逆天的地下四層綜合改造？國內(nèi)首例地下污水廠+商場+停車庫+公交站
貴陽市彭家灣五里沖棚戶區(qū)改造污水處理綜合工程是國內(nèi)首例地下式污水廠與城市改造綜合工程結(jié)合的設(shè)計案例，該工程在地下四層建筑中集地下商場、機械停車庫、公交首末站、6.0×104 m3/d規(guī)模的污水處理廠為一體，地面為景觀公園，總用地面積3.94ha。設(shè)計方案有效解決了舊城改造中污水治理與城建開發(fā)用地需求的矛盾，最大程度地減少了對生態(tài)環(huán)境的破壞。
作者簡介：張明杰(1964-)，重慶人，大學(xué)本科，高級工程師，中國市政工程西北設(shè)計研究院有限公司西南事業(yè)部副總工程師，從事給水排水工程設(shè)計研究工作。
1.項目背景
2012年，貴陽市啟動“二環(huán)四路城市帶”開發(fā)建設(shè)，計劃五年左右基本開發(fā)完成包括二環(huán)路和機場路、甲秀南路、花溪大道、貴黃路(藝校至清鎮(zhèn)段)沿線區(qū)域，規(guī)劃總用地105平方公里，其中新增開發(fā)改造建設(shè)用地52平方公里，形成以二環(huán)四路串聯(lián)的15個功能板塊“珠鏈?zhǔn)?rdquo;新興城市帶，預(yù)計聚集城鎮(zhèn)人口80萬。建成后的城市帶中將綜合配套醫(yī)院、中學(xué)、小學(xué)以及污水處理廠等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，完成城市帶重要景觀節(jié)點建設(shè)與沿線棚戶區(qū)、城中村改造，徹底改善城市核心區(qū)周邊和入城口景觀環(huán)境風(fēng)貌，建成一批低碳社區(qū)、綠色社區(qū)，實施區(qū)域商業(yè)綜合功能深度開發(fā)。
彭家灣片區(qū)為“二環(huán)四路城市帶” 貴黃路現(xiàn)代商貿(mào)商務(wù)功能板塊，規(guī)劃用地395.76ha，規(guī)劃入住人口47.4萬人，根據(jù)規(guī)劃要求貴陽市大型房開項目內(nèi)均須新建污水處理廠收集處理區(qū)域內(nèi)的污水，以減少對南明河流域截污溝的排污壓力并將尾水作為河流上游的景觀用水。
2.廠址與建造形式選擇
污水處理廠廠址選擇在五里沖中央公園處。該項目位于CBD中心，人流量車流量大、車位緊張以及須與周邊環(huán)境合理的銜接等多種因素，為更有效的利用地下空間、節(jié)省寶貴的土地資源，最終確定本項目建設(shè)型式采用全地下式，集地面公園、停車場及商場、公交車首末站、污水處理廠為一體的地下四層綜合工程(見圖1)。
圖1 綜合工程豎向布置圖
該地塊地面公園面積3.94ha，地下綜合體總建筑面積為65325.95平方米。其中地下一層為商業(yè)用房和機械停車庫，商業(yè)用房建筑面積為11201.59平方米、機械停車庫建筑面積為4397.6平方米;地下二層為公交首末站及其附屬用房，建筑面積為21320.17平方米;地下三、四層為污水處理廠，建筑面積為28406.59平方米(包括設(shè)在地下二層綜合辦公用房)。
地面景觀效果圖見圖2。
圖2 地面景觀效果圖
3.地下一、二層布局設(shè)計商業(yè)服務(wù)用房位于該大型綜合體的-1F南側(cè)。平面內(nèi)柱網(wǎng)間距為8~15米，為商業(yè)后期靈活布局提供了有利的條件。平面內(nèi)空間層高為6米，滿足一切商業(yè)用房的使用需要。平面內(nèi)在中部位置設(shè)置有公交站的出入站門廳，并直通下沉式休閑廣場，沿下沉式廣場靈活布置設(shè)置商場出入口。
停車庫設(shè)計位于該大型綜合體的-1F北側(cè)，設(shè)計為機械式雙層停車庫，總的設(shè)計停車位數(shù)量約為180個，為中型停車庫。在西側(cè)設(shè)置車庫入口、東側(cè)設(shè)置出口，車庫進深約20米，采用中間通車道、兩面垂直停車的方式，合理、高效的布置停車位。停車庫內(nèi)部層高為6米，滿足雙層機械式停車庫的凈高要求。
圖3 地下一層平面布置
公交首末站設(shè)計位于該大型綜合體的-2F，根據(jù)區(qū)域定位，該首末站屬于中型站，有效配車總數(shù)為30輛。公交站嚴格設(shè)置車輛入口及出口，在東側(cè)設(shè)置入口、西側(cè)設(shè)置出口通過匝道與城市道路相連接。出入口凈寬均為9米，車道坡道最大為8%。因用地緊張，在出入口段兼作污水處理廠運渣車的出入口，運渣車不通過場站內(nèi)部，通過專用的坡道通往-3F。平面內(nèi)柱網(wǎng)均為8~15米，層高7.5米。在平面適當(dāng)位置布置有為公共站服務(wù)的配套服務(wù)用房，包括辦公、食堂、機修等附屬設(shè)施。
圖4 地下二層平面布置
4.地下三、四層(污水廠)設(shè)計污水處理設(shè)計總規(guī)模6.0×104 m3/d，近期處理水量3.0×104 m3/d，遠期增加3.0×104 m3/d，土建一次實施，設(shè)備分期安裝。
尾水排放受納水體為小車河，執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中的一級A標(biāo)準(zhǔn)。
污水生化處理采用改良A2/O工藝、二沉池采用矩形周進周出沉淀池、污水深度處理采用高效沉淀池工藝、消毒采用紫外線消毒工藝;其中20%規(guī)模的中水再采用纖維轉(zhuǎn)盤濾池+次氯酸鈉輔助消毒。
污泥濃縮脫水采用“疊螺式污泥濃縮機+高壓彈性壓榨機”，污泥脫水至含水率≤60%。
圖5 污水廠工藝流程
污水廠平面功能分區(qū)根據(jù)工藝流程，設(shè)置預(yù)處理區(qū)、二級處理區(qū)、深度處理區(qū)、污泥處理區(qū)、公用建筑區(qū)、車行道及管廊區(qū)，各分區(qū)具有相對獨立性和完整性。污水廠設(shè)置一條雙向6.0m的單車道供運輸使用，綜合用房可直接通往負三層、負四層，便于生產(chǎn)管理或參觀人員的出行。箱體總長161.05米、總寬104米，面積1.54公頃(見圖6、圖7)。
圖6 地下三層平面布置
圖7 地下四層平面布置
5.交通組織該項目使用功能眾多，人員與車輛流動頻繁，必須合理、有序的組織與疏導(dǎo)交通。
綜合體內(nèi)主要人流分為三股：公園休閑人流、商業(yè)用房人流、公交場站客流、辦公人流。主要出入口與南面延安南路緊鄰的下沉式休閑廣場及下沉式廣場與地面公園之間采用室外大臺階相連，做到了休閑人流與其他人流的有效分隔。辦公與公交客流均有單獨的出入口，車流均位于東西兩側(cè)，嚴格做到基地內(nèi)的人車分流，保證了優(yōu)越的休閑公園品質(zhì)。
綜合體內(nèi)主要車流分為三股：污水廠運渣車、公交車及小型機動車。在平面及車流交通組織中，根據(jù)三股車流的使用頻率，將頻率較小的運渣車與公交車混用入口，在節(jié)約用地的同時，也保證了正常的使用需求。用地西側(cè)設(shè)兩個機動車入口，其中一個為機動車停車庫專用，另一個作為公交車、運渣車使用。用地東側(cè)分別設(shè)停車場出口及公交車、運渣車出口，由于地形高差大，兩出口匯合后通過匝道與中山中路相接。
6.關(guān)于地下式污水廠設(shè)計的幾個問題探討
6.1地下箱體平面布置一般為矩形或近似矩形。
總體布置上明確功能分區(qū)，各構(gòu)筑物之間布置緊湊，構(gòu)筑物間盡量采用渠道連接，充分利用地下空間，減少箱體占地面積，節(jié)省工程造價。
6.2工程安全措施
在易發(fā)生事故的處理單元，充分做好工程設(shè)計預(yù)防措施。如：
1)任何情況下不能被淹沒。粗細格柵易發(fā)故障導(dǎo)致污水發(fā)生滿溢事故，在格柵旁增設(shè)人工格柵，在緊急狀態(tài)下啟用，防止污水從格柵前溢出。
2)消除有毒有害氣體。加強通風(fēng)、除臭等措施，并設(shè)置有毒有害氣體檢測儀(H2S檢測儀)。
6.3污水泵站是否必須單獨設(shè)置
《室外排水設(shè)計規(guī)范》(GB 50014-2006)中5.1.3條：抽送產(chǎn)生易燃易爆和有毒有害氣體的污水泵站，必須設(shè)計為單獨的建筑物，并應(yīng)采取相應(yīng)的防護措施。
地下式污水廠各構(gòu)筑物需組合在一個箱體內(nèi)，污水泵站難以做到與其他構(gòu)筑物有一定的間距，但可作為一個單獨的防火分區(qū)采用防火墻隔離。
6.4消防與防火分區(qū)面積劃分
地下式污水廠消防需考慮的問題：1)交通組織與運輸;2)安全疏散與消防車道;3)防火墻及防火分區(qū)面積;4)消防給水及滅火器配置;5)通風(fēng);6)電氣及自控系統(tǒng)。
設(shè)計當(dāng)時指導(dǎo)消防設(shè)計的規(guī)范為《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50016-2006)。對于地下式污水廠，對應(yīng)條款是執(zhí)行第3章廠房和倉庫中的相關(guān)內(nèi)容，主體是地下廠房，生產(chǎn)的火災(zāi)危險性為戊類，地下式廠房防火分區(qū)的最大允許建筑面積≤1000m2。 值得注意的是，2014版“防火規(guī)范”(2015年5月1日施行)在第3.3.1條款中的表下增加了一條注6，即：廠房內(nèi)的操作平臺、檢修平臺，當(dāng)使用人數(shù)少于10人時，平臺的面積可不計入所在防火分區(qū)的建筑面積內(nèi)。雖然新舊規(guī)范對防火分區(qū)面積沒有變化，但如何計算其面積卻有本質(zhì)的變化，極大地影響著防火分區(qū)的劃分。污水處理廠內(nèi)有許多大面積的操作平臺巡檢走廊、檢修平臺等空間，因為平時沒人使用，僅在巡檢時有人工作，主要為生產(chǎn)服務(wù)的工藝設(shè)備而設(shè)置，所以這些平臺可不計入防火分區(qū)的建筑面積。
該項目因功能復(fù)雜，疊合公交首末站及商業(yè)用房，因此在施工圖階段由省消防主管部門組織召開了該項目特殊消防設(shè)計專項評審，專家組意見包括：1)污水處理廠的防火設(shè)計可參照戊類工業(yè)廠房的防火設(shè)計要求確定;2)污水處理廠的防火分區(qū)可以按照實際的設(shè)備用房的建筑面積計算(非設(shè)備用房空間不計入防火分區(qū)面積)，每個防火分區(qū)建筑面積不應(yīng)大于1000平方米;3)在人員疏散系統(tǒng)完全獨立、污水處理廠與公交首末站及商業(yè)用房實行嚴格防火分隔的條件下，現(xiàn)疊合建設(shè)方案可行。
6.5結(jié)構(gòu)伸縮縫
超長的地下構(gòu)建筑物往往需要設(shè)置伸縮縫，由于止水帶在施工時易破損、后期老化易出現(xiàn)漏水的現(xiàn)象，故提倡盡可能不設(shè)縫。采用加強帶+補償收縮混凝土的方式能有效的解決混凝土早期的溫度和收縮應(yīng)力，不會產(chǎn)生溫度裂縫，降低漏水的風(fēng)險。
正常使用期間，地下構(gòu)筑物處于溫度相對恒定的工作狀態(tài)，溫差非常小，不易產(chǎn)生溫度裂縫，即使后期出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，用混凝土表面堵漏劑也易于解決。
