嚴寒地區(qū)地鐵給排水管道防凍害的分析

白辛民

甘肅第四建設集團有限責任公司

嚴寒地區(qū)地鐵給排水管道防凍害的分析

白辛民

甘肅第四建設集團有限責任公司

地鐵內(nèi)給排水系統(tǒng)的設計，以及是否具有良好的安全性將直接影響各系統(tǒng)的運行，是保障地鐵乘客生命安全的重要措施之一，而對于北方嚴寒地區(qū)，由于室外整體溫度較低，給排水管道很容易出現(xiàn)凍害，影響系統(tǒng)的運行，增加了安全風險。本文是以哈爾濱地鐵為例，分析如何防止地鐵給排水管道發(fā)生凍害。

嚴寒地區(qū)；給排水管道；凍害

1 引言

城市地鐵的建設是一個城市交通的重要組成部分，其可以緩解城市交通擁堵的情況，呈現(xiàn)出四通八達的交通特點，其意義不只是單一的交通，而是有多方面的意義，所以，我們需要保障地鐵運行的安全，特別是對于嚴寒地區(qū)的城市地鐵來說，應優(yōu)化給排水管道的保護，以免受嚴寒天氣影響系統(tǒng)的順利運行。

2 嚴寒地區(qū)地鐵給排水管道發(fā)生凍害的原因

2.1 施工方案

城市地鐵施工方案的設計，需保證地鐵有良好的通風，有人員的出入口、風井等，給水管道的安裝是從風井進入，從通風道、各設備間穿過，與多個用水點連接，而排水工作是利用多個收集系統(tǒng)，再用設備、排水管道，使廢水流入城市排水系統(tǒng)。這些結構的設計，將影響地鐵空間內(nèi)的溫度，使大量冷空氣進入，引發(fā)給排水管道的凍害。

2.2 管道在墻體的深度較淺

嚴寒地區(qū)會形成凍土層，且深度多在2米左右，而車站頂板如果埋入墻體的深度較淺，給排水管道的埋入深度也會變淺，在冰凍深度的范圍內(nèi)，引發(fā)水管凍結。比如哈爾濱的地鐵設計，水管從風井進入后，埋入風道頂板上方的土地，雖然埋入的深度為2.6米，在冰凍線以上，但因為管道與頂板的距離在2以內(nèi)，在冰凍深度的范圍內(nèi)，且風道直接與外部空氣連接，當外界冷空氣進入后，冷氣將入侵混凝土或管道，使水管內(nèi)的水凍結[1]。

2.3 車站環(huán)站系統(tǒng)的影響

城市地鐵建設的施工規(guī)范是，內(nèi)部沒有采暖裝置，循環(huán)通風的方式通風，設備區(qū)利用設備制造熱風，并根據(jù)通風情況流通，在夏季進行排風工作，冬季則是讓暖風循環(huán)，有排風變?yōu)樗惋L。此外，冷風除了從風井進入地下空間，引發(fā)管道凍結外，也會因為活塞效應，引發(fā)這一現(xiàn)象。活塞效應是列車在軌道上行駛時，會帶動風運動，讓外部環(huán)境的冷空氣從縫隙進入地下，使水管凍結。

2.4 其他因素

上述三點均是從專業(yè)的角度分析，而用專業(yè)技術的配合，可采取相應措施避免這一情況，但因為嚴寒地區(qū)長期處于溫度較低的環(huán)境中，風寒時常出現(xiàn)，當?shù)罔F乘客進入或離開地鐵站時，雖然已經(jīng)對管道增加了保護，但其仍會受到低溫的影響，某些管道依然會發(fā)生凍害。

3 嚴寒地區(qū)地鐵給排水管道的保溫措施

針對上述出現(xiàn)給排水管道發(fā)生凍結的原因，提出可用保溫措施保護管道，比入增加采暖設置、用供暖系統(tǒng)供暖等，但這并不符合城市地鐵的空間結構，超出其使用的建設成本，不具備可行性，所以，只能用管道自身的保護方式保護，從而真正達到保溫的目的，避免凍害發(fā)生。即操作人員會根據(jù)管道的實際情況，選擇常用的方式，或是電伴熱保溫，抑或是引入干式消防系統(tǒng)，下面主要介紹是常用與電伴熱保溫[2]。

3.1 常規(guī)保溫措施

該措施較為常見的操作是，在管道外側用50毫米厚的復合硅酸鎂管殼包裹，包裹后再用PAP復合卷材保護，這一方式可以讓管道的水在數(shù)個小時或十幾個小時內(nèi)，不會受到外部環(huán)境冷空氣的影響發(fā)生凍結，在管道外側形成保溫層。它主要用于日常用水，不可以在消防管道系統(tǒng)中使用。這一保溫措施在哈爾濱地鐵施站給排水管道施工中應用是，在局部管道的外部包裹保溫層，起到保護的作用。

地鐵給排水管道的建設中，必須設置一條濕式消防管道，以應對列車運行中發(fā)生的火災，所以，這個管道內(nèi)的水在日常不會流動，即便包裹一定厚度的保溫層，其也會發(fā)生凍結，對此，其使用的措施是電伴熱保溫。

3.2 電伴熱保溫措施

電伴熱保溫是用電熱帶發(fā)出熱量，保護管道。電熱帶安裝位置是絕熱層與管道的中間，及時補充管道內(nèi)水流動帶走的熱量，從而保持管道的水溫，起到保溫的效果，減少管道的受凍。它是用主動加熱的方式保溫，當放水、排水等管道的溫度過低，電熱帶隨即進行加熱，使管道的溫度恢復的標準以上，溫度恢復后，電熱帶停止加熱。以哈爾濱地鐵的給排水管道為例，針對其結果設計的差異，以及車站環(huán)控系統(tǒng)的影響，現(xiàn)場操作人員會利用電伴熱保溫，即為解決車站管道受冷空氣影響凍結的情況，可在車站兩端的風口處設置電熱帶，進行保溫處理。

同時，其根據(jù)使用電纜的不同，分為兩種保護方式，一是自調(diào)式發(fā)熱保護，二是恒功率發(fā)熱保護，對兩種保護方式進行比較后，得出兩者有各自的優(yōu)勢，即前者使用的電纜、設備便于安裝，且電纜可以互相交叉，溫度保持平穩(wěn)，若施工過程中因為操作失誤，導致電纜表面出現(xiàn)破損，施工者可以用熱縮套件修復，不需要更換，后者的情況與前者基本相反，但可以保持發(fā)熱功率的穩(wěn)定，并且，用恒定功率發(fā)熱，也便于操作人員記錄，減少了能源的使用。

電伴熱保溫措施的優(yōu)勢與不足是：可根據(jù)管道溫度的變化自動加熱，提高管道的溫度，防止其因為溫度過低出現(xiàn)凍結、凍裂等情況，保證系統(tǒng)的安全運行，優(yōu)化整體的放水、排水工作，為系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供支撐；它的應用，會增加地鐵建設使用的成本，需要大量的運營資源，造成資源過度使用。

4 結束語

上文通過對嚴寒地區(qū)地鐵給排水管道發(fā)生凍害的原因及保溫措施的分析，得出地鐵放排水管道可能受施工方案、管道在墻體的深度較淺、車站環(huán)站系統(tǒng)的影響，發(fā)生管道凍害，對此，可以用常規(guī)保護與電伴熱保護措施保護，進而保證各系統(tǒng)的正常運行，降低風險。

[1]陳新,劉愛芳,劉學志.沈陽地鐵1號線車輛段給排水、水消防工程布局及設計要點[J].鐵道標準設計,2014(3):122～126.

[2]姚建華,劉愛芳.北方地區(qū)地鐵給排水管道防凍及保溫措施[J].鐵道標準設計,2012(11):101～103+107.

10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.12.194