高海拔大规模铁路隧道群防灾疏散救援工程关键技术探讨

随着铁路路网向西部地区扩展,高海拔铁路隧道数量显著增加。高海拔地区具有低气压、低温和低含氧量的特点,且自然环境条件恶劣,一旦发生火灾等灾害,烟气扩散速度加快,但人员疏散能力降低,严重影响受困人员的生命安全。鉴于此,文章采用现场实测、理论分析、数值模拟等多种研究手段,给出了铁路隧道群划分标准,洞口间距小于250 m定义为毗邻铁路隧道群,洞口间距大于250 m小于400 m定义为连续铁路隧道群;探明了高海拔地区人员疏散能力下降规律,海拔每升高1 000 m,人员疏散能力相较平原地区约下降11.28%;得到了考虑坡度和海拔高度的人员疏散能力综合折减系数;综合考虑海拔高度、坡度等因素,给出了紧急救援站上下坡方向隔离区长度分别应不小于700 m和200 m的建议;依据烟气扩散规律和人员疏散能力等参数,给出了洞内外紧急救援站、紧急出口和避难所等防灾救援土建结构的设计建议,提出了适用于高海拔铁路隧道的救援模式。     

西华岭隧道火灾疏散救援通道参数研究

西华岭特长公路隧道位于浙江省诸暨至永嘉高速公路金华境内,按双向四车道平行分离式山岭公路隧道设计,设计行车速度为80 km/h,其中左隧道长4 291 m,右隧道长4 312 m.设计采用全射流风机纵向通风方案.文章通过对该隧道火灾蔓延和烟气扩散规律、人员疏散安全分析及逃生救援方案的研究,确定了车行横通道和人行横通道的间距及相关疏散参数.     

秦岭马白山隧道新型紧急救援站结构型式研究北大核心CSCD

针对艰险山区高速铁路隧道的防灾救援难题,文章依托秦岭马白山隧道,提出了适合该隧道的新型紧急救援站结构型式,并利用FDS软件模拟隧道内纵向通风时列车着火后的烟气扩散,确定了规范中尚未给出的紧急救援站隔离区长度参数。结果表明:(1)秦岭马白山隧道新型紧急救援站结构型式应包括疏散区、隔离区以及待避救援区;(2)利用FDS数值模拟时,在不考虑纵向通风下,烟气沿下坡方向的扩散长度为295 m;考虑沿下坡方向通风时烟气最远扩散长度为980 m,建议隔离区长度设置为1000 m。     

长大隧道火灾危害及疏散通道设置方式分析

长大隧道火灾工况下人员的安全疏散已成为工程设计的重要课题。介绍了长大隧道发生火灾的危害性及设置安全疏散通道的必要性;对目前国内外长大隧道疏散救援通道的设置情况进行了总结,并对不同的安全疏散方式进行了分析。     

上海长江隧道火灾安全疏散研究

文章以上海长江隧道为研究对象,利用smartfire软件(CFD软件)和buildingEXODUS软件(疏散模拟软件),首先分析了隧道内人员安全疏散的影响因素,然后对上海长江隧道的疏散排烟系统在正常运营和阻塞两种工况下的安全性进行了评估,发现在正常运营工况下发生火灾时隧道内人员可以安全疏散,但是在阻塞工况下发生火灾时火源下游人员并不能全部安全疏散,据此我们提出了减小纵向风速和引导部分健康成年人从次近疏散口逃生的优化方案。     

隧道横向连接通道设置

在许多长大公路隧道和铁路隧道中,两管隧道之间多等间距设置横向连接通道,使隧道在发生火灾等事故情况时,乘行人员可以通过横向连接通道安全地疏散到另一管隧道内,救援人员亦可通过连接通道迅速进入事故现场。     

从烟气迁移谈轨道交通区间隧道的火灾探测

轨道交通区间隧道的火灾烟气控制有多种模式,关键是对火灾位置的准确判断。隧道内受到列车行驶的影响,高温烟气的扩散会异于常规的火灾烟气分布和扩散规律,提出了以烟气迁移规律为导向的车载火灾探测方案,为在区间隧道发生火灾时第一时间启动事故通风模式,组织人员疏散和火灾救援创造有利条件。     

生命值与伤害值概念下的公路隧道火灾人员逃生安全风险研究

公路隧道发生火灾时,高温和烟气同时危及逃生人员和消防人员的生命安全。在已有的火灾烟气和高温下人员逃生条件的基础上,文章定义人员伤害值、生命值概念,提出了一种新的同时考虑高温和烟雾的隧道火灾人员逃生安全风险辨识条件。以某隧道大巴车火灾为例,建立数值计算模型模拟不同火灾工况下隧道的温度场以及烟雾场,依据建立的人员逃生安全风险判定条件得到了火灾时下游人员逃生动态过程的受伤害程度以及不同位置处消防人员受伤害情况。研究结果表明:适当提高通风风速有利于下游人员逃生;逃生过程中CO对人的伤害占主导作用;通风风速大于2.5 m/s时,上游消防人员有足够的时间进行灭火作业;通风失效时,消防人员灭火时长不宜超过360 s。     

乌池坝特长公路隧道消防与防灾救援设计

即将开工建设的乌池坝特长公路隧道位于沪蓉国道主干线湖北恩施至利川的公路上,长约2×6.7 km,考虑到隧道所处的是一个特殊的环境,它受空间的限制,在发生火灾事故时,很有可能扩大到后续车辆,酿成更大的灾害,特别是特长公路隧道发生紧急事故时,救援困难,更容易造成严重损失,消防与防灾救援就显得十分重要.文章通过介绍该隧道的消防与防灾救援设计原则,以及采取的具体措施,提出了目前消防与防灾救援设计存在的问题和今后的研究方向.     

长大公路隧道火灾模式下的烟雾特性研究

公路隧道火灾初期对人员逃生造成威胁的并不是高温,而是烟雾。为了更好地控制隧道火灾的蔓延,就必须更好地对隧道火灾烟雾的特性进行研究,总结出一些普遍规律,为火灾救援提供试验基础。文章通过秦岭终南山特长公路隧道的火灾模型试验,对长大公路隧道发生火灾时的烟雾特性进行了研究。     

公路隧道火灾人员逃生条件研究

公路隧道火灾中对人员危害最大的是烟气。在已有的隧道火灾人员逃生研究中,关于烟雾对人的伤害大都是以某一气体的绝对浓度为判断指标,但是在隧道火灾过程中,不仅隧道内的烟气浓度在变化,而且逃生人员的位置也在改变。在研究隧道火灾过程人员的逃生时,应该同时考虑隧道内烟雾浓度的变化和逃生人员在隧道内逗留时间,即必须考虑有害气体在人体内的累积程度。文章在已有的LC_(50)指标值、N-气体模型预测值、FED模型预测值的基础上,给出了一个更为合理的公路隧道火灾时的人员安全逃生判别条件,为公路隧道火灾时的人员逃生研究提供了技术支持。     

八达岭地下站区间隧道火灾控制研究

采用FDS软件对八达岭地下车站相关隧道段的火灾工况进行三维数值模拟计算,结果是火灾强度为20 MW时隧道段的临界风速为3 m/s;采用一维数值模拟方法研究分析了火灾发生在隧道段不同位置时的通风方案,结果表明:合理的利用竖井内轴流风机,可以最大限度地减少隧道内射流风机的数量。     

兰渝铁路西秦岭特长隧道司乘人员舒适性分析

文章根据国内研制的一维可压缩非定常不等熵流动特征线法隧道压力波动分析工具,预测了西秦岭特长隧道采用56.54 m2、53.06 m2、49.12 m2三种不同净空面积值和时速200 km条件下,列车通过隧道时的车内外压力波动规律,进行了舒适性的判定,得出了西秦岭特长隧道采用较小净空面积满足国内舒适性标准的结论.文章结论为西秦岭特长隧道净空参数确定和采用不同施工工艺提供了空气动力学依据.     

特长公路隧道双洞互补式网络通风技术应用

高速公路建设中,一般将长度超过3 km的公路隧道称为"特长隧道"。当隧道长度超过4 km时,隧道内的空气污染就会随着隧道长度的增加和交通量的增大变得极为严重,因此,特长公路隧道往往因通风问题而导致修建难度加大,通风运营费用成倍增加。正因如此,设计人员有时往往迫于无奈,尽可能地在洞外增大纵坡,避免采用特长隧道方案,这样"退而求其次"的设计使得高速公路在以后的运营、安全等方面埋下了诸多隐患,同时也使得汽车在山区高速公路运行的油费增加、磨损加大。特长公路隧道双洞互补式网络通风技术研究,在高速公路隧道的通风理念、理论计算和设计方法等方面取得重大科技成果,发明并首次在国内外隧道工程中实施了一种全新的通风隧道方式,利用"双洞互补"的原理,巧妙地绕开了特长隧道需要修建通风竖井或通风斜井的困挠,有效解决了长度为4~7 km的特长高速公路隧道通风技术难题。     

基于VISSIM仿真平台的高架BRT应急疏散研究

为提高紧急事故下高架BRT车站疏散效率,在已有应急疏散与仿真模型研究的基础上,考虑行人处于高架环境时的恐慌与恐高因素,对社会力模型进行优化,以期更真实地模拟紧急事故情景下乘客的反应。以成都市二环BRT为例,通过实际调查数据配置参数,设计紧急疏散场景,运用VISSIM软件实现仿真。选取行程时间、疏散时间、速度偏离值等评价指标对到站停车疏散与立即停车疏散两类情况下不同疏散方案对比,从定量的角度研究不同疏散方式下疏散效果,提出可在紧急掉头区修建直达地面层的应急逃生楼梯,能够极大的提高BRT乘客的疏散效率,为有关部门的决策提供依据。     

地表建筑对下穿隧道的安全性影响分析研究

采用ANSYS有限元软件对新宝塔山隧道的浅埋段地表建筑施工对下穿隧道的影响进行模拟分析,得到不同间距及不同埋深情况下地表建筑对下穿隧道的应力及衬砌安全性的分析结果。分析得出:住宅楼桩基外缘距离既有隧道边墙为4 m时,铁路隧道受到影响较大;当间距调整为8 m时,楼房施工后引起隧道衬砌结构位移较小,隧道结构安全度均满足规范要求。由此,建议按照间距为8 m的方案实施,覆土回填3 m时,计算结果显示隧道仍然是安全的,其覆土回填厚度可以按照规划设计的地面高程1 009 m考虑(最大覆土回填3m、埋深10.7 m)。     

高海拔隧道施工劳动强度与供氧浓度关系研究北大核心CSCD

为研究高海拔隧道施工人员供氧浓度问题,文章通过骑行试验得到了不同人员在海拔高度为590~4000 m,氧气浓度为20.9%~29%,骑行功率为0、50 W、75 W、100 W工况下的生理指标,得到测试对象的劳动强度指数,分析研究得到以下结论:(1)在同一海拔高度、相同劳动强度工况下,提升环境氧气浓度,可以显著降低人员劳动强度指数;(2)劳动强度指数的减少与氧气浓度的增加并不是线性关系,当环境氧气浓度超过25%时,劳动强度指数的降低程度有限;(3)拟合得到了劳动负荷为100 W且氧气浓度为20.9%~25%时施工人员的劳动强度指数与海拔高度及供氧浓度的关系式。     

山岭公路隧道结构的耐火极限与防火保护问题

在我国公路行业标准、规范中缺乏对山岭公路隧道耐火极限与防火保护的相应规定.发生火灾时,首先应采取应对措施,保证隧道结构不会出现连续坍塌或严重掉块伤人情况,使司乘人员逃生疏散及消防人员救援与灭火具有足够的时间.火灾后隧道结构损伤应可进行维修,且其维修成本及因此中断营运的损失应可接受.通过对影响耐火极限与防火保护的诸多因素进行分析,并结合我国国情,提出了山岭公路隧道耐火极限为1～2 h,一般应以隧道结构失去稳定性为判断标准,按此标准隧道结构一般无需附加防火层保护等建议.     

长大公路隧道的防火救灾对策

文章根据公路隧道火灾的原因和特点,将公路隧道的防火救灾对策系统划分为指导思想、火灾安全等级、宣传教育、交通管理、通风控制、监控与消防系统、建筑材料与附属设施,以及灭火救援体系八个子系统,对应于每一个子系统,提出了详细的防火对策;针对不同的火灾安全等级,给出了我国长大公路隧道的防火设施配置表和危险物品运输时的交通控制表;完善了公路隧道灭火救灾的组织流程,并提出了公路隧道防火救灾预案的研究原则、研究内容以及具体的研究思路。     

双火源隧道火灾特性全尺寸试验研究

隧道内车辆碰撞、火焰和高温烟气的热辐射和热对流因素极易引发双火源或多火源火灾事故，严重威胁隧道内人员安全。为了研究纵向通风条件下隧道双火源火灾发展特性，依托上海市中心城区北横通道开展现场全尺寸火灾试验，采用2组柴油池火共进行5组火灾试验。通过改变双火源引燃时间和火源间距，重点分析连锁型双火源和不同火源间距下并发型双火源火灾发展全过程关键参数特性，包括火焰偏转角、火灾热释放速率、纵向和竖向烟气温度和一氧化碳浓度。试验结果表明：连锁型火灾由于引燃时间不同，双火源发展不同步，双火源的热释放速率呈现此消彼长的发展态势，竞争燃烧显著。对于火源间距为2 m的连锁型双火源，不同发展阶段内下游火源的火焰偏转角始终大于上游火源的火焰偏转角。对于火源间距为5 m、10 m、20 m的并发型双火源，双火源的火焰偏转角基本接近一致。与以往全尺寸隧道火灾试验中拱顶烟气温度测量方案不同，采用间距为1 m的光纤光栅温度传感器测量隧道拱顶烟气温度。对于不同火源间距下的双火源火灾，其拱顶纵向烟气温度分布曲线存在多个温度峰值。无论是热辐射导致的温度峰值还是热对流导致的温度峰值，下游火源对应的温度峰值始终大于上游火源对应的...