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地铁车站作业环境空气质量提升创新应用

摘要:城市轨道交通一般均地处繁华地带,在建设过程地下空间作业十分普遍,施工过程产生的粉尘造成空气污染,对生产效率造成严重影响,并对作业人员身体健康造成严重危害。青岛地铁灵山卫车站在建设期间设置的自动换风系统,并在区间隧道和车站交接的人防门处设置一套可移动的“窗帘”,有效的提升地铁车站作业环境空气质量成功实例,值得推广应用。
 
关键词:车站;粉尘;风机;风管;自动换风系统;窗帘
 
引言
 
目前国内一线、二线甚至部分三线城市,交通十分拥堵,为降低公路交通压力,缓解交通拥堵问题,有经济能力的城市正在大力建设地铁工程。目前国内地铁线路因一般都地处城市繁华地带,为减少对市民的影响、拆迁工程量、降低建设成本,地下区间隧道大多数采用浅埋暗挖或者盾构方式施工,车站主要以不放坡明挖或者盖挖法施工为主。施工过程必然会产生粉尘,同时处于地下密闭空间,这些粉尘不仅影响施工速度且对作业人员的身体健康造成严重损失,如何经济合理的提升地铁车站作业环境空气质量,改善作业环境十分重要。
 
1存在问题
 
青岛地铁R3线地下车站灵山卫站至出入段线区间采用浅埋暗挖施工方法,灵山卫车站采取不放坡明挖法施工,为缩短整体施工周期,先进行车站主体施工,主体完成后进行区间和车站附属施工。当车站大里程端附属施工完成后,进行二次砌筑装修和“风、水、电”施工。砌筑装修和“风、水、电”作业人员进场施工2天后,反映空气质量差,肺部不舒服,拒绝继续进场施工。为减少作业人员窝工损失和工期损失,并保护作业人员的人身健康,提升空气质量,改善作业环境迫在眉睫。
 
2原因分析
 
经过多次现场勘查,产生粉尘的主要原因:(1)区间施工产生的粉尘,通过空气流程进入车站。(2)车站附属施工产生的粉尘。(3)车站砌筑施工产生的粉尘。由于站内气压和站外气压基本平衡,车站空气流动速度较慢,与外部空气能够联通的只有出入口和风亭,且粉尘的密度比空气密度大,导致各种施工产生的粉尘无法自然“流出”站外。
 
3方案验证
 
方案一:风亭或者出入口附近设置排风机(1)工作原理在车站内的风亭或者出入口附近设置排风机,通过排风机把车站内的“浑浊”的空气排出站外。(2)存在问题启动排风机后,通过一段时间观察,对排除站内“浑浊”气体基本无效果。(3)主要原因分析由于风亭和出入口较大且无法对其进行局部封堵,排风机开启后,根据空气流动原理,风亭或出入口至排风位置处形成循环系统,但车站长度较长,对整个车站排风基本无效果。如图1。方案二:车站最末端设置排风机(1)工作原理在车站最末端设置排风机,通过排风机的运转增加站内空气流动速度,把车站内的“浑浊”的空气排出站外。(2)存在问题启动排风机后,通过一段时间观察,对排除站内“浑浊”气体效果甚微,同时导致站内的空气质量更差。(3)主要原因分析由车站长度较长,且车站只有一端的出入口和风亭与外界形成联通。当车站末端排风机启动后,虽然增加了站内空气流动速度,但整个车站内的空气压力与外界的空气压力基本处于平衡状态。根据空气流动的特性,站内虽有少部分的空气通过风亭和出入口排出站外,但站内大部分空气,形成了内循环体系,无法排出车站外面;同时由于站内空气流动性增加,导致原有已沉淀到地面上的粉尘再次风起,最终导致站内的空气质量更差,如图2。方案三:设置自动换风系统通过现场多次勘查并结合方案一和方案二的试验研究分析,要使站内的空气环境质量得到改善或提升,必须采取措施将站外洁净的空气输送到站内,同时将站内因施工产生的“浑浊”空气有效的排出站外。为实现新风输送和“浑浊”空气排出这个目的,灵山卫站在站内设置了一套自动换风系统,主要如下:(1)工作原理在车站风亭外地面附近设置一台送风机,在风机出风口处连接风管,通过风管将站外的空气输送至车站末端。由于新空气的输入,打破站内原有空气平衡,站内空气压力高于站外空气压力,站内原有通过风亭和出入流出自然车站外,从而实现将站外洁净的空气输送到站内的目的。由于车站长度较长,站内原有空气中含有大量粉尘密度较高,导致空气流动速度较慢,在车站内相应的位置设备排风机,增加空气流动速度。为了更好的把站内原空气排出站外,在风亭和出入设置排风机,并在风机的排风口设置排风管,通过排风管把空气引出站外,从而实现“浑浊”空气快速排出站外目的,如图3。(2)存在问题自动换风系统启动后,站内空气和站外空气形成了一个有效的循环体系,车站的空气质量虽然有所改善,但是未达到理想效果。经过现场再次调研发现,土建隧道内一直在施工,区间内的含有大量粉尘的气体,由于区间内的气压比轨形区的气压高,“浑浊”空气源源不断从隧道内流到车站内,导致站内的空间再次被污染。(3)方案改进要想取得良好的效果,必须解决区间“浑浊”源源不断流进车站内的问题。解决这个问题的方法有很多,但是必须考虑区间隧道作业人员进出方便、经济合理,安装简单便捷。为了满足这些特点要求,经过研究在区间隧道和车站交接的人防门处,设置一套可移动的“窗帘”,即在区间人防门顶端两侧设置一根钢丝,并膨胀螺丝对钢丝两端固定,在钢丝挂上一块普通的窗帘布,通过窗帘布把区间空气和车站空气进行隔离,虽然窗帘布有一定的透气性,但是渗透过来的空气,通过窗帘布过滤,空气中粉尘含量也比较低。(4)方案实施及注意事项具体的措施:由于灵山卫站特殊的地理位置和土建施工的工序等问题,此站只留了一个4m*4m的吊装口,空气无法顺畅的流动。又因为站厅层和站台层分别在站外设置一台风量10000m3/h的送风机,利用风管通入站内最末端持续送风。在站内每隔30米设置一台排风机,排风量为6000m3/h,将站内空气吹向风亭,并在站内风亭附件处设置一台7419m3/h排风机往站外排风,使站内形成空气流,以达到换气的效果。经计算,站厅和站台层约20000m3,约1.5小时就可以换一次空气。注意事项:a.为保证作业人员安全,送风机和排风机四周均设置防护栏杆,悬挂安全标牌,并设置夜间警示灯。b.风机在运行过程中,防止异物被吸入风机内,造成对风机的损坏或人员伤亡,在风机进风口处设置钢丝网进行防护。c.在风管铺设的路线上悬挂临时风管标牌和成品保护标识,因为是帆布材质,容易被尖锐东西损坏。d.每个风机单独设置一个开关箱,开关箱悬挂标牌和上锁,风机的开启和关闭由专业电工进行操作。(5)经济分析自动换风系统属于临时设施,只有在地铁车站土建和二次砌筑装修时使用,正常使用周期1年半至2年。在保证其正常效果,给车站提供一个良好的空气环境,同时也需考虑其经济合理性。灵山卫站使用的临时换风系统,在保证其换风效果、安全的情况下,风机采用普通风机(非隧道专用风机),通风管采用帆布风管,安装快速简单且重量轻,主要材料及分析如表1。(6)取得的效果青岛地铁灵山卫站在施工期间设置了一套自动换风系统,同时采用“窗帘”将隧道和车站空气有效隔离,换风系统开启4个小时后,站内空气质量和外界空气质量十分接近。车站换风系统开启一天后,各专业作业人员全部进场施工,同时在经过一段时间使用,取得了十分理想的效果,得到了车站施工的土建专业、砌筑装修专业、机电专业等相关专业作业人员高度好评,既保证了施工进度,也保护了作业人员的身健康;同时经过合理的通风参数计算,选择经济的通风设备,降低了整个自动换风系统的成本,达到了预期目的。
 
4结束语
 
目前由于城市轨道交通的特点,一般均地处繁华地带,在建设过程地下空间作业十分普遍,施工过程产生的粉尘造成空气污染,对生产效率造成严重影响。青岛地铁灵山卫站设置的自动风换系统成功的解决了空气质量差的实例,不仅给同类的地铁施工提供借鉴,而且具有重要的理论和实践指导意义,值得在地铁车站和地下作业环境中推广应用。
 
参考文献:
 
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[2]铁道部.TB10068-2010铁路隧道运营通风设计规范[M].北京:中国铁道出版社,2010.
 
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[4]钟军立,曾艺君.建筑的自然通风设计浅析[J].重庆建筑大学学报,2004(2):18-21.
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