浅析地铁地下区间排水系统

浅析地铁地下区间排水系统

陈雷

南京地铁运营有限责任公司江苏南京210000

摘要：近年来，地铁出行已经成为越来越多人群的首选，全国范围越来越多的地区正在积极兴建地铁项目。地铁工程是一个系统性的工程，有着工期长、系统杂、专业多、接口多等特点，地铁给排水系统作为众多专业中的一个，是地铁工程中重要的组成部分。地铁给排水系统中，地下区间排水系统部分则是相当重要的一个环节，关系到地铁的行车安全等问题。本文通过对地铁地下区间排水系统相关设施设备进行解析及问题探讨，希望能够为相关从业者提供有效建议。

关键词：地铁；给排水系统；地下区间排水

引言：地铁给排水系统是地铁工程中重要的一环，地下区间排水系统是重中之重。地铁列车每日往返于区间隧道内，隧道内的积水能否被及时排出，将直接影响客运服务和行车安全问题，一旦地下区间排水系统中任意一个环节发生问题，就极容易造成轨道淹水，轻则迫使列车限速行驶，重则直接导致停运，对地铁的正常运营影响恶劣。因此，从设计到施工，再到后期的运营维护阶段，地下区间排水系统都是需要重点对待的部分。

一、地下区间排水系统组成及注意事项

地铁地下区间排水系统由道床排水沟、暗埋管、集水池、排水泵、电气控制柜、排水管路及附件等设施设备组成。地铁地下区间内积水主要水源为结构渗漏水、消防废水、雨水等，各类积水通过道床排水明沟或暗沟，沿隧道坡度方向自流至区间泵房处，经泵房外集水坑简单沉淀后，通过土建预埋的暗埋管流入泵房内集水池。排水泵通过自动控制的方式，待水位达到启动水位后，自行将水排出区间。整个过程，全部自动完成，无需人工操作。

其中，暗埋管是积水进入泵房排放前最重要的一环。区间暗埋管主要有2种铺设形式：①、普通道床段联络通道两侧水沟排水铸铁管敷设（图1）；②、普通道床段两侧水沟或中心排水沟联络通道预埋管埋设于联络通道二衬内（图2）[1]。

区间暗埋管是连接道床排水沟和泵房集水池的唯一通道，施工时需严格注意暗埋管管底标高和道床排水沟的沟底标高，一旦管底标高超过沟底标高，区间废水则无法完全进入集水池，极易引起区间积水。由于地铁隧道施工，存在多专业交叉施工的问题，土建预埋的暗埋管，在后续施工过程中极易被轨道、设备安装等专业施工二次破坏和堵塞，因此在施工完成后需注意对管道做好防护，交付验收时，使用方需严格检查管道通畅程度，以及管道直径、数量、坡度等是否符合设计要求。

二、区间泵房设施设备构成及要点分析

区间泵房为地下区间排水系统中的机电核心部分。区间泵房一般设置于线路最低点，可与联络通道合建。根据线路平纵断面图、结构平纵断面图，以此为依据设置区间泵房[2]。

区间泵房由集水池、排水泵、排水管路及阀件、电气控制柜、水位浮球开关等设施设备组成。集水池的设计需满足有效容积和有效深度的要求，设置检修人孔、设备吊装孔、检修爬梯等，并配备钢制盖板，在保证人员安全的前提下方便后期检修。

排水泵为泵房内核心设备，设计选型尤为重要。在综合考虑地下区间渗水量以及深度、管路局部水头损失、沿程水头损失等条件后，结合水泵性能曲线和综合能耗，合理选型。区间泵房内一般设置2~3台排水泵，通过水位浮球开关或液位仪等实现自动启停功能，正常工作时单台水泵运行，多台水泵依次轮换，发生故障时备用自投。遇高水位后，亦可多台水泵同时工作排水。常见的控制水位分为：超低水位、停泵水位、第一开泵水位、第二开泵水位、超高报警水位。

水泵电气控制柜可对排水泵实现自动化智能控制，其主要控制模式可分为手动、自动、远程三种。手动控制可在现场操作启停按钮完成；自动控制通过水位浮球开关和液位仪所接受的水位信号，经PLC处理后，实现单台和多台水泵的启停功能；远程控制是在突发设备故障的情况下，自动控制已失效，运营时段人员又无法进入区间进行抢修时，可通过设置在相邻地铁车站的远程控制箱，强制启动水泵排水，远程启动是一项应急处理措施，近年来已经广泛应用于地铁给排水系统中。

目前，PLC已经广泛应用于地铁区间水泵的自动控制中。PLC通过通讯接口和通讯协议，与车控室BAS系统实现通讯，将区间集水池即时水位、水泵运行状态、故障报警情况等信号传至车控室监控界面，实现可视化管理[3]。

三、区间排水方式及优劣分析

区间排水泵排放隧道积水主要有3种方式：①、直接从泵房处穿结构排入市政管网（直排型）；②、排水管道沿隧道铺设，至相邻车站处排入市政管网（倒挂型）；③、采用多级提升方式接力排水，先排入相邻车站废水泵房集水池，再二次提升至站外市政管网（接力型）。

首先是第①种排水方式，该方式最为常见，土建施工时预留排水管套管，后由机电设备安装单位自行铺设排水管道至室外地面，接入市政管网。该方案施工技术成熟，铺设管道工作量较小，水泵易选型；缺点是由于套管穿越结构层，渗水量较大，因此对于排水管道和套管之间封堵要求较高，结合多年经验，此类泵房套管处发生常年结构渗水现象较多。此外，区间排水井一般处于相邻两车站中间位置，距离车站较远，日后工作人员巡查、检修不便，且易受外部施工影响。

第②种排水方式为倒挂型排水。该方式的优点是避免了排水管道穿越地层结构，从而减少了泵房处的结构渗水量。缺点是需沿隧道铺设排水管道至相邻车站，到达车站后再垂直上升铺设至室外，接入市政管网，整个过程中管道长度极长，前期施工工作量大，所需管配件、支吊架等数量远大于第①种方式，因此造价较高。且由于管道长度长，增加了后期运营阶段维保工作量，以及发生漏水、爆管等故障的概率。此外，该方法中水头的沿程损失和局部损失较大，对于排水泵的扬程要求较高，在保证排水泵设计流量的前提下，需要高扬程的水泵时往往找不到匹配的型号，这时就需要特殊定制，定制过程中存在生产周期长、价格昂贵、效率偏低、功率浪费等问题[4]。

第③种排水方式，是在第②种的基础上进行了优化，取消在车站处将排水管道垂直铺设至站外市政管网，替换为将排水管引入车站废水泵房集水池内，再经车站废水泵二次提升后排入市政管网。该方法的缺点同样是管道长度较长，造价高，维保工作量大。但也有着显著优点，对于水泵的选型要求较低，不需单独设置地面排水井，避免后期被外部施工影响，进而影响区间排水安全问题。目前该方式应用逐渐增多，如南京地铁10号线长江大盾构区间，就采用了3级提升的排水方式。

四、设施设备维护要点

在运营时期，区间排水设备的维保十分重要。区间结构渗漏水含大量矿物质，矿物质长年累月积累后，会造成暗埋管堵塞，从而导致隧道内积水无法流入泵房，将直接引起轨淹。泵房长期运行，集水池池底会产生大量淤泥和水垢，排水管道内壁也易形成水垢，使管道流道变窄，进而造成水泵排水负荷增加，长期运行会大大缩短水泵寿命，严重时甚至会烧毁水泵。因此，日常设备维保工作中，需加强对道床排水沟、暗埋管等清理疏通工作，定期进行集水池清淤，排水管道清洗，从而使水泵在良好的工况下运行，延长使用寿命。

泵房位于区间隧道内，灰尘较大，电气控制柜即使密封性再好，也无法完全杜绝灰尘进入，定期针对控制柜内外清灰、电气元件紧固等工作同样十分重要。电气控制柜的正常运行，是保证水泵可靠工作的前提。

对于排水主体，水泵是解决区间排水问题的核心设备。水泵长期运行后，会发生机械密封磨损、轴承损坏、密封圈老化等一系列问题，日常维保工作中，需定期检查水泵油室内机油情况，测量绝缘电阻、运行电流等，发现问题及时拆解水泵，排查损坏零部件，并进行维修更换，避免烧电机等重大事故出现。

结语：

作为地铁工程的重要组成部分，区间排水系统有着其重要的地位，相关设施设备的可靠运行与否将直接影响到行车安全问题。针对区间排水系统的组成和特点，从业者们需要从设计、施工、接管、运维等阶段，重视该系统，力争从源头消除隐患和缺陷，从而保证地铁的长久平稳运行。

参考文献：

[1]涂小华.城市轨道交通工程地铁区间排水设计要点分析[J].给水排水，2015（8）：76-79.

[2]冯少凤.地铁区间排水设计总结[J].山西建筑，2017，43（8）：128-130.

[3]蔡彬彬，臧正保，CAIBin-bin，等.PLC在地铁区间排水控制系统的应用[J].机械制造与自动化，2007，36（2）：115-116.

[4]周金忠，徐韬，范太兴，等.南京地铁3号线过江地铁隧道排水设计探讨[J].给水排水，2017，43（1）：21-24.