施孝增

上海市政設(shè)計研究總院（集團(tuán)）有限公司

地下車庫聯(lián)絡(luò)道通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計分析

施孝增

上海市政設(shè)計研究總院（集團(tuán)）有限公司

地下車庫聯(lián)絡(luò)道作為一種新型的地下交通道路，其通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計日益受到關(guān)注。本文通過對地下車庫聯(lián)絡(luò)道的火災(zāi)危險性分析，對地下車庫聯(lián)絡(luò)道方面研究的綜述，提出了地下車庫聯(lián)絡(luò)道的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計原則，通風(fēng)方式及設(shè)計思路。

地下車庫聯(lián)絡(luò)道 通風(fēng)系統(tǒng) 煙氣控制

地下車庫聯(lián)絡(luò)道路（Underground Parking Link，簡稱UPL）是近幾年出現(xiàn)的一種新型的城市地下交通道路，用于連接各地塊車庫而修筑的位于道路下方的并布有獨立出入口的地下公共通道。地下車庫聯(lián)絡(luò)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(biāo)準(zhǔn)《城市地下空間基本術(shù)語規(guī)范》中的術(shù)語及解釋為準(zhǔn)。

圖1　北京中關(guān)村地下車行通道總體布置

圖2　北京金融街地下車行通道總體布置

國內(nèi)建成的地下車庫聯(lián)絡(luò)道有北京中關(guān)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(luò)道的主通道通常呈環(huán)形，且聯(lián)絡(luò)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(kuò)散，其后果非常嚴(yán)重。因此，考慮車道通風(fēng)方面的優(yōu)化問題具有重要的意義[1]?？禃札埖日J(rèn)為，地下車庫聯(lián)絡(luò)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(zāi)排煙系統(tǒng)更為復(fù)雜[2～4]。然而，相比于傳統(tǒng)的隧道，地下車庫聯(lián)絡(luò)道的設(shè)計行車速度通常為20km/h，火災(zāi)發(fā)生概率與火災(zāi)危險性級別都需要進(jìn)一步研究。目前，行業(yè)內(nèi)對地下車庫聯(lián)絡(luò)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(jìn)行設(shè)計。此外，現(xiàn)行的相關(guān)規(guī)范中提供的可參考的設(shè)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(luò)道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計要求[5～6]。因此，有必要對地下車庫聯(lián)絡(luò)道的火災(zāi)危險性進(jìn)行分析，明確地下車庫聯(lián)絡(luò)道的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計原則，通風(fēng)方式設(shè)計思路。

1　地下車庫聯(lián)絡(luò)道火災(zāi)危險性研究

地下道路火災(zāi)主要指汽車火災(zāi)，汽車火災(zāi)與地下道路的功能、車速、流量等密切相關(guān)[7～8]。工程實踐過程中，地下車庫聯(lián)絡(luò)道與地下車庫容易被混為一談，誤認(rèn)為地下車庫聯(lián)絡(luò)道與地下車庫的車行通道類似，可參考地下車庫的慣例進(jìn)行工程設(shè)計；有的則“一刀切”，認(rèn)為地下車庫聯(lián)絡(luò)道的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)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(luò)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(jìn)行比較，如表1所示。

圖3　城市道路隧道

圖4　地下車庫聯(lián)絡(luò)道

圖5　地下車庫的車行通道

表1　功能、形態(tài)對比表

由表1可以看出，從交通功能來看，地下車庫聯(lián)絡(luò)道服務(wù)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(fēng)系統(tǒng)設(shè)計所考慮的關(guān)鍵參數(shù)之一，地下車庫聯(lián)絡(luò)道的設(shè)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(wù)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(luò)道，由于服務(wù)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(zāi)的角度看，地下車庫聯(lián)絡(luò)道的火災(zāi)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(zāi)危險性還需要考慮地下車庫聯(lián)絡(luò)道道路形態(tài)的復(fù)雜程度對火災(zāi)煙氣控制的影響。具體地說，主通道的形狀、匝道的設(shè)置都將改變隧道或者聯(lián)絡(luò)道的消防疏散模式。工程實踐中，聯(lián)絡(luò)道形式多種多樣，沒有確定的形態(tài)，在進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計時，如果地下車庫聯(lián)絡(luò)道的主通道與匝道設(shè)置與城市道路隧道相似，可綜合聯(lián)絡(luò)道的功能特點、道路參數(shù)等，考慮適當(dāng)降低地下車庫聯(lián)絡(luò)道的火災(zāi)煙控級別，相關(guān)專業(yè)如給排水、電氣等，可相應(yīng)調(diào)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(luò)道通風(fēng)系統(tǒng)選擇與設(shè)計

目前，對地下車庫聯(lián)絡(luò)道通風(fēng)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(jìn)行了實體通風(fēng)實驗并得出結(jié)論[9]。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(fēng)+半橫向機(jī)械通風(fēng)”的復(fù)合通風(fēng)系統(tǒng)的某地下車庫聯(lián)絡(luò)道進(jìn)行了研究分析[10]。

在數(shù)值模擬方面的研究主要在火災(zāi)控?zé)煼矫?，李磊等對北京金融街地下車庫?lián)絡(luò)道進(jìn)行了煙氣流動預(yù)測仿真模擬，認(rèn)為聯(lián)絡(luò)道所采用的“分段全橫向通風(fēng)系統(tǒng)”能夠控制煙氣的擴(kuò)散，滿足安全疏散要求[11]。華高英等對北京市CBD地下車庫聯(lián)絡(luò)道進(jìn)行了Fluent火災(zāi)數(shù)值模擬，對CBD地下車庫聯(lián)絡(luò)道5種典型火災(zāi)場景下的煙氣控制方案進(jìn)行了優(yōu)化，認(rèn)為“分段射流風(fēng)機(jī)+軸流風(fēng)機(jī)誘導(dǎo)送排風(fēng)”的通風(fēng)方式可避免火災(zāi)煙氣在整個隧道中蔓延，為人員的疏散創(chuàng)造有利環(huán)境[12～13]。錢曉彬，Guo等采用FDS對武漢某地下車庫聯(lián)絡(luò)道進(jìn)行了火災(zāi)模擬，發(fā)現(xiàn)在軸流風(fēng)機(jī)排煙量滿足需求的前提下，采用“分段半橫向集中式機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)”可使大部分火災(zāi)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(nèi)，大大提高了人員疏散的安全性[14～15]。姜學(xué)鵬等針對地下車庫聯(lián)絡(luò)道的構(gòu)造與功能特點，提出了地下車庫聯(lián)絡(luò)道火災(zāi)通風(fēng)排煙設(shè)計的一般方法，并利用Fluent對其火災(zāi)煙氣控制方案進(jìn)行模擬驗證，認(rèn)為“分段射流風(fēng)機(jī)+豎井軸流風(fēng)機(jī)送排式”通風(fēng)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[16]。

從以上對地下車庫聯(lián)絡(luò)道通風(fēng)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(luò)道通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計相對靈活，自然通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)、以及二者相結(jié)合的復(fù)合通風(fēng)都得到了驗證。需要注意的是，當(dāng)?shù)叵萝噹炻?lián)絡(luò)道主通道的形狀是環(huán)狀時，需要對地下車庫聯(lián)絡(luò)道通風(fēng)系統(tǒng)分段考慮，即將地下車庫聯(lián)絡(luò)道的主通道按照通道形狀劃分成若干區(qū)段，考慮風(fēng)機(jī)性能、通風(fēng)效果等，并結(jié)合工程實踐，單個區(qū)段長度控制在200～250m以內(nèi)，每個區(qū)段在考慮整體通風(fēng)效果的前提下分段通風(fēng)。

為了更好地研究地下車庫聯(lián)絡(luò)道的通風(fēng)系統(tǒng)，筆者對國內(nèi)地下車庫聯(lián)絡(luò)道進(jìn)行了匯總，如表2所示。

表2　國內(nèi)地下車庫聯(lián)絡(luò)道通風(fēng)方式匯總

從表2可以看出，地下車庫聯(lián)絡(luò)道的通風(fēng)系統(tǒng)多采用射流風(fēng)機(jī)+軸流風(fēng)機(jī)送排式、全橫向式、半橫向式等三種通風(fēng)方式，其中，射流風(fēng)機(jī)+軸流風(fēng)機(jī)送排式通風(fēng)系統(tǒng)是通過將地下車庫聯(lián)絡(luò)道的主通道分段，每段通道兩端設(shè)置送排風(fēng)設(shè)備與井道，中間通道設(shè)置射流風(fēng)機(jī)實現(xiàn)通風(fēng)。全橫向式和半橫向式統(tǒng)稱橫向式，全橫向式通風(fēng)系統(tǒng)投資費(fèi)用較大，應(yīng)用較少。半橫向式是在全橫向式的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在聯(lián)絡(luò)道頂部或者側(cè)部設(shè)置排風(fēng)口，聯(lián)絡(luò)道出入口自然補(bǔ)風(fēng)。對于全射流的通風(fēng)方式，由于車行主隧道通常為環(huán)形或者矩形，聯(lián)絡(luò)道在堵塞情況下，廢氣在環(huán)形車道內(nèi)部將形成循環(huán)流動，不能夠及時有效的排出[17]；此外，火災(zāi)工況下，單一的縱向通風(fēng)將造成聯(lián)絡(luò)道內(nèi)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(luò)道采用何種通風(fēng)方式，不僅與隧道的建設(shè)規(guī)模，如聯(lián)絡(luò)道長度、車行流量、車種比例密切相關(guān)，還與聯(lián)絡(luò)道的建設(shè)模式和聯(lián)絡(luò)形式有關(guān)。要進(jìn)行地下車庫聯(lián)絡(luò)道通風(fēng)系統(tǒng)的研究，需要對地下車庫聯(lián)絡(luò)道的建設(shè)模式和聯(lián)絡(luò)形式進(jìn)行歸納總結(jié)。通過工程實例的總結(jié)，地下車庫聯(lián)絡(luò)道的建設(shè)模式和聯(lián)絡(luò)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(luò)的地下空間的到發(fā)交通服務(wù)。如表3所示。

圖6　單建式

圖7　鄰建式

圖8　合建式

表3　地下車庫聯(lián)絡(luò)道歸納表

對于合建式地下車庫聯(lián)絡(luò)道，由于聯(lián)絡(luò)道是地下空間的一部分，因此通風(fēng)系統(tǒng)可以統(tǒng)籌考慮，靈活管理。可考慮地下車庫聯(lián)絡(luò)道利用地下空間二層的車庫通風(fēng)系統(tǒng)，采用半橫向通風(fēng)方式進(jìn)行聯(lián)絡(luò)道的通風(fēng)排煙，既滿足聯(lián)絡(luò)道的通風(fēng)排煙要求，又可以高效利用地下空間的設(shè)備和管道，顯著降低投資，簡化通風(fēng)系統(tǒng)。

對于鄰建式地下車庫聯(lián)絡(luò)道，由于投資、權(quán)屬及運(yùn)營管理一般由政府承擔(dān)，地塊代建，因此聯(lián)絡(luò)道在通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計時，需要考慮聯(lián)絡(luò)道建成后的設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)營管理。可考慮地下車庫聯(lián)絡(luò)道統(tǒng)籌利用地下空間的出地面通風(fēng)井道進(jìn)行送排風(fēng)，通風(fēng)系統(tǒng)機(jī)房獨立設(shè)置。鄰建式聯(lián)絡(luò)道優(yōu)先采用半橫向式，以減少出地面風(fēng)井對地面景觀的影響，在條件允許情況下，也可采用射流風(fēng)機(jī)+軸流風(fēng)機(jī)送排式。

對于單建式地下車庫聯(lián)絡(luò)道，由于其建設(shè)、權(quán)屬及運(yùn)營管理均由政府承擔(dān)，系統(tǒng)相對獨立，可根據(jù)通風(fēng)機(jī)房、送排風(fēng)井道位置，采用半橫向式或者射流風(fēng)機(jī)+軸流風(fēng)機(jī)送排式。

3　結(jié)語和展望

本文對地下車庫聯(lián)絡(luò)道的火災(zāi)危險性進(jìn)行了分析，對學(xué)術(shù)界、工程界在地下車庫聯(lián)絡(luò)道方面的研究進(jìn)行了綜述。通過研究分析認(rèn)為：1）當(dāng)?shù)叵萝噹炻?lián)絡(luò)道的道路形態(tài)與城市道路隧道相似時，可綜合聯(lián)絡(luò)道的功能特點、道路參數(shù)等，適當(dāng)降低地下車庫聯(lián)絡(luò)道的火災(zāi)煙控級別。2）環(huán)狀地下車庫聯(lián)絡(luò)道通風(fēng)系統(tǒng)作分段考慮，通風(fēng)系統(tǒng)不僅與隧道的建設(shè)規(guī)模相關(guān)，還與聯(lián)絡(luò)道的建設(shè)模式和聯(lián)絡(luò)形式有關(guān)。

對地下車庫聯(lián)絡(luò)道通風(fēng)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(luò)道內(nèi)進(jìn)行通風(fēng)和火災(zāi)實驗測試，完善通風(fēng)和排煙設(shè)計。此外，分段射流風(fēng)機(jī)+軸流風(fēng)機(jī)送排式與分段半橫向式通風(fēng)系統(tǒng)雖然已經(jīng)在工程實踐中得以應(yīng)用，但是對分段原則以及分段合理性的研究尚無定論。

致謝

感謝城交地下院高工王曦在交通分析方面的協(xié)助。

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Design Analysis on Ventilation System of Underground Parking Link

SHI Xiao-zeng
Shanghai Municipal Engineering Design Institute(Group)Co.,Ltd.

As a new underground traffic road,the design of ventilation system of underground parking link has

more and more attention.The fire risk of underground parking link is analyzed in this article,together with the research on underground parking link in academic and engineering field is reviewed.This article proposes the design principle and method of ventilation system of underground parking link.

underground parking link,ventilation system,smoke control

1003-0344（2015）06-101-4

2014-5-8

施孝增（1986～），男，碩士，工程師；上海市楊浦區(qū)國權(quán)路98號國陽大廈709室（200433）；E-mail:s-x-z@126.com