一種新型地下車庫聯(lián)絡道通風系統(tǒng)
作者張毅
地下車庫聯(lián)絡道有很多種叫法，諸如地下聯(lián)系道路、地下環(huán)路、地下車行環(huán)廊等，這里以在編的行業(yè)標準《城市地下空間基本術語規(guī)范》中的術語及解釋為準。國內建成的地下車庫聯(lián)絡道有北京中關村UPL（圖1），北京金融街UPL（圖2），北京奧林匹克公園UPL，蘇州火車站UPL等工程，如圖2所示。
地下車庫聯(lián)絡道的主通道通常呈環(huán)形，且聯(lián)絡道的形狀通常是不規(guī)則的，一旦發(fā)生CO、NOx等有毒氣體無組織擴散，其后果非常嚴重。因此，考慮車道通風方面的優(yōu)化問題具有重要的意義�？禃札埖日J為，地下車庫聯(lián)絡道與地面或者車庫相接的出入口、交叉口較多，相比于傳統(tǒng)的一入一出的長直型，其火災排煙系統(tǒng)更為復雜。然而，相比于傳統(tǒng)的隧道，地下車庫聯(lián)絡道的設計行車速度通常為20km/h，火災發(fā)生概率與火災危險性級別都需要進一步研究。目前，行業(yè)內對地下車庫聯(lián)絡道還沒有一個確切的定義，既不能簡單地看作大型地下車庫的車行通道，也不能完全按照城市公路隧道進行設計。此外，現(xiàn)行的相關規(guī)范中提供的可參考的設計依據(jù)較少或者比較籠統(tǒng)，不能完全滿足地下車庫聯(lián)絡道通風系統(tǒng)設計要求。因此，有必要對地下車庫聯(lián)絡道的火災危險性進行分析，明確地下車庫聯(lián)絡道的通風系統(tǒng)設計原則，通風方式設計思路。
1 地下車庫聯(lián)絡道火災危險性研究
地下道路火災主要指汽車火災，汽車火災與地下道路的功能、車速、流量等密切相關。工程實踐過程中，地下車庫聯(lián)絡道與地下車庫容易被混為一談，誤認為地下車庫聯(lián)絡道與地下車庫的車行通道類似，可參考地下車庫的慣例進行工程設計；有的則“一刀切”，認為地下車庫聯(lián)絡道的設計標準應該高于城市道路隧道。為了化解誤區(qū)，下面對城市道路隧道（圖3）、地下車庫聯(lián)絡道（圖4）、地下車庫車行通道（圖5）在交通功能、道路等級、通行車種等方面進行比較，如表1所示。
由表1可以看出，從交通功能來看，地下車庫聯(lián)絡道服務于區(qū)域車庫群的到發(fā)交通，其通行功能介于城市道路隧道和地下車庫的車行通道之間。行車速度是地下道路通風系統(tǒng)設計所考慮的關鍵參數(shù)之一，地下車庫聯(lián)絡道的設計車行速度高于地下車庫通行道路，同時又低于城市道路隧道。城市道路隧道服務于過區(qū)域、過境交通，其車行流量通常較大，而對于地下車庫聯(lián)絡道，由于服務的是區(qū)域車庫群，其車行流量高于地下車庫的車行通道。綜上可知，從車輛碰撞引發(fā)火災的角度看，地下車庫聯(lián)絡道的火災危險性低于城市道路隧道，同時要比地下車庫車行通道高。但是從消防疏散角度來說，火災危險性還需要考慮地下車庫聯(lián)絡道道路形態(tài)的復雜程度對火災炯氣控制的影響。具體地說，主通道的形狀、匝道的設置都將改變隧道或者聯(lián)絡道的消防疏散模式。工程實踐中，聯(lián)絡道形式多種多樣，沒有確定的形態(tài)，在進行通風系統(tǒng)設計時，如果地下車庫聯(lián)絡道的主通道與匝道設置與城市道路隧道相似，可綜合聯(lián)絡道的功能特點、道路參數(shù)等，考慮適當降低地下車庫聯(lián)絡道的火災煙控級別，相關專業(yè)如給排水、電氣等，可相應調整消防等級，由此可在滿足安全使用的前提下，顯著節(jié)約整個消防系統(tǒng)的投資。
2 地下車庫聯(lián)絡道通風系統(tǒng)選擇與設計
目前，對地下車庫聯(lián)絡道通風系統(tǒng)的研究主要在實驗和數(shù)值模擬兩個方面。在實驗研究方面，王偉等對北京市的2條地下道路進行了實體通風實驗并得出結論。余后從等通過1/10的小尺寸模型實驗對采用“分段自然通風+半橫向機械通風”的復合通風系統(tǒng)的某地下車庫聯(lián)絡道進行了研究分析。
在數(shù)值模擬方面的研究主要在火災控煙方面，李磊等對北京金融街地下車庫聯(lián)絡道進行了煙氣流動預測仿真模擬，認為聯(lián)絡道所采用的“分段全橫向通風系統(tǒng)”能夠控制煙氣的擴散，滿足安全疏散要求。華高英等對北京市CBD地下車庫聯(lián)絡道進行了Fluent火災數(shù)值模擬，對CBD地下車庫聯(lián)絡道5種典型火災場景下的煙氣控制方案進行了優(yōu)化，認為“分段射流風機+軸流風機誘導送排風”的通風方式可避免火災煙氣在整個隧道中蔓延，為人員的疏散創(chuàng)造有利環(huán)境。錢曉彬，Guo等采用FDS對武漢某地下車庫聯(lián)絡道進行了火災模擬，發(fā)現(xiàn)在軸流風機排煙量滿足需求的前提下，采用“分段半橫向集中式機械通風系統(tǒng)”可使大部分火災煙氣通過隧道頂部排煙道排出，煙氣被控制在火源上下游430m范圍內，大大提高了人員疏散的安全性。姜學鵬等針對地下車庫聯(lián)絡道的構造與功能特點，提出了地下車庫聯(lián)絡道火災通風排煙設計的一般方法，并利用Fluent對其火災煙氣控制方案進行模擬驗證，認為“分段射流風機+豎井軸流風機送排式”通風系統(tǒng)可有效保證火源下游車輛和火源上游人員的逃生安全。
從以上對地下車庫聯(lián)絡道通風系統(tǒng)的實驗和數(shù)值模擬研究可以看出，地下車庫聯(lián)絡道通風系統(tǒng)的設計相對靈活，自然通風、機械通風、以及二者相結合的復合通風都得到了驗證。需要注意的是，當?shù)叵萝噹炻?lián)絡道主通道的形狀是環(huán)狀時，需要對地下車庫聯(lián)絡道通風系統(tǒng)分段考慮，即將地下車庫聯(lián)絡道的主通道按照通道形狀劃分成若干區(qū)段，考慮風機性能、通風效果等，并結合工程實踐，單個區(qū)段長度控制在200—250m以內，每個區(qū)段在考慮整體通風效果的前提下分段通風。
為了更好地研究地下車庫聯(lián)絡道的通風系統(tǒng)，筆者對國內地下車庫聯(lián)絡道進行了匯總，如表2所示。
從表2可以看出，地下車庫聯(lián)絡道的通風系統(tǒng)多采用射流風機+軸流風機送排式、全橫向式、半橫向式等三種通風方式，其中，射流風機+軸流風機送排式通風系統(tǒng)是通過將地下車庫聯(lián)絡道的主通道分段，每段通道兩端設置送排風設備與井道，中間通道設置射流風機實現(xiàn)通風。全橫向式和半橫向式統(tǒng)稱橫向式，全橫向式通風系統(tǒng)投資費用較大，應用較少。半橫向式是在全橫向式的基礎上發(fā)展起來的，在聯(lián)絡道頂部或者側部設置排風口，聯(lián)絡道出入口自然補風。對于全射流的通風方式，由于車行主隧道通常為環(huán)形或者矩形，聯(lián)絡道在堵塞情況下，廢氣在環(huán)形車道內部將形成循環(huán)流動，不能夠及時有效的排出；此外，火災工況下，單一的縱向通風將造成聯(lián)絡道內煙氣的無組織蔓延，威脅疏散逃生。需要說明的是，地下車庫聯(lián)絡道采用何種通風方式，不僅與隧道的建設規(guī)模，如聯(lián)絡道長度、車行流量、車種比例密切相關，還與聯(lián)絡道的建設模式和聯(lián)絡形式有關。要進行地下車庫聯(lián)絡道通風系統(tǒng)的研究，需要對地下車庫聯(lián)絡道的建設模式和聯(lián)絡形式進行歸納總結。通過工程實例的總結，地下車庫聯(lián)絡道的建設模式和聯(lián)絡形式可分為以下三種，即單建式（圖6）、鄰建式（圖7）、合建式（圖8），這三種形式的功能核心都是為所聯(lián)絡的地下空間的到發(fā)交通服務。如表3所示。
對于合建式地下車庫聯(lián)絡道，由于聯(lián)絡道是地下空間的一部分，因此通風系統(tǒng)可以統(tǒng)籌考慮，靈活管理。可考慮地下車庫聯(lián)絡道利用地下空間二層的車庫通風系統(tǒng)，采用半橫向通風方式進行聯(lián)絡道的通風排煙，既滿足聯(lián)絡道的通風排嫻要求，又可以高效利用地下空間的設備和管道，顯著降低投資，簡化通風系統(tǒng)。
對于鄰建式地下車庫聯(lián)絡道，由于投資、權屬及運營管理一般由政府承擔，地塊代建，因此聯(lián)絡道在通風系統(tǒng)設計時，需要考慮聯(lián)絡道建成后的設備系統(tǒng)運營管理�？煽紤]地下車庫聯(lián)絡道統(tǒng)籌利用地下空間的出地面通風井道進行送排風，通風系統(tǒng)機房獨立設置。鄰建式聯(lián)絡道優(yōu)先采用半橫向式，以減少H{地面風井對地面景觀的影響，在條件允許情況下，也可采用射流風機+軸流風機送排式。
對于單建式地下車庫聯(lián)絡道，由于其建設、權屬及運營管理均由政府承擔，系統(tǒng)相對獨立，可根據(jù)通風機房、送排風井道位置，采用半橫向式或者射流風機+軸流風機送排式。
3 結語和展望
本文對地下車庫聯(lián)絡道的火災危險性進行了分析，對學術界、工程界在地下車庫聯(lián)絡道方面的研究進行了綜述。通過研究分析認為：1）當?shù)叵萝噹炻?lián)絡道的道路形態(tài)與城市道路隧道相似時，可綜合聯(lián)絡道的功能特點、道路參數(shù)等，適當降低地下車庫聯(lián)絡道的火災煙控級別。2）環(huán)狀地下車庫聯(lián)絡道通風系統(tǒng)作分段考慮，通風系統(tǒng)不僅與隧道的建設規(guī)模相關，還與聯(lián)絡道的建設模式和聯(lián)絡形式有關。
對地下車庫聯(lián)絡道通風系統(tǒng)的研究還需更深入一步，如果條件允許，建議在建成的地下車庫聯(lián)絡道內進行通風和火災實驗測試，完善通風和排煙設計。此外，分段射流風機+軸流風機送排式與分段半橫向式通風系統(tǒng)雖然已經(jīng)在工程實踐中得以應用，但是對分段原則以及分段合理性的研究尚無定論。
4摘要：地下車庫聯(lián)絡道作為一種新型的地下交通道路，其通風系統(tǒng)設計日益受到關注。本文通過對地下車庫聯(lián)絡道的火災危險性分析，對地下車庫聯(lián)絡道方面研究的綜述，提出了地下車庫聯(lián)絡道的通風系統(tǒng)設計原則，通風方式及設計思路。
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