张强
中铁四局集团电气化工程有限公司 安徽蚌埠 233000
摘 要：在国内经济高速发展的推动下，地铁（也称为“城市轨道交通”）已成为大中型城市必不可少的交通工具。据统计，2020年末全国大陆内城市轨道交通线路达7500公里左右，预计2025年末将超过10000公里，2030年末将达15000公里，地铁高速建设与发展，为人们日常出行带来极大的便利。同时，地铁建设是一个复杂庞大的工程，单从站后机电安装工程来讲，包含通风空调、给排水及消防、动力照明系统，都属于地铁工程最必不可少的构成内容。对于地铁车站给排水系统、消防系统设置的合理性而言，确保其各项功能和实质效用能够得到全面发挥也至关重要。基于此，本文主要以地下标准车站为契机，针对地铁给排水及消防系统工程施工技术进行简略的分析，希望能够为促进地铁工程的建设发展做出贡献，仅供参考。
关键词：地铁车站；给排水；消防系统；工程施工；技术分析
在全国高质量发展的大环境下，施工生产工艺的不断改进与提升已成为一种大趋势，而地铁车站给排水及消防系统的建设质量极易对地铁工程的综合运转产生直接的影响，为了促使管网实现良好、有效、低能耗运行的目标，不但要设计合理的方案，而且安装质量的好坏将直接影响到今后的使用效果，因此，在对地铁车站进行建设的过程中，就必须着重针对各种影响因素进行更深入的思考，确保施工方案的有效性与科学性，以此确保地铁车站施工的正常开展。
一、地铁车站给排水及消防系统特性
地铁给排水及消防系统主要是确保地铁车站正常洗消用、排水以及结构渗漏水排水。生活生产给水系统主要承担车站内卫生间、冲洗栓、空调机房冲洗水槽、空调水系统补水用水；排水系统分为雨水系统、废水系统及污水系统，主要负责以上给水系统正常排水外，还承担结构渗漏水排水；消防给水系统主要负责车站及区间内消火栓及喷淋系统用水。给排水是为了正常运营所需用排水，保证常规运行生活生产不受到影响，而消防系统主要是为了地铁车站在火灾状态下能够展开应急处理，防止事故扩大或发生意外。
二、地铁车站给排水及消防系统施工技术
地铁生活生产给水系统直接引自市政给水管道，根据车站用水量引入管径一般为DN80\DN100；消防用水接自两路市政给水管网或设置消防水池两路自灌式吸入，管径一般为DN150\DN200，经消防泵房加压后，供至车站环网；排水系统分为重力排水系统及压力排水系统，经排水沟、离壁沟、管道等汇聚至集水坑或污水提升站，由排水设备排至室外排水管网（雨、废、污分流）。
1、给排水及消防管材、连接方式分类
（1）管材
地铁给排水及消防系统施工主要分为管道安装与设备安装，管道一般分为镀锌钢管、不锈钢管、衬塑刚管、涂塑刚管、无缝钢管、球墨铸铁管以及各类塑料管。车站范围内生活给水系统一般采用不锈钢管和衬塑钢管；消防系统管道采用热镀锌钢管和球墨铸铁管，除室外，球墨铸铁管一般用于区间隧道内；排水管道需考虑管内流体腐蚀性一般采用涂塑钢管、镀锌钢管（使用较少）及塑料管；空调水管（本文指冷却循环水系统）使用镀锌钢管和无缝钢管。连接方式根据管道材质分为沟槽连接、螺纹连接、承插连接、胶水粘接以及热熔连接。
（2）连接方式
生活生产给水及排水系统：钢管管径大于等于DN100时采用沟槽连接，小于DN100时采用螺纹连接；重力排水用UPVC管采用胶粘连接。
消防给水系统：钢管管径大于等于DN65时采用沟槽连接，小于DN65时采用螺纹连接，区间如果使用球墨铸铁管道采用承插连接或承插法兰连接。
室外给水系统：钢管大于等于DN100时采用球墨铸铁管道，采用承插连接或承插法兰连接；小于DN100一般与车站内管道材质保持一致（需做好防腐措施），使用螺纹连接。
不同管材之间连接用法兰连接，管道与设备连接一般也采用法兰连接。
2、管道安装施工技术分析
（1）管道安装施工技术分析
沟槽连接施工中，滚槽过程需要严格保证其位置，管道加工时应支起另一端，使管道保持在水平面上，压槽机在滚压过程中要均匀用力，保证沟槽的深度等规格符合基本的安装要求，沟槽加工时间见表1。
表1 沟槽加工时间表
公称直径DN（mm） 50 65 80 100 125 150 200 250 300 350 400 500 600
时间（min） 2 2 2.5 2.5 3 3 4 5 6 7 8 12 16
管道沟槽加工完成后，应严格检查沟槽加工的宽度与深度，管端与沟槽外部须没有划痕、凸起或滚轮的印记等缺陷，保证管道的密封性能；同时应对管道内壁沟槽挤压加工部位，涂刷防锈漆加以保护，管道加工过程中如有其它部位锌层、涂层等被破坏，应做好相应的修复工作。
图1：槽口示意及检查要点
图2：卡箍连接要点
螺纹连接管道加工后，管螺纹都应端正、清楚、完整、光滑，管道的螺纹必须保证其平整性，避免出现断丝等现象，为防止螺纹之间配合过松或过紧及符合装配公差的要求，要有1/16的锥度。外螺纹主要尺寸分部位置示意见图3，外螺纹上各主要尺寸见附表1。
图3：螺纹加工主要尺寸分部位置示意图
螺纹管道安装过程中，要严格按照管道安装拧紧的方向，最好一次拧好，切忌出现倒回拧紧的情况，装紧后应留有螺纹。管道连接时，要保证填料不得挤入管道，以免阻塞管路；在管道连接后，把挤到螺栓外面的填料清除掉。各种填料在管道螺纹安装时只能使用一次，若管道拆卸，重新安装时，应更换新填料。螺纹连接时应选用合适的管钳，不得在管子钳的手柄上加套管增长手柄来拧紧管子
法兰连接前应检查其表面光滑度，不得有裂纹、砂眼、毛刺、斑点等降低法兰强度及连接可靠性的缺陷。螺栓及螺母应选用与法兰配套的规格尺寸，螺纹应完整，无毛刺、伤痕等缺陷，螺栓、螺母应配合良好，垫片等防松动措施应齐全，安装拆卸时无松动和卡涩现象。
相互配对的法兰规格、型号应相同，管道与设备用法兰连接时应按其PN和DN规格配对，同一管道的所有管件同与其相配的法兰尺寸应相同；法兰连接时须同轴、法兰面须平行且垂直于管中心；紧固螺栓安装方向要统一、阀门安装时将两头螺栓对穿，螺母放在阀件侧，螺栓露出1/2螺栓直径长度（一般为外漏2-3丝）；水平管道法兰最上面两个螺栓应保持水平、垂直管道安装法兰靠墙两个螺栓应与墙平行。
注：法兰标准不尽统一，在使用时应注意个别规格法兰的螺栓孔数量。
图4：法兰连接示意图
法兰平面与管道中心线垂直，法兰对接平行、紧密，法兰之间缝隙均匀。法兰的选用应和系统工作压力或连接的阀门压力相匹配，螺栓孔眼相互对应，不得产生孔数不对应的现象。法兰与法兰对接时，密封面应保平衡。
承插连接是在管道或法兰承口与插口的间隙内加填料，填充应密实，要达到一定的强度，以达到密封管内压力流体的目的。对于砂型铸铁管等有凸台的管端，胶圈应捻至凸台处，对于连续铸铁管或法兰无凸台的插口，胶圈应捻至距边缘10～20mm处，捻入胶圈时应使其均匀，胶圈面平行滚动到位，防止扭曲或产生麻花、疙瘩等缺陷。
室外埋地所用球墨铸铁管道承插连接为保证其承插口连接牢固，应采取加固措施。如加设固定支架、连接件或者在管道、管件弯头处打桩，避免因管内流体压力大时导致管道之间或管道与管件之间发生脱口或渗漏现象。
图5：管道承插连接示意图
重力排水管道使用UPVC塑料管安装中应UPVC 管道插入粘结前，应先用棉布将承插口需粘接部位的水分，灰尘擦试干净。施工场所应确保通风良好，远离明火。管道粘结时用毛刷涂抹粘接剂，先涂抹承口涂抹插口，随即用力垂直插入，插入粘接时将插口稍作转动，以利于粘接剂均匀分布。粘牢后立即将溢出的粘接剂擦拭干净。多口粘连时应注意预留口方向。
离壁沟内通往轨行区所用的UPVC管道需设置阻火圈，为行车安全考虑，管道应采用支架固定，勿将管道支架用大型骑马卡直接固定于侧墙上，管道不大于4m处应设置伸缩节，管底应用45°或90°弯头接入排水沟。
3、阀门安装施工技术分析
在安装之前要对阀门进行检查，查看阀门规格、型号是否与设计要求相符，阀杆、阀盘是否存在卡顿、歪斜问题，要求严密关闭阀盘。
阀门的安装时必须将阀门关闭，根据系统介质的流向来确定阀门安装方向。阀门高度和位置应根据设计要求安装，一般为便于检修，阀门高度距地面完成面1.2m，当阀门与地面完成面距离达1.8m时宜集布置。水平管段上的阀门，手轮手柄一般向上，特殊条件下也可水平安装，为便于操作，普通阀门手轮的净间距不应小于100mm。阀门与法兰同时安装时，水平管道上，螺栓需分布在阀门垂直中心的左右，垂直管道上，螺栓应安装于便于操作的地方。
阀门在安装时，严禁直接敲击阀件或密封面。安装完成后阀门的操作及传动装置应灵活，指示准确，无卡涩现象。阀门安装完毕后，应做好成品保护，不得随意开启阀门，过大、过重的阀门应设置独立支吊架。
对于有计量功能的阀门，如电磁阀、流量阀等须根据产品特点，阀前阀后须满足准确计量功能的直线管段长度。
4、给排水及消防系统设备安装施工技术分析
各类设备进场时，首先应进行设备开箱检查，查看有无损坏、锈蚀、缺件等情况，盘车灵活，无阻滞、卡住现象，无异常声音，随机文件、工机具及零部件应配齐，核对装箱清单，设备规格、型号，尤其水泵功率，流量、扬程等参数必须符合选型参数。
给排水设备若是乙供时，应根据设计文件统计各个设备参数，主要参数有功率、流量、扬程，及时与厂家进行设备选型，做好设计参数与选型参数对比，消防水泵厂家应提供水泵流量扬程曲线图，该曲线应为无拐点、无驼峰的光滑曲线，且满足水泵零流量时的压力不应小于设计工作压力的1.2倍且不大于1.4倍；当水泵出流量为设计流量的1.5倍时，其出口压力不应低于设计工作压力的0.65倍。对于功率调整较大的水泵应联系设计核算配电线缆是否满足要求，避免线缆与功率不匹配。
卧式水泵安装应设置减震器或减震台座，立式水泵不能使用减震器作为减震措施。水泵吸水管（如消防水泵、冷冻与冷却水泵）安装，吸水管水平管段上变径连接时应采用偏心异径管且管顶平接，不应有气囊和漏气现象，避免对水泵叶轮造成“气蚀”。
水泵进出水口与管道连接处应设置橡胶软接头等挠性接头，不能与管道直接连接，管道应设置独立支吊架，不应受力于设备上。泵房内安装前应合理规划泵房布局，设备、阀门应成排成线，高度适中。
消防水泵吸水管宜设置真空压力表，其量程应根据设计要求确定，但不应低于0.7Mpa，真空度宜为-0.1Mpa；安装压力表时在表前端应加设缓冲装置（一般为“表弯管”或称“弯簧管”），压力表与其缓冲装置之间应安装旋塞阀（一般采用三通旋塞阀，即“考克阀”）。
消防水泵手动操作分为就地手动启停（消防泵房内）和远程手动启停（消防控制室内，一般在车控室）和自动启动（分为流量开关、出水干管上的压力开关、报警阀压力开关等连锁阀门发出的开关信号等连锁启动以及火灾自动报警系统联动启动），不应设置自停止功能；车站消火栓按钮可作为发出报警信号的开关，但不宜作为直接启动消防水泵的开关。设置了稳压系统时，稳压泵应由消防系统管网上设置的电接点压力表、压力开关或气压罐上设置的其他压力信号器控制。
排水设备潜污泵安装前，将集水坑内建筑垃圾、淤泥等清理干净，以免造成水泵堵塞。自动耦合装置中的2根导轨应垂直安装并保持互相平行，固定牢固。应根据设计的水位要求调整浮球的长度或液位计监测的的高低水位，水泵应设置铁索便于提升检修，施工完成的集水坑应设置正式栏杆或盖板。
卫生间污水从重力排水管道排至污水密闭提升装置内，由提升泵从密闭箱内排至室外污水管网，气压驱动的密闭提升装置，应确保气孔不被堵塞，密闭箱及气管严密不漏气。密闭箱应上进下排，顶部设置通气管排至排风道内（地铁站一般依次设置新风道、排风道、以及活塞风道，施工时不能应方便排至新风道）。污水泵房内应设置地面集水坑，用于汇集、抽排某种原因流淌在泵房地面的污水。
a、水泵顺着导杆往下滑动 b、水泵到达位置后，通过旋转支撑
将泵旋转着与支架接触配合，可
以有效地保全密封圈的完好性 c、水泵安装到位，通过水泵的自重将密封圈压实
图6：自动耦合装置安装示意图（图片来自网络）
图7：耦合安装示意图及产品实物图对比（图片来自网络）
三、地铁给排水及消防系统施工难点分析
1、技术难点
由于地铁车站给排水系统与消防系统常规运行的稳定性与安全性是保证列车行驶安全的关键，因此就需要对各类施工技术与建设期间的技术难点等多方面进行深入了解。本文针对地铁施工常见问题进行简单分析。
（1）热镀锌管及支吊架防腐问题
就地铁车站而言，建设期间通风性能差，站内水湿气较重，对于管材锌层破损部位极易出现锈蚀。给排水系统和消防系统所发生的管材管件锈蚀问题通常集中于丝口连接、焊接点以及因管道套丝、压槽等加工及安装时磨损、碰撞等因素导致锌层被划伤或脱落区域，只有极少数情况下同样会在管身发生这一问题。之所以会发生锈蚀问题，往往是因为镀锌层因为某种原因受到破坏所造成的，并且，如果镀锌层自身厚度较薄，同样会导致锈蚀问题发生。由于管材镀锌层受到破坏往往是由于施工技术问题所导致的，所以在管道加工过程中应注意予以避免，对镀锌层已破坏部位应及时做好防腐处理；螺纹连接管道在做好管材套丝处理以后，把丝口区域的杂丝逐一清理干净，同时涂刷适量的铅油，在管道拦截紧固只有三扣时，需要对裸露在外的生料带进行全面的清理，再涂刷适量的银色环氧富锌漆，以提高管道的耐腐性。在进行管道连接的过程中，若是出现管身镀锌层受到破坏现象，则应用锉刀对起皮区域进行挫平处理，再涂刷适量的银色环氧富锌漆做好防腐措施。除此之外，在对焊接点进行防腐处理的过程中，应该先对焊缝进行打磨、敲渣处理，然后在处理完成的焊缝区域及其他影响均匀涂刷适量的红丹底漆，再涂刷适量的银色环氧富锌漆，以提高管道防腐性。对于集水坑、区间过轨管道及室外的管道，应加强防腐，一般防腐采用“三油两布”（即用环氧煤沥青漆作为防腐涂料，加之玻璃纤维布，刷3层油，裹2层布）。
（2）潜水排污泵堵塞
这一问题通常在水泵吸水口和叶轮区域较为常见，水泵吸水口之所以会发生堵塞问题，往往是因为体积较大的物体被吸附到水泵吸水口，促使水泵空转导致堵塞问题发生；而叶轮问题之所以会发生堵塞问题，往往是因为丝状物缠绕叶轮，导致转速减慢，甚至无法正常运行。通常在地铁建设过程中，出入口、风亭等部位的堵塞多数因为粒径较大的石子、短节丝杆、手套等垃圾所致，该类现象以风亭区域尤为突出。所以，建设期间必须进行严格的管理，防止建设期间所产生的任何建筑垃圾不慎掉入排污泵，确保现场施工者不随意丢弃建筑垃圾，在水泵调试、启动之前应排查集水坑内是否干净无杂物，确保水泵正常运转不受损。
（3）管道缺少支吊架、穿墙防火封堵不完善
地铁空间狭窄，系统繁杂，管线较多，在机房内、机房到走道、走道进出公共区等部位都需要管道翻弯，个别部位翻弯跨度较大，而水管一般位于最下方，尤其在管线密集部位，增加支吊架难度较大，一般无法生根，立柱及横担无处安放，在施工过程中极易忽略该部位，应根据现场实际情况合理增设加强型支架，防止管道压力过大或时间久远而脱扣。另外，由于水管的翻动性较大，一般二次结构孔洞很难精准预留，施工过程中往往存在后开孔洞现象，尤其对于相对隐密部位，防火封堵容易遗漏，管道穿越防烟分区、防火分区时防火封堵不到位引起窜烟，消防验收不予通过，同时对于后期正式运营也存在较大隐患。
2、各类水泵房排布、布局问题
地铁给排水及消防施工主要涉及的泵房有冷水机房、消防泵房及污水泵房。由于近年来提倡降能增效，地铁车站各类泵房设置尤小、空间狭窄，安装完成后管线、设备密集。因此，各类水泵房的排布、布局是否合理美观也直接体现出项目技术能力的成熟度。在机房施工前，应根据机房内的设备尺寸，确定设备布局，设备应成排布置，同大小设备应尽可能排布在一块，避免高高低低参差不齐；再根据设备布局合理排布管线，短管制作应整齐统一，阀门安装应成排成线，手柄朝向同一方向且便于开启，阀门拆卸应有足够的检修空间；合理运用吊架及支架型式，管道、阀门支吊架布置不应占用主要通道，焊缝饱满，防腐到位；阀门法兰处的螺栓采用对穿，长度保持一致，充分拧紧后外露部分长度为螺栓直径的一半（一般为2-3丝），螺栓、螺母、垫片等也应做好防腐处理，避免因安装过程造成的锌层划伤而锈蚀。机房内设备、管线及阀门排布整齐后，还应注重细节处理，如支架倒角、基础上色、管线喷涂、标识标牌、设备接地、卡箍方向等均应处理得当，在满足规范及设计要求以及功能需求的同时，还应布局美观，为整个工程增色添彩。
四、结束语：总而言之，地铁车站给排水及消防系统建设具有一定的繁琐性，其中牵涉到的内容中，若是某一阶段与细节发生问题，都极易对工程建设和质量产生不利影响，因此，为了防止这一类问题的出现，相关施工者还需要灵活掌握各个施工流程的技术要点，同时把其科学的运用于具体工程中，借此保证工程建设质量，让地铁车站给排水及消防系统的实质效用能够得到全面展现。
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附表1：管道外螺纹各主要尺寸对照表