长距离、多点位、高密度地铁风井改造保运营、提工期关键措施

彭宝富，阮国勇

(1.成都轨道交通集团有限公司，四川成都 610041； 2.中铁第六勘察设计院集团有限公司，天津 610023)

1 研究背景

成都地铁1号线建设初期，火车南站—天府三街站区间沿线大部分为农田和绿地(图1)。为考虑节能及造价，该区间采用浅埋自然通风井进行正常及事故情况下的通风、排烟，现状通风井见图2。

图1 火车南站—天府三街站线路走向

图2 通风井现状

随着城市的发展和长年的运营，逐渐暴露以下问题：

(1)目前该区段沿线多为商务办公区，噪声敏感区集中。经运营人员测试，当列车通过时，自然风井附近噪声达90dB以上，周围居民投诉较多。

(2)该区段6km长度范围内，86座通风竖井数量众多，且风亭高度较低，容易攀爬掷入危害列车行车安全的物品，存在较大安全隐患。

(3)根据司机反映，冬季雾天时，自然通风区段在竖井下方经常形成团雾，影响司机视线，对行车安全有一定隐患。

(4)风井下方轨道常年淋雨，部分位置积水，影响轨旁设备使用寿命。

(5)单个风井尺寸达3.5m×15m，占地范围大，部分已侵占了人行道，影响人行及城市景观。

因此需对该段区间进行改造，将自然通风模式改为单活塞隧道通风系统，新建10个风机房，封堵76个风井。

2 改造难度分析

(1)改造线路长，点位多，点位密集。该7站6区间的改造线路长度约6km，改造点位86个，平均0.07km一个改造点，相当密集。

(2)涉及专业多。该改造项目涉及建筑、结构、通风空调、动力照明、给排水、接触网、轨道、BAS、FAS、ISCS、道路恢复、绿化等众多专业。

(3)运营管理难。该改造项目不仅需要在地下空间内部进行作业，还需要在地上空间进行作业。如此长距离、多点位，高密度的改造，对运营跟班人员投入，管理水平的要求很高。

(4)风险高。改造点位大部分位于轨行区，会引发坠物、烟尘、触电、涌水、消防、信号等风险，随便哪一方面把控不到位都会导致停运，产生不良社会影响，造成经济损失及乘客受伤。

如此长距离、多点位、高密度、多专业的运营改造，在全国是首例，目前没有任何可参考借鉴经验。

3 76个风井封堵保运营、提工期关键措施

76个风井需要进行封堵，封堵要满足通风、地面行车，绿化，以及人防要求。

风井下方正对轨行区，有各种管线，同时还有部分正对接触网，对运营安全影响极高，详见图3。

图3 通风井区间内向上照片

常规方案有两种，一种是在轨行区搭设脚手架浇筑混凝土，仅在夜间施工，但接触网断电请点要求高，流程长。夜间仅有约4h时间可施工，且这4h还包括施工准备工作，施工完成后清理工作，在此短暂的时间内，根本无法等到混凝土达到强度，而且滞留的脚手架导致无法运营。

另一种常规方法是利用侧墙为支点在轨行区设置钢桁架支模系统，让出列车行驶的空间，但现场情况侧墙上已密密麻麻铺设了管线，施工空间狭小，施工完成后拆除也很复杂，仍只能在夜间请点施工，工期缓慢。风井封堵前后对比详见图4。

(a)封堵前 (b)封堵后图4 风井封堵前后

以上两种方案列车运行过程中，风压较高，在反复交替的正负压下，极易吸入灰尘、碎渣等材料，影响安全。

经研究后采用叠合板方案(叠合板断面见图5)。步骤一(图6)：利用地面场地生产预制板，预制板顶面提前凿毛，缩短对运营施工的时间影响。利用原风井预留好的人防水平封堵企口，铺设预制板。如此则有效的解决了土方开挖，侧墙破除等过程中的建渣掉落、扬尘、噪音等问题，同时还能兼做现浇板的模板。

图5 叠合板断面

图6 叠合板施工步骤一

步骤二(图7)：在预制板上现浇一层板，通过规范要求的桁架筋与混凝土结合面凿毛等措施，现浇板与预制板能有效叠合共同受力。

图7 叠合板施工步骤二

步骤三(图8)：待现浇板达到强度后，放坡开挖，破除现浇板上方的侧墙，施工防水层，恢复覆土及路面。

该方案在保证了运营的情况下，又提高了工期。

图8 叠合板施工步骤三

4 新建风机房保运营、提工期关键措施

新建风机房，需在接触网上方进行路面破除，土方开挖，基坑降水，既有风井侧墙破除，土建施工，设备安装，调试等一系列工序，改造前后风井剖面详见图9、图10。

图9 改造前风井剖面

图10 改造后风井剖面

风井底部位置没有企口，无法架设预制板。且设备安装完成后，机房内空间狭小，预制板根本无法整块运出。若在机房内进行破除后运出，又会产生噪音及灰尘影响。

为此，采用钢平台系统措施(图11)。

图11 钢平台平面

在风井侧壁上通过锚栓固定钢牛腿，将型钢骨架与牛腿焊接连接，再将钢板与型钢骨架连接。

型钢骨架的设置与脚手架落点相匹配，钢平台系统作为脚手架支点，承受施工荷载，钢平台剖面见图12。

图12 钢平台剖面

待新建风亭土建及机电施工完成后，进行钢平台系统拆除工作：

(1)人工敲掉钢平台周边填缝料，并收集装袋。

(2)风亭下方轨行区由施工负责人请点进入，清扫人员携带清扫工具、灭火器及防火布，将防火布满铺在风亭正下方，用于接收掉落的建渣及切割产生的铁渣。

(3)由于新建风机房内机电设备已安装完成，钢平台钢板无法整块搬运出风机房，采用氧气乙炔将钢板切割为500mm×500mm小块，人工搬运出风机房。部分风机房既有风口周边有较宽敞的平台，可利用顶板预埋吊钩将钢板整体吊装至平台上进行切割，减小对轨行区的影响。

(4)钢平台下方型钢梁及钢牛腿不拆除，作为后续钢格板安装支架，对利旧的钢牛腿和型钢梁进行防锈和防火处理。

现场应用见图13。

图13 现场应用照片

5 消防水源接入保运营、提工期关键措施

消防水源接入存在两个技术方案，一是新建市政接驳点提供消防水源(图14)，风井附近新建市政接驳点为风井提供消防水源。水表后设置室外消火栓，消防水源进入风亭后依次设置倒流防止器、水泵接合器支管、电动蝶阀；最后接室内消火栓。

图14 新建市政接驳点提供消防水源方案

二是由既有区间消防管接出风亭消防水源(图15)，管道沿既有区间结构墙面敷设，穿过区间结构顶板和风亭结构底板后进入风亭接室内消火栓。

图15 由区间消防管提供风亭消防水源方案

由既有区间消防管接出风亭消防水源方案对车站既有 IBP盘不产生影响，节省工程投资。但是该方案需要在既有结构墙上开孔，开孔后防水性能难以保证，可能产生少量渗水。风亭与区间属于两个不同结构体系，可能因为不均匀沉降使两面结构墙上的开孔错位。

新建市政接驳点提供消防水源方案电动蝶阀离车站车控室较远，24V控制线信号衰减严重。同时新增电动蝶阀需要上车控室IBP盘，实施困难。但是该方案对既有区间结构不产生任何影响，风亭内消防管爆管对整个区间消防系统无影响，不存在消防管爆管影响行车安全的风险。

经综合研究后，采取新建市政接驳点方案(图16)。

6 通风空调保运营、提工期关键措施

本次工程除保留各车站两端自然风井(共计10座)，为区间隧道增设单活塞隧道通风系统，代替原自然通风方式外，其余76座自然风井全部进行封堵。

隧道通风系统原则上采用单活塞风井，利用车站两端自然风井改造为隧道风机房，各设2台隧道风机(TVF)，互为备用，也可并联运行。车站两端利用原来已设置的排热风机(U/O),根据实测车站段隧道温度变频运行进行排热通风。

图16 新建市政接驳点提供消防水源方案

新建风机房和风井封堵顺序对运营期间正常工况、阻塞工况、列车火灾工况下的通风、排烟影响很大。

先新建某一区间两端的两个风机房，设备安装，联调联试完成后，再进行该区间的风井封堵，经验收合格后，再在其他区间进行。

7 结论

(1)改造项目对运营影响大，需从技术及管理等方面综合考虑。

(2)提工期能减少改造项目对运营的影响时间。

(3)深入的现场调查，切合实际的技术方案是保运营的前提条件。