高長偉 張向東 程 續(xù)

(遼寧工程技術大學土木工程學院，遼寧 阜新 123000)

1 概述

在21世紀，隨著交通壓力的不斷增大，地上交通已經(jīng)遠遠不能滿足社會發(fā)展的需要，越來越多的城市加入了地鐵建設的潮流中去，許多中小型城市也加入了地鐵建設的行列中。在中國，已有43個城市地鐵建設規(guī)劃獲得批復，建設的地鐵城市將很快擴至50個[1]。但縱觀全世界，發(fā)生過許多地鐵災害事件，給人們帶來許多的傷害。因此，研究地鐵災害防治工作刻不容緩。將新的技術應用到地鐵災害防治工作中，將是未來地鐵發(fā)展方向之一。

2 地鐵災害防治的意義

在地鐵給人們帶來便利的同時，也發(fā)生了許多災難性的事故?？v觀世界，無論是國內(nèi)還是國外，都發(fā)生了許多地鐵事故。如1991年在瑞士蘇黎士地鐵總站的火災事故，以及1995年發(fā)生在阿塞拜疆的地鐵火災事故等許多類似的悲慘事件[2]。由此可見，地鐵災害是未來地鐵工程需要克服的重要問題。

3 地鐵水災的防治

3.1 地鐵水災發(fā)生的成因和類型

一方面隨著我國城市化的不斷加速，城市面積不斷增大，城市土壤的硬化面積比例增大，氣候變化造成暴雨和洪澇災害時常發(fā)生，但部分城市的排水系統(tǒng)不夠完善，造成大量地表水聚集，對地下空間造成巨大的威脅，對地鐵站和地鐵構成了巨大的傷害。另一方面由于人們對地下水的不合理開發(fā)利用，造成地下水的水位變化，地鐵軌道的壓力也隨之改變。結合地上水和地下水對地鐵的影響，可以將城市地下空間水災害分為三種主要類型[3]:

1)地面洪水侵入型：是指地面洪水超過了地下空間出入口防洪設備的防洪能力進入地下空間。

2)地下水侵害型：是指地下水與地下工程所處的巖土層、圍護結構等外圍介質(zhì)的相互作用的過程中，水對地下空間圍護結構產(chǎn)生不利的影響(如侵蝕、滲透、滲流、侵蝕、浮托等)而造成危害的現(xiàn)象。

3)內(nèi)澇型：是指地下空間內(nèi)部設施如給排水管破裂、泵房故障等原因造成地下空間洪水成災。

3.2 地鐵水災的防治方法

地鐵水災的防治有以下幾種方法：

1)從加大城市排水功能出發(fā)：a.適量增大地下管道直徑[4]；b.加大城市水系的綜合治理，以加強蓄水排洪為首要，加強湖泊的蓄水排洪能力，這包括[5]：提高主要河道的防洪標準、加固堤壩、拓展寬河道、清理淤積、清除污染；盡量恢復城區(qū)被填埋、侵占的河道。在城市規(guī)劃和新建房屋、道路等項目中，應注意城市的長遠發(fā)展和排水管網(wǎng)的配套建設，盡快建立與城市現(xiàn)代化要求相適應的新的城市防洪排水體系；c.防治城市水災最直接見效最快的措施是修建堤防泄洪水閘等水利設施[6]。

2)從提高地鐵自身的防水系統(tǒng)出發(fā)：a.使用高質(zhì)量的防水卷材和防水涂料；b.加強地鐵建設過程中的防水建設，可以在主體結構外包一道防水層，依靠主體結構混凝土本身的抗?jié)B性來防水[7]；c.優(yōu)化地鐵自身的防水結構，利用結構自身的密實性、建筑材料的憎水性以及防滲透性來達到防水目的。也可以采用結構外防水方式，即在車站的表面防水，通過施工時使用防水涂料和防水卷材對車站滲水部位進行處理，來確保車站的表面防水[8]。

4 地鐵火災的防治

4.1 地鐵火災發(fā)生的原因和類型

從火災發(fā)生的原因來看,分為以下幾種類型[10]：1)人的因素。地鐵在我國投入使用只有幾十年歷史，還處于初級階段，管理經(jīng)驗、管理水平以及相關設備、電氣線路老化等問題都是導致火災發(fā)生的因素。2)物的因素。地鐵車廂存在部分易燃品，很多裝飾材料都是易燃的材質(zhì)，這些材料遇火很容易發(fā)生火災。

4.2 地鐵火災的防治措施

地鐵火災的防治需要從火災的源頭出發(fā)，可以采取如下的措施：1)在火災中，對人們造成威脅最大的并不是火，而是由于燃燒造成的有毒的煙霧導致人的窒息，因此要加強地鐵的通風設施，在空氣流通帶走的燃燒熱量和空氣流通促使燃燒之間找到一個平衡點，在這個通風量平衡點，既可以使帶走的熱量最大化，也可以使燃燒物的相對燃燒速度盡可能降低，為地鐵火災的救援贏得更多的時間。2)應該加強對地鐵內(nèi)部線路的檢查，定期檢查地鐵內(nèi)部的電線和儀器，并且定期更換，防止因為電線和儀器的老化發(fā)熱而引起火災。3)加強地鐵入口的檢查，對乘坐地鐵的乘客進行嚴格的檢查，從而不能使易燃易爆物體進入地鐵。4)減少地鐵內(nèi)部的易燃品，多采用燃點較高的材質(zhì)，并且地鐵內(nèi)應該配備足夠的滅火工具，使人們在發(fā)生火災時，可以輕易的將火撲滅。5)在發(fā)生火災時，地鐵工作人員應該對乘客進行正確的疏散，需要有一套完備的疏散方案，根據(jù)國內(nèi)外專家測定煙霧的擴散速度為0.5 m/s～1 m/s。在發(fā)生火災時，對于人造成的最大威脅是煙霧和有毒氣體，需要高效排熱和排煙，以提供安全疏散路線[11]?？梢猿浞掷脽熿F的流動規(guī)律，地鐵內(nèi)煙氣的流動遵循流體力學的一般規(guī)律,滿足流體力學、熱力學和傳熱學的基本方程[12]，在計算機上模擬人員疏散，常用的人員疏散模擬軟件有STEPS，ASERI，Building EXDOUS等，可以利用這些軟件找到合理的疏散方案。6)建立完善的火災報警系統(tǒng)，當發(fā)生火災時，報警系統(tǒng)可以迅速發(fā)現(xiàn)火災，如FAS實時監(jiān)視車站環(huán)境，當發(fā)生火災時，發(fā)出報警并與通風系統(tǒng)，給排水系統(tǒng)，低壓配電系統(tǒng)，SCSBAS，ACS，AFC，屏蔽門(Platform Screeen Doors，簡為PSD)，緊急廣播(Pubic Address，簡為PA)等專業(yè)實現(xiàn)自動滅火和消防救災工作[12]。這些監(jiān)控類系統(tǒng)應該全面的集合在一起，涵蓋火災事件事前、事中、事后，覆蓋應急預案管理、應急資源管理、應急指揮等，使部門之間協(xié)同化應對突發(fā)事件[13]。采用地鐵自動化系統(tǒng)的消防聯(lián)動控制，在出現(xiàn)火災時能夠?qū)崿F(xiàn)自動處理策略[14]。

5 地鐵地質(zhì)災害的防治

5.1 地鐵地質(zhì)災害的類型

按照不同的分類方式在城市軌道工程中，地質(zhì)災害大多為突發(fā)性災害，根據(jù)形成機理可歸納為以下幾類：崩塌災害、滑坡災害、地面塌陷災害、地裂縫災害、沖擊地壓災害、沼氣突發(fā)災害、圍巖巖爆及大變形災害、河岸坍塌災害、管涌災害、砂土液化災害等[15]，特別是在地形復雜的地區(qū)容易發(fā)生地質(zhì)災害。

5.2 地鐵地質(zhì)災害的防治措施

各種主要的地質(zhì)災害防治措施分別如下。

5.2.1對于地震的防治

1)首先要加強地震的震前預測，為將要發(fā)生的地震做好充分的準備。目前在我國，已經(jīng)開展了地震短期預測及救災技術項目研究，2004年該項目通過驗收。該項目在地震監(jiān)測預報和災害應急救助方面取得重要成果，自主研發(fā)了8種前兆預測儀器；總結了具有區(qū)域特點的地震孕育短期特征及組成和單發(fā)地震的短期前兆差異[16]。

2)加強地鐵自身的抗震能力，必須對隧道強度、穩(wěn)定性以及接縫的張開度進行地震力的計算。隧道結構的地震烈度等級應依照地質(zhì)、深埋等因素加以調(diào)整，來使地鐵的強度足以應對可能發(fā)生的地震強度。

3)應建立全面的地震應對方案，當發(fā)生地震時，對于發(fā)生地震的地鐵所處區(qū)間，可以及時得知，并采取一定的措施，如立刻停止該區(qū)間的地鐵的運行，并且不擾亂地鐵運營的秩序，保證列車在緊急情況下不會發(fā)生相撞。

5.2.2對泥石流，地層裂縫等災害的防治

由于這些災害多發(fā)生于地鐵建設過程中，因此應重點在工程建設中對這些災害進行預防和治理，具體措施如下：

1)對于泥石流，應該提前對地鐵建設地區(qū)土質(zhì)進行嚴密監(jiān)測，觀測是否有發(fā)生泥石流的風險。對地質(zhì)災害的發(fā)生機率進行預測，地鐵建設的風險管理時間應當貫穿于地鐵建設的各個階段，包括勘察、設計、施工及工后運營等。地鐵的施工應該有一個足夠的安全風險評估過程，從規(guī)劃設計、施工、設備制造、安裝到調(diào)試、運營，是一個龐大、復雜、多專業(yè)、多門類的系統(tǒng)順序整合過程[17]。

2)對于巖溶地質(zhì)災害，可以利用探地雷達(Ground Penetrating Radar，簡稱GPR)進行觀測，該技術已在工程地質(zhì)勘察、混凝土質(zhì)量檢測、地下管線探測、公路質(zhì)量檢測等方面應用。利用這個技術可以對這些地質(zhì)災害進行防治。

6 結語

通過對地鐵可能發(fā)生的一系列災害的分析，總結了一部分行之有效的地鐵災害防治的方法，但這還遠遠不夠，地鐵災害防治工作任重而道遠，需要大量的科技投入，以及一代又一代的學者、專家的不斷探索，給地鐵的未來帶來更多的光明。

[1] 林小昭.我國地鐵城市或?qū)U至50個[N].第一財經(jīng)日報,2015-01-01.

[2] 雨 辰，龔 常.地鐵災害：現(xiàn)代城市交通的超級威脅[J].上海城市管理，2011(2):78-83.

[3] 劉曙光，鐘桂輝，張 洪.世博場館地下空間遭遇洪水怎么辦[J].生命與災害，2010(2):4-7.

[4] 劉新榮，劉豐銘，李 鵬.山地城市地下空間排水與防洪功能的思考[J].城市空間與工程學報，2012，8(5)：896-903.

[5] 吳文濤.北京史學論從[M].北京：中國社會科學出版社，2013.

[6] 王肇磊.近代湖北城市水災略論[J].江西師范大學學報(哲學社會科學版)，2013，46(3)：87-94.

[7] 徐浩哲.橘子洲地鐵站將穿3層“防水服”[N].中國建材報2010-06-03.

[8] 陳澤亮.地鐵車站防水方法優(yōu)劣分析[A].建筑科技與管理學術交流會[C].2016.

[9] 郭光玲，戴國平，馬世杰.地鐵火災研究[J].都市快軌交通，2004(S1):62-66.

[10] 李錦成.城市地鐵火災與應急救援體制建設[J].自然災害學報，2012(4):197-200.

[11] 楊立中，鄒 蘭.地鐵火災研究綜述[J].工程建設與設計，2005(11)：8-12.

[12] 張 道，付文剛，崔成劍.地鐵火災自動報警系統(tǒng)設計與應用[J].城市軌道交通研究，2013(11):71-74.

[13] 封博卿，李 平，王 普.基于層級化云應急服務的城市軌道交通應急系統(tǒng)體系架構研究[A].第十一屆中國智能交通年會[C].2016.

[14] 張博凱.地鐵自動化系統(tǒng)的消防聯(lián)動控制[J].低碳世界，2017(21):204-205.

[15] 李 鵬.城市軌道工程突發(fā)性地質(zhì)災害應急技術研究[D].濟南：山東大學，2011.

[16] 周 云，郭永恒.城市防災減震工程篇.工程建設技術發(fā)展研究報告[R].2006.

[17] 解東升，錢七虎，戎曉力.城市工程建設安全風險管理研究[J].土木工程與管理學報，2012(1):61-67.