严寒地区地铁给排水管道防冻害的分析

2017-03-08白辛民

绿色环保建材 2017年12期

关键词：电伴排水管道保温

白辛民

甘肃第四建设集团有限责任公司

严寒地区地铁给排水管道防冻害的分析

白辛民

甘肃第四建设集团有限责任公司

地铁内给排水系统的设计，以及是否具有良好的安全性将直接影响各系统的运行，是保障地铁乘客生命安全的重要措施之一，而对于北方严寒地区，由于室外整体温度较低，给排水管道很容易出现冻害，影响系统的运行，增加了安全风险。本文是以哈尔滨地铁为例，分析如何防止地铁给排水管道发生冻害。

严寒地区；给排水管道；冻害

1 引言

城市地铁的建设是一个城市交通的重要组成部分，其可以缓解城市交通拥堵的情况，呈现出四通八达的交通特点，其意义不只是单一的交通，而是有多方面的意义，所以，我们需要保障地铁运行的安全，特别是对于严寒地区的城市地铁来说，应优化给排水管道的保护，以免受严寒天气影响系统的顺利运行。

2 严寒地区地铁给排水管道发生冻害的原因

2.1 施工方案

城市地铁施工方案的设计，需保证地铁有良好的通风，有人员的出入口、风井等，给水管道的安装是从风井进入，从通风道、各设备间穿过，与多个用水点连接，而排水工作是利用多个收集系统，再用设备、排水管道，使废水流入城市排水系统。这些结构的设计，将影响地铁空间内的温度，使大量冷空气进入，引发给排水管道的冻害。

2.2 管道在墙体的深度较浅

严寒地区会形成冻土层，且深度多在2米左右，而车站顶板如果埋入墙体的深度较浅，给排水管道的埋入深度也会变浅，在冰冻深度的范围内，引发水管冻结。比如哈尔滨的地铁设计，水管从风井进入后，埋入风道顶板上方的土地，虽然埋入的深度为2.6米，在冰冻线以上，但因为管道与顶板的距离在2以内，在冰冻深度的范围内，且风道直接与外部空气连接，当外界冷空气进入后，冷气将入侵混凝土或管道，使水管内的水冻结[1]。

2.3 车站环站系统的影响

城市地铁建设的施工规范是，内部没有采暖装置，循环通风的方式通风，设备区利用设备制造热风，并根据通风情况流通，在夏季进行排风工作，冬季则是让暖风循环，有排风变为送风。此外，冷风除了从风井进入地下空间，引发管道冻结外，也会因为活塞效应，引发这一现象。活塞效应是列车在轨道上行驶时，会带动风运动，让外部环境的冷空气从缝隙进入地下，使水管冻结。

2.4 其他因素

上述三点均是从专业的角度分析，而用专业技术的配合，可采取相应措施避免这一情况，但因为严寒地区长期处于温度较低的环境中，风寒时常出现，当地铁乘客进入或离开地铁站时，虽然已经对管道增加了保护，但其仍会受到低温的影响，某些管道依然会发生冻害。

3 严寒地区地铁给排水管道的保温措施

针对上述出现给排水管道发生冻结的原因，提出可用保温措施保护管道，比入增加采暖设置、用供暖系统供暖等，但这并不符合城市地铁的空间结构，超出其使用的建设成本，不具备可行性，所以，只能用管道自身的保护方式保护，从而真正达到保温的目的，避免冻害发生。即操作人员会根据管道的实际情况，选择常用的方式，或是电伴热保温，抑或是引入干式消防系统，下面主要介绍是常用与电伴热保温[2]。

3.1 常规保温措施

该措施较为常见的操作是，在管道外侧用50毫米厚的复合硅酸镁管壳包裹，包裹后再用PAP复合卷材保护，这一方式可以让管道的水在数个小时或十几个小时内，不会受到外部环境冷空气的影响发生冻结，在管道外侧形成保温层。它主要用于日常用水，不可以在消防管道系统中使用。这一保温措施在哈尔滨地铁施站给排水管道施工中应用是，在局部管道的外部包裹保温层，起到保护的作用。

地铁给排水管道的建设中，必须设置一条湿式消防管道，以应对列车运行中发生的火灾，所以，这个管道内的水在日常不会流动，即便包裹一定厚度的保温层，其也会发生冻结，对此，其使用的措施是电伴热保温。

3.2 电伴热保温措施

电伴热保温是用电热带发出热量，保护管道。电热带安装位置是绝热层与管道的中间，及时补充管道内水流动带走的热量，从而保持管道的水温，起到保温的效果，减少管道的受冻。它是用主动加热的方式保温，当放水、排水等管道的温度过低，电热带随即进行加热，使管道的温度恢复的标准以上，温度恢复后，电热带停止加热。以哈尔滨地铁的给排水管道为例，针对其结果设计的差异，以及车站环控系统的影响，现场操作人员会利用电伴热保温，即为解决车站管道受冷空气影响冻结的情况，可在车站两端的风口处设置电热带，进行保温处理。

同时，其根据使用电缆的不同，分为两种保护方式，一是自调式发热保护，二是恒功率发热保护，对两种保护方式进行比较后，得出两者有各自的优势，即前者使用的电缆、设备便于安装，且电缆可以互相交叉，温度保持平稳，若施工过程中因为操作失误，导致电缆表面出现破损，施工者可以用热缩套件修复，不需要更换，后者的情况与前者基本相反，但可以保持发热功率的稳定，并且，用恒定功率发热，也便于操作人员记录，减少了能源的使用。

电伴热保温措施的优势与不足是：可根据管道温度的变化自动加热，提高管道的温度，防止其因为温度过低出现冻结、冻裂等情况，保证系统的安全运行，优化整体的放水、排水工作，为系统稳定运行提供支撑；它的应用，会增加地铁建设使用的成本，需要大量的运营资源，造成资源过度使用。