地下空間給排水設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與思考
——以廣州南沙靈山島尖地下空間為例

黎獻(xiàn)綱

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

1 項(xiàng)目背景

靈山島尖地下空間工程項(xiàng)目位于廣州市南沙區(qū)，是該區(qū)域第一個(gè)集交通、人防、商業(yè)、休閑等功能于一體的地下商業(yè)綜合體。該地下空間工程，區(qū)外聯(lián)通地鐵15 號(hào)線、明珠灣過江隧道，區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了周邊高端商務(wù)區(qū)綜合體的互聯(lián)互通，成為相鄰地塊之間、地下和地上連接的樞紐。

該項(xiàng)目對(duì)于完善當(dāng)?shù)爻鞘泄才涮准吧虡I(yè)配套具有重要意義，是一個(gè)既滿足公益性又能追求商業(yè)價(jià)值的項(xiàng)目。給排水專業(yè)是項(xiàng)目重要的組成部分，其設(shè)計(jì)水平直接影響項(xiàng)目品質(zhì)。在該項(xiàng)目給排水設(shè)計(jì)過程中，遇到了一系列設(shè)計(jì)難點(diǎn)，以下對(duì)其展開討論[1]。

2 防洪防澇措施

本項(xiàng)目位于靈山島，臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)會(huì)帶來持續(xù)的強(qiáng)降水，加上地下水位高，故防水排水措施是保證本項(xiàng)目安全性的重要環(huán)節(jié)。地下空間項(xiàng)目在防洪方面處于“先天弱勢(shì)”，當(dāng)周邊區(qū)域排水不暢時(shí)，地下空間處于地勢(shì)低點(diǎn)，容易成為區(qū)域洪澇水匯集之處。由于地下空間的積水難以快速排出，容易造成巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失，因此，本項(xiàng)目的防洪設(shè)計(jì)十分重要。

本工程根據(jù)廣州市城市防洪總體規(guī)劃，合理設(shè)置地下空間各出入口的絕對(duì)高程，使出入口、敞口風(fēng)井等出地面設(shè)施比四周市政道路路牙高0.3～0.5 m。同時(shí)在地下主要出入口采取設(shè)置梯級(jí)等擋水措施，防止地面雨水漫流進(jìn)入室內(nèi)[2]。

3 敞口段雨水排水設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目中的地下空間有大面積的敞口段，包括下沉廣場(chǎng)敞口區(qū)域及送風(fēng)/排風(fēng)井和出地面敞口風(fēng)井，這給雨水排水設(shè)計(jì)帶來一定困難，需要考慮如何在滿足規(guī)范、保證排水安全的前提下，不影響下沉廣場(chǎng)的建筑方案效果。本項(xiàng)目在各個(gè)主出入口都設(shè)計(jì)了下沉廣場(chǎng)，它可以在一定程度上為地下空間解決采光、通風(fēng)、消防等固有的缺陷。但同時(shí)下沉廣場(chǎng)帶有大面積的敞口空間，其中最大一處敞口面積約為1900 m2。

本項(xiàng)目下沉廣場(chǎng)地面整體采用透水鋪裝材料排出地面雨水，在透水鋪裝地面之下，通過結(jié)構(gòu)降板，設(shè)計(jì)約0.4 m 深的調(diào)蓄空間，儲(chǔ)存下滲雨水。下滲雨水通過引導(dǎo)設(shè)施匯流至雨水機(jī)房，雨水機(jī)房下方為雨水池及雨水提升泵，上方設(shè)置檢修通道，方便人員操作控制柜及進(jìn)入雨水池檢修水泵。下沉廣場(chǎng)蓄水空間如圖1 所示。

圖1 下沉廣場(chǎng)蓄水空間

雨水排水設(shè)計(jì)流量的計(jì)算是根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50015—2003），《室外排水規(guī)范》（GB 50014—2006）來選取設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的。按50 年重現(xiàn)期選取排水設(shè)計(jì)流量，按照100 年重現(xiàn)期校核調(diào)蓄容積+排水設(shè)計(jì)流量[3]。對(duì)于雨水機(jī)房排水潛污泵選型，在考慮其開啟的最大值滿足50 年重現(xiàn)期的排水設(shè)計(jì)流量的同時(shí)，也要考慮經(jīng)濟(jì)性。結(jié)合作者的工作經(jīng)驗(yàn)，在本項(xiàng)目中應(yīng)考慮以下3 點(diǎn)。

（1）計(jì)算匯水面積時(shí)，需同時(shí)考慮敞口面積+側(cè)墻面積。

（2）計(jì)算揚(yáng)程時(shí)，需考慮雨水內(nèi)混合的雜質(zhì)的影響，適當(dāng)選取安全系數(shù)。

（3）計(jì)算總流量時(shí)，考慮多臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行的影響，本項(xiàng)目采用3 臺(tái)3 用水泵，3 臺(tái)全開出水時(shí)，總流量折減系數(shù)取0.75。

對(duì)于水泵臺(tái)數(shù)的選取，需分別計(jì)算年平均降雨時(shí)和一年一遇至50 年一遇的設(shè)計(jì)流量，盡量做到平時(shí)降雨時(shí)開啟一臺(tái)水泵，雨季大雨時(shí)開啟兩臺(tái)水泵，重現(xiàn)期極端降雨時(shí)開啟全部水泵。這樣設(shè)計(jì)不僅可以使水泵組在大多數(shù)時(shí)間內(nèi)處于互相備用的狀態(tài)，還能節(jié)省電量。

對(duì)于雨水提升潛污泵，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)其設(shè)備的質(zhì)量提出具體要求，以避免因交代不清，導(dǎo)致施工單位購買的設(shè)備不滿足使用條件。潛污泵的要求如下。

（1）泵殼、軸承體以及支承架、軸封壓蓋、軸承壓蓋等承壓部件為球磨鑄鐵材質(zhì)，需保證有足夠的厚度，使之能在工作溫度下經(jīng)受住最大容許壓力并限制變形。

（2）葉輪為球墨鑄鐵材質(zhì)，表面挫光。為保證其靜止平衡和動(dòng)平衡，采用保護(hù)帽密封，使其牢固地裝在泵軸上，無論是沿著順時(shí)針還是逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，葉輪都不會(huì)松動(dòng)。

（3）泵軸采用304 不銹鋼材質(zhì)，能承受軸向和徑向負(fù)載，并與液體完全隔離。泵軸必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，才能承受正常工作、啟動(dòng)、停機(jī)時(shí)可能出現(xiàn)的最大扭矩，確保自身運(yùn)行平穩(wěn)。

（4）性能要求：①水泵的工作曲線是連續(xù)上升的，在工作范圍內(nèi)，相應(yīng)的效率曲線比較平緩。而選型在水泵特性曲線的高效區(qū)。②潛污泵應(yīng)為單級(jí)、易拆卸的雙通道無阻塞型潛污泵，帶自動(dòng)攪拌裝置，泵體與潛水電機(jī)直接相連。③潛污泵在全淹沒或部分淹沒的條件下能夠連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)也能夠在間歇運(yùn)行和長期停機(jī)后恢復(fù)正常啟動(dòng)運(yùn)行。④潛污泵在設(shè)計(jì)負(fù)荷范圍內(nèi)，無振動(dòng)和氣蝕現(xiàn)象，運(yùn)行平穩(wěn)。⑤潛污泵采用立式耦合式安裝方式。配置自耦安裝的潛污泵，需配備出水彎管、自耦底座和移動(dòng)、自動(dòng)就位時(shí)起連接作用的不銹鋼導(dǎo)軌及提升鏈。

（5）電機(jī)：①電機(jī)為全密封潛水全淹式電機(jī)，絕緣等級(jí)為F 級(jí)，防護(hù)等級(jí)為IP68，電源為三相/380 V/50 Hz。②水泵所用電機(jī)需有足夠的功率儲(chǔ)備，使水泵在性能曲線允許的范圍之內(nèi)工作時(shí)，不會(huì)超負(fù)荷。③電機(jī)能夠連續(xù)和間歇運(yùn)行，每小時(shí)啟動(dòng)次數(shù)為15次，且不會(huì)對(duì)泵帶來任何有害影響。

（6）控制柜：①控制柜應(yīng)具有水位控制功能。超過高水位時(shí)聲光報(bào)警；降至設(shè)計(jì)的下限水位時(shí)，自動(dòng)停泵；恢復(fù)到啟泵水位時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)。具有系統(tǒng)爆管時(shí)的保護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)水泵自動(dòng)交替運(yùn)行，保證各水泵運(yùn)行時(shí)間相同。②控制柜應(yīng)具有定時(shí)自動(dòng)切換的功能。定時(shí)輪流循環(huán)，自動(dòng)按照先開先停的順序控制各臺(tái)水泵的啟停，并根據(jù)流量的變化自動(dòng)投入運(yùn)行或切除，保證各臺(tái)水泵能夠均等工作，以延長其使用壽命。③控制柜具有故障自動(dòng)切換的功能。運(yùn)行過程中單臺(tái)水泵出現(xiàn)故障，系統(tǒng)自動(dòng)將故障泵切除，下一臺(tái)水泵自動(dòng)投入運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)完全無人守候，自動(dòng)運(yùn)行。控制柜具有手動(dòng)和自動(dòng)控制功能，實(shí)現(xiàn)低水位停泵、高水位啟泵、超高水位兩臺(tái)同時(shí)運(yùn)行并報(bào)警（含一臺(tái)情形）；兩泵運(yùn)行一泵故障時(shí)，備用泵自動(dòng)投入運(yùn)行并有故障顯示。

通過廣場(chǎng)地下降板+雨水機(jī)房調(diào)蓄池，本項(xiàng)目每處下沉廣場(chǎng)都具備一定規(guī)模的調(diào)蓄空間。該方法在規(guī)范基礎(chǔ)上提高了排水安全性，雨水收集池調(diào)節(jié)容積達(dá)到10 min 降雨量，能應(yīng)付諸如極端天氣、室外積水倒灌、設(shè)備損壞等突發(fā)狀況，使地下空間的防澇安全系數(shù)得到大幅提高。

為配合地面景觀效果，本項(xiàng)目大部分出地面的風(fēng)井為敞口設(shè)置，故除下沉廣場(chǎng)外，敞口風(fēng)井也是另一處雨水能直接進(jìn)入地下的地段。本項(xiàng)目在各風(fēng)井底部設(shè)置地漏，風(fēng)井周圍就近設(shè)置集水井，風(fēng)井內(nèi)積水通過地漏流至集水井進(jìn)行加壓排放。

4 商業(yè)餐飲排水的規(guī)劃及預(yù)留條件

在現(xiàn)代地下商業(yè)空間的設(shè)計(jì)中，為商鋪預(yù)留餐飲改造的條件，是給排水規(guī)劃應(yīng)著重考慮的問題。地下空間剛建成時(shí)，周邊的出讓地塊還處于未建成或啟動(dòng)階段，故地下空間的商業(yè)業(yè)態(tài)并不發(fā)達(dá)。但作為區(qū)域內(nèi)各出讓地塊的連接通道，地下空間將慢慢成為人流匯集的場(chǎng)所，商業(yè)價(jià)值也逐步提升，商業(yè)業(yè)態(tài)也變得更加豐富。在當(dāng)今社會(huì)，商業(yè)業(yè)態(tài)中餐飲的占有比例越來越高，因此，如何在地下空間設(shè)計(jì)中為商鋪預(yù)留餐飲改造條件以滿足招商業(yè)態(tài)的多樣性需求，就成為一個(gè)普遍性的問題。

本項(xiàng)目采取餐飲排水管溝加隔油間的方式解決該問題。在方案階段配合土建工程技術(shù)，根據(jù)業(yè)態(tài)分布，在各商鋪廚房區(qū)域地面以下分別設(shè)置餐飲排水管溝。商鋪餐飲排水經(jīng)管溝匯合至油水處理間，經(jīng)隔油處理、加壓提升后就近排至市政管道。在布置管溝的同時(shí)，將本項(xiàng)目各商業(yè)區(qū)域劃分為不同排水分區(qū)，每個(gè)分區(qū)設(shè)置一處隔油間。管溝尺寸為1000 mm×1400 mm，可安裝 3～5 根 DN150 排水管，并預(yù)留走管找坡空間。餐飲排水管溝構(gòu)造如圖2 所示。

圖2 餐飲排水管溝構(gòu)造

管溝在公共區(qū)域?yàn)榘禍希诟魃虡I(yè)餐飲區(qū)域內(nèi)設(shè)置檢修入孔800 mm×800 mm。隔油間部分提資土建做下沉房間，隔油間利用當(dāng)層下方的空間，不占用當(dāng)層業(yè)態(tài)面積。隔油間的設(shè)備房門統(tǒng)一開在安全通道，油渣可以不通過公共通道及商業(yè)通道，直接運(yùn)送至室外。排水暗溝+檢修口的合理布置，既不影響公共區(qū)域的環(huán)境衛(wèi)生，又能方便商鋪排水管安裝及管道的檢修，這有助于提高地下空間的商業(yè)價(jià)值[4]。

5 與市政設(shè)施對(duì)接

本項(xiàng)目面臨與市政設(shè)施對(duì)接的布置空間有限的問題。地下空間整體位于市政道路下方，其上方有市政綜合管溝、市政雨水管、河涌水景等設(shè)施，周邊也有各出讓地塊的用地紅線，因此，可用的地面基本為市政道路兩側(cè)的人行道，寬3～5 m。

本項(xiàng)目采取將人行道定義為緩沖地帶的方式解決該問題，并將排水出戶井及構(gòu)筑物設(shè)置于地面緩沖區(qū)。在水平層面，合理定位各出戶管線及構(gòu)筑物，避免與市政管線發(fā)生沖突，使地下空間管線與市政管線的界面更明晰；在豎向?qū)用妫捎镁植拷蛋宓姆绞揭詽M足排水構(gòu)筑物的豎向設(shè)置要求，降低市政道路的覆土厚度，減少工程整體開挖。整體而言，項(xiàng)目地下空間各衛(wèi)生間、雨水、餐飲、消防的排水都以壓力流方式排入就近市政管道，接駁點(diǎn)比較分散。設(shè)計(jì)過程中建筑給排水與市政給排水工程緊密配合，合理布置了市政接駁井、排水出戶管、化糞池和消能井等排水構(gòu)筑物。

對(duì)于消防系統(tǒng)，本項(xiàng)目合理布置室外消火栓點(diǎn)位，實(shí)現(xiàn)僅用一套消防系統(tǒng)即可同時(shí)保護(hù)市政路及地下空間。本項(xiàng)目的室外消火栓設(shè)置于各出入口附近，室外消防全部由市政消火栓供水[5]。

6 其余系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

生活給水系統(tǒng)充分利用市政水壓供水，以區(qū)域?yàn)閱挝辉O(shè)置專用的水表間，集中設(shè)置水表，同時(shí)預(yù)留可供后期擴(kuò)容的給水接口及水表安裝空間。這樣既滿足業(yè)態(tài)升級(jí)的要求，也為運(yùn)營管理及維護(hù)創(chuàng)造便利。

衛(wèi)生間排水系統(tǒng)在各公共衛(wèi)生間旁設(shè)置污水提升間，衛(wèi)生間污水經(jīng)加壓提升后排至地面化糞池，處理后就近排至市政管道。污水提升間利用衛(wèi)生間下方的空間，不占用當(dāng)層業(yè)態(tài)面積。

7 綜合管線

本項(xiàng)目中的地下空間有商鋪、設(shè)備房、走道等多重功能區(qū)域。因此對(duì)室內(nèi)消火栓及噴淋系統(tǒng)管網(wǎng)的布置有供水距離遠(yuǎn)和地下空間設(shè)備管線密集等不利因素。項(xiàng)目結(jié)合建筑信息化（building information modeling, BIM）技術(shù)，通過合理規(guī)劃管線路由，將消防管主環(huán)、支環(huán)、支管互相結(jié)合布置，提高了管網(wǎng)的安全性，降低了水損能耗，并且滿足了綜合管線的要求。

8 結(jié)語

靈山島尖地下空間給排水設(shè)計(jì)在安全性及經(jīng)濟(jì)性間找到平衡點(diǎn)，貫徹了以有限的公共投入，引導(dǎo)城市活動(dòng)向地下延展，發(fā)掘城市更多的空間價(jià)值的理念，達(dá)到了整合空間資源的規(guī)劃效果。通過地上地下一體化設(shè)計(jì)，落實(shí)“低碳節(jié)能”的建設(shè)理念，為靈山島尖實(shí)現(xiàn)打造具有世界先進(jìn)水平的粵港澳大灣區(qū)中央商務(wù)區(qū)的目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本項(xiàng)目既充分借鑒已有項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，也結(jié)合自身特點(diǎn)進(jìn)行創(chuàng)新，充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，成功打造了一個(gè)令各方滿意的項(xiàng)目。