城市軌道交通站點內澇成因分析及策略

周可 雷崇 王明文 何杰

摘要 內澇致使雨水倒灌軌道交通站點已然成為城市洪澇災害的新形式，為解決城市內澇引起雨水倒灌軌道交通站點的問題，文章分析了城市軌道交通地下站點內澇的成因，并從規劃選址、防排水設計、建設、施工及運營管理階段提出具體防洪防澇的工程措施，提煉出城市軌道交通站點防內澇要“以防為主、防排結合、整體考慮、體系完整”的系統策略，研究結果可為應對軌道交通站點內澇災害提供參考和借鑒。

關鍵詞 城市軌道交通；地下車站；洪澇成因；設防策略

中圖分類號 U239.5文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）03-0130-03

0 引言

在全球氣候變暖的背景下，極端天氣頻頻出現，極端性自然災害（地震、臺風、洪澇、海嘯等）發生的頻率越來越高，由于城市化進程的加快，大中型城市不透水地面面積增加，使徑流系數加大，城市低洼地帶和地面排水不暢區域積水嚴重，甚至出現了城市道路行洪的現象。由于城市排水管網系統的不完善、直徑小、管道堵塞等原因，致使城市內澇已成為許多新老城市的通病。由于地鐵站點通常設置在城市道路以下，是一個相對封閉的空間。地鐵車站一旦出現內澇會造成設施和設備破壞等經濟損失，還可能引起人員傷亡。鄭州“7·20特大事件”是典型的案例，城市內澇對人民生命和財產安全造成巨大的威脅。因此，在城市地鐵的設計階段、施工期和運營期對其內澇風險和排水進行評估尤為重要。

該文收集了5起較為典型的城市軌道交通站點水淹事故及其主要成因，如表1所示。

1 站點內澇成因分析

1.1 外因

全球氣候變化引發水循環變化。城市人口密度的增加，人為排熱、空氣污染和熱島效應導致水循環的進一步變化，從而引起城市微氣候的改變，城市暴雨頻次明顯增加。

城市發展和建設造成的地面自然滯、蓄雨水能力降低。雨水泄洪主要依賴城市市政排水管網，如果暴雨持續時間較長，城市排水管網無法及時排洪排澇，致使地面徑流量不斷增大，雨水匯集速度加快，洪峰出現的時間提前。

1.2 內因

1.2.1 站點防排水措施不滿足要求

防水措施：地下車站出入口、風亭、安全出口、無障礙電梯等附屬結構設計標高不滿足城市內澇要求，當降雨短時持續性增大、地面排水不順暢時，室外路面內澇積水嚴重，致使出現雨水倒灌車站內部的風險。站點與周邊地塊地下室或城市下沉廣場連通，地塊地下室或城市下沉廣場防洪措施考慮不足，城市內澇時積水通過地下室或城市下沉廣場進入城市軌道交通站點，導致車站出現內澇隱患。

結構上預留后期工程的洞口，結構實施時未同步在洞口處緊靠圍護結構側設置混凝土擋墻封閉洞口進行隔離，而是利用二次結構設置的混凝土墻或者磚砌墻進行封堵。雨水或地下水長期滲入被飽和土壤包圍的工程襯砌，引起結構受損，雨水進入車站內部。

排水措施：地鐵站點早期排水設計以50年一遇洪澇水位為設防標準，現在大部分以100年一遇洪澇水位為設防標準[1]。近年來，極端降雨增多，地鐵站點的排水設施略顯不足。同時，站內的排水是根據消防的排水能力進行設計的，遠遠不能滿足內澇導致雨水倒灌的排水能力需求。

1.2.2 站點建設防澇措施不完備

站點建設臨時排水措施欠考慮，基坑工程不滿足臨時防洪澇的設防標準，基坑四周的防洪澇擋墻結構不穩固等，基坑出現洪澇進水并連帶引起鄰接工程（臨近既有線、與已貫通區間聯通等）產生被淹隱患。

1.2.3 運維措施不足

雨季來臨運營未充分準備，遇大暴雨僅依靠簡便堵水措施，如防淹擋板、沙包、防水膜等進行防護，且沙包和防淹擋板平時收藏在通道或者設備房間內，搬運操作不便，往往因措施采取不及時或操作不便導致車站被水淹。

2 站點內澇防護策略

2.1 防水措施

（1）站點選址宜避免設置在地勢相對低洼、內澇災害頻發的區域，當無法規避時需采取能確保工程安全的措施。站點地面建筑周邊排水需與道路及邊坡相互協調，形成完整的防排水體系。

（2）車站出入口設計標高不得低于當地設防標準規定的設計洪澇水位，在充分考慮市政配套、景觀協調、出入便利等要求的基礎上選用設計標高。口部鋼筋混凝土防洪防澇擋墻頂部不低于室外地面1 000 mm，且不小于當地設防標準規定的設計洪澇水位標高加500 mm的安全高度。出入口平臺宜設置防洪防澇插槽及擋板，擋板高度不低于500 mm，防洪防澇插槽與防洪防澇擋墻頂部齊平。

車站出入口設置在城市防洪保護區之外時，出入口部或通道內宜設置防淹封閉措施。內澇、洪水具有突發性，往往因救援不及時容易造成重大的生命財產損失，車站出入口設計時需考慮防洪防澇設施存放場所。

（3）站點與周邊地塊地下室連通時，需確保地塊積水不通過地下室進入城市軌道交通工程，地下室各口部防水淹設計標準不低于地鐵工程設計標準，當低于地鐵工程設計標準時，連接通道內需設置防淹門等防淹封閉措施。

（4）站點與下沉廣場連通，下沉廣場敞口周邊地面標高需高于周邊道路標高。下沉廣場敞口周邊防洪防澇結構頂部距室外地面不低于1 000 mm，需采用鋼筋混凝土擋水結構，墻厚及配筋需滿足抗水壓要求。下沉廣場防水淹設計標準不宜低于地鐵工程設計標準，當低于地鐵工程設計標準時，與地鐵地下空間的連通口部需設置防淹門等防淹封閉措施。站點與下沉廣場相連通道的地面標高不宜低于下沉廣場地面的標高，若存在高差則需向下沉廣場一側找坡。防淹擋板及防淹門性能與造價對比表，如表2所示。

（5）根據《城市軌道交通工程項目規范》（GB 550

335—2022）第5.5.3條規定：當地下區間下穿河流、湖泊等水域時，應按規劃航道的要求和預測沖淤深度控制區間隧道深度，并應在下穿水域的兩端設置防淹門或采取其他防水淹措施。根據《地鐵設計規范》（GB 50157—2013）第1.0.22條規定：當水下隧道出現損壞水體可能危及兩端其他區段安全時，應在隧道下穿水域的兩端設置防淹門或采取其他防水淹措施。

地鐵區間穿越江、河、湖等水域時，如出現區間進水或洪水入侵，將對整條線路造成安全隱患。故需在站點與隧道交界處設置防水淹封閉措施，最大限度地減少地鐵的洪澇風險，保障乘客人身財產安全。

2.2 排水措施

（1）站點敞開出入口、敞開風井及地下車站相連通的下沉廣場、地下過街通道等其他建筑設置雨水泵站（房）及雨水泵站（房）需設置兩臺排水泵，正常情況下一臺工作，緊急情況時同時啟用兩臺泵，單臺排水泵的排水能力需大于最大小時排水量的1/2。站點和區間的雨水通過排水泵提升排入城市排水系統。

低洼車站設置排澇應急搶險用的潛污泵及配套柴油機發電機，每處地勢較低的車站不少于2臺，流量不小于100 m3/h，揚程按全線最不利點配置。地下車站主廢水泵站結合線路及車站縱坡設置在線路下坡方向，每座排水泵站設置2臺排水泵，一用一備，必要時同時啟動，一級負荷供電[2]。排水泵的總排水能力按照消防排水量和結構滲水量之和確定。

（2）地下區間一般在線路低點設置區間廢水泵房，每座排水泵站設置2臺排水泵，一用一備，必要時同時啟動，一級負荷供電。在地下區間聯絡通道泵房內敷設備用的排水管路，在管道始端設置1個DN65快速接頭，方便與應急泵快速連接，排水管預留快速接頭目前在武漢、鄭州、合肥等城市已經得到應用，便于在發生倒灌時應急搶險。位于河流、湖泊、海域等水域下的區間廢水泵站，適當加大水域下區間隧道廢水泵房的排水能力，每座排水泵站設置3臺排水泵，兩用一備，必要時同時啟動，一級負荷供電。

2.3 設備及監控措施

（1）地下車站各類口部的室外地面以及隧道內的各相對低點設置水位監測傳感器。在地下車站人員出入口、車站站臺層及站廳層的明顯且便于觀察的位置處設置水位尺，防水淹監測點設置圖像或視頻采集裝置。地鐵車站的排水泵站、排雨泵站、排污水泵站設危險水位報警裝置，低洼車站、連接低洼車站的區間或跨水域區間泵站的報警水位接入OCC。

（2）雨量傳感器、水位監測傳感器、防水淹圖像或視頻采集裝置、主動防淹擋水裝置、防淹門及其他防水淹設備的監測數據傳送至車站級環境與設備監控系統，并由綜合監控系統將數據傳送至線路控制中心及線網指揮中心，車站級監控系統需具備自動聯動相關排水設備啟停的功能和按照指揮命令啟動相關防淹設施的功能，并實時監控設備運行的情況。

2.4 施工期防洪澇措施

（1）站點基坑工程出現洪澇進水并易連帶引起鄰接工程（臨近既有線、與已貫通區間聯通等）產生被淹隱患，工程危害及社會影響較大，防汛標準需滿足50年一遇水位加300 mm安全超高值設防，其余基坑需按滿足20年一遇水位加300 mm安全超高值設防[3]。

（2）基坑四周宜布置排洪設施，根據設防水位設置防洪澇擋墻（擋板）；采用圍護樁支護形式的基坑工程宜結合冠梁設置防洪澇擋墻（擋板）；不具備合建放坡支護形式的基坑工程宜在坡頂一定距離設置防洪堤（墻）。防洪堤（墻）可采用土堤、混凝土或鋼筋混凝土墻等形式。位于郊區、條件允許的施工場地可采用土堤。當施工場地受限不具備設置土堤時，宜采用防洪墻。防洪墻宜采用鋼筋混凝土結構。其基礎的埋置深度，需根據地質情況并考慮一定沖刷深度，如無保護措施，其埋置深度需大于0.5 m。

（3）周邊存在大直徑雨水或給水水管的基坑，施工前需加強排查，避免因管周回填不密實或在開挖過程中出現坍塌，造成雨污水管破壞，突發涌水倒灌基坑。

2.5 運營期管理措施

（1）地鐵站點在運行期已成為一個相對封閉的空間，與外界聯系的通道主要有車站出入口、風亭和內部泵站排水出口，外圍來水只能通過這些通道進入地鐵站內。因此，地鐵車站在運行期的防澇安全需本著以防為主、以排為輔的方針進行，要完善站點周邊城市排水設施，確保雨水排出路徑通暢。

（2）城市軌道交通工程營運階段需要建立防洪澇數據庫，預留接入城市防澇在線預警系統、應急管理部門和氣象部門的實時數據平臺接口，融入城市防洪澇大數據管理，實時接收上級部門的應急管控，提高軌道交通防洪澇安全信息化管理水平。

除上述防洪澇措施外，外部新建連接項目審批管理需按照當地設防標準的最大設計洪澇水位進行，均需設置滿足設防標準的擋水設備。已開通運營線路連接通道采用混凝土墻體封堵隔離，人防門關閉，避免在建工程出現內澇倒灌。新建連接項目在地鐵保護審核環節，由外部項目的建設單位制定防洪澇災害預案，避免外部接口成為洪澇薄弱點。

3 結語

城市軌道交通是當今社會很重要的民生工程，全球氣候變化引起極端天氣頻頻出現，洪澇災害對城市軌道交通造成的影響越來越大。為保障城市軌道交通設施設備免遭洪水、內澇危害，保護乘客人身和財產的安全，應對軌道交通站點防洪防澇措施不斷改善并提高建設標準。該文針對站點洪澇災害內外成因進行了分析研究，總結出城市軌道交通站點從規劃選址、防排水設計、建設、施工及運營管理階段防洪防澇工程措施，提煉出城市軌道交通站點防洪防澇要“以防為主、防排結合、整體考慮、體系完整”的系統策略。

參考文獻

[1]防洪標準： GB 50201—2014[S]. 北京：中國計劃出版社， 2014.

[2] 地鐵設計規范： GB 50157—2013[S]. 北京：中國建筑工業出版社， 2013.

[3]成都軌道交通集團有限公司. 軌道交通工程防洪防澇實施導則[R]. 成都：成都軌道交通集團有限公司， 2018.