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摘要：就隧道盾构段的排烟方案进行了研究探讨，主要对比了半横向排烟方案和纵向排烟方案各自不同的优缺点，结合庆春路过江隧道的具体情况，最终决定采用纵向排烟方案。并对这两种方案的施工方法进行了介绍，为以后类似的工程提供借鉴。
关键词：隧道；排烟；方案
Abstract: This paper studied the shield tunnel segment extraction scheme, mainly compared the advantages and disadvantages of semi-transversal scheme and the longitudinal ventilation scheme is different, combined with the specific circumstances of Qingchun pass by river tunnel, finally decided to adopt longitudinal ventilation scheme. And the construction method of these two schemes is introduced, for the similar projects for reference.
Key words: tunnel; smoke; scheme
中图分类号：U455.1 献标识码：文章编号：2095-2104（2013）1-0020-02
1、工程概况
庆春路过江隧道北接杭州市老城区庆春东路，南接江南城（萧山）市心路，东距钱江三桥2.5公里，西离錢江二桥2.6公里，贯穿钱江新城和钱江新世纪城中心地带。两岸新城未来是杭州市乃至浙江省的政治、经济、文化和金融中心，庆春路过江隧道建设将带来巨大的社会效益。
庆春路过江隧道主要供城市客运车辆通行，为双线四车道（单向行驶）。每条隧道都包括两节引道段和一节盾构段，引道段和盾构段之间均设有通风井。庆春路过江隧道作为杭州市内交通的主要通道，车流量大，人流量多，一旦发生火灾，有效保障人员的安全疏散是非常重要的问题。火灾烟气是危害人员安全和妨碍灭火救灾的重要因素，因此必须在隧道内设置有效的通风排烟系统。
2、防灾通风方案比选
目前国内针对过江盾构隧道发生火灾时，在盾构段为排除火灾产生的烟雾，常用的有两种排烟方案：半横向排烟方案和纵向排烟方案。半横向排烟方案需在圆形盾构隧道顶部设置烟道板，形成专用排烟道进行排烟见下图。
图1 盾构段半横向排烟方案示意图
纵向排烟方案则利用车道板上部行车空间排烟，无需设置烟道板见下图。
图2 盾构段纵向排烟方案示意图
（1）半横向排烟
排烟方式为：利用盾构顶部行车限界上方的富裕空间作为排烟道。当火灾发生在江南、江北两个工作井之间的盾构段时，同时开启两个工作井的排烟风机进行排烟，并开启火灾前方位置6个排烟口，同时开启入口段6台射流风机进行补风，逆转开启出口段2台射流风机，在着火点形成大于2.4m/s的风速，利用排烟道将烟气经风塔排出。防灾通风气流组织如下图。
图3盾构段半横向排烟气流组织图
（2）纵向排烟
排烟方式为：在东（西）线盾构段发生火灾时，开启盾构段6台射流风机，江北（南）工作井2台排烟风机同时运行，出口段2台射流风机逆转运行，在着火点形成大于2.4m/s的风速，将烟气从江北（南）工作井排出。东线隧道防灾通风气流组织如图4。西线隧道排烟与此相同。
图4盾构段纵向排烟气流组织图
（3）方案比较
两种排烟方案综合比较见表1。
表1隧道盾构段排烟方案综合比较表
通过对两种方案比较，各有优缺点，也都有一定的不足。结合安全疏散时间、排烟效果可靠性、运营维护等因素，建议选用纵向排烟方式。
3、庆春路过江隧道半横向排烟方案烟道板施工分析
庆春路过江隧道初步设计阶段盾构段火灾时采用半横向排烟方案，半横向排烟方案需在圆形盾构隧道顶部设置烟道板，间隔60m设一排烟阀，形成专用排烟系统进行排烟。
烟道板施工设计上推荐了两种方案，即预制烟道板或现浇烟道板。由于施工部位的特殊性（施工部位高距离路面5.141米；施工空间狭小，烟道顶部最高处1.5m，平均高度仅1.05m；隧道部位为圆弧型，烟道板与隧道结合困难。）两种施工方案在本工程施工中都存在很大的施工难度。
（1）现浇烟道板施工方案
在隧道上方盾构管片上进行植筋，施作牛腿；然后施作厚10cm的C25现浇钢筋混凝土烟道板，并用两排吊杆悬吊，如图5。
图5庆春路过江隧道现浇烟道板方案及效果图
现浇烟道板施工存在的难点：
①现浇烟道板施工需在高强度预制混凝土管片上施作牛腿，牛腿植筋工作量大，且施工位置较高，施工空间狭小，人无法正常站立。植筋钻孔要避开管片内部钢筋，且植筋钻孔角度难控制，植筋难度大。脚手架施工，模板安装，钢筋绑扎，混凝土浇筑等工序受空间限制，施工质量难以保证。
②受烟道板结构本身长度（现浇钢筋混凝土烟道板跨度7.337m，厚度为0.1m）及施工空间狭小限制，施工周期长，且只有4个支撑点，必须要求混凝土达到一定强度才能拆模进入下道工序，等强时间较长，工期也难以保证。
（2）预制烟道板施工
需建立烟道板预制厂，批量生产烟道板。待盾构隧道施工完成后，进行烟道板的悬吊安装。预制烟道板施工存在的难点：
①预制烟道板采用轻骨料钢筋混凝土板，长7.35米，宽2.0米，厚0.12米，重约1.8吨（采用轻骨料），在生产过程中存在以下问题：
a.不方便水平和垂直运输，尤其是在盾构隧道中进行起吊及安装作业，安装必需采用专业设备。
b.预制烟道板比较长而且比较薄，施工中容易产生裂纹，质量不易控制。
c.预留吊装孔精度很难保证，在脱模、养护时不便移动，容易断裂。
②吊装烟道板的吊装螺栓杆焊接在管片螺栓上 (或锚固在管片中)，在施工时吊装螺栓杆的定位、垂直度无法控制，增加了吊装施工难度
③施工空间小，施工范围在0～1.5 m之间，不易进行嵌缝工作。
4、盾构段排烟方案综合比较
综上所述，理论上讲半横向排烟方式能够更好的控制烟气流动，将烟气迅速排出隧道；当火灾点下游发生交通阻塞时，半横向排烟方式隧道疏散的可用安全疏散时间比纵向排烟方式时要长；在火灾点下游交通顺畅的情况下，两种排烟方式的可用疏散时间相同。本隧道江北侧设置有左、右两条匝道，每条匝道均为双车道；江南设置有A、B匝道，也均为双车道，由于江中盾构段东、西线隧道各为两条车道，故从远期来看无论在盾构段哪一位置发生火灾，在火灾点下游均有四条车道可供疏散，且可以对隧道内外的道路交通疏解进行联控，因此在火灾点下游发生交通阻塞的可能性很小；近期虽然江南主线未开通，西线隧道仅通过匝道疏散，但由于近期交通量较小，在火灾点下游发生交通阻塞的可能性也比较小，因此纵向排烟方式也能满足隧道安全疏散时间要求。半横向排烟方式存在系统控制复杂、烟道板施工及后期运营维护难度大、投资高等缺点。
到目前为止，鉴于国内水底盾构隧道尚无采用半横向排烟方式的成功实例，而纵向排烟方案技术相对成熟，且纵向排烟方案节省了烟道板投资，避免了烟道板的施工难度，降低了火灾控制复杂性，对隧道日常安全运营较为有利。因此，本隧道盾构段防灾排烟推荐采用纵向排烟的方式。
5、国内同类隧道火灾排烟实施简况
（1）武汉长江隧道
隧道外径11m，盾构段长约2.5km，隧道原设计为半横向排烟，现拟取消，最终方案未定，见图6。
（2）上海大连路隧道
单管两车道隧道，盾构段长约1.27km，采用纵向排烟方案，见图7。
图6武汉长江隧道图图7上海大连路隧道
6、结束语
目前，国内尚无已建成运营同类隧道烟道板施工成功案例。仅有施工中的上海崇明越江工程南港隧道正在进行烟道板实验性施工，但200m的试验段施工因存在较多问题而停止施工。
庆春路过江隧道盾构段长约1700米，属于长隧道，但不算太长，可以采用纵向排烟方案作为其火灾时的排烟方案。在实践中，不断总结经验，用科学的方法去研究，才能得到排烟方案的最优方法。
参考文献：
[1] 《建筑设计防火规范》 GB50016-2006
[2] 《建筑内部装饰设计防火规范》 GB50222-95
[3] 谢朝军. 纵向通风隧道防灾疏散设计问题探讨.现代隧道技术，2007.2
[4] 霍然等.性能化建筑防火分析与设计.安徽科技出版社，2005
[5] 曾艳华 何川. 越江盾构隧道竖井通风方案的研究.地下空间与工程学报，2009.10
关键词：隧道；排烟；方案
Abstract: This paper studied the shield tunnel segment extraction scheme, mainly compared the advantages and disadvantages of semi-transversal scheme and the longitudinal ventilation scheme is different, combined with the specific circumstances of Qingchun pass by river tunnel, finally decided to adopt longitudinal ventilation scheme. And the construction method of these two schemes is introduced, for the similar projects for reference.
Key words: tunnel; smoke; scheme
中图分类号：U455.1 献标识码：文章编号：2095-2104（2013）1-0020-02
1、工程概况
庆春路过江隧道北接杭州市老城区庆春东路，南接江南城（萧山）市心路，东距钱江三桥2.5公里，西离錢江二桥2.6公里，贯穿钱江新城和钱江新世纪城中心地带。两岸新城未来是杭州市乃至浙江省的政治、经济、文化和金融中心，庆春路过江隧道建设将带来巨大的社会效益。
庆春路过江隧道主要供城市客运车辆通行，为双线四车道（单向行驶）。每条隧道都包括两节引道段和一节盾构段，引道段和盾构段之间均设有通风井。庆春路过江隧道作为杭州市内交通的主要通道，车流量大，人流量多，一旦发生火灾，有效保障人员的安全疏散是非常重要的问题。火灾烟气是危害人员安全和妨碍灭火救灾的重要因素，因此必须在隧道内设置有效的通风排烟系统。
2、防灾通风方案比选
目前国内针对过江盾构隧道发生火灾时，在盾构段为排除火灾产生的烟雾，常用的有两种排烟方案：半横向排烟方案和纵向排烟方案。半横向排烟方案需在圆形盾构隧道顶部设置烟道板，形成专用排烟道进行排烟见下图。
图1 盾构段半横向排烟方案示意图
纵向排烟方案则利用车道板上部行车空间排烟，无需设置烟道板见下图。
图2 盾构段纵向排烟方案示意图
（1）半横向排烟
排烟方式为：利用盾构顶部行车限界上方的富裕空间作为排烟道。当火灾发生在江南、江北两个工作井之间的盾构段时，同时开启两个工作井的排烟风机进行排烟，并开启火灾前方位置6个排烟口，同时开启入口段6台射流风机进行补风，逆转开启出口段2台射流风机，在着火点形成大于2.4m/s的风速，利用排烟道将烟气经风塔排出。防灾通风气流组织如下图。
图3盾构段半横向排烟气流组织图
（2）纵向排烟
排烟方式为：在东（西）线盾构段发生火灾时，开启盾构段6台射流风机，江北（南）工作井2台排烟风机同时运行，出口段2台射流风机逆转运行，在着火点形成大于2.4m/s的风速，将烟气从江北（南）工作井排出。东线隧道防灾通风气流组织如图4。西线隧道排烟与此相同。
图4盾构段纵向排烟气流组织图
（3）方案比较
两种排烟方案综合比较见表1。
表1隧道盾构段排烟方案综合比较表
通过对两种方案比较，各有优缺点，也都有一定的不足。结合安全疏散时间、排烟效果可靠性、运营维护等因素，建议选用纵向排烟方式。
3、庆春路过江隧道半横向排烟方案烟道板施工分析
庆春路过江隧道初步设计阶段盾构段火灾时采用半横向排烟方案，半横向排烟方案需在圆形盾构隧道顶部设置烟道板，间隔60m设一排烟阀，形成专用排烟系统进行排烟。
烟道板施工设计上推荐了两种方案，即预制烟道板或现浇烟道板。由于施工部位的特殊性（施工部位高距离路面5.141米；施工空间狭小，烟道顶部最高处1.5m，平均高度仅1.05m；隧道部位为圆弧型，烟道板与隧道结合困难。）两种施工方案在本工程施工中都存在很大的施工难度。
（1）现浇烟道板施工方案
在隧道上方盾构管片上进行植筋，施作牛腿；然后施作厚10cm的C25现浇钢筋混凝土烟道板，并用两排吊杆悬吊，如图5。
图5庆春路过江隧道现浇烟道板方案及效果图
现浇烟道板施工存在的难点：
①现浇烟道板施工需在高强度预制混凝土管片上施作牛腿，牛腿植筋工作量大，且施工位置较高，施工空间狭小，人无法正常站立。植筋钻孔要避开管片内部钢筋，且植筋钻孔角度难控制，植筋难度大。脚手架施工，模板安装，钢筋绑扎，混凝土浇筑等工序受空间限制，施工质量难以保证。
②受烟道板结构本身长度（现浇钢筋混凝土烟道板跨度7.337m，厚度为0.1m）及施工空间狭小限制，施工周期长，且只有4个支撑点，必须要求混凝土达到一定强度才能拆模进入下道工序，等强时间较长，工期也难以保证。
（2）预制烟道板施工
需建立烟道板预制厂，批量生产烟道板。待盾构隧道施工完成后，进行烟道板的悬吊安装。预制烟道板施工存在的难点：
①预制烟道板采用轻骨料钢筋混凝土板，长7.35米，宽2.0米，厚0.12米，重约1.8吨（采用轻骨料），在生产过程中存在以下问题：
a.不方便水平和垂直运输，尤其是在盾构隧道中进行起吊及安装作业，安装必需采用专业设备。
b.预制烟道板比较长而且比较薄，施工中容易产生裂纹，质量不易控制。
c.预留吊装孔精度很难保证，在脱模、养护时不便移动，容易断裂。
②吊装烟道板的吊装螺栓杆焊接在管片螺栓上 (或锚固在管片中)，在施工时吊装螺栓杆的定位、垂直度无法控制，增加了吊装施工难度
③施工空间小，施工范围在0～1.5 m之间，不易进行嵌缝工作。
4、盾构段排烟方案综合比较
综上所述，理论上讲半横向排烟方式能够更好的控制烟气流动，将烟气迅速排出隧道；当火灾点下游发生交通阻塞时，半横向排烟方式隧道疏散的可用安全疏散时间比纵向排烟方式时要长；在火灾点下游交通顺畅的情况下，两种排烟方式的可用疏散时间相同。本隧道江北侧设置有左、右两条匝道，每条匝道均为双车道；江南设置有A、B匝道，也均为双车道，由于江中盾构段东、西线隧道各为两条车道，故从远期来看无论在盾构段哪一位置发生火灾，在火灾点下游均有四条车道可供疏散，且可以对隧道内外的道路交通疏解进行联控，因此在火灾点下游发生交通阻塞的可能性很小；近期虽然江南主线未开通，西线隧道仅通过匝道疏散，但由于近期交通量较小，在火灾点下游发生交通阻塞的可能性也比较小，因此纵向排烟方式也能满足隧道安全疏散时间要求。半横向排烟方式存在系统控制复杂、烟道板施工及后期运营维护难度大、投资高等缺点。
到目前为止，鉴于国内水底盾构隧道尚无采用半横向排烟方式的成功实例，而纵向排烟方案技术相对成熟，且纵向排烟方案节省了烟道板投资，避免了烟道板的施工难度，降低了火灾控制复杂性，对隧道日常安全运营较为有利。因此，本隧道盾构段防灾排烟推荐采用纵向排烟的方式。
5、国内同类隧道火灾排烟实施简况
（1）武汉长江隧道
隧道外径11m，盾构段长约2.5km，隧道原设计为半横向排烟，现拟取消，最终方案未定，见图6。
（2）上海大连路隧道
单管两车道隧道，盾构段长约1.27km，采用纵向排烟方案，见图7。
图6武汉长江隧道图图7上海大连路隧道
6、结束语
目前，国内尚无已建成运营同类隧道烟道板施工成功案例。仅有施工中的上海崇明越江工程南港隧道正在进行烟道板实验性施工，但200m的试验段施工因存在较多问题而停止施工。
庆春路过江隧道盾构段长约1700米，属于长隧道，但不算太长，可以采用纵向排烟方案作为其火灾时的排烟方案。在实践中，不断总结经验，用科学的方法去研究，才能得到排烟方案的最优方法。
参考文献：
[1] 《建筑设计防火规范》 GB50016-2006
[2] 《建筑内部装饰设计防火规范》 GB50222-95
[3] 谢朝军. 纵向通风隧道防灾疏散设计问题探讨.现代隧道技术，2007.2
[4] 霍然等.性能化建筑防火分析与设计.安徽科技出版社，2005
[5] 曾艳华 何川. 越江盾构隧道竖井通风方案的研究.地下空间与工程学报，2009.10