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關鍵詞:
地鐵出入口、地下通道、防煙分區、通風排煙系統、獨立防煙分區
中圖分類號:S611文獻標識碼: A
1 前言
地鐵車站屬于交通建筑,人員密度大,車站出入口和通道形式各異。對于地下式車站,其空間相對密閉,如發生火災,煙氣不能及時排除的話,將影響人員疏散,造成不可估量的人損失。地鐵公共區、出入口及地下通道作為地鐵車站用于人員疏散的重要區域,該部位通風排煙設計應做到穩定可靠。目前相關國家規范對于上述部分已有原則性要求和基本計算方法,實際工程設計因地方標準和習慣做法而不同。如何將此區域的通風排煙系統優化,有效排除煙氣,最大程度保護人員安全成為該部分設計的重點。
筆者有幸參加了全國幾個城市地鐵的通風空調設計工作,發現地鐵出入口和通道部分通風排煙系統在屏蔽門制式與開式系統這兩種通風空調系統中差別不大。下面就以合肥2號線某車站為例,詳細介紹本車站內出入口通道和地下通道與公共區防排煙設計思路和方法。
2. 設計思路
2.1 規范法規對地鐵車站出入口和通道的要求
地鐵車站的出入口及地下通道屬于地下空間,應符合《建筑設計防火規范》GB50016中關于地下空間、地下通道的防排煙要求,如地下空間防煙分區面積不大于500m2。另一方面,根據地鐵的相關設計規范,如《地鐵設計規范》(GB 50157-2013) 和《城市軌道交通技術規范》(GB 50490-2009)對地鐵車站的公共區、出入口通道,地下通道的防煙分區大小、排煙量計算和排煙設備的計算選擇做了詳細規定,如下表:
防煙分區技術要求(表1)
通過上表,對于普通雙層島式車站,當其通道長度小于60米的時候,車站內部的防排煙系統僅包含公共區通風排煙系統和設備管理區通風排煙系統。從車站功能定義、車站FAS/BAS控制系統而言,兩排煙系統設備相互獨立,設計內容方面無重合部分。當車站內部設備管理用房過多、包含渡線或出入口受地面建筑影響而布置在遠離車站主置時,車站出入口和地下通道通常將超過60米。面對此類車站,設計者應詳細分析,并區別對待。
2.2 目前的科研成果
目前,國內科研院所對地鐵通風排煙工況的模擬研究取得了很大進展。例如,文獻“地鐵防排煙系統性能的試驗研究”(以下簡稱之為文獻1)通過實際工程中詳細檢測發現 “……站廳的通風排煙系統在向火災模式的切換過程中,閥門、土建風道處的泄漏比較嚴重,且風機的排風量未達到設計要求……”即按照規范設計的排煙系統,而站廳層排煙量未達到規范要求。可知,通風排煙系統負擔防煙分區過多的話,系統分支多,轉換風閥多,系統漏風量大,影響系統排煙效果,甚至無法滿足設計規范對該區域的要求。又如,文獻“地下長通道補氣口位置對火災機械排煙效果的影響”(以下簡稱之為文獻2)通過對車站實際檢測得出“……在實際地下長通道中設置火災機械排煙和補氣系統或對火災時機械排煙口和補氣口進行啟動控制時,總體上應遵循‘遠端補氣、近端排煙’的策略……”可以達到有效性和經濟性的統一。以上研究均對地鐵車站通風排煙系統設計提供了有力的理論依據。
2.3 設計過程
合肥市某地鐵車站,為地下二層島式車站,車站公共區通風空調系統采用屏蔽門制式。車站內部包含了渡線,設備房間包含了整流變壓器室,0.4KV開關軌室等大型設備用房,車站總長達280米左右,車站左端4、5號出入口與車站公共區之間由兩段地下長通道連通。筆者將上述兩項結果應用于合肥2號線某車站的通風空調設計中,劃分獨立防煙分區,為車站出入口和通道部分及車站公共區部分獨立設置排煙系統,簡化了車站通風排煙系統設計。
本車站防煙分區示意圖如下
本車站的防煙分區及計算表如下:
車站公共區防煙分區計算表(附表2)
下面就出入口及通道與公共區和并與獨立設置通風排煙系統兩種設計思路對比。
2.3.1 如果將防煙分區1~4直接并入公共區防煙系統,為一個通風排煙系統,計算排煙風機設備,見下表。
通風排煙系統設備計算表(附表4)
通風排煙系統原理圖如下:
通過表4計算結果,排煙風機“PY-I”選型風量L=1.2×97200=116640(m3/h),排煙風機“PY-II”選型風量L=1.2×48600=58320(m3 /h)。該系統缺點是,排煙風機“PY-I”負擔系統的風量過大,根據文獻1結論,將導致系統漏風量將嚴重,致系統無法達到規范要求的排煙量,影響系統安全可靠性,設計中應避免該做法。
2.3.2 如果將防煙分區1~3和防煙分區4設置獨排防煙系統,分別設計成兩個通風排煙系統,見下表。
通風排煙系統設備計算表(附表5)
通風排煙系統原理圖如下:
通過表5計算結果,公共區排煙風機“PY-I”和“PY-II”的選型風量均為L=1.2×48600=58320(m3 /h);出入口和通道排煙風機分為兩個防煙分區,其排煙風機“PY-1”的選型風量L=1.2×41280=48536(m3 /h);排煙風機“PY-2” 的選型風量L=1.2×27720=33264(m3 /h)。
2.4 系統分析
下面著重討論兩種系統形式下,排煙風機“PY-1”的性能參數。
風機的風量、功率關系:-------------------公式1
風機電機功率為:-------------------公式2
(1)公式1中,L1表示負擔公共區與出入口和通道的排煙風機“PY-1”的風量,L2表示僅負擔公共區的排煙風機“PY-1’”的風量。N1、N2則分別表示對應風機的功率。L表示風機風量,P表示風機風壓。由公式1,2可知,若兩風機的風壓不變,當L1 是L2的2倍,則風機功率N1為N2的4倍。
(2)另根據《通風與空調工程施工質量驗收規范》矩形風管的允許漏風量根據下式計算。按排煙系統為中壓系統,取P=1000Pa,則通風系統單位漏風量為:
-------------------公式3
根據經驗估算公式,排煙系統漏風量約為總風量的3%~4%,可知:漏風量與風量為正比關系,即。若系統負擔防煙分區多,支風管過多,站廳的通風排煙系統在向火災模式的切換過程中,閥門、土建風道處的泄漏比較嚴重,且系統漏風量隨風管面積增加,系統運行效果更為惡化,無法達到系統要求的風量。
(3)地下空間局限所致,風機負擔防煙分區過多的話,將影響排煙風管布置,可能使排煙風口距離出入口部過近,影響排煙效果,無法滿足“遠端補氣、近端排煙”的策略。若將出入口和通道部分與公共區分開布置通風排煙系統,可以靈活設計風管路位置,積極有效排煙,達到預定效果。
(4)根據附表5和附圖2,出入口和通道由排煙風機“PY-1,2”兩臺風機負擔,公共區由“PY- I,II”兩臺風機負擔。這樣劃分系統,減少了風閥轉換動作,簡化了控制系統,避免了因風機故障導致該防煙分區無法排煙的狀況。
3 總結
綜上所述,地鐵出入口和通道部分在地鐵工程中所占面積約不足十分之一;且其功能單一,僅為人員通過場所。若發生火災,此區域極其重要,成為逃生必經之處。根據車站情況具體分析該區域通風排煙情況,合理組織排煙系統,將出入口和通道部分與公共區的防煙分區分開,分別設置通風排煙系統,減少排煙支路,降低風機運行風量,實現經濟合理,技術可行,運行可靠的良好系統。
參考文獻:
[1] 《地鐵設計規范》(GB 50157-2013)
[2] 《城市軌道交通技術規范》(GB 50490-2009)
[3] 《建筑設計防火規范》GB50016
中圖分類號: U291 文獻標識碼: A
引言
近年來,隨著經濟建設的發展,烏魯木齊城市交通日趨發達,人行過街需求與車輛通行之間的矛盾日益突出,如何提高城市路網的通行能力、又能確保行人安全方便的過街,是一個急需解決的問題。而解決這一問題的有效方法就是修建人行天橋或者地下通道,形成立體過街,從而獲得最大程度的滿足車輛通行及人行過街雙向需求且互相影響最小的方案。人行天橋或者地下通道的建設能夠對提高車輛運行速度、實現人車分流、改善交通擁擠狀況,提高城市居民步行質量等有良好交通和社會效益。BRT快速公交的建設又是解決人行公共交通的較好的方案,然而如何將人行天橋和地下通道設計與BRT站臺設計相結合,從而充分利用好這三大解決行人通行的方案,充分體現“以人為本”的設計理念, 將是廣大設計人員在今后很長一段時間內需要重點關注的問題。
本文結合筆者參與完成的一些天橋和地下通道的設計,對設計過程中的一些問題提出個人的看法。
一、人行天橋或地下通道建設的選址
城市人行天橋大多在大型商場附近或者其它交通流量集中的地區,這樣肯定會遇到用地緊張問題,而天橋的凈空要求以及梯道落地處的地形地物決定著梯道的長度和梯道落地的位置,最終決定天橋整置【1-2】。影響天橋的樓梯設計主要有兩個方面:一個是一步臺階的高度和寬度;第二個是樓梯的寬度。根據《城市人行天橋與人行地道技術規范》(CJJ69-95)“……踏步的高寬關系按 2R+T=0.6m 的關系式計算……”梯道坡度不得大于1:2……手推自行車及童車的坡道坡度不宜大于 1:4”,以及天橋凈空大于5m的要求,天橋單個梯道的長度如果考慮人、車混行的話基本要達到 20m 以上,兩邊合起來就有 40m 以上了,由于城市中心的土地的緊張局勢很難有這么大的空間范圍。個人認為在用地緊張的地區人車混行的樓梯可以考慮適當1:3斜坡,這樣就可以使得整個梯道縮短至少5米以上,很好的解決了用地緊張的問題。在烏魯木齊南湖北路BRT7號線宏怡花園站人行橋的方案設計中由于用地限制就采用了這一坡度。人行天橋的或者地下通道的選址與BRT站臺的結合很重要,它也是解決人行過街和乘客換乘的關鍵。BRT站臺一般會設置在交叉口等行人過街需求較大的地方,通過線路換乘;盡量減小交叉口的用地。一般天橋的選址應優先考慮滿通需要和行人的便利。但是,對于城市中心區,由于周圍環境和建筑物的限制,以及地下管線等的影響,通常橋址的確定一般很難達到理想狀態,只能在結構設計和實際地形上找到折中點。
結構分析
在選擇人行天橋和地下通道結構體系時, 應對工程性質、環境特征、結構功能、造型需要、施工條件、技術力量、投資可能等因素進行綜合分析。對于在舊城區由于道路交通量通常較大,故在施工時不允許占用過多的橋下路面,也不容許施工時間太長。那么結構設計時就必須考慮方便,快捷的施工方式。一般采用預制預應力混凝土箱梁或鋼結構箱梁。由于鋼結構箱梁有重量輕,造型多,施工時間最短的優勢,目前的人行天橋設計大量采用了鋼結構箱梁。采用大跨度鋼結構還可以根據當前情況采用異型板,一般而言施工和安裝是不受限制的而且最大的優點是不會造成道路交通的中斷,而且天橋的建設周期一般都比較短。地下人行通道設計,主要考慮地下基礎情況以及出口的位置等因素。通道地基處理不僅要提高地基承載力,減少處理措施,如地下水位和考慮挖基坑防護、地下水對地表沉陷的負面影響【3~4】。因此地下人行通道設計應綜合考慮管道工程,市政公共設施和周邊環境的情況,以及項目投資和維護條件等因素,根據水文和地質數據,以結構安全為原則確定結構防水處理方案。
二、人行天橋與地道的對比分析
(一)心理作用。行人使用地下通道的思想阻力遠小于天橋。天橋高差大,上下橋比較費力,特別是老弱病殘的人更加困難;行人通過人行天橋在第一感覺上會有畏難心理,覺得攀登天橋會比較勞累。通常城市人行天橋的高差較大、梯道長度也會比較長。人行地下通道相對而言高差較小,容易行走;通道的雨篷可以遮擋炎熱的太陽,行走起來比較涼爽舒適,通道內還可以避免雷雨,先下后上給人感覺上會輕松很多【5】。
(二)氣候。天橋一般沒有遮蓋,暴露在夏季和寒冷的冬天,特別是北方的冬天,經常與冰雪凍天橋的臺階上,容易滑倒。在隧道里,夏天不熱,冬天沒有雪,無論老人和小孩都可以順利通過。
(三)經濟狀況。一般來說,人行通道高于人行天橋成本20% ~ 40%地下通道在建造過程中要考慮很多地下管線的遷移費用,以及地基處理,基坑防護等費用,而且地下通道在使用過程中需要考慮排水,照明以及使用時的維護管理等。因此很多立體過街的形式中選擇了人行天橋。
(四)景觀條件。地形相對空曠,建筑較少的地方建造人行天橋,如果天橋的造型和顏色與環境協調,可以起到點綴和美化環境,在相對狹窄的街道,兩邊的建筑密集建設橋梁將會影響視野,使街道建筑顯得更加擁擠,這種情況下修建地下通道是影響較小的方案。
(五)建設。地下通道的施工,會破壞現狀路面,中斷交通,對道路交通造成很大的影響。由于地下管線,如復雜的地質水文導致施工困難;但人行地道與架空電纜可以避免干擾。人行天橋施工可以在晚上進行,只需要2 ~ 4 h,大大的減少了對交通的影響;人行天橋對地下管網的建設影響較小,架空電纜,有時需要遷移桿或者提升電纜。
三、工程實例
(一)BRT(104團中學站)地下通道,BRT(104團中學站)附近有104團中學及西山醫院等人流量聚集的場所,行人過街的需求量比較大,此處西山路與克拉瑪依西路均為主干道,行人平面過街或者進行BRT換乘很不安全,而且行人平面過街會影響到整個道路的通行能力,因此在BRT(104團中學站)東側――即西山路與克拉瑪依西路交叉口,設置一座地下通道,既方便行人過街也可解決行人換乘BRT的問題。此處受西山高架的影響,修建人行天橋凈空不足,此處高架橋底面距離地面約8.1米,若要保證天橋凈空5米,而主橋結構為1.35米。天橋頂面距離高架橋頂面只有1.6米左右的距離不滿足人的通行。故在此處設置地下。
(二)王家梁住宅小區附近BRT(煤礦站)附近有王家梁住宅小區和自建住宅區等人流量聚集的場所為方便行人在BRT(煤礦站)進行換乘,進行了立體過街設計。此處較為開闊,附近有大型的住宅小區以及大型的公交車場,此處現狀車流量較大。為了避免地下通道施工,造成地面交通,交通相對很大的影響;為了避免地下管線和復雜的地質水文導致施工困難;這里建議建立一個人行天橋。
四、結語
總之,在實際工程設計、人行天橋或地下通道不能一概而論,而高投資的地下通道可能會受到許多不確定的因素的影響,特別是對地質條件復雜的地區,多重限制,但在當前條件特別是影響城市景觀和沒有意識的人過馬路(安全、平穩、舒適),投資較少的人行天橋就行不通了。作者認為在人行天橋、地下通道與BRT站臺結合設計時應該充分考慮到各方面因素的影響,分析其利弊,盡量在滿足人們通行需求的基礎上選擇弊端最小的設計方案。正確的理解和應用各種原則的適用性。在經濟、美觀的條件下使人行天橋或地下通道方面的功能、結構滿足他們的特定需求。
【參考文獻】
[1] 翟國強, 張玉坤. 當代國內人行天橋建設的幾個趨向[J]. 建筑學報 2005(2)
[2] 曹薇. 城市人行天橋設計新概念[J]. 中國科技信息,2005(17)
[3] 黃俊,楊小麗.武漢市常青路地下人行通道超淺埋暗挖施工技術[J].鐵道標準設計,2005 (2)
[4] 地基處理新技術[M]. 陜西科學技術出版社
[5] 單曉芳淺談景觀人行天橋的設計「J}城市道橋與防洪,2006(5):72-74
1 工程概況
某客運中心及綜合配套系統工程是集既有火車站、城鐵常州站、長途客運站(旅游巴士樞紐)、軌道交通1號線車站、公交樞紐站(含BRT支線)、社會停車場、出租車停靠站等多種交通功能以及商業、商務辦公于一體的現代化大型綜合交通樞紐。工程項目位于火車站北側,東至規劃道路四,南至滬寧城際鐵路線,西至規劃道路三,北至規劃站前路。地面總建筑面積106450m2,地下總建筑面積83670m2,工程項目2009年3月開工,2010年5月竣工。
站前路、廣場環路交叉口人行地道為行人過站前路的通道,站前路地下車庫通道與北廣場客運中心地下室車庫連接。站前路地下車庫通道由東、西兩個車道組成,分別與站前廣場北側8-19~8-21軸及8-4~8-5軸兩處車道口連接。西側車道挖深為-9.25~-1.65m由西向東逐漸升高;東側車道挖深為-6.40~-1.80m由東向西逐漸升高。
場地范圍內基土構成除表層土為雜填土,其余主要由粘土、粉土夾粉砂及粉砂等組成。地基土自上而下可劃分為五個工程地質層見表1。
2 支護設計方案
站前路與廣場環路交叉口地下汽車通道支護結構的設計采用土釘墻放二級坡(1:0.5)進行支護詳述如下:
1-1剖面:挖深9.35-5.99m,采用二級放坡,坡比1:0.5,平臺1m。設六排土釘,從地面下分別為:1.5m處TD48*3.0L=9000@1500鋼管,3.0m處TD48*3.0L=9000@1500鋼管;4.5m處TD48*3.0L =8000@1500鋼管;6.0m處TD48*3.0L=8000@1500鋼管;7.5m處TD48*3.0L=9000@1500鋼管;9.0m處TD48*3.0L=9000@1500鋼管;所有土釘均水平向下15°取孔。
2-2剖面:挖深5.99-1.55m,采用一級放坡,坡比1:0.5,設四排土釘,從地面下分別為:0.9m處TD48*3.0L=6000@1500鋼管,2.4m處TD48*3.0L=6000@1500鋼管;3.9m處TD48*3.0L=6000@1500鋼管;5.4m處TD48*3.0L=6000@1500鋼管;所有土釘均水平向下15°取孔。
3-3剖面:挖深6.6-1.655m,采用一級放坡,坡比1:0.5,設四排土釘,從地面下分別為:1.5m處TD48*3.0L=7000@1500鋼管,3.0m處TD48*3.0L=6000@1500鋼管;4.5m處TD48*3.0L=7000@1500鋼管;6.0m處TD48*3.0L=6000@1500鋼管;所有土釘均水平向下15°取孔。
土釘成孔后注1:0.5的純水泥漿,每米水泥用量為45kg。面網為1目金屬網加φ8@200×200雙向筋,噴射砼厚100mm,配比=水泥:黃砂:米石=1:2:2。
3 施工方案
3.1 土方開挖方案
廣場環路呈“C”型,由南北兩條自動扶梯斜坡道及連接坡道的地下通道組成。地下通道開挖深度9.54m,局部集水井部位落深1.2 m。開挖時先從南側的自動扶梯開始退挖,由東向西挖至地下通道,再由南向北退挖至北側的自動扶梯,最后由西向東退挖北側自動扶梯斜坡道,挖機停靠在北側自動扶梯東面收頭。
開挖時,分層分段開挖。根據土釘的分布,每層土開挖深度為每道土釘以下0.5~1m,開挖一皮土后立即開始土釘支護的施工,支護施工完成后進行下一皮土開挖。挖土退至北側自動扶梯斜坡段時,由于是由深至淺退挖,因此自動扶梯斜坡道兩側土釘需搭設腳手架施工。
3.2 土方開挖技術要求
土方開挖應在降水達到要求后進行。坡道周邊留土坡度按1:05,開挖后及時做好土釘支護及噴漿。嚴禁超設計標高開挖。坑底應保留0.3m厚基土,采用人工挖除整平,并防止坑底土擾動。砼墊層應隨挖隨澆,即墊層必須在見底后24小時以內澆筑完成。待墊層混凝土達到一定強度后再進行樁頭鑿除和鋼筋綁扎工作,以減少基坑暴露時間和墻體變位。基坑邊嚴禁大量堆載,地面超載應控制在20kN/m2以內,并嚴格控制不均勻堆載。機械進出口通道應鋪設路基箱擴散壓力。
3.3 成孔注漿管釘墻施工方案
土方開挖沿基坑四周分層分段進行。
掏孔:現場技術員按施工圖和測量控制點放樣孔位,采用人工洛陽鏟掏孔,孔徑Ф130mm,2至3人一組送一把鏟,最前一位需引導方向(水平向下15°)并隨時向孔內加水,一組人員用力的大小、方向需均勻一致。每次重復切土、轉變桿、拔桿、取土、澆水工作,直至達到設計深度。掏孔至中途如遇障礙,需在其旁補掏。
置放管釘:將加工好的管釘由三人抬送入孔,如遇障礙,可用空壓汽錘擊入。
孔內注漿:錨桿注漿分為兩次,第一次為填充注漿。主要目的是以水泥漿充滿鉆孔和封口布袋。注漿壓力一般為0.3~0.6Mpa,當注漿至封口布袋處,則需將注漿槍置于布袋中,至漿液充滿布袋為止。第二次注漿為壓密注漿。在第一次注漿后,在漿體強度達到5Mpa時即可進行,通常為一晝夜左右,第二次注漿壓力為1.0Mpa。每次注漿完畢,應用清水通過注漿槍沖洗塑料管,直至塑料管內流出清水為止,以便下次注漿時能順利地插入注漿槍。
噴射混凝土面層:底層鋼筋網片由Ф8鋼筋綁扎和焊接而成,外壓橫向Ф12通長鋼筋。網片安裝應隨土方開挖進程而進行,壓網筋應與注漿管釘焊接,鋼筋網片并應固定在土體上。噴射混凝土采用風量不小于9m3/h,噴頭水壓不小于0.15Mpa的空壓機進行混凝土的噴射,噴射混凝土采用C20細石混凝土,配合比:水泥:砂:細石=1:2:2;砂采用中砂,細石粒徑不超過10mm。混凝土噴射厚度平均為10cm。
4 監測方案
一、立體車庫常用形式
1、升降橫移式
升降橫移式立體車庫采用橫塊化設計,每單元可以設計兩層、三層、四層、五層、半地下等多種形式,車位數從幾個到上百個。此立體車庫可以在地面及地下停車場使用。也可設計成半地下形式,使用形式與配置靈活,造價較低。
該類的主要特點:
(1)節省占地,配置靈活,建設周期短;
(2)價格低,消防、外裝修、上建地基等投資少;
(3)可采用自動控制,構造簡單,安全可靠;
(4)存取車迅速,等候時間短;
(5)運行平穩,工作噪音低;
(6)適用于商業、機關、住宅小區配套停車場的使用。
2、巷道堆垛式或垂直式
巷道堆垛式立體車庫采用堆垛機作為存取車輛的工具,所有車輛有堆垛機進行存取,因此對堆垛機的技術要求較高,單臺堆垛機成本較高,所以巷道堆垛式立體車庫適應與車位數需求較多的客戶使用。
3、垂直提升式
垂直提升式立體車庫類似于電梯的工作原理,在提升機的兩側布置車位,一般地面需一個汽車旋轉臺,可省去司機掉頭。垂直提升式立體車庫一般高度較高,對設備的安全型,加工安裝精度要求都很高,因此造價高,但占地卻最小。
4、垂直循環式
這種形式車庫停車容量為平面式的倍數,彈性多層排列,可依靠實際建筑面積和高度設計二層至多層,充分利用空間。
此類型的車庫具有如下特點:
(1)占地少,兩個泊位面可停6至10輛車;
(2)外裝修可只加頂棚,消防可利用消防栓;
(3)價格低,地基、外裝修、消防等投資少,建設周期短;
(4)可采用自動控制,運行安全可靠。
二、地下立體車庫設計要點
1、是否設人防:地下立體停車庫宜結合人防設計,即在平時作為立體停車庫使用,而在戰時則作為人員、物資的掩蔽場所——人防,這就叫做平戰結合。一般城市規劃都對有人防配建面積比例的規定,可以說是強制的。如果投資者不愿意建造人防,也可以繳納一定費用,由政府易地再建。所以我們看到有些小區的地下車庫是設計有人防設施的,而有的則沒有。
2、確定規模:通常我們設計的車庫屬于“中型”(51~300輛),有時也會有大型(301~500輛)的地下立體停車庫,即:停車間室內地坪面低于室外地坪面高度超過該層車庫凈高一半的立體停車庫。
3、確定坡道:進入地下立體停車庫需要有坡道,坡道可以是直線的、曲線的或二者的結合。坡道設計的重點是確定坡道的位置,數量。大中型立體停車庫的庫址,車輛出入口不應少于2個。即:一般設計兩個出入口就夠了。立體停車庫的汽車出入口寬度,單車行駛時不宜小于3.50m,雙車行駛時不宜小于6.00m。但兩個出入口距離不可過近(各汽車出入口之間的凈距應大于15m)。規范又規定:汽車疏散坡道的寬度不應小于4m,雙車道不宜小于7m,因此干脆汽車坡道就設計為4米或7米。
4、其他數據:汽車轉彎半徑按6米設計,此為小型車轉彎半徑。立體停車庫室內最小凈高應:>2.20米(微型車、小型車)。我們通常的車庫以微型、小型車庫。如確實需要停大型車,甲方會提出要求。
5、立體停車庫的防火:主要是防火分區的問題,立體停車庫應設防火墻劃分防火分區。每個防火分區的最大允許建筑面積,地下立體停車庫為2000平方米。如果設有自動噴水滅火系統則可翻倍,即:4000平方米。
三、地下停車場系統內部通道流線設計
系統內部通道沒置與系統內部交通流線的組織方式直接相關。國外的停車實踐證明:逆時針的環路能使停車者以右轉彎的形式進入停車設施,且沿環路停車可以增加停車效率,是最受歡迎的—種交通組織方式;而單向環道可以避免地下停車場系統內部產生對向交通進而出現交通沖突。當停車者需要在系統中的多個停車單元之間轉換時,最簡單的路線顯然是最有效的,雖然單向環道的設置可能會延長停車者到達車位的時間,因為從入口到停車位的環路可能不是最短路徑,但比起給停車場提供一個“地下迷宮”,這樣更容易消除其使用地下設施時的緊張心理,便于其盡快熟悉系統,從而提高系統的整體利用率。基于以上原因,地下停車場系統內部應盡量設置單向環形通道。
1、地下停車場系統內部流線組織類型
(1)脊狀布局的地下停車場系統
進入系統的交通流在系統內部主要通道內,經由次要通道向各個停車單元分流;而駛離系統地交通流則從各個停車單元經由次要通道匯總至主要通道。這種單進單出的組織方式最有利于車輛快捷通暢地進出系統,也是地下停車場系統內部流線組織的基本方式。
由于系統內部次要通道上一般都有兩個方向的車流,因此要根據與該條通道相連的停車單元的規模,確定通道需要共同設置一條(或多條)雙向車道或是分開設置兩條(或多條)單向車道;系統內部主要通道上雖然只有—個方向的車流,但由于有車輛頻繁地進出各停車單元,為避免轉彎車流對直行車流的影響,至少應設置雙車道,可能的話可設置為三或四車道。
(2)環狀布局的地下停車場系統
環狀布局的停車場系統可分為“內環狀”和“外環狀”,“內環”狀系統內部交通流線需要穿越每個停車單元內部,“外環”狀內都交通流線不需要穿越停車單元內部,完全由地下通道進行組織。
單就系統內部交通流線組織方式來看,“外環”狀系統可以分解為兩個(或多個)脊狀系統,其內部流線組織方式基本類似。只是由于“外環”狀系統地內部通道形成了閉合回路,其內部流線組織更為復雜,因此需要加強標識系統設計,避免停車者在四通八達的系統內部通道中行駛時產生方向錯亂感。
(3)輻射狀布局的地下停車場系統
該系統的基本方式為:圍繞某個(公共)停車單元布置系統內部通道,分別與其他各個停車單元相連通。僅將系統內部通道連通時,與輻射狀系統內部流線組織基本方式類似。若將兩條預留通道也連通,則單就系統內部交通流線組織方式來看,可分解為兩個“內環”狀系統,其內部流線組織方式與“內環”狀系統的相類似。
(4)網狀布局的地下停車場系統
單就其內部交通流線組織方式來看,可餐作是兩個“內部”狀系統內部交通流線的統一組織。單就其內部交通流線組織方式來看,可看作是輻射狀系統和“內環”狀系統內部交通流線的統一組織。
由此可見,脊狀系統的內部交通流線組織方式是最單—也是最基本的,而網狀系統的內部交通流線組織方式是最多樣也是最復雜的。單就系統內部交通流線組織方式來看,不同布局形態的地下停車場系統的組織方式之間存在著聯系,并且在特定條件下可以由一種組織方式向另一種組織方式轉換,而轉換的關鍵就在于系統內部通道的設置。
在進行地下停車場系統內部交通流線組織時,要根據實際情況的需要,最大限度地簡化系統內部流線,加強系統內部通道導向性,兼顧進一步發展的需耍,為今后可能的系統擴建做好準備。例如,為實現停車單元連接方式的多元化而在每個單元內預留一定數量的涌道連接口,并目在總體設計階段就考慮到可能增設的停車單元,并規劃出二期工程的范圍等等。
四、結束語
綜上所述,在面臨著建設現代化大都市的重任和土地資源異常奇缺的情況下,使用地下立體停車庫是可行、明智的選擇,它的前景將是無限美好的。
參考文獻:
隨著人民生活水平的不斷提高,城市的中、小型汽車的數量正在飛速增長。因此,地下停車場、車庫的建設也就隨之而發展。作為地下車庫,解決通風和防排煙問題是設計的主要內容之一,常規地下室的通風方式為全面通風方式,系統繁雜,安裝工作量大,投資高且難以變動。而應運而生的誘導式通風方式恰恰能說解決了上述的不足。
1 地下車庫的常規通風系統設計
地下車庫的常規通風方式為全面通風方式,即按劃分的若干個防火分區,有若干個送、排風系統。這些系統同時兼作火災時的排煙系統,即所謂的“二合一”。這種系統有以下幾個特點:
(1)常規系統為完全混合式換氣系統。完全混合式換氣系統有著先天的不足,即經一次換氣之后,其通風有效度(排氣的CO濃度與換氣前空間內CO濃度之比)不大于50%,有時甚至更低。對于該系統通風有效度不大于50%不難理解,而更低則是因為車庫層高的制約產生了氣流短路,氣體無法完全混合后就換氣,造成的通風有效度更低。通風設計人員在布置送、排風管系統時與建筑結構矛盾較大。布置送、排風口時頗被動,很難實現滿意的氣流組織。
(2)在常規的系統中還忽略了呼吸地帶CO濃度,由于CO分子量與空氣相近(空氣分子量約為29),CO從汽車排氣管中排出后,盡管會因尾氣溫度略高有一定升騰,但是其熱量相對較少,立即會平衡掉,隨后CO將按濃度梯度自由擴散,使人呼吸地帶的CO濃度高于整個空間的平均CO濃度。
(3)地下車庫的CO負荷產生并非一個連續穩定的過程。一般分別在上午和下午的某時刻出現兩個峰值,且峰谷與峰底值有很大差別,由于換氣方式的限制,使之處理尖峰負荷的能力較弱,需很長時間才能把CO負荷處理掉。
(4)常規的通風換氣系統使用CO傳感器會發現傳統方式在各區段的每個送風口和每個排風口之間CO的分布都是從送風口到排風口濃度逐步增加。CO濃度曲線沿程為鋸齒狀,使人員經過區域的CO濃度值大于整體平均值。5)常規的通風系統風量較大,送、排風風速低,風道斷面尺寸大,占用空間高度,增加建筑物地基的開挖成本、土建投資和設備投資,系統繁雜,安裝工作量大,投資高且難以變動,風管與其他管線(電纜橋架、噴淋管道等)易打架。還有風管截面尺寸大,使車庫有壓迫感,風管上積聚塵土難以清掃,運行費用較高。該問題在車庫面積較大的工程設計中尤為突出,而誘導型通風方式可以克服上述的問題。
2 誘導型通風系統的設計
2.1 誘導型通風系統的組成及原理
誘導型通風系統由送風機、多臺誘導風機機組和排煙風機組成。誘導通風系統是利用射流的誘導特性,在送風口處導入新鮮空氣,采用超薄型射流器高速噴出少量氣體來誘導、攪拌周圍的大量空氣,并帶動至特定的目標方向。這個系統是由噴嘴、高壓風機、小口徑螺旋風管所組成,對特殊環境或空間能發揮較常規通風系統更佳的效果。其理論來自空氣動力學中高速噴流的擾動特性,擾動噴流能夠有效的誘導周圍靜止的空氣,從而帶動空氣流動。噴流的中心速度由噴嘴出口點起逐漸減低,但是噴流寬度逐漸增加,所誘導周圍的空氣量也逐漸增加,垂直于中心軸,各個截面的空氣總動量不變。誘導通風系統在室內利用高速噴嘴送風,誘導周圍空氣,一方面稀釋車庫空間內CO等有害氣體,一方面帶動室內空氣沿著預定的空氣流道行進,從而確保車庫內的良好換氣。隨著噴射流程距噴嘴距離的增加,射流速度及誘導作用逐漸減小,因此到達一定射程后,必須有另一臺射流器來銜接,從而形成“氣流推拉作用”,使整個空間產生流動的速度場。
盡管進風和排風風機仍須采用,但其所需風壓遠遠小于設有分支管道的低速風道。
2.2 誘導型通風系統的性能
(1)對于誘導通風系統,通風有效度理論上可達100%。其用于通風換氣比常規系統徹底得多。只要布置好噴嘴的方向和位置就可以避免任何位置的空氣滯留,實現有效換氣。
(2)利用對噴射角度的調整可使CO隨主氣流位于地表面不通過人員區,使呼吸地帶的CO濃度下降。系統CO濃度沿程曲線為向排風口上升的曲線,但即使CO濃度在最高值處,由于高濃度區位于地表面,呼吸帶CO濃度亦低于常規通風系統,且非鋸齒狀分布,每處低于國家衛生標準。
(3)誘導通風系統具有較高的通風換氣效率,其處理尖峰負荷的能力遠優于常規通風系統。誘導通風系統處理某一尖峰負荷所需的時間通常僅為常規系統的一半。
(4)在使用誘導通風系統中,單獨設置排煙系統,風管風速可取20m/s,可大大縮小風管截面尺寸。
2.3 誘導型通風系統的優點
(1)氣流組織好,噴嘴可靈活布置和調整,增加了庫內空氣擾動,高速帶入的清新空氣與庫內空氣可以充分混合,廢氣難以停滯,更利于消除庫內污染,達到充分通風的效果。
(2)排煙系統獨立,風管截面積大幅度減小,地下車庫高度下降,一次投資總費用下降。此排煙風機日常通風時停用,可以加大其使用壽命,誘導通風系統的風機箱及風管使用金屬材料屬不燃燒體,完全符合我國的停車庫設計防火規范。
(3)誘導風機風量小,送風風機壓頭低,風機電機功率大幅下降,無管路阻力損失,運行成本大幅度下降,節省能源。
(4)設備體積小,重量輕,施工安裝簡單,周期短,成本大為降低,電源為單相220V,電路安裝簡單;采用高質無油式軸承電機,無需定期添加油,維修量很小,又采用了高效低噪聲風機、消音器和符合空氣動力學特性曲線的高速噴嘴,故地下車庫內噪聲明顯降低。
(5)誘導式通風系統簡潔美觀。
(6)每套誘導通風系統負擔面積相同,可模塊化設計,避免水力計算、風口風速核算等繁瑣工作,大大提高了設計工作效率。
2.4 誘導型通風系統的設計要點
(1)設置主干線:由于每個噴嘴所誘導的風量相同,而地下車庫的形狀各異,使得車庫中主截面各不相同。因此先設置主干線來保證應有的換氣次數,再設置輔助噴嘴對空氣進行攪拌。
(2)防止氣流短路:因為地下車庫中送回風豎井的布置須綜合考慮,所以有時送、排風口相距很近,此時需要利用噴嘴來虛擬分隔,設置流程,以防短路。
(3)設置不同的噴射角度:在布置噴嘴時應考慮到層高不同,給予噴嘴不同的下傾角度,各噴嘴間橫向、豎向的距離,以保證污染物處于地表面等。
(4)對電梯間保護:因電梯間及其前室為人員停留時間最長的區域,所以應對電梯間或其他入口特別考慮。
(5)根據劃分防煙分區的大小,風機可合用一臺亦可分別設置,無論是采用哪種方式,均應按規范設置排煙口,并由消防中心控制,有火災信號時,開啟排煙口、排煙系統上的電動風閥,關閉機房排風口處的電動風閥并切斷誘導風箱電源,關閉誘導風機。
3 結語
誘導型通風系統能夠適應不同的地下車庫建筑形式,氣流暢通無死角,整體空間內新鮮。利用物理特性導引風量,無管路阻力損失,故節省電力,運行成本低。伴隨著城市建設的高速發展,誘導型通風系統將得到更加廣泛的應用,針對其施工技術的研究探討也會不斷地開展。
中圖分類號:U468文獻標識碼: A
項目概況
某大型住宅小區地下車庫為一層,建筑面積約8.0萬平方米,停車泊位2190個。整個地下部分被未開挖區、住宅及公共建筑、設備用房、防火分區等分隔成20個停車空間,通過防火墻上開洞而相互連通。該地下車庫為小區住戶、訪客和公建使用者提供停車泊位,小區住戶車位固定,使用者對環境較為熟悉,行駛路線變化不大,對引導信息的需求較少;訪客和公建使用者對地下車庫環境不熟悉,需尋找目標建筑和停車泊位,對引導和辨識的信息需求要求較高。該地下車庫共設有5個車輛出入口,設有停車自動收費管理系統。
1、交通引導系統設計
為提高地下車庫的使用效率,需為駕駛員提供準確、簡潔、連續的交通引導信息,確保車輛運行的安全、暢通。交通引導系統主要由地面標線、引導信息組成,地面標線為駕駛員提供行駛導向,引導信息為駕駛員提供必要的方向信息。
1.1、引導標線
車輛在地下車庫內行駛,受墻柱等結構影響,視線受阻,不利于方向判斷。在交通組織上規定車輛單向行駛,并依此進行引導流線設計,避免或減少車輛的相互沖突。車輛交匯處設置橡膠減速壟來控制車速,提高行駛的安全性。
圖1:地下車庫引導標線設置
1.2、引導信息
在行進路線上方及重要的交通道口位置設置引導信息,明確位置,指示方向,為駕駛員判斷提供依據。引導信息板懸掛高度應保持在2.2m以上,以方便人車通行。引導信息包括停車區位引導標志,出入口標志,不同停車區編號標志,行人引導標志及警告、指示、禁行等交通引導標志。
圖2:地下車庫入口處信息
圖3:地下車庫引導信息板
2、色彩識別系統設計
地下車庫受建筑布局及消防設計影響而分成了20個相互分隔的封閉空間,通過消防通道進行相互聯系,空間壓抑,色彩單調,在視線和感受上不同于地上,不便于確定方向和目標建筑、停車泊位的尋找。交通引導系統設計主要解決車輛的行駛導向,其與建筑的聯系不夠緊密,通過色彩的輔助設計,對停車分區、住宅單體等進行區分,提高地下空間的可識別性,解決人與地下空間的識別關系。
2.1、停車分區:因地下車庫面積較大,沒有標志性的參照作為參考,不容易確定位置。本項目將地下空間分成了A、B、C、D四個停車分區,每個分區在細分成2-4個小的停車分區(如A1、A2區),四個停車分區按位置、編號、顏色進行區分。
2.2、目標建筑:地下車庫室內的墻體皆涂刷白色涂料,不便于區分哪個是目標住宅,哪個是公共建筑,哪些是設備用房,且視覺疲勞。將住宅底部涂刷區別于周圍墻體的亮色,便于快速尋找,準確定位。
3、交通環路系統設計
因地下車庫面積較大,道路較多,外部車輛進入后應引導其較快的尋找到目標建筑和停車泊位,避免繞行。以往需在主要交匯口設若干交通引導員進行輔助引導,浪費人力財力。經分析,地下被建筑物及防火隔墻分割,僅通過門洞相連,視線受阻,且路線較多不便于選擇判定,設置一條環形道路利于交通的組織。環路設置遵循以下原則:
(1)、便利性:環路的設置應方便快捷,道路成環,減少彎道設置,同時與出入口相連,便于行駛和疏散,同時在環路上提供豐富準確的引導信息,輔助判定。
(2)、串聯性:因住宅單置不一,環路的設置應把所有住宅單體和防火分區進行串聯,方便駕駛員在行進過程中尋找目標建筑或停車泊位。
(3)、識別性:環路路面在色彩上與周圍停車泊位和單向行駛路線相區別,方便駕駛員迅速的確定環路位置。
圖4:地下車庫的交通環路設置
結束語
本文結合工程實例,從交通引導和色彩識別等方面對大型住宅小區地下停車庫的誘導系統設計進行了總結探討。小區入住后的使用結果表明,實施了交通引導系統設計后的地下車庫減少了大量的輔助引導員,有效的幫助了駕駛員快速的找到方向和位置,提高了地下車庫的交通安全和效率,取得了較好的社會效益。
參考文獻
[1]、謝志明.大型停車庫交通誘導設施系統設計方法探討.蘭州交通大學學報.2004.
在快速發展的現實的生活中,人們對生活環境質量要求很高。生活停車問題較難解決,建筑設計中節約用地解決停車問題是關鍵,地下停車庫有效緩解停車難問題。建設、使用生活中存在問題較多,通風的形式對效果、造價影響很大。因此,減少造價、解決汽車尾氣(CO)排放設計方案是關鍵。采用誘導風機與防排煙系統組成,減少風道設置、降低土建工程造價(降低有效空間)、確保地下車庫內良好的通風。
1.誘導通風系統與防排煙通風系統結合
1.1 誘導風機原理:
空氣從設備吸入口進入,在由直徑Do噴口以Vc的速度從多個噴出,在一個不受界面限制空間擴散時,形成一定風速的自由射流。射流在慣性作用下保持風速向前擴散。誘導風機又稱作射流風機、接力風機、無風道風機,它通過射流對空氣誘導,進行空氣的傳遞,達到通風所需效果。
1.2誘導通風系統與防排煙通風系統結合
誘導風機是無風道射流通風系統的一部分,與送風風機,與排風、排煙風機組成。是由誘導風機噴嘴射出的定向高速氣流,有效誘導室內空氣與室外的空氣攪拌周圍靜止空氣,在無風管的條件下有組織的送到人們希望送到的區排出室外。主要用于地下停車場的通風和高大空間建筑等場合。特別對降低使用空間,誘導風機設計簡單、布置更為靈活、氣流分布更為合理,安裝施工更為方便、節能效果更明顯。
1)工程實例:
在天津津南區金地格林工程中上部為12.5萬平米住宅12.5萬,下部為3萬多平米地下車庫設計。根據甲方要求設計方案初期地下車庫采用傳統通風系統,其地下車庫考慮排煙風道與通風風道、消防管道、電橋架交叉所需結構層高為5米。火災時防排煙通風系統與平時通風風道獨立設置,平時通風設計根據規范要求考慮對汽車尾氣排出效果,排風口要求設置在上部1/3處,下部2/3處風道布置較多,設計復雜,設備及風道造價較高。經與甲方技術人員協商采用誘導通風系統與防排煙通風系統結合,取消平時通風風道,其車庫高度降低1.2米高度,經過兩方案預算比較使工程造價節省12%,縮短設計周期,經驗收達到良好的效果,受到甲方、使用單位的好評。
2)傳統通風系統與無風管誘導型通風系統的比較特點:
a..傳統通風系統:
需要一定高度,增加了開挖成本及混凝土結構工程費用。設備、風道一次投資總費用較高,運轉費用高。汽車廢氣長期聚集在固定死角區域,無法排除,廢氣平均濃度較高。風管布置困難,風管斷面大,風管長,浪費空間,妨礙美觀、增加造價,風管阻力大,送、排風風機壓頭高,噪聲大。當送、排風風機停止運行,停車場內空氣不再流動。
b. 無風管誘導型通風系統:
無通風風道,可降低地下停車場高度,減少了地下工程開挖費及混凝土結構工程費用。誘導氣流組織汽車廢汽固定死角區域到集中排風口排出,使廢棄濃度降低。有效控制氣流方向,空氣完全流動,無停滯死角,確保環境品質。即時送、排風風機停止運行,誘導風機繼續運行,也能使空氣流動。誘導風機風量小,送、排風風機壓頭低,地下停車場內噪聲明顯減少。系統設計機組布置簡單,無風管,節省時間、施工簡單、美觀大方。
2. 地下停車場誘導通風、防排煙系統設計易出現問題
目前地下車庫誘導通風、防排煙系統設計均采用合二為一,易出現問題如下:
2.1.地下車庫誘導通風與防排煙系統設計合用一系統,通風不采用誘導風機系統,且無下部排風通風風道,其高溫排煙風機采用雙速風機,平時排煙風機低速運行,火災時排煙風機高速運行,采用排煙口與排風口合用或分設,其風道只敷設于車道頂部,無氣流組織,車庫死角及車庫下部CO無法排出。
2.2.地下車庫通風、防排煙與誘導風機結合系統,誘導風機布置較多,氣流分布組織不合理,車庫死角及車庫下部CO無法排出。誘導風機布置較多不按要求布置,增加設備造價。
3.3.地下車庫機械通風通風不考慮運行方式,其運行能耗較大,無節能措施,不滿足節能要求。
3. 誘導通風、防排煙系統設計步驟
3.1送、排風量的確定
目前我國地下停車場排風量一般是根據《參考建設部《全國民用建筑工程設計技術措施》暖通空調.動力2009版第四章第4.3.2條規定。當車庫采用機械送風時,送風量宜為排風量的80%~85%。
3.2誘導風機數量的確定
地下停車場所需誘導風機的臺數,在考慮通風方式(機械進風和機械
風,自然進風和機械排風),地下停車場內有無隔墻,地下停車場的形狀的前提下,按每臺誘導風機所承擔的地下停車場地面面積計算。
可參考下表確定:
每臺誘導風機承擔地下停車場的面積
類型 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
面積(m?) 100 150 200 250
判斷
標準 隔墻等障礙物多,房屋復雜,引起氣流短路 隔墻等障礙物多 該值為一般設計基準 無障礙物,只有柱子的停車場
氣流滯留嚴重的場合 每個車室均有隔墻 每兩跨柱子處有隔墻 無隔墻
送風口和排風口的氣流逆向流動 能形成較好氣流 送風和排風氣流接近理想的場合 送風口和排風口處的氣流理想的場合
自然進風,機械排風 自然進鳳,機械排風
機械進風、機械排風 機械進風、機械排風 機械進風、機械排風
3.3進風口和排風口位置的設定
采用誘導通風系統的地下停車場,進風口和排風口的位置十分重要,直接關系到地下停車場能否形成合理的氣流方向。地下停車場主氣流方式是:采用誘導誘導送排風方式,一側送風,對面一側排風,形成推拉式通風換氣,使其所排送風量到達集中排風口,誘導風機才能解決氣流滯留問題。
3.4無風管誘導通風系統數量的確定
當地下停車場的形狀不規則,面積比較大時,由于通風量、風機機房占地面積大,布置不方便,可設置多個系統,系統數量,可根據防火分區、排煙分區確定系統數量。
3.5 地下停車場的無風管誘導風機機組布置:
圖1 車室在通道,無障礙時的布置。
4.地下停車場誘導通風系統的節能幾種措施:
4.1地下停車場誘導通風系統,考慮車輛實際出、入情況,為降低機械通風系統風機運行能耗,送風、排風風機宜選用多臺并聯或變頻調速。
4.2地下停車場誘導通風系統,宜設置CO氣體濃度傳感器,根據CO氣體濃度,自動控制運行。當采用智能誘導風機通風時,傳感器應設置在排風口處;當采用常規機械通風時,傳感器應采用多點分散布置。
4.3地下停車場機械通風系統在滿足空氣質量要求下,宜可采用定時、定期啟、停風機控制(臺數、轉數)。
以上為在設計中、施工圖審查中的體會,望同行多提寶貴意見。
參考文獻:
引言
隨著城市中、小型汽車數量迅速增長,地下汽車庫以其面積大、節約建筑用地、管理集中等優勢而越來越受到業主的青睞。如何改善地下汽車庫的空氣品質,防止和減少火災危害,并有效降低工程成本,是進行通風與排煙設計的基本出發點。
1 誘導通風系統概述
1.1 傳統通風方式的弊端
傳統通風方式風管復雜龐大,不僅占用有效空間,還大大增加了土建投資和安裝費用,而且難以避免風管與其他管線的交叉問題。在地下車庫的設計中一般按室內空間上、下兩部分設置,容易產生CO滯留的現象。誘導通風系統的出現有效解決了上述這些問題。
1.2 誘導通風系統的基本原理
當空氣從直徑D0的噴口以速度V0射入一個不受周圍界面表面限制的空間內擴散時,形成自由射流。誘導通風系統的噴嘴射出的氣流可視為等溫自由射流,由于射流邊界與周圍介質間的紊流動量交換,周圍空氣不斷被卷入,射流范圍不斷擴大,射流斷面的速度場從射流中心開始逐漸向邊界衰減,并沿射程不斷減小,同時流量沿射程方向不斷增加,射流直徑不斷增大,而各斷面總動量保持不變。
設噴口處風量為Q0,空氣流動速度為V0,距噴口X處與噴口平行的斷面上風量為QX,空氣流動速度為VX,根據動量守恒定律:
M0=MX (1)
M0=Q0V0ρ(2)
MX=QXVXρ (3)
Q0V0=QXVX(4)
式中M―空氣動量,kg•m/s2;Q―風量,m3/s;V―風速,m/s;ρ―空氣密度,kg /m3
雖然理論上噴流的寬度會一直增至無限大,誘導風量也會增至無限大,各點速度將減至無限小,但現實環境中有許多非理想條件,如建筑物中有梁、柱等障礙物和來自各方向的其它自然氣流,所以在噴流的中心速度衰減至某一速度時必須有另一噴嘴來接力,從而形成“氣流推拉作用”,使整個空間產生流動的速度場。
誘導通風系統包括送風風機、多臺誘導風機和排風風機,其中誘導風機由超薄箱體、低噪音前向多翼離心風機、可任意調節方向的噴嘴三部分組成。
1.3 誘導通風系統的特點
1.3.1 節省空間,減少土建投資
一般誘導風機箱體僅250mm高,在梁間布置,直接吊掛于樓板下,可降低地下汽車庫設計層高約400mm,減少地下工程開挖費用和混凝土澆筑費用,使室內空間開闊,布局簡潔美觀。
1.3.2 施工簡單,減少安裝費用
誘導風機體積小,重量輕,無需接管;安裝形式多樣,縱吊、橫吊、壁掛式均可;單相220V電源,配線簡易。
1.3.3 管理方便,節省運行費用
由于無管路阻力損失,送、排風風機所需風壓低,使風機電機功率大幅下降。誘導風機采用高效低噪音風機、消聲箱和符合空氣動力學特性曲線的高速噴嘴,噪音較低,所用的高品質無油式軸承電機無需定期添加油,維修量很小。
1.3.4 通風效果好
誘導通風系統能夠有效擾動周圍空氣,不易產生死角。當出現有害物滯留時,可隨時方便地調整噴嘴方向,以適應不同的建筑形式。
2 工程實例
2.1 工程概況
某單元樓建筑地下一層長74.5m,寬29m,地下一層建筑面積約2170m2,高3.15~3.6m,梁下凈高2.45~2.9m,平時作為小型車輛停車庫,可停放42輛小型車,戰時作為二等人員掩蔽所。
2.2 系統設計
由于該車庫層高較低,加上水電管線,若采用傳統通風系統勢必會使室內凈空高度低于2.2m,根本無法滿足《汽車庫建筑設計規范》的最小凈高要求,而且滿布管道和橋架的頂棚會使整個車庫顯得擁擠壓抑,因此平時通風設計采用誘導通風系統。該車庫為滿足平戰結合的要求,按人防防護單元通過隔墻和頂棚下突出不小于0.5m的梁分成2個防煙分區。考慮到每個防煙分區面積不大,在每個防煙分區內設置1個排風排煙合用系統即可。排風與排煙風機合二為一,選用雙速離心風機箱,可節約設備的初投資,還可根據汽車出入頻率切換高速和低速檔位進行調節,以節省運行費用。
平時排煙防火閥開啟,排風通過誘導風機高速噴出氣流帶動周圍空氣,使大量新鮮空氣與室內空氣混合稀釋后,沿預設方向運動至排風口,由排風機排出室外。防煙分區1和防煙分區2有直接通向室外的疏散出口,依靠車道自然進風。
2.3 風量計算
地下汽車庫的通風量按稀釋廢氣量計算,排煙量按換氣次數不小于6次/h計算。設計采用6次/h排風(煙)量,詳見表1。
2.4 風機選型
排風(煙)風機采用雙速離心風機箱,保證280℃時能連續工作30min,確定誘導風機的數量可參考表2,并根據具體情況進行計算。
本工程PY-1、PY-2系統均屬第3種類型,故誘導風機的數量為:1 000m2/ 200m2=5臺,再按兩個噴嘴前后間距保持在17m以內的原則布置,PY-1系統設6臺,PY-2系統設5臺。
各風機規格如下:
排風(煙)風機:選用2臺風量為20500/10500m3/h的雙速前向多翼離心風機,轉速為800/550rpm,風壓為480/240Pa,功率5.5/4.5kw,噪聲為70/62dBA;
誘導風機:選用11臺風量為680~780m3/h的前向多翼離心風機,功率0.1kw,噪聲為52dBA。
2.5 氣流組織
誘導通風系統的布置按送、排風風機的位置、停車方向等來組織氣流行程。誘導風機回風口與障礙物的間距不小于600mm,噴嘴出風口向下15°前無障礙物。風機吊裝高度以允許最低高度為宜,一般取箱體底部與梁底或管線底部相平。
排煙口與該防煙分區最遠點水平距離不超過30m,距疏散出口水平距離大于1.5m,使疏散方向與煙氣和有害物濃度降低的方向保持一致,以利于迅速排除車庫內的廢氣和煙氣。 室內風口均采用普通百葉風口,室外風口均采用防水百葉風口。
3 結論
3.1 在傳統方式布置有困難的場合,不妨采用誘導式系統解決可能出現的矛盾。
3.2 誘導通風系統排風口處的CO濃度真實地代表了車庫內CO的最高濃度,在此設置CO濃度傳感器控制送、排風風機的風量及誘導風機的啟停,可進一步節省電力,降低運行費用。
3.3 需要指出的是,誘導風機的電機因長期運轉,應具有高溫自動保護裝置,噴嘴應阻燃、耐腐蝕、防脫落,以避免由于個別誘導風機發生故障破壞整個氣流的連續性,影響換氣效果。
綜上所述,只要合理劃分系統和布置誘導風機,誘導通風系統完全能夠滿足地下汽車庫的使用要求,是一種經濟可行的通風方式。
參考文獻:
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[2]《 JGJ 100-98汽車庫建筑設計規范》北京:中國計劃出版社,1998
地鐵工程項目的施工與普通工程的施工完全不同,其施工難度非常大,并且還要求施工單位在對地下結構施工過程中加強其防水方面的設計。過去,施工單位為了保證施工現場的干燥與整潔,一般會將防水材料應用在其中,使其實現防水的效果。但是經過長期實踐證明,這一方法并沒有解決實質問題,加大了其施工難度,無法提高地鐵工程的防水效果。因此我們必須要對該方法進行改造,選用一種科學合理的防水混凝土設計方案,提高其防水性能,避免其出現裂縫,提高工程的施工質量。
1 地下結構防水設計的基本原則
在對地鐵工程施工過程中,施工人員應當遵循“以防為主、剛柔結合、多道防線、因地制宜、綜合治理”等基本原則對地下結構進行防水設計,要求將防水混凝土材料應用在其中,從而使其具有抗裂能力與防滲性能,從而延長工程的使用壽命。
2 混凝土結構出現裂縫的具體原因
2.1結構變形
結構變形是導致混凝土結構出現變形的重要原因之一,是由于混凝土在凝固階段受到環境影響導致其出現干縮而導致的。在混凝土凝固階段,混凝土內部的水分快速蒸發,如果技術人員沒有對其進行灑水養護,那么混凝土內部就會產生一定的拉應力,當這一拉應力超過混凝土的抗拉強度時,混凝土表面便會出現裂縫,導致結構在使用過程中出現滲水情況,降低了整個結構的防水性能。
2.2混凝土的實際強度偏高
在混凝土結構施工過程中,若其實際強度等級超過了規定中混凝土的強度等級,同樣也會影響到混凝土的防水性能。根據長期實踐證明,混凝土的強度越大、抗滲標號越高,那么混凝土在施工過程中更容易出現裂縫。很多施工人員在實際施工中,往往會將C30、P8的混凝土應用在其中,從其表面上看,其指標都達到了規定的要求,但是其防水性能卻達不到要求,這是由于施工人員只注重混凝土的強度與抗滲性能而忽略了抗裂性能而導致的。由此可以看出,施工人員在選用防水混凝土材料的過程中,不僅要重視其強度與抗滲能力,還應當重視其抗裂性能。通過長期實踐證明,如果施工人員選用的混凝土材料的實際強度過高,那么就會導致混凝土表面出現具有規律性的裂縫。
2.3水泥用量以及坍落度沒有得到合理的控制
2.3.1水泥用量
眾所周知,施工人員在對混凝土進行配制的過程中,水泥的用量直接影響到混凝土的強度,如果水泥用量過多,那么其強度也就越高,出現裂縫的概率也就越高。因此在實際工作中,為了避免混凝土出現裂縫,施工人員應當在混凝土中摻入適量的粉煤灰,減少水泥的用量,這樣也就可以避免其出現裂縫。
2.3.2混凝土坍落度的控制
一般來說,在對工程進行實際施工過程中,為了方便工程施工,施工人員一般會提高混凝土的坍落度,但是這同樣也會導致混凝土出現裂縫,導致整個結構出現滲水等不良現象。因此在實際工作中,施工人員應當在確保施工簡便的基礎上盡量降低混凝土的坍落度,從而避免裂縫的發生,提高其施工質量。
3 防水混凝土設計及控裂措施
3.1 防水混凝土設計要求
1)嚴格控制主體結構的實際強度。在滿足抗滲和耐久性要求的前提下,盡可能選用中低強度的混凝土,主體結構防水混凝土的設計標號不得超過C35、P8。
2) 鋼筋布置遵循細而密的原則。地下結構設計時,迎水面結構縱向分布鋼筋的間距宜小于150 mm,鋼筋直徑不大于14 mm,且宜配置在豎向受力筋的外側。
3)優化配合比設計。選用低水化熱水泥,水泥比表面積必須小于350 m2/kg,盡量降低膠凝材料總用量和水泥的用量,但膠凝材料最少用量不宜小于320kg/m3,水泥用量不應大于280 kg/m3,水膠比不得大于0.45。選用優質粉煤灰(Ⅱ級以上),且盡量提高其摻量,粉煤灰占膠凝材料比例應控制在20%~30%。
4)嚴格控制混凝土的坍落度,明確混凝土的坍落度控制在120 mm 以內。
5) 內襯墻結構適量摻加纖維。由于一般的纖維(如聚丙烯纖維)變形模量低,所以在混凝土中應摻入合成纖維。混凝土受力后,合成纖維能承受較大的變形而使混凝土裂而不斷,從而提高結構的延性比。
3.2 防水混凝土控裂措施
由于結構抗裂是地鐵工程質量的關鍵,為確保每一個施工環節的質量,在主體結構的施工中應作以下規定。
1) 主體結構施工縫間距宜控制在16~20 m 以內,底板、邊墻、中板、頂板應分別灌注混凝土,嚴禁板與墻同時灌注混凝土。
2)嚴格控制混凝土的入模溫度。入模溫度不宜大于28 ℃,負溫下施工時不宜低于12 ℃,同時入模溫度以溫差控制,混凝土的表面溫度與大氣溫度的差值不得大于20 ℃,混凝土的表面溫度與中心溫度的差值不得大于20 ℃。
3)對采用排樁復合式結構的圍護結構,其樁柱間用噴射混凝土補平,并堵漏修補,同時必須在圍護結構無滲漏條件下施作內襯,以確保二次混凝土灌注質量。
4) 主體結構施工時應采取多項防止混凝土開裂的有效措施,主要有:拆模時間不宜過早;混凝土的養護要及時到位;使用混凝土養護自動水噴淋系統等。
5)混凝土按相同標號的普通商品混凝土計價,并由商品混凝土供應商提供優質、高效的混凝土輸送泵,可使混凝土的坍落度大幅降低。
4 結語
防水問題是地下工程建設中面臨的一大難題。防水設計涉及到防水材料、混凝土材料及配合比、施工工藝等方面的研究,需以大量的試驗數據、完整的施工記錄、持續的跟蹤調查成果等作為支撐,需要材料供應商、設計單位、科研單位、承包商、建設單位的共同參與。■
參考文獻
某平原型填埋場距離城區11公里,總征地面積為157.8畝,總設計規模為290t/d,設計使用年限13年,采用衛生填埋法。主要填埋工藝:結構型式采用傳統厭氧衛生填埋場,垃圾填埋采取分區、分單元逐日填埋覆土的工藝;填埋場防滲采用1.5mm厚的高密度聚乙烯HDPE土工膜和4800g/m2的GCL組成復合襯層的水平防滲工藝;對填埋場填埋氣體進行集中收集后,采用集中焚燒處理。
工程實踐中,設計不合理的滲瀝液及地下水收集導排系統,易導致滲瀝液及地下水蓄積,常會引起下列問題:
1)填埋場內的水位升高導致更強烈的浸出,從而使滲瀝液的污染物濃度增大;地下水蓄集后對防滲膜產生頂托從而破壞防滲層。
2)底部襯層之上的靜水壓增加,增加滲瀝液泄漏到地下水-土壤系統中的危險;
3)填埋場的穩定性受到影響。
為了防止滲瀝液在場內積聚而影響作業、污染環境,同時保護防滲結構層不受地下水頂托,必須對滲瀝液及地下水采取合理的收集、導排。筆者結合平原型填埋場的技術特點,針對某填埋場實際情況,對滲瀝液及地下水收集導排系統進行專項設計。
1、滲瀝液收集導排系統
滲瀝液收集導排系統主要由設置在底部防滲層上的反濾層、集液導排主次盲溝和豎向石籠組成。滲瀝液收集導排系統的工作機理為:各垃圾層的滲瀝液通過中間層次盲溝進入附近的石籠或流到庫底及坡面上,再經石籠或坡面流入主盲溝,最后經主盲溝排入調節池。
1)反濾層:在庫底防滲保護層上鋪設一層300mm粒徑級配為d30mm~60mm級配卵石。為防止細小顆粒進入反濾層造成堵塞,反濾層的級配礫石粒徑按上小下大配置。反濾層應有≥2%坡度坡向集水盲溝。
不宜在滲瀝液收集盲溝反濾層面上鋪設土工布過濾層,更不宜采用土工布包裹盲溝中的HDPE收集花管的做法,以上做法源于七十年代、八十年代美國有關填埋場的設計規范。后來,歐美國家通過大量工程實踐證明,上述土工布在約1~2年左右的時間內就被滲瀝液中高濃度的懸浮物和細小雜質堵塞而板結,滲瀝液被阻隔在該層土工布的表面上,無法滲入到下層盲溝和花管中導排至庫外。從而造成滲瀝液長期在庫底蓄集的嚴重后果,使庫底防滲層的安全受到極大的影響。因此從九十年代開始,歐、美等國在相關規范中就已取消了上述土工布過濾層,而是設置復合土工濾網隔離層。
2)主盲溝:沿庫區底部南北向設置滲瀝液收集主盲溝,采用菱形斷面,最大斷面尺寸為:上底寬1.0m,下底寬1.8m,深0.8m。盲溝內鋪設HDPE穿孔花管和級配卵石(粒徑d30~d60mm),設計HDPE穿孔花管管徑為dn400。
3)次盲溝:為了垃圾堆體中滲瀝液及填埋氣體導排順暢,在垃圾每填埋5米高度,均設置滲瀝液和氣體橫向收集次盲溝,次盲溝均按40m間距設置,采用矩形斷面,斷面尺寸為B×H=0.30×0.30m,盲溝內填充級配碎石,粒徑d30~d60mm,次盲溝均按2‰的坡度與豎向石籠連接。
4)豎向石籠:除在主盲溝與次盲溝交匯點設置外,以此為基準,沿著次盲溝鋪設方向每隔約40~50m進行設置,石籠直徑為1.0m,石籠由土工網格內填充級配卵石構成,石籠中設dn110HDPE穿孔花管,豎向石籠與各中間層覆土下設置的次盲溝連通,隨著填埋高度的增加,石籠逐漸升高。
反濾層、主次盲溝、豎向石籠形成一個完整的導排系統。
5)集液池與抽排井
主盲溝鋪設至垃圾壩內側的最低洼處設置集液池,滲濾液匯集后經提升系統越過垃圾壩排入調節池內。滲濾液提升系統采用大斜管,管徑DN600,潛水泵從管道放入集液池內,水泵維修時或故障時可將水泵直接拉出。滲瀝液抽排井東西各3座,共6座。
2、地下水收集導排系統
在庫底及池底防滲膜下層設置排除地下水盲溝系統,其中庫底地下水盲溝與滲瀝液主盲溝對應設置,主盲溝采用三角形斷面,最大斷面尺寸為底寬3.0m,高0.5m,盲溝中鋪設級配碎石,庫區內地下水通過地下水抽排井內潛水泵抽排至庫區外東西兩側溝渠。級配碎石粒徑為20~50mm。
在調節池池底防滲層以下設置地下水導排盲溝,盲溝內鋪級配碎石,碎石粒徑為d20~d50mm,池底地下水通過盲溝中的地下水收集花管導入調節池內的1座地下水抽排井中,通過潛水泵抽排至庫區外東側溝渠。
平原型衛生填埋場因地形條件限制,與山谷型衛生填埋場不同,庫區滲濾液與地下水一般均無法采用重力自排,設計可靠經濟的滲濾液及地下水導排系統,是保障衛生填埋場日常運行的基本條件,同時確保投巨資建成的市政公用設施發揮應有的經濟與社會效益。工程實踐證明,平原型衛生填埋場的滲濾液及地下水導排系統采用上述技術方案,能滿足工程運行的需求。
參考文獻
[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部.生活垃圾衛生填埋技術規范[M].北京:中國計劃出版社,2013.
[2]中華人民共和國住房和城鄉建設部.室外排水設計規范[M].北京:中國計劃出版社,2014.
[3]中華人民共和國住房和城鄉建設部.垃圾衛生填埋場防滲系統工程技術規范[M].北京:中國計劃出版社,2007.
中圖分類號:TU74文獻標識碼:A
一、工程概況
深圳市城市軌道交通7號線皇崗村站位于益田路與金田路之間的福民路段,車站主體沿呈東西走向,西接石廈站,東接福民站。本站為地下三層島式車站,本車站采用地下連續墻和鋼管支撐作為圍護結構,采用明挖順筑法施工。主體圍護結構地下連續墻設計墻厚1000mm,成槽深度約為23.69m~30.27m。連續墻分幅采用4m和6m標準槽段長度,分別有“—”、“L”、“Z”多種形式,總共104幅,其中,“L”型槽段4幅,“Z”型槽段7幅,“一”字型槽段93幅。
二、鋼筋籠型式
鋼筋籠型式依據地連墻型式進行加工制作,鋼筋籠型式分為“—”、“L”、“Z”三種型式。根據地連墻槽段的施工順序,鋼筋籠分雙雌、雌雄、雙雄三種鋼筋籠樣式。雙雌段鋼筋籠為兩側均布置工字鋼;雌雄段鋼筋籠為一側布置工字鋼,根據工字鋼布置方向又分為左雌右雄、左雄右雌兩種樣式;雙雄段鋼筋籠為兩側均未布置工字鋼。
三、施工流程
深圳地鐵7號線皇崗村站地連墻鋼筋加工按照設計圖紙和施工規范要求制作,鋼筋籠加工制作按以下順序:先鋪設分布筋,再鋪設縱向主筋,并焊接牢固,焊接底層保護墊塊,然后焊接中間桁架,再焊接上層縱向主筋、中間聯結筋和面層分布筋,然后焊接鎖邊筋(封口筋)、吊筋,最后焊接預埋件(同時焊接中間預埋件定位水平筋)及保護墊塊。鋼筋籠制作施工流程詳見圖3-1.
圖3-1大型鋼筋籠加工制作流程圖
四、鋼筋籠加工制作
1、鋼筋籠加工制作平臺
為確保鋼筋籠加工制作精度,現場需要設計鋼筋籠加工制作平臺,保證足夠的剛度和強度,并采取防雨、排水措施。鋼筋籠加工平臺的大小根據鋼筋籠尺寸大小而定,皇崗村站鋼筋籠加工平臺具體搭設方法如下:先建平臺底座,采用C20混凝土現澆,頂面抹平。其上固定160型號工字鋼,工字鋼之間采用ø32螺紋鋼拉結穩固,在角鋼豎直邊緣上按鋼筋籠主筋間距焊上小“V”字鋼筋或在角鋼邊上割出豁口,用作下層的鋼筋支架,保證鋼筋籠主筋間距符合設計要求,上層筋支架則利用縱向桁架筋,輔以提前預制增設輔助卡具確保主筋間距。鋼筋籠加工平臺示意圖如圖4-1所示。
圖4-1 鋼筋籠加工平臺示意圖
2、鋼筋籠加工制作
鋼筋籠加工前,應根據設計配筋圖,編制鋼筋下料表,按表下料。鋼筋下料應遵循材料節約和滿足設計要求并重的原則。鋼筋籠桁架筋和拉筋應在專用模具上加工,保證每片桁架平直,高度一致,拉筋長度一致,鋼筋籠定位塊采用5mm厚扁鋼彎制而成;鋼筋籠工字鋼提前預制。接頭工字鋼與水平筋雙面焊接,焊接長度≧5d。焊接點數與工字鋼和水平筋交叉點數一致。工字鋼與鋼筋籠外側連接0.5~1mm厚鐵皮,鐵皮寬度50cm,長度與鋼筋籠一致。
鋼筋籠加工制作:先放置下層水平筋,并依次與下層主筋焊接,放置下層定位塊。完畢后焊接桁架筋和上層主筋。最后放置上層定位塊、預埋件;加工制作過程中應注意鋼筋籠靠基坑內側和靠基坑外側,一般靠基坑外側作為下層筋,以方便內側預埋件安裝;鋼筋籠的豎向主筋采用直螺紋套筒連接、擠壓套筒連接,不采用搭接連接;豎向主筋與水平筋之間間隔點焊,間隔點焊數為總交叉點數的50%,鋼筋桁架與鋼筋籠交點全部點焊;縱向鋼筋的底端距槽底面距離按照設計要求50cm,鋼筋籠下端50cm內按1:10收攏,以防吊放鋼筋籠時擦傷槽壁,造成坍塌。
鋼筋籠加工時,預留導管下設位置,在未預留導管的籠內,為了保證鋼筋籠下設穩定性,可增設“X”型拉筋。對“L”型、“Z”型異形鋼筋籠,在其內側縱向每隔2米加2道水平斜拉筋,入槽時割除。
3、鋼筋籠加固
考慮到鋼筋籠起吊時的剛度和強度,對鋼筋籠進行加固。
3.1骨架筋加固
鋼筋籠內的縱向桁架根據鋼筋籠尺寸一般設置4榀,其余不規則槽段按1.2~1.5m間距視具體形式布置(“L”、“Z”型),橫向桁架根據需要按1榀/5m布置。如圖4-3所示。
圖4-3 縱向桁架示意圖
3.2 剪刀撐加固
剪刀撐設置采用φ28鋼筋,與水平面60°角設置,布置在迎土面、背土面兩側,通長布置,如圖4-4所示。
圖4-4 剪刀撐加固示意圖
3.3、吊點加固
在吊點位置處,在幅寬方向上下各增加一根φ28的鋼筋與縱向鋼筋焊接,作為吊點加固。
圖4-5 吊點加固示意圖
4、異型鋼筋籠
深圳市城市軌道交通7號線皇崗村站地連墻異型槽段11幅,根據異型槽段的施工順序、槽段的具體尺寸按照施工圖紙進行異型槽段鋼筋籠加工制作。“L”型槽段4幅, “L”型槽段鋼筋籠采取整體焊接,整體安裝、整體起吊下設。“Z”型槽段7幅,其中N4、S4鋼筋籠骨架高度較大(3.6m),分成整體兩個“L”型鋼筋籠焊接安裝; N26、N32、N48、S27、S33鋼筋籠骨架高度較小(2.3~2.5m),采用整體焊接、整體安裝。
異型槽段可根據施工現場情況合理安排施工順序,在確保鋼筋籠加工制作方便、起吊下設安全的情況下加工制作為雙雄、雌雄及雙雌段鋼筋籠。
五、鋼筋籠吊裝
1、吊裝驗算
(1)設備選用
皇崗村站地下連續墻鋼筋籠標準槽段外型尺寸最大為6.1*0.92*32.1m(寬度*厚度*長度),最重為33.94t(S4)。當鋼筋籠完全由主吊吊起時,起重垂直高度H=起吊后鋼筋籠垂直離地距離(考慮0.5m)+鋼筋籠長度(32.1)+扁擔梁下鋼絲繩到鋼筋籠頂距離(3.0m)+扁擔梁高度(3.0m)+扁擔梁上鋼絲繩垂直高度(2.0m)+吊鉤底到扒桿頂距離(考慮4.0m)=44.6m。
皇崗村站鋼筋籠起吊采用八點法起吊,兩臺履帶吊車一次性整體起吊入槽。主吊采用150T履帶吊車、副吊采用80T履帶吊車,首先需對所選起吊設備進行驗算。
由150噸履帶起重機主要技術參數表(如圖5-1)查得主臂變幅仰角為-3°~82°,現考慮仰角取α=78°。首先確定主吊機垂直高度,鋼筋籠起吊后至少離地0.5m,考慮鋼筋籠吊起后防止鋼筋籠旋轉碰撞主吊臂架,AB距離大于鋼筋籠一半寬度3m,取AB=3.5m,詳見起吊示意圖5-2。根據履帶起重機起吊示意圖,則:
AC=AB·tan78°=16.5m
CF=16.5+32.1+0.5=49.1m
圖5-1 150T履帶吊車主要技術參數表
圖5-2鋼筋籠起吊示意圖圖 圖5-3 150t履帶吊車外形尺寸圖
由150T履帶吊車外形尺寸圖(圖5-3所示)查得主臂軸離地2.942m,即:
OE=GF=2.942m
CG=CF-GF=46.158m
最后得出: OC=CG/sin78°=47.2m
工作半徑OG=CG/tan78°=9.8m
由履帶吊性能參數表(如圖5-4)查得,起重機主臂L可接49m,工作半徑10m。由履帶吊性能參數表可知,150t履帶起重機接49m主臂,工作半徑10m時,最大起重量為59t×0.8=47.2>(34+2.5)=36.5t,滿足吊裝要求。(鋼筋籠重34t,索具重2.5t,起吊荷載按額定起重量的80%考慮)
圖5-4150t履帶吊車起重性能參數
副吊最大受力出現在鋼筋籠起吊到60°角時,最大受力為鋼筋籠重量及工索具重量的60%,即Q=(34+2.5)*60%=21.9T根據80t履帶吊車起重性能表可查80t履帶吊車接30m主臂可滿足吊裝要求。
(2)吊點驗算
準確計算鋼筋籠吊點是大型鋼筋籠起吊的關健步驟。以皇崗村站大型鋼筋籠N8為例,N8鋼筋籠長度30.35m,寬度6.0m。首先計算平幅縱向吊點,如圖5-5平幅縱向吊點示意圖:
圖5-5平幅縱向吊點示意圖
+M=-M
其中:+M=(1/2)qL1²;-M=(1/8) qL2²-(1/2)qL1²(q為均布荷載,M為彎矩)
故:L2=2L1,2L1+3L2=H(H為鋼筋籠高)
計算得:L1=0.095H,L2=0.269H
以N8鋼筋籠計算,可知L1=2.88m,L2=8.16m。可知,選擇B、C、D、E點時鋼筋籠起吊彎矩最小。實際吊裝過程中B、C中心是主吊位置,AB距離影響吊裝鋼筋籠。根據技術數據和實際吊裝經驗,在主吊段,B點可向A點移動,移動距離為B點至工字鋼頂間距h,確保重心位置不變,起吊安全,同時C點向D點移動相同距離h,則BC=L1+ 2h=8.16+2*1.88=11.92m,再結合實際施工便利,BC段長11m(AC段12m),CD段取5m,在副吊段DE=10m,其他各點位置也做適度的調整,EF段取3.35m。在起吊過程中,B、C為主吊位置,D、E為副吊位置。鋼筋籠縱向吊點布置如圖5-6所示。
其次計算橫向吊點,根據彎矩平衡定律(如圖5-7 平幅橫向副吊吊點示意圖),正負彎矩相等時所受彎矩變形最小的原理,計算如下
+M=-M
+M=(1/2)qL1²;-M=(1/8) qL2²-(1/2)qL1²(q為均布荷載,M為彎矩)
故:L2=2L1,2L1+L2=L(L為鋼筋籠寬),可得L1=0.207L,L2=0.586L,可知橫向吊點按左右0.207L位置為宜,N8鋼筋籠橫向吊點L1=1.2m,根據N8鋼筋籠布置4片桁架,為起吊安全,吊點布置在桁架上,桁架間距為1.2m。
圖5-6鋼筋籠縱向吊點布置圖
圖5-7平幅橫副附吊吊點示意圖
異型幅槽段鋼筋籠除設置縱向起吊桁架、水平桁架和吊點之外,另要增設斜撐桿進行加固,以防鋼筋籠在空中翻轉角度時以生變形。以雙雄段“L”型鋼筋籠為例(圖5-8 “L”鋼筋籠加固筋布置示意圖),以水平籠邊作為X軸, 轉角頂點作為原點,建立X—Y坐標系,假設兩翼鋼筋籠的厚度分別為D和H,對異型幅橫截面求形心:
在形心分別對兩條直角邊做垂線則為吊點位置。根據實際吊裝情況對吊點位置做適當調整。若為雌雄段或雙雌段鋼筋籠則應同時考慮鋼筋籠的重心。合理設置鋼筋籠吊點,保證起吊平穩安全。
圖5-8 “L”鋼筋籠加固筋布置示意圖
2、吊裝工藝
皇崗村站地下連續墻大型鋼筋籠吊裝施工工藝見圖5-9:
圖5-9地下連續大型墻筋籠吊裝施工工藝圖
鋼筋籠吊裝方法
鋼筋籠吊放采用雙機抬吊,空中回直。起吊時必須使吊鉤中心與鋼筋籠重心相重合,保證起吊平衡。如圖5-10“一”字型鋼筋籠吊裝示意圖:
圖5-10 “一”字型鋼筋籠吊裝示意圖
對于異型鋼筋籠(“L”型、“Z”型)除設置縱、橫向起吊桁架和吊點之外,另要增設斜拉鋼筋進行加固,以防鋼筋籠在空中翻轉角度時發生變形。斜撐筋的間隔距離為3000mm一檔,在下設過程中進行割除。如圖5-11 L型鋼筋籠吊裝剖面圖:
5-11L型鋼筋籠吊裝剖面圖
Z字型鋼筋籠可劃分為兩個L型鋼筋籠吊裝,如圖5-12“Z”型鋼筋籠吊裝布置圖:
圖5-12“Z”型鋼筋籠吊裝布置圖
4、吊裝安全
為確保起吊安全,在鋼筋籠加工制作完成后,先對鋼筋籠吊裝安全的部位進行質量檢查:鋼筋籠指定的導管位置處不得布梅花筋、支撐筋等,應確保導管位置的空間,臨時布設的加強筋應在鋼筋籠下設時預以切除;主吊環位置處兩根主筋與分布筋交叉處應雙面焊接;由吊環位置起,前九道分布筋與主筋應雙面焊接,分布筋封口處應滿焊;吊點位置上下三根分布筋與主筋交叉位置應雙面焊接,封口筋應滿焊;非吊點位置處的分布筋封口處應確保焊縫長度不低于搭接長度50%;確保焊點已按要求焊接,防止在起吊過程中發生因缺焊、漏焊而導致鋼筋脫落。
鋼筋籠吊裝前,由安全員與吊裝組人員對吊具進行安全可靠性檢查,檢查吊具的鋼絲繩磨損度是否有斷絲現象,卸扣是否變形與滑牙,起吊設備的運轉調試是否正常以及設備的吊鉤與鋼絲繩是否完好,如檢查不合格應作報廢處理并立即更換相應吊具,檢查籠子內有無雜物,避免起吊高空墜落造成人身傷害以確保起吊安全。
六、鋼筋籠下設
正式下設鋼筋籠前,應先下設試籠,試籠能夠正常下設,才能正式下放鋼筋籠。鋼筋籠的起吊采用2臺履帶吊(一臺50T、一臺150T)一次性整體起吊入槽。起吊方法為雙吊八點起吊法。
起吊下設步驟分為六步:
第一步:指揮主、副兩吊機轉移到起吊位置,主吊置于第一根水平筋位置,吊機中心與鋼筋籠中心相距10m。副吊置于籠底以上3m處,吊機中心與鋼筋籠中心相距8m,起重工分別安裝吊點的卸扣后。檢查兩吊機鋼絲繩的安裝情況及受力重心后,開始同時平吊,緩緩將鋼筋籠抬離鋼筋籠平臺。
第二步:鋼筋籠抬離鋼筋平臺后,主吊起鉤,根據鋼筋籠尾部距地面距離,隨時指揮輔機配合起鉤。主吊和副吊繼續提升,提升過程中根據現場司索工人員信號,保證副吊鋼筋籠一端不會碰地,當鋼筋籠提成到一定高度后,副吊停止提升動作。
第三步:鋼筋籠立起過程中副吊機順轉至合適位置,讓鋼筋籠垂直于地面,見圖6-1。
第四步:鋼筋籠直立后,指揮起重工卸除鋼筋籠上副吊起吊點的卸扣,然后遠離起吊作業范圍。主吊緩慢平穩行走至地連墻槽段位置,慢慢將鋼筋籠放入槽段,當鋼筋籠下放至A吊點,用雙拼14#槽鋼臨時擱置鋼筋籠于導墻上,卸掉A吊點卸扣,同時將預留鋼絲繩與B吊點鋼絲繩用卸扣連接,見圖6-2。
第五步:去掉槽鋼,鋼筋籠繼續由主吊下放至B吊點,再用雙拼14#槽鋼臨時擱置鋼筋籠于導墻上,然后打開B吊點卸扣,將鋼絲繩與吊筋用卸扣連接,見圖6-3。
第六步:緩緩起吊抽出槽鋼,鋼筋籠完全由吊筋4個吊點共同承擔受力,再由主吊緩慢將鋼筋籠送放到位,見圖6-4。
圖6-1圖6-2圖6-3 圖6-4
鋼筋籠下設過程中平穩入槽,如遇障礙物應重新吊起,查明原因清除障礙物后重新下設。不得強行入槽,不得用重物壓沉入槽,不得利用重力沖放。鋼筋籠下設完畢,應測量主筋標高,并據此確保預埋件位置符合設計要求。放置扁擔,并用水準儀校準槽扁段擔頂面高程,確保在同一個水平面上。
七、結束語
深圳市城市軌道交通7號線皇崗村站地連墻大型鋼筋籠的加工制作工藝、八點起吊一次性下設的成功經驗,為以后大型鋼筋籠的制作提供了成熟經驗,為后續地連墻施工大型鋼筋籠的起吊下設打下了堅實基礎。本文所介紹的大型鋼筋籠的加工制作工藝流程、八點起吊下設的施工方法具有一定的代表性和實用性。值得在類似城市軌道交通工程項目中借鑒和應用。但是,值得重視的是鋼筋籠制作應確保焊接質量,保證起吊安全,方可為施工者帶來更好的經濟效益和社會影響力。
參考文獻:
【1】《工程建設標準強制性條文》(城市建設部分)
【2】《履帶起重機安全操作規程》(DL/T 5248-2010)