地鐵防淹規(guī)劃設計思路探討

倪吉棟

（中鐵第六勘察設計院集團有限公司，天津 300133）

1 引言

地鐵已成為人們?nèi)粘３鲂谐Ｓ玫默F(xiàn)代交通工具，近年來，極端惡劣天氣時有發(fā)生，城市基礎設施面臨各項考驗，各地軌道交通常因城市內(nèi)澇被淹而停運，給人們的工作和生活帶來嚴重的影響，因此做好地鐵防淹規(guī)劃設計工作意義重大。

文獻[1]從運營角度，闡述車站防汛準備和應急處置措施；文獻[2]通過實踐總結(jié)歸納出地鐵防淹門設計安全風險評估等級、防淹門設置原則和工藝技術要求，以及防淹門與相關專業(yè)系統(tǒng)的接口和功能要求；文獻[3]提出液壓升降式防淹門系統(tǒng)方案，從機電設備的角度闡述該方案的系統(tǒng)構(gòu)成、性能特點和技術接口；文獻[4-5]提出車站防淹門系統(tǒng)應與信號系統(tǒng)建立可靠的通信接口的解決方案。文獻[6]提出基于降雨區(qū)間預報的防洪預警方法，針對預警級別提出相應的防洪措施。文獻[7]提出長大區(qū)間防淹門遠程控制方案，解決遠程控制難題。本文主要從前期規(guī)劃階段、土建設計與實施階段介紹地下站、地下區(qū)間的防淹規(guī)劃及設計思路，重點分析線站位選擇、市政排澇能力、內(nèi)澇水位計算對防淹設計的影響。

2 防淹類型與設計目標

地鐵防淹問題集中體現(xiàn)在地下站、地下區(qū)間，重點設防部位是車站的出入口、風亭以及區(qū)間的U型槽段。防淹類型主要分為因暴雨引起的內(nèi)澇型和因江河湖泊泄洪引起的洪水型2種，其中以內(nèi)澇型最為常見。為盡可能保證在暴雨時地下車站和地下區(qū)間的正常運營，結(jié)合我國已建地鐵工程的實際運營經(jīng)驗，地下車站和地下區(qū)間敞開段防淹設計按照50年一遇暴雨強度進行取值[8-9]。據(jù)統(tǒng)計分析，內(nèi)澇雨水倒灌進入車站概率最高的部位是出入口，進入?yún)^(qū)間概率最高的部位是U型槽和車站出入口。

3 防淹設計思路

3.1 合理選擇線站位與規(guī)劃同步實施

在以公共交通為導向的土地開發(fā)模式（Transit Oriented Development，TOD）下，地鐵線路部分站點常位于待開發(fā)區(qū)域，站點周邊市政道路尚未成型、各項市政管網(wǎng)尚未鋪設到位，車站、區(qū)間的選線依據(jù)僅是遠期規(guī)劃，甚至有部分車站建成后，周邊的市政配套設施依然沒有，此時若車站處于低洼地段，在極端暴雨天氣下，容易出現(xiàn)雨水積聚、倒灌進車站而影響運營的情況。如圖 1、圖2所示的地鐵出入口均位于地勢低洼處，且四周排水設施不足，外部積水容易進入車站。因此，合理選擇線站位，在條件允許的情況下，盡可能與規(guī)劃同步實施、特別是與市政給排水管線同步實施到位，對防淹起到至關重要的作用。

如區(qū)域開發(fā)確實難以與地鐵建設同步，則地鐵建成后應充分考慮出入口、風亭周邊的雨水排放，在沒有市政排水管網(wǎng)時，應施作排水溝、做好雨水引流。區(qū)域開發(fā)與地鐵建設分期進行時，車站還應做好與規(guī)劃地面標高的銜接協(xié)調(diào)工作，避免周邊建筑及市政工程完成后，將車站出入口、風亭置于低洼處或造成防淹平臺高度不足的情況。

3.2 客觀評估市政排澇能力

在車站被淹案例中，絕大部分是由城市內(nèi)澇、市政排澇能力不足而引起。按照GB 50157-2013《地鐵設計規(guī)范》的要求，出入口應高出室外地面300～450 mm，在此情況下是否會出現(xiàn)雨水倒灌取決于2個方面：一是暴雨強度，二是站點周邊的市政排澇能力。根據(jù)GB/T 50805-2012《城市防洪工程設計規(guī)范》中對Ⅰ等城市防洪工程內(nèi)澇水位按大于等于20年一遇暴雨重現(xiàn)期計算[10]，地鐵作為城市重要的基礎設施，將設防標準提高至50年一遇暴雨重現(xiàn)期進行設計取值，則防內(nèi)澇能力相比一般市政工程高，因此，站點周邊的市政排澇能力是決定站點是否出現(xiàn)被雨水倒灌的關鍵因素。目前較為可行的辦法是對地鐵沿線站點做內(nèi)澇評估報告，客觀分析站點周邊的排澇能力、最大積水深度，以此作為出入口地面和風亭口部設計標高取值的依據(jù)。

3.3 同標準計算內(nèi)澇水位

目前市政排澇能力或積水深度大多按20年一遇暴雨重現(xiàn)期計算，與地鐵的標準相差甚遠。如有可能，市政排澇能力采用50年一遇暴雨重現(xiàn)期進行設計、實施，則可大幅降低因內(nèi)澇引起地鐵停運的概率。在建成區(qū)或老城區(qū)，此目標可能因市政管網(wǎng)升級改造而較難實現(xiàn)；在待開發(fā)區(qū)域，此目標有條件實現(xiàn)，但需增加部分市政設施的投資。無論此目標實現(xiàn)與否，均應采用地鐵標準計算在既有市政排水能力下的最大積水深度，以此校核出入口地面防淹平臺和風亭口部設計標高的合理性與可行性。

3.4 防淹措施分類與對比分析

防淹措施分為主動防淹和被動防淹。主動防淹以設置防淹平臺、提高防淹標高為主要措施，例如提高出入口地面平臺標高、提高風亭開口部位標高、提高U型槽段的標高等，適當提高主動型防淹措施的標準對土建投資影響不大，但防淹效果明顯，能有效保障地鐵安全運營；被動防淹以設置防淹門、防淹擋板作為主要措施，通常在過江、過河段區(qū)間設置防淹門，在出入口防淹平臺上設置防淹擋板等，被動防淹措施也可以防止汛期或內(nèi)澇時雨水倒灌，但會影響到地鐵運營。因此在過江、過河段，若區(qū)間內(nèi)設置防淹門，則該區(qū)間兩端的車站一般都設置配線，以保證防淹門關閉時能夠分段運營。

有時車站位于江心洲或湖中島，水域的百年洪水位遠遠高于站位處市政道路，為滿足乘客進出站便捷和防淹的要求，在出入口通道內(nèi)設置平開的防淹門來防止洪水的侵襲。但后期的裝修過程中，大量的裝飾墻面、廣告牌等遮擋了防淹門，導致防淹門不能正常啟閉，在關鍵時刻沒有起到相應的防淹功能。因此，在出入口通道內(nèi)設置平開防淹門時，務必保證裝飾裝修工程不能影響防淹門的正常啟閉。隨著技術裝備的不斷進步，地鐵出入口垂直式防淹門和水動力全自動防洪閘系統(tǒng)[11-12]，因具有占用通道長度短、對裝修影響小的優(yōu)勢，在地鐵工程中也開始應用，這些均是被動防淹措施中較為理想的選擇。

4 特殊案例

位于河道附近（江心洲、湖中島的情況除外）的車站或U型槽段標高是按內(nèi)澇標高取值還是按河道百年洪水位取值一直是各方爭論的焦點，特別是有些地上河（黃河），如按河道百年洪水位設計車站或U型槽段標高，則高出現(xiàn)狀地面很多，基本無法實現(xiàn)。對此特例問題，筆者認為應區(qū)別對待。

（1）河道兩側(cè)有防洪堤。經(jīng)水利部門評估后，認為河道百年洪水位對兩側(cè)地塊內(nèi)澇水位無影響時，應按內(nèi)澇水位設防。

（2）河道兩側(cè)無防洪堤。應重點評估河道百年洪水位對兩側(cè)地塊內(nèi)澇水位的影響，按評估后的修正內(nèi)澇水位進行設計，而不能直接采用河道百年洪水位標高作為設計輸入，河道的百年洪水位主要作為橋梁跨河段的設計輸入依據(jù)，不能與U型槽段的防淹混為一談。

位于江心洲、湖中島或蓄滯洪區(qū)[13]的車站在汛期無法實現(xiàn)室外市政管網(wǎng)的排水引流，防淹壓力遠高于市區(qū)一般車站。此時若條件允許，采用高架敷設方案可有效降低風險，如武漢市軌道交通21號線在武湖蓄滯洪區(qū)均采用了高架方案[14]；若需采用地下敷設方案時，車站及區(qū)間必須采取有效的防淹措施，如已建成的長沙地鐵2號線橘子洲站出入口及風亭均采用了高筑平臺的主動防淹方案，所筑高平臺高于橘子洲現(xiàn)狀地面約3.23 m，經(jīng)受住了2017年7月湘江流域罕見洪澇災害的考驗[15-16]；已建成的石家莊地鐵1號線二期工程東莊站[17]、在建的南京地鐵4號線二期江心洲站[18]均采用了在出入口設置防淹門的被動防淹措施。

5 貫徹防排結(jié)合的設計思想

隨著極端天氣出現(xiàn)概率的逐年上升，有必要適當提高地鐵自身的防淹能力。目前，出入口高出室外地面300～450 mm、風亭開口高出室外地面1 m以上的設計標準能滿足大多數(shù)車站的防淹要求。但對處于待開發(fā)區(qū)域地勢較低處的車站，因市政排澇能力存在很大不確定性、外在不可控因素較多，則應適當提高出入口地面和風亭開口設計標高（一般比預測數(shù)值高100～150 mm），特別是出入口處的幾個臺階不容忽視，上海地鐵2號線曾因未設置出入口室外臺階或臺階高度不足而造成幾個區(qū)間被淹，導致?lián)p失慘重。

在提高“防”的能力的同時，貫徹“防排結(jié)合”的設計思想，適當加大出入口和風井下雨水泵的流量和揚程，提高“排”的能力，是增強自身防淹能力的另一措施。對于一般地下車站，當室外雨水積聚高于出入口的防淹平臺時，應在平臺上加設防淹擋板，出入口集水坑內(nèi)的潛水排污泵揚程應滿足此時將防淹擋板滲漏水及時排出室外的條件，確保雨水不進入車站。而風亭不具備安裝防淹擋板的條件，一旦雨水積聚面高于風亭開口部位，將會瞬間涌入車站，僅依靠風亭下方的潛水排污泵無法及時排出，因此，對于風亭而言，防淹措施應以提高開口處的設計標高為主。

經(jīng)調(diào)研，一般地下車站出入口、風亭下的潛水排污泵功率較小，適當提高揚程對設備造價影響較??；出入口、風亭的防淹標高每提高150 mm，車站按2組風亭、4個出入口測算，約增加土建投資4萬元，但對提高車站防淹功能、保證極端惡劣天氣下的運營卻有不可估量的作用。

6 結(jié)論

（1）50年一遇暴雨重現(xiàn)期是地鐵防淹設計輸入基礎，站點周邊市政排澇能力是防淹的根本。

（2）地鐵沿線的防洪評估報告是排澇能力、最大積水深度的客觀體現(xiàn)，參建單位各方應給予充分重視。出入口防淹平臺高度大于最大積水深度時，可保證站內(nèi)設備設施免受洪水侵襲；如現(xiàn)場不具備高筑防淹平臺的條件，則可在出入口上部加設防淹擋板或垂直式防淹門，以保證擋水效果。

（3）站點或U型槽附近防淹標高適當提高，對土建造價影響較小，但可大幅提高防淹能力，保障地鐵正常運營。近期鄭州地鐵5號線被淹的原因之一就是雨水沖垮出入場線的擋水墻進入正線區(qū)間。

（4）對特殊站點或特殊區(qū)段應具體問題具體分析，切不可盲目更改設計標準、更不可采用錯誤的設計輸入。