摘要：随着地铁项目建设已经不断推进发展，区间消防给排水作为地铁项目的一个重要分项工程，其施工质量直接关系到整个地铁站的整体质量。杂散电流是一种有害电流，它的存在会对地铁区间消防给排水系统中的管道、管件、阀门等设备、设施造成危害，严重时影响列车的正常行驶，对乘客的人身安全造成威胁，因此做好杂散电流的防护和治理工作对于区间给排水系统及地铁的正常运营而言是很有必要的。
关键词：区间消防给排水；杂散电流；防护措施
一、杂散电流的产生及危害
1.1、杂散电流的产生
由于城市轨道交通系统中通常采用的是直流1500V/750V的供电方式，在这种供电方式下会引起杂散电流[1]。理想情况下，牵引电流从牵引变电所的阳极出发，经过由架空电缆、列车和钢轨所组成的回路流回牵引变电所的阴极。但由于钢轨与隧道或道床之间并不是完全绝缘的，所以从牵引所阳极出发的电流在向阴极回流的过程中会发生电流损失而流向大地，这部分损失的电流就叫杂散电流。
图1 杂散电流的产生
杂散电流属于电化学腐蚀[2]。电化学腐蚀是一种氧化还原反应，在这个腐蚀过程中由钢轨及区间给排水系统中的各金属管线、阀门、及其他设备、设施所组成的阳极失电子而被氧化，由道床及结构层所组成的阴极中的介质从金属管道、管件、阀门等表面得电子而被还原。
在区间消防给排水系统中杂散电流由走行轨和金属管线、管件、阀门等设备、设施组合的阳极区流出时都会失电子发生氧化反应，使Fe遭到腐蚀。当铁周围的所处的环境为呈现酸性时会发生析氢腐蚀，金属管线的表面呈现出红色铁锈；当所处环境呈现碱性时发生吸氧腐蚀，金属管线的表面呈现出黑色的铁锈。
杂散电流对于金属管道、管件、阀门及设备、设施的的腐蚀主要集中在局部位置，当做过防腐和绝缘处理时往往集中在的防腐和绝缘不良的缺陷位置。
1.2、杂散电流的危害
杂散电流是一种有害电流。它的存在会使区间给排水系统中的各金属管线、管件、阀门等发生电化学腐蚀，这种电化学腐蚀不同于金属在普通的电解质中的自然腐蚀[3]，由于这种电流是受到了外部的干扰作用后引起的，所以相比自然腐蚀所产生的电流要大的多，因此腐蚀的速度更快。长此以往会对金属管道、管件及阀门等造成不同程度损伤，使其强度、安全性及使用寿命降低；同时当杂散电流超过其正常值时，若流入相关的电气设备的接地装置时会使其接地电位过高而引起设备报警或跳闸，影响区间消防给排水系统的正常使用，对乘客的人身安全造成重大隐患，同时也会对地铁系统的正常运营和维护。
另一方面当杂散电流持续升高时还会使钢轨电位发生变化，严重时会引起钢轨对地的电压发生剧烈变化，引起乘客的触电事故；此外还可能引起牵引变电所的电压及电流的框架保护作用，进而引起变电所的大范围停电，也会对本系统产生不良影响，影响地铁的正常运营。
二、区间消防给排水系统组成
区间消防给排水包括了地下区间的排水系统及消防系统。区间消防给水及排水与车站的分界点在车站与区间土建的接口处，此处向区间方向的消火栓和区间排水系统由区间考虑；事故风机房雨水泵站、洞口雨水泵站。排水分界点在压力排水管出室外的第一个检修井或泄压井（含泄压井，不含检查井）以内。
消防水源采用市政供水水源，给水系统由临近车站供给，消火栓系统由相邻两个车站供水。地下区间采用消火栓给水系统，其水源来自车站消防管网。左右区间分别设有DN150的消防给水干管，与相邻车站的消防环管相接。区间联络通道或区间风道设有区间消防联络通管，通管区间消防连通管将两根消防给水干管连接，以形成地下车站及区间的整体消防环状供水系统[4]。
区间设置DN150的消防给水干管，消火栓干管敷设在区间隧道行车方向的右侧。区间隧道消火栓干管每隔45～50m，设一只单口单阀消火栓栓口，区间管网每间隔不超过5个消火栓设置一个蝶阀，在管道最低点设DN65泄水阀，管道最高点设DN25排气阀。消防时系统消防压力由临近车站提供，平时由临近车站消防给水引入管或者室内消火栓稳压泵对系统进行稳压。
排水系统中的区间主排水泵设置在区间线路实际坡度的最低点，主要排除区间和相邻车站部分的冲洗废水、结构渗漏水和区间废水。排水泵站采用水泵带自动耦合装置的潜水排污泵，在区间最低点的位置横截明沟及预埋管，把区间废水接入废水泵房集水坑。
管道支架改进安装大样图
在明沟适当的位置设置的沉沙井，明沟及沉沙井上设篦子以防止杂物进入泵房内集水坑。在泵房压力排水出水管过人防处应按要求设置设人防防护阀门。区间废水经提升后直接排至临近车站室外，并在车站废水泵房处设置分支管排入车站废水泵房集水池。
区间隧道的消防给水管采用内外涂环氧消防复合钢管，涂塑材料为无毒的环氧树脂（EP），基材表面处理：所有钢管的前处理必须用钢砂喷丸除锈处理，涂层表面必须光滑、平整、无气泡、无裂纹及缩孔，色泽均匀，不出现离层、鼓泡等，区间压力排水管道采用内涂塑钢管。
三、区间消防给排水的杂散电流防护
杂散电流的防护通常采取“已堵为主”的防护原则。为了减少杂散电流对区间消防给排水系统的危害，主要采取的措施有以下几点：
1、对区间消防给排水系统中的各金属管道、支架、管件、阀门等进行有效的防腐和绝缘处理，使道床、隧道等结构中的杂散电流尽可能少的流入区间给排水及消防系统中，从根本上限制杂散电流流向系统内部。
2、区间管道支架与墙壁之间加设5mm厚橡胶绝缘垫，且橡胶绝缘垫要超出支架四周10～20mm，保证支架与墙壁之间彻底阻隔。
3、U型卡箍和管道之间增加5mm厚橡胶垫，而且橡胶垫需要绕管道整整一圈，避免与管道支架的直接接触。
4、定期的对全线的金属管道、支架、管件、阀门等器件进行维护处理，若有绝缘层及防腐层破坏的情况及时进行处理，另一方面保持管道与支架的清洁干燥，保持绝缘及防腐情况良好。
5、在已有管道支架的基础上对其进行改进，以达到杂散防护的目的。
为了进一步阻隔杂散电流进入区间消防给排水系统中，在管道支架与金属管道之间加入一种弧形瓦片，配合绝缘胶垫的使用，以达到双重阻隔的目的。
6、由于预留的过轨管为热镀锌钢管，当区间消防给排水管道过轨时，对其过轨方式进行改进。
过轨平面图 B-B剖面图
为了避免管道与过轨管、管道与圆钢管卡直接接触，在管卡与管道支架增加5mm厚橡胶绝缘胶垫，并对过轨水管喷涂0.2mm厚环氧树脂涂料，来达到进一步防护杂散电流的目的。
四、经济安全性分析
4.1经济型分析
通过对杂散电流防护措施进行改进，由于其改进方式简单，便于施工，能够减少劳动成本，提高施工效率，达到减少工期、资金投入的目的。
4.2安全性分析
由于在地铁区间内施工环境的复杂性及多专业交叉施工，增加区间给排水及消防系统的施工过程中的安全隐患。通过对原有的杂散电流防护措施进行改进，在减少了人员投入的同时缩短了施工周期以及后期的维护，从而提高了施工作业的安全性。
五、结论
杂散电流是一种有害的电流，会对区间消防给排水系统中的各金属管道、管件、阀门及设备、设施造成多方面的危害，通过对其防护措施进行改进能够为更好地节约人工成本、减少防护成本，提高经济效益和工作效率，使施工工艺和安全方面更有保证，值得在行业施工中推广应用。
参考文献：
[1]徐光强.直流牵引供电系统中杂散电流防护方案研究与设计[D].西南交通大学，2003.
[2]赵朋莲.直流牵引供电关于地铁的杂散电流防护措施分析[J].城市建设理论研究（电子版），2015（14）.
[3]秦志国.直流牵引供电系地铁杂散电流分布与监测防护系统的研究[D].湖南大学，2011.
[4]丁茜 何巍.沈阳地铁二号线一期工程五里河站给排水及水消防系统[J].城市建设理论研究（电子版），2013（35）.
作者简介：魏赓（1993-），男，汉族，甘肃白银人，工程师，兰州交通大学本科毕业生，从事轨道交通机电安装工程管理及施工工作。
论文作者:魏赓,姚乐乐,宋剑
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/13
标签：区间论文; 电流论文; 管道论文; 给排水论文; 系统论文; 消火栓论文; 防护论文; 《基层建设》2018年第36期论文;