中国铁路在近10年间有了突飞猛进的发展, 高速铁路更成为我国对外展示强劲国力的一张名片。而庞大铁道网络上的一座座站房, 或呈现城市的地域特征, 或反映当地的自然环境, 或成为该地区历史文化的载体, 像是一颗颗璀璨的明珠, 各自闪耀着独具特色的光辉。

　　 从2007年至今的10余年里, 我院先后承接了包括特大型站、大型站、中小型站等20余座站房的设计任务, 分布地区涵盖山东、安徽、浙江、福建、广东、江西、甘肃、重庆、辽宁等, 在高铁车站设计方面积累了大量的经验。

　　 确定车站的建筑规模, 是各专业开展设计的前提, 也是给排水专业进行用水量计算、水消防设计各设计参数确定及系统选择的重要依据。客货共线和客运专线铁路旅客车站的建筑规模, 分别根据最高聚集人数和高峰小时发送量按照表1、表2确定。

　　 根据站房首层地面与站台面的标高关系, 可将站房分为3大类常规站型, 即:

　　 线平式———站房地面高程与站台面高程相差很小或相同;

　　 线上式———站房地面高程高于站台面高程;

　　 线下式———站房地面高程低于站台面高程。

　　 根据站房与站台的空间关系, 线平式可分为线侧平式 (如图1a兰州新区站) 、线侧平与线正上复合式 (如宁波火车南站) 。线上式可分为线正上式、线侧上式;线下式可分为线正下式 (如图1b中山站) 、线侧下式 (如图1c赣县北站) 。

　　 合理的给排水设计, 必须建立在充分理解站房建筑布局以及站房与站台空间关系的基础上。对于不同的站型而言, 机房设置及主干管道布设有很大差别。现以线侧平式、线正下式、线侧下式站房为例概述如下。

　　 线侧平式:利用轨下进、出站通道的扩大端设置消防、生活水泵房, 可节约造价, 有效解决设备用房与公共区相互干扰的矛盾。高位消防水箱设在屋顶局部下沉式设备平台上, 满足了水消防系统重力补水的需求。室内主干管道可敷设在大屋面下方吊顶内、站房周边室外地坪下。室外主干管道可敷设在站房周边室外地坪下, 其中基本站台及轨侧旅客活动平台上的主干管道合并设置。

　　 线正下式:站房设置在轨道桥梁下方, 桥结构的特殊性致使站房顶部防排水存在问题。故此类“桥下站”需要设置单独的屋面及雨水排放系统;消防、生活水泵房有两种设置方式: (1) 局部下挖地下式泵房, 水池埋设在站外地坪下。 (2) 泵房及水池均设置在首层设备区;高位消防水箱设在站台板与轨道横箱梁之间的空间内, 仅能满足站厅水消防系统重力补水的要求。室内主干管道可敷设在站厅层吊顶内、轨道梁下方、站房周边室外地坪下。室外主干管道可沿站房周边室外地坪下敷设。

　　 线侧下式:消防、生活水泵房的两种设置方式与线正下式相同;高位消防水箱设在屋顶局部下沉式设备平台上;室内主干管道可敷设在站厅层吊顶内、轨道梁下方、站房周边室外地坪下。室外主干管道可敷设在站房周边室外地坪下, 其中基本站台及轨侧旅客活动平台上的主干管道各成体系。

　　 宁波火车南站位于宁波市中心城区———海曙区, 站区由南站西路、苍松路、甬水桥路、三支街围合而成。总建筑面积12万m², 其中站房建筑面积6.3万m²;站场规模8台16线。属“线侧平与线正上复合式”大型客运专线旅客车站。车站由站房 (含南北站房、高架候车大厅、旅客出站及南北城市通廊) 、包裹库及行包通道、站台及雨棚、高架车道及落客平台、轨行区等构成。站房主体建筑地面以上共两层 (局部夹层) , 地下一层。自上而下分别为高架候车层 (上方局部设商业夹层) 、站台层、地下出站层。其下并有宁波轨道交通2号线的站厅夹层及站台层。见图2、图3。

　　 宁波火车南站给排水专业的设计内容包括:

　　 站房、站台 (含综合管廊) 的给排水及消防 (含消火栓、自动喷水灭火、消防炮、气体灭火、灭火器配置) 设计;站台雨棚排水设计;落客平台及高架车道消防及排水设计;列车上水及动车卸污系统设计;轨行区排水设计;室外给排水及消防设计。

　　 车站前广场通常由地方政府投资建设, 但车站给排水管道往往需要穿越站前广场方可与市政管道相接。与站前广场设计界面划分如下:

　　 车站南、北站房各设2组给水、雨水、污水总干管穿越广场后分别与南站西路及甬水桥路市政管道相接。广场需为其提供管位, 广场地面上部分雨水亦可排入车站雨水总干管。

　　 高架商业夹层由运营方后期进行二次装修及商业招租, 与高架商业夹层设计界面划分如下:

　　 (1) 车站东、西、南、北角各设1组主立管 (含给水、污水、废水、自动喷水灭火系统供水及排水管) , 敷设至高架商业夹层板面, 并预留接口, 供商业夹层对应系统接驳。

　　 (2) 高架商业夹层消火栓系统由车站设计完成, 但其中所配置灭火器费用由高架商业夹层计列。

　　 (3) 高架商业夹层若有厨房油污水产生, 需另行设置系统, 不可排入本站污、废水管道。本次设计为油污水管道预留室内、外管位及室外隔油池位置, 隔油池出水排入车站室外污水管道。

　　 (4) 所有高架商业夹层给水及污、废水量均由车站统一估算。

　　 宁波南站给排水主要系统概况见表3, 消防主要系统概况见表4。

　　 车站设计重点及要点包括用水量计算、消火栓设计依据及参数选择、站房主管道布设、站台及股道给排水及消防设计等方面。

　　 宁波南站用水量主要包括列车运输用水量、站房生活用水量、消防用水量、绿化和浇洒道路用水量等。其中列车运输用水量及站房生活用水量与常规计算方法不同, 以下予以重点分析。

　　 列车运输用水量按下式计算:

　　 式中Q———旅客列车的总用水量, 即列车运输用水量, m³/d;

　　 N———旅客列车的总列数, 列/d;

　　 n_i———每日旅客列车的最大编组辆数, 辆/列, 一般为16辆/列 (或2列8辆/列串联) , 每列头、尾车厢无水箱, 则一般每列车14辆 (或12辆) 有水箱;每日6:00~24:00为水箱补水, 补水时间为18h/d;

　　 q_i———旅客列车每辆车水箱容积, m³/辆, 车辆型号不同水箱容积也不同, 目前列车水箱容积在400~1 800L。

　　 站房生活用水量按下式计算:

　　 式中Q_z———站房生活用水量, m³/d;

　　 ∝———系数 (客运专线铁路旅客车站站房可取1.0~2.0, 客货共线铁路旅客车站站房可取2.0~3.0) ;

　　 H———铁路旅客车站站房最高聚集人数, 人;

　　 q_g———铁路旅客车站站房生活用水量指标, 见表5。

　　 铁路车站消火栓的设置涵盖了站房、站台、落客平台、包裹库、出站通道及城市通廊等诸多子项, 涉及消防规范众多。依据何种规范, 如何判定设置的必要性, 如何确定设计参数, 是设计首先要明确的问题。

　　 (1) 室内消火栓。依据《建筑设计防火规范》 (GB 50016-2014, 以下简称“建规”) 中的8.2.1条第3款判定设置的必要性;依据《消防给水及消火栓系统技术规范》 (GB 50974-2014, 以下简称“消水规”) 3.5.2、3.6.2条确定主要设计参数。

　　 (2) 室外 (含落客平台) 消火栓。依据“建规”中的8.1.2条判定设置的必要性;依据“消水规”3.3.2条确定主要设计参数。

　　 依据《铁路工程设计防火规范》 (GB 50063-2016, 以下简称“铁规”) 7.1.10条判定设置的必要性;依据7.1.6、7.1.8条确定主要设计参数。

　　 依据“建规”中的8.2.1条第3款判定设置的必要性;依据“消水规”3.5.2条、“铁规”7.1.6条确定主要设计参数。

　　 参照“建规”中的第12章确定设置的必要性及主要设计参数。

　　 与所有“线侧平与线正上复合式”铁路车站一样, 宁波南站室内空间在站台层被站场横向分割为南、北两个站房, 同时在出站层被出站通道纵向分隔为东、西两个区域 (见图5) , 这样致使服务区域相距较远, “过路”管道较长, 给排水管道布置存在较大难度。本工程总结设计、运营经验, 制定了“模块化”布设原则, 即依建筑布局, 将服务区域分为4大区块, 在每一区块尽可能居中位置设置一组主立管道, 各组竖向贯通每个楼层。每区每层再以该主立管为服务源点, 接出横干管、横支管等。由一套设备统一服务的每组主立管道再用主横管道在出站层联通。由此不仅缩小了服务区域, 而且为后期运营管理、维修维护创造了便捷条件。

　　 宁波南站站台及股道给排水及消防包括站台消火栓及消防设施、基本站台综合管沟、股道间线路明沟及站台两侧箱涵排水、列车上水系统、动车卸污系统 (见图6) 。

　　 宁波南站高峰小时旅客发送量9 450人/h, 属于大型客运专线旅客车站。基本站台按照不大于100m的间距布置消火栓, 其他站台两端各设置1座消火栓, 均选用SA100室外型地下式消火栓及井。每一站台设消防器材箱1个, 内置φ19水枪4支、DN65/25m长水带8条。

　　 在基本站台各设置一条高×宽=2.5m×2.3m的综合管沟, 内设“四电”电缆、列车上水管道及消火栓管道、冷却塔补水管等, 并设置由排水沟、集水坑、潜污泵、压力排水管道组成的沟内排水体系 (见图7) 。

　　 站场通常设置带盖板明沟, 以排除雨水、消防废水以及站台冲洗废水, 同时接纳地下出站通道集水坑内潜污泵排水。宁波南站每两股道间均设置W×H=0.6m× (1.0~1.4) m的明沟, 明沟底以不小于0.2%的纵坡分别坡向站台端部W×H=1.5m×2.0m的过轨排水箱涵。箱涵底以不小于0.5%的纵坡最终排水至市政雨水管道。

　　 由于高速列车停车时间短, 目前新建高铁站均采用客车自动上水系统。该系统安装在股道间上水栓井 (见图8) 内, 由列车上水系统供水。其主要工作原理是:列车停靠到位后, 栓井内的快速管接头与列车注水口对接, 同时无线遥控器发出控制指令, 上水控制阀开启, 上水作业开始。列车水箱达到设定的水位高度后, 快速管接头脱落, 上水软管自动回卷, 上水作业完成。

　　 宁波站每相邻两股道间设客车上水管1排, 共6排。每排设客车上水栓20个。按两排同时上水考虑。站场旅客列车上水量800m³/d (110L/s) , 压力为0.30MPa。

　　 真空卸污系统主要由真空机组设备 (维持系统真空度、排污功能、指示功能) 、真空卸污管道 (利用压差将污物输送到真空机组) 、真空抽吸单元设备 (抽吸集便器污物至真空管道) 、控制系统及信息管理系统 (对卸污设备进行在线监测, 运行状态跟踪) 组成。工艺流程见图9。宁波南站采用在5~6、15~16道间各设1排卸污单元, 总计2排, 共36座电动盘绕式抽吸单元, 设计客车集便污水量为200m³/d (7L/s) 。

　　 高铁车站的给排水设计工作涉及规范多, 涵盖范围广, 设计接口繁复。只有充分理解站房、站场的规模、特质、空间构型以及与各方面的分工界面, 并理清设计内容、设计标准, 才能制定合理的设计原则, 提交适宜可行的设计成果。