地鐵區(qū)間隧道半橫向通風(fēng)排煙方式對排煙效果的影響

針對地鐵長大過海區(qū)間隧道通風(fēng)排煙問題,結(jié)合青島地鐵1號線瓦貴區(qū)間工程,采用理論及對比分析、數(shù)值解算等方法,分析過海區(qū)間隧道區(qū)間風(fēng)井設(shè)置、火災(zāi)工況氣流組織等問題。介紹青島地鐵1號線瓦貴區(qū)間概況,然后提出區(qū)間風(fēng)井設(shè)置的要點(diǎn),參考國內(nèi)相關(guān)城市過江工程實(shí)例,采用土建排煙風(fēng)道,以保證災(zāi)害工況下兩車追蹤人員的疏散安全。闡述陸域段防排煙和海域段防排煙方案,對于陸域段,排煙方案可以按照常規(guī)地鐵區(qū)間進(jìn)行設(shè)置;對于海域段,需根據(jù)區(qū)間長度,采用全吊頂或者局部吊頂排煙方案。通過研究區(qū)間火災(zāi)安全目標(biāo),設(shè)定熱釋放功率為10mw,隧道臨界風(fēng)速為2.1m/s,重點(diǎn)排煙量為80m3/s,并繪制通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算結(jié)果圖,解算結(jié)果表明各區(qū)間風(fēng)井的防排煙系統(tǒng)均滿足規(guī)范要求。

針對地鐵區(qū)間隧道火災(zāi)的自然排煙,采用fds(firedynamicssimulator)軟件,數(shù)值模擬通風(fēng)豎井的長寬比、埋深和開口形式對自然排煙效果的影響。模擬結(jié)果表明:當(dāng)通風(fēng)豎井的長寬比在1.25～2.5時(shí),其自然排煙效果明顯好于其長寬比為5時(shí)的自然排煙效果;當(dāng)通風(fēng)豎井的埋深在5～15m時(shí),對自然排煙的影響不明顯;采用直通風(fēng)豎井的自然排煙效果優(yōu)于采用漸擴(kuò)通風(fēng)豎井的自然排煙效果。

為了解不同通風(fēng)方式下隧道火災(zāi)煙氣的運(yùn)移情況,開展了管道熱煙實(shí)驗(yàn)；進(jìn)行了不同通風(fēng)方式下火災(zāi)煙氣運(yùn)移的數(shù)值模擬；分別采用理論計(jì)算和數(shù)值模擬方法得到了不同火源熱釋放速率的縱向臨界風(fēng)速。結(jié)果表明:縱向風(fēng)速較小時(shí)管道中的煙氣呈現(xiàn)層狀運(yùn)動(dòng),風(fēng)速較大時(shí)煙氣分層現(xiàn)象消失；車廂內(nèi)煙氣的溫度高于車廂外相同高度的煙氣溫度；采用數(shù)值模擬得到的臨界風(fēng)速低于弗洛德臨界模型的計(jì)算結(jié)果；相同火災(zāi)功率時(shí)壓入式通風(fēng)臨界風(fēng)速比抽出式通風(fēng)臨界風(fēng)速略小。當(dāng)隧道內(nèi)產(chǎn)生速度不小于2m/s的縱向風(fēng)時(shí),可將煙氣限制在火源的下游隧道。

采用數(shù)值模擬方法對點(diǎn)式排煙模式下地鐵長區(qū)間隧道火災(zāi)煙氣流動(dòng)進(jìn)行了計(jì)算分析，研究了坡度與活塞風(fēng)對排煙效率與煙氣溫度分布的影響。結(jié)果表明：煙氣不僅受排煙風(fēng)口的抽吸作用，同時(shí)坡度與活塞風(fēng)影響隧道內(nèi)煙氣流動(dòng)，點(diǎn)式排煙模式下坡度與活塞風(fēng)對排煙效率與煙氣溫度分布的影響不能忽略。

隧道火災(zāi)中高溫?zé)煔馐菍?dǎo)致人員傷亡的最主要因素,火災(zāi)中如何快速有效地排除高溫?zé)煔馐撬淼老乐械闹匾n題.本文采用cfd模擬方法對采用集中排煙道進(jìn)行半橫向排煙時(shí)隧道內(nèi)火災(zāi)煙氣的蔓延進(jìn)行了模擬分析,對不同排煙閥設(shè)置下隧道火災(zāi)煙氣的控制效果進(jìn)行了比較,討論了半橫向排煙系統(tǒng)中排煙閥的設(shè)置原則和對排煙效果的影響,可為隧道火災(zāi)半橫向煙氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參考.

針對地鐵長區(qū)間隧道中著火列車停在中間豎井處的火災(zāi)情況,搭建1∶10比例的隧道模型并開展火災(zāi)實(shí)驗(yàn),研究煙氣自然填充時(shí)不同豎井高度、機(jī)械通風(fēng)時(shí)不同縱向風(fēng)速和不同豎井排煙風(fēng)速下隧道內(nèi)的頂棚溫度分布、人眼特征高度處溫度分布和co濃度分布規(guī)律,得出最佳的排煙模式。結(jié)合經(jīng)濟(jì)投入對比分析,選擇既滿足排煙效果又經(jīng)濟(jì)節(jié)能的排煙方式。結(jié)果表明,排煙時(shí)采用最低的豎井高度10m,不開啟豎井排煙設(shè)施,只通過豎井前后的縱向通風(fēng)速度v1=1.6m/s,v2=2.5m/s排煙,此時(shí)的節(jié)能效果最優(yōu)。研究結(jié)果可為地鐵長區(qū)間隧道的排煙節(jié)能優(yōu)化提供一定的參考。

結(jié)合某大型隧道防排煙工程實(shí)際,采用fds構(gòu)建集中排煙隧道模型,通過對不同火災(zāi)工況下隧道內(nèi)頂隔板處和2m高處溫度、煙氣蔓延、排煙道及排煙閥處煙氣流速等的定量分析,獲得了單向和雙向集中排煙模式對排煙效果的影響規(guī)律。結(jié)果表明:30mw和50mw火源功率時(shí),雙向排煙頂隔板下方最高溫度比單向排煙分別高出200℃和450℃,兩種情況下行車道2m高處溫度分布相差不大;雙向排煙模式下的煙氣蔓延范圍比單向排煙大;單向排煙下排煙閥處煙氣流速按照離排煙風(fēng)機(jī)由近至遠(yuǎn)遞減,且靠近風(fēng)機(jī)的排煙閥流速大于10m/s。

排煙口是火災(zāi)發(fā)生時(shí)煙氣排出的出口,排煙口高度和位置對排煙效果具有重要影響。運(yùn)用fds數(shù)值模擬方法,以實(shí)驗(yàn)臺為依據(jù)建立數(shù)值模型,針對排煙口高度和排煙口位置的改變對排煙效果的影響進(jìn)行分析,結(jié)果表明:隨著排煙口高度的升高,各種排煙風(fēng)速下的排煙效果都得到了改善。在排煙口風(fēng)速較高的情況下,排煙口的高度變化對煙氣溢出厚度的影響更大,采用大風(fēng)速的控?zé)熜Ч獌?yōu)于小風(fēng)速。側(cè)排方式的排煙效果低于頂排方式,遠(yuǎn)壁排煙方式要優(yōu)于近壁排煙方式。

以半地下汽車庫作為煙氣控制研究對象,運(yùn)用fds軟件模擬計(jì)算半地下汽車庫發(fā)生火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的煙氣在車庫內(nèi)的流動(dòng)情況,并且通過分析發(fā)生火災(zāi)時(shí)溫度和煙氣層的能見度、高度等參數(shù)研究半地下車庫的有效排煙-補(bǔ)風(fēng)方式。結(jié)果表明:在一定的建筑結(jié)構(gòu)、周邊環(huán)境及地形條件下,可以采用頂部自然排煙口(采光通風(fēng)井)和高側(cè)窗補(bǔ)風(fēng)的自然排煙補(bǔ)風(fēng)方式代替整個(gè)防火分區(qū)機(jī)械排煙設(shè)計(jì)。

為獲得隧道集中排煙中排煙閥設(shè)置參數(shù)對排煙效果的影響規(guī)律,結(jié)合某大型過江隧道防排煙工程實(shí)際,根據(jù)隧道實(shí)際交通情況,設(shè)定了火源規(guī)模,并設(shè)計(jì)了數(shù)組隧道火災(zāi)工況,采用火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬軟件fds構(gòu)建了集中排煙隧道模型,通過對不同火災(zāi)工況下隧道內(nèi)2m高處能見度、煙氣蔓延范圍及排煙閥效率等排煙效果指標(biāo)的定量分析,獲得了單向排煙和雙向排煙兩種集中排煙模式下單個(gè)排煙閥面積、間距、開啟個(gè)數(shù)及排煙閥形狀對排煙效果的影響規(guī)律。

高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí),煙氣對人員的生命安全有著非常大的威脅,因此有效地控制煙氣在建筑物內(nèi)的擴(kuò)散對于人員的逃生是非常重要的。通過高層建筑內(nèi)煙氣流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,采用k-ε兩方程三維紊流模型對高層建筑火災(zāi)時(shí)排煙口布置于走廊頂棚和走廊側(cè)壁時(shí)的機(jī)械排煙進(jìn)行模擬。結(jié)果表明,排煙口的布置方式不同對排煙效果的影響很大。排煙口置于頂棚時(shí)比排煙口置于側(cè)壁時(shí)排煙效率高近10%,走廊內(nèi)危險(xiǎn)性低。在進(jìn)行排煙設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮將排煙口設(shè)置在走廊頂部。

為了獲得集中排煙隧道中排煙閥設(shè)置參數(shù)對排煙效果的影響規(guī)律,結(jié)合某大型過江隧道防排煙工程實(shí)際,根據(jù)隧道實(shí)際交通情況,設(shè)定了火源規(guī)模,并設(shè)計(jì)了數(shù)組隧道火災(zāi)工況,采用火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬軟件fds構(gòu)建了集中排煙隧道模型,通過對不同火災(zāi)工況下隧道內(nèi)2m高處能見度、煙氣蔓延范圍及排煙閥效率等排煙效果指標(biāo)的定量分析,獲得了單向排煙和雙向排煙兩種集中排煙模式下單個(gè)排煙閥面積、間距、開啟個(gè)數(shù)及形狀對排煙效果的影響規(guī)律。結(jié)果表明:無論單向排煙還是雙向排煙,單個(gè)排煙閥面積、間距及開啟個(gè)數(shù)三種因素共同影響著排煙效果,一味的通過增大或減小其中的一個(gè)因素來提高排煙效果的做法是不可行的;但相同的排煙閥設(shè)置即相同的單個(gè)排煙閥面積、間距及開啟個(gè)數(shù)時(shí),單向排煙模式比雙向排煙模式隧道內(nèi)煙氣蔓延距離小,但總排煙閥效率要低于雙向排煙時(shí)的排煙閥效率,同時(shí),單個(gè)排煙閥形狀為矩形時(shí)排煙效果較好。

本文依托蘭州地鐵1號線五里鋪站附屬物業(yè)開發(fā)工程項(xiàng)目，采用有限元建模分析了基坑施工對其下臥地鐵區(qū)間隧道變形及內(nèi)力的影響，對設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行了評估并對后續(xù)的工程設(shè)計(jì)提出了建議。

隧道集中排煙系統(tǒng)的排煙風(fēng)量是影響火災(zāi)煙氣抽排效果的關(guān)鍵參數(shù)。量化評價(jià)煙氣抽排效果有利于排煙風(fēng)機(jī)的優(yōu)化選型?；趂ds的火災(zāi)燃燒過程的化學(xué)反應(yīng)式得到隧道火災(zāi)煙氣的質(zhì)量生產(chǎn)速率,提出了排煙效率和排煙效能兩個(gè)表征集中排煙系統(tǒng)煙控能力的計(jì)算公式。用基于大渦模擬的fds軟件對隧道火災(zāi)煙氣進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。對比研究表明,隨著排煙風(fēng)量的增大,機(jī)械排煙效率增大,機(jī)械排煙效能反而降低。風(fēng)機(jī)排煙風(fēng)量增大使多個(gè)排煙閥處發(fā)生吸穿現(xiàn)象,但風(fēng)流短路并未降低整個(gè)排煙系統(tǒng)的排煙效率。根據(jù)研究結(jié)果給出了合理的風(fēng)機(jī)排煙風(fēng)量設(shè)計(jì)區(qū)間,確定三陽路道路隧道集中排煙系統(tǒng)的最佳排煙風(fēng)量為170m3/s,對應(yīng)的排煙效率為96.3%。

本文通過分析火災(zāi)對地鐵通風(fēng)排煙系統(tǒng)的影響,得出了地鐵通風(fēng)排煙系統(tǒng)存在的不足以及地鐵通風(fēng)排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的新思路,這對于減少地鐵火災(zāi)中的人員傷亡,有著十分重要的意義。

在深基坑工程施工中,基坑降水開挖會(huì)使得周圍土體產(chǎn)生沉降。特別是當(dāng)基坑鄰近既有地鐵區(qū)間隧道時(shí),其開挖過程對隧道變形的影響更應(yīng)得到重視。以沈陽地鐵二號線鄰近的恒隆廣場深基坑工程為背景,通過有限差分軟件flac3d進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果表明:富水砂層地質(zhì)條件下,降水開挖后地表沉降整體值并不是很大;通過不考慮流固耦合和考慮流固耦合的對比分析,得出不能忽視降水對周圍土體擾動(dòng)及區(qū)間隧道變形的作用;區(qū)間隧道主要以水平位移為主;在施工中,要著重對與基坑距離最近的右線隧道進(jìn)行監(jiān)測。

淺談地鐵站臺隧道的通風(fēng)排煙問題——介紹了防排煙設(shè)計(jì)在地鐵建筑設(shè)計(jì)及火災(zāi)中的重要性,以及目前國內(nèi)地鐵防排煙設(shè)施的情況,并詳細(xì)地分析了地鐵建筑的防排煙方面存在的問題及防火設(shè)計(jì)的對策。

通過建立高層建筑內(nèi)煙氣流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,采用k—ε雙方程三維紊流模型對高層建筑火災(zāi)時(shí)橫向走道內(nèi)防排煙方式以及排煙口的位置和數(shù)量的煙氣狀態(tài)進(jìn)行數(shù)值模擬,通過分析比較得出對于火災(zāi)初期擋煙垂壁對延緩煙氣擴(kuò)散的效果明顯,可以通過設(shè)置合理的擋煙垂壁高度和數(shù)量來延長疏散時(shí)間。重要場所應(yīng)用機(jī)械排煙時(shí),排煙口應(yīng)避免設(shè)在前室附近,對于只有單個(gè)排煙口時(shí)應(yīng)將其設(shè)置在以擋煙垂壁為防煙分區(qū)的中間部位。在保持總排煙量不變時(shí),可以將面積較大的排煙口合理的拆分成幾個(gè)小的排煙口,并均勻分布在防煙分區(qū)內(nèi),這樣可以降低每個(gè)排煙口的控制半徑,有效的控制煙氣的擴(kuò)散,延長人員疏散時(shí)間。

介紹了防排煙設(shè)計(jì)在地鐵建筑設(shè)計(jì)及火災(zāi)中的重要性,以及目前國內(nèi)地鐵防排煙設(shè)施的情況,并詳細(xì)地分析了地鐵建筑的防排煙方面存在的問題及防火設(shè)計(jì)的對策。

本文簡要介紹射流技術(shù)研究的兩種主要理論模型。對于地鐵某設(shè)有停車線區(qū)間隧道,針對其特殊區(qū)域利用射流風(fēng)機(jī)輔助通風(fēng)的設(shè)計(jì)煙控方案,在模擬火災(zāi)排煙工況條件下,測試停車線和行車線形成的雙洞氣流流速,得到射流風(fēng)機(jī)出口沿程風(fēng)速分布變化,對兩條線路的風(fēng)場特性及射流風(fēng)機(jī)形成的煙控效果進(jìn)行分析驗(yàn)證,測試結(jié)果對眾多設(shè)有停車線、過渡線、折返線等不同輔助線路的地鐵區(qū)間火災(zāi)煙控方案設(shè)計(jì)提供了參考借鑒。

開展了一系列機(jī)械排煙實(shí)驗(yàn),定量分析了排煙口風(fēng)速和高度對機(jī)械排煙效率的影響規(guī)律。結(jié)果表明,在煙氣層厚度和排煙口風(fēng)速一定時(shí),排煙口高度存在一個(gè)臨界值,實(shí)驗(yàn)得到的臨界高度值與hinkley模型的預(yù)測值符合的較好。在該臨界值以下,機(jī)械排煙效率較低且隨著排煙口高度的降低而明顯降低;在該臨界值以上,排煙效率較高且隨著高度的增加變化不明顯。結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果,采用大渦模擬的方法,對某典型側(cè)式地鐵車站內(nèi)排煙口高度和風(fēng)速對機(jī)械排煙效果的影響進(jìn)行了全尺寸數(shù)值模擬分析,結(jié)果表明可通過升高排煙口高度和降低擋煙垂壁高度來優(yōu)化原機(jī)械排煙系統(tǒng)的排煙效果。

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，深基坑與隧道工程的數(shù)量明顯增多，基坑的開挖必將對臨近隧道產(chǎn)生影響。以某既有地鐵盾構(gòu)區(qū)間與臨近基坑工程為例，運(yùn)用midas軟件對基坑施工過程中對隧道變形影響進(jìn)行模擬，并給出了施工措施建議。結(jié)果表明：基坑開挖會(huì)引起隧道產(chǎn)生變形，變形規(guī)律也與基坑距離遠(yuǎn)近密切相關(guān)。