地铁车辆段大型屋面的排水工程设计

杨彩玲

(北京城建设计发展集团股份有限公司厦门分公司 福建厦门 361000)

地铁车辆段大型屋面的排水工程设计

杨彩玲

(北京城建设计发展集团股份有限公司厦门分公司 福建厦门 361000)

屋面雨水排水系统按雨水在管道内的流态分为压力流雨水排水系统、重力半有压雨水排水系统和重力流雨水排水系统，文章以厦门市地铁车辆段运用库、检修库等大型屋面的排水实例，比较压力流雨水排水系统、重力半有压流雨水排水系统、重力流雨水排水系统的优势和适用性，结果表明，排水工程采用压力流、半有压力流，还是重力流，应根据该工程的特点，通过技术经济比较，因地制宜，选择合宜的排水方案。

大屋面排水;虹吸雨水排水系统;重力半有压流雨水排水系统;重力流雨水排水系统;地铁车辆段

0 引言

地铁车辆段是城市轨道交通系统中对车辆进行运营管理、停放及维修、保养的场所，同时也是车辆段工作人员的办公场所，包含临时住宿等。其中，检修库、运用库等建筑物的屋面面积超大，甚至进行上盖开发。大屋面雨水如何安全、有效地组织排放，并兼顾建筑物外立面美观、且与上盖开发保持严格的设计、管理界面，成为地铁给排水设计人员的一个设计重点。屋面雨水排水系统按雨水在管道内的流态分为压力流雨水排水系统、重力半有压流雨水排水系统和重力流雨水排水系统，3种排水系统分别具有各自的优势和适用性。

1 压力流雨水排水系统

压力流雨水排水系统即虹吸雨水排水系统，虹吸雨水排水系统利用能够隔绝空气的虹吸式雨水斗和管道系统，依靠建筑物的势能，雨水在密闭的管道系统内形成满管流，在立管处产生虹吸作用，将屋面的雨水迅速排走[1]。

厦门市轨道交通1号线厦门北车辆基地的联合检修库(屋面面积约4.5万m2，建筑高度13.1m)和厦门市轨道交通2号线东孚车辆段的运用检修库(屋面面积约4.6万m2，建筑高度14.4m)，都是地上式大跨度建筑，大库区采用钢结构屋面，如图1～图2所示。

图1 厦门北车辆基地联合检修库效果图

图2 东孚车辆段运用检修库效果图

以东孚运用库检修库为例，设计暴雨重现期P=10a；厦门5min暴雨强度q5=628L/(s/hm2)；库区总汇水面积Fw=4.6237hm2，屋面雨水系统总排水雨水量为2999L,本文拟采用虹吸雨水系统和重力半有压流雨水排水系统进行技术经济比较。

表1 东孚运用库采用压力流和半有压力流排水的技术经济对照表

虹吸雨水斗水力条件好，是同等口径的重力流雨水斗的3～4倍，因此虹吸雨水排水系统具有雨水斗、雨水管数量少的优势[2]。虹吸雨水排水系统悬吊管安装不需要坡度，只需要不出现倒坡即可，因此适用于大面积的屋面排水工程。在节省管材和方便施工方面也具有很大的优势[3]。检修库、运用库等建筑物的库区具有大跨度、高净空等特点，虹吸雨水排水系统在其应用较重力半有压流雨水排水系统具有较大的优势。厦门北车辆基地联合检修库和东孚车辆段运用库屋面虹吸排水系统的成功应用显示出虹吸排水系统排水能力强、维护简单、美观等显著特点，为今后地铁车辆段和综合基地等同类工程的施工提供了参考。

由于轨道交通系统具有接触网，因此虹吸雨水排水系统需要根据接触网的布置方式，合理布置排水管道走向，一般情况下，悬吊管的方向平行于接触网的方向。

2 重力半有压流雨水排水系统

重力半有压流雨水排水系统由普通雨水斗、悬吊管、立管、埋地管和排出管组成[4]。

重力半有压流雨水排水系统对于虹吸雨水系统来说，有很大的安全余量， 能够排除超过设计流量的雨水量。一般情况下，重力半有压流雨水系统管道中水流流态为水-气二相流，随着雨水量增大，雨水斗前水深逐渐增加，达到一定深度后，雨水斗不再进气，管道内形成满管流，流态由重力流变成压力流，系统排水量大增。所以，从排水安全角度来说，重力半有压流雨水排水系统要优于虹吸雨水排水系统[5]。

检修库、运用库除了大跨度、高净空的库房外，还有附属用房。附属用房一般为2至3层，层高3m～5m之间，跨度小，房间密集，一般采用重力半有压流雨水排水系统，布置灵活，工程造价低。

3 重力流雨水排水系统

天沟、檐沟、排水沟等排水系统，水与空气充分接触，通过找坡，依靠重力，排除屋面雨水，该系统称重力流雨水排水系统。

厦门市具有人口密度大，土地资源紧缺的特点，有些地铁车辆段已经处于城市副中心或城市重要发展区域，而作为工业建筑的地铁车辆段不论从体量、建设强度以及外观方面都与现代化城市发展格格不入，为解决这些问题，地铁车辆段经常进行上盖开发。上盖物业开发或者公园建设，对于城市空间综合利用、协调城市面貌等方面起到了很好的效益。

当地铁车辆段进行上盖开发，且不同期实施，该类型工程需要考虑开发实施前临时排水措施和开发完成后永久排水措施。该类工程中，常采用天沟、檐沟、排水沟解决雨水排水问题。

(1)厦门市轨道交通1号线厦门北车辆基地运用库是地上式运用库，进行上盖保障房开发，建设保障房建筑面积约19.5万m2，上盖盖板面积约7.1万m2，如图3～图5所示。

图3 厦门北车辆基地总平面图

图4 上盖保障房效果图

由于上、下部分不同使用功能，不同产权，施工界面不同，因此，上、下部分的排水系统需分开设置、通过应用库上盖盖板分隔两部分，互不影响。

图5 盖板剖面示意图

由于上下部分不同期实施，面临着开发实施前临时排水和开发完成后永久排水问题。该工程中，在大盖板上设置6条设备管沟作为上盖开发完成后设备管道的路由，分期实施期间的排水方案是将6条设备管沟作为临时排水沟使用，大板上的水排向邻近的管沟，管沟内收集的水统一排向大盖板西南边，再通过雨水管道重力排出红线外，如图6所示。

图6 盖板排水沟示意图

设计暴雨重现期P=10a；厦门5min暴雨强度q5=628L/(s/hm2)；总汇水面积Fw= 7.1hm2，屋面雨水系统总排水雨水量为4459L。若该工程采用虹吸雨水系统或重力半有压流雨水系统，如图7～图8所示，与排水沟做法进行技术经济比较如表2所示。

图7 开发实施前作为临时排水沟做法

图8 开发实施后作为设备管沟做法

该工程开发实施前作为排水沟解决临时排水问题，开发实施后作为上盖开发工程的设备管沟，真正做到了永临结合，减少工程量，为地铁车辆段同类工程的施工提供了参考。

表2 厦门北车辆基地盖板采用压力流、半有压力流和排水沟排水的技术经济对照表

(2)厦门市轨道交通2号线高林停车场所在地为厦门岛内的城市重要发展区域，土地资源稀缺，原为高林公园，为周边居民提供休闲娱乐场所。经人文、技术及经济性比较，将其运用库建造成下沉式运用库，并进行上盖公园还建，盖板面积约2.6万m2，四周为消防车道，消防车道开孔率为60%，如图9所示。

图9 高林停车场运用库上盖开发效果图

由于消防车道开孔，上盖排水不能直接与盖板外排水系统连通,如图10所示。该工程，盖板双侧找坡，在盖板边缘设置檐沟，在连廊处用雨水管接盖板外雨水检查井，如图11所示。

图10 高林运用库盖板排水示意图

图11 高林运用库檐沟做法

该做法适用于地下或下沉式车辆段大盖板排水，该方法也成功地应用于厦门市轨道交通3号线五缘湾停车场运用库、厦门市轨道交通6号线磁窑车辆段盖板排水。

4 多种排水系统的结合应用

厦门高崎停车场上盖公交停车楼工程，是在厦门市轨道交通1号线高崎停车场运用库上方进行的上盖开发工程，是全国第一座在轨道交通工程上方建造的公交停车楼。高崎停车场运用库为地上式运用库，公交停车楼共2层(首层、二层及屋面停放公交车)，东西两侧采用渐缩式楼面，建筑面积5万多平方米，盖板面积约3.5万m2，如图12～图13所示。

图12 高崎停车场上盖公交停车楼效果图

图13 公交停车楼屋面雨水排水示意图

该工程通过地面找坡，设置雨水天沟和檐沟，采用虹吸雨水排水系统排放大屋面雨水。

该工程设计难点一：由于公交停车楼和地铁运用库属于不同的产权单位，为了维修、管理方便，设计上要求盖上、盖下雨水系统独立分开。因此，首层(即高崎运用库屋面层)的雨水悬吊管和立管应在运用库的外侧，且南侧为高崎停车场范围，雨水尽量往北侧排放。

屋面层和二层的雨水通过地面找坡，设置多排雨水天沟和檐沟，采用虹吸雨水系统往北侧走，顺着运用库的外墙接公交停车楼的地面雨水系统。在首层(即运用库顶板)，只能通过地面找坡，楼板边沿(即运用库外侧)设置雨水檐沟，檐沟上方为花池，在檐沟底部设置虹吸雨水系统或者重力流雨水系统,如图14所示。

图14 公交停车楼檐沟做法

设计难点二：南侧部分花池由于被上下行坡道挡住，无法设置虹吸雨水系统往北侧走，且该部分雨水量较小，该工程该部分采用重力半有压力流雨水排水系统接高崎停车场雨水系统。

设计难点三：公交停车楼跨度大，从南侧到北侧，管线走线距离长，且要穿越变形缝、卷帘门、通风采光井，管线布置应尽量避开这些位置。

在该工程中，同时采用了虹吸雨水排水系统、重力半有压流雨水排水系统和重力流雨水排水系统，充分发挥3种排水系统各自优势，因地制宜，成功解决了上盖开发排水困难的问题。

5 结语

地铁车辆段大型屋面的排水工程采用压力流、半有压力流，还是重力流，应根据工程的特点，通过技术经济比较，因地制宜，选择合适的排水方案。

[1] 钟洁.谈机场航站楼屋面雨水排水系统的设计[J].山西建筑，2013(11):103-104.

[2] 陈志详.虹吸式屋面雨水排水系统设计[J].建设中华，2016.

[3] 张红岩.虹吸式雨水排水系统的应用[J].科技向导，2011(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,马兆河.浅议屋面雨水排水系统[J].科技向导，2010(23)：166-182.

[6] GB50015-2003 建筑给水排水设计规范(2009年版)[S].北京：中国计划出版社，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

杨彩玲(1984.8- )，女，工程师。

E-mail:907382298@qq.com

2017-07-05