地鐵人防工程的設(shè)計(jì)與施工

翟全俠 武漢市人防建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司高級工程師

地鐵作為城市軌道交通的重要組成部分，在優(yōu)化城市交通出行環(huán)境、增強(qiáng)城市交通出行效率等方面發(fā)揮的作用日益凸顯。近年來，隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)，包括地鐵在內(nèi)的城市軌道交通設(shè)計(jì)與施工逐漸成為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的突出性內(nèi)容。

相較于輕軌、市域快軌、有軌電車、磁懸浮以及APM 等城市軌道交通，地鐵項(xiàng)目多是在地下運(yùn)行，設(shè)計(jì)和施工面臨的困難和挑戰(zhàn)也最為明顯，并且在造價(jià)、審批、建設(shè)門檻等方面也面臨更為嚴(yán)格的要求。

人防工程作為地鐵工程中相對獨(dú)立和完整的工程項(xiàng)目，其在防護(hù)方面的獨(dú)特性地位和作用決定了該工程的設(shè)計(jì)與施工要更加講究科學(xué)性、規(guī)范性。因此對于設(shè)計(jì)與建設(shè)主體而言，研究和把握地鐵人防工程設(shè)計(jì)與施工的相關(guān)內(nèi)容顯得十分突出和重要。

1 地鐵人防工程設(shè)防的標(biāo)準(zhǔn)

地鐵工程具有埋深較深、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大等特點(diǎn)，其在人民防空方面具有明顯的疏散功能和人員、物資掩蔽功能。根據(jù)《中華人民共和國人民防空法》等相關(guān)法律法規(guī)和《軌道交通工程人民防空設(shè)計(jì)規(guī)范》（RFJ 02-2009）等人防工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，地鐵人防工程的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)主要有以下幾方面。

1.1 人防工程戰(zhàn)時(shí)功能定位

戰(zhàn)時(shí)狀態(tài)下，地鐵是城市人民防空工程體系的重要連接線，其主要功能是保障人民安全和物資運(yùn)輸安全，也可作為人員緊急掩蔽的場所。因此，地鐵人防工程的戰(zhàn)時(shí)定位功能不在于工程的防護(hù)面積和展示掩蔽人員的多少，而在于確保戰(zhàn)時(shí)疏散干道和城市各類人防系統(tǒng)連接線的有效運(yùn)行。

1.2 人防工程的抗力等級

人防工程的抗力等級主要用以反映人防工程能夠抵御敵人核武器、常規(guī)武器以及生化武器襲擊能力的強(qiáng)弱，其性質(zhì)與地面建筑的抗震烈度類似，是國家設(shè)防能力的體現(xiàn)。目前，我國防常規(guī)武器抗力級別為5 級和6 級，防核武器抗力級別4 級、4B 級、5 級、6 級和6B 級（簡稱核4 級、核4B 級、核5 級、核6級和核6B 級）。結(jié)合地鐵人防工程在城市人防工程中的功能定位，目前的地鐵人防工程在抗力等級方面應(yīng)當(dāng)按照防核武器抗力級別6 級、防常規(guī)武器抗力級別6 級進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.3 人防工程的防化等級

防化分級是按人防工程對化學(xué)武器的不同防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和防護(hù)要求劃分的等級，反映了對生物武器和放射性沾染等相應(yīng)武器（或殺傷破壞因素）的防護(hù)能力。由于地鐵人防工程主要承擔(dān)緊急避險(xiǎn)和人員、物資儲存與運(yùn)輸?shù)裙δ埽虼似浞阑燃壏矫鎽?yīng)當(dāng)為丁級。人防工程防化等級如表1 所示。而對于那些重要性比較高的車站以及周邊地理環(huán)境比較復(fù)雜的情況，防化等級應(yīng)當(dāng)調(diào)整為丙級進(jìn)行設(shè)計(jì)。

表1 人防工程防化等級

2 地鐵人防工程設(shè)計(jì)與施工的主要內(nèi)容

地鐵人防工程與其他類型的人防工程不同，其既是獨(dú)立的人防工程項(xiàng)目，同時(shí)也是被納入到地鐵交通系統(tǒng)中，與城市人防工程系統(tǒng)相銜接的人防工程內(nèi)容[1]。這種特殊的性質(zhì)決定了地鐵人防工程的設(shè)計(jì)與施工在內(nèi)容上也更多細(xì)化和全面。

2.1 建筑系統(tǒng)

地鐵人防工程中的建筑系統(tǒng)是有承擔(dān)地鐵人防功能的建筑結(jié)構(gòu)及對應(yīng)不同功能的建筑空間布局。其中，建筑結(jié)構(gòu)主要是為了保證地鐵人防工程功能發(fā)揮而需要達(dá)到的工程結(jié)構(gòu)承載能力，既包括了結(jié)構(gòu)承載力的測算，也包括了工程荷載情況、結(jié)構(gòu)承載力的驗(yàn)算，目的在于保證發(fā)生突發(fā)狀況時(shí)，人防工程能夠承載盡可能多的人員或者物資壓力。不同功能的建筑空間布局則是出于地鐵人防工程在防空防爆、聯(lián)通城市其他防控通道等方面的目的，設(shè)計(jì)和建設(shè)的具有防護(hù)、連通作用的建筑單元，主要體現(xiàn)為不同防護(hù)單元的劃分和通道的分布[2]。

2.2 通風(fēng)系統(tǒng)

地鐵人防工程中的通風(fēng)系統(tǒng)主要是出于保證人防工程平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)內(nèi)部空氣環(huán)境質(zhì)量而設(shè)計(jì)的具有進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)功能的人防設(shè)施。其中，地鐵人防工程中的通風(fēng)系統(tǒng)除了要滿足進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)的基本要求以外，還要具有過濾清潔的功能，即通風(fēng)設(shè)施要具備凈化空氣和過濾有毒氣體的作用，以保證流通于人防工程內(nèi)部的空氣在質(zhì)量上是達(dá)標(biāo)和安全的。

2.3 配電系統(tǒng)

配電系統(tǒng)是保證地鐵人防工程在平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)具備基本的電氣化運(yùn)行功能，能夠滿足基本的人員或者物資流通的需要。配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工一般圍繞動力照明、線路敷設(shè)等內(nèi)容開閘，以確保人防工程在突發(fā)緊急狀況時(shí)具備應(yīng)急照明和通信報(bào)警功能。關(guān)于地鐵人防工程的設(shè)計(jì)與施工標(biāo)準(zhǔn)，《軌道交通工程人民防空設(shè)計(jì)規(guī)范》中將其明確為，利用平時(shí)節(jié)點(diǎn)照明配電系統(tǒng)和應(yīng)急照明配電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成戰(zhàn)時(shí)正常照明、戰(zhàn)時(shí)應(yīng)急照明的配電系統(tǒng)，戰(zhàn)時(shí)配電電源宜從區(qū)域電源接引[3]。據(jù)此可以看出，地鐵人防工程中的配電系統(tǒng)除了要保證人防工程內(nèi)部電路的閉合以外，還要確保其配電系統(tǒng)與地鐵工程其他模塊配電系統(tǒng)的連接，以保證應(yīng)急配電的需要。

2.4 給排水系統(tǒng)

給排水系統(tǒng)是地鐵人防工程設(shè)計(jì)與施工中的一項(xiàng)基本內(nèi)容。與通風(fēng)系統(tǒng)相似，地鐵人防工程中的給排水系統(tǒng)也是基于人防工程安全運(yùn)行所需要的給排水功能配套需要而進(jìn)行的給排水管網(wǎng)敷設(shè)。在給水方面，除了要保證給水管道敷設(shè)到相應(yīng)的區(qū)域以外，還要保證管道中的水達(dá)到安全飲用的標(biāo)準(zhǔn)，以保證給水的安全性。在排水方面，除了要合理確定排水量外，還要對排水的通道進(jìn)行專門的安排，確保在人防工程中出現(xiàn)水淹等情況時(shí)，能在短時(shí)間內(nèi)通過大量的通道實(shí)現(xiàn)快速排水，保證工程的安全性[4]。

3 地鐵人防工程的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

關(guān)于地鐵人防工程的功能，《人民防空戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求》中進(jìn)行了較為明確的定位，即城市地鐵在戰(zhàn)時(shí)是城市人民防空工程體系的重要連接線，主要功能是保障人員安全交通、轉(zhuǎn)移和物資運(yùn)輸，同時(shí)可作為人員緊急掩蔽場所[5]。從實(shí)用性和平戰(zhàn)結(jié)合的角度看，地鐵人防工程還承擔(dān)著平時(shí)的人員安全防護(hù)功能。這些獨(dú)特的功能定位決定了地鐵人防工程的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)按照人防和實(shí)用等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

3.1 建筑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

地鐵人防工程建筑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括防護(hù)單元的設(shè)計(jì)以及防護(hù)單元連接通道的設(shè)計(jì)等。在防護(hù)單元的設(shè)計(jì)方面，除了要保證各防護(hù)單元自身主體結(jié)構(gòu)達(dá)到相應(yīng)的承載力以外，還要在相鄰防護(hù)單元之間加裝防護(hù)密閉隔斷門進(jìn)行空間隔斷，以明晰各防護(hù)單元的界限。在主體結(jié)構(gòu)承載力設(shè)計(jì)方面，應(yīng)當(dāng)保證工程建筑整體采用鋼筋混凝土以及混凝土材料進(jìn)行建設(shè)，確保建筑的外墻與巖體保持足夠的接觸，同時(shí)應(yīng)當(dāng)按照耐腐蝕、堅(jiān)固耐久、防火的標(biāo)準(zhǔn)選擇相應(yīng)的材料，以確保工程整體的防護(hù)能力和效果。

在防護(hù)單元的設(shè)計(jì)中，人防區(qū)隔斷門主要選擇使用鋼結(jié)構(gòu)，并設(shè)置多道安全鎖，門的啟閉狀態(tài)應(yīng)當(dāng)由樓宇自動化系 統(tǒng)（Building Automation System，BAS）專業(yè)采集。在防護(hù)區(qū)門檻的設(shè)計(jì)方面，宜采用活門檻，以便疏散通道人員的快速同行。在防護(hù)區(qū)的出入口，除了留出足夠數(shù)量的出入口外，要對其他備選的出入口進(jìn)行密閉門方式的封堵設(shè)置，確保在需要開啟時(shí)能夠快速啟動。對于建筑單元內(nèi)部臨空墻板中≤300 mm 的孔洞，要按照一般管線的防護(hù)密閉標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)；而對于＞300 mm 的孔洞，則要采取預(yù)埋封堵框的方式來保證在需要時(shí)能夠快速封堵。

3.2 通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

目前，在地鐵人防工程通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面，主要按照人防工程的規(guī)模或者功能設(shè)定進(jìn)行差異化的設(shè)計(jì)，即按照一般設(shè)防站和重點(diǎn)設(shè)防站兩種類型進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

第一，在一般設(shè)防站的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)預(yù)設(shè)的掩蔽人數(shù)計(jì)算清潔式通風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)。按照常規(guī)人防密閉區(qū)掩蔽800 ～1 500 人的標(biāo)準(zhǔn)來測算，一般要滿足7 000 m3/h 進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)重點(diǎn)設(shè)防站的通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，要注意保證通風(fēng)系統(tǒng)的濾毒通風(fēng)功能，將濾毒、濾塵等設(shè)備以及進(jìn)風(fēng)機(jī)房等安裝配置在距離新風(fēng)道或者新風(fēng)井比較近的位置。同時(shí)，要對地鐵車站內(nèi)的新風(fēng)道和新風(fēng)井的設(shè)置進(jìn)行優(yōu)化，使人防工程啟動后，這些風(fēng)道和風(fēng)井能快速轉(zhuǎn)換為人防進(jìn)風(fēng)道和進(jìn)風(fēng)井。

第二，對于重點(diǎn)設(shè)防站人防工程送風(fēng)方式的設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)按照平時(shí)站內(nèi)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)和環(huán)控通風(fēng)中的風(fēng)口與風(fēng)管結(jié)合的方式進(jìn)行送風(fēng)，以保證設(shè)防站內(nèi)人防工程通風(fēng)的順暢。在重點(diǎn)設(shè)防站的排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置方面，除了配置相應(yīng)的配方裝備和通道以外，還要注意做好防毒通道的設(shè)計(jì)，即在重點(diǎn)設(shè)防站內(nèi)設(shè)置一段對角分布的防毒通道，用于人員的臨時(shí)出入。此段的排風(fēng)管道設(shè)計(jì)宜采用超壓排出的方式。

3.3 配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

地鐵人防工程配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)為平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)兩種不同場景下的電力供給設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)時(shí)，要先對人防工程的用電設(shè)備進(jìn)行緊要性分級，以此來明確配電設(shè)計(jì)的主次性。一般將應(yīng)急照明、通信報(bào)警設(shè)備等劃分為一級負(fù)荷，將正常照明、進(jìn)排風(fēng)機(jī)等劃分為二級負(fù)荷，其他設(shè)備的運(yùn)行則劃分為三級負(fù)荷。實(shí)際的配電設(shè)計(jì)時(shí)，要按照“先一后二再三”的順序進(jìn)行安全性等級設(shè)計(jì)。在對應(yīng)急照明設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能地選擇節(jié)能燈，并采用分區(qū)控制的方法對設(shè)備的控制方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，以減少應(yīng)急照明設(shè)備的用電量。在對掩蔽區(qū)和相關(guān)人員出入?yún)^(qū)等特殊節(jié)點(diǎn)的應(yīng)急照明線路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可按照暗線的方式進(jìn)行布置，從而保證防護(hù)密閉門和防護(hù)門框以及防護(hù)墻的整體密閉性。

3.4 給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

地鐵人防工程中的給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括給水設(shè)計(jì)和排水設(shè)計(jì)兩方面。給水設(shè)計(jì)又包括飲用水和洗消用水。對于飲用水的供給，可以按照裝配式水箱的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，也可以按照50 ～100 人裝配一臺飲水機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)飲用水貯存方式，保障人員的正常飲水。對洗消用水設(shè)計(jì)，一般要在重點(diǎn)設(shè)防站的清潔區(qū)設(shè)計(jì)玻璃鋼水箱，貯存用于消殺的水。同時(shí)，為便于取水，要配備相應(yīng)功率的水泵。在排水設(shè)計(jì)方面，要按照經(jīng)濟(jì)、靈活且安全的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管道線路的設(shè)計(jì)，除了將人防工程的排水管道接入到地鐵總排水管道以外，還要設(shè)置相應(yīng)的卡點(diǎn)，以保證在戰(zhàn)時(shí)能夠切斷有毒水流通過排水管道匯入總排水管道，造成環(huán)境污染。

4 地鐵人防工程施工的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

地鐵人防工程施工是將地鐵人防工程設(shè)計(jì)方案中明確的內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為具體的人防工程實(shí)物，構(gòu)建起安全的地鐵人防工程。結(jié)合當(dāng)前地鐵人防工程建設(shè)的實(shí)際來看，施工的技術(shù)要點(diǎn)主要包括地鐵出入口人防段施工、地鐵通風(fēng)口施工以及地鐵區(qū)間人防門施工3 個方面。

4.1 地鐵出入口人防段施工技術(shù)要點(diǎn)

地鐵出入口人防段施工主要是在地鐵出入口通道內(nèi)設(shè)置的人防段進(jìn)行施工作業(yè)，其主要涉及到開挖、澆筑等內(nèi)容。可以選擇明、暗兩種挖法進(jìn)行施工，具體施工方式要根據(jù)地鐵出入口周邊的環(huán)境狀況進(jìn)行選擇。其中，采取明挖法施工可以通過一體化施工的方法，將人防門框墻與周邊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行一體支模、澆筑，有效節(jié)約工期，保證現(xiàn)場施工環(huán)境的安全性，降低造價(jià)成本。

4.2 地鐵通風(fēng)口施工技術(shù)要點(diǎn)

通風(fēng)是地鐵人防工程人防功能實(shí)現(xiàn)的基本條件。通風(fēng)口的施工也涉及到開挖和澆筑等內(nèi)容，但與出入口人防段施工不同，這里的施工首先要進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)施工，然后再進(jìn)行通風(fēng)口施工。施工時(shí)，要保證通風(fēng)口周圍的人防設(shè)備與通風(fēng)口的距離在4 m 以上；預(yù)埋吊環(huán)時(shí)，要注意選擇1 級鋼，并且要跨接頂板上層的鋼筋，以保證吊環(huán)的穩(wěn)定性。同時(shí)，要采取相應(yīng)的措施對通風(fēng)管道設(shè)施進(jìn)行二次加固，避免因?yàn)榈罔F日常運(yùn)行中產(chǎn)生的活塞風(fēng)引起的通風(fēng)管道晃動、游走等影響穩(wěn)定性的情況。

4.3 地鐵區(qū)間人防門施工技術(shù)要點(diǎn)

地鐵區(qū)間人防門施工主要是對地鐵人防工程內(nèi)部功能單元的人防門進(jìn)行安裝作業(yè)。為確保人防門的密閉性，施工安裝的人防門要采取定制的方式，即在對現(xiàn)場的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行精確測量以后，進(jìn)行專門的制造。在安裝過程中，對于區(qū)間隧道正線上的人防門，一定要保證雙向應(yīng)力。在牽出線隧道口的人防門安裝時(shí)，應(yīng)分別安裝一道密閉隔斷門和一道防護(hù)密閉隔斷門，以保證人防效果。同時(shí)，在對人防隔斷門進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)按照同時(shí)具備安全鎖的保準(zhǔn)進(jìn)行采購和安裝。

5 結(jié)語

地鐵人防工程是我國城鎮(zhèn)人防工程系統(tǒng)中的重要組成部分，在保證地鐵工程符合戰(zhàn)時(shí)防控、平時(shí)防災(zāi)功能實(shí)現(xiàn)方面發(fā)揮著基本的作用。人防工程的特殊性決定了地鐵人防工程的設(shè)計(jì)與施工有別于地鐵其他工程內(nèi)容設(shè)計(jì)與施工的標(biāo)準(zhǔn)和要求。在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)與施工過程中，設(shè)計(jì)和施工主體應(yīng)當(dāng)參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行深入論證與科學(xué)實(shí)施，以保證人防工程設(shè)計(jì)與施工的規(guī)范性、安全性以及有效性。