暗挖法地铁区间风井技术方案研究

暗挖法地铁区间风井技术方案研究
地铁长大区间中间风井建筑体量大，多采用明挖法实施方案。

文章结合某城市市域快线R2 线长大区间中间风井建设案例，研究了暗挖法建设中间风井的关键技术。

为降低工程自身风险及工程总造价，建筑功能布局宜遵循功能分区、布置紧凑原则，将设备、管理用房与活塞风道分别布置在具有一定安全净距的分离式小跨度洞室内，并采用分离式竖井方案。

标签：地铁；通风风井；暗挖法；技术方案
1 工程概况
某城市轨道交通市域快线R2 线任家庄站—腊山站区间下穿腊山及腊山河，区间为分离式单洞单线，采用盾构法施工，区间总长度 3 525 m，竖向总体呈W 形。

隧道结构覆土厚度9.5～52.5 m，隧道主要穿过地层为粉质黏土、黏土、中风化石灰岩。

根据列车牵引计算及行车组织设计，需考虑设计中间风井 1 座，以确保任一区间不会同时存在 2 列列车。

受沿线地形及场地限制，经综合比选，中间风井位置选在国防路以南、腊山路以北的坡地内，距离任家庄站1 955 m，距离腊山站1 577 m。

中间风井位于规划市政道路下，出地面风亭及出入口位于规划道路红线外绿地内。

中间风井位置为山坡，2 m 深度内为山皮种植土，线路埋深约24.5 m，风井主要位于强风化～中风化石灰岩。

由于地面为一片坟地及民宅，拆迁安置较困难，业主要求采用暗挖法实施中间风井建设。

2 风井功能及技术要求
（1）中间风井基本功能是控制区间内列车周围隧道空气温度，当发生火灾时，应能迅速进行机械防排烟，满足乘客安全疏散和消防扑救需要。

主要基本设施设备包括活塞风井/活塞风道、隧道风机/风阀/消声器、环控机房、环控电控室等。

（2）风井距离两端车站、变电所较远，低压输电半径过大且单台设备功率较大，为确保设备稳定运行，设置跟随式降压变电所，其消防防灾要求配备气体灭火。

（3）GB50490《城市轨道交通技术规范》规定，当区间隧道设中间风井时，井内或就近应设置直通地面的防烟楼梯间，应设置机械防烟、排烟设施、加压送风室及新风、排风亭。

（4）区间风井的建筑规模多在 1 500～3 000 m2，土建结构范围需挖除土石方约7 000～15 000 m3。

GB50652-2011《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》规定，“矿山法施工的双层暗挖车站或净跨超过15.5 m的暗挖单层车站，
其工程自身风险等级为Ⅰ级；断面大于 6 m 的矿山法工程及较长范围处于接近状态的并行或交叠隧道，其工程自身风险等级为Ⅱ级。

”
（5）当在地层中进行大体量洞室开挖时，受地层稳定性制约常需采用地层加固、化大洞为小洞等措施，以确保施工阶段的洞室开挖安全。

与明挖法要求的空间布局集中紧凑及基坑支护体系受力明确不同，暗挖法风井的建筑功能布局应遵循如下原则：①根据功能进行分区，每一功能区域内尽可能集中、紧凑，布局合理；②洞室布置宜小跨、分散，并保持一定安全距离，充分预估群洞效应带来的不利影响；③综合考虑围岩自身稳定特性，尽量避免大跨度、小净距带来的地层加固措施，避免过高的工程风险及采取相应加固措施带来的高昂造价。

3 暗挖区间风井建设方案分析
3.1 方案1
方案1：明挖竖井+暗挖横向活塞风道+地面布置设备及管理用房。

為有效降低工程总造价及暗挖工程风险，该方案地下部分仅考虑必需的活塞风道/活塞风井及疏散功能空间，将风机/消声器/风阀、跟随变电所、环控机房、监控室、气瓶间等设备及管理用房布置在地面。

该方案由于暗挖体量少、地面建筑造价相对较低，因而工程总造价最低，同时，由于暗挖体量少，工程实施风险较小。

该方案的缺点是：永久征地面积大，地面附着建筑物拆迁费用高、协调难度大，地面建筑体量大，需考虑与周边环境相协调等。

本工程由于地面附着物征拆协调难度大，未对该方案进行深化方案设计，可参考大连地铁2 号线红旗西路站至南松路站区间风井设计案例。

3.2 方案2
方案2：明挖单一竖井+暗挖单一横通道，将设备及管理用房紧凑布置在地下空间内。

该方案在地面明挖15 m×6.5 m 单一竖井，然后在竖井内部开马头墙暗挖横向单跨3 层拱形洞室，暗挖洞室净尺寸达10 m（宽）×14.5 m（高），毛尺寸达到11.7 m（宽）×16.2 m（高）。

其中，明挖竖井中布置新风井、排风井、2 个活塞风井及消防疏散出入口。

为确保各风口间距满足规范要求，该方案需采用高风亭设计。

该方案地下一层主要为设备及管理用房，由环控机房、环控电控房、区间跟随所、气瓶间、加压送风室、楼梯间、强电井、弱电井等组成。

地下二层、三层分别设活塞风道及疏散廊道等，其平面布置及剖面图分别见图1、图2。

该方案开挖跨度大、洞室高度高，根据规范其自身风险被界定为Ⅰ级，在围岩强度高、完整性好的地层条件下可优先考虑选用。

本工程地层完整性相对较差，为确保开挖阶段的洞室安全、降低工程风险，开挖阶段需设计临时中隔壁及多道临时仰拱，竖向需分3～4 层导洞开挖，工序复杂、废弃工作量大，故不推荐。

3.3 方案3
方案3：明挖双竖井+暗挖分离式横向风道及设备管理用房洞室。

该方案在地面设计 2 个尺寸分别为11 m×5 m 和11 m×6.5 m 的竖井，分别在两竖井内横向暗挖单跨双层拱形洞室，两竖井及其横通道内按功能分区分别设计为设备管理用房区及活塞风道区。

设备管理用房区为单跨双层洞室，其净尺寸为9 m（宽）×12.5 m（高），活塞风道区为单跨双层洞室，其净尺寸为8.4 m （宽）×12.5 m（高），两洞室间保留净距为 1 倍洞径9 m，2 个洞室间通过 3.5 m×10 m（单跨双层）通道相连。

其中，新风井、排风井、活塞风井、消防疏散楼梯间分别布置在 2 个竖井内，出地面风亭考虑为对地面景观影响小的低风亭。

该方案设备管理用房区洞室内地下一层、地下二层分别布置环控机房、环控电控房、区间跟随所、气瓶间、加压送风室、楼梯间、强电井、弱电井道。

活塞风道区洞室内地下一层、地下二层分别布置上行、下行活塞风道及风机。

其平面布置及剖面图分别见图3、图4。

该方案将大跨度洞室分解为分离式小跨度洞室，工程风险降低为Ⅱ级或Ⅲ级。

暗挖洞室在围岩较好时，可采用上下导洞法开挖，当围岩略差时，可考虑采用中隔壁法（CD 工法或CRD 工法）。

该方案为推荐方案。

3.4 方案4
方案4：明挖竖井+暗挖横向风道+暗挖与区间隧道相连通的设备管理用房。

该方案在地面设计一直径7 m 圆形竖井，在竖井内布置风井及疏散楼梯。

在竖井底部分别向 2 个垂直方向暗挖单跨双层拱形活塞风道及通向设备管理用房的疏散洞室。

设备管理用房与区间隧道平行布置并保持一定安全净距，管理用房与区间隧道间设联络通道连通，以确保管理用房房间的安全及疏散距离要求。

其平面布置及剖面图分别见图5、图6。

该方案与方案 3 原理基本相同，但给人一种地下迷宫的感觉。

设备管理用房发生火灾时，人员疏散至区间隧道内，给行车带来安全隐患。

当区间采用盾构法时，联络通道与盾构隧道的连接使盾构刚度削弱较多。

该方案可根据工程实际情况有选择地采用隧道，本工程不予推荐。

4 结束语
本文在调研国内地铁区间风井建设案例的基础上，结合某城市市域快线R2 线长大区间中间风井建设案例，分析探讨了暗挖法实现中间风井的技术方案。

为
降低工程自身风险及工程总造价，地铁暗挖法区间中间风井布局时宜根据功能进行分区，每一功能区域布置在一个洞室内，且尽可能集中、紧凑布置；不同功能分区的洞室布置宜小跨、分散，并保持一定安全距离；尽量避免大跨度洞室、小净距带来的地层加固，充分预估群洞效应给工程带来的风险及相应的高昂加固措施费用。

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责任编辑朱开明。