地铁人防工程风道人防设备浅析

孙 继 元

(北京铁五院工程设计咨询有限公司，北京 102627)

地铁风道，一般包含地铁进风、排风、活塞风井、隧道风井等口部[1]。地铁人防战时通风道一般与地铁平时环控通风风道、通风管路等共用，战时新风和战时排风在车站斜对角布置[2]。地铁风道人防设备，设置于地铁的风道位置，作为地铁人防设备体系中的重要一环，通过不同类型设备的使用，保证在规定防护级别条件下的战时清洁通风和隔绝通风[3]。在已有设计工作基础上，本文以北京市地铁人防工程风道人防设备为例，主要简述人防设备的分类、结构功能特点、一般设计要求、施工及安装调试等，为地铁人防工程风道人防设备的设计施工提供一定的参考和借鉴。

1 风道人防设备分类

按照战时功能区分，地铁风道一般可分为清洁式风道和隔绝式风道，清洁式风道又可细分为清洁式进风道和清洁式排风道，战时起到通风换气的作用；隔绝式风道可作为防护单元战时与外界的屏障，隔绝外界冲击波和有毒有害气体等。

此文以比较典型的北京地区为例，为5级人防设计要求。清洁式风道人防设备因实际工程需求、施工初步设计和土建条件等因素的差异，设计分为两道门模式和三道门模式，目前以两道门模式为主；隔绝式风道均为两道门设计，具体设计要素可参照表1。京外地区只要以6级人防设计要求为主，除设备用料、受力计算有所区别外，隔绝式风道一般只设计一道防护密闭门。

表1 风道人防设备分类

2 风道人防设备的结构功能及特点

2.1 清洁式风道人防设备

2.1.1清洁式进(排)风活门防护密闭门

此设备为清洁式风道两道门设计的第一道门，由门扇、门框、闭锁、铰页、定位缓冲装置、组合油网滤尘器、电(手)动密闭阀门及胶管活门八部分组成。门扇与门框周边搭接，承受正向压力，冲击波负压通过闭锁头来传递[2]。结构组成见图1，实物图见图2。

柱形胶管活门设于门扇正面上，选用数量根据设计载荷和风量确定。通风时柱体圆形孔与防护罩圆形孔是对齐的，以保证通风。当遭受冲击超压时，防护罩未开孔柱面遮蔽柱体通风孔，阻止冲击波进入通风系统，从而达到防波目的。经试验检测，柱形活门的消波率为96%，完全满足五级人防的设防要求。组合油网滤尘器置于胶管活门背后，依据设计通风量选用相应数量，平时进风时能将较大颗粒的灰尘过滤。电(手)动密闭阀门设于门扇背后，可以根据需要开关，满足工程通风的要求。关闭时，推杆在电动或手动作用下，推杆回缩，推动竖连杆和上、下连杆，使阀盖作回转运动，当运动到关闭位置时，限位开关使电机停止转动，而完成密闭阀关闭；反之则可开启密闭阀。

清洁式进(排)风活门防护密闭门主要特点：

1)将防护消波功能和通风转换功能集中在一道门上，既满足了地铁人防工程平时大风量通风的要求，又较好地兼顾了战时清洁式通风的要求。

2)消波率高、通风量大、通风阻力小，密闭措施可靠，平战转换快捷，便于维护、保养。

3)通风转换装置设计理念先进，产品新颖，使用方便，既可手动又可电动，较好地实现了战时清洁式通风与隔绝式防护的功能转换，而且完全满足人防指挥自动化要求。

2.1.2清洁式进(排)风机密闭门

此设备为清洁式风道两道门设计的第二道门，即为设置有风机的密闭门由门扇、门框、风机、风机密闭盖、铰页、闭锁、定位缓冲装置七部分组成。门扇上设计有根据通风量选用的风机，并在风机内侧设计有密闭盖板。战时处于人防门关闭状态，需要通风换气时，打开密闭盖板，开启风机；外部空气被污染前关闭风机和密闭盖，实现隔绝防护，密闭门结构组成见图3，实物图见图4。

主要特点：

1)结构简单，通风量大，密闭措施可靠，操作便捷，很好的满足快速平战转换的要求，后期维护保养方便[4]。

2)风机实现电控，满足人防指挥自动化要求。

2.1.3清洁式进(排)风活门防护门和清洁式进(排)风密闭阀门防护密闭门

这两种设备为清洁式风道三道门设计的第一和第二道门，在设计中将两道门设计的第一道门，清洁式进(排)风活门防护密闭门，功能进行分拆。清洁式进(排)风活门防护门中，保留胶管活门和组合油网滤尘器，去掉电(手)动密闭阀门。设计中强调防护受力，对密闭功能不做要求。清洁式进(排)风密闭阀门防护密闭门，只保留电(手)动密闭阀门，设计中兼顾防护和密闭功能。从表1的分类中可以看出，三道门设计的第三道门和两道门设计的第二道门，均为清洁式进(排)风机密闭门，设计理念也完全相同，防护门结构组成见图5，密闭门结构组成见图6。

清洁式风道人防设备中，两道门设计为较新的设计。从前文介绍中可以看出，此设计用两道门实现了人防清洁式通风要求的全部功能，因而可以简化人防土建设计，有效缩短防护段土建长度，降低工程造价的优势，目前也开始被较多采用。

2.2 隔绝式风道人防设备

战时不需要用来行使通风作用的风道，我们一般采用门式封堵措施，起到战时防护密闭隔绝的作用，能有效抵御核爆冲击波的破坏作用，并阻挡核沾染和生化毒剂和不清洁的气体、物质等进入防护单元内部。

类似北京的5级人防要求，一般设置两道封堵门，即第一道隔绝式风道防护密闭门与第二道隔绝式风道密闭门。低于5级要求(如北京之外的其他很多地区)，一般只设置一道隔绝式风道防护密闭门，结构组成见图7。

隔绝式风道防护密闭门由门扇、门框、闭锁、铰页、定位缓冲装置等部分组成。门扇平时处于开启状态，由定位缓冲装置进行可靠定位，战时将门扇关闭。门扇与门框周边搭接。铰页采用通轴式双铰页，使门扇关闭轻便灵活。单扇门所有锁头联动，保证同步压缩密封胶条。第一道防护密闭门设计结构强度要求高，冲击波负压通过闭锁头来传递，起到承受正向压力的作用，并兼顾密闭作用。第二道密闭门设计结构要求降低，主要起到密闭作用。

主要特点：

1)结构简单，易于设计加工，工程造价低；

2)通用性好，与清洁式风道设备相比，只相当于去掉门上的柱形活门、密闭阀门、油网滤尘器、风机等通风清洁组件，形成密闭门扇，结构通用性高；

3)支承、密封面完整，防护、密闭性能可靠；

4)平战转换快捷。

3 地铁风道人防设备的设计要求

清洁式风道及隔绝式风道设备，均需要满足以下设计要求：

1)门孔尺寸：宽×高，可依据设计的具体孔口尺寸调整；

2)防护密闭门：抗力0.2 MPa(动载)，单项承载受力，密闭门：按刚性设计，不考虑受力要求；

3)密闭性能：最大漏气量满足《检验与施工标准》要求；

4)门扇操作人数及操纵方式：2人手动操作；

5)门扇启(闭)推力(此指标体现铰页运转性能)：不大于100 N(最大门扇启闭力小于《检验与施工标准》中一等品的规定值)；

6)闭锁手摇力(此指标体现闭锁性能好坏)：不大于200 N(最大关锁操纵力小于《检验与施工标准》中一等品的规定值)；

7)总启(闭)时间：小于10 min(平战功能转换时间)。

除以上设计要求，对于清洁式风道设备，还需满足以下设计要求：

1)活门的战术技术要求：抗力为0.2 MPa(动载)，风量为18 000 m3/h，消波率大于90%；

2)密闭阀门的战术技术要求：电动关闭时间小于15 s，手动力小于100 N，手动启(闭)时间小于5 min；

3)风机的战术技术要求：通风量为18 000 m3/h，风压为779 Pa。

4 人防设备制造、安装及调试

4.1 设备制造

为满足设备的受力、密闭等要求，设备设计时需要经过较大量的计算核实。因而实际工厂生产时，要求严格按照设计图纸要求进行加工。由于地铁需要防护的孔口尺寸一般较大，设计受力大等原因，设计完成的设备一般重量很大，达到数吨甚至十数吨不等，因而关键受力、承重部位，如铰页、承重座等，要求严格按照图纸要求进行表面处理，不能有任何折扣。图纸的任何调整，需要经过设计人员的重新复核和首肯后才可进行。

4.2 门框墙(临空墙)施工、吊环的埋设

受现场安装环境限制，设备安装时，需要依靠吊环，使用倒链进行人工安装，因而对吊环的要求一般较高。门框墙(临空墙)钢筋接驳器和吊环的埋设必须对照门框墙结构的配筋直径、间距、数量以及吊环的位置对应埋设。

4.3 防护设备施工安装

人防设备安装要求的精度高(垂直度误差小于1‰)，而土建施工要求的精度一般较低，因此必须要注意门框立装后的施工保护[5]。门框安装若发生倾斜，会发生门扇的自走现象，严重的则门扇不能关闭到位，无法保证密闭。为此，每次浇筑混凝土前，都要进行隐检，在检查钢筋绑扎及预埋件、预埋管线安装质量的同时，必须严格隐检门框的精度。在编筋、立模过程中，不得损坏门框及支撑，更不能以门框及其支撑作为立模依托。门框及其支撑和模板支撑应为各自独立的系统，互不接触。

建立完善的和主要人员固定的施工队伍。首先，由于地铁人防的安装环境一般较恶劣，客观上提高了施工难度；另外，包括风道设备在内的地铁人防设备，一般体积、重量均较大，在有限空间内，对如此重量和体积的设备进行人工精确操作安装，进一步增加了难度。因而，对安装队伍，需要较高的要求。加强安装人员的技能及意识培训，使其形成熟练的技能，有利于保证设备的安装精度及调试速度。另外，人员技能的熟练、经验的积累，对在复杂的操作环境中，最大限度的保障施工安全也是极其有利的因素。

5 结语

按照国家现阶段运行为主，兼顾人防的要求，地铁人防工程需要做到在和平时期不影响正常运营，为国家交通运输贡献力量；在战时，为国家提供应急技术支持，保护人民人身和财产安全。本文从分类、功能结构、设计要点、施工及安装的注意事项几个方面，对地铁人防设备的一个重要分类——风道人防设备进行了较详细的剖析，为地铁人防设计和建设提供借鉴。