解决轨道交通转辙机基坑积水问题的设计思路

2022-06-27谭人升佘路军

铁路通信信号工程技术 2022年6期

谭人升，杨智，佘路军

（1．贵阳市公共交通投资运营集团有限公司，贵阳 550081；2．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；3．中铁二院华东勘察设计有限责任公司，杭州 310004）

目前，国内大部分轨道交通工程使用的转辙机防护等级为IP54，防水等级较低，只能防护每个方向的喷水，加上转辙机需安装在道床的预留基坑内，这使不能长期泡水的转辙机首当其冲要面临低洼处积水的问题。本文通过剖析转辙机基坑积水的源头，总结转辙机基坑防水及排水的技术方案，给出设计思路与注意事项，为行业内同类问题的处理提供参考。

在转换道岔的过程中，转辙机的动作杆推或拉动尖轨动作，表示杆与道岔表示杆相连并随道岔一同动作。如果这时转辙机处于有水的环境中，水很容易从动作杆和表示杆开孔渗入转辙机箱体，对转辙机造成损坏，同时带来安全隐患。

1 问题源头

1.1 渗水

渗水分为3种：结构底板渗水、道床水沟渗水、隧道壁渗水。

结构底板渗水是由于车站主体结构底板与道床板是分别浇筑的两个结构个体，即道床板是在车站主体结构底板完成施工后加盖在上方的钢筋混凝土结构，所以道床板与结构底板之间会存在施工缝隙，极易形成过水通道。一旦结构底板出现渗漏，水便会沿着施工缝隙蔓延串流，透过垫层渗入转辙机基坑中并造成积水[1]。

道床水沟渗水一般是由于道床、水沟、转辙机基坑为分批分层分段浇筑，不同批层段之间的混凝土体结合不密实即会产生细缝，水沟水便会通过细缝穿过道床流入转辙机基坑[2]80。

隧道壁渗水主要是因为没做好结构防水，轨行区没有离壁墙，转辙机基坑大部分是加宽至隧道壁，所以转辙机基坑附近隧道壁结构的防水一旦没做好，必然会有渗水流入转辙机基坑，从而造成积水。

1.2 排水沟倒灌

导致排水沟水倒灌至转辙机基坑的原因一般有两种：一是转辙机附近的水沟被垃圾或杂质截流。二是短时间的排水量激增，水沟排水速度不足，比如暴雨、城市内涝、消防水等情况。

1.3 清洗道床水

基本是在运营初期对道床进行冲洗后，水流入转辙机基坑导致积水。

1.4 车站污水

当站内生活废水排水口设置在转辙机基坑附近，且不能顺利排入水沟便会流入转辙机基坑，造成基坑积水。

1.5 雨水

雨水主要是高架段和地面段转辙机基坑面临的问题。但高架和地面地势一般较高，排水条件好，在有排水管沟的前提下基本不会造成转辙机基坑积水。

通过以上对问题源头的归纳分析可知：除渗水外，其他情况都是易处理的偶然或短期问题，故造成转辙机基坑积水的主要问题源头就是渗水。

2 设计思路

要对转辙机基坑积水问题的严重性有正确的认识，在设计阶段由总体牵头，轨道专业负责，给排水、信号、低压配电等涉及到接口的专业积极配合，研究可行的设计方案和绘制详细的施工图，并在施工阶段督促施工。

2.1 注意事项

2.1.1 水沟底面标高不得高于转辙机基坑底面标高

一般地下线道岔整体道床的轨道结构高度距离轨顶面560 mm，转辙机基坑要求距离轨顶面不小于410 mm。道岔一般位置靠近车站且距废水泵房不算远，给排水和轨道专业应结合现场条件将道岔附近的水沟沟底尽量做深，不宜采用区间道床水沟400 mm的高度，建议距离轨顶面500 mm，保证水沟底面低于转辙机基坑底面。如图1所示。

图1 基坑剖面Fig.1 Section of foundation pit

2.1.2 转辙机基坑侧的水沟应截断绕行

可以在相对转辙机基坑的水沟上游提前设置横向截水沟及挡水坎，使转辙机基坑侧上游水沟连接至拉杆槽侧水沟，并增加这段合流的水沟宽度至400 mm，并在转辙机基坑下游合适的位置设置横沟，使水沟绕回。

2.1.3 对转辙机基坑及周围的道床做特殊设计

为避免结构底板渗水，轨道专业在做转辙机基坑设计时，应根据现场情况要求在基坑底面及四周增涂防水材料或密封胶，同时选择对转辙机基坑及周围的道床注入亲水环氧材料对整体道床和结构底板之间的缝隙进行填堵[3]。

为避免水沟混凝土细缝渗水，转辙机基坑及周围的道床应选择以下水沟无缝化设计方案之一。

方案一：将水沟、道床、转辙机基坑三者一次性同步浇筑。

方案二：分段浇筑的水沟做成独立U型结构如图2所示，水沟侧墙不再直接依赖道床侧面，而是采用吊模方式一次性浇筑成型[2]81。

图2 U型结构水沟Fig.2 U-shaped ditch

2.1.4 在岔区预留一个转辙机基坑集水坑

集水坑深度根据转辙机基坑排水方案确定，如选用小型潜污泵的排水，需要结构专业通过局部结构降板或减少回填的方式提前在结构底板上预留一个500 mm×500 mm×500 mm的集水坑[4]。如采用导管止回阀排水或利用真空装置排水，只需在轨道道床设置集水坑[5]。

2.2 排水方案

每个工程都应该结合项目自身条件设计合理有效的转辙机基坑排水方案。下面3种为常见的方案。

导管止回阀法是对传统导管木塞法的改良，设置与两个转辙机基坑连通的集水坑，设计好坡度让基坑内的水流入集水坑，集水坑与水沟用一根镀锌钢管连通[6]，在钢管的排水口设置止回阀[7]，如图3所示。此方案利用止回阀单向流动的特性，既能实现集水坑与轨道排水沟隔绝，也能让集水坑内的积水自动排入排水沟。

图3 导管止回阀方案Fig.3 Scheme of ducts check valve

经调查，目前绝大部分工程选用安装小型潜污泵的方式对转辙机基坑进行排水，但此方案的前提是在结构底板上预留集水坑，且需要在转辙机基坑附近为潜污泵预留工作电源。同时为避免基坑积水水位变化导致水泵频繁启、停而烧坏水泵[8]，设计时应从潜污泵的选型和潜污泵的启停逻辑保护方面进行方案优化。

另外，还有一种是利用真空抽水的排水方案，通过统一提供真空源，设计好真空管道和集水箱位置，利用控制电路对车站内所有转辙机基坑甚至包括其他低洼处积水进行真空排水。如果把潜污泵方案看成离散的排水，真空抽水方案可以做成集中的排水系统，相当于为低洼处积水单独设置一套排水系统，此方案的设计难点是管道布置和选择集水箱位置。上述3种方案对比如表1所示。