让地铁站厅、站台的公共区域清洁、干净，需要在每一个公共区域的两端设置一个DN25的冲洗栓，为了满足冲洗栓能够符合实际使用的需求，在大于20米的通道内，需要额外设置一个冲洗栓。

其次，在给水的计算过程中，通常情况下需要以每个工作人员每个班次50升的方式来进行计算，根据其具体的用水情况变化，系数保持在2.5%~3%。为了使冷却系统的有效运行，冷却系统的补水量应为循环水量在2%~3%，通常情况下，循环水量需要不小于2%。而清扫用水和冲洗用水通常会以每天2立方米的用水量进行计算。生产过程中的用水量，则需要根据生产工艺来进行详细的计算。对于公共厕所的用水量以及水压需求，则需要根据相关的设计规范和标准来进行设计。同时在用水量浮动情况下，也能够有效保证地铁给水系统的有效运行，用水量的浮动值按用水总量的10%~15%考虑。

此外，由于地铁给排水系统的主要应用于在地下环境中，给排水系统的供水压力计算需要根据现场实际的需求来进行计算，通常情况下，0.1~0.2MPa就可以满足地铁生产生活的实际需求，因此一般不采用加压泵来提升给水系统压力。对于城市市政给水管网供水压力不能满足设备的用水需求时，需安装加压泵。

最后，对于冷却循环用水的设计过程中，需要根据冷冻机组的参数，尽量选择节能、低噪声的冷却塔，在确保冷却效率的同时提升冷却塔的实用性，通常情况下可以采用逆流开式玻璃冷却塔，以满足冷却塔实际的需求。冷却塔的位置、设置形式以及数量，需要根据车站各专业的房间整体布局来确定，通常情况下需要1~2台冷却塔，由于冷却循环泵具有较长的使用寿命，一般来说不会考虑备用。对于冷却塔水源问题，通常会从车站生产、生活给水干管上引出一根支管供冷却循环用水系统使用。

（二）车站排水的设计

首先，在车站排水系统的设计过程中，需要与车站雨、废、污水系统进行分开设计，对于卫生间的排水系统设计，通常需要使用污水收集罐收集污水，并在污水收集罐上方安装排风口以避免沼气的聚集。通常情况下污水收集罐的布局应设置在地铁卫生间附近，并且设置在污水泵房内，同时为了避免污水阻塞管道，需要使用带有反冲洗装置的污水泵将其抽至室外压力井中，经处理，达到排放标准后排入城市污水管道。通常情况下需要两台污水泵都能够正常运行，其中一台需要作为备用污水泵以保证污水的有效排出。

其次，车站废水主要由渗漏水、冲洗水、机房排水以及消防废水等组成，在设计的过程中，整个车站通常会整体0.2%的坡度往废水泵房一端找坡，车站废水通过DN100地漏收集后排至道床排水沟，道床排水沟的水通过沉沙井处理后，排至车站主废水泵房。在设计废水池的过程中，池底需要具有10%的坡度以保证池底污泥不被大量淤积。主废水泵房一般位于车站的最低点，通常情况下可以根据车站的端头井来进行设计。同时泵房的尺寸一般在3m×4m以上，同时废水池的有效容积不应小于最大一台泵的15min~20min的出水量，废水通过废水泵抽至室外压力井中，同时为了确保地铁排水效率，可以设置多台排水泵以保证车站废水有效排出。

此外，在雨水系统的设计过程中，通常会按照50年一遇的暴雨量进行排水量的计算，通常设置两台及以上的雨水泵进行排水。但在一些安全系数要求较高的城市需要选择更加有效的数据，以使得排水系统设计的更加科学、合理，

（三）区间排水的设计

由于区间排水主要由地铁结构渗水、漏水、凝结水以及消防用水等内容组成，在设计的过程中，区间排水泵房应当位于地铁线路实际坡度的最低点，每个排水泵站之间的距离在单线的情况下，一般在3km以内，双线的情况，一般在1.5km以内。同时为了使区间排水能有效排出，可以设置多个辅助排水泵房。同时需要注意区间排水泵房的集水池容积宜在30立方米以上，而在使用盾构法进行施工的过程中，必须满足水泵的安装需求，同时确保排水泵房的每小时的启泵次数在6次以内。而区间排水系统需要通过潜污泵抽至地面压力井后，经压力井消能后，进入市政排水系统。

对于地铁隧道敞开洞口的雨水系统的设计，通常需要按照50年一遇的暴雨量来进行排水量的计算，为了确保雨水的有效排出，不影响地铁的正常运营，一般设置三台及以上的水泵，最大水量时三台泵应同时工作，每台泵的排水能力应大于最大小时排水量的1/3。泵房集水池的有效容积不应小于最大一台水泵5min-10min的出水量。对于地铁隧道中局部低洼无法展开自流排水的区域，也需要设置对应的排水泵房进行处理，其废水池的有效容积不应小于最大一台泵的15min~20min的出水量。

四、地铁水消防系统的布局与设计

（一）消防水源

为了有效控制地铁工程的造价成本，需要根据《消防给水及消火栓系统技术规程》（GB 50974-2014）来确定是否设置消防水池。通常情况下，地铁水消防工程设计的过程中不会设置消防水池，并直接从城市市政给水管网来进行取水，直接从城市市政给水管网进行消防取水的过程中，需在入户管上设置倒流防止器等防倒流措施，以免对城市市政给水管网水质造成污染。如果《消防给水及消火栓系统技术规程》（GB 50974-2014）要求地铁车站需设置消防水池和泵房，地铁车站整体的面积将增加100平米左右，从而引起工程成本的增加。无论是直接从城市市政给水管网来进行取水还是设置消防水池和消防泵房，需要注重以预防为主的地铁管理原则，合理设计，减少消防设备的误报警和误启动，以确保消防系统的有效运行。

（二）消火栓系统

由于消火栓系统需要贯穿整个地铁线路，在设计的过程中需要让每个车站和每个的区间内任意一点都有至少两股的消火栓保护。同时，为了避免车站最不利点消火栓处动压达不到0.25Mpa的情况下，还需要在车站设置增压稳压泵来进行增压供水。同为了保证消火栓供水的安全性和稳定性，车站的消火栓系统需要形成联通的环状，并由每一个车站环状的消防管网中进行相互联通，并使用手动电动阀门以使消火栓系统能有效运行。对于出口动压大于0.7MPa的消火栓处，需要采用减压措施以确保消火栓的正常使用。通常情况下，消火栓用水量的计算需要保持地下区间在10升每秒，站点为20升每秒，并根据实际的设计规范来进行相应的计算。同时为了保证在火灾发生时消火栓系统的工作效率，需要确保消火栓的每股水枪，流量在5升每秒左右，充实水柱高度不小于10米。在消火栓布置的过程中，需要呈环状进行布置，站厅层和站台层为水平环状，站厅层和站台层两端分别通过DN150消防竖管联通。同时消防管网的干管管径为DN150，并根据实际的消防管道最高点设置自动排气阀，最低点设置泄水阀。而两个相邻车站之间的联通管道通过设置阀门连接，方便消火栓系统的检修和维护。

（三）自动喷水灭火系统

对于建筑面积大于500平米的地铁商业，根据《自动喷水灭火系统设计规范》 （GB 50084-2017）的要求，商业区需设置自动喷水灭火系统，按中危险II级来进行设计，从喷淋泵出水环状管网中接出一根喷淋给水管，经湿式报警阀、信号阀和水流指示器，给喷淋支管管网供水，并在最不利点喷头处设置末端试水装置，其结构如图1所示

图1自动喷水灭火系统

对于吊顶通透性不大于70%的商业区域，自动喷水灭火系统的用水量需要保证在27升每秒左右，对于自动喷水灭火系统中的不利点喷头处，其喷水压力需要在0.05MPa以上，并设置喷淋泵、稳压设施以使自动喷水灭火系统能有效运行。其具体参数需根据现场实际情况进行详细计算得出，对于其控制方式有自动、手动和远程控制等方式。

结语：地铁通常位于地下，给排水系统及水消防系统工程的设计具有一定的特殊性，设计人员一定需要清楚地了解地铁给排水系统以及水消防系统工程所涉及设计内容和设计范围，并根据对应的设计原则来进行合理布局，科学设计。在确保相关系统有效运行的同时，通过合理布局，科学设计的原则来降低工程整体的工程成本，从而为地铁的正常运行打下保障。

参考文献：

[1] 刘化. 地铁给排水、水消防工程布局及设计要点分析[J]. 中国新技术新产品,2018(5):135-136.

[2] 朱亚东. 地铁给排水、水消防工程布局及设计要点分析[J]. 建材与装饰,2016(32):100-101.

[3] 杨焕勇. 地铁给排水、水消防工程布局及设计要点分析[J]. 城市建设理论研究（电子版）,2015(8):2553-2553.

[4] 杨梦夏. 地铁给排水、水消防工程布局及设计要点分析[J]. 建筑工程技术与设计,2019(1):2679.

[5] 冯进兵. 浅谈地铁给排水及水消防工程布局设计要点[J]. 建筑工程技术与设计,2018(21):3300.