淺析地鐵車站洪澇災(zāi)害的成因及對策

文｜廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司 陳堅(jiān)

一、研究背景

近年來，全國各地極端暴雨天氣發(fā)生情況增多，部分城市相繼出現(xiàn)地鐵車站被淹的事故。地鐵項(xiàng)目通常設(shè)于地面以下，是一個(gè)相對密閉的空間。地鐵與外界連通的途徑主要通過風(fēng)井、出入口及線路洞口等形式。因此，在城市發(fā)生洪澇災(zāi)害時(shí)，洪水將優(yōu)先進(jìn)入地鐵內(nèi)部，并在外部地面條件未受影響的情況下，迅速波及地鐵整個(gè)連通區(qū)域。不僅會造成設(shè)備破壞等直接經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的話還可能會造成人員傷亡。除此以外，地鐵排水系統(tǒng)發(fā)生故障、地下水入滲等一系列地下工事的失效也會加劇災(zāi)難的發(fā)生，還因其災(zāi)后破壞的持久性而造成難以估算的間接損失。因此，地下空間的洪澇災(zāi)害被視為城市洪澇災(zāi)害的一個(gè)新形式。

二、成因分析

1.外部宏觀原因

全球氣候變暖，水循環(huán)加快，再加上城市大規(guī)模發(fā)展導(dǎo)致的熱島效應(yīng)，使得城市暴雨頻次明顯增加。

城市建設(shè)導(dǎo)致原有地表下墊面形式的改變，地表水的入滲量急劇減少到近乎為零，從而使下墊面對洪水的調(diào)節(jié)及儲存能力大大降低，近乎全部的降水都要依賴于市政排水管網(wǎng)，由此地面徑流量增大，雨水匯集速度提高，洪峰出現(xiàn)時(shí)間提前。

2.內(nèi)部建設(shè)原因

（1）車站出入口設(shè)計(jì)標(biāo)高不滿足或者出入口所處位置為室外道路坡度最低點(diǎn)，當(dāng)雨水季節(jié)降雨量短時(shí)間增大、道路排水不暢時(shí)，此處室外地面內(nèi)澇嚴(yán)重。

（2）車站建設(shè)過程中施工措施不完備，雨水期間未考慮臨時(shí)排水措施，導(dǎo)致車站工地被淹進(jìn)水。

（3）運(yùn)營管理欠缺，雨季時(shí)未做好充分準(zhǔn)備，只能依靠一些簡便堵水措施如沙包、擋板、防水膜等對站廳進(jìn)行保護(hù)，采用的措施及設(shè)備不僅外觀難看，且搬運(yùn)操作不便。

三、地鐵洪澇設(shè)防工程措施

1.前期設(shè)計(jì)要求

（1）車站選址應(yīng)避免設(shè)置于地勢相對低洼、洪澇災(zāi)害多發(fā)等區(qū)域。這些地方的降雨短時(shí)間無法從市政排水管網(wǎng)中迅速排出，從而大量聚集于路面，形成積水。

（2）出入口及風(fēng)亭周邊地面排水應(yīng)與周邊道路、護(hù)坡等設(shè)施相互協(xié)調(diào)，協(xié)同形成完整的排水體系。路面雨水的排除應(yīng)采用重力管道及雨水口的形式，或根據(jù)地面填土類型、地面高程及坡度等采用泵站主動排水。室外地面為苗圃、農(nóng)田等尚未開發(fā)的荒地時(shí)，車站出入口及風(fēng)亭應(yīng)在外側(cè)設(shè)置邊溝，用以匯集和排除附近地面范圍內(nèi)的地面水。

防淹擋板設(shè)置

在道路不存在內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，一般按照出入口口部標(biāo)高按照高于路面1m 進(jìn)行設(shè)計(jì)。如現(xiàn)狀道路標(biāo)高低于內(nèi)澇標(biāo)高值，即道路存在內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，出入口平臺的標(biāo)高、風(fēng)亭口部標(biāo)高應(yīng)按照高于內(nèi)澇標(biāo)高值的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。合理增加出入口平臺高度及風(fēng)亭口部標(biāo)高能有效地降低地鐵車站出入口、風(fēng)亭被積水倒灌的風(fēng)險(xiǎn)。

我國現(xiàn)行《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》對車站出入口、風(fēng)亭防洪做了相關(guān)條文規(guī)定：地下車站出入口及風(fēng)亭的出地面頂部結(jié)構(gòu)擋墻標(biāo)高應(yīng)高于室外地面，同時(shí)應(yīng)高于當(dāng)?shù)胤篮闃?biāo)高?，F(xiàn)狀地鐵工程對此規(guī)范的執(zhí)行為：地下車站的出入口口部平臺高于室外地面500mm，風(fēng)井口部的標(biāo)高按高出地面1m 控制，同時(shí)滿足當(dāng)?shù)胤篮闃?biāo)高要求，當(dāng)無法滿足時(shí)，應(yīng)設(shè)防淹閘槽，槽高可根據(jù)當(dāng)?shù)刈罡叻e水位確定。

（3）設(shè)置防淹閘槽，作為擋淹板使用，槽高要高于當(dāng)?shù)刈罡咚?，可用于出入口平臺，電梯井出口，以及低風(fēng)井周圍。

（4）站內(nèi)設(shè)置防淹門，據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中指出：地鐵工程在穿越河道或湖泊等水域時(shí)，若出現(xiàn)隧道進(jìn)水或者發(fā)生洪水入侵，會對整段地鐵區(qū)域造成安全影響。因此，需要在車站與區(qū)間交界處設(shè)置防淹門或其他防水淹措施，防止因其中某車站發(fā)生意外事故時(shí)，不至于影響其他區(qū)間及車站，從而最大限度地減少地鐵的受損風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)地鐵沿線的人身財(cái)產(chǎn)安全。此外，我們也可以采用防淹門來緩解洪水淹沒車站的速度。在地鐵發(fā)生洪澇災(zāi)害時(shí)，開啟防淹門，在總體水量可控的情況下將水引至區(qū)間，保證事故車站站內(nèi)人員的安全撤離。但如果控制不當(dāng)，洪水會入侵相鄰車站，淹沒區(qū)間，如果區(qū)間有車輛正在行駛，反而造成更大的安全損失。因此在地鐵車站洪澇災(zāi)害期間，應(yīng)適當(dāng)?shù)膯㈤]隧道區(qū)間防淹門，最大限度的保證人員疏散，可以將災(zāi)害損失降低。

2.排水設(shè)計(jì)要求

（1）地勢低洼地區(qū)采取的排洪澇措施：

當(dāng)?shù)罔F車站附近有低于最低路面的排水管網(wǎng)，且出入口及風(fēng)亭地勢較高時(shí)，其地面區(qū)域可重力流的排水方式。重力流排水也是最保險(xiǎn)的排水方式，沒有設(shè)備故障問題和其他工程建設(shè)問題。

當(dāng)自流無法及時(shí)排走路面積水時(shí)，可以考慮設(shè)置蓄水池進(jìn)行調(diào)蓄，待洪峰過后，再將蓄水池的水排入市政排水管網(wǎng)或用于回用。但是蓄水池的設(shè)置條件比較嚴(yán)苛：

要有合適的用地空間設(shè)置，且蓄水池能重力接入市政排水管網(wǎng)泄空；匯水面積不能太小，匯水量不大的區(qū)域可設(shè)置下沉式綠地等海綿城市措施；當(dāng)無法重力排入市政管網(wǎng)時(shí)，蓄水池需要設(shè)置排水泵站進(jìn)行主動抽排，但是泵房也會增加地鐵工程的建設(shè)成本和運(yùn)營成本。

（2）站內(nèi)排水措施

地下工程的進(jìn)水事故在總量上具有不確定性，僅依賴排水設(shè)施無法預(yù)防，一旦發(fā)生大的事故也無法在短時(shí)間內(nèi)排除，故目前地鐵建設(shè)的排水設(shè)施是不考慮超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的事故水量的排除。現(xiàn)有排水設(shè)施主要目標(biāo)為結(jié)構(gòu)滲漏、露天雨水、消防廢水及生活排水。

對于地下車站敞開出入口、敞口風(fēng)亭、地面電梯部位，結(jié)合土建構(gòu)造上設(shè)置防淹閘槽（板）或坡道，以預(yù)防突發(fā)情況下大量雨水進(jìn)入車站。如一旦進(jìn)入，首先由各出入口，風(fēng)亭底部集水坑潛污泵進(jìn)行強(qiáng)排。但是，強(qiáng)排的最終歸宿依然是市政排水管網(wǎng)，在市政管網(wǎng)滿負(fù)荷的情況下，就算往地面的排出水量再大，依然會倒灌回車站。所以地鐵工程地下部分，防洪排澇主要還是以防為主，通過土建工程的防、堵的系統(tǒng)性手段，避免發(fā)生進(jìn)水事故。

而對于地下區(qū)間積水，受潛水泵揚(yáng)程及臨時(shí)揚(yáng)水管的強(qiáng)度限制，區(qū)間積水宜優(yōu)先抽升到車站主廢水泵房或鄰近的區(qū)間廢水泵房后再提升至室外。若考慮自行配置臨時(shí)揚(yáng)水管，由于區(qū)間長度太大及安裝時(shí)效，可行性不高。區(qū)間泵房可考慮往通過左右線區(qū)間消火栓管道向兩端車站或另一區(qū)間泵房提升，通過閥門控制，利用消防管道作為臨時(shí)揚(yáng)水管進(jìn)行排洪。

綜上，在區(qū)間內(nèi)增設(shè)搶險(xiǎn)排水設(shè)備與電源一定程度上對縮短搶險(xiǎn)時(shí)間確有必要，但由于事故進(jìn)水量的不可確定性，建議還是加強(qiáng)運(yùn)營管理巡查，以防為主。

3.加強(qiáng)預(yù)測預(yù)報(bào)與搶險(xiǎn)預(yù)案

車站運(yùn)營應(yīng)密切關(guān)注極端天氣氣象預(yù)報(bào)，一般極端天氣來臨前的降雨量預(yù)報(bào)是非常重要的，運(yùn)營人員應(yīng)根據(jù)此信息及時(shí)做好防護(hù)措施。并積極在暴雨來臨前做好防護(hù)專項(xiàng)檢查。檢查的內(nèi)容重點(diǎn)包括：車站出入口防淹擋板設(shè)施是否完好，潛污泵的閥門、泵體是否損壞，車站站內(nèi)的排水組織是否暢通，車站周邊有無新增的進(jìn)水風(fēng)險(xiǎn)，必要的防護(hù)物資（沙袋等）及人員配置等。

四、結(jié)語

隨著城市軌道交通建設(shè)的迅猛發(fā)展，地下工程越來越多，洪澇災(zāi)害對地鐵車站的危害影響變的越來越大，應(yīng)對地鐵車站洪澇災(zāi)害的措施需要不斷完善和提高標(biāo)準(zhǔn)。在地鐵車站的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、施工、運(yùn)營等期間做好防洪措施，加強(qiáng)防洪意識，這對于地鐵車站的安全運(yùn)行是非常必要的。本文歸納總結(jié)目前成熟的地鐵防洪澇工程措施，以期最大程度的杜絕地鐵車站在施工期、運(yùn)行期的倒灌隱患。