鐵路大型高速普速共構車站增設固定真空卸污系統施工研究

郭斌

摘要：鐵路既有客站增設固定真空卸污系統是適應鐵路發展的必然趨勢，也是自覺落實國家環保政策的要求之所在。本文以合肥站增設固定真空卸污系統施工為例，對既有大型高速、普速共構站增設該項工程施工的重難點進行分析研究并提出相應措施。

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.

關鍵詞：真空卸污系統;既有大客站;施工

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

中圖分類號：U291.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）18-0207-04

0? 引言

隨著我國新《環境保護法》的實施，近年來環境保護治理力度的不斷加大，以及鐵路既有25G（K）型客車加裝真空集便裝置改造工作的快速推進，全路安裝集便器的客車逐漸增加，新建客運站和既有客運站改擴建時應考慮增設列車密閉式廁所污物地面接收設施（以下簡稱：固定真空卸污系統）的必要性。在大型客站增設固定真空卸污系統，可以說是鐵路自身發展的需要，也是人民對依法建設“美麗中國”的期盼。

目前國內的大型客站往往同時承擔了高速與普速列車雙重到發任務，而一般建成時間較早的既有客站，普遍沒有安裝固定真空卸污系統，且這些客站往往為了適應我國鐵路提速、擴能以及近年來鐵路的高速發展，新技術、新裝備的投入應用，又都經歷了次數不等的既有站場改造。再者隨著國家經濟的高質量發展，旅客運量在呈逐年聚增趨勢，由此帶來的列車運行密度也在逐年攀升。

面對線路下面錯綜復雜、線路上面設備設施密布，站內來往人流、車流繁忙如織，集中了國鐵、地鐵、城市公交等多種交通方式的綜合交通樞紐的鐵路既有大型客站，增設固定真空卸污系統，如何做到“施工不行車，行車不施工，施工對行車不構成影響”暨“新建工程與既有站場設備實施達到完美、協調，觀感質量最佳”。作者認為：這是個需參建各方認真加以研究的一個課題。

1? 鐵路固定真空卸污系統及構成概述

鐵路固定真空卸污系統由真空站（包括真空機組及信息管理設備）、卸污單元、卸污管道及輔助設備等組成。其工作原理為：用泵或者噴射器使卸污管道形成真空，在真空壓力差的作用下，將列車密閉式廁所污物，通過卸污單元進入卸污支管，再進入卸污干管，經過真空站排到鐵路既有排污管或市政管網或污水處理設施[1][2][3]。

真空機組為整個真空系統的核心。真空機組設備的功能為：維持系統真空度、排污功能、自動化控制、指示工作真空度及工作狀態。根據產生真空原理的不同，主要有三種形式，即在線凸輪機組、真空泵機組、噴射器機組。在線凸輪機組由凸輪泵、電機、PLC控制系統、附屬部件等集成裝配;真空泵機組由真空泵、真空罐、排污泵、控制設備及除臭裝置等輔助設備組成;噴射器機組由噴射器、噴射泵、收集罐、排污泵、控制設備及除臭裝置等輔助設備組成。

卸污單元的功能是：實現將鐵路車輛集便器污物抽吸至真空管道。它是由抽吸軟管、快速接頭、球閥、密封裝置及配件組成。根據抽吸軟管的形式不同，可分為伸縮架空式、盤繞式兩種真空卸污單元。

真空卸污管路的功能為：連接卸污單元與真空機組，利用壓差將污物輸送到真空機組。它是由管道、配件、連接件和密封件組成。

信息管理設備由計算機、組態軟件、視頻等組成。它具有信息顯示與傳輸功能，將系統現場數據信息傳至中央信息系統，實現對設備的在線監測和運行狀態跟蹤。

2? 工程概況

依據上海局《關于公布全局主要客運站增設固定吸污設施建設方案的通知》文件，在合肥站Ⅰ-Ⅱ股道間和7-8股道間各設一條固定式卸污線，每條卸污線安裝21套抽吸單元設備，設置1套真空機組，機組能力可滿足8個卸污口同時作業，目的是滿足本站通過或立折客車的卸污要求。其工程主要內容為：在基本站臺淮南方向（蚌埠方向）既有花房處新建42.5m2半地下室結構真空機組機房和容積100m3的鋼筋混凝土化糞池1座，機房安裝在線凸輪泵真空機組和信息監控管理設備各1套;在1-II道、7-8道間各安裝21個共計42個盤繞式真空卸污單元設備;在1-II股道間直埋敷設、7-8股道間敷設于股道間既有排水溝內，平行于卸污線管徑為dn160mm、長度1155m的縱向真空卸污干管（以下：簡稱干管），在站端淮南方向（蚌埠方向）敷設連接兩條縱向干管通向真空機組間與真空機組相連的管徑為dn225mm、長度65m的橫向過軌真空干管;其他電力、給排水、通信信息及相關配套等。

3? 工程特點及難點

3.1 合肥站圖定旅客列車117.5對（其中動車組列車24對），站內來往動車、客車密度很大，運輸部門只能按圖定天窗點每日2h安排施工（23：50分至次日1：50分），而敷設的真空卸污干管又位于兩高站臺間的兩線間，經測算，2h的天窗點實際能用于施工作業的時間只有70min。利用天窗點人工開挖埋設真空卸污干管，且必須做到“點內開挖、點內恢復、到點開通”。管道安裝需要工作面，施工時間不足、效率低下、安全壓力太大的問題突出。

3.2 該站1-II道間既有12根H型電氣化鋼支柱、23處客車給水栓臺座、4根跨線人行天橋鋼結構柱，軌控設備一套和給水主干管一條;7-8道間既有鋼結構無柱雨棚柱22根，23處客車給水栓臺座，4根跨線人行天橋鋼結構柱。另外：1-II道H型接觸網支柱為擴大基礎，與竣工圖不符;7-8道線間距為5m，線間排水溝本身截面不大且溝內已經敷設了給水管，鋼結構無柱雨棚柱基礎為大基礎?？臻g不足，卸污單元、卸污干管敷設，可以說是“無門無路”，如何滿足安裝技術條件是一道繞不開的難題。

3.3 該工程概算約1000萬元，且項目單一，主要是設備安裝，實際涉及專業眾多，如：站場、車輛、給排水、電力、通信、信息、房建等專業。主觀上設計單位重視不夠、專業配置缺失，如：僅配備了給排水專業人員，普遍缺少站場、車輛等專業?？陀^上設計單位很少配備專職駐站防護員和現場防護員，按現行既有線施工安全管理辦法，無法上道開展既有線勘察設計現場調查、量測;同時隨著我國鐵路新技術、新裝備的不斷發展和普速鐵路的提速改造等，既有大型客站均經歷至少一次以上的站場改造，因當時條件下的工期進度要求等，造成站改后現存的設計、施工、竣工圖紙資料文件之間存在偏差等問題不同程度存在。上述主客觀及其它綜合原因等，使得此類工程設計深度、前期現場調查、指導性施組編制等方面均不同程度存有問題，以致工程實施難度很大、甚至無法實施。如：該工程原設計要求1-II道間真空卸污干管與既有客車給水管溝同溝敷設，而實際上1-II道間根本就不存在客車給水管溝;擬建真空卸污干管橫向過軌徑路正下方是在用的行包地道，不具備施工條件;擬建化糞池位置下方是南北人行地道，空間內存在無柱雨棚柱基礎、窨井等構筑物，同樣不具備施工條件等問題;擬建真空機房位于基本站臺靠車站圍墻側，基本站臺為高站臺，施工需對基本站臺進行明挖而損壞站臺面，另基本站臺上有一條平行于線路方向用于電力、信號、通信、信息等纜線敷設的綜合槽溝，施工困難極大。前期設計問題多，施工難題較多。

3.4 既有站線路下埋設的纜線和各管溝線槽眾多，地下情況復雜，圖紙不齊全或與實際不符，需挖探;同時需采取避繞、防護、割接、遷改等;兩線間敷設真空卸污管、既有給排水管溝清淤等工程在電氣化區段施工。既有線施工安全控制難度極高。

3.5 構筑物-真空機組泵房位于基本站臺淮南方向（蚌埠方向）既有花房處，施工場地狹窄，且處在臨近營業線施工范圍內。大型挖機、吊車等機械設備無進場通道，另擬安裝的真空凸輪泵機組設備總重量2900kg，機組尺寸L×W×H=3130×1050×2000mm。構筑物施工和真空機組吊裝同樣是個不小的難題。

3.6 工程施工區域地處既有客運站內，站內到發中轉旅客列車多，旅客多，施工地點土方、材料、設備的進出場困難。施工場地具有特殊性。如何保證運輸、旅客及施工安全，做到運輸、施工兼顧，并對本站列車通行及旅客進出的干擾降至最低也是本工程的難點之一。

3.7 本站的圖定天窗點為23：50分至次日1：50分。因此本工程涉及既有線的施工部分，均集中在夜間，且施工條件受制因素多。施工人員的人身安全、施工質量控制也是同類工程的難特點之一。

3.8 車站兩端均無平過道，加之站臺為高站臺，施工場地困難，存在大量二次搬運;再者每個施工封鎖點能利用的時間明顯不足，為了確保封鎖點內施工任務，除了需嚴密組織外，更多的是增加人員和機械，使得工程成本，尤其勞動力成本加大量驚人。本項目涉及既有線部分施工時，無量（工程數量）有價，且設計未考慮的問題突出。

4? 對策措施

4.1 做細做實施工圖現場核對、比選、優化及變更

由建設單位牽頭，與運輸部門（車站）溝通，利用站控天窗點，組織設計、施工、監理和設備管理單位共同參與，開展現場挖探、量測、詳實調查，并組織召開工程涉及的各相關既有設備管理單位（部門）、工程接管單位以及設計、施工、監理等各參建單位共同參加的協調會，協力推進深化設計、指導性《施組》編制工作。

4.2 科學編制實施性《施組》，并做到動態優化

采用“分塊（注：化糞池與真空機房土建施工為一塊;卸污干（支）管敷設與管溝開挖股道間施工為一塊;卸污單元與真空機組設備安裝為一塊）”同步，最后貫通，并以真空卸污干（支）管敷設、卸污單元設備安裝為控制主線，緊扣安全質量主題，過程中采用工程網絡計劃技術組織均衡各分項工程施工，全程抓住關鍵工序，時時盯牢各分項工程時間、空間上的充分利用與緊湊搭配，實現合理交叉作業，同步運用動態管理手段，對非關鍵工序平衡調動施工人員和機具設備，但特殊崗位人員應杜絕穿插使用，實現各項資源合理配置，工程建設的有序推進。以此原則方法，來編制實施性《施組》并抓好動態優化與落實，努力縮短既有線施工時間，盡量降低人工成本。

4.3 真空卸污單元布置

滿足鐵路建筑限界要求，以機車停車標為參照物，與上水單元的中心距不應小于3m，作業半徑按4-10m掌握，原則上間隔25m對位布置，全程覆蓋530m長（列車編組21輛）。如既有站場不滿足間隔25m對位布置，可考慮列車首尾編組隔離車（宿營、發電、行李車）輛的集便器“爆箱”幾率趨于零，作業半徑按4-13m掌握，在滿足作業需要的前提下，兼顧整條卸污線觀感質量，統籌綜合考慮對間隔密度距離進行適當調整。（卸污設備單元平面圖詳見：圖1、圖2、圖3）

4.4 線路間縱向干管敷設

干管外徑距枕木頭的間距不應小于0.7m（注：滿足日常線路養護和大機搗固），干管底標高為軌面下0.7-0.9m。干管按污物流向坡度宜大于1‰，鋪設時宜由低向高處進行，整條干管線應坡向真空站，不允許反坡。所有支管與干管相連時其接點應在水平軸向上方，連接角度應保證液體流向真空站，且回流量小。管路連接應使用Y型支管與Y型接頭（最大45°），不允許使用直三通和90°配件（注：防止紊流產生）[2]。敷設干管如遇各種障礙物需繞避時，可采用加裝11.5°或22.5°或45°彎頭連接進行水平轉向或垂直轉向，如需穿越障礙時，可采取設置提升節點，但需保證兩個提升段之間的最小連接距離低于60m。

4.5 端部橫向干管敷設

4.5.1 干管徑路的選擇方法

一是能滿足所安裝的真空機組整條卸污線抽吸最大距離參數要求;二是能滿足在不小于軌面下1.3m及以上空間范圍內，按坡度1‰，可敷設直徑不小于300mm的鋼套管條件;三是徑路的選線盡量避開車站咽喉、岔區;四是如真空機房在高站臺站臺面側，原則上不要選破拆高站臺墻徑路。

4.5.2 過軌預埋套管溝開挖

采用封鎖+慢行，明挖敷設鋼套管，開挖寬度為兩軌枕寬，深度為預埋管底至軌面1.3-1.8m范圍內。開挖施工時，對路基及道床進行覆蓋，兩側用擋板防止道砟滑落。如遇天窗點內無法完成施工，需在天窗點內及時恢復線路;如遇隔天封鎖，預埋的鋼套管接頭處采取保護，恢復原樣。預埋鋼套管按1‰坡度要求敷設，連接接頭設置在枕木頭0.7m以外的兩線間，嚴禁接口設在線路下，接頭采用法蘭連接。

4.6 線路間干管直埋

采用“分段、滾動、流水、蠶食”作業模式。即當日封鎖天窗點內，管溝開挖、干支管及電力與給水管敷設、回填恢復一次性完成，同時嚴格執行動態管理，確保管溝開挖長度與回填恢復長度絕對保持一致。開挖采取人工作業，對路基及道床進行覆蓋，開挖出的土方裝袋，回填多余土方及時外運，不得污染道床。另嚴格執行所有涉及到的既有設備管理單位監督員未到現場監護，禁止上線作業的“紅線”紀律。

4.7 線間既有排水管溝內干管敷設

一是采取對既有排水溝進行淤積清理，在滿足限界要求的前提下對部分截面積不足段擴改等方法，盡量降低敷設干管對線路排水功能的影響。二是干管需敷設在給水管下方，干管與既有給水管之間敷設物理隔板。三是做到管道固定牢靠，管道支撐間距符合設計要求，固定支撐件的位置正確。

4.8 真空機組吊裝

一是提前介入，土建組對真空機房和機組設備基礎施工開始前時，就邀請設備廠家派精干技術人員到現場直接參與土建工程的定位軸線、基礎軸線、地腳螺栓、節點預埋件的平面位置及標高等方面的施工過程控制;二是泵房屋蓋由現澆混凝土改鋼結構，建議設計院做變更設計，真空機組使用扒桿葫蘆方法就位。

4.9 既有線（鄰近既有線）施工安全控制要點

本工程為可單獨發揮效益項目。卸污干（支）管敷設、管溝開挖和卸污單元及附屬配套設備安裝屬既有線施工，化糞池與真空機房土建和真空機組設備安裝兩部分則為鄰營施工。一是嚴格依法、依規、按標和程序，編制《營業線（鄰近）施工方案》并落實審核和批準流程，對經批準的《方案》，執行中做到不折扣、不走樣;二是劃定“紅線”禁區，并做到“以紅線保底線”;三是與車站溝通，在滿足車站要求的前提下，劃定并公示施工人員進出站及通往施工區域行走徑路和材料、設備、機具進退場運輸路徑;四是選擇合適位置設置固定施工配電箱，確保施工和夜間照明用電，同時做好用電安全保護工作;五是對本項目施工過程中可能遇到的安全質量風險，采用“一圖四表”法（注：一圖為風險公示圖;四表指風險辨識分析登記表、風險控制計劃責任展開表、風險動態過程監控表和風險處置結果評定表），進行全面的辨識、分析、評估、管控;六是對參與施工人員，進行全員既有線施工安全培訓，且考試成績需達90分及以上。

4.10 質量控制關鍵及方法

真空卸污是設備安裝、真空管道敷設、系統檢驗調試等過程的系統集成。真空機組、卸污單元為集成裝配，因此，質量控制關鍵為卸污干（支）管敷設及管路連接。為此，一是堅持以工藝保質量理念（圖4工藝流程祥見）。二是要編制合理可行的安裝、焊接施工工藝文件，組織施工人員學習相應安裝工藝標準規范并考試。三是干（支）管敷設使時，要重點盯控好管路中心軸線、高程控制以及穩管環節。四是管路連接施工時，要重點把注電熔焊連接環節。

5? 結語

既有站場增設站場設備，一般都會遇到安裝位置或者說安裝線位選擇困難、技術條件不能完全滿足，施工干擾列車運行甚至對列車運行安全構成威脅等問題，通過對具體施工案例的研究，提出的一些方案、技術措施，可供類似工程項目設計、施工參考，且在前述工程中得到實際應用，有效地保障了施工和運輸的兼顧，可為今后類似工程提供有益的參考。

參考文獻：

[1]黃焱歆，張繼杰.鐵路站場真空卸污系統概述[C].中國鐵道學會鐵道環境保護委員會給排水學組2005年論文集：97-102.

[2]TB/T3163-2007，鐵路站段真空卸污系統技術條件[S].

[3]TB/T3243-2010，鐵路真空卸污系統卸污單元技術條件[S].