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地鐵車站洪澇災(zāi)害成因及對(duì)策

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地鐵車站洪澇災(zāi)害成因及對(duì)策

【摘要】地下空間的洪澇災(zāi)害正成為城市洪澇災(zāi)害的一個(gè)新形式。本文針對(duì)城市地鐵車站,從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營三個(gè)時(shí)期考慮分析洪澇災(zāi)害成因,歸納總結(jié)目前成熟的地鐵車站的防洪排水工程措施,目的是對(duì)既有車站措施的不足加以改造,對(duì)新建車站防洪排澇措施的建設(shè)加以參考,最大程度的減少地鐵車站在施工期、運(yùn)行期的倒灌隱患。

【關(guān)鍵詞】軌道交通;地下車站;防洪排澇;排水措施

一、研究背景

近年來,全國各地極端暴雨天氣發(fā)生情況增多,部分城市相繼出現(xiàn)地鐵車站被淹的事故。地鐵項(xiàng)目通常設(shè)于地面以下,是一個(gè)相對(duì)密閉的空間。地鐵與外界連通的途徑主要通過風(fēng)井、出入口及線路洞口等形式。因此,在城市發(fā)生洪澇災(zāi)害時(shí),洪水將優(yōu)先進(jìn)入地鐵內(nèi)部,并在外部地面條件未受影響的情況下,迅速波及地鐵整個(gè)連通區(qū)域。不僅會(huì)造成設(shè)備破壞等直接經(jīng)濟(jì)損失,嚴(yán)重的話還可能會(huì)造成人員傷亡。除此以外,地鐵排水系統(tǒng)發(fā)生故障、地下水入滲等一系列地下工事的失效也會(huì)加劇災(zāi)難的發(fā)生,還因其災(zāi)后破壞的持久性而造成難以估算的間接損失。因此,地下空間的洪澇災(zāi)害被視為城市洪澇災(zāi)害的一個(gè)新形式。

二、成因分析

1.外部宏觀原因全球氣候變暖,水循環(huán)加快,再加上城市大規(guī)模發(fā)展導(dǎo)致的熱島效應(yīng),使得城市暴雨頻次明顯增加。城市建設(shè)導(dǎo)致原有地表下墊面形式的改變,地表水的入滲量急劇減少到近乎為零,從而使下墊面對(duì)洪水的調(diào)節(jié)及儲(chǔ)存能力大大降低,近乎全部的降水都要依賴于市政排水管網(wǎng),由此地面徑流量增大,雨水匯集速度提高,洪峰出現(xiàn)時(shí)間提前。

2.內(nèi)部建設(shè)原因(1)車站出入口設(shè)計(jì)標(biāo)高不滿足或者出入口所處位置為室外道路坡度最低點(diǎn),當(dāng)雨水季節(jié)降雨量短時(shí)間增大、道路排水不暢時(shí),此處室外地面內(nèi)澇嚴(yán)重。(2)車站建設(shè)過程中施工措施不完備,雨水期間未考慮臨時(shí)排水措施,導(dǎo)致車站工地被淹進(jìn)水。(3)運(yùn)營管理欠缺,雨季時(shí)未做好充分準(zhǔn)備,只能依靠一些簡(jiǎn)便堵水措施如沙包、擋板、防水膜等對(duì)站廳進(jìn)行保護(hù),采用的措施及設(shè)備不僅外觀難看,且搬運(yùn)操作不便。

三、地鐵洪澇設(shè)防工程措施

1.前期設(shè)計(jì)要求(1)車站選址應(yīng)避免設(shè)置于地勢(shì)相對(duì)低洼、洪澇災(zāi)害多發(fā)等區(qū)域。這些地方的降雨短時(shí)間無法從市政排水管網(wǎng)中迅速排出,從而大量聚集于路面,形成積水。(2)出入口及風(fēng)亭周邊地面排水應(yīng)與周邊道路、護(hù)坡等設(shè)施相互協(xié)調(diào),協(xié)同形成完整的排水體系。路面雨水的排除應(yīng)采用重力管道及雨水口的形式,或根據(jù)地面填土類型、地面高程及坡度等采用泵站主動(dòng)排水。室外地面為苗圃、農(nóng)田等尚未開發(fā)的荒地時(shí),車站出入口及風(fēng)亭應(yīng)在外側(cè)設(shè)置邊溝,用以匯集和排除附近地面范圍內(nèi)的地面水。在道路不存在內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)時(shí),一般按照出入口口部標(biāo)高按照高于路面1m進(jìn)行設(shè)計(jì)。如現(xiàn)狀道路標(biāo)高低于內(nèi)澇標(biāo)高值,即道路存在內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)時(shí),出入口平臺(tái)的標(biāo)高、風(fēng)亭口部標(biāo)高應(yīng)按照高于內(nèi)澇標(biāo)高值的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。合理增加出入口平臺(tái)高度及風(fēng)亭口部標(biāo)高能有效地降低地鐵車站出入口、風(fēng)亭被積水倒灌的風(fēng)險(xiǎn)。我國現(xiàn)行《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)車站出入口、風(fēng)亭防洪做了相關(guān)條文規(guī)定:地下車站出入口及風(fēng)亭的出地面頂部結(jié)構(gòu)擋墻標(biāo)高應(yīng)高于室外地面,同時(shí)應(yīng)高于當(dāng)?shù)胤篮闃?biāo)高?,F(xiàn)狀地鐵工程對(duì)此規(guī)范的執(zhí)行為:地下車站的出入口口部平臺(tái)高于室外地面500mm,風(fēng)井口部的標(biāo)高按高出地面1m控制,同時(shí)滿足當(dāng)?shù)胤篮闃?biāo)高要求,當(dāng)無法滿足時(shí),應(yīng)設(shè)防淹閘槽,槽高可根據(jù)當(dāng)?shù)刈罡叻e水位確定。(3)設(shè)置防淹閘槽,作為擋淹板使用,槽高要高于當(dāng)?shù)刈罡咚?,可用于出入口平臺(tái),電梯井出口,以及低風(fēng)井周圍。(4)站內(nèi)設(shè)置防淹門,據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中指出:地鐵工程在穿越河道或湖泊等水域時(shí),若出現(xiàn)隧道進(jìn)水或者發(fā)生洪水入侵,會(huì)對(duì)整段地鐵區(qū)域造成安全影響。因此,需要在車站與區(qū)間交界處設(shè)置防淹門或其他防水淹措施,防止因其中某車站發(fā)生意外事故時(shí),不至于影響其他區(qū)間及車站,從而最大限度地減少地鐵的受損風(fēng)險(xiǎn),保護(hù)地鐵沿線的人身財(cái)產(chǎn)安全。此外,我們也可以采用防淹門來緩解洪水淹沒車站的速度。在地鐵發(fā)生洪澇災(zāi)害時(shí),開啟防淹門,在總體水量可控的情況下將水引至區(qū)間,保證事故車站站內(nèi)人員的安全撤離。但如果控制不當(dāng),洪水會(huì)入侵相鄰車站,淹沒區(qū)間,如果區(qū)間有車輛正在行駛,反而造成更大的安全損失。因此在地鐵車站洪澇災(zāi)害期間,應(yīng)適當(dāng)?shù)膯㈤]隧道區(qū)間防淹門,最大限度的保證人員疏散,可以將災(zāi)害損失降低。

2.排水設(shè)計(jì)要求(1)地勢(shì)低洼地區(qū)采取的排洪澇措施:當(dāng)?shù)罔F車站附近有低于最低路面的排水管網(wǎng),且出入口及風(fēng)亭地勢(shì)較高時(shí),其地面區(qū)域可重力流的排水方式。重力流排水也是最保險(xiǎn)的排水方式,沒有設(shè)備故障問題和其他工程建設(shè)問題。當(dāng)自流無法及時(shí)排走路面積水時(shí),可以考慮設(shè)置蓄水池進(jìn)行調(diào)蓄,待洪峰過后,再將蓄水池的水排入市政排水管網(wǎng)或用于回用。但是蓄水池的設(shè)置條件比較嚴(yán)苛:要有合適的用地空間設(shè)置,且蓄水池能重力接入市政排水管網(wǎng)泄空;匯水面積不能太小,匯水量不大的區(qū)域可設(shè)置下沉式綠地等海綿城市措施;當(dāng)無法重力排入市政管網(wǎng)時(shí),蓄水池需要設(shè)置排水泵站進(jìn)行主動(dòng)抽排,但是泵房也會(huì)增加地鐵工程的建設(shè)成本和運(yùn)營成本。(2)站內(nèi)排水措施地下工程的進(jìn)水事故在總量上具有不確定性,僅依賴排水設(shè)施無法預(yù)防,一旦發(fā)生大的事故也無法在短時(shí)間內(nèi)排除,故目前地鐵建設(shè)的排水設(shè)施是不考慮超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的事故水量的排除?,F(xiàn)有排水設(shè)施主要目標(biāo)為結(jié)構(gòu)滲漏、露天雨水、消防廢水及生活排水。對(duì)于地下車站敞開出入口、敞口風(fēng)亭、地面電梯部位,結(jié)合土建構(gòu)造上設(shè)置防淹閘槽(板)或坡道,以預(yù)防突發(fā)情況下大量雨水進(jìn)入車站。如一旦進(jìn)入,首先由各出入口,風(fēng)亭底部集水坑潛污泵進(jìn)行強(qiáng)排。但是,強(qiáng)排的最終歸宿依然是市政排水管網(wǎng),在市政管網(wǎng)滿負(fù)荷的情況下,就算往地面的排出水量再大,依然會(huì)倒灌回車站。所以地鐵工程地下部分,防洪排澇主要還是以防為主,通過土建工程的防、堵的系統(tǒng)性手段,避免發(fā)生進(jìn)水事故。而對(duì)于地下區(qū)間積水,受潛水泵揚(yáng)程及臨時(shí)揚(yáng)水管的強(qiáng)度限制,區(qū)間積水宜優(yōu)先抽升到車站主廢水泵房或鄰近的區(qū)間廢水泵房后再提升至室外。若考慮自行配置臨時(shí)揚(yáng)水管,由于區(qū)間長(zhǎng)度太大及安裝時(shí)效,可行性不高。區(qū)間泵房可考慮往通過左右線區(qū)間消火栓管道向兩端車站或另一區(qū)間泵房提升,通過閥門控制,利用消防管道作為臨時(shí)揚(yáng)水管進(jìn)行排洪。綜上,在區(qū)間內(nèi)增設(shè)搶險(xiǎn)排水設(shè)備與電源一定程度上對(duì)縮短搶險(xiǎn)時(shí)間確有必要,但由于事故進(jìn)水量的不可確定性,建議還是加強(qiáng)運(yùn)營管理巡查,以防為主。

3.加強(qiáng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)與搶險(xiǎn)預(yù)案車站運(yùn)營應(yīng)密切關(guān)注極端天氣氣象預(yù)報(bào),一般極端天氣來臨前的降雨量預(yù)報(bào)是非常重要的,運(yùn)營人員應(yīng)根據(jù)此信息及時(shí)做好防護(hù)措施。并積極在暴雨來臨前做好防護(hù)專項(xiàng)檢查。檢查的內(nèi)容重點(diǎn)包括:車站出入口防淹擋板設(shè)施是否完好,潛污泵的閥門、泵體是否損壞,車站站內(nèi)的排水組織是否暢通,車站周邊有無新增的進(jìn)水風(fēng)險(xiǎn),必要的防護(hù)物資(沙袋等)及人員配置等。

四、結(jié)語

隨著城市軌道交通建設(shè)的迅猛發(fā)展,地下工程越來越多,洪澇災(zāi)害對(duì)地鐵車站的危害影響變的越來越大,應(yīng)對(duì)地鐵車站洪澇災(zāi)害的措施需要不斷完善和提高標(biāo)準(zhǔn)。在地鐵車站的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、施工、運(yùn)營等期間做好防洪措施,加強(qiáng)防洪意識(shí),這對(duì)于地鐵車站的安全運(yùn)行是非常必要的。本文歸納總結(jié)目前成熟的地鐵防洪澇工程措施,以期最大程度的杜絕地鐵車站在施工期、運(yùn)行期的倒灌隱患。

【參考文獻(xiàn)】

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作者:陳堅(jiān) 單位:廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司

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