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西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓建筑面積大、功能區(qū)域分散、用水標(biāo)準(zhǔn)高,選擇適宜的供水方案及管道布置,對(duì)保障供水系統(tǒng)的安全性和舒適性十分重要。探討了回用水沖廁與疫情防護(hù)措施,高大空間排水通氣方式與排水安全性,金屬屋面虹吸雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期選擇,天溝分縫與溢流措施,雨水立管的布置方式等內(nèi)容。
關(guān)鍵詞:航站樓;供水安全;疫情防護(hù);通氣管道;設(shè)計(jì)重現(xiàn)期;溢流措施
引用本文:王紅煒,段坤,宋倩,等. 西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)東航站樓給水排水設(shè)計(jì)安全性探討[J]. 給水排水,2022,48(5):102-106.
東航站樓為西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)三期擴(kuò)建工程,總建筑面積70.03萬(wàn)m²,主樓建筑屋脊高度47.5 m,由主樓、北側(cè)3條指廊和南側(cè)3條指廊組成,為中軸對(duì)稱(chēng)布置;東航站樓是重要的公共交通建筑,目標(biāo)定位為大型門(mén)戶樞紐型機(jī)場(chǎng)建筑。東航站樓整體布局如圖1所示。
圖1 東航站樓鳥(niǎo)瞰
針對(duì)航站樓建筑功能較多、工藝流程相互交融、人流密集度大的特點(diǎn),通過(guò)分析航站樓供水系統(tǒng)的安全性、舒適性,回用水沖廁及疫情期防護(hù)措施,高大空間排水通氣方式與排水系統(tǒng)安全性,屋面匯水區(qū)域、天溝布置與重現(xiàn)期選擇、雨水管道與鋼柱幕墻柱結(jié)合措施,提高給水排水設(shè)計(jì)安全性,創(chuàng)建舒適高效、綠色人文、健康安全的航旅環(huán)境,增強(qiáng)旅客的體驗(yàn)感。
設(shè)計(jì)采取“平疫結(jié)合”的設(shè)計(jì)思路,并滿足綠建三星級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的節(jié)能、環(huán)保措施要求,實(shí)現(xiàn)了“平安、綠色、智慧、人文”的四型機(jī)場(chǎng)建設(shè)目標(biāo)。
1.供水系統(tǒng)的安全性、舒適性探討
東航站樓給水、回用水引入管情況如圖2所示。
圖2 東航站樓給水、回用水引入管
(1)水源及引入管的可靠性。給水水源采用城市自來(lái)水,現(xiàn)有二路市政供水水源:咸陽(yáng)市第四水廠的機(jī)場(chǎng)供水專(zhuān)線和咸陽(yáng)市政管網(wǎng);場(chǎng)區(qū)給水采用現(xiàn)狀供水站經(jīng)水池調(diào)蓄、消毒后的場(chǎng)區(qū)室外(生活、消防)合用管網(wǎng)二次加壓供水,給水主管道敷設(shè)于綜合管廊內(nèi),環(huán)狀布置(2×DN500)。
回用水為收集飛行區(qū)和東航站區(qū)北段的雨水(雨季),經(jīng)凈化站處理后供應(yīng),雨水回用量不足時(shí)由場(chǎng)區(qū)給水補(bǔ)充,回用水主管道敷設(shè)于綜合管廊內(nèi),環(huán)狀布置(2×DN300)。
航站樓給水引入管由綜合管廊接入二根給水管(2×DN300);回用水引入管由綜合管廊接入二根回用水管(2×DN200)。
給水和回用水引入管從場(chǎng)區(qū)各自系統(tǒng)的不同環(huán)狀干管接入,當(dāng)1根引入管發(fā)生故障時(shí),其余的引入管仍滿足100%的供水量,保證供水的可靠性。
(2)供水系統(tǒng)的安全性。引入管經(jīng)總水表和倒流防止器,主樓的環(huán)狀供水干管后,再敷設(shè)到各指廊,其中主樓、指廊的給水干管由環(huán)狀管網(wǎng)接出,再枝狀供水至各用水點(diǎn)。
為充分利用場(chǎng)區(qū)供水管網(wǎng)壓力,采用豎向分區(qū)供水,低區(qū)采用場(chǎng)區(qū)的給水、回用水管網(wǎng)直接供水,高區(qū)采用無(wú)負(fù)壓疊壓裝置供水。主樓地下1層(-6.50m層)南北兩端分別設(shè)置一個(gè)高區(qū)泵房,各配置一套無(wú)負(fù)壓疊壓供水裝置,互為備用,智能切換;疊壓供水裝置的吸水管接自低區(qū)環(huán)狀管網(wǎng),保證供水系統(tǒng)的安全性。
在場(chǎng)區(qū)水源可靠的條件下,選擇無(wú)負(fù)壓疊壓供水可減小設(shè)備機(jī)房面積,節(jié)約電能。配智能化控制器,設(shè)備在線監(jiān)測(cè)、顯示運(yùn)行數(shù)據(jù);對(duì)于疫情防控,采用密閉罐體不受周?chē)h(huán)境影響,配置定時(shí)消毒和水質(zhì)檢測(cè)措施,回用水引入管設(shè)紫外線消毒裝置,發(fā)生疫情時(shí),對(duì)原水調(diào)節(jié)池做病毒檢測(cè),必要時(shí)停止回用水的生產(chǎn)處理系統(tǒng),清水池采用自來(lái)水應(yīng)急補(bǔ)水,供水管道系統(tǒng)不變,回用水管道沖洗消毒。
(3)用水的舒適性及防護(hù)措施。飲水點(diǎn)集中的主樓商業(yè)區(qū)(出發(fā)層)、休閑娛樂(lè)、商務(wù)貴賓指廊采用管道直飲水系統(tǒng),按區(qū)域設(shè)直飲水凈化機(jī)房,采用納濾處理工藝,保留水中對(duì)人體有益的微量元素。
主樓的商業(yè)廚房、商業(yè)服務(wù)、員工浴室和娛樂(lè)休閑的生活熱水,用水點(diǎn)集中、需水量大,采用集中熱水供應(yīng)系統(tǒng),熱源優(yōu)先采用可再生型,非采暖季采用中深層地?zé)釗Q熱后提供的(55~65℃)熱水為熱源,采暖季采用市政廢熱水(70~130℃)為熱源。換熱機(jī)組采用“板式換熱器+儲(chǔ)水罐”方式,提高換熱效率;另設(shè)商用容積式電熱水器,用于非采暖季時(shí)段,提供高溫?zé)崴?0℃),對(duì)熱水系統(tǒng)進(jìn)行殺菌消毒處理。利用可再生能源提供的生活熱水占全年總熱水用量比例不小于50%,滿足綠建指標(biāo)20%的要求。
適宜的集中熱水供應(yīng)系統(tǒng),降低運(yùn)行綜合能耗,有利于綠建三星的持續(xù)運(yùn)營(yíng),且可保障生活熱水的安全性、舒適性。
航站樓內(nèi)沖廁、室內(nèi)景觀綠化、機(jī)房地面和屋面天溝沖洗用水采用回用水,其中航站樓沖廁水量超過(guò)65%采用非傳統(tǒng)水源,滿足綠建指標(biāo)50%的要求;回用水總用水量占航站樓總用水量的24.8%。
供水系統(tǒng)的管網(wǎng)末端均設(shè)置在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置,對(duì)濁度、余氯、pH等水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè),設(shè)備機(jī)房設(shè)置定期紫外線燈照射和地面沖洗消毒措施。
2.高大空間排水系統(tǒng)通氣方式.與排水安全性探討
2.1 高大空間排水系統(tǒng)通氣方式
航站樓建筑的通高空間多,跨度大,用水功能區(qū)分散,內(nèi)裝效果不允許管道貼柱敷設(shè),屋面裝飾層拒絕管道穿越,防止屋面漏點(diǎn)和影響“第五立面”效果,這樣排水系統(tǒng)無(wú)法設(shè)置伸頂通氣管;另一方面航站樓外墻基本為玻璃幕墻,造成通氣管道出外墻位置也受限制。
為保證排水暢通,不產(chǎn)生負(fù)壓影響,減小排水管水封波動(dòng),避免管道內(nèi)有害氣體進(jìn)入室內(nèi),設(shè)置合理的排水管道通氣方式,保證室內(nèi)環(huán)境及人文體驗(yàn)至關(guān)重要;對(duì)自循環(huán)通氣管道系統(tǒng)和側(cè)墻通氣管道系統(tǒng)方案進(jìn)行比選。
(1)方案1:采用自循環(huán)通氣管道系統(tǒng)。航站樓按服務(wù)區(qū)域設(shè)置衛(wèi)生間,排出橫干管敷設(shè)距離較長(zhǎng)。衛(wèi)生間排水分為正常使用和航班到達(dá)時(shí)旅客集中使用兩種情況;當(dāng)旅客集中使用時(shí),排水橫干管容易出現(xiàn)超標(biāo)排水狀態(tài),管道內(nèi)容易產(chǎn)生負(fù)壓,破壞衛(wèi)生器具和地漏的水封,使得有害氣體溢出,危害室內(nèi)環(huán)境;若放大排出管徑,當(dāng)正常排水量時(shí),容易堵塞管道,又增加了管材造價(jià)(見(jiàn)圖3a)。
將接底部排出橫干管的自循環(huán)通氣管道延伸至室外檢查井,相當(dāng)于加大室內(nèi)通氣管道的斷面(見(jiàn)圖3b),且不影響排出橫干管的設(shè)計(jì)及管徑計(jì)算。根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50015-2019)第4.7.11條:自循環(huán)通氣排水系統(tǒng)宜在其室外接戶管的起始檢查井上設(shè)置管徑不小于DN100的通氣管,通氣管口應(yīng)高出地面不小于2m。
圖3 自循環(huán)通氣管道示意
航站樓周邊為旅客出入口、車(chē)行道路或高架橋,起始檢查井上設(shè)置通氣管會(huì)影響通行空間和周邊景觀環(huán)境,很多采用自循環(huán)通氣的排水系統(tǒng),后期施工都沒(méi)有設(shè)置起始檢查井的通氣管,造成管道內(nèi)有害氣體進(jìn)入室內(nèi)。這種自循環(huán)通氣排水系統(tǒng)與室外大氣沒(méi)有連通,若發(fā)生疫情期,管道內(nèi)帶有傳染病菌氣體可能會(huì)溢至室內(nèi),引發(fā)公共安全問(wèn)題。
(2)方案2:采用側(cè)墻通氣管道系統(tǒng)。利用航站樓到達(dá)夾層的裝飾外墻、空側(cè)露臺(tái)側(cè)墻和內(nèi)庭院外幕墻,設(shè)置側(cè)墻式防風(fēng)型通氣帽,通氣管道系統(tǒng)直接與室外大氣連通,排水管道系統(tǒng)內(nèi)不會(huì)受排水量變化而形成負(fù)壓破壞水封,排水管道系統(tǒng)內(nèi)的有害氣體可以通過(guò)側(cè)墻式通氣帽排至室外大氣(見(jiàn)圖4)。
圖4 側(cè)墻通氣管道
設(shè)計(jì)采用方案2,設(shè)置側(cè)墻式通氣帽,解決受航站樓功能及大空間裝飾限制,無(wú)法設(shè)置伸頂通氣管和室外起始檢查井設(shè)地面通氣管困難及影響公共環(huán)境的問(wèn)題。
航站樓功能區(qū)域多,用水點(diǎn)分散,另外醫(yī)療廢水處理、隔油裝置等需要設(shè)單獨(dú)通氣管,造成通氣管數(shù)量多、距離長(zhǎng)、匯合通氣管管徑大。對(duì)此,需要建筑配合通氣管的路由,如側(cè)墻通氣與內(nèi)庭院幕墻結(jié)合裝飾,屋面挑檐的一體化設(shè)計(jì),滿足裝飾美觀,保證通氣效果。
2.2 排水系統(tǒng)安全性措施
公共衛(wèi)生間洗手盆排水補(bǔ)充地漏存水彎的水封,管道間、醫(yī)療間、空調(diào)機(jī)房采用可開(kāi)啟式密閉地漏,管道井、消防排水采用間接排水方式。
廚房含油廢水經(jīng)器具隔油器和自動(dòng)油脂分離裝置二級(jí)處理,減少環(huán)境影響;急救室等醫(yī)療廢水按區(qū)域收集,由專(zhuān)用醫(yī)療密閉裝置消毒處理,無(wú)超標(biāo)排放。
室外設(shè)置的通氣管?chē)?yán)禁布置在空調(diào)的新風(fēng)進(jìn)風(fēng)口,以防有害氣體通過(guò)空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)入室內(nèi);醫(yī)療密閉裝置、油脂分離器的通氣管單獨(dú)引至室外通氣。
所有排水系統(tǒng)均設(shè)置與室外大氣相通的側(cè)墻管道通氣系統(tǒng),消除各類(lèi)排水管道內(nèi)有害氣體進(jìn)入室內(nèi)傳播病毒的渠道,保證排水系統(tǒng)安全,也為旅客提供健康舒適的環(huán)境。
3.金屬屋面虹吸雨水系統(tǒng)安全性探討
3.1 虹吸雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的選擇
航站樓屋面總面積約28.6萬(wàn)m³,主樓屋面為雙屋脊,中間下凹的弧形金屬屋面,指廊屋面兩邊找坡,屋面坡度均大于2.5%,根據(jù)屋面建筑構(gòu)造和排水安全性,采用虹吸雨水排水系統(tǒng)。屋面剖面如圖5所示。
圖5 主樓屋面天溝接管剖面
《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50015-2019)第5.2.5條:滿管壓力流(虹吸式)排水系統(tǒng)雨水排水管道工程的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期宜采用10年!逗缥轿菝嬗晁潘到y(tǒng)技術(shù)規(guī)程》(CECS183∶2015)第3.1.2條:設(shè)計(jì)重現(xiàn)期應(yīng)根據(jù)建筑的重要性和溢流造成的危險(xiǎn)性確定,宜采用10年;當(dāng)坡度大于2.5%的斜屋面或采用內(nèi)檐溝集水時(shí),設(shè)計(jì)雨水流量應(yīng)乘以系數(shù)1.5。除南北兩個(gè)連接體及露臺(tái)外,航站樓屋面坡度均為大于2.5%的斜屋面。
按西安暴雨強(qiáng)度及屋面雨水設(shè)計(jì)流量公式計(jì)算,10年重現(xiàn)期計(jì)算的設(shè)計(jì)流量乘以系數(shù)1.5與重現(xiàn)期取62年的設(shè)計(jì)流量值相當(dāng),按20年重現(xiàn)期計(jì)算的設(shè)計(jì)流量乘以系數(shù)1.5已超過(guò)重現(xiàn)期取100年的設(shè)計(jì)流量值。
綜上,對(duì)于坡度大于2.5%的斜屋面,考慮到雨水匯集迅速,雨水量大的特點(diǎn),設(shè)計(jì)雨水流量應(yīng)乘以1.5倍系數(shù);若設(shè)計(jì)重現(xiàn)期取值過(guò)大,相應(yīng)的雨水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)容量大,雨水排水管道系統(tǒng)一直處于重力流與間歇性壓力流的非滿管壓力流狀態(tài)運(yùn)行,形成虹吸排水的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng),不能快速形成虹吸排水,影響雨水排水管道系統(tǒng)安全運(yùn)行,對(duì)金屬屋面造成很大的事故隱患。
當(dāng)屋面無(wú)外檐天溝或無(wú)直接散水條件且采用溢流管道系統(tǒng)時(shí),總排水能力不應(yīng)小于100年重現(xiàn)期的雨水量;而虹吸雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期不是取值越大越安全,應(yīng)根據(jù)建筑的重要性、溢流方式和屋面坡度等因素綜合考慮,本次雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期采用10年。
超過(guò)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的雨水量,由屋頂天溝內(nèi)的溢流虹吸式雨水斗及獨(dú)立溢流管道系統(tǒng)排出,屋面雨水排水和溢流排水的總排水能力按100年重現(xiàn)期設(shè)計(jì),為保證主樓屋脊天窗和下凹屋面的安全,此區(qū)域的總排水能力按120年重現(xiàn)期設(shè)計(jì)。
3.2 屋面天溝分縫原則與溢流措施
《屋面工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50345-2012)第4.9.8條要求:金屬檐溝、天溝的伸縮縫間距不宜大于30m。由于金屬屋面太大,天溝伸縮縫長(zhǎng)度若按不超30m劃分,則屋面匯水區(qū)域和相應(yīng)的虹吸雨水管道系統(tǒng)特別多,雨水管道布置與排出管設(shè)計(jì)都很困難。
經(jīng)金屬屋面工藝配合、屋面專(zhuān)項(xiàng)論證、結(jié)合同類(lèi)機(jī)場(chǎng)屋面天溝的施工案例考察,屋面天溝分縫原則為“天溝伸縮縫長(zhǎng)度可按不超60m計(jì),其中屋脊天窗和下凹屋面處按不超45m計(jì)”;考慮金屬屋面長(zhǎng)期受室外溫度變化影響,伸縮縫之間不設(shè)溢流連通管,每個(gè)匯水區(qū)域設(shè)獨(dú)立虹吸溢流排水管道系統(tǒng),以保護(hù)屋面安全。
《虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》(CECS183∶2015)第3.6.8條:溢流管道系統(tǒng)不應(yīng)直接排人室外雨水管網(wǎng)。指廊屋面的虹吸溢流雨水管可直接排至室外散水,主樓屋面的虹吸溢流雨水管受室內(nèi)功能空間和室外下沉庭院限制,不能直接排至室外散水。
經(jīng)過(guò)論證,采用在室外設(shè)置地面雨水口方式,虹吸溢流雨水管接入雨水口,屋面溢流管道排水通過(guò)雨水口溢流至地面,保證溢流雨水能安全排出。
3.3 雨水管道敷設(shè)與安裝探討
由于需求航站樓建筑空間整體通透,保留Y型鋼柱造型不裝飾,外墻為玻璃幕墻。因此,雨水立管不能貼結(jié)構(gòu)柱外敷設(shè),造成虹吸雨水管道布置困難,影響雨水管道系統(tǒng)安全。
經(jīng)調(diào)研,國(guó)內(nèi)已有航站樓、會(huì)展中心項(xiàng)目采用雨水立管敷設(shè)于鋼結(jié)構(gòu)柱內(nèi)的工程案例。參考此方案,并通過(guò)與結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)、配合計(jì)算,允許雨水立管敷設(shè)于Y型鋼柱內(nèi),但對(duì)每組鋼柱敷設(shè)立管數(shù)量和最大管徑提出控制要求;同時(shí)邀請(qǐng)虹吸雨水專(zhuān)項(xiàng)施工安裝商對(duì)雨水立管埋入結(jié)構(gòu)鋼柱內(nèi)的工藝做法做了深入探討,論證敷設(shè)條件、施工措施,確定雨水立管敷設(shè)于Y型鋼柱內(nèi)的可行性。
Y型鋼柱分枝柱內(nèi)的雨水管預(yù)制在枝柱內(nèi),立柱內(nèi)雨水管與鋼結(jié)構(gòu)工藝分段施工,雨水立管進(jìn)出Y型鋼柱處均設(shè)不銹鋼金屬波紋管,補(bǔ)償伸縮變形要求;雨水立管底部設(shè)立管檢查口,鋼結(jié)構(gòu)工藝考慮檢修口預(yù)留措施。
配合幕墻工藝,確定敷設(shè)于幕墻柱內(nèi)的雨水立管的管徑和安裝條件,后期與幕墻工藝一體化施工,虹吸雨水管采用加厚型不銹鋼管,焊接連接現(xiàn)場(chǎng)隋性氣體保護(hù),按施工規(guī)范要求做探傷檢測(cè)、灌水試驗(yàn)和壓力測(cè)試,以保證敷設(shè)于鋼結(jié)構(gòu)柱和幕墻柱內(nèi)管道的安全。
4.結(jié) 語(yǔ)
航站樓建筑體量大,功能復(fù)雜,通過(guò)反復(fù)的給排水方案比較和論證,選用適宜的分質(zhì)供水方式、可靠的側(cè)墻式通氣形式、水封強(qiáng)化措施以及安全可靠的雨水排水系統(tǒng)和敷設(shè)方式,既滿足了綠色建筑指標(biāo)的要求,更保證了旅客用水的安全性和舒適性。同時(shí)兼顧了疫情防護(hù)、環(huán)境健康、建筑功能及裝飾效果的要求,對(duì)其他大空間建筑的給排水設(shè)計(jì)也有一定的借鑒意義。