实例探讨：医院运营期间室外给排水管线迁改设计
导读：对运营期间的烈性呼吸道传染病医院进行改扩建会面临的设计难题，如在管线迁改设计中满足维持现状院区运营，分批次建设的施工时序要求，新旧管线综合交叉处理，海绵城市等建设要求，以广州市第八人民医院三期项目为例进行分析探讨处理策略。
引用本文：管裕丰，谭大榔，苟红英，等. 烈性呼吸道传染病医院运营期间室外给排水管线迁改设计探讨［J］. 给水排水，2023，49（3）：128-132.
01、工程概况
广州市第八人民医院嘉禾院区占地面积约16万m²，现状已建成一期、二期工程约9.7万m²。本次三期工程拟新建总建筑面积约38万m²，分两个批次进行建设（见图1）。
图1 分批次建设示意
本项目是设计、现场改扩建施工、维持新冠病人正常收治运营的高度关联项目，特别是针对以维持烈性呼吸道传染病医院正常运营期间进行大规模改扩建的项目，极为少见，进而使得三期工程从方案设计到现场施工都充满着全新而又巨大的挑战。其中以管线迁改为项目建设的主要重点难点。
首先，院区一、二期工程的现状管线对于传染病区、非传染病区的界定划分模糊，缺乏对于院区传染与非传染区域的整体统筹划分；其次在必须维持收治新冠病人的情况下，三期工程范围的大面积开挖势必会破坏现状管线，影响现状运营；同时现状院区的供水量、污水站处理量、供电量、海绵城市指标等均不满足三期工程的设计需求。故需结合广州市新冠防治需求，统筹一、二期现状管线及三期工程，对整个院区的管线进行综合统筹规划设计迁改方案。
02、给水排水管线迁改设计难点
2.1 维持现状院区运营
现状院区承担着广州市对于本地及入境新冠病人的收治工作，故在建设三期工程中必须满足现状院区的正常运营。一期、二期的诸多管线均在三期建设范围内，三期工程的建设势必会破坏一期、二期的现状管线，影响院区正常运营，因此针对现状管线的临时迁改措施、永久迁改接驳必然是管线迁改的最大挑战。
2.2 分批次建设三期工程
三期工程分为两个批次进行建设（见图1）。第一批次的北区地下室和南区地下室被第二批次的中部地下室分隔开，设备房方案确立、管线废除及接驳、管道施工时序等均受到分批次建设的巨大影响。
2.3 管线综合
三期工程的大面积开挖除了给排水专业需要管线迁改，另外还包括电气专业、暖通专业、智能化专业、医气专业的管线迁改。各类专业的新旧管线需铺排在有限的道路范围内，同时需保证一定的安全距离，多管道交叉的标高处理等均对给排水管线迁改设计提出极高的要求。
2.4 海绵城市
新型冠状病毒的传播途径主要为人与人之间近距离飞沫和密切接触传播。武汉火神山、雷神山设计建设时，对地块雨水进行了全收集消毒处理排放，针对存在烈性呼吸道传染病院区的大型综合医院是否需要进行的雨水处理、处理要求、以及海绵城市建设设计如何实施、地面竖向划分，均影响本项目管线迁改中雨水管网迁改设计方案。
03、针对设计难点的归纳分析与处理策略
3.1 现状管线分析及迁改
本次管线迁改经多轮与卫健局、市重点办、建设单位、专家沟通会议，明确本次管线迁改需要统筹考虑整个院区一二三期总体管线规划，需具有安全施工和施工面的可行性，不影响或尽可能极小的影响现状院区正常运营期间的给排水使用及交通，对于现状室外实际旧管线摸查复核准确。
为此需建立地块内现状管线模型，分析现状管线单体接驳需求，分析管线价值及单体需求的供应，不同施工阶段的迁改措施。
根据现状院区的物探资料、一期二期竣工图纸等资料进行甄别、推敲、现场复核，构建现状院区给排水管线模型，分析各个单体的给水接驳口、排水接驳口、消防接驳口，统计受到三期建设影响的接驳口，做好需求供应规划。迁改方案的首要原则是将落入三期建设范围管线快速移除的同时极大限度减少对现状管线的影响。现状管线需避开三期地下室边线外部3.5m的基坑支护范围，而新建管线则需要同时避开现状建筑、现状管线、地下室基坑边线。因此以物探资料为基础模型，套用三期工程室外总图、三期地下室边线图纸、三期基坑图纸，通过三期建设范围和各栋现状单体的需求，可快速对现状管段进行价值分类，通过分析管段的使用价值能快速分析现状单体的接驳需求及迁改措施，见表1。
表1 管段价值分类
针对A类管段，先设计迁改管段，根据实际需求确定迁改管段是临时管道或是永久管段。B管段需结合用水需求及附近供水管道、三期设计管道来确定供给来源。C类管道是保证正常运营的重要管道，设计阶段需明确拆除时段。生活加压给排水管网按上述方法进行分类的同时，还需结合传染病区与非传染病区的划分，生活用水量的负荷计算，重新规划满足不同病区的供水来源。
针对烈性呼吸道传染病楼栋的现状管道，需紧密结合物探资料、竣工图、现场情况、新建地下室基坑边线，在设计阶段尽可能少地迁改传染楼现状管道。如必须对传染楼现状管道迁改时，给水管网应尽可能保证从市政引入至加压水箱及管网均与其他非传染病区楼栋独立管网，杜绝混合污染；雨水管网应迁改汇集至雨水消毒池进行消毒后方可排至院区管网；污废水管网应尽量避免迁改预消毒池及化粪池上游的排水管网，预消毒池及化粪池下游的管网可按常规污废水汇合至院区管网。若必须迁改预消毒池及化粪池上游管道，设计阶段需尽可能减少迁改管道数量，压缩迁改管道距离原管道的距离，力保减少施工工作面。施工阶段必须做好施工防控组织，排布施工时序；迁改含传染性污废水管道时施工人员须接受职业防护培训及考核，确保施工期间正确穿戴防护用品。对于废除的带传染性的排水管道，应报与医院采用专业医疗废物处理方式处理（见图2）。
图2 传染病区管道迁改示意
三期项目将一期呼吸道住院楼、二期感染病住院楼、三期新建裙楼、应急传染病楼、监管住院楼定性为烈性呼吸道传染病区，从院区西侧、南侧新增市政引入接口成环供应。现状传染病楼给水管网均迁改采用新增市政环网供应直供区及水箱补给。给水加压管网由三期地下室新建加压泵房供应。现状传染病楼东侧雨水管需避开三期建设范围，迁改为南北排向，汇入传染病区雨水管网，排至西南角雨水消毒池。现状传染病楼东侧废水管亦需避开三期建设范围，迁改为南北排向，一期呼吸道住院楼化粪池及预消毒池上游不在三期建设范围，不作迁改，仅将池体下游管道迁改接驳至修改排向后的南北排向废水管；二期感染病住院楼的室外化粪池、预消毒池均在三期新建裙楼范围，为尽可能小地压缩池体移动距离，迁改至新建传染病裙楼的东侧空地，而后排入迁改的南北排向废水管，从而减小施工工作面。
3.2 三期管线的排布与建设时序
三期工程的分批次建设带来的问题，需通过方案对比、结合批次进行施工时间规划来解决上述问题。
消防水池及泵房方案比较如下：
（1）方案A：北区地下室及南区地下室分别设置消防泵房及水池。通过北区消防泵房及水池供应北侧单体群；通过南区消防水池及泵房供应现状传染病楼及南侧单体群。方案A将传染病区和非传染病区的室内消防划清界限，减少了临时消防管道对于院区主干道管线空间的挤压。
（2）方案B：仅南区地下室设置消防泵房及水池。通过南侧室内外消防水池及泵房供应三期新建建筑及现状传染病楼、二期扩建医技楼、整体院区室外消防。方案B能减少消防水池及泵房对于车库面积的挤压。
经过与卫健委、市重点办、建设单位的多次会议探讨综合考虑决定，采用方案B。
通过分析现状建筑及新建单体的拆除、保障、新建需求，按时间轴先后对管线建设过程分为前中后三大阶段，形成不同阶段的管线建设模型，可清晰展现施工的过程。
经对本工程一期、二期现状管线的分析、结合三期第一批次、第二批次的建设需求，将建设工程分为三大阶段。一阶段为建设三期第一批次前，此阶段包含的工作如下：院区整体新污水处理站的建设、院区环状主干道排水管网的建设。二阶段为三期第一批次地下室基坑开挖，此阶段包含的工作如下：三期一批次地下室基坑范围内的管线拆除及保障、现状污水处理站的废除。三阶段为三期第一批次建设后，此阶段包含的工作如下：对三期供应给水、接驳排水的建筑进行管线接驳。
3.3 管线综合的交叉分析及综合处理
由于排水管线采用重力流管道，因此提前对各专业管线交叉进行分析，确定污水处理站接入口的管道埋深是管线迁改的首要工作。污水站接入口的管道埋深影响因素包括：距离最不利点的起点埋深、现状排水管网接驳口的埋深、与其他专业管沟交叉的复杂区域埋深。
本次三期工程综合整个院区的新建污水处理站设置于院区西侧绿化防护带的地下。最不利点起点埋深约为1.75 m，最远端距离污水站入口的距离约为1 000 m，当采用5‰的坡度时，坡降为5 m，院区整体场地平坦，因而5‰的坡度对污水站入口埋深造成极大的埋深。故采用3‰的坡度，坡降为3 m，污水站入口埋深约4.75 m。
通过最不利点初步确定污水站入口埋深后，还需结合现状单体建筑的排出口埋深，复核排水主管能否接驳沿途的单体建筑排出管。本次三期工程距离最长管段以门诊楼东侧为起点，经北侧主干道敷设至东侧主干道。结合其他专业管道分析，利用现状可满足埋深及排水量的管道。8#楼南端现状井的埋深已有2.4 m，结合东侧建筑二期妇儿综合楼、三期监管住院楼、三期应急传染病楼的排出口及其他现状排水口进行分析，后续的排水主管均能满足单体接驳的需求。
再则需要与其他专业的管线进行叠图分析交叉处的标高是否发生冲突，复核的重点在于与管沟交叉的重点区域（图3）。上述最不利管段与电气管沟、电气管线发生交叉共16处，电气进入单体建筑的管线埋深为0.7 m，皆不发生碰撞。重点复核与现状市政10 kV高压电缆的交叉情况，根据广州市供电局对于市政高压的保护距离要求，与市政高压平行的管道距离大于1.5 m，最不利管道共有2处与市政高压电缆出现交叉。两处市政高压的埋深分别为0.49 m，0.34 m，可保证垂直方向上不发生碰撞。
图3 管线交叉示意
3.4 海绵城市方案及雨水排放措施
原院区一二期工程建设时无海绵城市建设要求。根据《广州市建设项目海绵城市建设管控指标分类指引（试行）》，本项目传染病区域属于豁免类，传染病区的相关海绵城市设计指标不纳入地块整体指标计算范围，豁免区域要保证不出现积水内涝，水质达标后排放。经与本市相关职能部门确认，本项目传染病区前15分钟初雨进行收集并消毒后排放至城市公共雨水管网，前5分钟降雨量按8~10mm（本项目取10mm），同时结合广州市水务局文件（穗水〔2011〕214号）文件、海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建（住房和城乡建设部）、广州市海绵城市规划设计导则—低影响开发雨水系统构建（试行），第5~15 min降雨量取值15mm。综上所述，传染病区的室外竖向将处传染病病区与非传染病区分开，分别独立汇水收集，传染病区雨水通过独立雨水管网收集，在末端设置雨水消毒池，其有效容积按前15 min对应的汇水量选取。
对于非传染病区，根据广州市白云区海绵城市建设专项规划要求控制目标：年均雨水径流控制率不低于72%，对应的设计降雨量27.5mm；年径流污染削减率56%。而其他海绵设施指标，可按照要素管控类，经广州市海绵城市建设专家论证并报行业主管部门批准后，适当降低海绵城市建设相关指标要求（见图4）。
图4 海绵城市措施示意
04、结 语
本项目施工单位已于2021年底正式入场施工，本次室外给排水管线迁改设计方案通过建立现状管线模型、分析管线价值、排布建设时序、专家论证及多次会议探讨，取得了相对合理的设计方案，完成了本项目设计阶段水专业巨大的挑战。对比常规新建医院的设计，烈性呼吸道传染病医院运营期间改扩建的室外给排水管线迁改设计是一项高度综合现场情况、建设单位诉求、整体规划新旧管线、多专业管线的复杂系统设计工程。后续施工配合阶段我院将进一步深入的现场实际施工技术配合，以期在工程建设中保障各方需求及施工顺利进行，并总结复盘相关项目类型设计策略交流分享。
