利用微真空技术解决道岔转辙机基坑积水问题

利用微真空技术解决道岔转辙机基坑积水问题

张远东1王艳1潘继灏2

13广州地铁设计研究院有限公司510000；2中原工学院能源与环境学院450007

摘要：已运营地下车站许多存在道岔转辙机基坑积水现象，积水多来自轨道冲刷废水、车站日常清洗废水和结构渗水等，本文详细分析积水的主要原因，长期积水会使转辙机与钢轨直接联通，过大电流产生的热量将烧熔转辙机，直接影响行车安全。道岔转辙机基坑底标高比附近线路侧沟沟底标高低，现有措施积水无法彻底排除干净，运用微型真空技术可较完美解决道岔转辙机基坑积水问题，现有定型产品对既有运营车站的改造简单可行，在新线设计中，提前预留设备安装条件，减少运营后维修工作量。

关键词：城市轨道交通地下车站道岔转辙机基坑积水微真空排水

1存在问题

根据地铁运营单位反映及现场调查，已经运营轨道交通地下车站多处存在局部低洼积水现象，比如道岔基坑、电梯井、轨道区间等，这些积水多来自轨道冲刷废水、车站日常清洗废水和结构渗水等，尤其在地下水位高的南方地区问题更突出。

道岔转辙机基坑位于轨行区内，数量多、积水较浅，人员进出不便，及时排放积水存在较大困难，长期积水容易造成道岔转辙机锈蚀及损坏，存有极大安全隐患，会影响到行车安全。解决地下车站道岔转辙机基坑积水问题成为各地地铁运营管理的难题。

2道岔转辙机基坑积水原因

下面以地铁道岔转辙机基坑的实例（图1、图2）分析其积水原因及危害。

转辙机基坑的积水多来自轨道冲刷废水、车站日常清洗废水和结构渗水等，在地铁运营初期，积水也有可能来自雨水以及工程废水。

转辙机基坑积水原因主要为以下三点：

（1）道床排水不畅。地铁线路中，转辙机所在区域一般处于车站端部，平均只有2‰的坡度，由于施工偏差，实际坡度更小，水流速度慢，积水很难排出。另外，由于长时间的浸泡，结构渗水多含有高浓度的碳酸钙等物质，天长日久，导致排水沟逐渐淤塞，逐步降低了道床排水系统的排水能力。

（2）轨道侧沟排水不畅，积水倒灌。在部分地铁工程中，轨道的排水沟与转辙机基坑互相联通，转辙机基坑被当做排水沟的一部分，一旦积水较多，转辙机自然无法避免被水浸的危险。另外一种情况，轨道排水沟与转辙机基坑互不联通，但是轨道侧沟净深小于转辙机基坑，(排水沟净深一般为400mm，转辙机基坑净深一般为410mm)。当积水漫过道床面时候，基坑内自然会有积水，并且该积水无法有效排出，导致转辙机浸泡。

（3）运营维护不及时。目前在地铁运营过程中，多采用人工及时清理积水的方法，一旦清理不及时，积水自然也就无法避免。

3道岔转辙机基坑积水危害

如果道岔转辙机长时间浸泡在水中，在转辙机动作时，积水很有可能通过动作杆以及表示杆开孔渗入转辙机箱体，天长日久，箱体内积水就会对转辙机的可靠性带来不良影响。由于转辙机是涉及行车安全的基础设备，其可靠性的降低将是地铁运营的一个重大隐患。

正常情况下，转辙机与基础角钢之间、基础角钢与钢轨之间均有绝缘垫片，地铁的牵引回流多通过钢轨回流。如果转辙机基坑积水过多，则很有可能侵蚀绝缘垫片，甚至于直接将绝缘垫片淹没，导致转辙机与钢轨直接联通。由于接地线电阻远小于钢轨电阻，因此本应经由钢轨回流的电流，转而经过接地线回流。在极短时间内，过大电流(大于3000A)产生的热量将烧熔转辙机或者基础角钢，直接影响行车安全。

4目前排除积水的方法及缺陷

目前排除道岔转辙机基坑积水的主要方法有两个：

（1）定期人工巡检，发现积水后临时设泵或人工舀水排除。此方案优点是成本低，缺点是位于轨行区内，人工操作必须在地铁停运后，涉及安全，移动水泵接电源不便。

（2）基坑内安装小型排水泵，积水到一定液位自动启动，将积水就近排至轨道侧沟内。此方案优点是自动化运行，缺点是由于积水较浅（一般在5-20cm），水泵无法将积水排至安全液位，而且积水中泥砂多，水泵故障率高。

由于线路侧沟淤塞及施工偏差，道岔转辙机基坑底标高比附近线路侧沟沟底标高低，即使基坑排水排放至附近线路沟，很快又流回道岔转辙机基坑内，积水无法彻底排除干净。

5微真空技术解决道岔转辙机基坑积水方案

运用微型真空技术可较完美解决道岔转辙机基坑积水问题。微型真空收集排放方案分为集中供应真空式微型真空排水和单体式微型真空排水装置。

集中供应真空式微型真空排水装置是一个由真空源、真空管路、微型真空吸排装置、控制中心等组成的完全密闭的排水系统，通过集中供应真空，就地解决分散微型排水点的排水难题。与单体式微型真空排水装置相比，其优点是流量大，秒流量可达5L/s,缺点是需要真空源且扬程小，如图3所示。

单体式微型真空排水装置是由自带的微型真空泵和控制单元组成的一体化式的独立的排水单元。由于微型真空泵还具有打正压的功能，所以排水扬程可达10米。与集中供应真空式微型真空排水装置相比其优点是无需集中供应真空源，且排水扬程高达10米，缺点是流量较小，仅能达到600L/h，见图4。

有真空卫生间的地铁站直接利用现有真空卫生间真空泵站，从真空泵站引出一根DN40的真空管道至各道岔转辙机基坑积水点，拟接入排水沟处安装微型真空吸排装置，从微型真空吸排装置引出一根真空管道并插入积水坑，当积水达到一定液位时，实现自动抽吸，真空废水罐内的废水依靠重力被排至排水沟或通过配置污水泵将废水排至废水井。由于该装置仅运用真空管道和阀门的启闭即完成整个排水过程，设备体积小，吸入流量在2-5L/s，排水流量可达18t/h，可以将基坑内积水液面抽吸至低于2cm的深度。

无真空卫生间的地铁站可安装一个单体式微型真空排水装置，利用真空泵站所提供的真空可将各道岔转辙机基坑积水抽吸见底。

新线设计中，建议道岔转辙机基坑与附近线路排水沟分隔开，基坑内局部下沉，形成一个300（长）×300（宽）×200（高）mm的积水坑，转辙机基坑以1%的坡度坡向积水坑，坑内设置真空排水管，这样可始终保持转辙机基坑无积水。

6微真空排水系统优势

6.1微真空排水原理

微真空排水系统是一个由真空源、真空管路、微型真空吸排装置、控制中心等组成的完全密闭的排水系统，通过集中供应真空，就地解决分散微型排水点的排水难题。

6.2微真空排水系统的优势

针对道岔转辙机基坑积水排放二种不同方案的比较详见表1

7结语

利用微真空排水系统的技术优势，可以解决转辙机基坑积水问题，对既有运营车站的改造简单可行，成本低、工期短，见效快，实现了社会效益和经济效益的统一，在新线设计中，提前预留设备安装条件，减少运营后维修工作量，彻底消除道岔转辙机安全隐患，为城市轨道交通安全运行作出贡献。