無市政水源地鐵車輛段臨時給水方案分析

楊彩玲

(廈門軌道交通集團有限公司 福建廈門 361000)

1 項目背景

地鐵車輛段是城市軌道交通系統中對車輛進行停放、維修、保養、運營管理場所，同時也是車輛段工作人員的辦公場所，是保證地鐵正常運營的后勤基地[1-2]。城市市區具有土地資源緊缺、人口密度大的特點，而作為市政工程附屬建筑的地鐵車輛段從體量、外觀以及建設強度等方面都與現代化城市發展格格不入，因此，車輛段往往設置在偏僻的郊區。

隨著城市地鐵交通網絡的快速發展，城市規劃及市政配套工程長時間滯后于地鐵建設的情況普遍存在，城市郊區線路多為引導型線路，滯后現象尤為突出。市政水源無法實施到位，影響地鐵線路開通。由于市政管線的敷設為市政獨立項目，地鐵項目無法大范圍進行代建。因此，在地鐵開通時如何保證給水及消火栓系統的完整性、可靠性顯得尤為重要[3]。

本文以A市北部車輛段臨時給水方案為例，對于其他缺乏市政給水條件的地鐵車輛段相關問題的解決具有借鑒意義。

2 項目概況

該線路于2013年11月開工，2017年12月開始試運營，線路全長30 km，設置1座車輛段-北部車輛段。北部車輛段為地上車輛段，占地面積約40 hm2，總建筑10萬m2，圖1為北部車輛段總平面。其中，運用庫進行上蓋保障房開發，上蓋蓋板面積約7萬m2，建設保障房建筑面積約20萬m2，圖2為蓋上保障房效果。

圖1 北部車輛段總平面

圖2 蓋上保障房效果

永久給水設計方案中規劃建設一座遠期設計規模10 000m3/d的給水泵站，車輛段給水引入管引自規劃學院路一根DN300的規劃市政給水管，接駁點在車輛段綜合樓附近，如圖3所示。車輛段按照一路水源設計，生活、生產用水采用“直供+二供”方式供水，設置消防水池，儲存室內、外消防用水量。

圖3 原給水設計方案水源接駁條件

北部車輛段位于城市遠郊，至施工階段，附近村莊拆遷工作一直沒有進展，規劃給水泵站和規劃市政管線無法實施。經現場踏勘，在幾公里外的巖通路有一根DN300的現狀市政給水管道，監測點水壓0.16～0.20MPa，該管道距離地鐵X車站較近，且從圖4可以看出巖通路、車站與車輛段的相對平面位置。

圖4 現有市政條件

3 臨時給水設計方案

車輛段暫無給水條件下，因此需要在規劃市政給水條件落實之前解決臨時用水問題。結合市政條件、工程情況、規范及法規等，制定臨時給水設計方案。

3.1 基本原則和總思路

北部車輛段運用庫與上蓋保障房開發項目，屬于不同使用功能，不同產權，施工界面不同，因此，上、下部分給水系統需分開設置，通過運用庫上蓋蓋板分隔兩部分，互不影響。車輛段蓋板剖面如圖5所示。

圖5 蓋板剖面示意

該工程只考慮車輛段給水需求，車輛段的遠期總用水量800 m3/d(其中，生產、生活用水120 m3/d，道路澆灑、綠化、場地清洗等680 m3/d)。從巖通路現狀DN300市政給水管引入一根DN200總進水管，在車站設置總水表、轉輸水箱和工頻轉輸泵站，用一根DN150轉輸管通過區間入段線進入車輛段，在車輛段設置貯水池和變頻加壓設備供車輛段用水，如圖6所示。

圖6 臨時給水方案總思路

3.2 臨時給水設計方案車輛段部分

車輛段臨時給水設施包括貯水池、變頻水泵以及相應的管網。

(1)貯水池設計

低位貯水池計算有效容積V=15%×Qd=0.15×800=120 m3，設置一個有效容積為120 m3的不銹鋼水箱，在管網損壞維修時，滿足最高日生產、生活用水量，綠化、道路澆灑、場地清洗等暫時停用。

(2)變頻泵設計

變頻泵揚程H=35 m，Qh=30 m3/h，三用一備，根據水量大小開啟一臺、二臺、三臺。揚程與原設計市政水壓基本一致；滿足車輛段近期用水量和水壓要求。

(3)管網方案比選

車輛段方案一：在車輛段出入口附近設置水泵房。水泵出水管接車輛段給水管網，盡量不改變原給水管網情況下，出水管至綜合樓進水管之間的管道由DN150改為DN200，盡力降低工程造價。待市政管道通水后，廢除臨時給水泵站，按照永久給水設計方案接駁點進行接駁，車輛基地內管網不變，永久與臨時措施結合，如圖7所示。

圖7 車輛段方案一平面布置

方案一增設泵房，在保證景觀的同時，也可保護控制設備，有利于生活用水的衛生需求，方便運營管理。

車輛段方案二：在出入段線洞口附近設置水箱和變頻加壓設備。水泵出水管接車輛段給水管網，為盡量降低工程造價，盡量不改變原給水管網，增加出入段線洞口至洗車庫一段DN200管子，洗車庫至綜合樓進水管之間的管道由DN150改為DN200。待學院路市政管道通水后，廢除臨時給水泵站，按照永久給水設計方案接駁點進行接駁，車輛基地內管網不變，永久與臨時措施結合，如圖8所示。

圖8 車輛段方案二平面布置

車站和車輛段部分工程造價進行對照，如表1所示。

表1 車站和車輛段工程造價對照

與方案一相比較，方案二工期短、節省投資。箱泵一體化設備在景觀立面、設備保護、工期方面比分置式具備優勢。本工程為臨時給水工程，經綜合因素對比后，決定采用方案二，且采用箱泵一體化設備。

3.3 臨時給水設計方案車站部分

車站臨時給水設施包括轉輸水箱、轉輸水泵以及相應的管網。

(1)轉輸水泵及轉輸管設計

高日高時Q=800/24=33 m3/h，水泵參數取Q=40 m3/h(一用一備，工頻供水)；

從車站至車輛段供水管總長3200 m，取一根DN150的襯塑鋼管作為供水管，經水力計算，水泵揚程參數取H=45m。

(2)轉輸水箱設計

而實際上，林某強只是名義上承包了這個項目，真正負責人是林中偉。業主方城投公司將工程款結算給市建公司，市建公司扣除管理費后再打到林某強的個人銀行賬戶，林某強的這個銀行賬戶由林中偉公司的財務負責人保管。這個工程的利潤一部分用于林中偉公司的開支，一部分用于林中偉個人的開支。

轉輸水箱有效容積不小于10min轉輸泵的流量，取有效容積V=20 m3。

3.4 臨時給水方案的電氣控制

從電氣控制方面看，臨時給水系統主要由2個部分構成，即X車站的轉輸泵站以及車輛段內的箱泵一體化設備。在滿足規范標準前提下，泵站配電和控制設計遵從就近原則。

(1)低壓配電

車站轉輸泵站由車站變電所負責供電，車輛段箱泵一體化設備由車輛段內混合變電所負責供電。在提供穩定可靠電源前提下就近配電，體現了“電源深入用電負荷中心[4]”的原則，貫徹了國家節能環保政策，同時也是地鐵工程配電設計的常規思路。

(2)設備監控

該工程聯動系統是通過車輛段和車站的BAS系統實現。正常運行時，車輛段箱泵一體化設備水箱水位信號上傳至車站轉輸水泵控制柜，轉輸水泵根據車輛段水箱水位及時開、閉，并將運行狀態反饋至車站控制室和車輛段值班室。考慮到車輛段箱泵一體化設備遠離值班人員常駐的綜合樓，在綜合樓值班室設置遠程監控點，當車輛段箱泵一體化設備水箱水位異常時，報警信號將上傳至值班室，值班人員可遠程強制啟動、關閉轉輸水泵，或通知車站工作人員遠程啟、停轉輸水泵。此外，兩個泵站均在泵房設置就地控制開關，便于檢修、試驗時就地控制。水泵控制箱監控要求如表2～表3所示。

表2 車站水泵控制箱監控要求

表3 車輛段水泵控制箱監控要求

3.5 臨時給水方案的水質安全措施

生活飲用水系統的水質，應符合現行國家標準《生活飲用水衛生標準》GB5749的要求，當生活飲用水水池(箱)內的貯水48h內不能得到更新，應設置水消毒處理裝置[5]。該工程在車站轉輸泵站水箱和車輛段箱泵一體化泵站水箱均設置水箱自潔消毒器。

4 臨時給水方案的難點

正常運行時，轉輸水泵由車輛段水箱液位自動控制；車輛段綜合樓值班室和車站車控室監視轉輸水泵狀態及車輛段水箱液位；當水箱液位異常時，車輛段綜合樓值班室和車站車控室可遠程直接啟、停轉輸水泵；車站可就地啟、停轉輸水泵。

(2)信號傳輸方式

由于車輛段泵站水箱液位計和車站水泵電控箱距離2km以上，常規硬線控制信號損失較大且投資較高。為確保控制信號可靠、準確，工程選用了單模光纜傳輸控制信號，并在兩端增設光電轉換器。

(3)接口復雜

給排水專業與市政管線的接口。給排水專業與市政給水管線的接口位置在市政接管點閥門井，該閥門井歸本工程范圍。

施工界面及給水報建。由于此方案涉及到不同工區的兩家施工單位，為了施工管理方便，以出入段線洞口處為分界，分別采用車站與車輛段施工合同。本工程，X車站給水報建中增加車輛段用水內容。

與土建專業的接口。土建專業負責實現給排水管線的預留、預埋要求。

與限界專業的接口。限界專業負責確定給水管在區間范圍內管線位置及標高，以保證行車安全。

與低壓配電專業的接口。低壓配電專業負責供電至水泵控制柜進線開關上口。控制柜以及由控制柜至各水泵、水池各水位的浮球開關、電動蝶閥的配電管線均由水泵供貨商負責設計、施工。

與BAS專業接口。與BAS專業接口位置在各控制箱接線端子外線側。BAS專業負責提供和敷設從生活供水設備控制箱到BAS遠程控制柜端子排的硬線電纜，并負責給排水側和BAS側的安裝接線；提供協議轉換網關。給排水專業負責提供生活供水設備控制箱內相應的接線端子排，指導給排水側的安裝接線并配合BAS進行調試。

與人防專業的接口。人防專業負責臨時給水方案人防段孔洞的預留及改造封堵。

5 臨時給水方案的優點

該工程臨時給水方案具有以下優點：

(1)轉輸泵站設置在車站內部，轉輸管走地鐵區間隧道，變頻給水泵站設置在車輛段，最大限度減少征地范圍，大大減少工程造價和施工工期。

(2)長距離采用工頻供水，基地內采用變頻供水，保證供水安全可靠性。

(3)箱泵一體化設備安裝方便，施工周期短，造價低且比較美觀。

(4)箱泵一體化設備出水管接車輛段原給水管網，盡量不改變原給水管網情況下，降低工程造價。待學院路市政管道通水后，廢除臨時給水泵站，按照永久給水設計方案接駁點進行接駁，車輛基地內管網不變，做到永久與臨時措施結合。

(5)在車輛段綜合樓值班室、巖內站車控室、車輛段一體化泵站、X車站轉輸泵房4個不同地點，通過較低代價實現兩地監視、四地可控的控制方案，將運營維護工作量降到最低。

6 結語

建設方提供完善的市政條件，督促各政府職能部門將市政配套工程先于或同步于地鐵項目實施，優先采用常規設計方案。

該工程，受外界因素限制，市政配套工程無法實現，建設方積極引導，采取本文中的臨時給水方案。2017年6月運營部門正式入駐，至今已使用3年，水質滿足生活、生產、消防要求；水箱及水泵滿足車輛段用水量及壓力需求。實踐表明，該方案滿足了北部車輛段的生活、生產和消防要求，保證了地鐵線路順利開通，方便市民出行，對于推動城市經濟發展具有重要意義，同時為其他類似工程提供了技術可行性參考。