地鐵長大區間中間風井建筑設計探討

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間風井調節隧道區間的溫度和應對火災等，以保證列車及乘客處于安全、舒適的環境。文章以杭州地鐵 16 號線臨農區間風井建筑設計為背景，研究分析地鐵長大區間隧道設置中間風井的必要性，在考慮多項控制因素基礎上提出中間風井建筑設計方案，以期為今后類似工程設計提供參考。

關鍵詞：地鐵隧道;長大區間;中間風井;設計探討

中圖分類號：U231.5

隨著中國城市化進程的加快，城市不斷向外延伸，地鐵線路不斷延長，站間距不斷地擴大。此類長大區間一般行車密度大，區間較長，存在多輛列車同時運行的可能。為了防止列車出現追蹤以及確保隧道內的正常通風和火災時煙氣的有效排除，在一些地鐵長大區間設計中需要考慮設置中間風井。

本文主要結合杭州地鐵16號線臨安廣場站—農林大學站區間（以下簡稱“臨農區間”）隧道中間風井的工程情況，對地鐵地下長區間隧道中間風井設計的必要性控制因素和選址及設計方案進行闡述。

1 工程概況

杭州地鐵16號線線路起于臨安區九州街站（圖1），向東主要經由九州街、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留西延條件。線路總長約35.12 km，其中地下線約20.34 km，共設車站12座，其中地下站共8座。

臨農區間為盾構法施工，本區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向苕溪北路，沿東北方向前行到達農林大學站，區間總長約4 km，區間為雙洞單線隧道，上下行線間距在13m至15.6 m之間。

2 中間風井設置的必要性

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

2.1 通風方面

目前，地鐵隧道通風系統通常是結合車站在區間隧道的兩端設置隧道風機系統，為區間隧道正常通風或事故通風服務。但是，在較長的區間隧道內，就需要考慮在區間中部設置通風系統，以滿足隧道通風要求和運營安全需求。地鐵區間是否需要設置中間風井主要從以下2方面進行考慮。

（1）根據通風專業技術要求，在行車過程中應避免2列列車同時在一個區間隧道內。由于列車的活塞效應，當2列列車在同一區間內運行時，列車運行形成的正壓就無法正常泄掉，隧道內大量的廢熱空氣會給列車和乘客帶來不舒適的影響。臨農區間長約3.8 km，根據行車專業的計算，該區間單個隧道內必有2列車同時運行。

（2）地下區間隧道為狹長且封閉的空間，如果列車在較長區間隧道行駛的過程中著火且無法行駛到下一站，那么人員必須進行就地疏散。由于隧道內空間受限，火災高溫煙氣將沿著隧道快速蔓延，人員的安全逃離將受到嚴重影響。

2.2 火災方面以臨農區間上行方向為例，對區間內列車可能發生的火災情況進行如下分析。

（1）當列車著火點靠近農林大學車站端部時，如圖2中前車的車頭著火，通過向農林大學站方向機械送風，利用推拉式通風控制煙霧向火災現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現場，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。當后車車尾著火時，即著火點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，可保證火災煙氣的有效排除和人員的安全逃離。

（2）當在前車的車尾或后車的車頭發生火災并失去動力時，不管如何組織隧道內的氣流，必定會有一列車的乘客處于高溫濃煙區，此時就需要在區間內設置中間風井（圖3），并進行有組織的機械排煙，這樣分別處于2個通風區段內的2列列車就基本處于無煙區，有效保證了乘客的安全疏散。

3 中間風井位置控制因素

3.1 設計技術要求

按照GB 50157-2013《地鐵設計規范》第13.2.10條要求：“當需要設置區間通風道時，通風道應設于區間隧道長度的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間隧道長度的1/3處，但不宜小于400 m”。經計算，臨農區間可設置中間風井的位置大概位于右線里程DK6+240～DK7+500范圍內。

3.2 周圍環境限制

（1）根據上述設計技術要求，可設置中間風井的區間段基本位于現狀苕溪北路正下方。苕溪北路現狀道路寬度較窄，只有9 m左右，且該段區間南側距離南苕溪較近，施工過程中需要考慮施工風險。

（2）該段區間北側用地均為住宅、教育用地，可利用的路邊綠化帶較少，且住宅與學校類建筑均為敏感建筑，根據GB 50157-2013《地鐵設計規范》第29.3.4條規定：“風亭與文教類建筑和二類居住建筑的噪聲防護距離分別為30 m和20 m”。經核實，若將中間風井的地面風亭設置于苕溪北路的北側，此處的地面風亭與周邊住宅和學校的距離均不能滿足噪聲防護距離要求。

4 風井位置選址方案分析根據上述中間風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，風井設于區間隧道長度約1/2處，錦城第二中學校門口南面（圖4）。

（1）方案優點：①區間隧道通風效果達到最佳;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校門口傳達室需在施工時臨時拆遷，涉及拆遷量較小。

（2）方案缺點：此處中間風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，風井設于區間隧道長度約1/3處（距臨安廣場站），臨安中學生活區南面（圖5）。

（1）方案優點：①區間隧道通風基本滿足要求;②風井南側與南苕溪之間有一小型公園，可用于布置風井外擴附屬用房，地面口部也可以布置于此地塊內。

（2）方案缺點：①風井南側與南苕溪之間的小型公園及一個公共廁所將受到風井地面口部的影響，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通風效果最佳，場地易于協調，工程量較小，對地鐵區間各功能的適應性較好，本文推薦方案1。

5 中間風井設計

5.1 中間風井總平面布置原則

（1）中間風井施工需盡量降低施工風險以及減少投資。

（2）中間風井在地面設置的風亭及消防疏散口應盡量結合周邊環境設置。

5.2 中間風井設計根據以上中間風井總平面布置原則，中間風井設計如下。

（1）中間風井設置于現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，中間風井圍護結構距離南側南苕溪岸邊的擋墻底部C15素混凝土墊層約1.04m，距離北側臨安市體育學校訓練館約30 m。

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

（3）苕溪北路若按規劃道路紅線實施，綠化帶寬度就只有約8 m，不符合設置地面口部及施工安全距離要求，故規劃道路需在此處做相應調整;地面口部除1個活塞風亭為低風亭外，其余風亭與消防疏散口做成組合式高風亭（新風口正對南苕溪，排風口正對苕溪北路）;低風亭、組合式高風亭結合周邊環境布置;各出地面風口間距及風口與疏散口間距按規范要求設計。區間風井總平面布置圖見圖6，區間風井與廊橋擋墻斷面關系圖見圖7。

6 結論及建議

（1）地鐵地下長大區間行車密度大，區間較長，存在多輛車同時運行的可能，此類區間設計時應先論證是否需要設置中間風井。區間設置中間風井，平?？梢栽黾铀淼纼韧L換氣的次數，降低隧道內溫度，也可以利用活塞風井泄壓，減少活塞風壓力對前方車站造成的不舒適影響。火災時，通過中間風井將煙氣快速排出至地面，減少次生災害的發生;結合中間風井設置疏散通道，也可協助乘客疏散。

（2）區間風井的設計，應充分考慮使用功能、結構合理性、建設規劃、管線要求等各種控制條件，在滿足設計要求的情況下，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提升城市發展[J].重慶交通大學學報，2012（5）.

[3]李丹. 地鐵隧道通風排煙系統的分析[J]. 建筑工程技術與設計，2014（7）.

[4]周曉昌. 地鐵區間隧道及列車的火災危險性分析及防范措施[J]. 消防技術與產品信息， 2016（5）.

[5]張文武. 地鐵區間隧道通風系統設置分析[J]. 低碳世界，2015（6）.

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

[7]陳衛軍. 暗挖法地鐵區間風井技術方案研究[J]. 現代城市軌道交通，2018（1）.

[8]任明亮，陳超，郭強，等. 地鐵活塞風的分析計算與有效利用[J].上海交通大學學報，2008（8）.

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

[10] 翟毅. 地鐵隧道通風排煙系統構成及火災工況運行模式[J]. 建筑科學，2010（11）.

[11] 胡自林，蘇蒙. 地鐵長區間中間風井設置探討[J]. 鐵道科學與工程學報，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間中間風井位置方案探討[J]. 隧道建設，2005（3）.

[14] 安健. 地鐵長區間隧道火災通風模式與排煙研究[D]. 陜西西安：西安建筑科技大學，2014.

[15] 張之啟. 南京地鐵過江隧道通風系統方案研究[J]. 鐵道工程學報，2012（4）.

[16] GB 50157-2013 地鐵設計規范[S]. 2013.

[17] 施仲衡. 地下鐵道設計與施工[M]. 陜西西安：陜西科學技術出版社，2006.

[18] 李少王，楊忠寶.某地鐵盾構區間風井基坑支護設計及施工監測分析[J]. 科技通報，2011，27（3）.

[19] 彭長勝. 地鐵超深中間風井關鍵技術和研究[J]. 鐵道標準設計，2016（4）.

[20] 段建勇. 地鐵深埋區間風井建筑設計案例分析[J]. 江西建材，2017（15）.

收稿日期 2019-10-21

責任編輯 朱開明