端進式換乘站通風空調與土建配合關鍵點分析

向 梅，肖 堯，袁 峰

(1.北京城建設計發展集團股份有限公司重慶分公司，重慶 401145;2.重慶市軌道交通(集團)有限公司，重慶 401120； 3.中電建鐵路建設投資集團有限公司，北京 100044)

0 引言

隨著城市軌道交通建設線網覆蓋面不斷拓展，站在城市未來發展的角度，如何充分挖掘沿線站點及商圈優勢，功能上實現核心商圈便捷、舒適的重要軌道換乘節點，景觀上實現與既有城市景觀融合共生，交通上實現軌道與汽車、公交零距離接駁換乘，以此推動城市文化經濟發展，提升城市形象，豐富旅客文化生活體驗，是當前開展軌道交通項目建設必須考慮的關鍵點之一。本文以某城市核心商圈的端進式換乘站為例，分析介紹通風空調專業與土建配合過程中的關鍵點，為后期類似項目的通風空調系統方案設計配合提供參考。

1 車站概況

車站位于核心商圈主干道下方，通過換乘通道和換乘廳與既有已運營線路進行換乘，通過出入口、過街通道或下沉廣場與地面商圈、寫字樓及居民區實現無縫連接，且周邊地塊已基本實現規劃，可見，本站是該區域商業、寫字樓及居住客流出行必需的公共交通設施，布置效果見圖1。

本站為端進式車站，沿南北走向設置15 m寬無柱單層暗挖島式站臺及兩端夾層站廳、東側設置兩層明挖外掛設備用房區、南側設置兩層明挖換乘廳，站廳通過通道分別與外掛設備區和換乘廳進行連接。風亭、出入口等地面設施設備結合場地做消隱處理和整合，車站最終共設置4個出入口(其中2個為電梯群)，5個安全出口(2個安全出口為敞開口形式)，2組風亭(一組高風亭，與安全出口合建)，無冷卻塔、空調室外機、膨脹水箱等地面設施設備，最大程度提升軌道交通面貌和城市新形象。

2 與土建配合關鍵點分析

2.1 活塞風道優化

設置活塞風道是為了充分利用室外新風來冷卻區間隧道，滿足中遠期列車運行時對隧道溫度的要求，同時通過活塞風道引入室外新風到區間隧道，滿足列車在區間運行時乘客對新風量的要求。

國內已建成的屏蔽門系統的地鐵工程地下車站大多數采用雙活塞風道形式，雖然室外新風對區間隧道的冷卻效果較佳，區間空氣質量良好，但對土建造價和地面景觀造成一定的影響。故本工程采用STESS ver3.0地鐵熱環境模擬計算軟件對遠期30對列車行車對數情況下，幾種不同活塞風道設置形式進行詳細模擬計算分析(詳見表1)，得出前后無輔助線的標準地下站，對應于列車出站端各設一條活塞風道(即單活塞風道)即可滿足全線隧道通風要求，不僅大大節約土建投資，更利用地面景觀的協調處理。本站采用的單活塞風道形式，即對應列車出站端各設一條活塞風道。

表1 不同活塞風道設置形式下風量模擬計算結果 m3/s

2.2 地面設施優化

風亭組俗稱地鐵車站通風空調系統的“活肺”，按使用功能的不同分為新風亭、排風亭和活塞風亭。本著總體功能布局上盡量減少地面建構筑物，使風亭建筑與城市景觀融合共生的設計目標，通過整合優化設計，本站最終僅新建2個活塞風亭、2個排風亭、1個新風亭，最大程度提升軌道交通面貌和城市新形象。

優化地面設施的關鍵點：模擬校核將雙活塞風道調整為單活塞風道；更改通風空調系統，整合通風機房，取消室外冷卻塔、膨脹水箱、空調室外機；結合實際條件充分利用既有線路風亭組；風井與出入口地面亭或下沉廣場邊沿綠化合建(如圖2所示)。

2.3 上排熱風道設計

排熱風道是地下車站重要的排熱系統之一，與屏蔽門系統結合可有效降低車站空調系統能耗，此外，列車或軌行區發生火災時，車廂內燃燒物釋放出的有毒有害氣體通過排熱風道及時排至室外，為乘客疏散提供有利條件。

已建線路常常出現因設計人疏忽，未仔細核對排熱風道斷面面積(如局部結構梁影響上排熱風道斷面面積)，導致風道斷面面積偏小，風速超標，影響排風排煙效果，甚至引起后期大量返工。故本次設計配合時，特別注意規避此類現象再次發生。本站站臺層采用15 m寬的無柱單層暗挖形式，受荷載影響，標準車站規整的長方形排熱風道斷面不再適用，而是按三角形斷面進行設計以提高結構安全性。因站臺層兩端設置了夾層站廳，站廳下部為夾層排熱風道，故排熱風道最小截面在三角形斷面與夾層風道斷面銜接處，以此處斷面積來校核排熱風道斷面風速是否滿足規范要求，避免后期驗收時出現風道斷面風速超標，現場施工單位返工，甚至驗收不合格等現象。本站站臺層兩端風道內分別設置一臺選型風量為44 m3/h的排熱風機，排熱風道最小截面面積按3.5 m2設計，最不利情況下，軌行區發生火災時，開啟著火軌行區對應的排熱風機進行排煙，此時排熱風道對應斷面風速約為12.6 m/s，滿足規范對應條款要求。

2.4 公共區樓扶梯口風速

一般情況下，地鐵車站站廳到站臺的樓扶梯設置在中部，且樓扶梯口部寬度約6.8 m，樓扶梯口正面和側面設置擋煙垂壁。站臺火災情況下，開啟該區域的專用排煙系統和輔助排煙系統(排熱風機負擔的集中排煙系統)，樓扶梯口處的向下氣流速度就會大于1.5 m/s，滿足規范要求[1-2]。本站為端進式車站，站臺通往站廳的樓扶梯設置在公共區兩端(詳見圖3)，樓扶梯寬度為9.5 m，暗挖站臺凈高最大值為9.3 m。受車站形式、裝修造型、擋煙垂壁實施難度等因素的影響，無法利用兩端排熱風機為站臺公共區設置集中排煙風管，為保證樓扶梯口處不小于1.5 m/s的向下氣流，采取以下措施：

1)延伸樓扶梯兩側的站廳中板至扶梯中部，盡量減小樓扶梯開口斷面尺寸。

2)滿足人員通行和裝修要求下，盡量降低擋煙垂壁下沿距地高度。

3)站臺兩端設置專用排煙風機，校核風機風量。

4)開啟兩端隧道風機，通過屏蔽門門縫輔助排煙。

5)站廳靠近樓扶梯處設置機械補風系統。

2.5 樓梯間泄壓方式優化

已建線路在防煙樓梯間加壓送風系統設計時，為了控制防煙樓梯間和前室的壓差，通常在防煙樓梯間與前室隔墻、前室與走道隔墻上安裝泄壓閥，以實現防煙樓梯間泄壓至前室、前室泄壓至走道。

然而后期消防實測時，發現要么樓梯間、前室、走道之間的壓差梯度不滿足規范要求，要么由于防煙樓梯間泄壓至走道的風量過大，導致走道機械排煙時補風量過大，排煙量和補風量出現不平衡現象，煙氣很難排至室外。加上本站為設防車站，很多部位采用了人防或結構墻體，且層高有限，不便于提前預留安裝泄壓閥的孔洞，故本站設置機械加壓送風系統的樓梯間擬采用旁流式的泄壓方式，系統設置方式詳見《建筑防煙排煙系統技術標準》圖示所示[3-4]。

2.6 樓梯間固定窗設計

自從《建筑防煙排煙系統技術標準》實施后，采用機械加壓送風系統的樓梯間的固定窗如何設置存在各種聲音，最后地鐵車站統一做法為僅有出地面的安全疏散樓梯間最高部位按規范要求設置固定窗。

本站地面設施設備做了最大化的消隱處理，故安全出口樓梯間出地面部分大致設計成兩種形式：一種是與風亭或電梯結合出地面(詳見圖4)，另一種是地面部分做成敞口形式。對于樓梯間與風亭組合建的情況，因加壓送風機房設置在樓梯間頂部，為盡量降低整個構筑物的建筑高度，剪刀樓梯間的固定窗不能采用常規做法(即設置在樓梯間外墻高處)，而是樓梯間頂部新增2個豎井，從而利用加壓機房外墻分別設置2個面積不小于1 m2的固定窗。對于地面部位為敞口形式的防煙樓梯間，固定窗只能設置在樓梯間通往室外的疏散門上方。

3 結語

本文在積極響應地面設施設備做最大化消隱處理的前提下，結合已建線路施工配合及現場測試過程中遇到的問題，對本站通風空調系統關鍵部位的土建配合方案作了介紹和分析，同時對部分系統提出了優化方案，主要結論如下：

1)前后無輔助線的標準地下站，通過模擬計算得出設置單活塞風道即可滿足設計要求。

2)建議后續車站地面設備設施做最大化的消隱處理，景觀上實現與既有城市景觀融合共生。

3)重視排熱風道斷面和樓梯間固定窗的設計方案，減少后期整改量。

4)建議設置加壓送風系統的樓梯間采用旁流式的泄壓方式，消防情況下，充分發揮加壓送風系統的防煙作用，為站內人員提供更加可靠的逃生通道。