地鐵長大區(qū)間中間風(fēng)井建筑設(shè)計(jì)探討

俞建娟 王春歌

摘 要：地鐵隧道為狹長且封閉的空間，一般通過與隧道相連的車站端部及區(qū)間風(fēng)井調(diào)節(jié)隧道區(qū)間的溫度和應(yīng)對火災(zāi)等，以保證列車及乘客處于安全、舒適的環(huán)境。文章以杭州地鐵 16 號線臨農(nóng)區(qū)間風(fēng)井建筑設(shè)計(jì)為背景，研究分析地鐵長大區(qū)間隧道設(shè)置中間風(fēng)井的必要性，在考慮多項(xiàng)控制因素基礎(chǔ)上提出中間風(fēng)井建筑設(shè)計(jì)方案，以期為今后類似工程設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：地鐵隧道;長大區(qū)間;中間風(fēng)井;設(shè)計(jì)探討

中圖分類號：U231.5

隨著中國城市化進(jìn)程的加快，城市不斷向外延伸，地鐵線路不斷延長，站間距不斷地?cái)U(kuò)大。此類長大區(qū)間一般行車密度大，區(qū)間較長，存在多輛列車同時運(yùn)行的可能。為了防止列車出現(xiàn)追蹤以及確保隧道內(nèi)的正常通風(fēng)和火災(zāi)時煙氣的有效排除，在一些地鐵長大區(qū)間設(shè)計(jì)中需要考慮設(shè)置中間風(fēng)井。

本文主要結(jié)合杭州地鐵16號線臨安廣場站—農(nóng)林大學(xué)站區(qū)間（以下簡稱“臨農(nóng)區(qū)間”）隧道中間風(fēng)井的工程情況，對地鐵地下長區(qū)間隧道中間風(fēng)井設(shè)計(jì)的必要性控制因素和選址及設(shè)計(jì)方案進(jìn)行闡述。

1 工程概況

杭州地鐵16號線線路起于臨安區(qū)九州街站（圖1），向東主要經(jīng)由九州街、萬馬路南延線、萬馬路、苕溪北路、科技大道、02省道、東西大道、水鄉(xiāng)北路，終于綠汀路站，與杭州地鐵3號線雙島四線同站臺換乘，與杭州地鐵5號線垂直換乘，線路在錦南新城站預(yù)留西延條件。線路總長約35.12 km，其中地下線約20.34 km，共設(shè)車站12座，其中地下站共8座。

臨農(nóng)區(qū)間為盾構(gòu)法施工，本區(qū)間線路出臨安廣場站后，左右線分別以640 m和620 m半徑下穿南苕溪后轉(zhuǎn)向苕溪北路，沿東北方向前行到達(dá)農(nóng)林大學(xué)站，區(qū)間總長約4 km，區(qū)間為雙洞單線隧道，上下行線間距在13m至15.6 m之間。

2 中間風(fēng)井設(shè)置的必要性

地鐵區(qū)間隧道作為地下建筑，具有出入口少、密閉性高、通風(fēng)條件差等特點(diǎn)，一旦發(fā)生火災(zāi)，可燃物會產(chǎn)生大量的煙霧和有毒氣體，給人體造成很大危害。所以，地鐵區(qū)間隧道存在著一定的安全隱患，地鐵地下長區(qū)間隧道的安全問題更是地鐵建設(shè)與運(yùn)營中一個不容忽視的問題。

2.1 通風(fēng)方面

目前，地鐵隧道通風(fēng)系統(tǒng)通常是結(jié)合車站在區(qū)間隧道的兩端設(shè)置隧道風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，為區(qū)間隧道正常通風(fēng)或事故通風(fēng)服務(wù)。但是，在較長的區(qū)間隧道內(nèi)，就需要考慮在區(qū)間中部設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)，以滿足隧道通風(fēng)要求和運(yùn)營安全需求。地鐵區(qū)間是否需要設(shè)置中間風(fēng)井主要從以下2方面進(jìn)行考慮。

（1）根據(jù)通風(fēng)專業(yè)技術(shù)要求，在行車過程中應(yīng)避免2列列車同時在一個區(qū)間隧道內(nèi)。由于列車的活塞效應(yīng)，當(dāng)2列列車在同一區(qū)間內(nèi)運(yùn)行時，列車運(yùn)行形成的正壓就無法正常泄掉，隧道內(nèi)大量的廢熱空氣會給列車和乘客帶來不舒適的影響。臨農(nóng)區(qū)間長約3.8 km，根據(jù)行車專業(yè)的計(jì)算，該區(qū)間單個隧道內(nèi)必有2列車同時運(yùn)行。

（2）地下區(qū)間隧道為狹長且封閉的空間，如果列車在較長區(qū)間隧道行駛的過程中著火且無法行駛到下一站，那么人員必須進(jìn)行就地疏散。由于隧道內(nèi)空間受限，火災(zāi)高溫?zé)煔鈱⒀刂淼揽焖俾樱藛T的安全逃離將受到嚴(yán)重影響。

2.2 火災(zāi)方面以臨農(nóng)區(qū)間上行方向?yàn)槔?，對區(qū)間內(nèi)列車可能發(fā)生的火災(zāi)情況進(jìn)行如下分析。

（1）當(dāng)列車著火點(diǎn)靠近農(nóng)林大學(xué)車站端部時，如圖2中前車的車頭著火，通過向農(nóng)林大學(xué)站方向機(jī)械送風(fēng)，利用推拉式通風(fēng)控制煙霧向火災(zāi)現(xiàn)場的其中一個方向流動，另一方向則形成無煙逃生路徑供乘客撤離火災(zāi)現(xiàn)場，這樣既可以阻止煙氣與人同向流動，又給逃生人員送去新鮮的空氣。當(dāng)后車車尾著火時，即著火點(diǎn)靠近臨安廣場站端部，按照圖2相反方向組織氣流和人員疏散，可保證火災(zāi)煙氣的有效排除和人員的安全逃離。

（2）當(dāng)在前車的車尾或后車的車頭發(fā)生火災(zāi)并失去動力時，不管如何組織隧道內(nèi)的氣流，必定會有一列車的乘客處于高溫濃煙區(qū)，此時就需要在區(qū)間內(nèi)設(shè)置中間風(fēng)井（圖3），并進(jìn)行有組織的機(jī)械排煙，這樣分別處于2個通風(fēng)區(qū)段內(nèi)的2列列車就基本處于無煙區(qū)，有效保證了乘客的安全疏散。

3 中間風(fēng)井位置控制因素

3.1 設(shè)計(jì)技術(shù)要求

按照GB 50157-2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》第13.2.10條要求：“當(dāng)需要設(shè)置區(qū)間通風(fēng)道時，通風(fēng)道應(yīng)設(shè)于區(qū)間隧道長度的1/2處，在困難情況下，其距車站站臺端部的距離可移至不小于該區(qū)間隧道長度的1/3處，但不宜小于400 m”。經(jīng)計(jì)算，臨農(nóng)區(qū)間可設(shè)置中間風(fēng)井的位置大概位于右線里程DK6+240～DK7+500范圍內(nèi)。

3.2 周圍環(huán)境限制

（1）根據(jù)上述設(shè)計(jì)技術(shù)要求，可設(shè)置中間風(fēng)井的區(qū)間段基本位于現(xiàn)狀苕溪北路正下方。苕溪北路現(xiàn)狀道路寬度較窄，只有9 m左右，且該段區(qū)間南側(cè)距離南苕溪較近，施工過程中需要考慮施工風(fēng)險(xiǎn)。

（2）該段區(qū)間北側(cè)用地均為住宅、教育用地，可利用的路邊綠化帶較少，且住宅與學(xué)校類建筑均為敏感建筑，根據(jù)GB 50157-2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》第29.3.4條規(guī)定：“風(fēng)亭與文教類建筑和二類居住建筑的噪聲防護(hù)距離分別為30 m和20 m”。經(jīng)核實(shí)，若將中間風(fēng)井的地面風(fēng)亭設(shè)置于苕溪北路的北側(cè)，此處的地面風(fēng)亭與周邊住宅和學(xué)校的距離均不能滿足噪聲防護(hù)距離要求。

4 風(fēng)井位置選址方案分析根據(jù)上述中間風(fēng)井位置控制條件分析，考慮以下2個選址方案。

4.1 方案 1

方案1，風(fēng)井設(shè)于區(qū)間隧道長度約1/2處，錦城第二中學(xué)校門口南面（圖4）。

（1）方案優(yōu)點(diǎn)：①區(qū)間隧道通風(fēng)效果達(dá)到最佳;②管線改遷及交通疏解條件較好;③此處線路埋深約23m，工程量適中;④校門口傳達(dá)室需在施工時臨時拆遷，涉及拆遷量較小。

（2）方案缺點(diǎn)：此處中間風(fēng)井右線線路中心線與河道邊線水平距離為12 m左右，受河道限制無法外擴(kuò)附屬用房，地面口部的布置也很受局限。

4.2 方案 2

方案2，風(fēng)井設(shè)于區(qū)間隧道長度約1/3處（距臨安廣場站），臨安中學(xué)生活區(qū)南面（圖5）。

（1）方案優(yōu)點(diǎn)：①區(qū)間隧道通風(fēng)基本滿足要求;②風(fēng)井南側(cè)與南苕溪之間有一小型公園，可用于布置風(fēng)井外擴(kuò)附屬用房，地面口部也可以布置于此地塊內(nèi)。

（2）方案缺點(diǎn)：①風(fēng)井南側(cè)與南苕溪之間的小型公園及一個公共廁所將受到風(fēng)井地面口部的影響，且公共廁所需要永久改遷;②管線改遷及交通疏解條件較差;③此處中間風(fēng)井線路埋深較深，距離地面約34 m，工程量較大。

綜上所述，方案1通風(fēng)效果最佳，場地易于協(xié)調(diào)，工程量較小，對地鐵區(qū)間各功能的適應(yīng)性較好，本文推薦方案1。

5 中間風(fēng)井設(shè)計(jì)

5.1 中間風(fēng)井總平面布置原則

（1）中間風(fēng)井施工需盡量降低施工風(fēng)險(xiǎn)以及減少投資。

（2）中間風(fēng)井在地面設(shè)置的風(fēng)亭及消防疏散口應(yīng)盡量結(jié)合周邊環(huán)境設(shè)置。

5.2 中間風(fēng)井設(shè)計(jì)根據(jù)以上中間風(fēng)井總平面布置原則，中間風(fēng)井設(shè)計(jì)如下。

（1）中間風(fēng)井設(shè)置于現(xiàn)狀苕溪北路道路正下方，橫跨苕溪北路布置，其右線中心里程為K6+762.095。為滿足施工要求，中間風(fēng)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)距離南側(cè)南苕溪岸邊的擋墻底部C15素混凝土墊層約1.04m，距離北側(cè)臨安市體育學(xué)校訓(xùn)練館約30 m。

（2）由于地面可利用的空間有限，中間風(fēng)井南側(cè)為學(xué)校門口，不適合設(shè)置中間風(fēng)井的地面口部，故將2個活塞風(fēng)井、1個新風(fēng)井、1個排風(fēng)井和1個消防疏散口均設(shè)置在苕溪北路與南苕溪之間的綠化帶內(nèi)。

（3）苕溪北路若按規(guī)劃道路紅線實(shí)施，綠化帶寬度就只有約8 m，不符合設(shè)置地面口部及施工安全距離要求，故規(guī)劃道路需在此處做相應(yīng)調(diào)整;地面口部除1個活塞風(fēng)亭為低風(fēng)亭外，其余風(fēng)亭與消防疏散口做成組合式高風(fēng)亭（新風(fēng)口正對南苕溪，排風(fēng)口正對苕溪北路）;低風(fēng)亭、組合式高風(fēng)亭結(jié)合周邊環(huán)境布置;各出地面風(fēng)口間距及風(fēng)口與疏散口間距按規(guī)范要求設(shè)計(jì)。區(qū)間風(fēng)井總平面布置圖見圖6，區(qū)間風(fēng)井與廊橋擋墻斷面關(guān)系圖見圖7。

6 結(jié)論及建議

（1）地鐵地下長大區(qū)間行車密度大，區(qū)間較長，存在多輛車同時運(yùn)行的可能，此類區(qū)間設(shè)計(jì)時應(yīng)先論證是否需要設(shè)置中間風(fēng)井。區(qū)間設(shè)置中間風(fēng)井，平?？梢栽黾铀淼纼?nèi)通風(fēng)換氣的次數(shù)，降低隧道內(nèi)溫度，也可以利用活塞風(fēng)井泄壓，減少活塞風(fēng)壓力對前方車站造成的不舒適影響?；馂?zāi)時，通過中間風(fēng)井將煙氣快速排出至地面，減少次生災(zāi)害的發(fā)生;結(jié)合中間風(fēng)井設(shè)置疏散通道，也可協(xié)助乘客疏散。

（2）區(qū)間風(fēng)井的設(shè)計(jì)，應(yīng)充分考慮使用功能、結(jié)構(gòu)合理性、建設(shè)規(guī)劃、管線要求等各種控制條件，在滿足設(shè)計(jì)要求的情況下，確保方案的可行性。

參考文件

[1]張改景，楊建榮，方舟，等. 綠色城市軌道交通評價辦法研究綜述[J]. 綠色建筑，2018（6）.

[2]汪近林，汪楠. 論城市軌道交通建設(shè)提升城市發(fā)展[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2012（5）.

[3]李丹. 地鐵隧道通風(fēng)排煙系統(tǒng)的分析[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014（7）.

[4]周曉昌. 地鐵區(qū)間隧道及列車的火災(zāi)危險(xiǎn)性分析及防范措施[J]. 消防技術(shù)與產(chǎn)品信息， 2016（5）.

[5]張文武. 地鐵區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置分析[J]. 低碳世界，2015（6）.

[6]韓云. 地鐵風(fēng)亭和風(fēng)井形式對隧道通風(fēng)效果影響的研究[D]. 陜西西安：西安建筑科技大學(xué)，2009.

[7]陳衛(wèi)軍. 暗挖法地鐵區(qū)間風(fēng)井技術(shù)方案研究[J]. 現(xiàn)代城市軌道交通，2018（1）.

[8]任明亮，陳超，郭強(qiáng)，等. 地鐵活塞風(fēng)的分析計(jì)算與有效利用[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2008（8）.

[9]劉劍鋒，丁勇，劉海冬，等. 城市軌道交通多列車運(yùn)行模擬系統(tǒng)研究[J]. 交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息，2005，5（1）.

[10] 翟毅. 地鐵隧道通風(fēng)排煙系統(tǒng)構(gòu)成及火災(zāi)工況運(yùn)行模式[J]. 建筑科學(xué)，2010（11）.

[11] 胡自林，蘇蒙. 地鐵長區(qū)間中間風(fēng)井設(shè)置探討[J]. 鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2018（6）.

[12] 鄭普麗. 地鐵隧道煙氣控制模式可行性分析[J]. 地下工程與隧道，2012（3）：27-30

[13] 翟可. 上海地鐵七號線過江區(qū)間中間風(fēng)井位置方案探討[J]. 隧道建設(shè)，2005（3）.

[14] 安健. 地鐵長區(qū)間隧道火災(zāi)通風(fēng)模式與排煙研究[D]. 陜西西安：西安建筑科技大學(xué)，2014.

[15] 張之啟. 南京地鐵過江隧道通風(fēng)系統(tǒng)方案研究[J]. 鐵道工程學(xué)報(bào)，2012（4）.

[16] GB 50157-2013 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 2013.

[17] 施仲衡. 地下鐵道設(shè)計(jì)與施工[M]. 陜西西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2006.

[18] 李少王，楊忠寶.某地鐵盾構(gòu)區(qū)間風(fēng)井基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及施工監(jiān)測分析[J]. 科技通報(bào)，2011，27（3）.

[19] 彭長勝. 地鐵超深中間風(fēng)井關(guān)鍵技術(shù)和研究[J]. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2016（4）.

[20] 段建勇. 地鐵深埋區(qū)間風(fēng)井建筑設(shè)計(jì)案例分析[J]. 江西建材，2017（15）.

收稿日期 2019-10-21

責(zé)任編輯 朱開明