邮轮客运给排水技术难点初探

本文作者：刘春华刘文镔于丹丹工作单位：中建（北京）国际建筑设计顾问有限公司

消防给水设计

室外消防环管本建筑周边只有亚洲路一路市政给水接入口，根据规范室内设置消防水池储存室内、外消火栓系统用水，并在建筑物周边设置室外临时高压消防环管及室外消火栓。因本建筑临海而建，建筑临近码头一侧为防波堤，防波堤上设置码头大板，室外码头地面下均为海水，因此该处室外消防环管的设置是难点。最初想法是将室外消火栓环管设置在建筑临近码头一侧室内首层顶板下，此种做法经与消防审查部门沟通讨论后没有通过，原因是担心火灾时室内建筑物楼板掉落会破坏消防环管，影响室外消火栓的使用。反复考虑后，消防环管改在室内首层地面垫层内敷设。这一问题的解决给我们提供了一种设计思路：室外消防环管的设置要以不影响使用为前提。室外消火栓的设计根据中交一航院（码头设计单位）的设计需求码头室外消火栓用水量为30L／s，大厦室外消火栓用水量为35L／s，考虑消火栓共用的方式，在码头上需设置5处室外消火栓。因为接室外消火栓的支管只能在码头上敷设，并且只能采用地上式消火栓，所以室外消火栓及支管的设置存在和室外消防环管同样的问题。同时，由于临近码头一侧建筑2层以上部分出挑10m，消防局不同意消火栓设在建筑挑板下，消防支管延伸到码头操作面又影响业主对码头的使用。此外，由于码头大板下的防波堤临近建筑物，且承载力不能满足消防车荷载要求。安全与功能权宜，最终采用消防支管设置在码头操作面上的方案：从建筑伸出5处室外消火栓及支管，并采用电伴热保温防冻，在码头大板上敷设，景观采用花坛的方式做后处理，消防车在景观花坛的范围外行走。室内自动喷水灭火系统由于建筑屋面异型，空间吊顶为起拱流线造型。图3中A区建筑檐口高度为28．60m，最高点高度为37．99m，为建筑的高层部分。B区及C区为建筑的裙房部分，B区为中庭，平玻璃屋面，建筑高度为19．20m，C区建筑檐口高度为19．20m，最高点高度为32．195m。设计中空间的划分和层高很难界定，常常需要利用BIM模型找出空间关系，才能提供空间高度。同时，建筑内的空间关系及防火分区的划分也很复杂，防火分区多通过大面积的防火卷帘来解决，分区位置比较随意。针对这种情况，根据消防规范，我们采取了以下设计原则：8m以下的空间设置自动喷水灭火系统，设计喷水强度6L／（min•m2），作用面积160m2；8～12m的空间设置自动喷水灭火系统，设计喷水强度6L／（min•m2），作用面积260m2。喷头布置见图4。考虑到大于12m的空间多为行李传送、旅客通关，火灾危险性很大，在高大空间内共设了9门20L／s消防炮，由于自动喷水灭火系统与消防炮同属于一个防火分区，保护高度也是渐变的，自动喷水灭火系统需要与消防炮系统同时作用，消防水池的容积也为此设计图3建筑高度示意图4房间净空剖面示意了消防炮和自动喷水灭火系统同时作用的水量。

给排水设计

室外管道敷设及与室内管道接口天津东疆港区整体区域为填海造陆，吹填土不稳定会造成地面沉降严重。据业主方提供的数据5年沉降为20～30cm。但由于建筑本身基础采用桩基，主体结构采用钢框架支撑结构，没有较大的沉降，所以室内外管线衔接问题变得尤为重要。据业主介绍，很多东疆港区建筑都是地面沉降撕裂管道及检查井后，又破土重新施工的，这种情况可通过设置管廊、管沟解决。但该项目占地面积较大，进出管线较多且分散，管沟可以解决局部湿陷土质问题，但对大面积整体的沉降，效果有限，并且管沟也需要打桩，造价高，实施起来非常困难。基于这种情况，设计考虑室外雨水、污水管道采用HDPE波纹管，这种管道具有抗弯曲变形的优点，并有很好的延展性。室外雨污水检查井采用模块检查井，自重轻，整体性好。并且由于地下水位较高，当地的土质具有腐蚀性，砌筑检查井所用的模块在浇注时，要针对土质特点掺入适量添加剂进行防腐。＜900mm的检查井底板采用素混凝土基础，强度等级为C25；≥900mm的检查井底板采用钢筋混凝土基础，强度等级为C25。同时，为保证污水检查井不渗漏，在砌筑时必须使第一层砌块镶嵌在检查井底板内40mm深。至于给水、消防等压力管道，在出户处采用了1m长的金属软管连接，解决室内外沉降不均的问题。室内首层地面垫层内的管道设置本建筑室外海水水位很高，码头前水域设计水位4．30m，极端高水位5．88m，而室内首层地面设计标高6．45m。考虑高水位的影响，建筑底板为整块防水底板，并在建筑结构周边设置一圈防水混凝土挡土墙，所有管线均敷设在底板上的垫层内。由于建筑东西向较长，南北向较短，南侧临海，室内给排水、消防管道只有三个方向可以敷设，同时建筑体量较大，尤其是屋面雨水排出管线较多，敷设空间十分紧张。管道设置既要考虑平面上垫层内承台和玻璃幕墙竖挺基础的避让，又要考虑竖向结构降板标高，以避免结构降板过深。此外，建筑楼板设置许多出挑，最大悬挑长度约20m，建筑外墙与结构的挡土墙平面位置不一致，从而形成两道挡土墙。排水需要依据坡降预留防水套管，为避免施工后凿洞，精确坡降计算非常必要。码头上水栓的设置根据中交一航院的提资，码头上水最大日用水量800m3／d，所需调节水池容积200m3，水池补水管径DN200。因此在室内地下给水泵房内设置1个300m3的生活给水水箱，其中为码头上水预留200m3，并采用单独的一套变频加压装置为船舶上水。最初一航院考虑给水管道敷设在码头结构板底部，由于存在防腐问题，后来也采用了和室外消火栓支管同样的敷设方式，从建筑内引出4个上水栓，管道敷设在码头面上，每根支管接2个管牙接口，采用水龙带与船舶接驳。敷设方式为结合室外消火栓，共同隐藏在景观花坛内。屋面雨水的排除本建筑屋面造型诠释“海边起舞的丝绸”，屋面采用了造型能力极强的玻璃钢纤维增强水泥（GRC）挂板系统＋光触媒易洁涂层作为屋面装饰材料，但这种板材不具有防水能力，所以屋面其实是由两层构造组成，真正的建筑屋面板为压型钢板屋面板。两层屋面间距平均1．5m，考虑排水效果，并避免噪声的干扰，在构造之间增加了消能板，节点见图5。同时，建筑方案为造成虚实对比的效果，中庭部位设置不规则天窗。这样，屋面材质既有GRC挂板屋面，也有中庭天窗玻璃屋面；既有平屋面，也有大角度的坡屋面；既有平檐沟，也有坡檐沟；屋面的高低错落、汇水面积的划分，这些都导致雨水的排出也很复杂。最终在BIM模型的帮助下，详细规划汇水区域及满管压力流（虹吸式）雨水排水系统方案，图5雨水斗位置示意并通过提高重现期（50年）来解决中间标高较低的玻璃屋面无法溢流的问题。天津港作为一个重要的地标性建筑，除具有客运功能，还具有景观功能。层层挑檐处幕墙积灰槽排水也是一个问题。最终采用小尺寸雨水斗重力流方式，按柱距在幕墙内设立管排放。场地排水邮轮码头大厦不临海一侧有一个巨大的旅客落客区域，该区域不能考虑太多的绿化，为方便旅客上下车和行李的托运，一般只能考虑硬铺装，但做硬铺装不利于雨水的回渗利用。如果设置雨水回用蓄水池，会有地下水位较高、地质不稳定、投资较高的问题。项目中场地雨水采用绿地内暗管排水和地面自流相结合的排水方式。将尽量延长地面雨水在绿地内的停留时间，广场铺装、人行道路使用透水路面、透水砖，使雨水能充分回渗，减少地面、路面径流和市政管线的压力。不能及时回渗的雨水通过道路、停车场及广场上设置的雨水口收集，经管道进入市政雨水系统。