貴州赤水大瀑布景區山體內電梯豎井工程設計

蔡志偉 向 昭 劉 宇 楊偉松

（中煤科工集團重慶設計研究院有限公司，重慶400042）

1 概述

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

在山體內修建電梯豎井不但能解決游人通行問題，同時該種結構主要隱藏于山體內部，對景區的自然景觀和生態環境影響也最小，具有較好的生態環境效益。在山體內修建豎井常見于交通隧道通風豎井、礦山豎井等，不同的豎井功能要求決定了其不同的設計重點和難點。在景區山體內修建電梯豎井的主要目的是為游客電梯提供一個通道構筑物，確保電梯運行的安全性、舒適性和耐久性。

2 工程概況

該項目位于貴州省赤水市十丈洞大瀑布景區，工程區地處大婁山北麓云貴高原向四川盆地過渡地帶，地勢東南高，西北低，區域地貌類型屬于中山峽谷區，微地貌為風溪河河谷地貌。工程區地形陡峭，多基巖出露，上部地層由第四系全新統人工填土（Q4ml）、第四系全新統坡洪積(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，豎井及平洞圍巖級別為Ⅳ級、Ⅴ級。

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；二層為電梯機房，層高為3.5m。一層頂面與二層樓板間有1.5m 的預留井道通風空間。地上建筑通過山體內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，空間高度為5m。地下候梯廳再通過平洞到達山下觀瀑區。電梯豎井與平洞呈“L”形布設，豎井井深91.67m，平洞長134.45m。項目總平面圖如圖1 所示，項目立面圖如圖2 所示。

圖2 項目立面圖

圖1 項目總平面圖

3 豎井及平洞內輪廓

3.1 豎井內輪廓

目前，國內景區電梯豎井內輪廓多采用圓形[1]，圓形豎井受力性能最好，但其有效利用空間相對矩形斷面小，特別是電梯轎廂臺數較多情況下空間浪費問題更為突出。綜合以上因素，并根據電梯轎廂、檢修平臺、疏散檢修樓梯及運營設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。豎井內輪廓及布置如圖3 所示。

3.2 平洞內輪廓

平洞大廳的內輪廓主要根據地下候梯廳、地下疏散廳、電梯轎廂、運營設施及室內裝修所需空間尺寸確定,同時需兼顧游人乘梯舒適性及工程造價經濟性等因素。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，平洞大廳內輪廓如圖4 所示。

圖4 平洞大廳內輪廓圖

平洞通道的內輪廓主要根據游人通行量確定，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。平洞通道的內輪廓如圖5 所示。

圖5 平洞通道內輪廓圖

4 豎井及平洞襯砌結構設計

豎井襯砌結構根據《公路隧道設計細則（JTG/T D70-2010）》進行設計,包含鎖口圈、井壁初期支護、井壁二次襯砌等,采用正井法[2]進行施工。平洞襯砌結構根據《公路隧道設計規范(JTGD70-2004)》進行設計，包含隧道超前支護、初期支護、二次襯砌等。利用工程類比法及地層結構法確定其初期支護參數，利用荷載結構法確定其二次襯砌，豎井襯砌支護參數如表1 所示，平洞襯砌支護參數如表2 所示。

表1 豎井復合式襯砌支護參數表

5 豎井防排水設計

平洞防排水采用常規隧道防排水措施，這里不再贅述。山體內電梯豎井防排水要求較常規的交通隧道通風豎井、礦山豎井設計要求更高，故重點介紹下本工程豎井防排水設計。

5.1 豎井防水設計

豎井采用C30 自防水混凝土，混凝土抗滲等級不小于P10。豎井二次襯砌與初期支護之間鋪設1.5mm 厚EVA 防水卷材，在卷材與噴射混凝土之間鋪設一層350g/m2的無紡布作為緩沖層。施工縫采用中埋式橡膠止水帶。

5.2 豎井排水設計

理論上豎井排水較平洞更有利，但考慮到景區電梯豎井內空氣濕度一般較高，若再出現地下水滲漏，則對豎井內機電設備的運營更加不利，故本項目除采用防水卷材進行防水外，在豎井周邊還布設了環向及豎向盲溝。環向及豎向盲溝均采用1～3 根φ50 打孔波紋管，環向盲溝豎向間距一般為10m 一環，干燥無水段落適當加長，水量大的段落適當加密。

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所，若其除濕問題得不到有效解決，則極易銹蝕破壞。地下工程主要濕負荷來源包括工程滲漏、工程散濕、人員散濕、自由水面、結露及外界濕熱空氣進入等[3]。對本工程豎井而言，其濕負荷來源主要包括工程滲漏、結露兩個因素。針對豎井滲漏問題，已通過加強豎井防排水措施加以解決；針對結露問題，則需分析其成因，采取有針對性的措施加以防治：

6.1 本工程的主體工程為呈“L”型布置的豎井及平洞，若不采取有效應對措施，則具有明顯的煙囪效應。夏秋季節，臨近瀑布及河道的平洞外濕熱空氣極易進入洞內結露，因此，設計首先采取措施將豎井與平洞在大部分時間阻隔，使其成為兩個相對獨立的通風系統，避免平洞外濕熱空氣進入電梯井道。

6.2 本工程在地上一層與二層之間設有高1.5m 的通風道，且與電梯井道相通。電梯運行時，充分利用其上下運動的活塞效應，加強電梯井道與室外空氣的交換，減少內外溫差，避免熱空氣遇冷形成冷凝水。若以上措施還不能完全除濕，則啟動安裝在9 個檢修平臺備用的除濕機進行電梯井道除濕。

6.3 由于上站房空氣濕度相對較低，自然通風條件較好，故將電梯機房設在地上二層。電梯未運行時轎廂自動提升至上站房機房；電梯井道內所有鋼材采用不銹鋼，所有電氣元件應具有密封防水防潮功能。

7 火災防災及疏散救援

豎井及平洞因其特殊的密封環境，一旦發生火災將會造成巨大的人員傷亡和經濟損失，且本工程位于著名景區，人流量大，故完善的防災救援設備及措施顯得特別重要。為此，本工程設計了通風排煙系統、消防栓系統及噴淋系統，消防栓及噴淋系統屬于常規設計，不再贅述，這里重點介紹一下本工程的通風排煙及疏散救援設計。

7.1 平洞通風排煙及疏散救援

平洞參照城市四類交通隧道設計，隧道通風方式有機械通風和自然通風，機械通風可分為縱向通風、全橫向通風以及半橫向通風等[4]。隧道的排煙方式可分為縱向通風排煙，集中排煙以及縱向與集中相結合的排煙方式[5]。本工程平洞采用全橫向通風的方式，按4 次/h 換氣數設計，機械排風，滲透補風。平洞排煙方式為設置防煙分區，集中排煙。

根據軸對稱型與墻邊受限型模型[6]計算火災產煙量，結合平洞斷面尺寸以及平洞潛在火災規模，得出以下設計：

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

（2）沿平洞口向候梯廳方向左側設有送風管道并設置8 個500×300 雙層百葉風口，溫度低于70℃時處于常開狀態，為平洞送風；右側設有排風管道并設置9 個500×300 和3 個2000×400 單層百葉排煙口，9 個500×300 單層百葉風口處于常開狀態，3 個2000×400 單層百葉風口在溫度高于280℃時開啟,消防風機平時開一臺，火災時兩臺全開。

（3）平洞為一個防火分區，同時設置有兩個擋煙垂壁，形成三個防煙分區。當平洞內發生火災時，左側的通風口和通風風機關閉，不再輸送新鮮空氣進入平洞，右側的兩臺平時排風風機轉換為消防排煙風機，將平洞內的高溫濃煙排出洞外，為平洞內的人員創造良好的逃生條件。所選用排煙風機應保證在280℃連續運轉30min。

7.2 豎井通風排煙及疏散救援

豎井內設有專門的風井連接地上二層的HTF (A)-1-9 軸流式風機，給檢修疏散樓梯通風。風井豎向每隔5 米設有單層百葉窗口與檢修疏散樓梯相通，共計18 個，從而保證檢修疏散樓梯內的通風量。

豎井電梯發生火災時，控制系統首先會利用應急電源將電梯轎廂自動提升至上站房，便于人員逃生。若應急自動提升系統失效，被困人員則可以通過就近的檢修平臺到達檢修疏散樓梯逃離現場，同時，位于地上二層的送風機開啟，向檢修疏散樓梯內送風，并滿足樓梯間正壓40Pa，保證人員安全逃生。

8 結論

本工程自2016 年建成以來運行良好，在大幅提升景區的服務品質、增加景區收入來源的同時，最大限度地保護了當地的自然景觀和生態環境，取得了較好的社會和經濟效益。山體內電梯豎井工程是一個系統工程，本文選擇設計過程中的重點和難點，特別是工程除濕及疏散救援進行了簡要總結，以期為今后類似工程提供一定借鑒，同時拋磚引玉，以期國內相關專業學者或設計人員對上述問題進行進一步深入研究，為今后類似的工程建設提供更好的技術支撐。