長距離、多點位、高密度地鐵風井改造保運營、提工期關鍵措施

彭寶富，阮國勇

(1.成都軌道交通集團有限公司，四川成都 610041； 2.中鐵第六勘察設計院集團有限公司，天津 610023)

1 研究背景

成都地鐵1號線建設初期，火車南站—天府三街站區間沿線大部分為農田和綠地(圖1)。為考慮節能及造價，該區間采用淺埋自然通風井進行正常及事故情況下的通風、排煙，現狀通風井見圖2。

圖1 火車南站—天府三街站線路走向

圖2 通風井現狀

隨著城市的發展和長年的運營，逐漸暴露以下問題：

(1)目前該區段沿線多為商務辦公區，噪聲敏感區集中。經運營人員測試，當列車通過時，自然風井附近噪聲達90dB以上，周圍居民投訴較多。

(2)該區段6km長度范圍內，86座通風豎井數量眾多，且風亭高度較低，容易攀爬擲入危害列車行車安全的物品，存在較大安全隱患。

(3)根據司機反映，冬季霧天時，自然通風區段在豎井下方經常形成團霧，影響司機視線，對行車安全有一定隱患。

(4)風井下方軌道常年淋雨，部分位置積水，影響軌旁設備使用壽命。

(5)單個風井尺寸達3.5m×15m，占地范圍大，部分已侵占了人行道，影響人行及城市景觀。

因此需對該段區間進行改造，將自然通風模式改為單活塞隧道通風系統，新建10個風機房，封堵76個風井。

2 改造難度分析

(1)改造線路長，點位多，點位密集。該7站6區間的改造線路長度約6km，改造點位86個，平均0.07km一個改造點，相當密集。

(2)涉及專業多。該改造項目涉及建筑、結構、通風空調、動力照明、給排水、接觸網、軌道、BAS、FAS、ISCS、道路恢復、綠化等眾多專業。

(3)運營管理難。該改造項目不僅需要在地下空間內部進行作業，還需要在地上空間進行作業。如此長距離、多點位，高密度的改造，對運營跟班人員投入，管理水平的要求很高。

(4)風險高。改造點位大部分位于軌行區，會引發墜物、煙塵、觸電、涌水、消防、信號等風險，隨便哪一方面把控不到位都會導致停運，產生不良社會影響，造成經濟損失及乘客受傷。

如此長距離、多點位、高密度、多專業的運營改造，在全國是首例，目前沒有任何可參考借鑒經驗。

3 76個風井封堵保運營、提工期關鍵措施

76個風井需要進行封堵，封堵要滿足通風、地面行車，綠化，以及人防要求。

風井下方正對軌行區，有各種管線，同時還有部分正對接觸網，對運營安全影響極高，詳見圖3。

圖3 通風井區間內向上照片

常規方案有兩種，一種是在軌行區搭設腳手架澆筑混凝土，僅在夜間施工，但接觸網斷電請點要求高，流程長。夜間僅有約4h時間可施工，且這4h還包括施工準備工作，施工完成后清理工作，在此短暫的時間內，根本無法等到混凝土達到強度，而且滯留的腳手架導致無法運營。

另一種常規方法是利用側墻為支點在軌行區設置鋼桁架支模系統，讓出列車行駛的空間，但現場情況側墻上已密密麻麻鋪設了管線，施工空間狹小，施工完成后拆除也很復雜，仍只能在夜間請點施工，工期緩慢。風井封堵前后對比詳見圖4。

(a)封堵前 (b)封堵后圖4 風井封堵前后

以上兩種方案列車運行過程中，風壓較高，在反復交替的正負壓下，極易吸入灰塵、碎渣等材料，影響安全。

經研究后采用疊合板方案(疊合板斷面見圖5)。步驟一(圖6)：利用地面場地生產預制板，預制板頂面提前鑿毛，縮短對運營施工的時間影響。利用原風井預留好的人防水平封堵企口，鋪設預制板。如此則有效的解決了土方開挖，側墻破除等過程中的建渣掉落、揚塵、噪音等問題，同時還能兼做現澆板的模板。

圖5 疊合板斷面

圖6 疊合板施工步驟一

步驟二(圖7)：在預制板上現澆一層板，通過規范要求的桁架筋與混凝土結合面鑿毛等措施，現澆板與預制板能有效疊合共同受力。

圖7 疊合板施工步驟二

步驟三(圖8)：待現澆板達到強度后，放坡開挖，破除現澆板上方的側墻，施工防水層，恢復覆土及路面。

該方案在保證了運營的情況下，又提高了工期。

圖8 疊合板施工步驟三

4 新建風機房保運營、提工期關鍵措施

新建風機房，需在接觸網上方進行路面破除，土方開挖，基坑降水，既有風井側墻破除，土建施工，設備安裝，調試等一系列工序，改造前后風井剖面詳見圖9、圖10。

圖9 改造前風井剖面

圖10 改造后風井剖面

風井底部位置沒有企口，無法架設預制板。且設備安裝完成后，機房內空間狹小，預制板根本無法整塊運出。若在機房內進行破除后運出，又會產生噪音及灰塵影響。

為此，采用鋼平臺系統措施(圖11)。

圖11 鋼平臺平面

在風井側壁上通過錨栓固定鋼牛腿，將型鋼骨架與牛腿焊接連接，再將鋼板與型鋼骨架連接。

型鋼骨架的設置與腳手架落點相匹配，鋼平臺系統作為腳手架支點，承受施工荷載，鋼平臺剖面見圖12。

圖12 鋼平臺剖面

待新建風亭土建及機電施工完成后，進行鋼平臺系統拆除工作：

(1)人工敲掉鋼平臺周邊填縫料，并收集裝袋。

(2)風亭下方軌行區由施工負責人請點進入，清掃人員攜帶清掃工具、滅火器及防火布，將防火布滿鋪在風亭正下方，用于接收掉落的建渣及切割產生的鐵渣。

(3)由于新建風機房內機電設備已安裝完成，鋼平臺鋼板無法整塊搬運出風機房，采用氧氣乙炔將鋼板切割為500mm×500mm小塊，人工搬運出風機房。部分風機房既有風口周邊有較寬敞的平臺，可利用頂板預埋吊鉤將鋼板整體吊裝至平臺上進行切割，減小對軌行區的影響。

(4)鋼平臺下方型鋼梁及鋼牛腿不拆除，作為后續鋼格板安裝支架，對利舊的鋼牛腿和型鋼梁進行防銹和防火處理。

現場應用見圖13。

圖13 現場應用照片

5 消防水源接入保運營、提工期關鍵措施

消防水源接入存在兩個技術方案，一是新建市政接駁點提供消防水源(圖14)，風井附近新建市政接駁點為風井提供消防水源。水表后設置室外消火栓，消防水源進入風亭后依次設置倒流防止器、水泵接合器支管、電動蝶閥；最后接室內消火栓。

圖14 新建市政接駁點提供消防水源方案

二是由既有區間消防管接出風亭消防水源(圖15)，管道沿既有區間結構墻面敷設，穿過區間結構頂板和風亭結構底板后進入風亭接室內消火栓。

圖15 由區間消防管提供風亭消防水源方案

由既有區間消防管接出風亭消防水源方案對車站既有 IBP盤不產生影響，節省工程投資。但是該方案需要在既有結構墻上開孔，開孔后防水性能難以保證，可能產生少量滲水。風亭與區間屬于兩個不同結構體系，可能因為不均勻沉降使兩面結構墻上的開孔錯位。

新建市政接駁點提供消防水源方案電動蝶閥離車站車控室較遠，24V控制線信號衰減嚴重。同時新增電動蝶閥需要上車控室IBP盤，實施困難。但是該方案對既有區間結構不產生任何影響，風亭內消防管爆管對整個區間消防系統無影響，不存在消防管爆管影響行車安全的風險。

經綜合研究后，采取新建市政接駁點方案(圖16)。

6 通風空調保運營、提工期關鍵措施

本次工程除保留各車站兩端自然風井(共計10座)，為區間隧道增設單活塞隧道通風系統，代替原自然通風方式外，其余76座自然風井全部進行封堵。

隧道通風系統原則上采用單活塞風井，利用車站兩端自然風井改造為隧道風機房，各設2臺隧道風機(TVF)，互為備用，也可并聯運行。車站兩端利用原來已設置的排熱風機(U/O),根據實測車站段隧道溫度變頻運行進行排熱通風。

圖16 新建市政接駁點提供消防水源方案

新建風機房和風井封堵順序對運營期間正常工況、阻塞工況、列車火災工況下的通風、排煙影響很大。

先新建某一區間兩端的兩個風機房，設備安裝，聯調聯試完成后，再進行該區間的風井封堵，經驗收合格后，再在其他區間進行。

7 結論

(1)改造項目對運營影響大，需從技術及管理等方面綜合考慮。

(2)提工期能減少改造項目對運營的影響時間。

(3)深入的現場調查，切合實際的技術方案是保運營的前提條件。