潘天晟

摘 ?要：文章結(jié)合若干條既有鐵路牽引變電所發(fā)生的水害情況，通過對(duì)各個(gè)牽引變電所發(fā)生水害的成因進(jìn)行分析，制定整治原則，確定整治方案。從設(shè)計(jì)角度，總結(jié)水害的成因，為今后其他項(xiàng)目提供經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)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(hào)：U224 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(qiáng)臺(tái)風(fēng)“菲特”侵襲我國(guó)東南部沿海各省份，強(qiáng)風(fēng)與強(qiáng)降雨致使多個(gè)城市遭受水澇，交通運(yùn)輸受到嚴(yán)重干擾，并對(duì)鐵路運(yùn)輸造成了一定的影響。筆者曾經(jīng)工作的部門收到運(yùn)營(yíng)部門的委托，要求對(duì)滬昆鐵路、甬臺(tái)溫鐵路、蕭甬鐵路、京滬鐵路上的四座牽引變電所進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)，以加強(qiáng)水害防范能力，保障鐵路運(yùn)輸。

1 水害情況調(diào)研

滬昆線春申?duì)恳冸娝挥谏虾Ｊ兴山瓍^(qū)陳春路附近，緊鄰金山鐵路春申站，現(xiàn)場(chǎng)踏勘發(fā)現(xiàn)變電所內(nèi)平時(shí)積水較多，所內(nèi)集水井的積水長(zhǎng)期處于高位，變電所圍墻存在不同程度的開裂，所內(nèi)生產(chǎn)房屋存在輕微沉降。變電所外，西南側(cè)存在一處堆土場(chǎng)，堆土高度與變電所圍墻等高。

甬臺(tái)溫鐵路奉化牽引變電所位于奉化市內(nèi)，變電所位于山腳下的洼地中，牽引變電所內(nèi)地勢(shì)呈現(xiàn)東北側(cè)高于西南側(cè)的情況，所內(nèi)地下水位較高，設(shè)置了強(qiáng)排水設(shè)施。變電所外圍墻四周設(shè)有排水溝，但排水溝內(nèi)淤積情況較為嚴(yán)重。

蕭甬鐵路余姚西牽引變電所位于余姚西貨場(chǎng)內(nèi)，變電所場(chǎng)坪東南角設(shè)有一處集水井，所內(nèi)場(chǎng)坪上可見多個(gè)雨水井，與鐵路貨場(chǎng)內(nèi)的排水系統(tǒng)互相連通，變電所圍墻出現(xiàn)了沉降及開裂的現(xiàn)象。經(jīng)調(diào)研，強(qiáng)臺(tái)風(fēng)來襲時(shí)，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(zhèn)江市港龍開發(fā)區(qū)北側(cè)，戴家門立交橋西側(cè)，變電所圍墻存在較為嚴(yán)重的開裂，變電所外南側(cè)、西側(cè)均有地方建設(shè)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(shè)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(dāng)雨季來臨時(shí)，持續(xù)降雨將在排水溝內(nèi)產(chǎn)生淤積，淤積的雨水通過開裂的圍墻流入變電所，對(duì)變電所的運(yùn)營(yíng)帶來隱患。

2 水害原因分析

通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的走訪調(diào)查，各牽引變電所的水害誘因可歸結(jié)于以下幾類：

（1）選址不佳導(dǎo)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(shè)時(shí)未予以充分的處置措施，導(dǎo)致所內(nèi)長(zhǎng)期需要抽排大量地下水。如春申?duì)恳冸娝头罨癄恳冸娝畠?nèi)長(zhǎng)期有地下水匯入，僅依靠運(yùn)營(yíng)部門臨時(shí)放置的移動(dòng)潛污泵進(jìn)行積水抽排，當(dāng)雨季來臨時(shí)，移動(dòng)潛污泵的抽排能力無法滿足積水外排的需求。

（3）建設(shè)時(shí)處于高地勢(shì)，但隨著城市開發(fā)，周邊新建建筑地勢(shì)高于既有變電所，導(dǎo)致變電所成為低洼地。如六擺渡牽引變電所和春申?duì)恳冸娝?，隨著周邊市政的不斷開發(fā)，新建的周邊建筑地面標(biāo)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(diǎn)。

（4）變電所圍墻修繕不佳，引起墻開裂、沉降，導(dǎo)致外部積水內(nèi)漏;通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的走訪調(diào)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(nèi)滲透。

（5）變電所內(nèi)排水管網(wǎng)疏浚不佳，導(dǎo)致雨污水反冒。如余姚西牽引變電所，場(chǎng)坪內(nèi)多個(gè)雨水井因管網(wǎng)堵塞，出現(xiàn)了反冒積水的現(xiàn)象。

（6）管線封堵不佳，引起積水從電纜溝內(nèi)向房屋內(nèi)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(bǔ)強(qiáng)各牽引變電所的水害防范能力，同時(shí)考慮各牽引變電所均為運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，為減少改造工程對(duì)運(yùn)營(yíng)線的影響，本次水害整治工程以簡(jiǎn)單、實(shí)用、高效為指導(dǎo)思想，采取以“堵”“排”為主，“疏通”為輔的設(shè)計(jì)原則，旨在防止形成倒灌，利于所內(nèi)積水及時(shí)外排。

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

（2）“排”：變電所內(nèi)設(shè)置帶有強(qiáng)排裝置的泵井，將場(chǎng)坪內(nèi)雨水排至泵井中，再通過潛水泵將積水排至變電所外;對(duì)事故油池圍欄進(jìn)行加高處理;變電所內(nèi)四周沿圍墻設(shè)置蓋板排水明溝，將場(chǎng)坪內(nèi)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(nèi)設(shè)置的帶有強(qiáng)排裝置的泵井連通;變電所外采用散排。

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

對(duì)本次工程新增的排水設(shè)施采取自動(dòng)化控制，并對(duì)既有供電變壓器進(jìn)行擴(kuò)容改造，滿足新增設(shè)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(jù)各地的暴雨強(qiáng)度計(jì)算公式，牽引變電所場(chǎng)坪面積，計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)的雨水量。其中，春申?duì)恳冸娝捎蒙虾Ｊ斜┯陱?qiáng)度計(jì)算公式;奉化牽引變電所采用奉化市暴雨強(qiáng)度計(jì)算公式;余姚西牽引變電所采用余姚市暴雨強(qiáng)度計(jì)算公式;六擺渡牽引變電所采用鎮(zhèn)江市暴雨計(jì)算公式。

本次設(shè)計(jì)中，暴雨重現(xiàn)期p按50年考慮，即p=50;綜合徑流系數(shù)取Ψ=0.7;地面集水時(shí)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(jì)算雨水量如表1所示。

牽引變電所圍墻內(nèi)雨水采用設(shè)泵強(qiáng)排，新建排水泵井排除牽引變電所內(nèi)的雨水，排水系統(tǒng)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(nèi)雨水由排水溝匯集后通過集水井進(jìn)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(qiáng)排系統(tǒng)中。排水泵井內(nèi)設(shè)置DFS型粉碎型格柵除污機(jī);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(nèi)設(shè)三臺(tái)潛水排污泵，自耦安裝，兩臺(tái)作為工作泵，一臺(tái)作為備用泵;出水井的結(jié)構(gòu)形式為L(zhǎng)×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(duì)于既有牽引變電所周邊已有完善排水系統(tǒng)的，在核算排水能力后，接入相應(yīng)的排水系統(tǒng)。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(duì)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(nèi)設(shè)置排水溝，圍墻外設(shè)置散水坡。在牽引變電所出入口大門的圍墻內(nèi)側(cè)設(shè)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(yōu)化設(shè)計(jì)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(jī)為三相、二級(jí)負(fù)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(shè)備的供電需求，為減少對(duì)既有設(shè)施設(shè)備的干擾，本次工程新建1臺(tái)10/0.4kV的桿架式變電臺(tái)，設(shè)置于牽引變電所內(nèi)空曠處，為新增泵機(jī)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(cè)。新建桿架式變電臺(tái)下設(shè)泵機(jī)專用配電箱，以實(shí)現(xiàn)水泵的自動(dòng)化控制。

5 結(jié)束語

通過本次水害整治工程的實(shí)施，四座牽引變電所的水害防治能力得到了顯著提升，并經(jīng)歷了后續(xù)多次雨季和臺(tái)風(fēng)災(zāi)害的考驗(yàn)，得到了運(yùn)營(yíng)單位的好評(píng)。但從水害形成的原因看，整治工程只是一種補(bǔ)強(qiáng)，并不能從根源上完全杜絕水害的發(fā)生，根據(jù)本次整治工程的經(jīng)驗(yàn)來看，首先，從工程設(shè)計(jì)階段，在變電所選址時(shí)，應(yīng)盡量避開不利地形，并與市政規(guī)劃部門進(jìn)行充分的溝通協(xié)調(diào)，了解所址周邊的規(guī)劃情況，此外還應(yīng)根據(jù)所址的地質(zhì)情況，在設(shè)計(jì)階段杜絕水害隱患的發(fā)生;其次，運(yùn)營(yíng)維管部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)日常巡查與設(shè)施的修繕工作，避免因日常維護(hù)不佳，留下水害隱患。想要完全杜絕自然災(zāi)害的發(fā)生是困難的，但是通過多方努力，在工程的各個(gè)階段通過細(xì)致的工作，可以將災(zāi)害造成的損失降至最低。

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