淺談城市地下空間開(kāi)發(fā)利用三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)

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隨著世界經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展以及地上空間的日益減少,人們將眼光轉(zhuǎn)向地下空間已成為社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。所謂“地下空間的開(kāi)發(fā)利用”是指對(duì)地表以下地層空間實(shí)體的有序開(kāi)發(fā)和合理利用。地下工程具有許多地面工程無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),但也有一些阻礙其發(fā)展的因素和必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。文章對(duì)城市地下空間開(kāi)發(fā)利用三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行初步探討。

　　開(kāi)發(fā)利用城市地下空間將成為21世紀(jì)建筑行業(yè)的著眼點(diǎn),隨著不斷地摸索和新技術(shù)的開(kāi)發(fā),城市地下空間的開(kāi)發(fā)將日趨成熟和先進(jìn),為人類的生產(chǎn)生活帶來(lái)巨大的方便與驚喜。根據(jù)地下環(huán)境的特殊性,關(guān)于內(nèi)部防災(zāi)、通風(fēng)和空調(diào)、采光及照明這三項(xiàng)基本的關(guān)鍵技術(shù)是不可或缺的,并且應(yīng)該繼續(xù)探索和完善,使其能更好的應(yīng)用于城市地下空間的開(kāi)發(fā)利用中。

　　一、內(nèi)部防災(zāi)技術(shù)

　　1.內(nèi)部災(zāi)害的主要類型和原因

　　按照災(zāi)害的不同類型，地下空間內(nèi)部災(zāi)害大致可分為以下幾類：(1)火災(zāi):電氣故障、違章操作、用火不慎、防火系統(tǒng)不健全等。(2)爆炸:易燃?xì)怏w泄露、感知遲緩、報(bào)警延遲等。(3)缺氧中毒事故:感知遲緩、報(bào)警和救援延誤。(4)淹:相鄰施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生水害后因無(wú)阻隔,水進(jìn)入地下空間,外門因內(nèi)部空氣超壓無(wú)法開(kāi)啟排水。

　　綜合各種災(zāi)害的原因大致可分為三個(gè)方面:設(shè)計(jì)問(wèn)題、設(shè)備問(wèn)題、管理問(wèn)題。平時(shí)管理不善導(dǎo)致設(shè)備遇災(zāi)后失靈,感知遲緩,疏散和救援困難等都是引起災(zāi)害的重要原因。對(duì)于這些問(wèn)題,必須給予高度重視,采取有效措施,防止災(zāi)害發(fā)生、把災(zāi)害損失降到最少。

　　2.內(nèi)部災(zāi)害防治綜述

　　對(duì)于不同類型內(nèi)部災(zāi)害的防治大致相同,可分為以下幾個(gè)方面:盡量杜絕災(zāi)害源,比如限制易燃易爆物品,嚴(yán)格控制裝修材料的性質(zhì),限制明火的使用等。還要加強(qiáng)感知系統(tǒng)靈敏度以及保證通信設(shè)備的暢通。并且完善內(nèi)部自救系統(tǒng)和指揮管理系統(tǒng)。

　　二、通風(fēng)與空調(diào)技術(shù)

　　1.地下工程兩種通風(fēng)方式。地下工程的通風(fēng)按驅(qū)使空氣流動(dòng)的動(dòng)力不同,可分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)。自然通風(fēng)是指風(fēng)壓和熱壓作用下的空氣運(yùn)動(dòng),具體表現(xiàn)為通過(guò)墻體縫隙及窗體的空氣流動(dòng)。根據(jù)自然風(fēng)壓的形成原理和實(shí)際工程環(huán)境中自然風(fēng)壓的計(jì)算,可以通過(guò)設(shè)置豎井和平風(fēng)道對(duì)地下建筑進(jìn)行自然通風(fēng)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)充分考慮建筑的方位、朝向、門窗開(kāi)啟程度、自然風(fēng)向以及季節(jié)性對(duì)自然風(fēng)的影響等諸多因素。由于自然通風(fēng)的不穩(wěn)定性,只有摸清它的規(guī)律性才能將其作用發(fā)揮到最大。另一種地下工程中常用的通風(fēng)方式為機(jī)械通風(fēng)。機(jī)械通風(fēng)是利用通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)給空氣一定的能量,造成通風(fēng)壓力以克服地下空間通風(fēng)阻力,使地面空氣不斷地進(jìn)入地下,沿著預(yù)定路線流動(dòng),然后將污風(fēng)再排出的通風(fēng)方法。使用的扇風(fēng)機(jī)按其構(gòu)造原理可分為離心式與軸流式兩大類。通風(fēng)機(jī)設(shè)在入風(fēng)口一側(cè),向地下空間內(nèi)送風(fēng),成為壓入式送風(fēng);通風(fēng)機(jī)設(shè)在出風(fēng)口一側(cè),從工程向外抽風(fēng),稱為抽出式通風(fēng)。為造成工事的正壓,風(fēng)機(jī)和過(guò)濾裝置應(yīng)設(shè)置在入風(fēng)口一側(cè),由通風(fēng)機(jī)向工事做壓入式通風(fēng),供房間、車間等人員呼吸用。某些單獨(dú)房間必須排出廢氣時(shí)可以設(shè)置抽出風(fēng)機(jī)。為保持地下工程內(nèi)有一定正壓,抽出風(fēng)量必須小于壓入風(fēng)量。目前,綜合考慮優(yōu)缺點(diǎn),地下工程常采用兩種通風(fēng)方式相互輔助共同作用的形式。

　　2.地下工程通風(fēng)系統(tǒng)布置。要注意因地制宜決定通風(fēng)系統(tǒng)。根據(jù)情況決定通風(fēng)方式、風(fēng)機(jī)位置、分區(qū)劃段、網(wǎng)路聯(lián)接等。減少串聯(lián)風(fēng)路,廣泛利用并聯(lián)風(fēng)路可以減少通風(fēng)距離,降低通風(fēng)阻力。若工程由長(zhǎng)風(fēng)道組成的風(fēng)道網(wǎng),應(yīng)采用分區(qū)通風(fēng)。在劃分通風(fēng)區(qū)時(shí)更要注意大小適宜合理,重視節(jié)約。對(duì)于進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng)的各個(gè)組成部分都要謹(jǐn)慎科學(xué)地進(jìn)行設(shè)計(jì)安排。

　　3.地下工程空調(diào)技術(shù)。地下建筑的明顯優(yōu)勢(shì)是冬暖夏涼,具有熱穩(wěn)定性,可使室溫不致有很大波動(dòng)。但濕度環(huán)境卻存在較大的問(wèn)題。若通風(fēng)除濕措施不當(dāng),會(huì)使地下空間相對(duì)濕度超過(guò)允許范圍。相對(duì)濕度過(guò)高,人體散熱困難,會(huì)讓人產(chǎn)生悶熱和不適,還會(huì)促進(jìn)霉菌的增長(zhǎng),當(dāng)人員擁擠時(shí)還會(huì)導(dǎo)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(wèn)題,最基本的手段就是采取空調(diào)技術(shù)。常用的空調(diào)系統(tǒng)形式主要分為:集中式全空氣一次回風(fēng)系統(tǒng)、集中式全空氣一次回風(fēng)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)。由于地下空間和室外存在很大溫差,在加大新風(fēng)量的同時(shí)會(huì)消耗巨大的能量,所以要采用一定節(jié)能措施,在新風(fēng)與排風(fēng)之間加設(shè)能量回收設(shè)備,采用節(jié)能裝置對(duì)地下空間能量的回收與資源可持續(xù)利用具有重要意義。

　　三、采光及照明技術(shù)

　　1.天然采光。天然采光不僅僅是為了滿足照明和節(jié)約能耗,更重要的是為了滿足人們對(duì)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(yōu)越性。天然采光的方式主要有被動(dòng)式采光法和主動(dòng)式采光法兩類。被動(dòng)式采光法主要取決于采光窗的種類,可歸納為側(cè)窗和天窗。側(cè)窗及高側(cè)窗采光法主要用于半地下室地下空間、山坡上的臺(tái)階式地下建筑、覆土及窯洞式建筑側(cè)墻采光及豎井側(cè)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(kāi)窗,將天然光引入室內(nèi)。著名的蒙特利爾“地下城”,日本神戶地下城等都廣泛應(yīng)用了這項(xiàng)技術(shù)。主動(dòng)式采光法需要主動(dòng)太陽(yáng)光系統(tǒng)將自然光通過(guò)導(dǎo)管、孔道等傳遞到地下空間。原理是根據(jù)季節(jié)和時(shí)間計(jì)算出太陽(yáng)位置變化,利用集光、傳光和散光等裝置與配套的控制系統(tǒng)將自然光傳送到需要照明部位。

　　2.人工照明?？v然天然采光具有諸多優(yōu)點(diǎn),但地下空間很難完全利用天然采光來(lái)滿足地下各個(gè)部分的照明需要。所以要運(yùn)用人工照明技術(shù)來(lái)進(jìn)行補(bǔ)充。在采用人工照明技術(shù)時(shí)應(yīng)綜合考慮照度、均勻度、色彩適宜度等因素,力爭(zhēng)創(chuàng)造出符合人視覺(jué)特點(diǎn)的光照環(huán)境。