為了保證安全，在工程設(shè)計(jì)中，根據(jù)需要設(shè)置通風(fēng)和排氣通道。通風(fēng)井就是排氣設(shè)施中的一種。
基本信息
煤礦的坑道、鐵路和公路的隧道、地鐵的通道及地下室、防空洞等建筑在地下的設(shè)施，由于地層中散發(fā)出的水蒸氣及其它有害的、易爆氣體、內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)排放的廢氣、工作人員呼吸時(shí)排出的水蒸氣和二氧化碳會(huì)大量積聚起來，形成不安全的因素。一般通風(fēng)井是垂直向上的通道結(jié)構(gòu)，就象“井”一般，所以稱為通風(fēng)井。通風(fēng)井的一頭連接地下建筑的空間，另一頭開放于地面空間，通風(fēng)井中裝有一定規(guī)格的排風(fēng)機(jī)，利用排風(fēng)機(jī)的抽力和通風(fēng)井的自然拉力，將地下建筑內(nèi)的氣體派放到大氣中去。
出地面處理
在塑造高品質(zhì)的建筑室外景觀環(huán)境的設(shè)計(jì)中，地下建筑出地面通風(fēng)井的位置及形式是制約設(shè)計(jì)的重要因素。因此，科學(xué)合理地布置地下建筑的通風(fēng)井、并協(xié)調(diào)好通風(fēng)井出地面后與建筑景觀環(huán)境的關(guān)系，將有助于我們提升工程的設(shè)計(jì)品質(zhì)。
一、建筑設(shè)計(jì)的處理手法。
第一，利用傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)手法，結(jié)合一定的新技術(shù)手段，把欲出室外地面的通風(fēng)井整合后布置到主體建筑內(nèi)部，并以主體建筑立面造型中某種設(shè)計(jì)元素的形式出現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)通風(fēng)井的“隱身”。這種方式適用于當(dāng)?shù)叵陆ㄖ娜炕虼蟛糠置娣e被包含在地面建筑投影線范圍以內(nèi)，而僅有較少數(shù)量的面積位于建筑室外廣場(chǎng)地面之下時(shí)的情況。
第二，利用具有生態(tài)理念的建筑設(shè)計(jì)手法，通過設(shè)置下沉式庭院，進(jìn)行地下建筑的自然通風(fēng)換氣，從而取代傳統(tǒng)的做法（在室外廣場(chǎng)上設(shè)置出地面通風(fēng)井）。這種設(shè)計(jì)方式不僅完美地將地下建筑的通風(fēng)井“隱藏”起來，而且還更有利于建筑的環(huán)保節(jié)能。
二、景觀設(shè)計(jì)的處理手法。
利用景觀設(shè)計(jì)的手法來考慮通風(fēng)井出地面的位置及形式，將通風(fēng)井作為景觀設(shè)計(jì)的一部分內(nèi)容而融入廣場(chǎng)環(huán) 境中，從而使其藝術(shù)性地“隱身”起來。這種方式適用于當(dāng)?shù)叵陆ㄖ姆秶^大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出地面建筑投影線范圍時(shí)的情況。這時(shí)，地下建筑的通風(fēng)井不可能再全部隱藏到建筑內(nèi)部并伴隨地面建筑升出地面，而絕大部分通風(fēng)井會(huì)布置在建筑室外廣場(chǎng)上，這樣，勢(shì)必會(huì)對(duì)室外廣場(chǎng)景觀環(huán)境造成較大的影響，因此，必需結(jié)合廣場(chǎng)景觀設(shè)計(jì)方案，并借助景觀設(shè)計(jì)的手法來處理這些通風(fēng)井。
用景觀設(shè)計(jì)的處理手法大致有三種基本方式：
第一種是結(jié)合景觀設(shè)計(jì)方案，將廣場(chǎng)上出地面的通風(fēng)井設(shè)計(jì)成陣列式景觀。根據(jù)室外廣場(chǎng)景觀設(shè)計(jì)方案，合理地布置通風(fēng)井出地面的位置，使通風(fēng)井以陣列式景觀的形式出現(xiàn)在廣場(chǎng)上，例如，大型燈陣、塔林、景觀水池的序列式噴水口，或者是高大的文化柱列等。這樣，通風(fēng)井被作為陣列式景觀中的個(gè)體元素而被巧妙地“隱藏”起來，廣場(chǎng)上幾乎感受不到有通風(fēng)井的存在。
第二種是將室外廣場(chǎng)上出地面的通風(fēng)井設(shè)計(jì)成獨(dú)立式景觀。當(dāng)廣場(chǎng)上出地面風(fēng)井不多、或者風(fēng)井的體量比較大時(shí)，可將單個(gè)的通風(fēng)井做成廣場(chǎng)上獨(dú)立的主題景觀，例如，將風(fēng)井做成音樂噴泉、文化雕塑、文化墻等，如上海靜安寺下沉廣場(chǎng)處的通風(fēng)井做成了音樂噴泉的形式，又如黃浦江隧道工程中，將通風(fēng)井做成高大的龍柱等，這都是設(shè)計(jì)師的大膽創(chuàng)舉。
第三種是通過綠色植物來隱藏建筑室外通風(fēng)井。在考慮通風(fēng)井出地面的位置時(shí)，盡量將這些通風(fēng)井布置在綠化帶里或者其它較隱蔽的地方，然后通過在其周圍種植綠色植物遮擋通風(fēng)井。這種方式對(duì)處理體量較小的通風(fēng)井比較方便，而對(duì)于體量較大的通風(fēng)井，則可以在其四周種植攀爬植物，通過綠色植物的攀爬形成立體的視覺屏障，從而形成對(duì)大體量風(fēng)井的有效遮擋。
隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)
斜井與豎井的選擇
一、地形地質(zhì)條件的影響
地形條件常是通風(fēng)井方案選擇的首要依據(jù)。如果選擇豎井方案，則必須井口地面比較平坦，并且井口容易使 人員與施工設(shè)備通達(dá)。因?yàn)椴徽摬捎煤畏N豎井施工方法，井口地面的井架和提升絞車都是必需的，沒有平坦的地面，施工將無法進(jìn)行。斜井則有所不同，可直接利用反井法自下而上施工，可以不考慮井口地面平整與否。當(dāng)然，在斜井采用正井法施工時(shí)，也要求井口容易使人員與施工設(shè)備通達(dá)。比較而言，豎井對(duì)井口的位置與地形要求高，斜井要求較低。
不論是豎井還是斜井，都希望能在穩(wěn)定的地質(zhì)條件下修建。但有時(shí)根據(jù)地形條件選擇的通風(fēng)井其地質(zhì)條件卻只適合修建豎井，或者相反，這時(shí)地質(zhì)條件可能成為通風(fēng)井方案選擇需考慮的首要因素。一般而言，因豎井內(nèi)施工空間狹小，一些施工措施不易實(shí)施，所以，相對(duì)來說對(duì)地質(zhì)條件要求較高；斜井內(nèi)施工空間相對(duì)較大，超前支護(hù)或加強(qiáng)支護(hù)也較易實(shí)施，工程質(zhì)量容易保障，所以，斜井對(duì)其穿越的地質(zhì)條件要求相對(duì)較低。
二、經(jīng)濟(jì)因素的影響
隧道通風(fēng)系統(tǒng)的工程造價(jià)發(fā)生在建設(shè)期，相對(duì)容易計(jì)算和比較。計(jì)算工程造價(jià)并在不同方案之間進(jìn)行比較時(shí)，必須全面準(zhǔn)確。值得指出的是，不同的系統(tǒng)方案可能對(duì)施工便道的要求不同。一般來說，豎井對(duì)施工便道的要求高，斜井對(duì)施工便道的要求低。隧道運(yùn)營(yíng)期的費(fèi)用計(jì)算和比較相對(duì)較難。一方面，由于排送組合通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)壓風(fēng)量計(jì)算比較困難；另一方面隧道通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)時(shí)間需要估算，容易造成分析結(jié)果的多解性。在計(jì)算風(fēng)壓損失時(shí)，要注意局部阻力和沿程阻力兩個(gè)方面，且應(yīng)準(zhǔn)確無誤。各個(gè)隧道的通風(fēng)井都有其特定的設(shè)計(jì)參數(shù)，無法給出斜井或豎井通風(fēng)系統(tǒng)孰優(yōu)孰劣的一般性結(jié)論。
三、施工因素的影響
不論是豎井還是斜井，相對(duì)于一般的隧道本身施工而言都是比較困難的，所以在選擇通風(fēng)井方案時(shí)必須慎重考慮施工因素。在斷面、長(zhǎng)度相同或相近的情況下，一般說來，豎井的施工比斜井的施工稍難。在大多數(shù)情況下，斜井的施工難度隨其傾角的增加而增加。
豎井在施工時(shí)，隨著開挖直徑的增大，施工井架和井口其他設(shè)施的規(guī)格也隨之增大；隨著井筒深度的增加，施工的難度也隨之增加。一些比較小的通風(fēng)豎井，施工方法比較靈活，施工設(shè)施也較為簡(jiǎn)單。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免大而深的豎井的出現(xiàn)。
斜井的優(yōu)點(diǎn)是，可以直接從隧道洞內(nèi)（即斜井底部）自下而上地向地表施工，從而降低了對(duì)井口地表?xiàng)l件的要求。
斜井傾角的選擇
斜井的傾角是斜井設(shè)計(jì)的一個(gè)重要參數(shù)。目前許多通風(fēng)斜井的傾角都是由斜井的施工方法確定的。斜井的基本施工方法是自上而下的傳統(tǒng)方法，此法通常要求斜井的傾角小于25，以便提升運(yùn)輸巖渣。傳統(tǒng)方法的優(yōu)點(diǎn)是施工技術(shù)成熟，施工風(fēng)險(xiǎn)小；缺點(diǎn)是：（1）要求在井口地面“三通一平”，工程造價(jià)高；（2）棄渣和便道工程會(huì)影響環(huán)境與生態(tài)；（3）排水通風(fēng)不便，施工條件差。
斜井采用自下而上的方法施工時(shí)，關(guān)鍵工序是運(yùn)渣。由于斜井具有一定的傾角，常規(guī)的運(yùn)輸機(jī)械不便安全使用，非常規(guī)的機(jī)械使用時(shí)又有特殊要求。事實(shí)上，在斜井設(shè)計(jì)過程中，如果考慮到斜井全長(zhǎng)或部分采用自下而上的方法施工，則可將斜井的傾角調(diào)整到一個(gè)稍大的角度。該傾角使巖渣能自動(dòng)地沿著斜井底板或?qū)Ｓ玫臒o動(dòng)力運(yùn)輸溜槽下滑，便可使復(fù)雜的排渣運(yùn)輸問題變得比較簡(jiǎn)單。斜井傾角加大后帶來的問題是鉆爆作業(yè)比較困難，特別是在全斷面開挖的情況下問題尤為突出。為了解決斜井施工的鉆爆問題，可采用如下工藝流程：先自下而上開挖導(dǎo)洞，形成斜井的排渣系統(tǒng)與材料運(yùn)輸系統(tǒng)，并形成后續(xù)施工的通風(fēng)通道；然后自上而下進(jìn)行擴(kuò)大開挖與支護(hù)，這時(shí)的施工條件與傳統(tǒng)方法的條件相近，鉆爆時(shí)斜井傾角稍大一些，但排渣十分容易；最后自下而上澆筑襯砌。
曲面病害
主要病害及原因
曲線方向不良和曲線鋼軌的磨耗是曲線的主要病害。曲線方向不良的直接原因是橫向水平力的作用，而橫向水平力的大小取決于曲線的平面形狀，二者互為因。曲線方向不良，當(dāng)機(jī)車通過時(shí)，會(huì)發(fā)生劇烈的橫向搖擺，加劇了機(jī)車車輪對(duì)軌道的沖擊和振動(dòng)，使曲線線路各種不良現(xiàn)象惡化；惡化的后果反過來又會(huì)加大機(jī)車通過時(shí)的搖擺，影響機(jī)車的平穩(wěn)運(yùn)行，造成惡性循環(huán)，加劇了鋼軌的磨損。鋼軌的垂直磨耗主要是由于內(nèi)外軌輪滾動(dòng)距離與內(nèi)外軌線長(zhǎng)度不相適應(yīng)的長(zhǎng)度差，要用輪對(duì)在鋼軌上滑行引起的。鋼軌的側(cè)面磨耗的原因主要是導(dǎo)向輪的作用。另外，超高過大過小，曲線軌距擴(kuò)大，曲線軌底坡不正確也都會(huì)引起或加劇鋼軌的磨耗。
整治方法
（1褓持正失不超限。用繩正法認(rèn)真做好曲線整正的計(jì)算及撥道工作，保持正確的曲線標(biāo)樁位置，執(zhí)行對(duì)重點(diǎn)病害地段不定期撥道。加強(qiáng)日常養(yǎng)護(hù)工作，保持曲線頭尾的圓順，對(duì)于曲線的“鵝頭”、“支嘴”等病害進(jìn)行及時(shí)的整治。全面撥正曲線，特別要重視對(duì)小方向、小碎彎的處理。
（2）保持正確的軌距和水平。正失不良給保持軌距、水平增加困難，但軌距、水平超限也會(huì)影響到正失的變化。因此，必須按規(guī)定設(shè)置。保持超高和軌距加寬，徹底鎖定線路，防止爬行，矯正硬彎鋼軌，整修和更換不良道釘，上緊軌距桿，保持道床整潔。加強(qiáng)搗固，及時(shí)消滅坑洼，消滅鋼軌接頭“支嘴”，在改道作業(yè)時(shí)，要兼顧正失不超限，對(duì)連接零件做到“全、正、緊、靠”，做到“改道不離繩”。
（3）保持曲線頭尾圓順。如果曲線兩端的直線方向不是曲線的切線方向，或者曲線標(biāo)樁不正確把直線撥成曲線或把曲線撥成直線；或者為了撥道省勁，長(zhǎng)期上排，都容易產(chǎn)生“鵝頭”，出現(xiàn)曲線頭尾的不圓順。因此，在曲線整正時(shí)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)正失前，必須撥好兩端直線方向，消滅“鵝頭”，然后用繩正法確定各曲線標(biāo)樁的正確位置，正確設(shè)置計(jì)劃正失和計(jì)算撥道量，在撥道作業(yè)時(shí)，可從曲線兩端往中間趕。
（4）正確調(diào)整曲線外軌超高，并做好緩和曲線超高順坡。曲線的超高及超高順坡的設(shè)置，對(duì)鋼軌的磨耗有著直接的影響。如果曲線外軌超高設(shè)置偏大，就會(huì)使機(jī)車車輪更加接近內(nèi)軌，機(jī)車的轉(zhuǎn)向架滑動(dòng)增加，外軌增加側(cè)面磨耗，內(nèi)軌的垂直載荷被動(dòng)增大，增加內(nèi)軌的垂直磨耗；相反，曲線外軌超高偏小，導(dǎo)向力增加，外軌就會(huì)增大載荷，導(dǎo)致外軌增加側(cè)面和垂直的雙向磨耗。按實(shí)際載重運(yùn)行測(cè)速而設(shè)置的正確超高是減輕鋼軌磨耗的主要手段之一。如果超高順坡過大，機(jī)車車體前軸的外輪就會(huì)懸浮，甚至?xí)?dǎo)致脫軌事故。因此，正確設(shè)置曲線的超高順坡是防止曲線脫軌的又一保障。所以，減輕鋼軌的磨耗，正確的設(shè)置曲線超高和做好緩和曲線超高順坡很重要。
參考資料 >