鐵路牽引變電所水害整治方案研究

潘天晟

摘 ?要：文章結合若干條既有鐵路牽引變電所發生的水害情況，通過對各個牽引變電所發生水害的成因進行分析，制定整治原則，確定整治方案。從設計角度，總結水害的成因，為今后其他項目提供經驗。

關鍵詞：既有鐵路;牽引變電所;水害整治;方案研究;改造工程

中圖分類號：U224 ? ? ? ? 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）28-0133-03

Abstract： Based on the analysis of the causes of water disasters in several existing railway traction substations， this paper formulates the regulation principles and determines the regulation scheme through the analysis of the causes of water disasters in several existing railway traction substations. From the point of view of design， this paper summarizes the causes of water disaster and provides experience for other projects in the future.

Keywords： existing railway; traction substation; water disaster control; scheme study; reconstruction project

2013年強臺風“菲特”侵襲我國東南部沿海各省份，強風與強降雨致使多個城市遭受水澇，交通運輸受到嚴重干擾，并對鐵路運輸造成了一定的影響。筆者曾經工作的部門收到運營部門的委托，要求對滬昆鐵路、甬臺溫鐵路、蕭甬鐵路、京滬鐵路上的四座牽引變電所進行補強設計，以加強水害防范能力，保障鐵路運輸。

1 水害情況調研

滬昆線春申牽引變電所位于上海市松江區陳春路附近，緊鄰金山鐵路春申站，現場踏勘發現變電所內平時積水較多，所內集水井的積水長期處于高位，變電所圍墻存在不同程度的開裂，所內生產房屋存在輕微沉降。變電所外，西南側存在一處堆土場，堆土高度與變電所圍墻等高。

甬臺溫鐵路奉化牽引變電所位于奉化市內，變電所位于山腳下的洼地中，牽引變電所內地勢呈現東北側高于西南側的情況，所內地下水位較高，設置了強排水設施。變電所外圍墻四周設有排水溝，但排水溝內淤積情況較為嚴重。

蕭甬鐵路余姚西牽引變電所位于余姚西貨場內，變電所場坪東南角設有一處集水井，所內場坪上可見多個雨水井，與鐵路貨場內的排水系統互相連通，變電所圍墻出現了沉降及開裂的現象。經調研，強臺風來襲時，該牽引所存在雨水井反冒和輕微積水的情況。

京滬鐵路六擺渡牽引變電所位于鎮江市港龍開發區北側，戴家門立交橋西側，變電所圍墻存在較為嚴重的開裂，變電所外南側、西側均有地方建設的高擋土墻，擋土墻高度高于變電所既有圍墻，擋土墻與比阿多年生圍墻間設有一條排水溝，但排水溝出口被新建公路封堵，無法起到排水作用，當雨季來臨時，持續降雨將在排水溝內產生淤積，淤積的雨水通過開裂的圍墻流入變電所，對變電所的運營帶來隱患。

2 水害原因分析

通過對現場的走訪調查，各牽引變電所的水害誘因可歸結于以下幾類：

（1）選址不佳導致積水無法自然外排。如奉化牽引變電所，選址位于山腳下的洼地處，不利于積水的外排。

（2）地下水位較高，建設時未予以充分的處置措施，導致所內長期需要抽排大量地下水。如春申牽引變電所和奉化牽引變電所，集水井內長期有地下水匯入，僅依靠運營部門臨時放置的移動潛污泵進行積水抽排，當雨季來臨時，移動潛污泵的抽排能力無法滿足積水外排的需求。

（3）建設時處于高地勢，但隨著城市開發，周邊新建建筑地勢高于既有變電所，導致變電所成為低洼地。如六擺渡牽引變電所和春申牽引變電所，隨著周邊市政的不斷開發，新建的周邊建筑地面標高均高于牽引變電所，使得變電所變成了雨水和積水的匯聚點。

（4）變電所圍墻修繕不佳，引起墻開裂、沉降，導致外部積水內漏;通過對現場的走訪調查，各牽引變電所的外部圍墻均存在開裂、沉降的情況，無法有效阻擋外部積水向所內滲透。

（5）變電所內排水管網疏浚不佳，導致雨污水反冒。如余姚西牽引變電所，場坪內多個雨水井因管網堵塞，出現了反冒積水的現象。

（6）管線封堵不佳，引起積水從電纜溝內向房屋內滲漏。

3 水害整治原則

由于本次水害整治的主要目的在于補強各牽引變電所的水害防范能力，同時考慮各牽引變電所均為運營狀態，為減少改造工程對運營線的影響，本次水害整治工程以簡單、實用、高效為指導思想，采取以“堵”“排”為主，“疏通”為輔的設計原則，旨在防止形成倒灌，利于所內積水及時外排。

（1）“堵”：封堵變電所外向變電所內的滲水、漏水、倒灌;封堵所外向所內的排水孔、排水管。對牽引變電所圍墻內的雨水和圍墻外的雨水進行阻隔。封堵變電所室內外電纜溝間的滲漏水點，增強電纜封堵措施，提高阻水性。

（2）“排”：變電所內設置帶有強排裝置的泵井，將場坪內雨水排至泵井中，再通過潛水泵將積水排至變電所外;對事故油池圍欄進行加高處理;變電所內四周沿圍墻設置蓋板排水明溝，將場坪內的自然排水引至蓋板排水明溝中，蓋板排水明溝與變電所內設置的帶有強排裝置的泵井連通;變電所外采用散排。

（3）“疏通”：疏通所內既有排水管道，疏通所外堵塞的排水管網;平整變電所附近的場地，清理堆土。

對本次工程新增的排水設施采取自動化控制，并對既有供電變壓器進行擴容改造，滿足新增設備的供電需求。

4 水害整治工程方案

本次水害整治工程方案主要分為給排水工程、房屋建筑工程和供電工程三部分，各部分工程方案如下：

4.1 給排水工程

根據各地的暴雨強度計算公式，牽引變電所場坪面積，計算單位時間內的雨水量。其中，春申牽引變電所采用上海市暴雨強度計算公式;奉化牽引變電所采用奉化市暴雨強度計算公式;余姚西牽引變電所采用余姚市暴雨強度計算公式;六擺渡牽引變電所采用鎮江市暴雨計算公式。

本次設計中，暴雨重現期p按50年考慮，即p=50;綜合徑流系數取Ψ=0.7;地面集水時間t1=10min。各牽引變電所面積在0.4661hm2至0.6724hm2之間。因此各牽引變電所的計算雨水量如表1所示。

牽引變電所圍墻內雨水采用設泵強排，新建排水泵井排除牽引變電所內的雨水，排水系統由排水溝、集水井、排水泵井和出水井組成。牽引變電所圍墻范圍內雨水由排水溝匯集后通過集水井進入泵井，由潛污泵抽升后通過出水井排至自然水系中。電纜溝通過新建電纜溝支溝的方式，接入新建的強排系統中。排水泵井內設置DFS型粉碎型格柵除污機;泵井采用矩形鋼筋混凝土泵井，L×B×H=5.0m×4.5m×6.0m;排水泵井內設三臺潛水排污泵，自耦安裝，兩臺作為工作泵，一臺作為備用泵;出水井的結構形式為L×B×H=5.0m×3.0m×2.0m;出水管采用DN500球墨鑄鐵管，管頂覆土不小于0.7m。

所外排水考慮利用自然水系排水，對于既有牽引變電所周邊已有完善排水系統的，在核算排水能力后，接入相應的排水系統。各牽引所的所外排水方案如表2所示。

4.2 房屋建筑工程

對開裂、沉降的圍墻予以拆除，新建圍墻底部采用鋼筋混凝土擋水墻。圍墻內設置排水溝，圍墻外設置散水坡。在牽引變電所出入口大門的圍墻內側設置封閉式擋水閘門。新建排水溝與散水均采用混凝土型式。

考慮到各牽引變電所水害情況不同，為優化設計方案，各牽引變電所底部的鋼筋混凝土擋水墻的高度方案如表3所示。

4.3 供電工程

本次新增排水泵機為三相、二級負荷，考慮各既有牽引變電所的交流配電盤上已無富裕的備用回路，且既有所用電變壓器容量已無法滿足本次新增設備的供電需求，為減少對既有設施設備的干擾，本次工程新建1臺10/0.4kV的桿架式變電臺，設置于牽引變電所內空曠處，為新增泵機供電的專用變壓器，其電源T接自牽引變電所既有10kV所用電變壓器高壓側。新建桿架式變電臺下設泵機專用配電箱，以實現水泵的自動化控制。

5 結束語

通過本次水害整治工程的實施，四座牽引變電所的水害防治能力得到了顯著提升，并經歷了后續多次雨季和臺風災害的考驗，得到了運營單位的好評。但從水害形成的原因看，整治工程只是一種補強，并不能從根源上完全杜絕水害的發生，根據本次整治工程的經驗來看，首先，從工程設計階段，在變電所選址時，應盡量避開不利地形，并與市政規劃部門進行充分的溝通協調，了解所址周邊的規劃情況，此外還應根據所址的地質情況，在設計階段杜絕水害隱患的發生;其次，運營維管部門應當加強日常巡查與設施的修繕工作，避免因日常維護不佳，留下水害隱患。想要完全杜絕自然災害的發生是困難的，但是通過多方努力，在工程的各個階段通過細致的工作，可以將災害造成的損失降至最低。

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