铁路大型高速普速共构车站增设固定真空卸污系统施工研究

郭斌

摘要：铁路既有客站增设固定真空卸污系统是适应铁路发展的必然趋势，也是自觉落实国家环保政策的要求之所在。本文以合肥站增设固定真空卸污系统施工为例，对既有大型高速、普速共构站增设该项工程施工的重难点进行分析研究并提出相应措施。

Abstract： It is an inevitable trend for railway stations to add fixed vacuum discharge system to meet the development of railway， and it is also the requirement of consciously implementing the national environmental protection policy. Taking the construction of fixed vacuum discharge system in Hefei Station as an example， this paper analyzed and studied the key and difficult points in the construction of adding this project to the existing large high-speed and general-speed co-construction station， and put forward corresponding measures.

关键词：真空卸污系统;既有大客站;施工

Key words： the vacuum unloading system;existing large passenger station;construction

中图分类号：U291.1                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）18-0207-04

0  引言

随着我国新《环境保护法》的实施，近年来环境保护治理力度的不断加大，以及铁路既有25G（K）型客车加装真空集便装置改造工作的快速推进，全路安装集便器的客车逐渐增加，新建客运站和既有客运站改扩建时应考虑增设列车密闭式厕所污物地面接收设施（以下简称：固定真空卸污系统）的必要性。在大型客站增设固定真空卸污系统，可以说是铁路自身发展的需要，也是人民对依法建设“美丽中国”的期盼。

目前国内的大型客站往往同时承担了高速与普速列车双重到发任务，而一般建成时间较早的既有客站，普遍没有安装固定真空卸污系统，且这些客站往往为了适应我国铁路提速、扩能以及近年来铁路的高速发展，新技术、新装备的投入应用，又都经历了次数不等的既有站场改造。再者随着国家经济的高质量发展，旅客运量在呈逐年聚增趋势，由此带来的列车运行密度也在逐年攀升。

面对线路下面错综复杂、线路上面设备设施密布，站内来往人流、车流繁忙如织，集中了国鐵、地铁、城市公交等多种交通方式的综合交通枢纽的铁路既有大型客站，增设固定真空卸污系统，如何做到“施工不行车，行车不施工，施工对行车不构成影响”暨“新建工程与既有站场设备实施达到完美、协调，观感质量最佳”。作者认为：这是个需参建各方认真加以研究的一个课题。

1  铁路固定真空卸污系统及构成概述

铁路固定真空卸污系统由真空站（包括真空机组及信息管理设备）、卸污单元、卸污管道及辅助设备等组成。其工作原理为：用泵或者喷射器使卸污管道形成真空，在真空压力差的作用下，将列车密闭式厕所污物，通过卸污单元进入卸污支管，再进入卸污干管，经过真空站排到铁路既有排污管或市政管网或污水处理设施[1][2][3]。

真空机组为整个真空系统的核心。真空机组设备的功能为：维持系统真空度、排污功能、自动化控制、指示工作真空度及工作状态。根据产生真空原理的不同，主要有三种形式，即在线凸轮机组、真空泵机组、喷射器机组。在线凸轮机组由凸轮泵、电机、PLC控制系统、附属部件等集成装配;真空泵机组由真空泵、真空罐、排污泵、控制设备及除臭装置等辅助设备组成;喷射器机组由喷射器、喷射泵、收集罐、排污泵、控制设备及除臭装置等辅助设备组成。

卸污单元的功能是：实现将铁路车辆集便器污物抽吸至真空管道。它是由抽吸软管、快速接头、球阀、密封装置及配件组成。根据抽吸软管的形式不同，可分为伸缩架空式、盘绕式两种真空卸污单元。

真空卸污管路的功能为：连接卸污单元与真空机组，利用压差将污物输送到真空机组。它是由管道、配件、连接件和密封件组成。

信息管理设备由计算机、组态软件、视频等组成。它具有信息显示与传输功能，将系统现场数据信息传至中央信息系统，实现对设备的在线监测和运行状态跟踪。

2  工程概况

依据上海局《关于公布全局主要客运站增设固定吸污设施建设方案的通知》文件，在合肥站Ⅰ-Ⅱ股道间和7-8股道间各设一条固定式卸污线，每条卸污线安装21套抽吸单元设备，设置1套真空机组，机组能力可满足8个卸污口同时作业，目的是满足本站通过或立折客车的卸污要求。其工程主要内容为：在基本站台淮南方向（蚌埠方向）既有花房处新建42.5m2半地下室结构真空机组机房和容积100m3的钢筋混凝土化粪池1座，机房安装在线凸轮泵真空机组和信息监控管理设备各1套;在1-II道、7-8道间各安装21个共计42个盘绕式真空卸污单元设备;在1-II股道间直埋敷设、7-8股道间敷设于股道间既有排水沟内，平行于卸污线管径为dn160mm、长度1155m的纵向真空卸污干管（以下：简称干管），在站端淮南方向（蚌埠方向）敷设连接两条纵向干管通向真空机组间与真空机组相连的管径为dn225mm、长度65m的横向过轨真空干管;其他电力、给排水、通信信息及相关配套等。

3  工程特点及难点

3.1 合肥站图定旅客列车117.5对（其中动车组列车24对），站内来往动车、客车密度很大，运输部门只能按图定天窗点每日2h安排施工（23：50分至次日1：50分），而敷设的真空卸污干管又位于两高站台间的两线间，经测算，2h的天窗点实际能用于施工作业的时间只有70min。利用天窗点人工开挖埋设真空卸污干管，且必须做到“点内开挖、点内恢复、到点开通”。管道安装需要工作面，施工时间不足、效率低下、安全压力太大的问题突出。

3.2 该站1-II道间既有12根H型电气化钢支柱、23处客车给水栓台座、4根跨线人行天桥钢结构柱，轨控设备一套和给水主干管一条;7-8道间既有钢结构无柱雨棚柱22根，23处客车给水栓台座，4根跨线人行天桥钢结构柱。另外：1-II道H型接触网支柱为扩大基础，与竣工图不符;7-8道线间距为5m，线间排水沟本身截面不大且沟内已经敷设了给水管，钢结构无柱雨棚柱基础为大基础。空间不足，卸污单元、卸污干管敷设，可以说是“无门无路”，如何满足安装技术条件是一道绕不开的难题。

3.3 该工程概算约1000万元，且项目单一，主要是设备安装，实际涉及专业众多，如：站场、车辆、给排水、电力、通信、信息、房建等专业。主观上设计单位重视不够、专业配置缺失，如：仅配备了给排水专业人员，普遍缺少站场、车辆等专业。客观上设计单位很少配备专职驻站防护员和现场防护员，按现行既有线施工安全管理办法，无法上道开展既有线勘察设计现场调查、量测;同时随着我国铁路新技术、新装备的不断发展和普速铁路的提速改造等，既有大型客站均经历至少一次以上的站场改造，因当时条件下的工期进度要求等，造成站改后现存的设计、施工、竣工图纸资料文件之间存在偏差等问题不同程度存在。上述主客观及其它综合原因等，使得此类工程设计深度、前期现场调查、指导性施组编制等方面均不同程度存有问题，以致工程实施难度很大、甚至无法实施。如：该工程原设计要求1-II道间真空卸污干管与既有客车给水管沟同沟敷设，而实际上1-II道间根本就不存在客车给水管沟;拟建真空卸污干管横向过轨径路正下方是在用的行包地道，不具备施工条件;拟建化粪池位置下方是南北人行地道，空间内存在无柱雨棚柱基础、窨井等构筑物，同样不具备施工条件等问题;拟建真空机房位于基本站台靠车站围墙侧，基本站台为高站台，施工需对基本站台进行明挖而损坏站台面，另基本站台上有一条平行于线路方向用于电力、信号、通信、信息等缆线敷设的综合槽沟，施工困难极大。前期设计问题多，施工难题较多。

3.4 既有站线路下埋设的缆线和各管沟线槽众多，地下情况复杂，图纸不齐全或与实际不符，需挖探;同时需采取避绕、防护、割接、迁改等;两线间敷设真空卸污管、既有给排水管沟清淤等工程在电气化区段施工。既有线施工安全控制难度极高。

3.5 构筑物-真空机组泵房位于基本站台淮南方向（蚌埠方向）既有花房处，施工场地狭窄，且处在临近营业线施工范围内。大型挖机、吊车等机械设备无进场通道，另拟安装的真空凸轮泵机组设备总重量2900kg，机组尺寸L×W×H=3130×1050×2000mm。构筑物施工和真空机组吊装同样是个不小的难题。

3.6 工程施工区域地处既有客运站内，站内到发中转旅客列车多，旅客多，施工地点土方、材料、设备的进出场困难。施工场地具有特殊性。如何保证运输、旅客及施工安全，做到运输、施工兼顾，并对本站列车通行及旅客进出的干扰降至最低也是本工程的难点之一。

3.7 本站的图定天窗点为23：50分至次日1：50分。因此本工程涉及既有线的施工部分，均集中在夜间，且施工条件受制因素多。施工人员的人身安全、施工质量控制也是同类工程的难特点之一。

3.8 车站两端均无平过道，加之站台为高站台，施工场地困难，存在大量二次搬运;再者每个施工封锁点能利用的时间明显不足，为了确保封锁点内施工任务，除了需严密组织外，更多的是增加人员和机械，使得工程成本，尤其劳动力成本加大量惊人。本项目涉及既有线部分施工时，无量（工程数量）有价，且设计未考虑的问题突出。

4  对策措施

4.1 做细做实施工图现场核对、比选、优化及变更

由建设单位牵头，与运输部门（车站）沟通，利用站控天窗点，组织设计、施工、监理和设备管理单位共同参与，开展现场挖探、量测、详实调查，并组织召开工程涉及的各相关既有设备管理单位（部门）、工程接管单位以及设计、施工、监理等各参建单位共同参加的协调会，协力推进深化设计、指导性《施组》编制工作。

4.2 科学编制实施性《施组》，并做到动态优化

采用“分块（注：化粪池与真空机房土建施工为一块;卸污干（支）管敷设与管沟开挖股道间施工为一块;卸污单元与真空机组设备安装为一块）”同步，最后贯通，并以真空卸污干（支）管敷设、卸污单元设备安装为控制主线，紧扣安全质量主题，过程中采用工程网络计划技术组织均衡各分项工程施工，全程抓住关键工序，时时盯牢各分项工程时间、空间上的充分利用与紧凑搭配，实现合理交叉作业，同步运用动态管理手段，对非关键工序平衡调动施工人员和机具设备，但特殊岗位人员应杜绝穿插使用，实现各项资源合理配置，工程建设的有序推进。以此原则方法，来编制实施性《施组》并抓好动态优化与落实，努力缩短既有线施工时间，尽量降低人工成本。

4.3 真空卸污单元布置

满足铁路建筑限界要求，以機车停车标为参照物，与上水单元的中心距不应小于3m，作业半径按4-10m掌握，原则上间隔25m对位布置，全程覆盖530m长（列车编组21辆）。如既有站场不满足间隔25m对位布置，可考虑列车首尾编组隔离车（宿营、发电、行李车）辆的集便器“爆箱”几率趋于零，作业半径按4-13m掌握，在满足作业需要的前提下，兼顾整条卸污线观感质量，统筹综合考虑对间隔密度距离进行适当调整。（卸污设备单元平面图详见：图1、图2、图3）

4.4 线路间纵向干管敷设

干管外径距枕木头的间距不应小于0.7m（注：满足日常线路养护和大机捣固），干管底标高为轨面下0.7-0.9m。干管按污物流向坡度宜大于1‰，铺设时宜由低向高处进行，整条干管线应坡向真空站，不允许反坡。所有支管与干管相连时其接点应在水平轴向上方，连接角度应保证液体流向真空站，且回流量小。管路连接应使用Y型支管与Y型接头（最大45°），不允许使用直三通和90°配件（注：防止紊流产生）[2]。敷设干管如遇各种障碍物需绕避时，可采用加装11.5°或22.5°或45°弯头连接进行水平转向或垂直转向，如需穿越障碍时，可采取设置提升节点，但需保证两个提升段之间的最小连接距离低于60m。

4.5 端部横向干管敷设

4.5.1 干管径路的选择方法

一是能满足所安装的真空机组整条卸污线抽吸最大距离参数要求;二是能满足在不小于轨面下1.3m及以上空间范围内，按坡度1‰，可敷设直径不小于300mm的钢套管条件;三是径路的选线尽量避开车站咽喉、岔区;四是如真空机房在高站台站台面侧，原则上不要选破拆高站台墙径路。

4.5.2 过轨预埋套管沟开挖

采用封锁+慢行，明挖敷设钢套管，开挖宽度为两轨枕宽，深度为预埋管底至轨面1.3-1.8m范围内。开挖施工时，对路基及道床进行覆盖，两侧用挡板防止道砟滑落。如遇天窗点内无法完成施工，需在天窗点内及时恢复线路;如遇隔天封锁，预埋的钢套管接头处采取保护，恢复原样。预埋钢套管按1‰坡度要求敷设，连接接头设置在枕木头0.7m以外的两线间，严禁接口设在线路下，接头采用法兰连接。

4.6 线路间干管直埋

采用“分段、滚动、流水、蚕食”作业模式。即当日封锁天窗点内，管沟开挖、干支管及电力与给水管敷设、回填恢复一次性完成，同时严格执行动态管理，确保管沟开挖长度与回填恢复长度绝对保持一致。开挖采取人工作业，对路基及道床进行覆盖，开挖出的土方装袋，回填多余土方及时外运，不得污染道床。另严格执行所有涉及到的既有设备管理单位监督员未到现场监护，禁止上线作业的“红线”纪律。

4.7 线间既有排水管沟内干管敷设

一是采取对既有排水沟进行淤积清理，在满足限界要求的前提下对部分截面积不足段扩改等方法，尽量降低敷设干管对线路排水功能的影响。二是干管需敷设在给水管下方，干管与既有给水管之间敷设物理隔板。三是做到管道固定牢靠，管道支撑间距符合设计要求，固定支撑件的位置正确。

4.8 真空机组吊装

一是提前介入，土建组对真空机房和机组设备基础施工开始前时，就邀请设备厂家派精干技术人员到现场直接参与土建工程的定位轴线、基础轴线、地脚螺栓、节点预埋件的平面位置及标高等方面的施工过程控制;二是泵房屋盖由现浇混凝土改钢结构，建议设计院做变更设计，真空机组使用扒杆葫芦方法就位。

4.9 既有线（邻近既有线）施工安全控制要点

本工程为可单独发挥效益项目。卸污干（支）管敷设、管沟开挖和卸污单元及附属配套设备安装属既有线施工，化粪池与真空机房土建和真空机组设备安装两部分则为邻营施工。一是严格依法、依规、按标和程序，编制《营业线（邻近）施工方案》并落实审核和批准流程，对经批准的《方案》，执行中做到不折扣、不走样;二是划定“红线”禁区，并做到“以红线保底线”;三是与车站沟通，在满足车站要求的前提下，划定并公示施工人员进出站及通往施工区域行走径路和材料、设备、机具进退场运输路径;四是选择合适位置设置固定施工配电箱，确保施工和夜间照明用电，同时做好用电安全保护工作;五是对本项目施工过程中可能遇到的安全质量风险，采用“一图四表”法（注：一图为风险公示图;四表指风险辨识分析登记表、风险控制计划责任展开表、风险动态过程监控表和风险处置结果评定表），进行全面的辨识、分析、评估、管控;六是对参与施工人员，进行全员既有线施工安全培训，且考试成绩需达90分及以上。

4.10 质量控制关键及方法

真空卸污是设备安装、真空管道敷设、系统检验调试等过程的系统集成。真空机组、卸污单元为集成装配，因此，质量控制关键为卸污干（支）管敷设及管路连接。为此，一是坚持以工艺保质量理念（图4工艺流程祥见）。二是要编制合理可行的安装、焊接施工工艺文件，组织施工人员学习相应安装工艺标准规范并考试。三是干（支）管敷设使时，要重点盯控好管路中心轴线、高程控制以及稳管环节。四是管路连接施工时，要重点把注电熔焊连接环节。

5  结语

既有站场增设站场设备，一般都会遇到安装位置或者说安装线位选择困难、技术条件不能完全满足，施工干扰列车运行甚至对列车运行安全构成威胁等问题，通过对具体施工案例的研究，提出的一些方案、技术措施，可供类似工程项目设计、施工参考，且在前述工程中得到实际应用，有效地保障了施工和运输的兼顾，可为今后類似工程提供有益的参考。

参考文献：

[1]黄焱歆，张继杰.铁路站场真空卸污系统概述[C].中国铁道学会铁道环境保护委员会给排水学组2005年论文集：97-102.

[2]TB/T3163-2007，铁路站段真空卸污系统技术条件[S].

[3]TB/T3243-2010，铁路真空卸污系统卸污单元技术条件[S].