长引桥散货码头给排水设计难点

刘荣花

（山东省交通规划设计院集团有限公司，山东 济南 250101）

长引桥散货码头的给排水设计比较复杂：（1）在给水设计中用水点较多，且用水压力和水质均不同，需要设置多套供水系统。（2）在消防设计中存在多种水灭火系统，流量和压力要求均不同，设计时需要进行充分的计算。（3）在雨水排水设计中，由于水工结构特点，雨水输送管道检修困难。（4）由于冲洗污水排水点较多和较分散，全部收集输送比较困难。

工程建设5 个1 000 t 级泊位（水工结构按靠2 000 t 级船设计）及相应配套设施，泊位全长400 m，锚位全长220 m，主要货类为煤炭及制品、钢铁及其他件杂货，年吞吐量1 060 万吨。码头与后方采用2条行车通道和1 条皮带机运输通道连接，其中皮带机运输通道宽10 m，长550 m。配套建设有地下廊道，T1、T2 和T3 转运站，BC11/BC21/BC31、BC32 和BC12封闭式运煤栈桥，其中BC11/BC21/BC31 封闭式运煤栈桥连接码头和后方，长约550 m；
BC32、BC12 位于码头前沿，平行与码头方向，均长54 m。

2.1 设计概述

给水系统有生活、生产和消防三个系统。生活给水系统主要为码头前沿船舶上水供水，水源接自后方物流园区生活泵房。生产给水系统为地下廊道、栈桥和转运站除尘供水，水源接自后方物流园区的冲洗给水管网。消防给水系统为地下廊道、栈桥、转运站和码头消防供水，水源接自后方物流园区的消防给水管网。

2.2 设计要点分析

2.2.1 生活给水系统二次加压

生活给水系统接管点位于陆域7#转运站外，距离码头最远用水点895 m，为满足船舶供水需要，要求接管点压力≥0.35 MPa。生活用水接自物流园区生活泵房，流量可满足需求，但接管点距离泵房较远，压力难以满足要求，因此需要二次加压。

根据项目特点，采用了管中泵式叠压供水设施进行二次加压，其主要由补压器+气压水罐+变频控制箱组成，相较于其他类型的二次加压供水设备，减少了水池（水箱），在运行过程中完全密闭，卫生安全，同时占地面积比较小，节省投资。接管点处水压在0.2 MPa 左右，采用管网叠压供水设施可以充分利用这一部分压能，差多少补多少，最大限度的发挥变频调速的节能效果。根据项目特点，接管点附近无其他用水点，局部水压下降不会对周边造成影响，同时采用倒流防止器，杜绝了回流污染物流园区生活管网问题。因此管网叠压供水设施更适用于工程用水需求。经计算选用JS-16/40-3.0 管中泵式供水设备，流量16 m3/h，扬程0.4 MPa，卧式安装在设备井内。

由于生活用水来源是业主自建的生活泵房，因此，不会与周边用水产生冲突。若生活用水接自市政给水管网，能否采用叠压供水设施，还需要征得当地供水部门的同意。

2.2.2 消防水设计分析

消防给水系统设计难点在于供水点多，水灭火系统类型多样，消防用水量计算复杂。项目中需要设置消防给水灭火系统的单体有码头、转运站、封闭式运煤栈桥和地下廊道，用水自后方消防给水管网接入两根DN200 消防水管。消防给水系统原理见图1。

图1 消防给水系统原理

码头的消防设计流量可按照《河港总体设计规范》（JTS166—2020）［1］相关规定设计，即“设有露天带式输送机等设施的固定散货码头平台，其消防设计流量不应小于15 L/s”。码头前沿设置室外消火栓，间距≤60 m，设计流量15 L/s，火灾延续时间3 h。

现行消规［2］并没有对封闭式运煤栈桥给水灭火系统有明确的规定，对于位于码头前沿的BC32、BC12 运煤栈桥（含皮带机），因其在码头室外消火栓的保护范围内，室外消防用水量可参考河港总规的有关规定，取15 L/s；
而对于室内消火栓用水量需要进一步分析论证。根据《火力发电厂与变电站设计防火标准》（GB 50229—2019）［3］，封闭式运煤栈桥不设室内消火栓；
根据《煤炭工业给水排水设计规范》（GB 50810—2012）［4］，原煤输送机栈桥室内消火栓设计流量为5 L/s。《火力发电厂与变电站设计防火标准》规定的出发点是封闭式运煤栈桥基本不通行人，室内消火栓无法操作，且其运煤栈桥室外有完善的室外消火栓给水系统，设置室内消火栓的作用不大。但在本工程中皮带机运输通道宽10 m，两侧通行，设置室内消火栓有利于人员扑灭栈桥内的小型火灾，因此，BC32、BC12 运煤栈桥室内消火栓设计流量参照《煤炭工业给水排水设计规范》（GB 50229—2019）取5 L/s。对于连接陆域与水域的BC11/BC21/BC31 运煤栈桥，周边为滩地，人车均无法通行，设置室外消火栓没有意义。室内消火栓设计流量若参照《煤炭工业给水排水设计规范》（GB 50229—2019）执行会偏小，有安全隐患。可将BC11/BC21/BC31 运煤栈桥看作丙类厂房，根据《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB 50974—2014）［2］，消火栓设计流量取30 L/s，火灾延续时间取3 h。

地下廊道内设置自动喷水灭火系统，设计流量为28 L/s，火灾延续时间1 h；
室内消火栓设计流量为5 L/s，室外消火栓设计流量为15 L/s，火灾延续时间3 h。T1 转运站为转运站里火灾最不利点，属于丙类多层厂房，耐火等级为二级，室内消火栓设计流量为10 L/s，室外消火栓设计流量为15 L/s，火灾延续时间3 h；
防火分隔水幕设计流量为35 L/s，火灾延续时间1 h。消防设计流量见表1。

表1 消防设计流量

从表1 可以看出，火灾最不利点为T1 转运站，消防设计流量为60 L/s，一次火灾用水量为396 m3。

3.1 设计概述

工程执行雨、污分流制和绿色港口设计理念。码头区域产生的初期雨水全部收集不外排，在码头前沿均布7座集污池，每座集污池内设置一台潜污泵。初期雨水由码头排水沟收集，利用地漏接入各个集污池，经各个集污池内潜污泵分别提升汇入DN350雨水总管，由雨水总管沿栈桥输送至后方园区排水沟。

地下廊道、皮带机栈桥和转运站均会产生冲洗污水，为满足3R 设计原则，实现冲洗水的循环使用，需要将冲洗污水的全部回收。冲洗污水收集后排入陆域7#转接点处的集污池，再一并接入后方园区冲洗污水管网。

3.2 设计要点分析

3.2.1 压力雨水管道检修问题

DN350 雨水总管在码头区域平行于码头方向敷设，长度约355 m。由于初期雨水固体悬浮物含量比较高和雨水管道间歇式输运的特征极易造成管道的堵塞，因此，在雨水总管设检修清堵措施十分必要。工程码头为高桩梁板结构，雨水总管架空敷设在码头面板之下，无法作常规的管沟或检查井检修。同时，因为雨水管为压力管道，若采用建筑排水上常用的检查口与清扫口，会产生反水倒灌问题。因此，设计了一种适用于此类工况下的检修清堵方式，见图2。

图2 码头雨水总管检修口及排泥详图

在雨水总管上部设一根DN100 支管至码头面，末端作法兰封堵（防止压力雨水外溢），形成一个检修口。沿管线方向50 m 左右设置一个检修口，当需要检修时，打开钢盖板和法兰封堵进行检修。在雨水总管下部设置一个排泥三通，连接一根DN100排泥管至集污池，末端作法兰封堵，形成一个排泥口，共设置7 个排泥口。当需要清堵清淤时，打开检修口和排泥口将管道淤积物排入集污池，利用集污池清淤设施清淤。

3.2.2 冲洗污水的回收问题

由于冲洗污水排水点较多，也比较分散，收集输送比较困难。如每一个排水点均单独设置一根污水管道，排入陆域7#转接站集污池，虽然可实现冲洗污水的全部收集，但管线较多，造价较高且运营管理困难。针对冲洗污水收集困难，设计了适用于此工况下的一种多点汇流至单根污水管道输送的流程。

主排水横管敷设在BC11/BC21/BC31 运煤栈桥底板下，管径DN200，坡度0.005，长度470 m。T1转运站二层和BC11/BC21/BC31 运煤栈桥的冲洗污水通过地漏直接排入主排水横管。T2、T3 转运站和BC32、BC12 运煤栈桥由于其室内设计标高较低，其冲洗污水无法通过重力流直接接入主排水横管。先将T2、T3 转运站和BC32、BC12 运煤栈桥产生的冲洗污水利用地漏和污水管收集到码头上的冲洗污水池，利用污水池内的潜污泵排入消能水箱，再从消防水箱接入主排水横管，流程见图3。

图3 冲洗污水收集原理

消能水箱的作用是消解掉污水池潜污泵来水的压力，以免造成主排水横管的反水倒灌。消能水箱上方的进水控制阀与码头上冲洗污水池内的潜污泵联锁控制，当消能水箱达到高水位时关闭进水阀和潜污泵；
当冲洗污水池内水位达到启泵水位，同时消能水箱达到进水水位时，开启进水阀和潜污泵。当进水阀和潜污泵关闭时，自动开启出水管上的电磁阀，开始排水至主排水横管。

（1）针对长引桥码头船舶上水压力不足需要二次加压的问题，分析了管中泵式叠压供水设施对项目适用性，造价低、占地面积小、高效节能、安全卫生，能够满足本项目船舶上水要求。（2）由于现行消规对封闭式运煤栈桥给水灭火系统并没有明确规定，通过研究相关规范，并结合项目实际情况，明确了封闭式运煤栈桥的消防用水量。提出位于码头前沿的封闭式运煤栈桥室外消火栓设计流量为15 L/s，室内消火栓设计流量为5 L/s，火灾延续时间为3 h。位于滩地无法设置室外消火栓的长距离封闭式运煤栈桥消火栓设计流量为30 L/s，火灾延续时间为3 h。（3）针对高桩码头下架空敷设的长距离压力雨水管道检修清堵困难，设计了一种适用于此类工况下的检修清堵方式。（4）为满足3R 设计原则，解决冲洗污水收集困难，设计了一种多点汇流至单根污水管道输送的工艺流程。