天津地铁一号线延长线双桥河车辆段用地面积41.67万m², 本项目为轨道交通综合开发项目设计, 为了实现土地集约化利用, 将轨道交通车站、车辆基地以及大型房地产开发项目进行一体化设计。由于建设条件的需要, 设计分为盖上、盖下两个部分。其中, 盖上部分为非轨道交通功能专用或非轨道交通运营管理的社会化房地产开发部分, 包括沿街商业楼、高层办公楼、酒店、公寓及车辆段上盖的住宅、汽车库、自行车库和设备用房、库房等;盖下部分为车辆段部分, 主要单体包括停车列检库、联合检修库、工程车库、综合办公楼、综合维修中心楼、混合变电所、水泵房、锅炉房、信号楼、综合维修库等。

　　 盖下部分与本文论述的内容无关, 不多做介绍。上盖开发采取分期实施方案, 其中一期实施主体为车辆段上部平台, 实施范围面积25.44万m², 如图1所示, 包括停车列检库、联合检修库、咽喉区及出入段线、附属用房等部分的上部大平台, 其中:停车列检库实施至8.5 m标高平台, 联合检修库实施至13.5m标高平台, 咽喉区及出入段线实施至8.0m标高, 附属用房实施至8.5m标高;二期实施包括沿街商业楼、高层办公楼、酒店、公寓及车辆段上盖的住宅、汽车库、自行车库和设备用房、库房等, 其中咽喉区上部为集中绿化和休闲广场。一期与二期实施间隔为5~10年。

　　 出入段与咽喉区上盖雨水重现期按5年考虑, 停车列检库、联合检修库等选用的雨水重现期按10年考虑, 径流系数选择0.9, 根据天津市暴雨强公式进行计算, 其中出入段上盖面积1.4万m², 雨水量为556.44L/s;咽喉区上盖面积5.7万m² (咽喉区共8.1万m², 上盖不规则开洞为30%) , 雨水量为2 265.5L/s;停车列检库上盖面积10.2万m², 雨水量为4 704.78L/s;联合检修库上盖面积5.4万m², 雨水量为2 490.77L/s。

　　 出入段供与咽喉区高为8.0 m (相对轨顶+0.0m标高) , 出入段上盖面积约为1.4万m², 咽喉区上盖面积5.7万m², 一期仅为钢筋混凝土顶板, 二期进行绿化, 覆土为1.0~1.5m, 能够种植草坪及灌木、乔木。在柱顶位置可设置树池, 种植乔木。

　　 出入段线长度约为350m, 宽度约为40m。该区域虽然面积较大, 但形状狭长, 在局部区域内雨水量较小, 在长度方向上沿途布置重力雨水斗即可解决该区域雨水排放问题;虹吸雨水系统适用于大面积区域, 利用管道负压将雨水快速排出, 设置于该狭长区间显然不具备其特有优势, 因此该区域适合重力雨水排水方案。研究确定沿长边方向中间起脊, 按0.5%坡度向两边顺延, 长边两侧设置天沟, 雨水斗设置于天沟内, 立管沿出入段外墙向下, 接入出入段线两侧道路雨水排水管网。

　　 (1) 咽喉区上盖形状不规则, 在前期的雨水排水方案研究中, 确定了两种方案, 方案一采用虹吸雨水系统, 方案二采用重力流雨水系统, 经我院专家研究、论证后得出结论:虹吸雨水系统是目前大型屋面厂房优先考虑的排水方式, 它具有排水能力强、排水迅速等优点, 对排水屋面整体化要求较高^[1~3]。本项目咽喉区上盖面积较大, 但具有一定的特异性, 受轨线、柱网、通风量、景观、开洞比等因素的影响, 导致咽喉区及其顶板开洞形状呈现不规则性, 本项目咽喉区顶板开洞共4处, 面积2.43万m², 占整个咽喉区面积的30%。咽喉区本身的形状属性和上盖的开洞方案, 造成了上盖中心与边缘极度不规则的特性 (如图2所示) , 虹吸雨水系统的单个雨水斗所服务的汇水面积大, 悬吊管和立管数量少, 要求虹吸雨水系统结构具备良好的整体性, 而本工程的咽喉区上盖不利于雨水汇集, 不能很好满足虹吸雨水系统的整体性要求, 使雨水高效排除, 如果采用虹吸雨水系统, 将会在很大程度上增加上盖中心与边缘处的虹吸雨水系统设计和施工难度。

　　 (3) 方案二采用单斗系统或者多斗系统 (一根立管最多连接4个雨水斗) , 这使得重力流雨水系统在不规则屋面的设计和施工上具有很大的灵活性。其次, 从近远期开发相结合的角度来看, 二期将会对咽喉区上盖进行绿化, 同时将一期工程的上盖天沟改造为上盖绿地排水沟。雨水经绿化地面流到排水沟, 易使雨水径流携带枯枝落叶与固体颗粒等杂物, 重力流雨水斗汇流面积较小, 斗与立管数量多, 管径较大, 不容易堵塞, 即便出现个别雨水斗堵塞现象, 也不影响整体排水能力;相反, 虹吸雨系统雨水斗与立管数量较少^[3], 单斗汇流面积较大, 计算相对精细, 整体性较强, 一旦堵塞就会增加本系统上其他雨水斗的排水负荷, 造成系统内的部分子系统失效, 另一部分子系统出现超负荷排水的不均匀现象。若出现排水不及时的状况, 还会引发不必要的安全隐患。从工程造价角度考虑, 本项目的咽喉区上盖, 重力流雨水排水系统管材采用PVC-U管, 造价约为10元/m², 虹吸雨水系统管材采用HDPE管, 造价约为50元/m², 经济差异较大。

　　 综上所述, 咽喉区适合采用重力流雨水系统, 经与盖下站场专业沟通与配合, 决定将雨水经立管排至站场排水沟, 再由排水沟排至道路雨水管网, 方案得到专家及业主认可。

　　 停车列检库一期实施至8.5m标高平台, 二期上部为汽车库及配套物业开发和车辆段的设备用房。联合检修库一期实施至13.5m标高平台, 二期上部为公用建筑。对于这两个大库上盖的雨水排水方案, 同样进行了虹吸雨水系统和重力流雨水系统的方案比选, 对于上述两大库, 两种方案均具备各自的优势。如前文所述, 虹吸雨水系统具有很强的排水能力, 排水迅速, 能及时有效地组织雨水排出, 尤其适合此类面积大、跨度大的车库, 但其造价较高, 后期上盖开发时会将其拆除, 浪费较为严重。重力流雨水系统虽达不到虹吸雨水系统高效的排水能力, 但是可以通过加设雨水立管来增强排水能力, 同时重力流雨水排水系统造价较低, 在后期上盖开发拆除中浪费较少;其缺点是立管较多, 影响建筑的美观, 且大库上盖面积较大, 不利于平面找坡。经过对两种雨水系统的技术、经济、使用特点与业主需求等因素的综合考虑, 确定采用重力流雨水系统。在此基础上我院按业主要求, 对其进行了技术上的深化与整合, 在立管不进库的原则下, 采用重力流外排水系统, 雨水排至地面后由相关工点院进行收集排出设计。经与建筑专业沟通, 并征得其他专业的同意后, 在遵循规范与技术要求的前提下, 克服技术难点设计屋面坡度, 满足设置重力流外排水的设计要求。后期上盖开发时需将上盖建筑找坡层和重力流雨水管进行拆除。

　　 (1) 对于大型公共建筑, 如商场、展馆、体育馆等大面积屋面排水采用虹吸雨水系统是较好的选择。但并非所有的大面积屋面均适用虹吸雨水系统, 在设计工作中, 必须根据项目实际情况的差异性和特殊性, 选用科学合理的雨水系统。

　　 (2) 影响屋面雨水排放形式选择的因素较多, 包括业主的需求、项目投资、屋面特性、地理位置、厂房屋面面积等多种因素, 还需要与建筑专业、结构专业密切配合, 考虑各专业的可实施性, 根据屋面形式和构造特点, 综合考虑分析, 选择最合理的屋面雨水排水设计方案。

　　 (3) 天津地铁1号线东延线双桥河车辆上盖雨水排水采用重力流雨水系统, 不仅综合工况更优, 根据前期估算显示, 重力流雨水系统总投资约40万元, 虹吸雨水系统总投资约130万元, 节约投资约90万元。