地鐵人防工程風道人防設備淺析

孫 繼 元

(北京鐵五院工程設計咨詢有限公司，北京 102627)

地鐵風道，一般包含地鐵進風、排風、活塞風井、隧道風井等口部[1]。地鐵人防戰時通風道一般與地鐵平時環控通風風道、通風管路等共用，戰時新風和戰時排風在車站斜對角布置[2]。地鐵風道人防設備，設置于地鐵的風道位置，作為地鐵人防設備體系中的重要一環，通過不同類型設備的使用，保證在規定防護級別條件下的戰時清潔通風和隔絕通風[3]。在已有設計工作基礎上，本文以北京市地鐵人防工程風道人防設備為例，主要簡述人防設備的分類、結構功能特點、一般設計要求、施工及安裝調試等，為地鐵人防工程風道人防設備的設計施工提供一定的參考和借鑒。

1 風道人防設備分類

按照戰時功能區分，地鐵風道一般可分為清潔式風道和隔絕式風道，清潔式風道又可細分為清潔式進風道和清潔式排風道，戰時起到通風換氣的作用；隔絕式風道可作為防護單元戰時與外界的屏障，隔絕外界沖擊波和有毒有害氣體等。

此文以比較典型的北京地區為例，為5級人防設計要求。清潔式風道人防設備因實際工程需求、施工初步設計和土建條件等因素的差異，設計分為兩道門模式和三道門模式，目前以兩道門模式為主；隔絕式風道均為兩道門設計，具體設計要素可參照表1。京外地區只要以6級人防設計要求為主，除設備用料、受力計算有所區別外，隔絕式風道一般只設計一道防護密閉門。

表1 風道人防設備分類

2 風道人防設備的結構功能及特點

2.1 清潔式風道人防設備

2.1.1清潔式進(排)風活門防護密閉門

此設備為清潔式風道兩道門設計的第一道門，由門扇、門框、閉鎖、鉸頁、定位緩沖裝置、組合油網濾塵器、電(手)動密閉閥門及膠管活門八部分組成。門扇與門框周邊搭接，承受正向壓力，沖擊波負壓通過閉鎖頭來傳遞[2]。結構組成見圖1，實物圖見圖2。

柱形膠管活門設于門扇正面上，選用數量根據設計載荷和風量確定。通風時柱體圓形孔與防護罩圓形孔是對齊的，以保證通風。當遭受沖擊超壓時，防護罩未開孔柱面遮蔽柱體通風孔，阻止沖擊波進入通風系統，從而達到防波目的。經試驗檢測，柱形活門的消波率為96%，完全滿足五級人防的設防要求。組合油網濾塵器置于膠管活門背后，依據設計通風量選用相應數量，平時進風時能將較大顆粒的灰塵過濾。電(手)動密閉閥門設于門扇背后，可以根據需要開關，滿足工程通風的要求。關閉時，推桿在電動或手動作用下，推桿回縮，推動豎連桿和上、下連桿，使閥蓋作回轉運動，當運動到關閉位置時，限位開關使電機停止轉動，而完成密閉閥關閉；反之則可開啟密閉閥。

清潔式進(排)風活門防護密閉門主要特點：

1)將防護消波功能和通風轉換功能集中在一道門上，既滿足了地鐵人防工程平時大風量通風的要求，又較好地兼顧了戰時清潔式通風的要求。

2)消波率高、通風量大、通風阻力小，密閉措施可靠，平戰轉換快捷，便于維護、保養。

3)通風轉換裝置設計理念先進，產品新穎，使用方便，既可手動又可電動，較好地實現了戰時清潔式通風與隔絕式防護的功能轉換，而且完全滿足人防指揮自動化要求。

2.1.2清潔式進(排)風機密閉門

此設備為清潔式風道兩道門設計的第二道門，即為設置有風機的密閉門由門扇、門框、風機、風機密閉蓋、鉸頁、閉鎖、定位緩沖裝置七部分組成。門扇上設計有根據通風量選用的風機，并在風機內側設計有密閉蓋板。戰時處于人防門關閉狀態，需要通風換氣時，打開密閉蓋板，開啟風機；外部空氣被污染前關閉風機和密閉蓋，實現隔絕防護，密閉門結構組成見圖3，實物圖見圖4。

主要特點：

1)結構簡單，通風量大，密閉措施可靠，操作便捷，很好的滿足快速平戰轉換的要求，后期維護保養方便[4]。

2)風機實現電控，滿足人防指揮自動化要求。

2.1.3清潔式進(排)風活門防護門和清潔式進(排)風密閉閥門防護密閉門

這兩種設備為清潔式風道三道門設計的第一和第二道門，在設計中將兩道門設計的第一道門，清潔式進(排)風活門防護密閉門，功能進行分拆。清潔式進(排)風活門防護門中，保留膠管活門和組合油網濾塵器，去掉電(手)動密閉閥門。設計中強調防護受力，對密閉功能不做要求。清潔式進(排)風密閉閥門防護密閉門，只保留電(手)動密閉閥門，設計中兼顧防護和密閉功能。從表1的分類中可以看出，三道門設計的第三道門和兩道門設計的第二道門，均為清潔式進(排)風機密閉門，設計理念也完全相同，防護門結構組成見圖5，密閉門結構組成見圖6。

清潔式風道人防設備中，兩道門設計為較新的設計。從前文介紹中可以看出，此設計用兩道門實現了人防清潔式通風要求的全部功能，因而可以簡化人防土建設計，有效縮短防護段土建長度，降低工程造價的優勢，目前也開始被較多采用。

2.2 隔絕式風道人防設備

戰時不需要用來行使通風作用的風道，我們一般采用門式封堵措施，起到戰時防護密閉隔絕的作用，能有效抵御核爆沖擊波的破壞作用，并阻擋核沾染和生化毒劑和不清潔的氣體、物質等進入防護單元內部。

類似北京的5級人防要求，一般設置兩道封堵門，即第一道隔絕式風道防護密閉門與第二道隔絕式風道密閉門。低于5級要求(如北京之外的其他很多地區)，一般只設置一道隔絕式風道防護密閉門，結構組成見圖7。

隔絕式風道防護密閉門由門扇、門框、閉鎖、鉸頁、定位緩沖裝置等部分組成。門扇平時處于開啟狀態，由定位緩沖裝置進行可靠定位，戰時將門扇關閉。門扇與門框周邊搭接。鉸頁采用通軸式雙鉸頁，使門扇關閉輕便靈活。單扇門所有鎖頭聯動，保證同步壓縮密封膠條。第一道防護密閉門設計結構強度要求高，沖擊波負壓通過閉鎖頭來傳遞，起到承受正向壓力的作用，并兼顧密閉作用。第二道密閉門設計結構要求降低，主要起到密閉作用。

主要特點：

1)結構簡單，易于設計加工，工程造價低；

2)通用性好，與清潔式風道設備相比，只相當于去掉門上的柱形活門、密閉閥門、油網濾塵器、風機等通風清潔組件，形成密閉門扇，結構通用性高；

3)支承、密封面完整，防護、密閉性能可靠；

4)平戰轉換快捷。

3 地鐵風道人防設備的設計要求

清潔式風道及隔絕式風道設備，均需要滿足以下設計要求：

1)門孔尺寸：寬×高，可依據設計的具體孔口尺寸調整；

2)防護密閉門：抗力0.2 MPa(動載)，單項承載受力，密閉門：按剛性設計，不考慮受力要求；

3)密閉性能：最大漏氣量滿足《檢驗與施工標準》要求；

4)門扇操作人數及操縱方式：2人手動操作；

5)門扇啟(閉)推力(此指標體現鉸頁運轉性能)：不大于100 N(最大門扇啟閉力小于《檢驗與施工標準》中一等品的規定值)；

6)閉鎖手搖力(此指標體現閉鎖性能好壞)：不大于200 N(最大關鎖操縱力小于《檢驗與施工標準》中一等品的規定值)；

7)總啟(閉)時間：小于10 min(平戰功能轉換時間)。

除以上設計要求，對于清潔式風道設備，還需滿足以下設計要求：

1)活門的戰術技術要求：抗力為0.2 MPa(動載)，風量為18 000 m3/h，消波率大于90%；

2)密閉閥門的戰術技術要求：電動關閉時間小于15 s，手動力小于100 N，手動啟(閉)時間小于5 min；

3)風機的戰術技術要求：通風量為18 000 m3/h，風壓為779 Pa。

4 人防設備制造、安裝及調試

4.1 設備制造

為滿足設備的受力、密閉等要求，設備設計時需要經過較大量的計算核實。因而實際工廠生產時，要求嚴格按照設計圖紙要求進行加工。由于地鐵需要防護的孔口尺寸一般較大，設計受力大等原因，設計完成的設備一般重量很大，達到數噸甚至十數噸不等，因而關鍵受力、承重部位，如鉸頁、承重座等，要求嚴格按照圖紙要求進行表面處理，不能有任何折扣。圖紙的任何調整，需要經過設計人員的重新復核和首肯后才可進行。

4.2 門框墻(臨空墻)施工、吊環的埋設

受現場安裝環境限制，設備安裝時，需要依靠吊環，使用倒鏈進行人工安裝，因而對吊環的要求一般較高。門框墻(臨空墻)鋼筋接駁器和吊環的埋設必須對照門框墻結構的配筋直徑、間距、數量以及吊環的位置對應埋設。

4.3 防護設備施工安裝

人防設備安裝要求的精度高(垂直度誤差小于1‰)，而土建施工要求的精度一般較低，因此必須要注意門框立裝后的施工保護[5]。門框安裝若發生傾斜，會發生門扇的自走現象，嚴重的則門扇不能關閉到位，無法保證密閉。為此，每次澆筑混凝土前，都要進行隱檢，在檢查鋼筋綁扎及預埋件、預埋管線安裝質量的同時，必須嚴格隱檢門框的精度。在編筋、立模過程中，不得損壞門框及支撐，更不能以門框及其支撐作為立模依托。門框及其支撐和模板支撐應為各自獨立的系統，互不接觸。

建立完善的和主要人員固定的施工隊伍。首先，由于地鐵人防的安裝環境一般較惡劣，客觀上提高了施工難度；另外，包括風道設備在內的地鐵人防設備，一般體積、重量均較大，在有限空間內，對如此重量和體積的設備進行人工精確操作安裝，進一步增加了難度。因而，對安裝隊伍，需要較高的要求。加強安裝人員的技能及意識培訓，使其形成熟練的技能，有利于保證設備的安裝精度及調試速度。另外，人員技能的熟練、經驗的積累，對在復雜的操作環境中，最大限度的保障施工安全也是極其有利的因素。

5 結語

按照國家現階段運行為主，兼顧人防的要求，地鐵人防工程需要做到在和平時期不影響正常運營，為國家交通運輸貢獻力量；在戰時，為國家提供應急技術支持，保護人民人身和財產安全。本文從分類、功能結構、設計要點、施工及安裝的注意事項幾個方面，對地鐵人防設備的一個重要分類——風道人防設備進行了較詳細的剖析，為地鐵人防設計和建設提供借鑒。