淺談城市地下空間開發(fā)利用三項關鍵技術

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隨著世界經(jīng)濟和科學技術水平的不斷發(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發(fā)展的必然趨勢。所謂“地下空間的開發(fā)利用”是指對地表以下地層空間實體的有序開發(fā)和合理利用。地下工程具有許多地面工程無法比擬的優(yōu)點,但也有一些阻礙其發(fā)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(fā)利用三項關鍵技術進行初步探討。

　　開發(fā)利用城市地下空間將成為21世紀建筑行業(yè)的著眼點,隨著不斷地摸索和新技術的開發(fā),城市地下空間的開發(fā)將日趨成熟和先進,為人類的生產(chǎn)生活帶來巨大的方便與驚喜。根據(jù)地下環(huán)境的特殊性,關于內(nèi)部防災、通風和空調(diào)、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(xù)探索和完善,使其能更好的應用于城市地下空間的開發(fā)利用中。

　　一、內(nèi)部防災技術

　　1.內(nèi)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(nèi)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(tǒng)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(xiàn)場發(fā)生水害后因無阻隔,水進入地下空間,外門因內(nèi)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(fā)生、把災害損失降到最少。

　　2.內(nèi)部災害防治綜述

　　對于不同類型內(nèi)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(zhì),限制明火的使用等。還要加強感知系統(tǒng)靈敏度以及保證通信設備的暢通。并且完善內(nèi)部自救系統(tǒng)和指揮管理系統(tǒng)。

　　二、通風與空調(diào)技術

　　1.地下工程兩種通風方式。地下工程的通風按驅(qū)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(xiàn)為通過墻體縫隙及窗體的空氣流動。根據(jù)自然風壓的形成原理和實際工程環(huán)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(jié)性對自然風的影響等諸多因素。由于自然通風的不穩(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方式為機械通風。機械通風是利用通風機的運轉(zhuǎn)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(cè),向地下空間內(nèi)送風,成為壓入式送風;通風機設在出風口一側(cè),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(cè),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(nèi)有一定正壓,抽出風量必須小于壓入風量。目前,綜合考慮優(yōu)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(tǒng)布置。要注意因地制宜決定通風系統(tǒng)。根據(jù)情況決定通風方式、風機位置、分區(qū)劃段、網(wǎng)路聯(lián)接等。減少串聯(lián)風路,廣泛利用并聯(lián)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(wǎng),應采用分區(qū)通風。在劃分通風區(qū)時更要注意大小適宜合理,重視節(jié)約。對于進風系統(tǒng)和排風系統(tǒng)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(diào)技術。地下建筑的明顯優(yōu)勢是冬暖夏涼,具有熱穩(wěn)定性,可使室溫不致有很大波動。但濕度環(huán)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(chǎn)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(diào)技術。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系統(tǒng)、集中式全空氣一次回風系統(tǒng)、風機盤管系統(tǒng)。由于地下空間和室外存在很大溫差,在加大新風量的同時會消耗巨大的能量,所以要采用一定節(jié)能措施,在新風與排風之間加設能量回收設備,采用節(jié)能裝置對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

　　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(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用了這項技術。主動式采光法需要主動太陽光系統(tǒng)將自然光通過導管、孔道等傳遞到地下空間。原理是根據(jù)季節(jié)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(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,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(chuàng)造出符合人視覺特點的光照環(huán)境。