住宅小区室外排水总图设计属于建筑给排水和市政给排水两者的结合, 与市政排水总图相比, 其特点是管径小, 管线也相对短, 但是因为小区室外管线品种和数量众多, 住宅小区室外排水总图在与建筑总平面、管线综合、小区大地下车库、景观和绿色建筑设计、项目工程进度等配合方面, 对细节的处理上有其特有的问题和要求。

南京某住宅小区项目位于南京卧龙湖东南侧, 是卧龙湖旅游度假区的重要建设项目。项目西侧紧靠占地约3 000亩 (1亩≈666.67m²) 的卧龙湖, 沿卧龙湖有近2km的湖岸线, 在项目区内保留有原生态林、自然缓坡、天然水系等。

项目占地1 477亩 (约98.5hm²) , 总建筑面积约103万m², 综合容积率1.05, 绿化率达45%。项目有住宅6 822套, 包括222套独联别墅、160套双拼别墅、158套联排别墅、324套花园洋房、1 198套小高层及51万的高层, 10万的商业配套。项目规划以原生态山水资源为依托, 建造有最宽为70m的中央景观大道, 配套有会议、运动、健康、娱乐、餐饮、商业六大中心配套区域 (约10万m²) , 其中商业配套包括豪华大酒店、幼儿园等。

小区南北向长约1 600m, 东西向长约1 400m。小区地势上东高西低, 西侧临卧龙湖, 地面绝对标高从东到西为33.00~20.00 m, 东西向高差约13m;另外南北竖向上看, 呈现出中间高两端低, 居中横向布置的中央景观大道地势较高 (从东到西地面标高为31.80~20.50m) , 然后由中央景观大道分别向北和向南坡向两端, 其中北端从东到西地面标高为27.50~25.05 m, 南端从东到西地面标高为26.50~20.00 m。图1为小区排水总图示意。

(1) 小区总户数6 822户, 总人口约为21 830人。

(2) 排水最高日用水量约7 400m³/d, 最大时用水量约870m³/h。

(3) 当地暴雨强度公式, 其中设计重现期P取2年, 汇水面积约98.5hm², 综合径流系数约0.585, 计算得暴雨强度q约260L/ (s·hm²) , 小区雨水总排水量约14 982L/s。

(1) 小区室外排水系统采用完全分流制, 雨水和污水分别独立系统。

(2) 小区室外雨水系统:根据小区南北竖向中间高、两端低的特点, 将小区雨水排水区域以小区横向的中央景观大道为界, 总体上划分为南北两个大的汇水区域, 其中北片汇水区域约51.7hm², 南片汇水区域约46.8hm², 共计98.5hm², 分别汇总雨水后向西排入卧龙湖, 雨水总管均为DN1 800, i=0.005, q=8 128L/s。

(3) 小区室外污水系统:项目距城市污水处理厂较远, 市政污水管接口距离也有约3.5km, 故小区建筑物生活污水就近分设化粪池处理、公建厨房含油废水排出室外进隔油池处理。因市政污水管仅在小区南端方向有条件接入, 小区北端方向没有市政污水管, 故从经济上考虑, 项目在小区最低的西南角设置污水提升泵站1座, 小区的污水由北向南汇总后经污水泵站提升后继续南行排入市政污水管, 最终进城市污水处理厂处理。

(4) 小区排水管线定线充分利用地形, 使管道的走向符合地形趋势, 管线布置原则上顺坡而下, 避免因倒坡而加大埋深增加造价。考虑到小区的竖向坡度较大, 排水管道的衔接采取了管顶平接和跌水连接的方式。

(1) 雨水管管径DN400~1 800, 总长度约34 000 m。污水管管径DN250~600, 总长度28 500 m, 其中DN500压力流污水管总长度约1 800m;重力流污水管总长度约26 700m (别墅庭院内的雨水管、污水管、排水检查井和雨水口均不计算在内) , 数量详见表1。

(2) 污水提升泵站。泵站按单独建筑物设计, 水泵间为地下式, 设格栅井, 泵站集水池容积不小于最大一台水泵5 min出水量。泵站设计流量为870m³/h。选用4台污水潜水提升泵, 3用1备, 每台Q=290m³/h, H=38m, 排出口径200mm。泵站总进水管为一路, 管径DN600, 充满度取0.65, 坡度0.01, 地面标高20.00m, 管底标高约15.40 m。泵站总出水管为一路, 管径DN500。污水提升泵房后总出水管管长约3 500 m, 出泵站后先向西由桥下河岸边敷设 (穿过宁杭高速) , 之后向南沿路牙外边7m处敷设, 埋深1m以上, 最终排入重力流市政污水管, 污水提升泵房后的污水输送设计采用压力管道和重力管道结合的方式。

项目小区进行设计时给排水专业及早介入建筑总平面设计, 方案设计阶段即与建筑专业进行竖向设计的配合, 尽量使小区排水方向和竖向保持一致, 并及时反馈建筑专业以保证管线敷设的距离和地库的覆土深度, 比如根据管线施工距离要求向建筑专业反馈沿街商业外墙距用地红线的距离、小区大地下室距用地红线的距离等, 保证室外排水管等管线施工的可行性。另外, 根据《城市工程管线综合规划规范》 (GB 50289-2016) 工程管线及其与建 (构) 筑物之间的最小水平净距的要求, 排水管线距建筑物外墙的距离不小于2.5m, 且距道路路牙的距离不小于1.5m, 则建筑物周边有排水管的一侧建筑物外墙与道路路牙之间的绿地宽度不小于5m。

(1) 管线敷设平面排序对排水管线的影响。项目小区主要管线有:自来水管1路, 增压生活给水管3路, 消火栓给水管2路, 自动喷水灭火系统消防管2路, 雨水管, 污水管, 燃气管, 电力管, 弱电管 (电信和有线电视) , 小区室外最多处共计14路管线。管线综合冲突时设计处理原则如下:小管让大管;压力管让重力流管 (主要指雨水管和污水管) ;可弯曲管线让不可弯曲管线;工程量小的让工程量大的;检修次数少、方便的让检修次数多、不方便的。原则上管综平面设计时优先保证排水管线的布置。

(2) 其他管线与室外排水管交叉的处理。根据《城市工程管线综合规划规范》中工程管线交叉时的最小垂直净距的要求, 保证其他管线与排水管交叉时的最小垂直净距, 但对于占据地下空间较大的管线, 排水管在有条件的前提下也可进行避让处理。比如由小区开闭所到小区变配电房的电力管线众多 (见图2) , 虽然电力管线采用了直埋而非管沟的方式, 但是因为对电力保护套管采取了混凝土包封的方式反而占据地下空间更大, 此处的排水管应极力避免与其交叉, 必要时排水管设计上做改道处理。

(3) 综合管廊对小区排水管线的影响。随着国家综合管廊战略的提出, 综合管廊已经成为当今城市建设的热点。对于占地较大的住宅小区, 经济条件允许的情况下, 小区的主干道沿线管线设计 (包括小区排水主管) 可以借鉴城市综合管廊的思路, 形成小区的综合管廊, 充分利用地下空间, 解决“马路拉链”问题, 方便小区各种管线的敷设及维护管理, 降低管线维修费用, 减少路面上的各种检查井盖从而美化小区。不过因为项目小区设计开始和完成时间较早, 故在综合管廊设计上面未予考虑。

(1) 地下车库覆土对排水管线的影响。根据《城镇燃气设计规范》 (GB 50028-2006) , 地下燃气管道埋设在机动车道下时, 最小覆土厚度 (路面至管顶) 不得小于0.9m, 考虑燃气管道管径和施工操作空间要求, 地下燃气管道施工需要的地下车库覆土不宜小于1.2 m。如果是人防地下室车库的上方, 那么1.5m的覆土是人防地库顶板荷载验算的一个关键临界点。因此小区大地下车库上方 (有机动车道) 排水管区域的覆土设计上建议考虑为1.2~1.5m, 最终项目小区大地库上方覆土定为1.5m。

为了满足地下车库的覆土深度要求, 小区大地库上方的排水管原则上以地库中心区域为起点并以最短的管线距离向外排出大地库区域, 大地库上方的小区污水支管和小区雨水支管尽量平行设置以避免管线交叉, 并在小区接户管和小区支管之间进行交叉处理。

另外, 有条件的地方, 在不增加地库覆土深度的前提下, 利用竖向设计来增加大地库上方的排水管线长度。适当减少绿地区域不走管线的大地库上方覆土深度, 还要注意地下室配电间等对净高要求较高的设备用房的上方覆土对管线的影响, 排水管设计时尽量避让大地库上方这些区域。

(2) 小区大地库对化粪池的布置方案影响。因为项目小区大地库占地面积较大, 客观上给小区内设置化粪池采用集中设置的方式带来困难, 且对于单栋高层住宅的化粪池体量已经很大也不适于汇总合并体积, 所以小区内化粪池采取相对分散布置的方案。化粪池沿大地库的周边敷设、尽量布置在较宽敞的草坪下或者室外露天停车位下面;对于大地库外周边室外走管线距离不足之处, 与建筑专业协商对地库外边设计上采取内凹式嵌入化粪池处理, 必要时牺牲地下室的车位以满足化粪池的占地要求;进化粪池管线距离较短之处, 有条件时将化粪池合并设置。

(3) 大地库上方绿地区域的雨水排放措施。一是利用地下室顶板找坡使顶板上方的积水重力流自流到地下室以外区域的土壤内;二是通过设置数量较多的盲沟排雨水;三是在对排水要求较高的景观区域, 在地下室顶板上方设置柔性透水管来排除积水。

(4) 排水总图对大地库内部提升排水管的接入要求。因大地库的提升排出管数量较多, 为减少室外排水检查井的数量, 大地库的提升排水管设计上要求给予适当合并后再排出。

项目小区号称全力打造尊贵、休闲、浪漫、高品位生活的25万m²欧式园林, 其景观设计对排水总图设计提出了要求。

(1) 排水检查井数量与位置的景观设计要求。项目小区接户管处的排水检查井尽量合并处理以便减少检查井数量, 前提是保证当接户管管径小于或等于300mm且跌水水头大于0.3m。小区的排水检查井避开各建筑物、庭院的出入口。排水管线位置离路边1.5m以上以满足路边种植树木的要求。

(2) 排水检查井井盖采取有利于景观美观的措施。为保证道路路面美观, 道路下面原则上不考虑设置排水检查井。对于设置在小区绿地内的排水检查井, 均采用种植井盖美化处理。

(3) 景观施工进度对排水总图的要求。排水总图设计计算须将景观区域排水量计算在内, 排水总图设计时对景观区域进行分区域划片组织排水, 并做好景观排水的预留接入井的设计工作。

项目小区在西侧有占地约3 000亩的天然卧龙湖, 并在小区内部设置人工湖、景观水系和下凹式绿地。排水总图设计时将小区的全部雨水排水最终均排入卧龙湖, 利用天然水体的自净功能进行处理, 实现了小区雨水的自然积存、自然渗透、自然净化和可持续水循环, 有效缓解小区内涝、节约水资源、保护和改善小区生态环境。

对于没有天然水体条件的住宅小区, 雨水收集蓄水池的位置尽量设置在小区地势较低的区域, 并紧靠市政雨水管接入口, 以便收集更多的雨水和降低工程造价。有条件的话, 采用渗、滞、蓄、净、用、排的工程技术, 配合构建海绵城市的战略, 成为海绵城市构建体系中的海绵社区。

项目于2006年开始设计, 2012年完成设计, 在开发进度上分期施工、远期预留。为配合建设单位进场施工, 在施工运输需要提前修建小区主干道时, 排水总图设计首先进行小区主干道的道路排水设计, 并完成沿主干道布置的污水干管和雨水干管的设计, 预留好排水支管的接入井和穿越主干道的所有管线, 之后再根据建设单位的开发需要分区域进行设计。对于室外污水管, 因为项目排水起点的北片高层住宅区域是最后施工, 为避免出现因污水管起点过深而使小区的整个污水管网埋深加深从而增加工程造价, 排水总图设计上对建筑专业提出了严格控制污水排水起点地面标高的要求, 并对该处的地面标高进行了适当抬高的设计处理。

(1) 项目减少跌水井的做法。为降低工程造价, 小区排水管设计利用竖向坡度, 采取了降低检查井进水管线高度的方式, 使排水管线沿水流方向经过各个检查井时逐级跌落, 并使检查井的跌落水头不大于1m, 从而减少跌水井的数量。

(2) 商业的室外扶梯设备集水坑的排水需接入小区雨水井, 对于无法重力流排出的设备集水坑采取提升排水。

(3) 非标准排水构筑物图集的选用。对于集团化的建设单位自己设计的非国家或地方标准的图集要慎重选用, 尤其是路牙竖向式雨水篦子, 即使要选用, 一是要经过认真仔细的核算, 二是要现场调研实际的使用情况。对于利于检修的带大检修室占地空间较大的排水检查井, 也要根据小区具体情况因地制宜选用。

综上所述, 住宅小区室外排水总图设计有不少相关问题值得探讨与分析, 对住宅小区给排水设计质量也产生至关重要的影响。文中所介绍的项目小区工程实例, 因为项目开始时间较早, 项目绝大部分的竣工时间也早于国家海绵城市战略提出的时间, 所以项目虽然在“渗、滞、蓄、净、排”的工程技术进行了设计和应用, 但是在“用”的工程技术上因为开发单位控制工程造价的原因略有不足, 希望以后该小区能有机会借助国家海绵城市的战略平台, 在“用”的工程技术方面有所拓展和改造升级, 早日成为海绵城市中的海绵社区。