自進(jìn)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(duì)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(jìn)式水射流裝置，并通過應(yīng)用驗(yàn)證裝置的可行性。

【關(guān)鍵詞】浮置板道床排水溝;自進(jìn)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(diǎn)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(yùn)營過程中振動(dòng)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(shí)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(diǎn)，但其特殊結(jié)構(gòu)使得工務(wù)維護(hù)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(duì)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(jì)一款適用于浮置板道床中心排水溝清淤的自進(jìn)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(hù)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(jìn)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(hào)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(jì)、運(yùn)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(gè)排水系統(tǒng)失效，嚴(yán)重威脅到列車安全運(yùn)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(xì)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(dòng)或存積時(shí)會(huì)產(chǎn)生鈣質(zhì)沉淀，長期的鈣質(zhì)沉淀會(huì)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(shí)間聚集在排水溝內(nèi)，影響排水，甚至導(dǎo)致堵塞。

2.自進(jìn)式水射流裝置

自進(jìn)式水射流裝置原理是以高壓水為動(dòng)力，帶動(dòng)噴嘴及高壓水管路前行，并采用非淹沒式高壓水射流對(duì)排水溝內(nèi)污物進(jìn)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(duì)污物產(chǎn)生沖蝕、破碎等行為。如圖2所示。

自進(jìn)式水射流裝置主要由高壓清洗機(jī)、水箱、手持噴槍、高壓水管路及自進(jìn)式噴嘴組成，如圖3所示。自進(jìn)式水射流裝置的高壓清洗機(jī)采用汽油機(jī)或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生高壓水源。自進(jìn)式噴嘴采用前一后三噴射，噴頭前部的高壓水射流對(duì)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(dòng)噴嘴和高壓水管路前行。

自進(jìn)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(jìn)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(yàn)

為檢驗(yàn)自進(jìn)式水射流裝置的實(shí)際使用效果，選取上海軌道交通某號(hào)線浮置板道床中心排水溝現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，開展對(duì)自進(jìn)式水射流裝置的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，驗(yàn)證作業(yè)性能。試驗(yàn)結(jié)果表明，自進(jìn)式水射流裝置能夠很好地完成對(duì)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(duì)浮置板道床中心排水溝的結(jié)構(gòu)及積垢情況進(jìn)行調(diào)研分析，提出一種自進(jìn)式水射流裝置。經(jīng)過對(duì)浮置板道床中心排水溝的應(yīng)用試驗(yàn)，所提出的自進(jìn)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(jìn)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(diǎn)，研制集攝像、定點(diǎn)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(yùn)營狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

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