摘要：近年来城市内涝影响地铁运营的事件不断增加，做好地铁防淹工作迫在眉睫。文章结合地铁设计规范的要求明确设计目标，从选线设计、市政排涝能力、最大积水深度测算等方面层层递进，阐述做好地铁防淹规划的设计思路，分析各项防淹措施的防淹效果和需要注意的问题，针对靠近河道的防淹特例，根据河道的不同特征给出相应标准，推荐采用“防排结合”的设计思想，在增加最小投资的情况下达到较为理想的防淹效果，通过对防淹规划设计的重点问题进行总结和归纳，为后续工程提供借鉴。
关键词：地铁车站；防淹；内涝；防排结合
1引言
地铁已成为人们日常出行常用的现代交通工具，近年来，极端恶劣天气时有发生，城市基础设施面临各项考验，各地轨道交通常因城市内涝被淹而停运，给人们的工作和生活带来严重的影响，因此做好地铁防淹规划设计工作意义重大。文献[1]从运营角度，阐述车站防汛准备和应急处置措施；文献[2]通过实践总结归纳出地铁防淹门设计安全风险评估等级、防淹门设置原则和工艺技术要求，以及防淹门与相关专业系统的接口和功能要求；文献[3]提出液压升降式防淹门系统方案，从机电设备的角度阐述该方案的系统构成、性能特点和技术接口；文献[4-5]提出车站防淹门系统应与信号系统建立可靠的通信接口的解决方案。文献[6]提出基于降雨区间预报的防洪预警方法，针对预警级别提出相应的防洪措施。文献[7]提出长大区间防淹门远程控制方案，解决远程控制难题。本文主要从前期规划阶段、土建设计与实施阶段介绍地下站、地下区间的防淹规划及设计思路，重点分析线站位选择、市政排涝能力、内涝水位计算对防淹设计的影响。
2防淹类型与设计目标
地铁防淹问题集中体现在地下站、地下区间，重点设防部位是车站的出入口、风亭以及区间的U型槽段。防淹类型主要分为因暴雨引起的内涝型和因江河湖泊泄洪引起的洪水型2种，其中以内涝型最为常见。为尽可能保证在暴雨时地下车站和地下区间的正常运营，结合我国已建地铁工程的实际运营经验，地下车站和地下区间敞开段防淹设计按照50年一遇暴雨强度进行取值[8-9]。据统计分析，内涝雨水倒灌进入车站概率最高的部位是出入口，进入区间概率最高的部位是U型槽和车站出入口。
3防淹设计思路
3.1合理选择线站位与规划同步实施
在以公共交通为导向的土地开发模式（TransitOrientedDevelopment，TOD）下，地铁线路部分站点常位于待开发区域，站点周边市政道路尚未成型、各项市政管网尚未铺设到位，车站、区间的选线依据仅是远期规划，甚至有部分车站建成后，周边的市政配套设施依然没有，此时若车站处于低洼地段，在极端暴雨天气下，容易出现雨水积聚、倒灌进车站而影响运营的情况。如图1、图2所示的地铁出入口均位于地势低洼处，且四周排水设施不足，外部积水容易进入车站。因此，合理选择线站位，在条件允许的情况下，尽可能与规划同步实施、特别是与市政给排水管线同步实施到位，对防淹起到至关重要的作用。如区域开发确实难以与地铁建设同步，则地铁建成后应充分考虑出入口、风亭周边的雨水排放，在没有市政排水管网时，应施作排水沟、做好雨水引流。区域开发与地铁建设分期进行时，车站还应做好与规划地面标高的衔接协调工作，避免周边建筑及市政工程完成后，将车站出入口、风亭置于低洼处或造成防淹平台高度不足的情况。
3.2客观评估市政排涝能力
在车站被淹案例中，绝大部分是由城市内涝、市政排涝能力不足而引起。按照GB50157-2013《地铁设计规范》的要求，出入口应高出室外地面300～450mm，在此情况下是否会出现雨水倒灌取决于2个方面：一是暴雨强度，二是站点周边的市政排涝能力。根据GB/T50805-2012《城市防洪工程设计规范》中对Ⅰ等城市防洪工程内涝水位按大于等于20年一遇暴雨重现期计算[10]，地铁作为城市重要的基础设施，将设防标准提高至50年一遇暴雨重现期进行设计取值，则防内涝能力相比一般市政工程高，因此，站点周边的市政排涝能力是决定站点是否出现被雨水倒灌的关键因素。目前较为可行的办法是对地铁沿线站点做内涝评估报告，客观分析站点周边的排涝能力、最大积水深度，以此作为出入口地面和风亭口部设计标高取值的依据。
3.3同标准计算内涝水位
目前市政排涝能力或积水深度大多按20年一遇暴雨重现期计算，与地铁的标准相差甚远。如有可能，市政排涝能力采用50年一遇暴雨重现期进行设计、实施，则可大幅降低因内涝引起地铁停运的概率。在建成区或老城区，此目标可能因市政管网升级改造而较难实现；在待开发区域，此目标有条件实现，但需增加部分市政设施的投资。无论此目标实现与否，均应采用地铁标准计算在既有市政排水能力下的最大积水深度，以此校核出入口地面防淹平台和风亭口部设计标高的合理性与可行性。
3.4防淹措施分类与对比分析
防淹措施分为主动防淹和被动防淹。主动防淹以设置防淹平台、提高防淹标高为主要措施，例如提高出入口地面平台标高、提高风亭开口部位标高、提高U型槽段的标高等，适当提高主动型防淹措施的标准对土建投资影响不大，但防淹效果明显，能有效保障地铁安全运营；被动防淹以设置防淹门、防淹挡板作为主要措施，通常在过江、过河段区间设置防淹门，在出入口防淹平台上设置防淹挡板等，被动防淹措施也可以防止汛期或内涝时雨水倒灌，但会影响到地铁运营。因此在过江、过河段，若区间内设置防淹门，则该区间两端的车站一般都设置配线，以保证防淹门关闭时能够分段运营。有时车站位于江心洲或湖中岛，水域的百年洪水位远远高于站位处市政道路，为满足乘客进出站便捷和防淹的要求，在出入口通道内设置平开的防淹门来防止洪水的侵袭。但后期的装修过程中，大量的装饰墙面、广告牌等遮挡了防淹门，导致防淹门不能正常启闭，在关键时刻没有起到相应的防淹功能。因此，在出入口通道内设置平开防淹门时，务必保证装饰装修工程不能影响防淹门的正常启闭。随着技术装备的不断进步，地铁出入口垂直式防淹门和水动力全自动防洪闸系统[11-12]，因具有占用通道长度短、对装修影响小的优势，在地铁工程中也开始应用，这些均是被动防淹措施中较为理想的选择。
4特殊案例
位于河道附近（江心洲、湖中岛的情况除外）的车站或U型槽段标高是按内涝标高取值还是按河道百年洪水位取值一直是各方争论的焦点，特别是有些地上河（黄河），如按河道百年洪水位设计车站或U型槽段标高，则高出现状地面很多，基本无法实现。对此特例问题，笔者认为应区别对待。（1）河道两侧有防洪堤。经水利部门评估后，认为河道百年洪水位对两侧地块内涝水位无影响时，应按内涝水位设防。（2）河道两侧无防洪堤。应重点评估河道百年洪水位对两侧地块内涝水位的影响，按评估后的修正内涝水位进行设计，而不能直接采用河道百年洪水位标高作为设计输入，河道的百年洪水位主要作为桥梁跨河段的设计输入依据，不能与U型槽段的防淹混为一谈。位于江心洲、湖中岛或蓄滞洪区[13]的车站在汛期无法实现室外市政管网的排水引流，防淹压力远高于市区一般车站。此时若条件允许，采用高架敷设方案可有效降低风险，如武汉市轨道交通21号线在武湖蓄滞洪区均采用了高架方案[14]；若需采用地下敷设方案时，车站及区间必须采取有效的防淹措施，如已建成的长沙地铁2号线橘子洲站出入口及风亭均采用了高筑平台的主动防淹方案，所筑高平台高于橘子洲现状地面约3.23m，经受住了2017年7月湘江流域罕见洪涝灾害的考验[15-16]；已建成的石家庄地铁1号线二期工程东庄站[17]、在建的南京地铁4号线二期江心洲站[18]均采用了在出入口设置防淹门的被动防淹措施。
5贯彻防排结合的设计思想
随着极端天气出现概率的逐年上升，有必要适当提高地铁自身的防淹能力。目前，出入口高出室外地面300～450mm、风亭开口高出室外地面1m以上的设计标准能满足大多数车站的防淹要求。但对处于待开发区域地势较低处的车站，因市政排涝能力存在很大不确定性、外在不可控因素较多，则应适当提高出入口地面和风亭开口设计标高（一般比预测数值高100～150mm），特别是出入口处的几个台阶不容忽视，上海地铁2号线曾因未设置出入口室外台阶或台阶高度不足而造成几个区间被淹，导致损失惨重。在提高“防”的能力的同时，贯彻“防排结合”的设计思想，适当加大出入口和风井下雨水泵的流量和扬程，提高“排”的能力，是增强自身防淹能力的另一措施。对于一般地下车站，当室外雨水积聚高于出入口的防淹平台时，应在平台上加设防淹挡板，出入口集水坑内的潜水排污泵扬程应满足此时将防淹挡板渗漏水及时排出室外的条件，确保雨水不进入车站。而风亭不具备安装防淹挡板的条件，一旦雨水积聚面高于风亭开口部位，将会瞬间涌入车站，仅依靠风亭下方的潜水排污泵无法及时排出，因此，对于风亭而言，防淹措施应以提高开口处的设计标高为主。经调研，一般地下车站出入口、风亭下的潜水排污泵功率较小，适当提高扬程对设备造价影响较小；出入口、风亭的防淹标高每提高150mm，车站按2组风亭、4个出入口测算，约增加土建投资4万元，但对提高车站防淹功能、保证极端恶劣天气下的运营却有不可估量的作用。
6结论
（1）50年一遇暴雨重现期是地铁防淹设计输入基础，站点周边市政排涝能力是防淹的根本。（2）地铁沿线的防洪评估报告是排涝能力、最大积水深度的客观体现，参建单位各方应给予充分重视。出入口防淹平台高度大于最大积水深度时，可保证站内设备设施免受洪水侵袭；如现场不具备高筑防淹平台的条件，则可在出入口上部加设防淹挡板或垂直式防淹门，以保证挡水效果。（3）站点或U型槽附近防淹标高适当提高，对土建造价影响较小，但可大幅提高防淹能力，保障地铁正常运营。近期郑州地铁5号线被淹的原因之一就是雨水冲垮出入场线的挡水墙进入正线区间。（4）对特殊站点或特殊区段应具体问题具体分析，切不可盲目更改设计标准、更不可采用错误的设计输入。
作者：倪吉栋 单位：中铁第六勘察设计院集团有限公司