長(zhǎng)距離、多點(diǎn)位、高密度地鐵風(fēng)井改造保運(yùn)營(yíng)、提工期關(guān)鍵措施

彭寶富，阮國(guó)勇

(1.成都軌道交通集團(tuán)有限公司，四川成都 610041； 2.中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 610023)

1 研究背景

成都地鐵1號(hào)線建設(shè)初期，火車南站—天府三街站區(qū)間沿線大部分為農(nóng)田和綠地(圖1)。為考慮節(jié)能及造價(jià)，該區(qū)間采用淺埋自然通風(fēng)井進(jìn)行正常及事故情況下的通風(fēng)、排煙，現(xiàn)狀通風(fēng)井見圖2。

圖1 火車南站—天府三街站線路走向

圖2 通風(fēng)井現(xiàn)狀

隨著城市的發(fā)展和長(zhǎng)年的運(yùn)營(yíng)，逐漸暴露以下問(wèn)題：

(1)目前該區(qū)段沿線多為商務(wù)辦公區(qū)，噪聲敏感區(qū)集中。經(jīng)運(yùn)營(yíng)人員測(cè)試，當(dāng)列車通過(guò)時(shí)，自然風(fēng)井附近噪聲達(dá)90dB以上，周圍居民投訴較多。

(2)該區(qū)段6km長(zhǎng)度范圍內(nèi)，86座通風(fēng)豎井?dāng)?shù)量眾多，且風(fēng)亭高度較低，容易攀爬擲入危害列車行車安全的物品，存在較大安全隱患。

(3)根據(jù)司機(jī)反映，冬季霧天時(shí)，自然通風(fēng)區(qū)段在豎井下方經(jīng)常形成團(tuán)霧，影響司機(jī)視線，對(duì)行車安全有一定隱患。

(4)風(fēng)井下方軌道常年淋雨，部分位置積水，影響軌旁設(shè)備使用壽命。

(5)單個(gè)風(fēng)井尺寸達(dá)3.5m×15m，占地范圍大，部分已侵占了人行道，影響人行及城市景觀。

因此需對(duì)該段區(qū)間進(jìn)行改造，將自然通風(fēng)模式改為單活塞隧道通風(fēng)系統(tǒng)，新建10個(gè)風(fēng)機(jī)房，封堵76個(gè)風(fēng)井。

2 改造難度分析

(1)改造線路長(zhǎng)，點(diǎn)位多，點(diǎn)位密集。該7站6區(qū)間的改造線路長(zhǎng)度約6km，改造點(diǎn)位86個(gè)，平均0.07km一個(gè)改造點(diǎn)，相當(dāng)密集。

(2)涉及專業(yè)多。該改造項(xiàng)目涉及建筑、結(jié)構(gòu)、通風(fēng)空調(diào)、動(dòng)力照明、給排水、接觸網(wǎng)、軌道、BAS、FAS、ISCS、道路恢復(fù)、綠化等眾多專業(yè)。

(3)運(yùn)營(yíng)管理難。該改造項(xiàng)目不僅需要在地下空間內(nèi)部進(jìn)行作業(yè)，還需要在地上空間進(jìn)行作業(yè)。如此長(zhǎng)距離、多點(diǎn)位，高密度的改造，對(duì)運(yùn)營(yíng)跟班人員投入，管理水平的要求很高。

(4)風(fēng)險(xiǎn)高。改造點(diǎn)位大部分位于軌行區(qū)，會(huì)引發(fā)墜物、煙塵、觸電、涌水、消防、信號(hào)等風(fēng)險(xiǎn)，隨便哪一方面把控不到位都會(huì)導(dǎo)致停運(yùn)，產(chǎn)生不良社會(huì)影響，造成經(jīng)濟(jì)損失及乘客受傷。

如此長(zhǎng)距離、多點(diǎn)位、高密度、多專業(yè)的運(yùn)營(yíng)改造，在全國(guó)是首例，目前沒(méi)有任何可參考借鑒經(jīng)驗(yàn)。

3 76個(gè)風(fēng)井封堵保運(yùn)營(yíng)、提工期關(guān)鍵措施

76個(gè)風(fēng)井需要進(jìn)行封堵，封堵要滿足通風(fēng)、地面行車，綠化，以及人防要求。

風(fēng)井下方正對(duì)軌行區(qū)，有各種管線，同時(shí)還有部分正對(duì)接觸網(wǎng)，對(duì)運(yùn)營(yíng)安全影響極高，詳見圖3。

圖3 通風(fēng)井區(qū)間內(nèi)向上照片

常規(guī)方案有兩種，一種是在軌行區(qū)搭設(shè)腳手架澆筑混凝土，僅在夜間施工，但接觸網(wǎng)斷電請(qǐng)點(diǎn)要求高，流程長(zhǎng)。夜間僅有約4h時(shí)間可施工，且這4h還包括施工準(zhǔn)備工作，施工完成后清理工作，在此短暫的時(shí)間內(nèi)，根本無(wú)法等到混凝土達(dá)到強(qiáng)度，而且滯留的腳手架導(dǎo)致無(wú)法運(yùn)營(yíng)。

另一種常規(guī)方法是利用側(cè)墻為支點(diǎn)在軌行區(qū)設(shè)置鋼桁架支模系統(tǒng)，讓出列車行駛的空間，但現(xiàn)場(chǎng)情況側(cè)墻上已密密麻麻鋪設(shè)了管線，施工空間狹小，施工完成后拆除也很復(fù)雜，仍只能在夜間請(qǐng)點(diǎn)施工，工期緩慢。風(fēng)井封堵前后對(duì)比詳見圖4。

(a)封堵前 (b)封堵后圖4 風(fēng)井封堵前后

以上兩種方案列車運(yùn)行過(guò)程中，風(fēng)壓較高，在反復(fù)交替的正負(fù)壓下，極易吸入灰塵、碎渣等材料，影響安全。

經(jīng)研究后采用疊合板方案(疊合板斷面見圖5)。步驟一(圖6)：利用地面場(chǎng)地生產(chǎn)預(yù)制板，預(yù)制板頂面提前鑿毛，縮短對(duì)運(yùn)營(yíng)施工的時(shí)間影響。利用原風(fēng)井預(yù)留好的人防水平封堵企口，鋪設(shè)預(yù)制板。如此則有效的解決了土方開挖，側(cè)墻破除等過(guò)程中的建渣掉落、揚(yáng)塵、噪音等問(wèn)題，同時(shí)還能兼做現(xiàn)澆板的模板。

圖5 疊合板斷面

圖6 疊合板施工步驟一

步驟二(圖7)：在預(yù)制板上現(xiàn)澆一層板，通過(guò)規(guī)范要求的桁架筋與混凝土結(jié)合面鑿毛等措施，現(xiàn)澆板與預(yù)制板能有效疊合共同受力。

圖7 疊合板施工步驟二

步驟三(圖8)：待現(xiàn)澆板達(dá)到強(qiáng)度后，放坡開挖，破除現(xiàn)澆板上方的側(cè)墻，施工防水層，恢復(fù)覆土及路面。

該方案在保證了運(yùn)營(yíng)的情況下，又提高了工期。

圖8 疊合板施工步驟三

4 新建風(fēng)機(jī)房保運(yùn)營(yíng)、提工期關(guān)鍵措施

新建風(fēng)機(jī)房，需在接觸網(wǎng)上方進(jìn)行路面破除，土方開挖，基坑降水，既有風(fēng)井側(cè)墻破除，土建施工，設(shè)備安裝，調(diào)試等一系列工序，改造前后風(fēng)井剖面詳見圖9、圖10。

圖9 改造前風(fēng)井剖面

圖10 改造后風(fēng)井剖面

風(fēng)井底部位置沒(méi)有企口，無(wú)法架設(shè)預(yù)制板。且設(shè)備安裝完成后，機(jī)房?jī)?nèi)空間狹小，預(yù)制板根本無(wú)法整塊運(yùn)出。若在機(jī)房?jī)?nèi)進(jìn)行破除后運(yùn)出，又會(huì)產(chǎn)生噪音及灰塵影響。

為此，采用鋼平臺(tái)系統(tǒng)措施(圖11)。

圖11 鋼平臺(tái)平面

在風(fēng)井側(cè)壁上通過(guò)錨栓固定鋼牛腿，將型鋼骨架與牛腿焊接連接，再將鋼板與型鋼骨架連接。

型鋼骨架的設(shè)置與腳手架落點(diǎn)相匹配，鋼平臺(tái)系統(tǒng)作為腳手架支點(diǎn)，承受施工荷載，鋼平臺(tái)剖面見圖12。

圖12 鋼平臺(tái)剖面

待新建風(fēng)亭土建及機(jī)電施工完成后，進(jìn)行鋼平臺(tái)系統(tǒng)拆除工作：

(1)人工敲掉鋼平臺(tái)周邊填縫料，并收集裝袋。

(2)風(fēng)亭下方軌行區(qū)由施工負(fù)責(zé)人請(qǐng)點(diǎn)進(jìn)入，清掃人員攜帶清掃工具、滅火器及防火布，將防火布滿鋪在風(fēng)亭正下方，用于接收掉落的建渣及切割產(chǎn)生的鐵渣。

(3)由于新建風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)機(jī)電設(shè)備已安裝完成，鋼平臺(tái)鋼板無(wú)法整塊搬運(yùn)出風(fēng)機(jī)房，采用氧氣乙炔將鋼板切割為500mm×500mm小塊，人工搬運(yùn)出風(fēng)機(jī)房。部分風(fēng)機(jī)房既有風(fēng)口周邊有較寬敞的平臺(tái)，可利用頂板預(yù)埋吊鉤將鋼板整體吊裝至平臺(tái)上進(jìn)行切割，減小對(duì)軌行區(qū)的影響。

(4)鋼平臺(tái)下方型鋼梁及鋼牛腿不拆除，作為后續(xù)鋼格板安裝支架，對(duì)利舊的鋼牛腿和型鋼梁進(jìn)行防銹和防火處理。

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用見圖13。

圖13 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用照片

5 消防水源接入保運(yùn)營(yíng)、提工期關(guān)鍵措施

消防水源接入存在兩個(gè)技術(shù)方案，一是新建市政接駁點(diǎn)提供消防水源(圖14)，風(fēng)井附近新建市政接駁點(diǎn)為風(fēng)井提供消防水源。水表后設(shè)置室外消火栓，消防水源進(jìn)入風(fēng)亭后依次設(shè)置倒流防止器、水泵接合器支管、電動(dòng)蝶閥；最后接室內(nèi)消火栓。

圖14 新建市政接駁點(diǎn)提供消防水源方案

二是由既有區(qū)間消防管接出風(fēng)亭消防水源(圖15)，管道沿既有區(qū)間結(jié)構(gòu)墻面敷設(shè)，穿過(guò)區(qū)間結(jié)構(gòu)頂板和風(fēng)亭結(jié)構(gòu)底板后進(jìn)入風(fēng)亭接室內(nèi)消火栓。

圖15 由區(qū)間消防管提供風(fēng)亭消防水源方案

由既有區(qū)間消防管接出風(fēng)亭消防水源方案對(duì)車站既有 IBP盤不產(chǎn)生影響，節(jié)省工程投資。但是該方案需要在既有結(jié)構(gòu)墻上開孔，開孔后防水性能難以保證，可能產(chǎn)生少量滲水。風(fēng)亭與區(qū)間屬于兩個(gè)不同結(jié)構(gòu)體系，可能因?yàn)椴痪鶆虺两凳箖擅娼Y(jié)構(gòu)墻上的開孔錯(cuò)位。

新建市政接駁點(diǎn)提供消防水源方案電動(dòng)蝶閥離車站車控室較遠(yuǎn)，24V控制線信號(hào)衰減嚴(yán)重。同時(shí)新增電動(dòng)蝶閥需要上車控室IBP盤，實(shí)施困難。但是該方案對(duì)既有區(qū)間結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生任何影響，風(fēng)亭內(nèi)消防管爆管對(duì)整個(gè)區(qū)間消防系統(tǒng)無(wú)影響，不存在消防管爆管影響行車安全的風(fēng)險(xiǎn)。

經(jīng)綜合研究后，采取新建市政接駁點(diǎn)方案(圖16)。

6 通風(fēng)空調(diào)保運(yùn)營(yíng)、提工期關(guān)鍵措施

本次工程除保留各車站兩端自然風(fēng)井(共計(jì)10座)，為區(qū)間隧道增設(shè)單活塞隧道通風(fēng)系統(tǒng)，代替原自然通風(fēng)方式外，其余76座自然風(fēng)井全部進(jìn)行封堵。

隧道通風(fēng)系統(tǒng)原則上采用單活塞風(fēng)井，利用車站兩端自然風(fēng)井改造為隧道風(fēng)機(jī)房，各設(shè)2臺(tái)隧道風(fēng)機(jī)(TVF)，互為備用，也可并聯(lián)運(yùn)行。車站兩端利用原來(lái)已設(shè)置的排熱風(fēng)機(jī)(U/O),根據(jù)實(shí)測(cè)車站段隧道溫度變頻運(yùn)行進(jìn)行排熱通風(fēng)。

圖16 新建市政接駁點(diǎn)提供消防水源方案

新建風(fēng)機(jī)房和風(fēng)井封堵順序?qū)\(yùn)營(yíng)期間正常工況、阻塞工況、列車火災(zāi)工況下的通風(fēng)、排煙影響很大。

先新建某一區(qū)間兩端的兩個(gè)風(fēng)機(jī)房，設(shè)備安裝，聯(lián)調(diào)聯(lián)試完成后，再進(jìn)行該區(qū)間的風(fēng)井封堵，經(jīng)驗(yàn)收合格后，再在其他區(qū)間進(jìn)行。

7 結(jié)論

(1)改造項(xiàng)目對(duì)運(yùn)營(yíng)影響大，需從技術(shù)及管理等方面綜合考慮。

(2)提工期能減少改造項(xiàng)目對(duì)運(yùn)營(yíng)的影響時(shí)間。

(3)深入的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，切合實(shí)際的技術(shù)方案是保運(yùn)營(yíng)的前提條件。