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        西安咸陽國際機場東航站樓給水排水設計安全性探討

        放大字體  縮小字體 發布日期:2022-06-15  瀏覽次數:56
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        核心提示:導 讀西安咸陽國際機場航站樓建筑面積大、功能區域分散、用水標準高,選擇適宜的供水方案及管道布置,對保障供水系統的安全性和舒
         導 讀
        西安咸陽國際機場航站樓建筑面積大、功能區域分散、用水標準高,選擇適宜的供水方案及管道布置,對保障供水系統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計重現期選擇,天溝分縫與溢流措施,雨水立管的布置方式等內容。
         
        關鍵詞:航站樓;供水安全;疫情防護;通氣管道;設計重現期;溢流措施
        引用本文:王紅煒,段坤,宋倩,等. 西安咸陽國際機場東航站樓給水排水設計安全性探討[J]. 給水排水,2022,48(5):102-106.
         
        東航站樓為西安咸陽國際機場三期擴建工程,總建筑面積70.03萬m²,主樓建筑屋脊高度47.5 m,由主樓、北側3條指廊和南側3條指廊組成,為中軸對稱布置;東航站樓是重要的公共交通建筑,目標定位為大型門戶樞紐型機場建筑。東航站樓整體布局如圖1所示。
         
         
        圖1 東航站樓鳥瞰
               針對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,通過分析航站樓供水系統的安全性、舒適性,回用水沖廁及疫情期防護措施,高大空間排水通氣方式與排水系統安全性,屋面匯水區域、天溝布置與重現期選擇、雨水管道與鋼柱幕墻柱結合措施,提高給水排水設計安全性,創建舒適高效、綠色人文、健康安全的航旅環境,增強旅客的體驗感。
                設計采取“平疫結合”的設計思路,并滿足綠建三星級標準和相應的節能、環保措施要求,實現了“平安、綠色、智慧、人文”的四型機場建設目標。
         
        1.供水系統的安全性、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水,現有二路市政供水水源:咸陽市第四水廠的機場供水專線和咸陽市政管網;場區給水采用現狀供水站經水池調蓄、消毒后的場區室外(生活、消防)合用管網二次加壓供水,給水主管道敷設于綜合管廊內,環狀布置(2×DN500)。
                  回用水為收集飛行區和東航站區北段的雨水(雨季),經凈化站處理后供應,雨水回用量不足時由場區給水補充,回用水主管道敷設于綜合管廊內,環狀布置(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區各自系統的不同環狀干管接入,當1根引入管發生故障時,其余的引入管仍滿足100%的供水量,保證供水的可靠性。
        (2)供水系統的安全性。引入管經總水表和倒流防止器,主樓的環狀供水干管后,再敷設到各指廊,其中主樓、指廊的給水干管由環狀管網接出,再枝狀供水至各用水點。
                為充分利用場區供水管網壓力,采用豎向分區供水,低區采用場區的給水、回用水管網直接供水,高區采用無負壓疊壓裝置供水。主樓地下1層(-6.50m層)南北兩端分別設置一個高區泵房,各配置一套無負壓疊壓供水裝置,互為備用,智能切換;疊壓供水裝置的吸水管接自低區環狀管網,保證供水系統的安全性。
               在場區水源可靠的條件下,選擇無負壓疊壓供水可減小設備機房面積,節約電能。配智能化控制器,設備在線監測、顯示運行數據;對于疫情防控,采用密閉罐體不受周圍環境影響,配置定時消毒和水質檢測措施,回用水引入管設紫外線消毒裝置,發生疫情時,對原水調節池做病毒檢測,必要時停止回用水的生產處理系統,清水池采用自來水應急補水,供水管道系統不變,回用水管道沖洗消毒。
        (3)用水的舒適性及防護措施。飲水點集中的主樓商業區(出發層)、休閑娛樂、商務貴賓指廊采用管道直飲水系統,按區域設直飲水凈化機房,采用納濾處理工藝,保留水中對人體有益的微量元素。
         
                主樓的商業廚房、商業服務、員工浴室和娛樂休閑的生活熱水,用水點集中、需水量大,采用集中熱水供應系統,熱源優先采用可再生型,非采暖季采用中深層地熱換熱后提供的(55~65℃)熱水為熱源,采暖季采用市政廢熱水(70~130℃)為熱源。換熱機組采用“板式換熱器+儲水罐”方式,提高換熱效率;另設商用容積式電熱水器,用于非采暖季時段,提供高溫熱水(70℃),對熱水系統進行殺菌消毒處理。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20%的要求。
               適宜的集中熱水供應系統,降低運行綜合能耗,有利于綠建三星的持續運營,且可保障生活熱水的安全性、舒適性。
               航站樓內沖廁、室內景觀綠化、機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65%采用非傳統水源,滿足綠建指標50%的要求;回用水總用水量占航站樓總用水量的24.8%。
                供水系統的管網末端均設置在線水質監測裝置,對濁度、余氯、pH等水質指標進行監測,設備機房設置定期紫外線燈照射和地面沖洗消毒措施。
        2.高大空間排水系統通氣方式.與排水安全性探討
                2.1 高大空間排水系統通氣方式
                航站樓建筑的通高空間多,跨度大,用水功能區分散,內裝效果不允許管道貼柱敷設,屋面裝飾層拒絕管道穿越,防止屋面漏點和影響“第五立面”效果,這樣排水系統無法設置伸頂通氣管;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,不產生負壓影響,減小排水管水封波動,避免管道內有害氣體進入室內,設置合理的排水管道通氣方式,保證室內環境及人文體驗至關重要;對自循環通氣管道系統和側墻通氣管道系統方案進行比選。
              (1)方案1:采用自循環通氣管道系統。航站樓按服務區域設置衛生間,排出橫干管敷設距離較長。衛生間排水分為正常使用和航班到達時旅客集中使用兩種情況;當旅客集中使用時,排水橫干管容易出現超標排水狀態,管道內容易產生負壓,破壞衛生器具和地漏的水封,使得有害氣體溢出,危害室內環境;若放大排出管徑,當正常排水量時,容易堵塞管道,又增加了管材造價(見圖3a)。
         
               將接底部排出橫干管的自循環通氣管道延伸至室外檢查井,相當于加大室內通氣管道的斷面(見圖3b),且不影響排出橫干管的設計及管徑計算。根據《建筑給水排水設計標準》(GB 50015-2019)第4.7.11條:自循環通氣排水系統宜在其室外接戶管的起始檢查井上設置管徑不小于DN100的通氣管,通氣管口應高出地面不小于2m。
         
         
        圖3 自循環通氣管道示意
         
               航站樓周邊為旅客出入口、車行道路或高架橋,起始檢查井上設置通氣管會影響通行空間和周邊景觀環境,很多采用自循環通氣的排水系統,后期施工都沒有設置起始檢查井的通氣管,造成管道內有害氣體進入室內。這種自循環通氣排水系統與室外大氣沒有連通,若發生疫情期,管道內帶有傳染病菌氣體可能會溢至室內,引發公共安全問題。
         
                (2)方案2:采用側墻通氣管道系統。利用航站樓到達夾層的裝飾外墻、空側露臺側墻和內庭院外幕墻,設置側墻式防風型通氣帽,通氣管道系統直接與室外大氣連通,排水管道系統內不會受排水量變化而形成負壓破壞水封,排水管道系統內的有害氣體可以通過側墻式通氣帽排至室外大氣(見圖4)。
         
        圖4 側墻通氣管道
               設計采用方案2,設置側墻式通氣帽,解決受航站樓功能及大空間裝飾限制,無法設置伸頂通氣管和室外起始檢查井設地面通氣管困難及影響公共環境的問題。
         
                航站樓功能區域多,用水點分散,另外醫療廢水處理、隔油裝置等需要設單獨通氣管,造成通氣管數量多、距離長、匯合通氣管管徑大。對此,需要建筑配合通氣管的路由,如側墻通氣與內庭院幕墻結合裝飾,屋面挑檐的一體化設計,滿足裝飾美觀,保證通氣效果。
         
        2.2 排水系統安全性措施
               公共衛生間洗手盆排水補充地漏存水彎的水封,管道間、醫療間、空調機房采用可開啟式密閉地漏,管道井、消防排水采用間接排水方式。
               廚房含油廢水經器具隔油器和自動油脂分離裝置二級處理,減少環境影響;急救室等醫療廢水按區域收集,由專用醫療密閉裝置消毒處理,無超標排放。
              室外設置的通氣管嚴禁布置在空調的新風進風口,以防有害氣體通過空調送風系統進入室內;醫療密閉裝置、油脂分離器的通氣管單獨引至室外通氣。
             所有排水系統均設置與室外大氣相通的側墻管道通氣系統,消除各類排水管道內有害氣體進入室內傳播病毒的渠道,保證排水系統安全,也為旅客提供健康舒適的環境。
         
        3.金屬屋面虹吸雨水系統安全性探討
        3.1 虹吸雨水設計重現期的選擇
              航站樓屋面總面積約28.6萬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%,根據屋面建筑構造和排水安全性,采用虹吸雨水排水系統。屋面剖面如圖5所示。
        圖5 主樓屋面天溝接管剖面
              《建筑給水排水設計標準》(GB 50015-2019)第5.2.5條:滿管壓力流(虹吸式)排水系統雨水排水管道工程的設計重現期宜采用10年!逗缥轿菝嬗晁潘到y技術規程》(CECS183∶2015)第3.1.2條:設計重現期應根據建筑的重要性和溢流造成的危險性確定,宜采用10年;當坡度大于2.5%的斜屋面或采用內檐溝集水時,設計雨水流量應乘以系數1.5。除南北兩個連接體及露臺外,航站樓屋面坡度均為大于2.5%的斜屋面。
         
                按西安暴雨強度及屋面雨水設計流量公式計算,10年重現期計算的設計流量乘以系數1.5與重現期取62年的設計流量值相當,按20年重現期計算的設計流量乘以系數1.5已超過重現期取100年的設計流量值。
         
               綜上,對于坡度大于2.5%的斜屋面,考慮到雨水匯集迅速,雨水量大的特點,設計雨水流量應乘以1.5倍系數;若設計重現期取值過大,相應的雨水管道系統設計容量大,雨水排水管道系統一直處于重力流與間歇性壓力流的非滿管壓力流狀態運行,形成虹吸排水的響應時間長,不能快速形成虹吸排水,影響雨水排水管道系統安全運行,對金屬屋面造成很大的事故隱患。
         
               當屋面無外檐天溝或無直接散水條件且采用溢流管道系統時,總排水能力不應小于100年重現期的雨水量;而虹吸雨水系統設計重現期不是取值越大越安全,應根據建筑的重要性、溢流方式和屋面坡度等因素綜合考慮,本次雨水設計重現期采用10年。
         
               超過設計重現期的雨水量,由屋頂天溝內的溢流虹吸式雨水斗及獨立溢流管道系統排出,屋面雨水排水和溢流排水的總排水能力按100年重現期設計,為保證主樓屋脊天窗和下凹屋面的安全,此區域的總排水能力按120年重現期設計。
         
        3.2 屋面天溝分縫原則與溢流措施
             《屋面工程技術規范》(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,天溝伸縮縫長度若按不超30m劃分,則屋面匯水區域和相應的虹吸雨水管道系統特別多,雨水管道布置與排出管設計都很困難。
         
                經金屬屋面工藝配合、屋面專項論證、結合同類機場屋面天溝的施工案例考察,屋面天溝分縫原則為“天溝伸縮縫長度可按不超60m計,其中屋脊天窗和下凹屋面處按不超45m計”;考慮金屬屋面長期受室外溫度變化影響,伸縮縫之間不設溢流連通管,每個匯水區域設獨立虹吸溢流排水管道系統,以保護屋面安全。
         
               《虹吸式屋面雨水排水系統技術規程》(CECS183∶2015)第3.6.8條:溢流管道系統不應直接排人室外雨水管網。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功能空間和室外下沉庭院限制,不能直接排至室外散水。
         
                經過論證,采用在室外設置地面雨水口方式,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,雨水立管不能貼結構柱外敷設,造成虹吸雨水管道布置困難,影響雨水管道系統安全。
               經調研,國內已有航站樓、會展中心項目采用雨水立管敷設于鋼結構柱內的工程案例。參考此方案,并通過與結構專業、配合計算,允許雨水立管敷設于Y型鋼柱內,但對每組鋼柱敷設立管數量和最大管徑提出控制要求;同時邀請虹吸雨水專項施工安裝商對雨水立管埋入結構鋼柱內的工藝做法做了深入探討,論證敷設條件、施工措施,確定雨水立管敷設于Y型鋼柱內的可行性。
              Y型鋼柱分枝柱內的雨水管預制在枝柱內,立柱內雨水管與鋼結構工藝分段施工,雨水立管進出Y型鋼柱處均設不銹鋼金屬波紋管,補償伸縮變形要求;雨水立管底部設立管檢查口,鋼結構工藝考慮檢修口預留措施。
               配合幕墻工藝,確定敷設于幕墻柱內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,焊接連接現場隋性氣體保護,按施工規范要求做探傷檢測、灌水試驗和壓力測試,以保證敷設于鋼結構柱和幕墻柱內管道的安全。
         
        4.結 語
               航站樓建筑體量大,功能復雜,通過反復的給排水方案比較和論證,選用適宜的分質供水方式、可靠的側墻式通氣形式、水封強化措施以及安全可靠的雨水排水系統和敷設方式,既滿足了綠色建筑指標的要求,更保證了旅客用水的安全性和舒適性。同時兼顧了疫情防護、環境健康、建筑功能及裝飾效果的要求,對其他大空間建筑的給排水設計也有一定的借鑒意義。
         
         
         
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