自進式水射流裝置在浮置板道床排水溝清淤的應(yīng)用研究

王道永　邸廣杰

【摘? 要】浮置板道床因其特殊結(jié)構(gòu)，排水溝位于浮置板道床中部，屬于暗道結(jié)構(gòu)，為排水、清掏問題等工務(wù)作業(yè)帶來困難。本文通過對浮置板道床排水溝結(jié)構(gòu)介紹以及排水不暢及堵塞原因分析，提出一種自進式水射流裝置，并通過應(yīng)用驗證裝置的可行性。

【關(guān)鍵詞】浮置板道床排水溝;自進式水射流裝置。

引言

隨著城市軌道交通的不斷發(fā)展，地鐵隧道的建設(shè)應(yīng)充分考慮地下水滲漏、消防用水及隧道清洗的排水要求，因此沿線路縱向設(shè)置排水溝，將水流引入線路低點軌道集水坑處，并通過泵站將水排出隧道。線路縱向排水溝有多種形式，主要由線路道床結(jié)構(gòu)所決定，常見的有道床兩側(cè)排水溝和道床中心排水溝。浮置板道床是一種適用于特殊減振地段的減振型道床結(jié)構(gòu)。為解決地鐵隧道運營過程中振動和噪聲等問題，北京、上海、廣州等城市軌道交通在穿越噪音敏感地段時均采用浮置板道床結(jié)構(gòu)。浮置板道床排水溝位于浮置板道床中部，屬于暗道結(jié)構(gòu)。浮置板道床在減振降噪方面具有一定優(yōu)點，但其特殊結(jié)構(gòu)使得工務(wù)維護困難，尤為突出的是道床中心排水溝排水、清掏問題。一旦堵塞，浮置板道床中心排水溝的清淤作業(yè)十分不便。

本文通過對浮置板道床中心排水溝結(jié)構(gòu)分析以及排水不暢等原因分析，設(shè)計一款適用于浮置板道床中心排水溝清淤的自進式水射流裝置，能夠解決浮置板道床中心排水溝清淤問題，方便道床維護保養(yǎng)。

1.浮置板道床中心排水溝

浮置板道床目前主要有鋼彈簧浮置板和橡膠浮置板兩種形式，兩種結(jié)構(gòu)形式的原理一致，本文以鋼彈簧浮置板道床為例進行分析。鋼彈簧浮置板道床主要由混凝土道床板、鋼彈簧隔振器和基底混凝土等組成，如圖1所示。鋼彈簧浮置板道床將混凝土道床板浮置于鋼彈簧隔振器上，構(gòu)成“質(zhì)量-彈簧”隔振系統(tǒng)，這種隔振系統(tǒng)具有良好的隔振效果，主要應(yīng)用于噪音敏感地段。以上海軌道交通某號線為例，該線一段鋪設(shè)鋼彈簧浮置板道床，其排水溝設(shè)置在基底混凝土上，中心排水溝為矩形斷面，寬度為300mm，溝深100mm。排水溝整體位于浮置板道床下方，屬于暗道結(jié)構(gòu)，間隔5-6m有一處觀察筒。

受地質(zhì)條件、氣候、設(shè)計、運營等因素的影響，浮置板道床中心排水溝極易出現(xiàn)排水不暢甚至堵塞，導(dǎo)致整個排水系統(tǒng)失效，嚴重威脅到列車安全運營。浮置板道床中心排水溝屬暗道結(jié)構(gòu)，排水溝端部設(shè)有水篦子，防止雜物流入排水溝內(nèi)，但水篦子的網(wǎng)孔間距較大，易流入細小雜物。排水溝中的水流攜有大量鈣鹽物質(zhì)，在排水溝內(nèi)緩慢流動或存積時會產(chǎn)生鈣質(zhì)沉淀，長期的鈣質(zhì)沉淀會凝結(jié)成塊。地鐵隧道內(nèi)的大量粉塵顆粒，受水流沖刷聚集到排水溝內(nèi)形成淤泥。以上積垢長時間聚集在排水溝內(nèi)，影響排水，甚至導(dǎo)致堵塞。

2.自進式水射流裝置

自進式水射流裝置原理是以高壓水為動力，帶動噴嘴及高壓水管路前行，并采用非淹沒式高壓水射流對排水溝內(nèi)污物進行破碎及清除。通過高壓水射流沖擊排水溝上附著的積垢，在壓力、空化等作用下對污物產(chǎn)生沖蝕、破碎等行為。如圖2所示。

自進式水射流裝置主要由高壓清洗機、水箱、手持噴槍、高壓水管路及自進式噴嘴組成，如圖3所示。自進式水射流裝置的高壓清洗機采用汽油機或電動機驅(qū)動，產(chǎn)生高壓水源。自進式噴嘴采用前一后三噴射，噴頭前部的高壓水射流對排水溝壁上的積垢沖蝕、破碎，噴頭后部的三股高壓水射流將污垢排除。通過噴頭后部的三股高壓水射流的反作用力帶動噴嘴和高壓水管路前行。

自進式水射流裝置選用壓力為220Bar，流量約16L/min，射流介質(zhì)為消防用水，高壓水管路長度20m。自進式水射流裝置參數(shù)如表1所示。

3.浮置板道床中心排水溝清淤試驗

為檢驗自進式水射流裝置的實際使用效果，選取上海軌道交通某號線浮置板道床中心排水溝現(xiàn)場作業(yè)，開展對自進式水射流裝置的現(xiàn)場試驗，驗證作業(yè)性能。試驗結(jié)果表明，自進式水射流裝置能夠很好地完成對排水溝內(nèi)的淤泥、碎石及鈣質(zhì)沉積物的清洗。但仍有部分鈣質(zhì)沉積物積附在排水溝壁上。

4.結(jié)束語

本文通過對浮置板道床中心排水溝的結(jié)構(gòu)及積垢情況進行調(diào)研分析，提出一種自進式水射流裝置。經(jīng)過對浮置板道床中心排水溝的應(yīng)用試驗，所提出的自進式水射流裝置能夠較好完成浮置板道床中心排水溝清淤工作，大量的淤泥、碎石及鈣質(zhì)沉積物被清理出來，清理效果良好。本文提出的自進式水射流裝置仍有不足之處，建議后期充分調(diào)研分析地鐵隧道內(nèi)各排水溝結(jié)構(gòu)及特點，研制集攝像、定點破碎等功能的適用各地鐵隧道排水溝的清淤裝置，以提高地鐵隧道的排水功能和健康運營狀態(tài)。

參考文獻

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作者簡介：王道永（1989-）男，山東臨沂人，大連交通大學(xué)機械工程碩士，現(xiàn)就職于中車山東機車車輛有限公司，主要從事軌道交通工程車研制工作。