浅谈真空排水方式在管廊中的应用

综合管廊为地下构筑物,对地下构筑物影响最大的是地下水,目前所有的地下构筑物普遍存在漏水的情况,除了在建设过程中采取严密的防水措施外,管廊内的排水措施也是重要的治水手段。管廊内的水积水主要为伸缩缝的渗漏水、管廊内的冲洗水以及管廊内供水管道的放空检修水等。

管廊属于密闭的空间,长期积水使管廊内的空气潮湿,容易滋生细菌,产生异味,也容易使金属支架生锈,电缆发霉,尤其是阻火包在潮湿的环境中非常容易变质失效,同时管廊内有各种电气设备,潮湿的环境将大大降低电气设备的运行安全及寿命。由此可见,管廊内的积水会造成诸多的安全隐患,对管廊的运行产生极大的影响,因此做好管廊的排水措施显得尤为重要。

目前综合管廊常用的排水方式是水泵抽排方式,即在管廊内部设置集水坑,并设置水泵将集水坑内的水抽出管廊外市政管道,如图1。

此方式的优势是建设方便,造价低、具备一定的蓄水能力。但无法解决管廊内积水的问题,同时在使用过程中也会造成如下的问题:

1)集水坑面积大,上面设置钢格板,占据走道空间不便于行走,更不便于管线搬运。

2)水泵的排水管道垂直引上至顶板穿管廊墙体而出,造成漏水隐患点。

3)同时竖向的排水管道占据走道空间或者管线敷设断面。对管廊内管线的敷设人员通行造成极大的障碍,同时也导致管廊断面的增加。

4)水泵抽水时产生振动及噪音,会影响周围的支架稳定,同时可能影响穿墙体的防水套管密封性,造成漏水。

另一种传统的排水方式也是通过集水坑及排水泵抽排,不同的是在管廊外部设置泵站,泵站与管廊内集水坑连通,通过泵站抽排管廊内部的水,如图2。

此方式可避免在管廊内设置排水泵及管道,从而避免排水管道占据管线敷设断面,避免在管廊外墙或顶板开孔造成漏水隐患,避免水泵运行振动降低支架稳定性。但此方式造价相对高,仍然需设置较大的集水坑,占据走道空间,对管线搬运造成障碍。且依然会在管廊内留下一定量的积水。

通过以上分析可以看出,传统的积水抽排方式无法清除管廊内的积水,也无法改善管廊的运行环境。

真空排水系统是一种适用于密闭空间的新型排水方式。真空排水的原理如图3,是依靠气压差产生高速气流将积水从器具中排走的排水方式,其优势主要体现在,可迅速排除局部低洼的少量积水,保持室内环境干燥,改善卫生条件,杜绝异味的产生,而且可显著的节约用水量。多应用于在地铁站内的排水,以及高铁或动车组的卫生间排水。

综合管廊的运行环境与地铁站类似,积水以渗漏水为主,水量不大,因此真空排水系统同样可应用于综合管廊内。其原理与其他真空排水系统一样,利用真空泵产生气压差,将管廊内积水抽出至水箱内,再排入市政管网。

使用真空积水收集器代替原有的集水坑,并用管道将积水收集器与真空泵连通,积水收集器采用缓冲式排水,内部设置阀门、气压计和液位计,当液位计检测到一定量的积水时,输出信号使真空泵启动,当管道内的压力低于设定阀值时,气压计输出信号开启阀门,利用瞬间的负压将积水迅速排出。

真空泵与水箱均安装于泵房内,真空泵收集的水均排入泵房的水箱内,水箱内设有液位计,并安装有排水泵,排水泵的管道与市政雨水管连接,当液位计检测到水箱内的水较多时自动启动排水泵,将水箱内的水排入市政管网中。

为保证真空泵的排水效果良好,每台真空泵不宜接入过多的积水收集器,同时为避免设置过多的真空泵,导致泵房建设成本增加,也不宜使每台真空泵接入的积水收集器太少,通常每台真空泵考虑管理两个防火分区的积水收集器较为合适。

而综合管廊为线性工程,线路较长,为满足管廊全线的排水需求,沿途需设置多处真空泵房,为使管道内保持足够的气压差,真空泵房的布置间距不宜太大,同时为节约投资,泵房的间距也不能太小。可考虑将真空泵房与管廊的分变电所进行合建,服务半径约800m。而每个防火分区不大于200m,因此每个泵房内设置通常4台真空泵。

故适用于综合管廊的完整的真空排水系统如图4所示。

上面介绍了完整的综合管廊真空排水系统,结合其特点分析可以看出,真空排水系统可以很好的解决传统排水方式对综合管廊造成的问题:

1)使用积水收集器代替集水井,避免了管廊内大量积水的情况,同时能及时的排出积水,能极大的改善管廊内的环境。

2)取消了大型的集水坑不必设置钢格板,保证了走道保持完整,利于人员通行,也避免了对管线运输造成障碍。

3)避免安装竖向的排水管,不再占用管廊有效断面,管线敷设更为顺畅,同时也能适当缩小管廊的断面尺寸,减少投资。

4)避免管道穿越管廊外墙,保证管廊整体的完整性,减少管廊的漏水隐患。

5)避免了水泵的振动造成的影响。

同时,由于真空排水系统属于短时负荷,相对于传统排水方式的持续性负荷更加节能。按一个真空泵房的服务范围进行两种方式的电能损耗对比,一个真空泵房按4台真空泵考虑,服务按8个防火分区,每个防火分区按1处积水坑和两个积水收集器进行对比,对比如下表:

可以看出虽然真空系统的设备功率较高,但其属于瞬时负荷,使用时间极短,总体上看比传统排水方式更加节能。

然而真空系统也有其弱点:

1)整个系统的关键是如何保证管道内外有足够的压力差,因此建设过程中管道的材质选择以及施工质量要求较高;

2)真空管道均敷设于管廊外部,管道的埋深较大,因此管道的日常维修难度非常大,如何解决管道日常维护还需要进一步的研究。

3)正空泵的运行维护成本高,建设真空泵房,会增加管廊的工程造价,而且会增加管廊建设用地需求。

4)真空排水系统,控制系统复杂,设备精度要求高,系统的耐用度及可靠度尚需要时间检验。

5)真空排水系统适合水量较少的环境,当管廊内有大型管道需要放空检修时,真空排水系统将很难满足要求。

总结:真空排水系统,建设费用高,运行成本高,而且存在一定的问题需要解决,但是总的来说是完全可以应用于综合管廊的,而且具有非常显著的优势,对综合管廊的运行也更加有利,因此在真空排水系统在综合管廊领域具有广阔的应用前景。

摘要：真空排水系统是一种新型的排水系统,可显著的节约用水量,并有效的改善卫生条件,目前其在建筑排水方面已显示出巨大的优势,综合管廊的运行情况与地下建筑相似,本文结合综合管廊的自身特点对现有的管廊排水方式进行分析,并对系统真空排水系统在综合管廊内的应用进行讨论。

关键词：综合管道,真空排水系统,集水坑