地鐵車站作業(yè)環(huán)境空氣質量提升創(chuàng)新應用

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摘要：城市軌道交通一般均地處繁華地帶，在建設過程地下空間作業(yè)十分普遍，施工過程產生的粉塵造成空氣污染，對生產效率造成嚴重影響，并對作業(yè)人員身體健康造成嚴重危害。青島地鐵靈山衛(wèi)車站在建設期間設置的自動換風系統(tǒng)，并在區(qū)間隧道和車站交接的人防門處設置一套可移動的“窗簾”，有效的提升地鐵車站作業(yè)環(huán)境空氣質量成功實例，值得推廣應用。

關鍵詞：車站；粉塵；風機；風管；自動換風系統(tǒng)；窗簾

引言

目前國內一線、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，有經濟能力的城市正在大力建設地鐵工程。目前國內地鐵線路因一般都地處城市繁華地帶，為減少對市民的影響、拆遷工程量、降低建設成本，地下區(qū)間隧道大多數采用淺埋暗挖或者盾構方式施工，車站主要以不放坡明挖或者蓋挖法施工為主。施工過程必然會產生粉塵，同時處于地下密閉空間，這些粉塵不僅影響施工速度且對作業(yè)人員的身體健康造成嚴重損失，如何經濟合理的提升地鐵車站作業(yè)環(huán)境空氣質量，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，先進行車站主體施工，主體完成后進行區(qū)間和車站附屬施工。當車站大里程端附屬施工完成后，進行二次砌筑裝修和“風、水、電”施工。砌筑裝修和“風、水、電”作業(yè)人員進場施工2天后，反映空氣質量差，肺部不舒服，拒絕繼續(xù)進場施工。為減少作業(yè)人員窩工損失和工期損失，并保護作業(yè)人員的人身健康，提升空氣質量，改善作業(yè)環(huán)境迫在眉睫。

2原因分析

經過多次現場勘查，產生粉塵的主要原因：（1）區(qū)間施工產生的粉塵，通過空氣流程進入車站。（2）車站附屬施工產生的粉塵。（3）車站砌筑施工產生的粉塵。由于站內氣壓和站外氣壓基本平衡，車站空氣流動速度較慢，與外部空氣能夠聯(lián)通的只有出入口和風亭，且粉塵的密度比空氣密度大，導致各種施工產生的粉塵無法自然“流出”站外。

3方案驗證

方案一：風亭或者出入口附近設置排風機（1）工作原理在車站內的風亭或者出入口附近設置排風機，通過排風機把車站內的“渾濁”的空氣排出站外。（2）存在問題啟動排風機后，通過一段時間觀察，對排除站內“渾濁”氣體基本無效果。（3）主要原因分析由于風亭和出入口較大且無法對其進行局部封堵，排風機開啟后，根據空氣流動原理，風亭或出入口至排風位置處形成循環(huán)系統(tǒng)，但車站長度較長，對整個車站排風基本無效果。如圖1。方案二：車站最末端設置排風機（1）工作原理在車站最末端設置排風機，通過排風機的運轉增加站內空氣流動速度，把車站內的“渾濁”的空氣排出站外。（2）存在問題啟動排風機后，通過一段時間觀察，對排除站內“渾濁”氣體效果甚微，同時導致站內的空氣質量更差。（3）主要原因分析由車站長度較長，且車站只有一端的出入口和風亭與外界形成聯(lián)通。當車站末端排風機啟動后，雖然增加了站內空氣流動速度，但整個車站內的空氣壓力與外界的空氣壓力基本處于平衡狀態(tài)。根據空氣流動的特性，站內雖有少部分的空氣通過風亭和出入口排出站外，但站內大部分空氣，形成了內循環(huán)體系，無法排出車站外面；同時由于站內空氣流動性增加，導致原有已沉淀到地面上的粉塵再次風起，最終導致站內的空氣質量更差，如圖2。方案三：設置自動換風系統(tǒng)通過現場多次勘查并結合方案一和方案二的試驗研究分析，要使站內的空氣環(huán)境質量得到改善或提升，必須采取措施將站外潔凈的空氣輸送到站內，同時將站內因施工產生的“渾濁”空氣有效的排出站外。為實現新風輸送和“渾濁”空氣排出這個目的，靈山衛(wèi)站在站內設置了一套自動換風系統(tǒng)，主要如下：（1）工作原理在車站風亭外地面附近設置一臺送風機，在風機出風口處連接風管，通過風管將站外的空氣輸送至車站末端。由于新空氣的輸入，打破站內原有空氣平衡，站內空氣壓力高于站外空氣壓力，站內原有通過風亭和出入流出自然車站外，從而實現將站外潔凈的空氣輸送到站內的目的。由于車站長度較長，站內原有空氣中含有大量粉塵密度較高，導致空氣流動速度較慢，在車站內相應的位置設備排風機，增加空氣流動速度。為了更好的把站內原空氣排出站外，在風亭和出入設置排風機，并在風機的排風口設置排風管，通過排風管把空氣引出站外，從而實現“渾濁”空氣快速排出站外目的，如圖3。（2）存在問題自動換風系統(tǒng)啟動后，站內空氣和站外空氣形成了一個有效的循環(huán)體系，車站的空氣質量雖然有所改善，但是未達到理想效果。經過現場再次調研發(fā)現，土建隧道內一直在施工，區(qū)間內的含有大量粉塵的氣體，由于區(qū)間內的氣壓比軌形區(qū)的氣壓高，“渾濁”空氣源源不斷從隧道內流到車站內，導致站內的空間再次被污染。（3）方案改進要想取得良好的效果，必須解決區(qū)間“渾濁”源源不斷流進車站內的問題。解決這個問題的方法有很多，但是必須考慮區(qū)間隧道作業(yè)人員進出方便、經濟合理，安裝簡單便捷。為了滿足這些特點要求，經過研究在區(qū)間隧道和車站交接的人防門處，設置一套可移動的“窗簾”，即在區(qū)間人防門頂端兩側設置一根鋼絲，并膨脹螺絲對鋼絲兩端固定，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）方案實施及注意事項具體的措施：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4m*4m的吊裝口，空氣無法順暢的流動。又因為站廳層和站臺層分別在站外設置一臺風量10000m3/h的送風機，利用風管通入站內最末端持續(xù)送風。在站內每隔30米設置一臺排風機，排風量為6000m3/h，將站內空氣吹向風亭，并在站內風亭附件處設置一臺7419m3/h排風機往站外排風，使站內形成空氣流，以達到換氣的效果。經計算，站廳和站臺層約20000m3，約1.5小時就可以換一次空氣。注意事項：a.為保證作業(yè)人員安全，送風機和排風機四周均設置防護欄桿，懸掛安全標牌，并設置夜間警示燈。b.風機在運行過程中，防止異物被吸入風機內，造成對風機的損壞或人員傷亡，在風機進風口處設置鋼絲網進行防護。c.在風管鋪設的路線上懸掛臨時風管標牌和成品保護標識，因為是帆布材質，容易被尖銳東西損壞。d.每個風機單獨設置一個開關箱，開關箱懸掛標牌和上鎖，風機的開啟和關閉由專業(yè)電工進行操作。（5）經濟分析自動換風系統(tǒng)屬于臨時設施，只有在地鐵車站土建和二次砌筑裝修時使用，正常使用周期1年半至2年。在保證其正常效果，給車站提供一個良好的空氣環(huán)境，同時也需考慮其經濟合理性。靈山衛(wèi)站使用的臨時換風系統(tǒng)，在保證其換風效果、安全的情況下，風機采用普通風機（非隧道專用風機），通風管采用帆布風管，安裝快速簡單且重量輕，主要材料及分析如表1。（6）取得的效果青島地鐵靈山衛(wèi)站在施工期間設置了一套自動換風系統(tǒng)，同時采用“窗簾”將隧道和車站空氣有效隔離，換風系統(tǒng)開啟4個小時后，站內空氣質量和外界空氣質量十分接近。車站換風系統(tǒng)開啟一天后，各專業(yè)作業(yè)人員全部進場施工，同時在經過一段時間使用，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)、機電專業(yè)等相關專業(yè)作業(yè)人員高度好評，既保證了施工進度，也保護了作業(yè)人員的身健康；同時經過合理的通風參數計算，選擇經濟的通風設備，降低了整個自動換風系統(tǒng)的成本，達到了預期目的。

4結束語

目前由于城市軌道交通的特點，一般均地處繁華地帶，在建設過程地下空間作業(yè)十分普遍，施工過程產生的粉塵造成空氣污染，對生產效率造成嚴重影響。青島地鐵靈山衛(wèi)站設置的自動風換系統(tǒng)成功的解決了空氣質量差的實例，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踐指導意義，值得在地鐵車站和地下作業(yè)環(huán)境中推廣應用。

參考文獻：

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作者：楊正貌 單位：中交機電工程局有限公司