自进式水射流装置在浮置板道床排水沟清淤的应用研究

王道永　邸广杰

【摘  要】浮置板道床因其特殊结构，排水沟位于浮置板道床中部，属于暗道结构，为排水、清掏问题等工务作业带来困难。本文通过对浮置板道床排水沟结构介绍以及排水不畅及堵塞原因分析，提出一种自进式水射流裝置，并通过应用验证装置的可行性。

【关键词】浮置板道床排水沟;自进式水射流装置。

引言

随着城市轨道交通的不断发展，地铁隧道的建设应充分考虑地下水渗漏、消防用水及隧道清洗的排水要求，因此沿线路纵向设置排水沟，将水流引入线路低点轨道集水坑处，并通过泵站将水排出隧道。线路纵向排水沟有多种形式，主要由线路道床结构所决定，常见的有道床两侧排水沟和道床中心排水沟。浮置板道床是一种适用于特殊减振地段的减振型道床结构。为解决地铁隧道运营过程中振动和噪声等问题，北京、上海、广州等城市轨道交通在穿越噪音敏感地段时均采用浮置板道床结构。浮置板道床排水沟位于浮置板道床中部，属于暗道结构。浮置板道床在减振降噪方面具有一定优点，但其特殊结构使得工务维护困难，尤为突出的是道床中心排水沟排水、清掏问题。一旦堵塞，浮置板道床中心排水沟的清淤作业十分不便。

本文通过对浮置板道床中心排水沟结构分析以及排水不畅等原因分析，设计一款适用于浮置板道床中心排水沟清淤的自进式水射流装置，能够解决浮置板道床中心排水沟清淤问题，方便道床维护保养。

1.浮置板道床中心排水沟

浮置板道床目前主要有钢弹簧浮置板和橡胶浮置板两种形式，两种结构形式的原理一致，本文以钢弹簧浮置板道床为例进行分析。钢弹簧浮置板道床主要由混凝土道床板、钢弹簧隔振器和基底混凝土等组成，如图1所示。钢弹簧浮置板道床将混凝土道床板浮置于钢弹簧隔振器上，构成“质量-弹簧”隔振系统，这种隔振系统具有良好的隔振效果，主要应用于噪音敏感地段。以上海轨道交通某号线为例，该线一段铺设钢弹簧浮置板道床，其排水沟设置在基底混凝土上，中心排水沟为矩形断面，宽度为300mm，沟深100mm。排水沟整体位于浮置板道床下方，属于暗道结构，间隔5-6m有一处观察筒。

受地质条件、气候、设计、运营等因素的影响，浮置板道床中心排水沟极易出现排水不畅甚至堵塞，导致整个排水系统失效，严重威胁到列车安全运营。浮置板道床中心排水沟属暗道结构，排水沟端部设有水篦子，防止杂物流入排水沟内，但水篦子的网孔间距较大，易流入细小杂物。排水沟中的水流携有大量钙盐物质，在排水沟内缓慢流动或存积时会产生钙质沉淀，长期的钙质沉淀会凝结成块。地铁隧道内的大量粉尘颗粒，受水流冲刷聚集到排水沟内形成淤泥。以上积垢长时间聚集在排水沟内，影响排水，甚至导致堵塞。

2.自进式水射流装置

自进式水射流装置原理是以高压水为动力，带动喷嘴及高压水管路前行，并采用非淹没式高压水射流对排水沟内污物进行破碎及清除。通过高压水射流冲击排水沟上附着的积垢，在压力、空化等作用下对污物产生冲蚀、破碎等行为。如图2所示。

自进式水射流装置主要由高压清洗机、水箱、手持喷枪、高压水管路及自进式喷嘴组成，如图3所示。自进式水射流装置的高压清洗机采用汽油机或电动机驱动，产生高压水源。自进式喷嘴采用前一后三喷射，喷头前部的高压水射流对排水沟壁上的积垢冲蚀、破碎，喷头后部的三股高压水射流将污垢排除。通过喷头后部的三股高压水射流的反作用力带动喷嘴和高压水管路前行。

自进式水射流装置选用压力为220Bar，流量约16L/min，射流介质为消防用水，高压水管路长度20m。自进式水射流装置参数如表1所示。

3.浮置板道床中心排水沟清淤试验

为检验自进式水射流装置的实际使用效果，选取上海轨道交通某号线浮置板道床中心排水沟现场作业，开展对自进式水射流装置的现场试验，验证作业性能。试验结果表明，自进式水射流装置能够很好地完成对排水沟内的淤泥、碎石及钙质沉积物的清洗。但仍有部分钙质沉积物积附在排水沟壁上。

4.结束语

本文通过对浮置板道床中心排水沟的结构及积垢情况进行调研分析，提出一种自进式水射流装置。经过对浮置板道床中心排水沟的应用试验，所提出的自进式水射流装置能够较好完成浮置板道床中心排水沟清淤工作，大量的淤泥、碎石及钙质沉积物被清理出来，清理效果良好。本文提出的自进式水射流装置仍有不足之处，建议后期充分调研分析地铁隧道内各排水沟结构及特点，研制集摄像、定点破碎等功能的适用各地铁隧道排水沟的清淤装置，以提高地铁隧道的排水功能和健康运营状态。

参考文献

[1] 李俊玺 钢弹簧浮置板道床排水过渡段设计  2009.11 铁道标准设计;

[2] 邱凌 城市轨道交通地铁盾构隧道钢弹簧浮置板道床的工程应用与分析。沈阳航空航天大学学报，2018.5 创新与发展;

[3] 赵鹏 郭小雄 马伟斌 铁路隧道排水管道疏通设备研制及应用 2018 铁道建设。

作者简介：王道永（1989-）男，山东临沂人，大连交通大学机械工程硕士，现就职于中车山东机车车辆有限公司，主要从事轨道交通工程车研制工作。