城市轨道交通系统的安全防护设计课件

城市軌道交通系統的安全防護設計

11.1安全防護設計的原則及技術要求11.1.1防災設計原則

1.嚴格執行各種設計施工的規範和規程2.預防為主3.確保安全4.系統設施的選擇必須符合防災要求5.建立聯防體系11.1.2技術要求

1.防火技術要求2.抗震設防技術要求3.防水災技術要求4.雜散電流腐蝕防護的要點5.其他防護要求1）對施工引發環境病害的防護要求2）防空襲技術要求11.2地震防護

11.2.1震災的破壞形式

根據對阪神地震的調查，地鐵車站和區間隧道的破壞形式為：中柱開裂、坍塌、頂板開裂、坍塌，以及側牆開裂等。地鐵輕軌線高架橋破壞的形式主要表現為支座錨固螺栓拔出剪斷、活動支座脫落或者支座本身構造上的破壞等。

11.2.2地上結構與地下結構的地震反應有不同的特點(自學)

11.2.3抗震設計方法

1.設計中應考慮的地震影響因素有以下幾個方面：1)地震時地基下層土和結構的變形；2)結構自重產生的慣性力；3)地震時的土壓力；4)地震時的動水壓力。

2.設計方法

1）擬靜力設計方法

2）反應譜理論

3）時程分析方法

11.2.4抗震構造措施

1.地基處理2.結構構造措施

11.3火災防護

11.3.1地下工程火災發生的特徵和危害1.排煙困難，散熱慢

2.高溫高熱全面燃燒

3.安全疏散困難

4.撲救困難、危害大

11.3.2地鐵工程火災的防護對策

1.規劃佈局合理

2.選擇鋼筋混凝土結構

3.合理選擇裝修材料

4.合理選擇出入口位置和數量

5.防火分區劃分及要求

6.聯絡通道的防火作用

7.鋼結構的防火保護處理

8.地鐵車站和隧道的機械通風及排煙

9.地鐵火災自動報警系統設置

10.滅火系統的選擇

11.災後處理的一般性辦法11.3.3地鐵火災的監控、報警與消防

1.火災監控與報警1）監控與報警系統的組成

2）系統功能

3）系統設備

4）系統電源設備

2.消防系統

1）水消防系統

(1)消防水源與進水方式

(2)消火栓系統

(3)水幕系統

(4)閉式自動噴水滅火系統

2）化學滅火系統

(1)噴灑系統(2)控制系統

11.3.4地鐵火災救援

1.突發火災的應急人員疏散

1）列車在行駛中著火

(1)火災發生在月臺附近

(2)火災發生在隧道中央處。

2）車站發生火災

2.救援隊伍的組織

11.4水災防護

11.4.1防洪澇積水回灌

夏季暴雨在街道沉積，如沒有足夠的排澇設備，地面水位高，當地面水位高於地鐵車站入口標高或風亭、排煙、排水孔標高時，就可能大量向車站回灌。沿海城市受到海潮汛影響，海水沿內陸河道回流，漫出防汛堤，也可能向地鐵出入口回灌。

車站出入口及通風亭的門洞下沿應高出室外地面150～450mm。必要時設臨時防水淹措施，例如在洪汛期做好封堵進出口水流通道的材料和施工預案。在地鐵車站、區間隧道設置足夠的泵房設備，一旦進水時能及時外排，防止水淹地鐵工程的設施。位於水域下的區間隧道兩端應設電動、手動防淹門。

11.4.2地鐵工程防水材料

1.防水卷材

2.防水塗料

3.結構自防水材料

4.嵌縫密封材料

11.4.3地鐵車站防水

1.離壁式襯套拱頂與側牆防水技術

2.複合式襯砌防水技術

3.卷材防水技術

4.塗料防水

5.接縫防水

1）施工縫

2）伸縮縫（誘導縫）

3）後澆帶（後澆縫）

11.4.4防水設計

1.結構自防水設計

1）以高強度混凝土代替防水混凝土

2）混凝土施工品質問題

(1)應重視粗骨料的選擇

(2)應優先採用摻外加劑的防水混凝土

(3)重視粉煤灰摻合料的應用

(4)結構上盡可能不留或少後澆縫

(5)適當增加牆體水準構造筋

2.複合式襯砌

11.5雜散電流防護

11.5.1產生雜散電流的原因及危害

採用走行軌回流的直流牽引供電系統中，接觸網與牽引變電站的正母線連接，回流走行軌與負母線連接。牽引變電所輸出的直流電經導電軌（第三軌）或架空線送入電動車組，流經電機電器後經走行軌回流，再經連接在走行軌上的導線回流到變電所負母線。

走行軌具有縱向電阻，因此從運行車輛至變電站負母線之間的回流走行軌上就產生電壓降，車輛附近的走行軌電位相對高一些，形成軌道陽極區，就有正向漏泄電流流入大地。

因為地下埋設的鋼筋、管道周圍總有比較潮濕的電解質類物質，雜散電流在金屬與電解質之間流動就加速了金屬失去電子游離成金屬離子，形成類似於電解過程的腐蝕現象，這就是金屬的電腐蝕。

11.5.2雜散電流腐蝕機理

電化學腐蝕的發生一般應具備以下四個缺一不可條件：（1）必須有陰極和陽極。（2）陰極和陽極之間必須有電位差。（3）陰極和陽極之間必須有金屬的電流通道。（4）陰極和陽極必須浸在電解質中，該電解質中有流動的自由離子。

由雜散電流引起的腐蝕簡稱電蝕，有如下特點：（1）腐蝕激烈；（2）腐蝕集中於局部位置；（3）當有防腐層時，往往集中於防腐層的缺陷部位。

11.5.3影響雜散電流大小的參數

1.供電臂長度的影響

2.回流走行軌縱向電阻的影響

3.回流走行軌對地的過渡電阻的影響

4.機車負荷大小的影響

5.排流網縱向電阻的影響

6.是否排流的影響

11.5.4雜散電流測定

測量管片內部電氣連通和引出點電氣連通品質的最直接的方法是測定管片連接點的電阻值。

11.5.5雜散電流防護專業要求

1.按防迷流專業提出的要求，將管片鋼筋焊接連通成等電位體。

2.接觸網、排水管、消防水管、軌旁電話、揚聲器等固定設備，均採用打膨脹螺栓解決，螺栓的尺寸按各工種要求而定。

3.在預留螺栓孔中設置遇水膨脹密封墊圈，既有利於防水，又不至於影響金屬墊片與預埋件的接觸，保證防止雜散電流的傳播。

4.所有襯砌管片連接件、外露件，均需要鍍鋅處理，防止連接件、預埋件的銹蝕，並且所有連接件、預埋件及鋼筋必須可靠電焊連接，以防止雜散電流侵蝕。

5.結構表面應做防水防腐塗層。

6.消防管道防迷流

11.5.6雜散電流的控制

（1）減小回流軌的電阻（2）增加洩漏路徑對地電阻（3）增加大地和地下金屬結構之間的電阻（4）增加地下金屬結構的電阻11.6其他防護

11.6.1施工誘發環境災害的防護

1.環境土工公害問題

1）市區地鐵車站施工

2）地鐵區間隧道施工

3）高架橋施工

2.建築物及管線的保護方法

11.6.2戰爭破壞防護

地鐵作為城市客運交通的動脈，重要的城市市政設施，既是戰時敵人襲擊的目標，也是戰時我方防禦的重點。地鐵工程的車站和區間隧道一般都埋置在岩土介質中，加上自身用鋼筋混凝土支護襯砌，本身具有對爆炸衝擊破壞的防禦能力。地鐵工程具有通風、給排水、通信、訊號、自動報警和防災的系統，如果與城市民防系統連通，經過改進，可以很好地為戰爭時防空襲服務。

小結城市軌道交通系統通常是城市最大的基礎設施之一，由於軌道交通運量大，設施設備的科技含量較高，一旦發生災害事故就會形成比較嚴重的後果。因此城市軌道交通系統的安全防護問題具有重要意義。

本章從城市軌道交通系統施工和運營期間可能發生的災害（自然災害和人為災害）出發，從地震、火災、水災及雜散電流的防護角度探討了安全防護設計的原則及技術要求，結合《地鐵設計規範》（GB50167-2003）的規定，介紹了地鐵規劃與設計中相關防災抗災設施的配置。思考題1.試述軌道交通系統安全防護的主要技術要求。2.設n＝50年，地震週期為0.55s，參數B＝0.6，＝1