導(dǎo) 讀
西安咸陽國際機(jī)場航站樓建筑面積大、功能區(qū)域分散、用水標(biāo)準(zhǔn)高，選擇適宜的供水方案及管道布置，對保障供水系統(tǒng)的安全性和舒適性十分重要。探討了回用水沖廁與疫情防護(hù)措施，高大空間排水通氣方式與排水安全性，金屬屋面虹吸雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期選擇，天溝分縫與溢流措施，雨水立管的布置方式等內(nèi)容。
關(guān)鍵詞:航站樓；供水安全；疫情防護(hù)；通氣管道；設(shè)計(jì)重現(xiàn)期；溢流措施
引用本文：王紅煒，段坤，宋倩，等. 西安咸陽國際機(jī)場東航站樓給水排水設(shè)計(jì)安全性探討［J］. 給水排水，2022，48（5）：102-106.
東航站樓為西安咸陽國際機(jī)場三期擴(kuò)建工程，總建筑面積70.03萬m²，主樓建筑屋脊高度47.5 m，由主樓、北側(cè)3條指廊和南側(cè)3條指廊組成，為中軸對稱布置；東航站樓是重要的公共交通建筑，目標(biāo)定位為大型門戶樞紐型機(jī)場建筑。東航站樓整體布局如圖1所示。
圖1 東航站樓鳥瞰
針對航站樓建筑功能較多、工藝流程相互交融、人流密集度大的特點(diǎn)，通過分析航站樓供水系統(tǒng)的安全性、舒適性，回用水沖廁及疫情期防護(hù)措施，高大空間排水通氣方式與排水系統(tǒng)安全性，屋面匯水區(qū)域、天溝布置與重現(xiàn)期選擇、雨水管道與鋼柱幕墻柱結(jié)合措施，提高給水排水設(shè)計(jì)安全性，創(chuàng)建舒適高效、綠色人文、健康安全的航旅環(huán)境，增強(qiáng)旅客的體驗(yàn)感。
設(shè)計(jì)采取“平疫結(jié)合”的設(shè)計(jì)思路，并滿足綠建三星級標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的節(jié)能、環(huán)保措施要求，實(shí)現(xiàn)了“平安、綠色、智慧、人文”的四型機(jī)場建設(shè)目標(biāo)。
1.供水系統(tǒng)的安全性、舒適性探討
東航站樓給水、回用水引入管情況如圖2所示。
圖2 東航站樓給水、回用水引入管
（1）水源及引入管的可靠性。給水水源采用城市自來水，現(xiàn)有二路市政供水水源：咸陽市第四水廠的機(jī)場供水專線和咸陽市政管網(wǎng)；場區(qū)給水采用現(xiàn)狀供水站經(jīng)水池調(diào)蓄、消毒后的場區(qū)室外（生活、消防）合用管網(wǎng)二次加壓供水，給水主管道敷設(shè)于綜合管廊內(nèi)，環(huán)狀布置（2×DN500）。
回用水為收集飛行區(qū)和東航站區(qū)北段的雨水（雨季），經(jīng)凈化站處理后供應(yīng)，雨水回用量不足時(shí)由場區(qū)給水補(bǔ)充，回用水主管道敷設(shè)于綜合管廊內(nèi)，環(huán)狀布置（2×DN300）。
航站樓給水引入管由綜合管廊接入二根給水管（2×DN300）；回用水引入管由綜合管廊接入二根回用水管（2×DN200）。
給水和回用水引入管從場區(qū)各自系統(tǒng)的不同環(huán)狀干管接入，當(dāng)1根引入管發(fā)生故障時(shí)，其余的引入管仍滿足100%的供水量，保證供水的可靠性。
（2）供水系統(tǒng)的安全性。引入管經(jīng)總水表和倒流防止器，主樓的環(huán)狀供水干管后，再敷設(shè)到各指廊，其中主樓、指廊的給水干管由環(huán)狀管網(wǎng)接出，再枝狀供水至各用水點(diǎn)。
為充分利用場區(qū)供水管網(wǎng)壓力，采用豎向分區(qū)供水，低區(qū)采用場區(qū)的給水、回用水管網(wǎng)直接供水，高區(qū)采用無負(fù)壓疊壓裝置供水。主樓地下1層（-6.50m層）南北兩端分別設(shè)置一個(gè)高區(qū)泵房，各配置一套無負(fù)壓疊壓供水裝置，互為備用，智能切換；疊壓供水裝置的吸水管接自低區(qū)環(huán)狀管網(wǎng)，保證供水系統(tǒng)的安全性。
在場區(qū)水源可靠的條件下，選擇無負(fù)壓疊壓供水可減小設(shè)備機(jī)房面積，節(jié)約電能。配智能化控制器，設(shè)備在線監(jiān)測、顯示運(yùn)行數(shù)據(jù)；對于疫情防控，采用密閉罐體不受周圍環(huán)境影響，配置定時(shí)消毒和水質(zhì)檢測措施，回用水引入管設(shè)紫外線消毒裝置，發(fā)生疫情時(shí)，對原水調(diào)節(jié)池做病毒檢測，必要時(shí)停止回用水的生產(chǎn)處理系統(tǒng)，清水池采用自來水應(yīng)急補(bǔ)水，供水管道系統(tǒng)不變，回用水管道沖洗消毒。
（3）用水的舒適性及防護(hù)措施。飲水點(diǎn)集中的主樓商業(yè)區(qū)（出發(fā)層）、休閑娛樂、商務(wù)貴賓指廊采用管道直飲水系統(tǒng)，按區(qū)域設(shè)直飲水凈化機(jī)房，采用納濾處理工藝，保留水中對人體有益的微量元素。
主樓的商業(yè)廚房、商業(yè)服務(wù)、員工浴室和娛樂休閑的生活熱水，用水點(diǎn)集中、需水量大，采用集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)，熱源優(yōu)先采用可再生型，非采暖季采用中深層地?zé)釗Q熱后提供的（55～65℃）熱水為熱源，采暖季采用市政廢熱水（70～130℃）為熱源。換熱機(jī)組采用“板式換熱器+儲(chǔ)水罐”方式，提高換熱效率；另設(shè)商用容積式電熱水器，用于非采暖季時(shí)段，提供高溫?zé)崴?0℃），對熱水系統(tǒng)進(jìn)行殺菌消毒處理。利用可再生能源提供的生活熱水占全年總熱水用量比例不小于50%，滿足綠建指標(biāo)20%的要求。
適宜的集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)，降低運(yùn)行綜合能耗，有利于綠建三星的持續(xù)運(yùn)營，且可保障生活熱水的安全性、舒適性。
航站樓內(nèi)沖廁、室內(nèi)景觀綠化、機(jī)房地面和屋面天溝沖洗用水采用回用水，其中航站樓沖廁水量超過65%采用非傳統(tǒng)水源，滿足綠建指標(biāo)50%的要求；回用水總用水量占航站樓總用水量的24.8%。
供水系統(tǒng)的管網(wǎng)末端均設(shè)置在線水質(zhì)監(jiān)測裝置，對濁度、余氯、pH等水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，設(shè)備機(jī)房設(shè)置定期紫外線燈照射和地面沖洗消毒措施。
2.高大空間排水系統(tǒng)通氣方式.與排水安全性探討
2.1 高大空間排水系統(tǒng)通氣方式
航站樓建筑的通高空間多，跨度大，用水功能區(qū)分散，內(nèi)裝效果不允許管道貼柱敷設(shè)，屋面裝飾層拒絕管道穿越，防止屋面漏點(diǎn)和影響“第五立面”效果，這樣排水系統(tǒng)無法設(shè)置伸頂通氣管；另一方面航站樓外墻基本為玻璃幕墻，造成通氣管道出外墻位置也受限制。
為保證排水暢通，不產(chǎn)生負(fù)壓影響，減小排水管水封波動(dòng)，避免管道內(nèi)有害氣體進(jìn)入室內(nèi)，設(shè)置合理的排水管道通氣方式，保證室內(nèi)環(huán)境及人文體驗(yàn)至關(guān)重要；對自循環(huán)通氣管道系統(tǒng)和側(cè)墻通氣管道系統(tǒng)方案進(jìn)行比選。
（1）方案1：采用自循環(huán)通氣管道系統(tǒng)。航站樓按服務(wù)區(qū)域設(shè)置衛(wèi)生間，排出橫干管敷設(shè)距離較長。衛(wèi)生間排水分為正常使用和航班到達(dá)時(shí)旅客集中使用兩種情況；當(dāng)旅客集中使用時(shí)，排水橫干管容易出現(xiàn)超標(biāo)排水狀態(tài)，管道內(nèi)容易產(chǎn)生負(fù)壓，破壞衛(wèi)生器具和地漏的水封，使得有害氣體溢出，危害室內(nèi)環(huán)境；若放大排出管徑，當(dāng)正常排水量時(shí)，容易堵塞管道，又增加了管材造價(jià)（見圖3a）。
將接底部排出橫干管的自循環(huán)通氣管道延伸至室外檢查井，相當(dāng)于加大室內(nèi)通氣管道的斷面（見圖3b），且不影響排出橫干管的設(shè)計(jì)及管徑計(jì)算。根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50015-2019）第4.7.11條：自循環(huán)通氣排水系統(tǒng)宜在其室外接戶管的起始檢查井上設(shè)置管徑不小于DN100的通氣管，通氣管口應(yīng)高出地面不小于2m。
圖3 自循環(huán)通氣管道示意
航站樓周邊為旅客出入口、車行道路或高架橋，起始檢查井上設(shè)置通氣管會(huì)影響通行空間和周邊景觀環(huán)境，很多采用自循環(huán)通氣的排水系統(tǒng)，后期施工都沒有設(shè)置起始檢查井的通氣管，造成管道內(nèi)有害氣體進(jìn)入室內(nèi)。這種自循環(huán)通氣排水系統(tǒng)與室外大氣沒有連通，若發(fā)生疫情期，管道內(nèi)帶有傳染病菌氣體可能會(huì)溢至室內(nèi)，引發(fā)公共安全問題。
（2）方案2：采用側(cè)墻通氣管道系統(tǒng)。利用航站樓到達(dá)夾層的裝飾外墻、空側(cè)露臺(tái)側(cè)墻和內(nèi)庭院外幕墻，設(shè)置側(cè)墻式防風(fēng)型通氣帽，通氣管道系統(tǒng)直接與室外大氣連通，排水管道系統(tǒng)內(nèi)不會(huì)受排水量變化而形成負(fù)壓破壞水封，排水管道系統(tǒng)內(nèi)的有害氣體可以通過側(cè)墻式通氣帽排至室外大氣（見圖4）。
圖4 側(cè)墻通氣管道
設(shè)計(jì)采用方案2，設(shè)置側(cè)墻式通氣帽，解決受航站樓功能及大空間裝飾限制，無法設(shè)置伸頂通氣管和室外起始檢查井設(shè)地面通氣管困難及影響公共環(huán)境的問題。
航站樓功能區(qū)域多，用水點(diǎn)分散，另外醫(yī)療廢水處理、隔油裝置等需要設(shè)單獨(dú)通氣管，造成通氣管數(shù)量多、距離長、匯合通氣管管徑大。對此，需要建筑配合通氣管的路由，如側(cè)墻通氣與內(nèi)庭院幕墻結(jié)合裝飾，屋面挑檐的一體化設(shè)計(jì)，滿足裝飾美觀，保證通氣效果。
2.2 排水系統(tǒng)安全性措施
公共衛(wèi)生間洗手盆排水補(bǔ)充地漏存水彎的水封，管道間、醫(yī)療間、空調(diào)機(jī)房采用可開啟式密閉地漏，管道井、消防排水采用間接排水方式。
廚房含油廢水經(jīng)器具隔油器和自動(dòng)油脂分離裝置二級處理，減少環(huán)境影響；急救室等醫(yī)療廢水按區(qū)域收集，由專用醫(yī)療密閉裝置消毒處理，無超標(biāo)排放。
室外設(shè)置的通氣管嚴(yán)禁布置在空調(diào)的新風(fēng)進(jìn)風(fēng)口，以防有害氣體通過空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)入室內(nèi)；醫(yī)療密閉裝置、油脂分離器的通氣管單獨(dú)引至室外通氣。
所有排水系統(tǒng)均設(shè)置與室外大氣相通的側(cè)墻管道通氣系統(tǒng)，消除各類排水管道內(nèi)有害氣體進(jìn)入室內(nèi)傳播病毒的渠道，保證排水系統(tǒng)安全，也為旅客提供健康舒適的環(huán)境。
3.金屬屋面虹吸雨水系統(tǒng)安全性探討
3.1 虹吸雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的選擇
航站樓屋面總面積約28.6萬m³，主樓屋面為雙屋脊，中間下凹的弧形金屬屋面，指廊屋面兩邊找坡，屋面坡度均大于2.5%，根據(jù)屋面建筑構(gòu)造和排水安全性，采用虹吸雨水排水系統(tǒng)。屋面剖面如圖5所示。
圖5 主樓屋面天溝接管剖面
《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50015-2019）第5.2.5條：滿管壓力流（虹吸式）排水系統(tǒng)雨水排水管道工程的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期宜采用10年�！逗缥轿菝嬗晁潘到y(tǒng)技術(shù)規(guī)程》（CECS183∶2015）第3.1.2條：設(shè)計(jì)重現(xiàn)期應(yīng)根據(jù)建筑的重要性和溢流造成的危險(xiǎn)性確定，宜采用10年；當(dāng)坡度大于2.5%的斜屋面或采用內(nèi)檐溝集水時(shí)，設(shè)計(jì)雨水流量應(yīng)乘以系數(shù)1.5。除南北兩個(gè)連接體及露臺(tái)外，航站樓屋面坡度均為大于2.5%的斜屋面。
按西安暴雨強(qiáng)度及屋面雨水設(shè)計(jì)流量公式計(jì)算，10年重現(xiàn)期計(jì)算的設(shè)計(jì)流量乘以系數(shù)1.5與重現(xiàn)期取62年的設(shè)計(jì)流量值相當(dāng)，按20年重現(xiàn)期計(jì)算的設(shè)計(jì)流量乘以系數(shù)1.5已超過重現(xiàn)期取100年的設(shè)計(jì)流量值。
綜上，對于坡度大于2.5%的斜屋面，考慮到雨水匯集迅速，雨水量大的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)雨水流量應(yīng)乘以1.5倍系數(shù)；若設(shè)計(jì)重現(xiàn)期取值過大，相應(yīng)的雨水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)容量大，雨水排水管道系統(tǒng)一直處于重力流與間歇性壓力流的非滿管壓力流狀態(tài)運(yùn)行，形成虹吸排水的響應(yīng)時(shí)間長，不能快速形成虹吸排水，影響雨水排水管道系統(tǒng)安全運(yùn)行，對金屬屋面造成很大的事故隱患。
當(dāng)屋面無外檐天溝或無直接散水條件且采用溢流管道系統(tǒng)時(shí)，總排水能力不應(yīng)小于100年重現(xiàn)期的雨水量；而虹吸雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期不是取值越大越安全，應(yīng)根據(jù)建筑的重要性、溢流方式和屋面坡度等因素綜合考慮，本次雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期采用10年。
超過設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的雨水量，由屋頂天溝內(nèi)的溢流虹吸式雨水斗及獨(dú)立溢流管道系統(tǒng)排出，屋面雨水排水和溢流排水的總排水能力按100年重現(xiàn)期設(shè)計(jì)，為保證主樓屋脊天窗和下凹屋面的安全，此區(qū)域的總排水能力按120年重現(xiàn)期設(shè)計(jì)。
3.2 屋面天溝分縫原則與溢流措施
《屋面工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50345-2012）第4.9.8條要求：金屬檐溝、天溝的伸縮縫間距不宜大于30m。由于金屬屋面太大，天溝伸縮縫長度若按不超30m劃分，則屋面匯水區(qū)域和相應(yīng)的虹吸雨水管道系統(tǒng)特別多，雨水管道布置與排出管設(shè)計(jì)都很困難。
經(jīng)金屬屋面工藝配合、屋面專項(xiàng)論證、結(jié)合同類機(jī)場屋面天溝的施工案例考察，屋面天溝分縫原則為“天溝伸縮縫長度可按不超60m計(jì)，其中屋脊天窗和下凹屋面處按不超45m計(jì)”；考慮金屬屋面長期受室外溫度變化影響，伸縮縫之間不設(shè)溢流連通管，每個(gè)匯水區(qū)域設(shè)獨(dú)立虹吸溢流排水管道系統(tǒng)，以保護(hù)屋面安全。
《虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》（CECS183∶2015）第3.6.8條：溢流管道系統(tǒng)不應(yīng)直接排人室外雨水管網(wǎng)。指廊屋面的虹吸溢流雨水管可直接排至室外散水，主樓屋面的虹吸溢流雨水管受室內(nèi)功能空間和室外下沉庭院限制，不能直接排至室外散水。
經(jīng)過論證，采用在室外設(shè)置地面雨水口方式，虹吸溢流雨水管接入雨水口，屋面溢流管道排水通過雨水口溢流至地面，保證溢流雨水能安全排出。
3.3 雨水管道敷設(shè)與安裝探討
由于需求航站樓建筑空間整體通透，保留Y型鋼柱造型不裝飾，外墻為玻璃幕墻。因此，雨水立管不能貼結(jié)構(gòu)柱外敷設(shè)，造成虹吸雨水管道布置困難，影響雨水管道系統(tǒng)安全。
經(jīng)調(diào)研，國內(nèi)已有航站樓、會(huì)展中心項(xiàng)目采用雨水立管敷設(shè)于鋼結(jié)構(gòu)柱內(nèi)的工程案例。參考此方案，并通過與結(jié)構(gòu)專業(yè)、配合計(jì)算，允許雨水立管敷設(shè)于Y型鋼柱內(nèi)，但對每組鋼柱敷設(shè)立管數(shù)量和最大管徑提出控制要求；同時(shí)邀請虹吸雨水專項(xiàng)施工安裝商對雨水立管埋入結(jié)構(gòu)鋼柱內(nèi)的工藝做法做了深入探討，論證敷設(shè)條件、施工措施，確定雨水立管敷設(shè)于Y型鋼柱內(nèi)的可行性。
Y型鋼柱分枝柱內(nèi)的雨水管預(yù)制在枝柱內(nèi)，立柱內(nèi)雨水管與鋼結(jié)構(gòu)工藝分段施工，雨水立管進(jìn)出Y型鋼柱處均設(shè)不銹鋼金屬波紋管，補(bǔ)償伸縮變形要求；雨水立管底部設(shè)立管檢查口，鋼結(jié)構(gòu)工藝考慮檢修口預(yù)留措施。
配合幕墻工藝，確定敷設(shè)于幕墻柱內(nèi)的雨水立管的管徑和安裝條件，后期與幕墻工藝一體化施工，虹吸雨水管采用加厚型不銹鋼管，焊接連接現(xiàn)場隋性氣體保護(hù)，按施工規(guī)范要求做探傷檢測、灌水試驗(yàn)和壓力測試，以保證敷設(shè)于鋼結(jié)構(gòu)柱和幕墻柱內(nèi)管道的安全。
4.結(jié) 語
航站樓建筑體量大，功能復(fù)雜，通過反復(fù)的給排水方案比較和論證，選用適宜的分質(zhì)供水方式、可靠的側(cè)墻式通氣形式、水封強(qiáng)化措施以及安全可靠的雨水排水系統(tǒng)和敷設(shè)方式，既滿足了綠色建筑指標(biāo)的要求，更保證了旅客用水的安全性和舒適性。同時(shí)兼顧了疫情防護(hù)、環(huán)境健康、建筑功能及裝飾效果的要求，對其他大空間建筑的給排水設(shè)計(jì)也有一定的借鑒意義。