地铁长大过海区间隧道通风排烟方案

针对地铁长大过海区间隧道通风排烟问题,结合青岛地铁1号线瓦贵区间工程,采用理论及对比分析、数值解算等方法,分析过海区间隧道区间风井设置、火灾工况气流组织等问题。介绍青岛地铁1号线瓦贵区间概况,然后提出区间风井设置的要点,参考国内相关城市过江工程实例,采用土建排烟风道,以保证灾害工况下两车追踪人员的疏散安全。阐述陆域段防排烟和海域段防排烟方案,对于陆域段,排烟方案可以按照常规地铁区间进行设置;对于海域段,需根据区间长度,采用全吊顶或者局部吊顶排烟方案。通过研究区间火灾安全目标,设定热释放功率为10 MW,隧道临界风速为2.1 m/s,重点排烟量为80 m3/s,并绘制通风网络解算结果图,解算结果表明各区间风井的防排烟系统均满足规范要求。     

武汉轨道交通 8 号线 越江区间通风系统研究

介绍了武汉轨道交通8号线大直径盾构越江区间隧道的通风设计方案,特别对火灾工况,从排烟模式、风道漏风、风机配置等方面,比较了分段纵向通风和半横向通风两种方式的优缺点,最终选定了分段纵向排烟方案。在火灾规模取值10.5MW条件下,利用SES软件对区间内典型火灾工况进行了模拟计算分析,结果表明通过区间两端风机联合动作,采用集中设置排烟口的分段纵向排烟方案,可满足越江区间内火灾排烟临界风速及人员疏散要求。     

隧道横通道附近火源最不利位置的确定

通过量纲分析推导横通道附近火源最不利位置与火源功率、隧道纵向风速的关系式。采用1∶20隧道模型对不同火源功率、不同隧道纵向风速时横通道附近火源最不利位置进行研究。结果表明:随着火源功率增加,横通道附近火源最不利位置保持不变,说明改变火源功率并不影响横通道附近火源最不利位置;随着隧道纵向风速增加,横通道附近火源最不利位置的最小值基本不变,而其最大值则在风速小于2.5m·s~(-1)时呈0.8次方增加趋势,在风速大于2.5m·s~(-1)时横通道附近火源最不利位置的最大值基本不变。对模型试验数据进行拟合,明确了隧道横通道附近火源最不利位置与隧道纵向风速、火源功率之间的关系,得到横通道附近火源最不利位置的无量纲计算公式。     

多向风流耦合作用对隧道火灾温度场的影响

纵向风速和排烟风量是影响纵向通风结合集中排烟火灾通风方案效果的两个重要因素,为合理分析二者的影响特性并确定二者大小,借助CFD技术分析纵向垂直风流和排风诱导斜向风流所形成的多向风流耦合作用对隧道火灾温度场的影响。结果表明,排烟风量一定,纵向风速提高会使火源区温度梯度增大,烟气扩散区温度梯度减小,并且火源上下游排烟口以内的范围温度分层现象明显,而到排烟口的位置开始出现分层失稳;同时,排烟量一定通过调整纵向风速或纵向风速一定通过提高排烟量均可以获得良好的温控效果。     

地铁跨海隧道火灾FDS数值模拟研究

以青岛某地铁跨海隧道为研究对象,论述其工程概况及防排烟系统设计,并建立物理模型。从火源强度、火源类型设定、燃烧模型、几何模型网格设置和火灾耐受极限判断标准方面设置边界条件。采用FDS数值模拟分析方法,对隧道内的温度分布、正线隧道内的风速、正线隧道内能见度、正线隧道内的CO浓度分布进行分析,提出慎重选取隧道防灾通风方案和合理控制风机的开启时间对隧道火灾中的人员安全疏散至关重要的结论。     

铁路主隧道与斜井风流耦合作用下的火灾模型试验研究

为研究铁路隧道中主隧道与斜井风流在火灾模式下的相互影响,分别对不同主隧道风速、斜井风速以及火灾规模等组合情景下的铁路隧道火灾进行燃烧模型试验。研究结果表明:火灾规模越大,隧道拱顶处最高温度越高,与火灾规模15 MW相比,火灾规模20 MW的最高温度升高130℃;与主隧道内通风2.5 m/s相比,不通风时拱顶最高温度升高140℃,且后者主隧道内火灾烟气更易侵入斜井;斜井向主隧道送风风速越大,含斜井主隧道段内的拱顶温度越低;与不送风相比,斜井送风风速为3 m/s时火源拱顶最高温度约降低80℃,不含斜井主隧道段内拱顶温度变化不明显;斜井送风风速越大,烟气进入斜井内的长度越短,与不送风相比,斜井内送风风速为1 m/s时斜井内烟气长度减少74 m;保证主隧道火灾烟气不侵入斜井的临界风速为2 m/s。     

市域快线列车内不同位置火灾对隧道温度场分布的影响研究

区间隧道火灾时的温度场分布是保障隧道结构安全与制定人员疏散方案的重要依据。根据市域快线列车车厢内部不同因素引发火灾的常见位置,通过数值模拟的方法研究市域快线列车内部不同位置火灾对隧道温度场分布的影响。研究结果表明：1)在1～3 MW火灾中,行李火灾、人为纵火常见位置对隧道拱顶温度影响较大;在4～5 MW火灾中,设备火灾常见位置对隧道拱顶温度影响较大。隧道拱顶的高温区出现在火灾车厢某个客室侧门上方。2)隧道拱顶最高点处温度峰值的最大值常出现在车厢端部客室侧门处。在火灾车厢范围外,隧道拱顶最高点处温度呈指数衰减,且纵向轴线上的火源越靠近车厢中心,隧道拱顶最高点处温度衰减越慢。3)当火源位于车厢内,疏散平台上方的拱顶温度受影响范围较小、峰值较高,当火源位于贯通道内其受影响范围较大、峰值较低,且每个客室侧门处均形成了峰值。4)市域快线列车内部火灾会对3～4节车厢范围内的疏散平台2 m高处温度产生显著影响,在此范围内客室侧门正对的位置形成峰值。当火源功率达到3 MW时,疏散平台开始出现危险区域;当火源功率达到4 MW以上,不同火灾位置时疏散平台均会出现危险区域。行李火灾、人为纵火常见位置的火灾场...     

V形坡铁路隧道火灾模式下烟气流动分布特性研究

以宝(鸡)兰(州)客运专线渭河特长隧道为例,对"V"字线形隧道火灾模式下烟气流动特性和分布特征进行三维数值模拟研究,对含竖井区段进行计算模拟,分析火灾烟气在隧道内的流动特性和分布特征。通过对不同火源位置、不同纵向通风形式和不同横通道通风状态下火灾工况的模拟计算,分析纵向通风对火灾烟气流动、横断面烟气分布、拱顶中心和一人高处温度分布的影响,得出温度控制的可用安全疏散时间曲线。当救援通道位于火灾上风区时,为避免高温烟气回流,应保证有≥1.0 m/s的纵向通风;当救援通道位于火灾下风区时,为确保疏散人员安全,应改变纵向通风方向,使救援通道处于上风区。     

铁路隧道横通道临界风速研究

铁路隧道横通道临界风速是横通道能否有效防烟的重要参数。根据π定理和相似理论,对影响横通道临界风速的相关因素进行量纲分析,推导出横通道临界风速与隧道纵向风速、火灾热释放率、横通道防火门的高度及宽度、横通道与隧道的夹角这5个影响参数的无量纲函数关系式;通过数值模拟并对模拟数据拟合,确定横通道临界风速与这5个影响参数的关系。结果表明:当无量纲隧道纵向风速不大于0.114时,横通道临界风速随隧道纵向风速的增大呈3/7次方的增长关系,当隧道纵向风速大于0.114时,横通道临界风速随隧道纵向风速的增大呈-3/40次方的减小关系;横通道临界风速与火源热释放率呈1/3次方的增长关系、与防火门高度近似呈6/5次方的增长关系、与防火门的门宽无关、与横通道和隧道之间的夹角呈-3/8次方的减小关系。根据这些拟合结果确定无量纲函数关系式中各未知系数的取值,进而得到横通道临界风速的无量纲计算公式。     

考虑时间因素的铁路隧道防灾通风方案研究

研究目的:隧道防灾通风系统启动后,疏散横通道防护门不能立刻达到临界风速,尚需等待一定的时间。现行铁路防灾规范要求安全疏散时间不宜超过6 min,可见疏散前期的时间是十分宝贵的,防灾通风系统的及时性是必须考虑的问题。基于此,本文研究两单隧道互为救援时的防灾通风系统,建立防灾通风网络模型,从整体上对救援站供风策略开展对比分析,另外也对目前广泛采用的安全隧道供风的漏风率进行研究。研究结论:(1)安全隧道供应新鲜风时,普通横通道防护门门缝存在漏风,漏风率随隧道长度增加而增大,隧道长度超过36 km且门缝大于4 mm时,将有超过10%的新鲜风在送往救援站的途中损失;(2)应关注救援站防护门处风速的时变特性,以快速达到并保持不小于临界风速表征通风方案具有良好的及时性;(3)由安全隧道供风的方案,防护门处风速时变模式记为M1,该风速随时间单调增大并可划分3阶段,即初期缓慢增大、中期快速增长、后期持续缓慢增大并趋稳定;由辅助坑道供风的方案,防护门处风速时变模式记为M2,该风速峰值出现在疏散前期,可划分3阶段,即初期缓慢增大、中期快速增大并出现最大值、后期持续缓慢降低;相较而言,M2具有更优的及时性;(...     

市域快速轨道交通水底盾构隧道防灾救援实例分析

市域快速轨道交通难免以隧道形式穿越大江大河,有必要探究市域快速轨道交通水底隧道防灾救援方法。依托温州市域铁路S2线瓯江北口隧道的工程实例,从工程应用、疏散效果、施工风险、结构受力、经济性、适用范围等方面,对比分析水底隧道受灾人员常见疏散方式,确定瓯江北口隧道受灾人员疏散方案;采用FDS软件模拟瓯江北口隧道不同火灾工况下,烟气、温度、可见度蔓延情况,以及安全疏散时间与距离火源位置关系。分析结果表明:隧道内发生火灾时,开启风机可使排烟效果得到明显提高,有利于人员安全疏散。     

地铁大断面区间隧道排烟方式分析与探讨

通过对目前地铁大断面区间隧道通常采用的纵向通风的防排烟方式进行分析,针对纵向通风存在的烟气过站、车中火灾时部分乘客在烟雾中疏散等问题,提出利用区间隧道顶部空间,设置排烟风道的半横向通风方式,并针对半横向通风方式存在的问题进行分析和提出相应解决方案,所得结论可为地铁工程中大断面区间隧道的防排烟设计提供参考。     

超长水下隧道重点排烟量计算研究

基于某超长水下公路隧道的重点排烟系统,采用羽流质量流量的计算公式得出火灾产烟量,使用火灾烟气模拟软件FDS建立分析模型,对超长水下隧道重点排烟系统的排烟量、排烟效率、纵向风速、开启排烟口方案、火源上游可用疏散时间等进行了分析。首先,介绍了现有重点排烟系统及重点排烟量设计标准的相关内容;其次,提出了重点排烟量的理论计算方法;最后分析了该超长水下隧道重点排烟系统的各工况排烟效果,认为采用羽流质量流量的计算公式、排烟口设置对应的排烟效率进行理论重点排烟量计算,排烟风道、排烟风机需考虑排烟口漏风量。     

地铁某岛式车站隧道火灾的模拟与分析研究

为分析上海地铁1号线某枢纽车站隧道火灾防排烟能力,分别对该站自然通风、开/关站台轨旁侧排烟风机(UPE)等机械排烟条件下,10 MW列车火灾时的车站烟气温度场、烟雾分布及浓度进行了数值模拟与分析研究。研究表明,火灾列车进入车站时必须及时开启车站排烟风机(SEF)、隧道事故风机(TVF)和轨旁侧排烟风机(UPE),方能使站台隧道内风速接近临界速度,基本消除站台隧道内烟气逆向扩散,同时烟雾限制在隧道局部且浓度较低,有利乘客疏散。目前该排烟机制下站台层部分楼梯口烟气温度仍偏高,风速未达到地铁设计规范要求,存在安全隐患,应当引起运营部门的重视。     

地铁区间隧道火灾烟气分区控制试验研究

地铁区间隧道内对乘客生命威胁最大的是火灾烟气,因此防灾的关键在于烟气控制。车头和车尾火灾时采取纵向通风能使人烟分离,但对于列车中部着火时下风侧乘客将不可避免地在烟气笼罩的环境中。提出了火灾烟气纵向分区控制模式,即利用防烟隔板将隧道划分成行驶区和疏散通道2个防烟分区,采取适当通风阻止烟气侵入疏散通道,保障人员疏散过程与烟气分离。通过1∶5隧道模型中烟气分区控制试验结果的比较分析,证实采取不同通风方式均可使疏散通道保持较高压力,使气流由疏散通道流向行驶区,以阻止火灾烟气侵入疏散通道内,但不同通风方式在高温控制及烟气控制效果上存在差异,其中以疏散通道正压送风及行驶区单侧排烟相结合的通风方式综合控制效果最好。     

隧道阻塞比对临界风速影响的模型试验研究

分析阻塞比对临界风速的影响,采用1∶20缩尺隧道模型,在火源功率为5.88kW时,对9种不同阻塞比的临界风速进行模型试验研究。结果表明:有车辆阻碍物时临界风速明显降低,并随着阻塞比的增大而减小,且减小比例略小于阻塞比;对临界风速的测量值进行数据拟合得到阻塞比修正系数为0.548,从而提出考虑阻塞比时临界风速的计算公式;对比分析本实验所得与既往研究所得临界风速减小比例与阻塞比的关系,认为火源燃烧面高度、火源位置(火源与阻碍物的相对位置关系、火源在阻碍物内/外部)和车辆侧壁开口面积是导致有车辆阻碍物时临界风速减小比例与阻塞比关系不同的主要因素。     

基于因次分析的隧道火灾临界风速研究

用因次分析法建立了临界风速与相关参数的关系式,导出了临界风速无因次准则的表达式.以狮子洋隧道为载体建立隧道模型,在坡度为0、不同火灾热释放速率、不同通风风速情况下进行数值模拟,获得不同火灾热释放速率时的临界风速.在此基础上,以不同火灾热释放速率对应的临界风速为条件进行数值模拟得到火源上方烟气的温度.将所得的数据代入关系式进行拟合,给出了一种新的临界风速计算公式.     

地铁站台火灾不同排烟模式下排烟效果的数值模拟研究

运用火灾动力学模拟软件FDS,对广州某一地铁车站岛式站台端部发生5MW火灾的情况进行数值模拟研究,对比分析不同排烟模式下地铁站内的顶棚温度分布、人眼特征高度处温度、能见度、CO浓度分布以及楼梯口风速分布情况,分析其排烟效果是否满足人员安全疏散的要求。结果表明,对于顶棚温度和人眼特征高度处能见度而言,3种排烟模式都能满足要求。对于楼梯口新风风速而言,排烟口为11个的排烟模式不满足要求。比较3种模式下温度和CO浓度的扩散范围,发现排烟口为22个的排烟模式的控烟效果较好,更有利于人员的安全疏散。     

地铁出入段线防排烟系统 设计方案优化研究

对于地铁出入段线防排烟系统设计方案,常采用在靠近洞口处设置射流风机辅助排烟的方式,这种方案 中射流风机的配电成本远高于射流风机本身成本。采用 FDS 数值模拟方法,研究郑州地铁 10 号线出入段线隧道 5 种防排烟系统设计方案的隧道风速和排烟效果,并对各方案进行经济性分析。研究结果表明：作为非载客区间 的出入段线,其排烟风速低于 2 m/s 时仍可满足有组织排烟的要求;取消洞口处射流风机,仅采用出入段线所接 车站的 4 台 60 m3 /s 事故风机,仍可较好地控制该出入段线隧道火灾烟气,防止火灾烟气威胁车站的运营安全, 不影响地铁列车司机的安全撤离;条件允许时可以在出入段线靠近车站侧设置一组射流风机,用于加强排烟效果、 提高运营安全水平;同时,火源靠近车站时,靠近出入段线侧两台事故风机比其余事故风机晚启动 30 s,可以有 效改善车站隧道内烟气滞留的问题。     

温州市域铁路S2线瓯江北口隧道方案研究

研究目的:水底隧道作为铁路、公路等交通通道跨越大江、大河的重要方式之一,目前已广泛应用。本文以温州市域铁路S2线瓯江北口水底隧道工程为例,对影响隧道选址的地质条件、沿线控制点、两岸接线条件、隧道运营安全等因素进行综合研究,合理选取隧址方案,同时针对本项目的特点,合理选取隧道结构断面和防灾救援方案,可为类似水底隧道工程提供参考借鉴。研究结论:(1)研究比选了上、下游线位方案在工程地质、施工难度、运营期安全、沿线控制点及接线条件等方面的差异,推荐地质条件较好、施工难度较小、运营期沉降较小、对周边规划影响小的下游线位方案,其避开了隧底淤泥层、防洪堤基桩、岸上重要建筑物;(2)分析了国内外水底铁路隧道疏散通道布置方式,结合本工程特点,研究采用专用纵向疏散通道+增设中墙设置横向联络通道的组合方式;(3)分析了隧底软硬不均地层和深厚软土厚度变化大引起的不均匀沉降对结构的不利影响,推荐盾构隧道采用双层衬砌结构;(4)根据运营与现场条件,盾构隧道内设置排烟道,并结合疏散通道布置,比选"单洞双线无中隔墙+底部疏散通道"、"单洞双线+中隔墙"和"双洞双线"等隧道断面方案,推荐采用"单洞双线+中隔墙"断面方案,其运营安全性高;(5)重点分析了隧道防灾通风排烟,采用纵向通风烟道排烟方式,火灾救援时保证安全通道正压值30 Pa,并控制隧道内烟雾排放方向,确保人员疏散;(6)本研究成果对修建深厚软土地层水底隧道工程具有借鉴和参考意义。