超大断面双层盾构隧道火灾特性及疏散救援研究——以深圳机荷高速公路隧道为例

为解决超大断面高速公路隧道的火灾排烟及疏散救援难题,以深圳机荷高速双层盾构隧道为依托,采用FDS数值模拟方法对隧道标准断面和分叉断面处火灾排烟特性、温度场和能见度的分布规律进行研究,确定火灾工况下各个位置能见度和温度随时间的变化以及烟气扩散情况,建议隧道内应控制纵向风速不小于3 m/s;结合高速公路隧道火灾的起因和特点,开展高速公路隧道火灾事故应急救援综合研究,运用仿真模拟法对多组楼梯参数取值情况下共计6种疏散工况进行计算,确定横通道间距为250 m、楼梯间距为80 m时,可满足人员安全疏散要求;最后,提出超大断面双层高速公路隧道火灾应急救援体系,并针对机荷高速双层盾构隧道给出救援疏散路线以及各位置发生火灾时的排烟疏散策略。     

高海拔公路隧道人行横通道纵向间距参数设置研究

公路隧道人行横洞是火灾等灾害时逃离或疏散通道,是减少和防止火灾人员伤亡的重要应急设施。高海拔寒冷地区,人员活动能力受气温低、含氧量低等因素影响,火灾等灾害发生规律、驾乘人员反应能力和逃生能力存在不同程度降低。系统分析了公路隧道逃生通道间距与火灾场景中人员的逃离时间、逃生速度关系,基于海拔高度对火灾ASET、RSET及关键参数的影响系数分析,提出了高海拔公路隧道人行横通道间距的计算公式,并参考国内外重大工程经验及技术规范要求,提出了不同高海拔高度公路隧道人行横通道间距取值的推荐表。研究结果表明:在海拔高度3 000 m～5 500 m地区修建公路隧道,人行横通道间距为平原地区的84%～54%不等,对目前世界上海拔最高的公路隧道—米拉山隧道,计算得出人行横通道间距为平原地区的0. 65倍,对高海拔隧道设计有重要指导意义,可供后继类似工程参考。     

我国最大直径水下盾构隧道——深圳妈湾跨海通道盾构成功始发

正2021年7月15日上午,由深圳市交通公用设施建设中心、中国中铁南方、中铁隧道局承建的我国最大直径水下盾构隧道——深圳妈湾跨海通道工程"妈湾号"盾构从大铲湾段抛填海区域成功始发,标志着工程正式进入盾构施工阶段。妈湾跨海通道工程起于前海妈湾港区的妈湾大道与月亮湾大道交叉处,止于宝安大铲湾片区沿江高速大铲湾收费站及金湾大道与西乡大道交叉处,线路全长8.05 km,分为地面道路和地下道路2部分。地下道路规划等级为城市快速路,双向6车道,设计时速80 km;地面道路规划等级为城市主干路,双向6车道,设计时速40 km。     

长大铁路隧道紧急救援站疏散设施设计参数研究

为了得到基于最少疏散时间和短暂聚集时间原则的铁路隧道紧急救援站疏散设施设计参数,采用building-EXODUS人员疏散仿真计算软件,考虑人员疏散的特点、速度及路径等因素,对不同横通道间距、横通道宽度和站台宽度等参数组合下的人员疏散时间进行计算。研究得到:1)紧急救援站疏散横通道的间距不大于60 m,宽度不小于3.5 m;2)17节车厢编组的普速列车紧急救援站站台的长度不小于500 m,站台高度不低于0.3 m,站台宽度不小于2.5 m。     

超高海拔特长公路隧道横通道间距设置研究

受海拔因素的影响,超高海拔地区特长公路隧道防灾救援和低海拔地区有较大差异,依托成都～香日德公路雪山一号隧道,以火灾工况下人员安全疏散为控制标准,考虑超高海拔地区人员反应、火灾燃烧特性等,通过数值模拟分析安全疏散和火灾扩散过程,从而得到超高海拔地区满足人员安全逃生的隧道横通道间距。结果表明,在20MW火灾规模下,超高海拔地区人员疏散逃生距离超过200m,可能发生危险。故综合隧道建设成本和防灾救援需求,雪山一号隧道横通道间距取200m。研究结果可为类似超高海拔隧道横通道间距设计提供借鉴和参考。     

超大直径盾构再添新成员 “妈湾号”下线

正2021年1月18日,由中铁工程装备集团有限公司研制的超大直径(15.53 m)泥水平衡盾构"妈湾号"成功下线。该设备将应用于目前国内最大直径盾构法施工的海底公路隧道——深圳妈湾跨海通道,这也是继"春风号""中铁306号"成功研制后,中铁装备不断创新引领大直径盾构发展的又一里程碑。     

从人员安全疏散的观点研究特长隧道横通道间距

隧道的消防设计应以保护人员的生命安全为首要目标,横通道作为隧道的安全地带,其间距的设置在人员安全疏散中是至关重要的。本文以雪峰山隧道为工程实例,阐述了一种计算横通道间距的方法,并简述了该方法的应用。首先根据特长隧道火灾特点,从人员安全疏散的观点出发,模拟分析特长隧道4种不同火灾场景下的典型自然疏散过程,并运用火灾模拟软件FDS计算不同火灾场景、不同横通道间距情况下的危险时间,然后与相应的包含人员疏散行为特征的疏散时间相比较,得出最适宜的横通道间距,并分析其经济性。其方法和结论可为特长隧道消防系统的设计、紧急疏散方案和引导指挥体系的建立提供理论依据。     

大跨沉管隧道重点排烟系统设计常见问题的探讨

为了分析隧道重点排烟产烟量修正、隧道排烟口防吸穿的最大风速以及隧道排烟系统响应时间等相关疑难问题,利用NFPA规范相关算法对某大跨沉管隧道50 MW火灾进行计算。结果表明,隧道重点排烟量应考虑狭长型羽流修正系数,50 MW火灾排烟风量修正系数约是1.60~2.1;隧道防吸穿风速与隧道排烟口的布置方式及风口大小有关,大跨隧道的排烟宜采用顶部排烟方案,排烟口间距按照4H控制,排烟口宜按2.0 m×1.0 m设计,每个车道均布置一个,火灾时宜开启火灾点附近5组排烟口同时排烟;系统按照火灾报警确认后60 s启动可以保证烟气层高度2 m以上,满足人员疏散要求。     

妈湾跨海通道工程隧道选线快速评价模型研究

为解决滨海地区跨海隧道选线难题,依托妈湾跨海通道工程,在分析影响海底隧道建设安全的地质因素的基础上,从隧道线位地质适应性角度出发,综合考虑地质条件、设计方案、施工方法等因素,基于打分制提出选线快速评价模型。模型包含平面曲率半径、纵坡坡度、抗浮安全系数、隧道埋深、与平面控制因素水平距离、差异沉降6项评价指标。选线快速评价模型前5项指标不满足设计要求时采用一票否决制,差异沉降指标考虑地下水位、土层性质、土层厚度、先期固结压力、车辆荷载等因素的影响,依据分层总和法计算隧道沉降; 同时,结合经验法推导出沉降曲率半径计算公式,并将沉降曲率半径划分为5个等级,从而构建出妈湾跨海通道工程隧道选线快速评价模型,并将其嵌入到三维参数化选线分析平台,实现隧道地质参数快速选取和隧道线位快速评价。采用选线快速评价模型对妈湾跨海通道3条盾构线位进行选线评价,评分分数分别为79.3、71.3、84.1,对隧道选线设计具有一定的参考意义。     

钱江隧道盾构段内部结构设计

钱江隧道是高速公路项目——钱江通道及接线工程的过江隧道段,是整个工程的关键性控制工程.根据钱江隧道的净空断面、建筑界限及横断面布置,主要内部结构为行车道板、路面、烟道板、泵房、疏散滑梯、救援楼梯、防撞侧墙.通过对内部结构的合理布置及设计,钱江隧道的盾构段满足了隧道的总体工期需要,解决了同步施工的难题,取得了较好的技术及...     

排烟阀设置对隧道集中排烟效果影响研究

为了获得集中排烟隧道中排烟阀设置参数对排烟效果的影响规律,结合某大型过江隧道防排烟工程实际,根据隧道实际交通情况,设定了火源规模,并设计了数组隧道火灾工况,采用火灾动力学模拟软件FDS构建了集中排烟隧道模型,通过对不同火灾工况下隧道内2 m高处能见度、烟气蔓延范围及排烟阀效率等排烟效果指标的定量分析,获得了单向排烟和双向排烟两种集中排烟模式下单个排烟阀面积、间距、开启个数及形状对排烟效果的影响规律。结果表明：无论单向排烟还是双向排烟,单个排烟阀面积、间距及开启个数三种因素共同影响着排烟效果,一味的通过增大或减小其中的一个因素来提高排烟效果的做法是不可行的;但相同的排烟阀设置即相同的单个排烟阀面积、间距及开启个数时,单向排烟模式比双向排烟模式隧道内烟气蔓延距离小,但总排烟阀效率要低于双向排烟时的排烟阀效率,同时,单个排烟阀形状为矩形时排烟效果较好。     

蓉江四路越江隧道工程设计关键技术

赣州市蓉江四路越江隧道总体方案设计过程中,对隧道、桥梁方案,从工程层面对工程地质风险、方案可靠性、可实施性和工程经济性等方面进行了比较,按综合效益最优的原则,确定采用暗挖隧道方案,并对越江隧道土建、防水排水、防灾疏散等设计及施工关键技术进行介绍。在地质条件适宜的条件下,蓉江四路越江隧道工程实践证明,采用水下隧道越江是较优及可行的。     

节理岩体中纵向间距对连拱隧道稳定性的影响

为了研究双连拱隧道左右幅开挖对临洞的影响,以云南省晋红高速公路蔡官营隧道为研究对象,采用块体离散元软件3DEC中的黏结块体模型建立数值模型,模拟分析双连拱隧道一侧开挖对临洞拱顶沉降和围岩节理破坏范围的影响。研究结果表明：该模型能够合理地表征蔡官营隧道纵向间距过大或过小时现场出现的异常变形及结构破坏等现象;开挖过程中,无论是先行洞或后行洞开挖都会造成临洞拱顶沉降值增大及围岩中张拉、剪切破坏节理数量的增加,且破坏的节理主要以剪切滑动破坏为主,说明除了位移、应力外,节理破坏数量的变化也可作为围岩所受扰动大小的判断依据。然后以多个指标为判断依据,研究该隧道左右幅掌子面不同纵向间距对隧道围岩及支护结构的影响,进而确定合理的纵向间距;根据先行洞掌子面附近拱顶沉降值变化得出合理间距不小于30 m,根据张拉失稳节理面的数量得出合理间距为20~40 m,根据处于滑动状态的节理数量得出合理间距为30~40 m,根据发生滑动节理数总和得出合理间距为20~40 m,根据中隔墙的水平位移得出合理间距为20~40 m,根据二衬弯矩值得出合理间距不大于40 m,综合所有判断依据,得出隧道左右幅掌子面纵向间距应介于30~40 m（隧道净空的2~2.5倍）之间。在后续施工过程中,将左右幅掌子面纵向间距严格控制在该范围内,最终隧道顺利实现了贯通。     

三维激光扫描仪在青岛胶州湾海底隧道的应用

介绍了三维激光扫描仪的结构特点、用于隧道工程安全监测的方法流程及数据处理分析过程和应用前景。结合青岛胶州湾海底隧道实践,针对公路隧道矿山开挖法易产生安全事故等问题,提出采用三维激光扫描仪进行隧道安全监测的方法进行监控,从而保证了工程施工安全。该项测量技术将逐步替代目前简易的测量模式,成为未来隧道工程安全监控的主要方法。     

扬州瘦西湖隧道通风系统设计

扬州瘦西湖隧道为穿过国家5A级风景名胜区的单管双层隧道,为了解决洞口环保问题,采用SES对隧道内通风量和污染物浓度进行了模拟计算,结合洞口污染物扩散范围和环境敏感点分布情况,确定了上下层隧道均采用竖井排出式的纵向通风方式;针对烟气沉降速度快的特点,优化了横断面布置,在盾构段和部分明挖段设置排烟道,采用重点排烟的方式,人员安全可用疏散时间提高了1倍,并且在疏散楼梯间采用了上下层分别设置加压送风机的方式,确保了烟气不会进入非事故隧道,极大地提高了人员的安全性。     

某新建地铁车站与既有站换乘模式及换乘设施研究

为实现合理换乘的目标,以既有2层单柱车站与新建3层双柱车站换乘为研究对象,采用理论分析和仿真模拟相结合的方法对换乘模式进行分析。然后,基于预测客流对换乘方案进行仿真模拟分析,得出结论:1)不同的客流量应选择不同的换乘方式,客流量较大时,应采用单循环的换乘方式,新建车站站台纵向可均匀布置4组宽1.2 m的上下行扶梯和宽1.4 m的备用楼梯,并在既有站底板沿中柱对称破除2 m宽的孔洞,设置台台换乘通道,可满足远期客流换乘和疏散的需求;2)通道(楼梯)的通行能力随着通道(楼梯)宽度的增加而增大,但增大趋势逐渐减小,在客流较大时应设置导向措施引导乘客适当使用楼梯或采取限流措施;3)对于"L"型换乘车站,"一顺"布置时换乘更便捷,而"双八字"布置更能缓冲客流,因此,需根据具体客流情况选择相应的换乘方式;4)近远期车站不同期建设时,应考虑换乘需求并为后续线路预留实现换乘的工程条件。     

沉管隧道侧向集中排烟模式烟雾流动规律研究

为解决海底沉管隧道火灾工况下人员疏散及救援难题,以港珠澳大桥海底沉管隧道为工程依托,在中国首次建立了1：1的侧向集中排烟实体试验平台,基于火源标定试验及理论分析,通过失重法和热辐射法对火源功率进行标定,得到热释放速率随燃烧时间的变化关系曲线。通过沉管隧道侧向集中排烟物理试验以及FDS数值模拟对比分析,得到了油盆火的火灾规模、油量、油盆燃烧面积三者间的对应关系。通过FDS数值模拟计算,得到了火灾峰值功率为50 MW时,在不同纵向诱导风速下,沉管隧道侧向集中排烟模式下烟雾的温度场分布规律、能见度分布规律和烟雾蔓延范围。研究结果表明：火灾峰值功率为50 MW时,随着纵向诱导风速增大,火源附近隧道顶板处的最高温度出现先升高后降低的现象;当纵向风速由1.0 m·s^-1增加到2.5 m·s^-1时,隧道内沿程各点2 m高度处的能见度呈现逐渐提高的现象,且能见度受影响的范围逐渐减小,当纵向诱导风速由2.5 m·s^-1增大至3.5 m·s^-1时,隧道下游2 m高度处的能见度出现逐渐降低现象,且能见度受影响的范围逐渐变大;采用纵向诱导通风+侧向集中排烟模式时,沉管隧道内合理的纵向诱导风速为2.5 m·s^-1。     

武汉三阳路越江隧道地铁火灾联动控制方案设计

为确保越江隧道及地铁运营安全,对各系统的联动控制方案进行研究,在火灾救援模式下,保证机电设备子系统能协助管理人员在第一时间作出决策,执行正确有效的联动控制方案。模拟地铁越江隧道在不同地点、不同工况下发生火灾时各系统合理的工作方式,为控制烟雾和热量的扩散提供依据,为隧道内人员提供一定的新风量,保证疏散人员快速到达安全地点,实现隧道总体的防灾、减灾和救灾功能,遏制地铁隧道火灾次生灾害,最大限度地为隧道救援赢得时间。     

6 km长公路隧道全射流纵向排烟现场实体火灾试验研究

为研究6 km长公路隧道全射流纵向排烟的可行性与有效性,依托羊鹿山隧道开展全射流纵向排烟现场实体火灾试验。试验在不利于排烟的下坡隧道（左洞）内进行,考虑5、10 、20 MW3个不同等级的火灾规模,并对不同工况下隧道内沿程风速、排烟时间等进行研究。通过对不同火灾工况下油盘火现场试验,得出如下结论： 1）现场火灾试验期间,羊鹿山隧道左洞内自然风速为1.0~1.6 m/s,与排烟方向相反,为排烟阻力; 2）隧道内开启6组以上风机时,下坡隧道内沿程风速大于3.0 m/s; 3）根据5、10、20 MW油盘火排烟试验结果,采用全射流纵向排烟方式能将隧道内烟气全部排出洞外,且从点火开始到烟气全部排出洞外的时间约为30 min。