城市地下空間建設簡議

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[摘要]隨著世界經濟和科學技術水平的不斷發展以及地上空間的日益減少,人們將眼光轉向地下空間已成為社會發展的必然趨勢。所謂“地下空間的開發利用”是指對地表以下地層空間實體的有序開發和合理利用。地下工程具有許多地面工程無法比擬的優點,但也有一些阻礙其發展的因素和必須解決的關鍵技術問題。文章對城市地下空間開發利用三項關鍵技術進行初步探討。

[關鍵詞]城市地下空間關鍵技術內部防災通風與空調采光及照明

開發利用城市地下空間將成為21世紀建筑行業的著眼點,隨著不斷地摸索和新技術的開發,城市地下空間的開發將日趨成熟和先進,為人類的生產生活帶來巨大的方便與驚喜。根據地下環境的特殊性,關于內部防災、通風和空調、采光及照明這三項基本的關鍵技術是不可或缺的,并且應該繼續探索和完善,使其能更好的應用于城市地下空間的開發利用中。

一、內部防災技術

1.內部災害的主要類型和原因

按照災害的不同類型,地下空間內部災害大致可分為以下幾類:(1)火災:電氣故障、違章操作、用火不慎、防火系統不健全等。(2)爆炸:易燃氣體泄露、感知遲緩、報警延遲等。(3)缺氧中毒事故:感知遲緩、報警和救援延誤。(4)淹:相鄰施工現場發生水害后因無阻隔,水進入地下空間,外門因內部空氣超壓無法開啟排水。

綜合各種災害的原因大致可分為三個方面:設計問題、設備問題、管理問題。平時管理不善導致設備遇災后失靈,感知遲緩,疏散和救援困難等都是引起災害的重要原因。對于這些問題,必須給予高度重視,采取有效措施,防止災害發生、把災害損失降到最少。

2.內部災害防治綜述

對于不同類型內部災害的防治大致相同,可分為以下幾個方面:盡量杜絕災害源,比如限制易燃易爆物品,嚴格控制裝修材料的性質,限制明火的使用等。還要加強感知系統靈敏度以及保證通信設備的暢通。并且完善內部自救系統和指揮管理系統。

二、通風與空調技術

1.地下工程兩種通風方式。地下工程的通風按驅使空氣流動的動力不同,可分為自然通風和機械通風。自然通風是指風壓和熱壓作用下的空氣運動,具體表現為通過墻體縫隙及窗體的空氣流動。根據自然風壓的形成原理和實際工程環境中自然風壓的計算,可以通過設置豎井和平風道對地下建筑進行自然通風。在設計過程中應充分考慮建筑的方位、朝向、門窗開啟程度、自然風向以及季節性對自然風的影響等諸多因素。由于自然通風的不穩定性,只有摸清它的規律性才能將其作用發揮到最大。另一種地下工程中常用的通風方式為機械通風。機械通風是利用通風機的運轉給空氣一定的能量,造成通風壓力以克服地下空間通風阻力,使地面空氣不斷地進入地下,沿著預定路線流動,然后將污風再排出的通風方法。使用的扇風機按其構造原理可分為離心式與軸流式兩大類。通風機設在入風口一側,向地下空間內送風,成為壓入式送風;通風機設在出風口一側,從工程向外抽風,稱為抽出式通風。為造成工事的正壓,風機和過濾裝置應設置在入風口一側,由通風機向工事做壓入式通風,供房間、車間等人員呼吸用。某些單獨房間必須排出廢氣時可以設置抽出風機。為保持地下工程內有一定正壓,抽出風量必須小于壓入風量。目前,綜合考慮優缺點,地下工程常采用兩種通風方式相互輔助共同作用的形式。

2.地下工程通風系統布置。要注意因地制宜決定通風系統。根據情況決定通風方式、風機位置、分區劃段、網路聯接等。減少串聯風路,廣泛利用并聯風路可以減少通風距離,降低通風阻力。若工程由長風道組成的風道網,應采用分區通風。在劃分通風區時更要注意大小適宜合理,重視節約。對于進風系統和排風系統的各個組成部分都要謹慎科學地進行設計安排。

3.地下工程空調技術。地下建筑的明顯優勢是冬暖夏涼,具有熱穩定性,可使室溫不致有很大波動。但濕度環境卻存在較大的問題。若通風除濕措施不當,會使地下空間相對濕度超過允許范圍。相對濕度過高,人體散熱困難,會讓人產生悶熱和不適,還會促進霉菌的增長,當人員擁擠時還會導致空氣中二氧化碳、一氧化碳、灰塵、異味的增加,危害人體健康。為增加地下空間舒適度并解決除濕問題,最基本的手段就是采取空調技術。常用的空調系統形式主要分為:集中式全空氣一次回風系統、集中式全空氣一次回風系統、風機盤管系統。由于地下空間和室外存在很大溫差,在加大新風量的同時會消耗巨大的能量,所以要采用一定節能措施,在新風與排風之間加設能量回收設備,采用節能裝置對地下空間能量的回收與資源可持續利用具有重要意義。

三、采光及照明技術

1.天然采光。天然采光不僅僅是為了滿足照明和節約能耗,更重要的是為了滿足人們對自然光、空間方向感、白晝交替等自然信息感知的心理要求,從而減輕或消除人員的壓抑和恐慌。相比于人工照明,自然采光具有許多優越性。天然采光的方式主要有被動式采光法和主動式采光法兩類。被動式采光法主要取決于采光窗的種類,可歸納為側窗和天窗。側窗及高側窗采光法主要用于半地下室地下空間、山坡上的臺階式地下建筑、覆土及窯洞式建筑側墻采光及豎井側窗采光等。天窗采光,又稱頂部采光,是將在房間或大廳的頂部開窗,將天然光引入室內。著名的蒙特利爾“地下城”,日本神戶地下城等都廣泛應用了這項技術。主動式采光法需要主動太陽光系統將自然光通過導管、孔道等傳遞到地下空間。原理是根據季節和時間計算出太陽位置變化,利用集光、傳光和散光等裝置與配套的控制系統將自然光傳送到需要照明部位。

2.人工照明。縱然天然采光具有諸多優點,但地下空間很難完全利用天然采光來滿足地下各個部分的照明需要。所以要運用人工照明技術來進行補充。在采用人工照明技術時應綜合考慮照度、均勻度、色彩適宜度等因素,力爭創造出符合人視覺特點的光照環境。

參考文獻:

[1]童林旭.地下商業街規劃與設計.中國建筑工業出版社,1998.

[2]胡漢華,吳超,李茂楠.地下工程通風與空調.中南大學出版社,2005.

[3]黃強.地下空間開發利用關鍵技術指南.中國建筑工業出版社,2006.

[4]童林旭.地下建筑圖說100例.中國建筑工業出版社,2007.