广州国际金融城地下空间给排水设计及排水要点分析
1 工程概述
广州国际金融城位于广州中心城区的核心区域,是推进广州区域金融中心建设做出的重大战略部署,也是广州建设新型城市化综合实践示范区的重要举措。金融城起步区规划范围西起科韵路、东至车陂路、北起黄埔大道、南至珠江,总用地面积约为1.3km2。
金融城起步区地下空间建设范围主要为市政道路红线范围,总规模约48万m2,其中地下空间建筑工程(人行及商业配套)约14万m2,地下道路工程(车行隧道)约19万m2,综合管廊工程约6万m2。竖向分3层,地下1层主要为地面覆土层和综合管廊层;地下2层主要为地下商业、人行通道及新型轨道交通站厅;地下3层为地下车行隧道及新型轨道交通站台及区间。整个项目是一座整合了商业业态、地下交通网络以及地下市政设施的“大隐于市的地下之城”。本工程分为地下空间建筑工程、地下道路工程、综合管廊工程等几大子项,本文主要介绍地下空间建筑工程的给排水设计。
2 生活给水系统
金融城起步区市政给水管网位于覆土层综合管廊,地下空间给水引入管由综合管廊接出。管廊出线间设置在商业层,出线间内设置总水表。给水管道按枝状布置,分区域接入各用水点,各商业、厨房、卫生间、设备用房等设置分水表,分水表均采用远传水表。
根据业主及物业顾问的建议,要求“给水管道需布置所有商铺,并在吊顶内安装普通水表”。考虑到吊顶内安装水表难以满足小业主对装修的要求,且不便于日后抄表及维护管理。对此设计进行了局部优化:以区域为单位设置专用的水表间,集中设置各商业业态的水表,同时预留可供后期扩容的给水接口及水表安装空间(见图1)。以上做法既可以满足业态升级的要求,也为运营管理及维护创造了便利。
3 生活排水系统
生活排水主要包括餐饮厨房废水排水和卫生间排水,均采用提升设备抽排至室外污水管网。提升设备设置在隔油间/污水提升间内,设备间预留专用通气管和冲洗用水,并设置事故排水井。
地下空间商业层下方局部区域为地下车行隧道,两者共用楼板,车行隧道顶板即为商业层的底板。根据市政专业对车行隧道净高的要求,仅可接受顶板不超过1.5m高度的降板,导致排水设备间的设置有很大的限制。
3.1 餐饮厨房废水排水
工况A:当厨房区域位于隧道上方,但隔油间可设置在隧道范围以外时。采用重力流排水,结构降板设置排水管沟,厨房排水管在管沟内敷设接至隔油间。管沟宽度1m,按最多同时可敷设2根D150排水管考虑;管沟深度1 m,根据排水路由长度确定,以不应影响下方的隧道为原则。隔油间降板3m(1m对应管沟深度,2 m对应设备高度),隔油间可利用本层下方的空间,不占用本层业态面积。
为减少维护对商业的影响,管沟统一设置在厨房后部的后勤通道处。每个隔油间对应的最大纳污半径可做到约为50m(对应1m的管沟深度),设计时可将隔油间设置在商业区排水负荷中心位置,使其各方向均可对接管沟,减少设备间数量和土建成本。具体做法如图2所示。
工况B:当厨房区域位于隧道上方,但隔油间无法设置在隧道范围以外时。采用压力流排水,各厨房内设置专用集水井及油水提升泵,各户含油废水经提升后串联,压力排水排至隔油间。此工况下隔油间可设置在平层,无需沉版以减少一次开挖。隔油间的最大纳污半径理论上无限制,但考虑到排水安全性,本工程按不超过100m设计。具体做法如图3所示。
3.2 公共卫生间排水
卫生间污水排水均采用重力流排至污水提升间。污水提升间贴临各公共卫生间旁,其降板比卫生间沉箱低1m。卫生间排水管线及提升设备均可控制在1.5m的竖向高度内,不会对下层车道产生影响,故污水提升间位置无限制。
4 雨水排水系统
本工程为地下建筑,其各层平面均低于地面标高,雨水排放尤其重要。雨水排放是多工种密切配合的系统工程,设计中采取了以下措施:(1)根据广州市城市防洪总体规划,本工程区域内防洪排涝的设防标高为绝对高程7.8m。为确保地下空间防洪安全,地下空间各出入口的绝对高程均不低于8.1m;(2)在地下主要出入口设置梯级等挡水措施,防止地面雨水漫流进入室内;(3)地面人行道、非机动车道、广场铺装等尽量采用透水地面,公共设施及出让地块合理设置低影响开发措施进行雨水径流控制,缓解市政雨水管网压力;(4)地下空间雨水均采用加压提升排放,设计重现期为100年。雨水潜污泵采用区域双电源切换,设置远程监控及事故报警。本工程雨水排水的重点部位为敞口楼梯间和下沉广场,以下为主要做法。
4.1 敞口楼梯间雨水排水
敞口楼梯间入口台阶高度不小于300 mm,台阶底设置截水沟排除地面层积水;敞口楼梯间第一级、第二级平台设置排水沟及地漏,雨水通过立管排至楼梯间底集水井潜污泵抽排至室外雨水管网。
4.2 下沉广场雨水排水
下沉广场是地面和室内的主要连接通道,为保证疏散及景观功能,其敞口面积均在300m2以上。传统做法为设置排水边沟和集水井,集水井容积不应小于最大一台排水泵30s的出水量计算。结合其他项目经验,对于大型的下沉广场,此做法经常出现地面积水和排水不及时的现象。为避免上述问题,本工程在每个下沉广场处设置了雨水机房和雨水收集池,其调节容积不小于10min降雨量;下沉广场地面采用架空设置,整体沉版0.6m作为雨水收集通道,雨水通过地面铺装的排水缝隙流入直至雨水收集池(见图5)。下沉广场排水缝隙做法结合装修统一考虑。此做法既可快速排除地面雨水,也可满足雨水径流控制的要求。
5 排水构筑物的设置及排水管道出户方式比较
地下空间排水均采用抽升排至地面市政排水管网,上方地面有市政道路、公共区域(广场、绿地等)、出让地块等3种类型。对于上方为市政道路和公共区域的情况,管线出户及构筑物设置较好处理。但对于上方为出让地块情况,排水设计存在一定困难,原因如下:
金融城起步区各出让地块的用地红线即为市政道路边线,出让地块和市政道路在地面层直接相邻,中间无过渡区域。同时,各出让地块的开发强度大,大部分地块的地下室边线贴临地块红线设计,导致地下空间结构主体和地块地下室“背靠背”(见图6)。
地面市政管线均敷设在人行道和非机动车道下方,若地下空间管线在此处出户,存在与市政管线位置冲突的问题,且市政道路覆土仅1.5m也无法满足化粪池、消能井等构筑物的需求;若地下空间管线在出让地块红线内出户,也不尽合理。上述的前置用地条件,使地下空间出户管线水平和竖向布置都有限制。设计只能因地制宜,开辟新思路寻找解决方案。
考虑到地下空间的出入口、疏散楼梯以及风井、设备管线等均需出地面。为了解决这个问题,在控规层面上,整个项目的规划设置了“地下空间缓冲区”的概念,即“与单建地下空间相连的地下空间,规划范围内局部突破现行规范的要求,以缓冲区的形式,统筹考虑市政、道路、管线、通风、安全疏散等要求,将单建、结建地下空间进行无缝连接”。地下空间缓冲区的作用,是设置公共地下空间连通地面的公共出入口、疏散楼梯、设备管线进出口,设置市政管线投料口、出线井等,部分可作其他功能开发。进入缓冲区属于公共地下空间功能的区域,由公共地下空间进行管理。
缓冲区的设置,解决了地下空间与室外对接的问题。在水平层面,提供了管线、出户井的平面布置空间,避免了与市政管线的冲突,使地下空间管线与市政管线的界面更明晰;在竖向层面,缓冲区均采用加大覆土埋深至4m,既可满足排水构筑物乃至综合管廊的竖向要求,也减少了市政道路的覆土厚度,降低了工程的整体开挖。但缓冲区对出让地块的地面层设计有一定影响,地块设计除了考虑地下空间出入口、风井等显性需求外,还需对排水管线、构筑物等隐蔽工程进行统筹,合理协调地块自身的管线设置,满足双方的功能需求,形成最优及最经济的方案(见图7)。
地下空间上方地面的3种类型,排水出户对应有不同的做法,表1为3种做法的综合比较。由表1可知,出让地块内出户是最复杂的情况,必须统多专业配合协调。为了更有效的执行,在工程实施层面,将缓冲区的要求纳入了控规管理文件,作为上位规划条件指导出让地块的设计;出让地块的报批报建工作须提交金融城总咨询单位审核通过,建设应在不影响公共地下空间的前提下进行;出让地块建设图纸中应表示缓冲区的建设情况,并标示“此区域详地下公共空间设计图纸”的信息。以上多措施同步,确保设计开发的顺利推进。
6 结语
(1)大型地下空间的给排水设计,不同于传统的地下建筑。除了常规设计之外,需要结合用地条件、地下环路、综合管廊、出让地块等多种条件,合理研究与梳理各个系统的设计要点与难点,形成最合适的设计方案。
(2)地下空间缓冲区的概念有效地解决了地下空间出入口、管线等设施的设置问题,虽然对出让地块造成一定的影响,但在地块开发强度越来越大的今天,缓冲区的设置是一种值得尝试的做法。
(3)虽然目前现行规范对地下建筑的设计做出了一些整体规定,但细节仍有欠缺。随着各个城市地下空间开发的力度不断加大,迫切需要一本能对地下空间专项设计给予更多指导的规范,让这种高效的土地开发形式走得更远。
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参考文献
[1]刘仁猛,皇甫学斌,赵静.超大型地下空间排水工程设计[J].给水排水,2015,41(2):68-71.
[2]赵力军,黄玲俐,欧彩丹,等.珠江新城核心区地下空间北区给排水及消防系统设计[J].给水排水,2012,38(6):84-88.