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,參考國內(nèi)相關(guān)城市過江工程實例,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,其自然排煙效果明顯好于其長寬比為5時的自然排煙效果;當(dāng)通風(fēng)豎井的埋深在5～15m時,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)煙氣的運移情況,開展了管道熱煙實驗；進(jìn)行了不同通風(fēng)方式下火災(zāi)煙氣運移的數(shù)值模擬；分別采用理論計算和數(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)速較小時管道中的煙氣呈現(xiàn)層狀運動,風(fēng)速較大時煙氣分層現(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算結(jié)果；相同火災(zāi)功率時壓入式通風(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,可將煙氣限制在火源的下游隧道。

采用數(shù)值模擬方法對點式排煙模式下地鐵長區(qū)間隧道火災(zāi)煙氣流動進(jìn)行了計算分析，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，同時坡度與活塞風(fēng)影響隧道內(nèi)煙氣流動，點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)實驗,研究煙氣自然填充時不同豎井高度、機械通風(fēng)時不同縱向風(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)濟投入對比分析,選擇既滿足排煙效果又經(jīng)濟節(jié)能的排煙方式。結(jié)果表明,排煙時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,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)機由近至遠(yuǎn)遞減,且靠近風(fēng)機的排煙閥流速大于10m/s。

排煙口是火災(zāi)發(fā)生時煙氣排出的出口,排煙口高度和位置對排煙效果具有重要影響。運用fds數(shù)值模擬方法,以實驗臺為依據(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,運用fds軟件模擬計算半地下汽車庫發(fā)生火災(zāi)時產(chǎn)生的煙氣在車庫內(nèi)的流動情況,并且通過分析發(fā)生火災(zāi)時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)窗補風(fēng)的自然排煙補風(fēng)方式代替整個防火分區(qū)機械排煙設(shè)計。

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際,根據(jù)隧道實際交通情況,設(shè)定了火源規(guī)模,并設(shè)計了數(shù)組隧道火災(zāi)工況,采用火災(zāi)動力學(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排煙閥面積、間距、開啟個數(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,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)時排煙口布置于走廊頂棚和走廊側(cè)壁時的機械排煙進(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。排煙口置于頂棚時比排煙口置于側(cè)壁時排煙效率高近10%,走廊內(nèi)危險性低。在進(jìn)行排煙設(shè)計時應(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際,根據(jù)隧道實際交通情況,設(shè)定了火源規(guī)模,并設(shè)計了數(shù)組隧道火災(zāi)工況,采用火災(zāi)動力學(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排煙閥面積、間距、開啟個數(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,單個排煙閥面積、間距及開啟個數(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)置即相同的單個排煙閥面積、間距及開啟個數(shù)時,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的排煙閥效率,同時,單個排煙閥形狀為矩形時排煙效果較好。

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)計的合理性進(jìn)行了評估并對后續(xù)的工程設(shè)計提出了建議。

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)。量化評價煙氣抽排效果有利于排煙風(fēng)機的優(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表征集中排煙系統(tǒng)煙控能力的計算公式。用基于大渦模擬的fds軟件對隧道火災(zāi)煙氣進(jìn)行數(shù)值模擬計算。對比研究表明,隨著排煙風(fēng)量的增大,機械排煙效率增大,機械排煙效能反而降低。風(fēng)機排煙風(fēng)量增大使多個排煙閥處發(fā)生吸穿現(xiàn)象,但風(fēng)流短路并未降低整個排煙系統(tǒng)的排煙效率。根據(jù)研究結(jié)果給出了合理的風(fēng)機排煙風(fēng)量設(shè)計區(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,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)計在地鐵建筑設(shè)計及火災(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)計的對策。

通過建立高層建筑內(nèi)煙氣流動的數(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)量來延長疏散時間。重要場所應(yīng)用機械排煙時,排煙口應(yīng)避免設(shè)在前室附近,對于只有單個排煙口時應(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,可以將面積較大的排煙口合理的拆分成幾個小的排煙口,并均勻分布在防煙分區(qū)內(nèi),這樣可以降低每個排煙口的控制半徑,有效的控制煙氣的擴散,延長人員疏散時間。

介紹了防排煙設(shè)計在地鐵建筑設(shè)計及火災(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)機輔助通風(fēng)的設(shè)計煙控方案,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)機形成的煙控效果進(jìn)行分析驗證,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)計提供了參考借鑒。

開展了一系列機械排煙實驗,定量分析了排煙口風(fēng)速和高度對機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,排煙口高度存在一個臨界值,實驗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)合實驗結(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)。