轨道交通工程雨季防汛设计

2022-08-11殷芳李小玉

工程建设与设计 2022年14期

殷芳，李小玉

（1.济南轨道交通集团有限公司，济南 250014；2.山东轨道交通勘察设计院有限公司，济南 250014）

1 引言

随着城市化进程的加快，国内出现了一批大城市、超大城市。城市运行过程中，由于城市规模较大，造成的城市交通拥堵愈发严重。地铁作为一种方便、快捷的出行方式，同时兼有不占用地面空间的积极优势，越来越受到城市居民的欢迎。

相关研究表明，我国气候有明显变暖的趋势，年降雨量呈增加趋势，强降雨等极端天气增多增强，气候风险水平趋于上升。《中国气候变化蓝皮书（2021）》指出1991—2020 年气候风险指数平均值（6.8）较1961—1990 年平均值（4.3）增加了58%。

城市地表积水引起了水位堆积、地表水位抬升，道路积水深度包括两部分：一是降雨造成的直接积水深度，二是地面径流造成地势低洼地区的积水深度。据不完全统计，近10 年，强降雨导致多起严重的雨水由车站出入口倒灌，冲垮车辆基地挡水墙、车站未开通出入口封堵和站外基坑护壁，涌入正线或车站的事故近20 起，如图1、图2 所示。

图1 雨水倒灌地铁车站

图2 近年来地铁防汛事件发生数量

地铁建设是城市建设中复杂的基础设施工程，建设周期长，周边环境逐渐变化。在完成城市地铁规划的基础上，一般逐条线路进行建设运营，为了降低地铁运营过程中内涝风险，在设计阶段开展对地铁出入口、风亭、U 形槽段开展防淹设计非常必要。

2 地铁防洪设计

2.1 防洪水位要求

根据降水引起地面抬升的情况，结合降雨造成的积水计算分为两种情况，第一种是站点邻近内河，100 a 一遇洪水位低于站点控制高程50 cm 以上的情况，可不考虑河道水位顶托及管道损失，直接用降雨积水计算积水深度，再叠加站点控制高程即得站点积水位。第二种情况是站点邻近内河100 a 一遇洪水位高于控制站点控制高程，或低于控制高程50 cm 以内，需考虑河水顶托及管道延迟损失。

GB 50157—2013《地铁设计规范》1.0.16 指出“跨河流和临近河流的地铁地面和高架工程，应按1/100 的洪水频率标准进行设计；对下穿河流和湖泊等水域的地铁工程，应在进出水域的两端适当位置设防淹门或采取其他防淹措施。应根据当地最高积水位高程确定。每条轨道交通线路设计前期皆需做专项防洪评价报告或车站出入口洪水影响分析。地下车站防洪设计的洪水频率按100 a 一遇洪水频率标准设防；地面出入口平台面以及能通至车站内的其他开口的标高均在考虑区域水涝情况下，加设防水设施；地面停车场均在100 a 一遇洪水位基础上加0.5m 超高。”22.10.2 条规定“沿海或江河附近地区车辆段与综合基地的线路路肩设计高程不应小于1/100 洪潮水位、波浪爬高值和安全高之和。”

2.2 车站出入口防洪设计的4 道防线

在轨道交通车站出入口设计时，针对防洪设计了4 道防线：

1）第1 道防线：地铁站入口地面须高出周边地面45～60 cm，如图3 所示。

图3 出入口防淹台阶

2）第2 道防线：地铁站出入口处设置防水板。为防止雨水进入车站，地铁站出入口一般都会设置防淹挡板，如图4 所示。防淹挡板会紧扣于轨道交通出入口的防淹槽里，形成第2道安全防线。

图4 地铁出入口防淹挡板

3）第3 道防线：在最后一级台阶下口处设置集水坑和横截沟，如图5 所示。雨水迅速聚集引起地表水漫过出入口台阶和防淹挡板时，会通过地铁出入口通道进入地下车站，在车站出入口通道与车站站厅接口位置设置暗埋式集水坑，一般长度与出入口通道宽度一致，深约2.5～4.0 m，集水坑里面再设置抽水泵，通过管道与市政雨水管相接。

图5 地铁出入口位置集水井

4）第4 道防线：地下站厅内设有地漏。紧挨地铁站厅墙根，每隔30～40 m 设置1 个地漏，漫进站厅的水会顺着地漏的下水孔和管道回送至车站两端的废水泵房，废水泵房里设有集水井，井内设有抽水泵，抽水泵将汇流到集水井里的水排到市政雨水管道。

2.3 车站风亭防洪设计措施

车站地面以上的活塞风井、新风井、排风井会根据防洪水位标高统筹设计，一般风亭高度会高于地面1～2 m 以上，以达到防洪要求。每个风亭下面，结合站厅层地面都会设置集水井，集水井内有抽水泵，若有雨水进入风井，也可及时通过抽水泵排出[1]。

3 存在的主要问题

1）国内大、中城市的发展经历了一个较长的阶段，在这个阶段过程中，地下车站的排水系统在规划设计阶段存在不合理的情况，建设施工过程中受环境影响出现不按照图纸施工的情况[2]，在出现城市内涝过程中，由于城市排水管线瘫痪不能及时泄洪，当道路积水水位达到轨道交通出入口、风亭百叶设计高程时，作为地平线以下的轨道交通车站就成为泄洪的场所，轻则车站被淹，重则列车停运。

2）因轨道交通车站防洪规范、法规的不完善。轨道交通在我国的公共交通行业中发展较晚，国内防洪相应的规范与标准中对轨道交通难以有较明确的规定和要求，且没有一套完整的针对轨道交通行业的专门的规范可以执行，GB 50201—2014《防洪标准》《中华人民共和国水法》均没有列入轨道交通的防洪标准，轨道交通防洪进行设计时只能参考其中接近轨道交通模式的相关条文。

3）因积水深度等分析是以道路雨水口可达到设计泄水能力为前提，实际上雨水口有可能被树叶遮盖阻塞致使泄水能力降低，因此，在出入口或风亭的防淹设计中建议考虑安全超高值，即出入口设计高程+防淹板，须不小于设计100 a 一遇防淹水位加安全超高值，风亭地面高程+风亭防淹墙须不小于设计百年一遇防淹水位加安全超高值。

4 解决措施及建议

贯彻“全面规划、综合治理、防治结合、以防为主”的防洪减灾方针，针对城市内涝的威胁，采取各种工程措施及非工程措施，构筑起防洪安全体系，确保轨道交通安全。

1）全线出入口平台需高于地面450 mm，在水灾严重或者防洪水位较高地方可设置600 mm。

2）出入口防洪挡墙应高于地面1 m，出入口侧边玻璃采用密封性，防止水从侧边进入。

3）设防淹板处需加设300 mm×300 mm 混凝土柱或钢结构柱并开槽，预留挡淹板位置。

4）在暴雨期间，出入口迎水面应做好防淹工作，如出入口正前方或侧边有高差时，采用防洪挡墙，改变出入口踏步设置方向。

5）侧开高风井开洞部位下沿距离地面至少2 m，并根据洪涝水位高度适度设计，在满足防淹、风口面积的条件下，压低高风井高度，尽量减少对周边的影响。在防淹要求较高地段，风亭檐口预留防洪闸板安装条件，紧急情况下采取闸板防淹措施。敞口风井下每个风井均设1 个集水井——国内其余城市轨道交通集水井设置原则为每组敞口风井（一般3～4 个）下设1～2 个集水井。

6）出入段线U 形槽部分与车辆段相接部分，U 形槽侧墙顶面标高大于100 a 一遇洪水位防洪标高+300 mm 超高值，满足防洪设计要求。出入段线U 形槽部分与明挖暗埋段相接部分设置集水井（或雨水泵房），收集U 形槽开口处雨水，通过泵排出。