随着社会发展,基础设施已不能仅仅满足于功能上的实用,还要考虑到美学上的观感。尤其当这类设施位于风景旅游区、区块核心功能区时,更要与周边的建筑、绿地、公园等搭配协调,这就对基础设施的建筑形式提出新要求。如图1a所示,温州市瓯江沿岸的杨府山水闸为传统的建筑形式^[1] ;而图1b所示为永嘉县楠溪江沿岸的鹅浦溪水闸^[2] ,则是考虑到与楠溪江风景协调而专门建设的外形。

本文拟就这一新趋势进行分析,并以缙云县丽缙五金科技产业园苍山区块加压泵站(以下简称苍山泵站)^[3] 为例,探讨特殊建筑形式对泵房设计及施工的影响。

给水增压泵站是为解决供水区域地势高程比供水水厂高出许多,且通过水厂一次加压无法满足其水压要求的情况下,在供水管网中设置的增压措施。一般增压泵站的建筑多采用常规的框架结构,上覆单层椎台式坡屋面,如图2所示。这种泵房外形简洁明快,与之相关的各类设计和施工方法都较为成熟,按常规思路进行即可。

而苍山泵站地处丽缙五金科技产业园的苍山区块,供水来自壶镇水厂,其一、二、三期的规模分别为0.7万m³/d、1.4万m³/d、2.0万m³/d,占地1 500m²,如图3所示。由于泵站位于新兴路和安居西路交界处,北临工厂,南与工业园行政中心隔路相对,且安居西路上设有绿化带,因此需与周边建筑形式协调。考虑几种建筑形式,分别为传统泵房造型、屋顶绿化连廊式造型以及现代坡屋顶式造型,经业主比较,确定采用现代坡屋顶式造型。然后考虑到现代坡屋顶式造型的立面白色基调太重,对立面进行调整修改,形成多种子方案设计,包括主灰色木格栅立面、竖向线条窗墙相间立面、高低窗组合立面,经业主比选确定采用高低窗组合立面,见图4。

现代坡屋顶式造型构思来源于江南水乡的建筑形式,通过将坡屋顶接地的方式大大削弱了后方工业建筑巨大的体量感,使其更接近于人体的尺度,给人以亲近感。建筑立面简洁、现代,符合整体市政建筑的建筑风格。建筑整体融于环境之中,与周围和谐统一。

一般加压泵房为起吊水泵、电机、稳流补偿罐等,均设置电动起重机,常采用桥式起重机,其轨道则架设在牛腿上,如图5a所示。但苍山泵站的泵房因特殊的建筑形式,其内部结构中未设置牛腿,因此将吊车梁设计成悬挂式以悬于屋顶梁上,区别于传统的牛腿架设方式,如图5b所示。

苍山泵房的现代坡屋面棱角分明,其防雷设计需考虑到复杂的坡屋面的各个尖端,防止雷电袭击。设计沿屋脊和檐沟整体埋设扁钢避雷带,并以镀锌圆钢避雷小针作为接闪器,利用柱内主钢筋作为防雷引下线,基础内主钢筋作为自然接地体,结合主体结构的基础钢筋网,及时将雷电导入地下,如图6所示。

设置通风百叶窗的目的是为了保证泵房内部的散热效果,防止电机损毁。由于建筑外立面采用高低窗相结合的方式,为保证正面透视的立面效果,配电间、值班室、泵房下面统一布置百叶窗。但值班室无需散热,考虑到防尘和夏天的防蚊,以及室内空调使用的经济性问题,使用百叶窗反而弊大于利;但另一方面又考虑整体性设置百叶窗可形成美观的外立面,因此为达到外观与功能的协调统一,最终采用在值班室的百叶窗内部加设钢化玻璃的方法解决该问题,如图7所示。

由于苍山泵站建筑形式较为复杂,很难找到一家施工单位可以承担以较为经济的造价将项目打包实施;再加上工程施工图完成后准备招标时,从壶镇水厂到苍山泵站的供水干管尚未建成,即市政供水条件暂不成熟,而泵站建设工期又比较紧张。因此在工程招标时,考虑上述两方面因素,土建施工与设备安装是单独进行的,即先招土建,后招设备。这就牵涉到泵位预留的问题,即因水泵暂未定货,无法确定水泵基础尺寸;因此土建单位在施工时,混凝土只能先浇筑到底板,对水泵基础留出钢筋锚接段便于下一步搭接浇筑,同时对进出水管等穿墙之处均预留孔洞,并在后期设备招标时将此条件作为配合施工的前提,如图8所示。

苍山泵站的4个泵位均设置排水沟坡向集水坑,由于水沟较长,要保证200 mm×200 mm的断面和坡度,因此无法在找平层内做沟,需设置结构沟,而这与结构的地梁形成冲突,如图9所示。经协商,在地梁上预留孔洞,通过DN100的钢管穿地梁沟通排水沟,以确保顺畅排水,如图10所示。

苍山泵站位于工业园区,其位置需土方平整,为填方区且填方高度达到3m;而苍山泵站特殊的建筑形式导致地面以上建筑高度10m,地下建筑高度2.5m,结构基础承载力要求较高,因此需对地基夯实。苍山泵站工程采用独立基础,参考相关地勘资料^[4] ,考虑现场填土较厚,持力层埋深较深,故采用分层夯实法进行地基处理,地基处理深度为基底以下1.5 m,处理后的地基承载力特征值不小于110kPa。夯实后再建成建筑主体,如图11所示。

苍山泵站的建设分为一、二、三期,规模分别为0.7万m³/d、1.4万m³/d、2.0万m³/d。这是考虑到苍山区块作为工业发展区块,其招商引资很难一步到位,同时按照产程融合的理念,其配套的居住、商业区块的人口集聚也很难短期完成,因此其用水量必然也随之需要逐步攀升,故在设计时按照上位的丽缙五金科技园给水专项规划的建议进行分期建设。分期建设需要在设计时注意以下几方面。

为避免重复建设,在一期建设过程中,泵房的土建工程就按照三期全部建成后的规模预留,如图12所示,一期建设时就预留二期的稳流补偿罐、新增水泵泵座等位置。

一期水泵设备按0.7万m³/d安装。一期高峰流量Q_max=408.3m³/h,平峰流量Q_cp=292m³/h,K_h=1.4。配备3台水泵,2小1大互为备用:2台小泵每台Q=220m³/h,H=26m,N=22kW;1台大泵Q=470m³/h,H=26m,N=55kW。配备稳流补偿器1台,过水流量1万m³/d。

二期水泵设备按1.4万m³/d安装。二期高峰流量Q_max=816.7m³/h,平峰流量Q_cp=583.3 m³/h,K_h=1.4。配备4台水泵,在一期3台水泵的基础上增设1台水泵,Q=470 m³/h,H=26 m,N=55kW,占用新泵位,这样形成两大两小互为备用。再增加配备稳流补偿器1台,过水流量1万m³/d。

三期水泵设备按2万m³/d安装。远期高峰流量Q_max=1 166.7 m³/h,平峰流量Q_cp=833 m³/h,K_h=1.4。更换2台小泵为2台大泵,每台Q=470m³/h,H=26m,N=55kW;形成3用1备。

特殊建筑形式给传统的市政基础设施的设计带来了新的挑战,涉及到建筑、结构、给排水、电气等不同专业。本文以苍山泵站的现代坡屋顶高低窗结合立面构造为例,分析了其对于起重设计、防雷设计、通风设计、排水设计、泵位预留、地基夯实等6方面的影响,同时对于分期建设的泵站三期如何衔接也予以分析。市政设施在设计施工时,应结合新形式、新理念,灵活应对具体工程项目,采用合理的处理方式将设计施工做到尽善尽美。