貴州赤水大瀑布景區(qū)山體內(nèi)電梯豎井工程設(shè)計(jì)

蔡志偉 向 昭 劉 宇 楊偉松

（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司，重慶400042）

1 概述

目前，在山體內(nèi)修建電梯豎井工程多見(jiàn)于景區(qū)，如福建寧德屏南鴛鴦溪景區(qū)山體電梯豎井、浙江文成縣百丈景區(qū)山體電梯豎井以及本文所依托的貴州赤水大瀑布景區(qū)山體內(nèi)電梯豎井。該類(lèi)型工程的主要功能是解決景區(qū)較大豎向高差導(dǎo)致的游人通行難問(wèn)題，如本工程建成之前，游人來(lái)回需步行約60 分鐘的陡峭山路方能近距離欣賞大瀑布的美景，致使一些年長(zhǎng)或行動(dòng)不便者只能望而卻步，對(duì)景區(qū)的服務(wù)水平和吸引力大打折扣。

在山體內(nèi)修建電梯豎井不但能解決游人通行問(wèn)題，同時(shí)該種結(jié)構(gòu)主要隱藏于山體內(nèi)部，對(duì)景區(qū)的自然景觀和生態(tài)環(huán)境影響也最小，具有較好的生態(tài)環(huán)境效益。在山體內(nèi)修建豎井常見(jiàn)于交通隧道通風(fēng)豎井、礦山豎井等，不同的豎井功能要求決定了其不同的設(shè)計(jì)重點(diǎn)和難點(diǎn)。在景區(qū)山體內(nèi)修建電梯豎井的主要目的是為游客電梯提供一個(gè)通道構(gòu)筑物，確保電梯運(yùn)行的安全性、舒適性和耐久性。

2 工程概況

該項(xiàng)目位于貴州省赤水市十丈洞大瀑布景區(qū)，工程區(qū)地處大婁山北麓云貴高原向四川盆地過(guò)渡地帶，地勢(shì)東南高，西北低，區(qū)域地貌類(lèi)型屬于中山峽谷區(qū)，微地貌為風(fēng)溪河河谷地貌。工程區(qū)地形陡峭，多基巖出露，上部地層由第四系全新統(tǒng)人工填土（Q4ml）、第四系全新統(tǒng)坡洪積(Q4dl+pl)成因塊石土組成，下伏基巖為白堊系嘉定群第二段（Kjd2）砂巖，豎井及平洞圍巖級(jí)別為Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)。

工程主要分為地上游客接待中心和地下候梯廳兩部分。地上游客接待中心為兩層，一層為候梯廳、疏散廳、售票室、消防控制室，層高為4.5m；二層為電梯機(jī)房，層高為3.5m。一層頂面與二層樓板間有1.5m 的預(yù)留井道通風(fēng)空間。地上建筑通過(guò)山體內(nèi)的電梯豎井和地下層空間連通，地下層為候梯廳、疏散廳、緩沖區(qū)，空間高度為5m。地下候梯廳再通過(guò)平洞到達(dá)山下觀瀑區(qū)。電梯豎井與平洞呈“L”形布設(shè)，豎井井深91.67m，平洞長(zhǎng)134.45m。項(xiàng)目總平面圖如圖1 所示，項(xiàng)目立面圖如圖2 所示。

圖2 項(xiàng)目立面圖

圖1 項(xiàng)目總平面圖

3 豎井及平洞內(nèi)輪廓

3.1 豎井內(nèi)輪廓

目前，國(guó)內(nèi)景區(qū)電梯豎井內(nèi)輪廓多采用圓形[1]，圓形豎井受力性能最好，但其有效利用空間相對(duì)矩形斷面小，特別是電梯轎廂臺(tái)數(shù)較多情況下空間浪費(fèi)問(wèn)題更為突出。綜合以上因素，并根據(jù)電梯轎廂、檢修平臺(tái)、疏散檢修樓梯及運(yùn)營(yíng)設(shè)施所需空間尺寸最終確定本工程豎井采用11.8m×4.1m 矩形斷面，凈空面積48.38m2。豎井內(nèi)輪廓及布置如圖3 所示。

3.2 平洞內(nèi)輪廓

平洞大廳的內(nèi)輪廓主要根據(jù)地下候梯廳、地下疏散廳、電梯轎廂、運(yùn)營(yíng)設(shè)施及室內(nèi)裝修所需空間尺寸確定,同時(shí)需兼顧游人乘梯舒適性及工程造價(jià)經(jīng)濟(jì)性等因素。綜合以上因素，平洞大廳采用直墻拱形斷面，凈寬取9.7m，直墻高3.6m，拱高3.49m，凈空面積68.22m2，平洞大廳內(nèi)輪廓如圖4 所示。

圖4 平洞大廳內(nèi)輪廓圖

平洞通道的內(nèi)輪廓主要根據(jù)游人通行量確定，平洞通道采用直墻拱形斷面，凈寬取6.5m，直墻高2.5m，拱高2.0m，凈空面積29.33m2。平洞通道的內(nèi)輪廓如圖5 所示。

圖5 平洞通道內(nèi)輪廓圖

4 豎井及平洞襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

豎井襯砌結(jié)構(gòu)根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則（JTG/T D70-2010）》進(jìn)行設(shè)計(jì),包含鎖口圈、井壁初期支護(hù)、井壁二次襯砌等,采用正井法[2]進(jìn)行施工。平洞襯砌結(jié)構(gòu)根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD70-2004)》進(jìn)行設(shè)計(jì)，包含隧道超前支護(hù)、初期支護(hù)、二次襯砌等。利用工程類(lèi)比法及地層結(jié)構(gòu)法確定其初期支護(hù)參數(shù)，利用荷載結(jié)構(gòu)法確定其二次襯砌，豎井襯砌支護(hù)參數(shù)如表1 所示，平洞襯砌支護(hù)參數(shù)如表2 所示。

表1 豎井復(fù)合式襯砌支護(hù)參數(shù)表

5 豎井防排水設(shè)計(jì)

平洞防排水采用常規(guī)隧道防排水措施，這里不再贅述。山體內(nèi)電梯豎井防排水要求較常規(guī)的交通隧道通風(fēng)豎井、礦山豎井設(shè)計(jì)要求更高，故重點(diǎn)介紹下本工程豎井防排水設(shè)計(jì)。

5.1 豎井防水設(shè)計(jì)

豎井采用C30 自防水混凝土，混凝土抗?jié)B等級(jí)不小于P10。豎井二次襯砌與初期支護(hù)之間鋪設(shè)1.5mm 厚EVA 防水卷材，在卷材與噴射混凝土之間鋪設(shè)一層350g/m2的無(wú)紡布作為緩沖層。施工縫采用中埋式橡膠止水帶。

5.2 豎井排水設(shè)計(jì)

理論上豎井排水較平洞更有利，但考慮到景區(qū)電梯豎井內(nèi)空氣濕度一般較高，若再出現(xiàn)地下水滲漏，則對(duì)豎井內(nèi)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)營(yíng)更加不利，故本項(xiàng)目除采用防水卷材進(jìn)行防水外，在豎井周邊還布設(shè)了環(huán)向及豎向盲溝。環(huán)向及豎向盲溝均采用1～3 根φ50 打孔波紋管，環(huán)向盲溝豎向間距一般為10m 一環(huán)，干燥無(wú)水段落適當(dāng)加長(zhǎng)，水量大的段落適當(dāng)加密。

6 豎井防潮除濕措施

豎井里的電梯井道，是絕大部分電梯元件的工作場(chǎng)所，若其除濕問(wèn)題得不到有效解決，則極易銹蝕破壞。地下工程主要濕負(fù)荷來(lái)源包括工程滲漏、工程散濕、人員散濕、自由水面、結(jié)露及外界濕熱空氣進(jìn)入等[3]。對(duì)本工程豎井而言，其濕負(fù)荷來(lái)源主要包括工程滲漏、結(jié)露兩個(gè)因素。針對(duì)豎井滲漏問(wèn)題，已通過(guò)加強(qiáng)豎井防排水措施加以解決；針對(duì)結(jié)露問(wèn)題，則需分析其成因，采取有針對(duì)性的措施加以防治：

6.1 本工程的主體工程為呈“L”型布置的豎井及平洞，若不采取有效應(yīng)對(duì)措施，則具有明顯的煙囪效應(yīng)。夏秋季節(jié)，臨近瀑布及河道的平洞外濕熱空氣極易進(jìn)入洞內(nèi)結(jié)露，因此，設(shè)計(jì)首先采取措施將豎井與平洞在大部分時(shí)間阻隔，使其成為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)，避免平洞外濕熱空氣進(jìn)入電梯井道。

6.2 本工程在地上一層與二層之間設(shè)有高1.5m 的通風(fēng)道，且與電梯井道相通。電梯運(yùn)行時(shí)，充分利用其上下運(yùn)動(dòng)的活塞效應(yīng)，加強(qiáng)電梯井道與室外空氣的交換，減少內(nèi)外溫差，避免熱空氣遇冷形成冷凝水。若以上措施還不能完全除濕，則啟動(dòng)安裝在9 個(gè)檢修平臺(tái)備用的除濕機(jī)進(jìn)行電梯井道除濕。

6.3 由于上站房空氣濕度相對(duì)較低，自然通風(fēng)條件較好，故將電梯機(jī)房設(shè)在地上二層。電梯未運(yùn)行時(shí)轎廂自動(dòng)提升至上站房機(jī)房；電梯井道內(nèi)所有鋼材采用不銹鋼，所有電氣元件應(yīng)具有密封防水防潮功能。

7 火災(zāi)防災(zāi)及疏散救援

豎井及平洞因其特殊的密封環(huán)境，一旦發(fā)生火災(zāi)將會(huì)造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，且本工程位于著名景區(qū)，人流量大，故完善的防災(zāi)救援設(shè)備及措施顯得特別重要。為此，本工程設(shè)計(jì)了通風(fēng)排煙系統(tǒng)、消防栓系統(tǒng)及噴淋系統(tǒng)，消防栓及噴淋系統(tǒng)屬于常規(guī)設(shè)計(jì)，不再贅述，這里重點(diǎn)介紹一下本工程的通風(fēng)排煙及疏散救援設(shè)計(jì)。

7.1 平洞通風(fēng)排煙及疏散救援

平洞參照城市四類(lèi)交通隧道設(shè)計(jì)，隧道通風(fēng)方式有機(jī)械通風(fēng)和自然通風(fēng)，機(jī)械通風(fēng)可分為縱向通風(fēng)、全橫向通風(fēng)以及半橫向通風(fēng)等[4]。隧道的排煙方式可分為縱向通風(fēng)排煙，集中排煙以及縱向與集中相結(jié)合的排煙方式[5]。本工程平洞采用全橫向通風(fēng)的方式，按4 次/h 換氣數(shù)設(shè)計(jì)，機(jī)械排風(fēng)，滲透補(bǔ)風(fēng)。平洞排煙方式為設(shè)置防煙分區(qū)，集中排煙。

根據(jù)軸對(duì)稱型與墻邊受限型模型[6]計(jì)算火災(zāi)產(chǎn)煙量，結(jié)合平洞斷面尺寸以及平洞潛在火災(zāi)規(guī)模，得出以下設(shè)計(jì)：

（1）在平洞口設(shè)置有風(fēng)機(jī)房，并設(shè)有1 臺(tái)DSQ-560 管道離心風(fēng)機(jī)（11740m3/h,807Pa,5.5kW,73dB(A) 300Kg）用于平洞送風(fēng)，2 臺(tái)HTFC-I-18 低噪聲消防柜式離心風(fēng)機(jī)（21660m3/h,804Pa,11kW,74dB(A) 400Kg）用于平洞排風(fēng)兼消防排煙。

（2）沿平洞口向候梯廳方向左側(cè)設(shè)有送風(fēng)管道并設(shè)置8 個(gè)500×300 雙層百葉風(fēng)口，溫度低于70℃時(shí)處于常開(kāi)狀態(tài)，為平洞送風(fēng)；右側(cè)設(shè)有排風(fēng)管道并設(shè)置9 個(gè)500×300 和3 個(gè)2000×400 單層百葉排煙口，9 個(gè)500×300 單層百葉風(fēng)口處于常開(kāi)狀態(tài)，3 個(gè)2000×400 單層百葉風(fēng)口在溫度高于280℃時(shí)開(kāi)啟,消防風(fēng)機(jī)平時(shí)開(kāi)一臺(tái)，火災(zāi)時(shí)兩臺(tái)全開(kāi)。

（3）平洞為一個(gè)防火分區(qū)，同時(shí)設(shè)置有兩個(gè)擋煙垂壁，形成三個(gè)防煙分區(qū)。當(dāng)平洞內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，左側(cè)的通風(fēng)口和通風(fēng)風(fēng)機(jī)關(guān)閉，不再輸送新鮮空氣進(jìn)入平洞，右側(cè)的兩臺(tái)平時(shí)排風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)換為消防排煙風(fēng)機(jī)，將平洞內(nèi)的高溫濃煙排出洞外，為平洞內(nèi)的人員創(chuàng)造良好的逃生條件。所選用排煙風(fēng)機(jī)應(yīng)保證在280℃連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)30min。

7.2 豎井通風(fēng)排煙及疏散救援

豎井內(nèi)設(shè)有專(zhuān)門(mén)的風(fēng)井連接地上二層的HTF (A)-1-9 軸流式風(fēng)機(jī)，給檢修疏散樓梯通風(fēng)。風(fēng)井豎向每隔5 米設(shè)有單層百葉窗口與檢修疏散樓梯相通，共計(jì)18 個(gè)，從而保證檢修疏散樓梯內(nèi)的通風(fēng)量。

豎井電梯發(fā)生火災(zāi)時(shí)，控制系統(tǒng)首先會(huì)利用應(yīng)急電源將電梯轎廂自動(dòng)提升至上站房，便于人員逃生。若應(yīng)急自動(dòng)提升系統(tǒng)失效，被困人員則可以通過(guò)就近的檢修平臺(tái)到達(dá)檢修疏散樓梯逃離現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)，位于地上二層的送風(fēng)機(jī)開(kāi)啟，向檢修疏散樓梯內(nèi)送風(fēng)，并滿足樓梯間正壓40Pa，保證人員安全逃生。

8 結(jié)論

本工程自2016 年建成以來(lái)運(yùn)行良好，在大幅提升景區(qū)的服務(wù)品質(zhì)、增加景區(qū)收入來(lái)源的同時(shí)，最大限度地保護(hù)了當(dāng)?shù)氐淖匀痪坝^和生態(tài)環(huán)境，取得了較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。山體內(nèi)電梯豎井工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，本文選擇設(shè)計(jì)過(guò)程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，特別是工程除濕及疏散救援進(jìn)行了簡(jiǎn)要總結(jié)，以期為今后類(lèi)似工程提供一定借鑒，同時(shí)拋磚引玉，以期國(guó)內(nèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)者或設(shè)計(jì)人員對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)一步深入研究，為今后類(lèi)似的工程建設(shè)提供更好的技術(shù)支撐。