嚴寒地區地鐵給排水管道防凍害的分析

白辛民

甘肅第四建設集團有限責任公司

嚴寒地區地鐵給排水管道防凍害的分析

白辛民

甘肅第四建設集團有限責任公司

地鐵內給排水系統的設計，以及是否具有良好的安全性將直接影響各系統的運行，是保障地鐵乘客生命安全的重要措施之一，而對于北方嚴寒地區，由于室外整體溫度較低，給排水管道很容易出現凍害，影響系統的運行，增加了安全風險。本文是以哈爾濱地鐵為例，分析如何防止地鐵給排水管道發生凍害。

嚴寒地區；給排水管道；凍害

1 引言

城市地鐵的建設是一個城市交通的重要組成部分，其可以緩解城市交通擁堵的情況，呈現出四通八達的交通特點，其意義不只是單一的交通，而是有多方面的意義，所以，我們需要保障地鐵運行的安全，特別是對于嚴寒地區的城市地鐵來說，應優化給排水管道的保護，以免受嚴寒天氣影響系統的順利運行。

2 嚴寒地區地鐵給排水管道發生凍害的原因

2.1 施工方案

城市地鐵施工方案的設計，需保證地鐵有良好的通風，有人員的出入口、風井等，給水管道的安裝是從風井進入，從通風道、各設備間穿過，與多個用水點連接，而排水工作是利用多個收集系統，再用設備、排水管道，使廢水流入城市排水系統。這些結構的設計，將影響地鐵空間內的溫度，使大量冷空氣進入，引發給排水管道的凍害。

2.2 管道在墻體的深度較淺

嚴寒地區會形成凍土層，且深度多在2米左右，而車站頂板如果埋入墻體的深度較淺，給排水管道的埋入深度也會變淺，在冰凍深度的范圍內，引發水管凍結。比如哈爾濱的地鐵設計，水管從風井進入后，埋入風道頂板上方的土地，雖然埋入的深度為2.6米，在冰凍線以上，但因為管道與頂板的距離在2以內，在冰凍深度的范圍內，且風道直接與外部空氣連接，當外界冷空氣進入后，冷氣將入侵混凝土或管道，使水管內的水凍結[1]。

2.3 車站環站系統的影響

城市地鐵建設的施工規范是，內部沒有采暖裝置，循環通風的方式通風，設備區利用設備制造熱風，并根據通風情況流通，在夏季進行排風工作，冬季則是讓暖風循環，有排風變為送風。此外，冷風除了從風井進入地下空間，引發管道凍結外，也會因為活塞效應，引發這一現象。活塞效應是列車在軌道上行駛時，會帶動風運動，讓外部環境的冷空氣從縫隙進入地下，使水管凍結。

2.4 其他因素

上述三點均是從專業的角度分析，而用專業技術的配合，可采取相應措施避免這一情況，但因為嚴寒地區長期處于溫度較低的環境中，風寒時常出現，當地鐵乘客進入或離開地鐵站時，雖然已經對管道增加了保護，但其仍會受到低溫的影響，某些管道依然會發生凍害。

3 嚴寒地區地鐵給排水管道的保溫措施

針對上述出現給排水管道發生凍結的原因，提出可用保溫措施保護管道，比入增加采暖設置、用供暖系統供暖等，但這并不符合城市地鐵的空間結構，超出其使用的建設成本，不具備可行性，所以，只能用管道自身的保護方式保護，從而真正達到保溫的目的，避免凍害發生。即操作人員會根據管道的實際情況，選擇常用的方式，或是電伴熱保溫，抑或是引入干式消防系統，下面主要介紹是常用與電伴熱保溫[2]。

3.1 常規保溫措施

該措施較為常見的操作是，在管道外側用50毫米厚的復合硅酸鎂管殼包裹，包裹后再用PAP復合卷材保護，這一方式可以讓管道的水在數個小時或十幾個小時內，不會受到外部環境冷空氣的影響發生凍結，在管道外側形成保溫層。它主要用于日常用水，不可以在消防管道系統中使用。這一保溫措施在哈爾濱地鐵施站給排水管道施工中應用是，在局部管道的外部包裹保溫層，起到保護的作用。

地鐵給排水管道的建設中，必須設置一條濕式消防管道，以應對列車運行中發生的火災，所以，這個管道內的水在日常不會流動，即便包裹一定厚度的保溫層，其也會發生凍結，對此，其使用的措施是電伴熱保溫。

3.2 電伴熱保溫措施

電伴熱保溫是用電熱帶發出熱量，保護管道。電熱帶安裝位置是絕熱層與管道的中間，及時補充管道內水流動帶走的熱量，從而保持管道的水溫，起到保溫的效果，減少管道的受凍。它是用主動加熱的方式保溫，當放水、排水等管道的溫度過低，電熱帶隨即進行加熱，使管道的溫度恢復的標準以上，溫度恢復后，電熱帶停止加熱。以哈爾濱地鐵的給排水管道為例，針對其結果設計的差異，以及車站環控系統的影響，現場操作人員會利用電伴熱保溫，即為解決車站管道受冷空氣影響凍結的情況，可在車站兩端的風口處設置電熱帶，進行保溫處理。

同時，其根據使用電纜的不同，分為兩種保護方式，一是自調式發熱保護，二是恒功率發熱保護，對兩種保護方式進行比較后，得出兩者有各自的優勢，即前者使用的電纜、設備便于安裝，且電纜可以互相交叉，溫度保持平穩，若施工過程中因為操作失誤，導致電纜表面出現破損，施工者可以用熱縮套件修復，不需要更換，后者的情況與前者基本相反，但可以保持發熱功率的穩定，并且，用恒定功率發熱，也便于操作人員記錄，減少了能源的使用。

電伴熱保溫措施的優勢與不足是：可根據管道溫度的變化自動加熱，提高管道的溫度，防止其因為溫度過低出現凍結、凍裂等情況，保證系統的安全運行，優化整體的放水、排水工作，為系統穩定運行提供支撐；它的應用，會增加地鐵建設使用的成本，需要大量的運營資源，造成資源過度使用。

4 結束語

上文通過對嚴寒地區地鐵給排水管道發生凍害的原因及保溫措施的分析，得出地鐵放排水管道可能受施工方案、管道在墻體的深度較淺、車站環站系統的影響，發生管道凍害，對此，可以用常規保護與電伴熱保護措施保護，進而保證各系統的正常運行，降低風險。

[1]陳新,劉愛芳,劉學志.沈陽地鐵1號線車輛段給排水、水消防工程布局及設計要點[J].鐵道標準設計,2014(3):122～126.

[2]姚建華,劉愛芳.北方地區地鐵給排水管道防凍及保溫措施[J].鐵道標準設計,2012(11):101～103+107.

10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.12.194