地鐵車站作業(yè)環(huán)境空氣質(zhì)量提升創(chuàng)新應(yīng)用
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摘要：城市軌道交通一般均地處繁華地帶，在建設(shè)過程地下空間作業(yè)十分普遍，施工過程產(chǎn)生的粉塵造成空氣污染，對(duì)生產(chǎn)效率造成嚴(yán)重影響，并對(duì)作業(yè)人員身體健康造成嚴(yán)重危害。青島地鐵靈山衛(wèi)車站在建設(shè)期間設(shè)置的自動(dòng)換風(fēng)系統(tǒng)，并在區(qū)間隧道和車站交接的人防門處設(shè)置一套可移動(dòng)的“窗簾”，有效的提升地鐵車站作業(yè)環(huán)境空氣質(zhì)量成功實(shí)例，值得推廣應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：車站；粉塵；風(fēng)機(jī)；風(fēng)管；自動(dòng)換風(fēng)系統(tǒng)；窗簾
引言
目前國(guó)內(nèi)一線、二線甚至部分三線城市，交通十分擁堵，為降低公路交通壓力，緩解交通擁堵問題，有經(jīng)濟(jì)能力的城市正在大力建設(shè)地鐵工程。目前國(guó)內(nèi)地鐵線路因一般都地處城市繁華地帶，為減少對(duì)市民的影響、拆遷工程量、降低建設(shè)成本，地下區(qū)間隧道大多數(shù)采用淺埋暗挖或者盾構(gòu)方式施工，車站主要以不放坡明挖或者蓋挖法施工為主。施工過程必然會(huì)產(chǎn)生粉塵，同時(shí)處于地下密閉空間，這些粉塵不僅影響施工速度且對(duì)作業(yè)人員的身體健康造成嚴(yán)重?fù)p失，如何經(jīng)濟(jì)合理的提升地鐵車站作業(yè)環(huán)境空氣質(zhì)量，改善作業(yè)環(huán)境十分重要。
1存在問題
青島地鐵R3線地下車站靈山衛(wèi)站至出入段線區(qū)間采用淺埋暗挖施工方法，靈山衛(wèi)車站采取不放坡明挖法施工，為縮短整體施工周期，先進(jìn)行車站主體施工，主體完成后進(jìn)行區(qū)間和車站附屬施工。當(dāng)車站大里程端附屬施工完成后，進(jìn)行二次砌筑裝修和“風(fēng)、水、電”施工。砌筑裝修和“風(fēng)、水、電”作業(yè)人員進(jìn)場(chǎng)施工2天后，反映空氣質(zhì)量差，肺部不舒服，拒絕繼續(xù)進(jìn)場(chǎng)施工。為減少作業(yè)人員窩工損失和工期損失，并保護(hù)作業(yè)人員的人身健康，提升空氣質(zhì)量，改善作業(yè)環(huán)境迫在眉睫。
2原因分析
經(jīng)過多次現(xiàn)場(chǎng)勘查，產(chǎn)生粉塵的主要原因：（1）區(qū)間施工產(chǎn)生的粉塵，通過空氣流程進(jìn)入車站。（2）車站附屬施工產(chǎn)生的粉塵。（3）車站砌筑施工產(chǎn)生的粉塵。由于站內(nèi)氣壓和站外氣壓基本平衡，車站空氣流動(dòng)速度較慢，與外部空氣能夠聯(lián)通的只有出入口和風(fēng)亭，且粉塵的密度比空氣密度大，導(dǎo)致各種施工產(chǎn)生的粉塵無法自然“流出”站外。
3方案驗(yàn)證
方案一：風(fēng)亭或者出入口附近設(shè)置排風(fēng)機(jī)（1）工作原理在車站內(nèi)的風(fēng)亭或者出入口附近設(shè)置排風(fēng)機(jī)，通過排風(fēng)機(jī)把車站內(nèi)的“渾濁”的空氣排出站外。（2）存在問題啟動(dòng)排風(fēng)機(jī)后，通過一段時(shí)間觀察，對(duì)排除站內(nèi)“渾濁”氣體基本無效果。（3）主要原因分析由于風(fēng)亭和出入口較大且無法對(duì)其進(jìn)行局部封堵，排風(fēng)機(jī)開啟后，根據(jù)空氣流動(dòng)原理，風(fēng)亭或出入口至排風(fēng)位置處形成循環(huán)系統(tǒng)，但車站長(zhǎng)度較長(zhǎng)，對(duì)整個(gè)車站排風(fēng)基本無效果。如圖1。方案二：車站最末端設(shè)置排風(fēng)機(jī)（1）工作原理在車站最末端設(shè)置排風(fēng)機(jī)，通過排風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)增加站內(nèi)空氣流動(dòng)速度，把車站內(nèi)的“渾濁”的空氣排出站外。（2）存在問題啟動(dòng)排風(fēng)機(jī)后，通過一段時(shí)間觀察，對(duì)排除站內(nèi)“渾濁”氣體效果甚微，同時(shí)導(dǎo)致站內(nèi)的空氣質(zhì)量更差。（3）主要原因分析由車站長(zhǎng)度較長(zhǎng)，且車站只有一端的出入口和風(fēng)亭與外界形成聯(lián)通。當(dāng)車站末端排風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，雖然增加了站內(nèi)空氣流動(dòng)速度，但整個(gè)車站內(nèi)的空氣壓力與外界的空氣壓力基本處于平衡狀態(tài)。根據(jù)空氣流動(dòng)的特性，站內(nèi)雖有少部分的空氣通過風(fēng)亭和出入口排出站外，但站內(nèi)大部分空氣，形成了內(nèi)循環(huán)體系，無法排出車站外面；同時(shí)由于站內(nèi)空氣流動(dòng)性增加，導(dǎo)致原有已沉淀到地面上的粉塵再次風(fēng)起，最終導(dǎo)致站內(nèi)的空氣質(zhì)量更差，如圖2。方案三：設(shè)置自動(dòng)換風(fēng)系統(tǒng)通過現(xiàn)場(chǎng)多次勘查并結(jié)合方案一和方案二的試驗(yàn)研究分析，要使站內(nèi)的空氣環(huán)境質(zhì)量得到改善或提升，必須采取措施將站外潔凈的空氣輸送到站內(nèi)，同時(shí)將站內(nèi)因施工產(chǎn)生的“渾濁”空氣有效的排出站外。為實(shí)現(xiàn)新風(fēng)輸送和“渾濁”空氣排出這個(gè)目的，靈山衛(wèi)站在站內(nèi)設(shè)置了一套自動(dòng)換風(fēng)系統(tǒng)，主要如下：（1）工作原理在車站風(fēng)亭外地面附近設(shè)置一臺(tái)送風(fēng)機(jī)，在風(fēng)機(jī)出風(fēng)口處連接風(fēng)管，通過風(fēng)管將站外的空氣輸送至車站末端。由于新空氣的輸入，打破站內(nèi)原有空氣平衡，站內(nèi)空氣壓力高于站外空氣壓力，站內(nèi)原有通過風(fēng)亭和出入流出自然車站外，從而實(shí)現(xiàn)將站外潔凈的空氣輸送到站內(nèi)的目的。由于車站長(zhǎng)度較長(zhǎng)，站內(nèi)原有空氣中含有大量粉塵密度較高，導(dǎo)致空氣流動(dòng)速度較慢，在車站內(nèi)相應(yīng)的位置設(shè)備排風(fēng)機(jī)，增加空氣流動(dòng)速度。為了更好的把站內(nèi)原空氣排出站外，在風(fēng)亭和出入設(shè)置排風(fēng)機(jī)，并在風(fēng)機(jī)的排風(fēng)口設(shè)置排風(fēng)管，通過排風(fēng)管把空氣引出站外，從而實(shí)現(xiàn)“渾濁”空氣快速排出站外目的，如圖3。（2）存在問題自動(dòng)換風(fēng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，站內(nèi)空氣和站外空氣形成了一個(gè)有效的循環(huán)體系，車站的空氣質(zhì)量雖然有所改善，但是未達(dá)到理想效果。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)再次調(diào)研發(fā)現(xiàn)，土建隧道內(nèi)一直在施工，區(qū)間內(nèi)的含有大量粉塵的氣體，由于區(qū)間內(nèi)的氣壓比軌形區(qū)的氣壓高，“渾濁”空氣源源不斷從隧道內(nèi)流到車站內(nèi)，導(dǎo)致站內(nèi)的空間再次被污染。（3）方案改進(jìn)要想取得良好的效果，必須解決區(qū)間“渾濁”源源不斷流進(jìn)車站內(nèi)的問題。解決這個(gè)問題的方法有很多，但是必須考慮區(qū)間隧道作業(yè)人員進(jìn)出方便、經(jīng)濟(jì)合理，安裝簡(jiǎn)單便捷。為了滿足這些特點(diǎn)要求，經(jīng)過研究在區(qū)間隧道和車站交接的人防門處，設(shè)置一套可移動(dòng)的“窗簾”，即在區(qū)間人防門頂端兩側(cè)設(shè)置一根鋼絲，并膨脹螺絲對(duì)鋼絲兩端固定，在鋼絲掛上一塊普通的窗簾布，通過窗簾布把區(qū)間空氣和車站空氣進(jìn)行隔離，雖然窗簾布有一定的透氣性，但是滲透過來的空氣，通過窗簾布過濾，空氣中粉塵含量也比較低。（4）方案實(shí)施及注意事項(xiàng)具體的措施：由于靈山衛(wèi)站特殊的地理位置和土建施工的工序等問題，此站只留了一個(gè)4m*4m的吊裝口，空氣無法順暢的流動(dòng)。又因?yàn)檎緩d層和站臺(tái)層分別在站外設(shè)置一臺(tái)風(fēng)量10000m3/h的送風(fēng)機(jī)，利用風(fēng)管通入站內(nèi)最末端持續(xù)送風(fēng)。在站內(nèi)每隔30米設(shè)置一臺(tái)排風(fēng)機(jī)，排風(fēng)量為6000m3/h，將站內(nèi)空氣吹向風(fēng)亭，并在站內(nèi)風(fēng)亭附件處設(shè)置一臺(tái)7419m3/h排風(fēng)機(jī)往站外排風(fēng)，使站內(nèi)形成空氣流，以達(dá)到換氣的效果。經(jīng)計(jì)算，站廳和站臺(tái)層約20000m3，約1.5小時(shí)就可以換一次空氣。注意事項(xiàng)：a.為保證作業(yè)人員安全，送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)四周均設(shè)置防護(hù)欄桿，懸掛安全標(biāo)牌，并設(shè)置夜間警示燈。b.風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中，防止異物被吸入風(fēng)機(jī)內(nèi)，造成對(duì)風(fēng)機(jī)的損壞或人員傷亡，在風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口處設(shè)置鋼絲網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)。c.在風(fēng)管鋪設(shè)的路線上懸掛臨時(shí)風(fēng)管標(biāo)牌和成品保護(hù)標(biāo)識(shí)，因?yàn)槭欠疾馁|(zhì)，容易被尖銳東西損壞。d.每個(gè)風(fēng)機(jī)單獨(dú)設(shè)置一個(gè)開關(guān)箱，開關(guān)箱懸掛標(biāo)牌和上鎖，風(fēng)機(jī)的開啟和關(guān)閉由專業(yè)電工進(jìn)行操作。（5）經(jīng)濟(jì)分析自動(dòng)換風(fēng)系統(tǒng)屬于臨時(shí)設(shè)施，只有在地鐵車站土建和二次砌筑裝修時(shí)使用，正常使用周期1年半至2年。在保證其正常效果，給車站提供一個(gè)良好的空氣環(huán)境，同時(shí)也需考慮其經(jīng)濟(jì)合理性。靈山衛(wèi)站使用的臨時(shí)換風(fēng)系統(tǒng)，在保證其換風(fēng)效果、安全的情況下，風(fēng)機(jī)采用普通風(fēng)機(jī)（非隧道專用風(fēng)機(jī)），通風(fēng)管采用帆布風(fēng)管，安裝快速簡(jiǎn)單且重量輕，主要材料及分析如表1。（6）取得的效果青島地鐵靈山衛(wèi)站在施工期間設(shè)置了一套自動(dòng)換風(fēng)系統(tǒng)，同時(shí)采用“窗簾”將隧道和車站空氣有效隔離，換風(fēng)系統(tǒng)開啟4個(gè)小時(shí)后，站內(nèi)空氣質(zhì)量和外界空氣質(zhì)量十分接近。車站換風(fēng)系統(tǒng)開啟一天后，各專業(yè)作業(yè)人員全部進(jìn)場(chǎng)施工，同時(shí)在經(jīng)過一段時(shí)間使用，取得了十分理想的效果，得到了車站施工的土建專業(yè)、砌筑裝修專業(yè)、機(jī)電專業(yè)等相關(guān)專業(yè)作業(yè)人員高度好評(píng)，既保證了施工進(jìn)度，也保護(hù)了作業(yè)人員的身健康；同時(shí)經(jīng)過合理的通風(fēng)參數(shù)計(jì)算，選擇經(jīng)濟(jì)的通風(fēng)設(shè)備，降低了整個(gè)自動(dòng)換風(fēng)系統(tǒng)的成本，達(dá)到了預(yù)期目的。
4結(jié)束語(yǔ)
目前由于城市軌道交通的特點(diǎn)，一般均地處繁華地帶，在建設(shè)過程地下空間作業(yè)十分普遍，施工過程產(chǎn)生的粉塵造成空氣污染，對(duì)生產(chǎn)效率造成嚴(yán)重影響。青島地鐵靈山衛(wèi)站設(shè)置的自動(dòng)風(fēng)換系統(tǒng)成功的解決了空氣質(zhì)量差的實(shí)例，不僅給同類的地鐵施工提供借鑒，而且具有重要的理論和實(shí)踐指導(dǎo)意義，值得在地鐵車站和地下作業(yè)環(huán)境中推廣應(yīng)用。
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作者：楊正貌 單位：中交機(jī)電工程局有限公司
