地鐵長(zhǎng)區(qū)間隧道火災(zāi)工況風(fēng)速實(shí)測(cè)情況分析

王君

中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司

0 引言

某地區(qū)地鐵線路于 2019 年底開通運(yùn)營(yíng)，根據(jù)交通運(yùn)輸部2019 年2 月印發(fā)的《城市軌道交通初期運(yùn)營(yíng)前安全評(píng)估技術(shù)規(guī)范第1 部分：地鐵與輕軌》[1]（以下簡(jiǎn)稱安全評(píng)估技術(shù)規(guī)范）第四十八條所述，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)具有通風(fēng)換氣和空氣環(huán)境控制功能，排煙系統(tǒng)排煙量，隧道縱向排煙風(fēng)速，樓梯間加壓送風(fēng)系統(tǒng)余壓等測(cè)試合格報(bào)告。《GB/T30013-2013 城市軌道交通試運(yùn)營(yíng)基本條件》[2]8 .4.1 要求通風(fēng)空調(diào)、采暖系統(tǒng)應(yīng)符合《GB50157-2013 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]的有關(guān)規(guī)定?！兜罔F設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50157-2013）第 28.4.12 要求，區(qū)間隧道火災(zāi)的排煙量，應(yīng)按單洞區(qū)間隧道斷面的排煙流速不小于2 m/s 且高于計(jì)算的臨界風(fēng)速計(jì)算，但排煙流速不得大于11 m/s。

安全評(píng)估技術(shù)規(guī)范中所提到的測(cè)試合格報(bào)告一般指消防驗(yàn)收所采納的合格報(bào)告，縱向排煙風(fēng)速的測(cè)試合格報(bào)告一般由消防驗(yàn)收時(shí)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)出具?；诖?，在整條線路區(qū)間消防驗(yàn)收前對(duì)區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行必要的驗(yàn)證以及測(cè)試是合理而且必要的。由于整條線路區(qū)間隧道數(shù)量較多，在正式消防聯(lián)動(dòng)檢測(cè)之前，在全線所有區(qū)間隧道中選擇了兩個(gè)最長(zhǎng)且最復(fù)雜的區(qū)間隧道對(duì)縱向排煙風(fēng)速進(jìn)行了實(shí)測(cè)，以期為后續(xù)區(qū)間消防聯(lián)動(dòng)檢測(cè)做好基礎(chǔ)。

1 概況

海滄大道站～東渡路站區(qū)間為跨海區(qū)間，該區(qū)間下穿廈門西海域，東接?xùn)|渡游輪母港，西接海滄 CBD，并下穿大兔嶼島。區(qū)間左線起訖里程為 ZDK18+531.484～ZD K21+267.568，區(qū)間總長(zhǎng) 2768.222 m，跨海段長(zhǎng)度約2.12 km，采用礦山法與盾構(gòu)法施工。該段區(qū)間隧道在中部設(shè)置一處中間風(fēng)井，中間風(fēng)井位于大兔嶼島上。區(qū)間隧道通風(fēng)采用分段縱向通風(fēng)模式，將整個(gè)跨海區(qū)間劃分為兩個(gè)通風(fēng)區(qū)段，分別為東渡路至大兔嶼區(qū)段以及大兔嶼至海滄大道區(qū)段，區(qū)間隧道通風(fēng)原理圖以及區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)配置分別如圖 1 以及表1 所示：

圖1 海東區(qū)間隧道通風(fēng)原理圖

表1 海東區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)配置參數(shù)表

圖2 翁馬區(qū)間隧道通風(fēng)原理圖

翁角路站～馬青路站區(qū)間下穿海滄區(qū)蔡尖尾山，采用盾構(gòu)法以及礦山法施工，區(qū)間總長(zhǎng)約 3.78 km，設(shè)置一處施工豎井以及施工斜井。由于該區(qū)間長(zhǎng)度較長(zhǎng)，根據(jù)行車專業(yè)計(jì)算，整個(gè)區(qū)間存在三輛列車同向追蹤，因此在該段區(qū)間隧道設(shè)置兩處中間風(fēng)井，1 號(hào)風(fēng)井利用區(qū)間施工豎井，2 號(hào)風(fēng)井利用區(qū)間施工斜井。區(qū)間隧道通風(fēng)采用分段縱向通風(fēng)模式，將整個(gè)穿山區(qū)間劃分為三個(gè)通風(fēng)區(qū)段，分別為翁角路站至翁馬區(qū)間 1號(hào)豎井，翁馬區(qū)間1 號(hào)豎井至翁馬區(qū)間2 號(hào)斜井區(qū)段以及翁馬區(qū)間2 號(hào)斜井至馬青路區(qū)段，區(qū)間隧道通風(fēng)原理圖以及區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)配置分別如圖2 以及表2 所示。

表2 翁馬區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)配置參數(shù)表

2 測(cè)試情況

2.1 測(cè)試儀器

測(cè)試儀器采用 testo425 手持型熱線風(fēng)速儀，可應(yīng)用于溫度以及風(fēng)速測(cè)量，具有多點(diǎn)/時(shí)間平均值計(jì)算功能，風(fēng)速量程 0～20 m/s，分辨率 0.01 m/s，測(cè)量精度為±（0.03 m/s+5%測(cè)量值）。

2.2 風(fēng)速測(cè)試位置

主要測(cè)試工況為區(qū)間火災(zāi)工況，而區(qū)間火災(zāi)工況根據(jù)列車著火部位的不同細(xì)分為車頭火災(zāi)以及車尾火災(zāi)。當(dāng)列車在區(qū)間行駛時(shí)發(fā)生火災(zāi)，失去動(dòng)力?？吭趨^(qū)間隧道內(nèi)，乘客下車迎新風(fēng)方向疏散。執(zhí)行排煙模式，需通過兩端車站的隧道通風(fēng)設(shè)備的組合運(yùn)行，保證火災(zāi)隧道的斷面風(fēng)速大于臨界通風(fēng)斷面流速，有效控制煙氣的流向，防止煙氣蔓延。

測(cè)試時(shí)，列車按照要求行進(jìn)至區(qū)間某一位置進(jìn)行停車。測(cè)試根據(jù)車頭火災(zāi)模式以及車尾火災(zāi)模式選擇距離車頭，車尾迎風(fēng)上風(fēng)側(cè)30 m 處以及50 m 處進(jìn)行測(cè)試，分別測(cè)試30 m/50 m處疏散平臺(tái)處迎面風(fēng)速以及靠近隧道中部位置的風(fēng)速值，每個(gè)工況測(cè)試4 次，分別對(duì)應(yīng)前述測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速值，每次測(cè)試持續(xù) 60s，由測(cè)試儀器得出平均風(fēng)速值。在測(cè)試前，對(duì)各測(cè)試站點(diǎn)以及區(qū)間進(jìn)行檢查，保證在測(cè)試期間風(fēng)道無人員進(jìn)出，確認(rèn)隧道通風(fēng)設(shè)備處于BAS 位，負(fù)載均上電。

2.3 具體測(cè)試工況

翁馬區(qū)間共進(jìn)行了4 次測(cè)試，測(cè)試工況分別為上行線1 號(hào)豎井至2 號(hào)斜井區(qū)間車尾火災(zāi)（工況1）、上行線翁角路站至 1 號(hào)豎井區(qū)間車頭火災(zāi)（工況 2）、下行線2 號(hào)斜井至馬青路區(qū)間車尾火災(zāi)（工況 3）以及下行線翁角路至1 號(hào)豎井區(qū)間車頭火災(zāi)（工況 4）。各工況設(shè)備動(dòng)作情況如表3 所示。

表3 翁馬區(qū)間測(cè)試工況

海東區(qū)間共進(jìn)行了 6 次測(cè)試，測(cè)試工況分別為上行線海滄大道至大兔嶼風(fēng)道區(qū)間車頭火災(zāi)（工況 1）、上行線海滄大道至大兔嶼風(fēng)道區(qū)間車尾火災(zāi)（工況2）、上行線大兔嶼豎井至東渡路站區(qū)間車頭火災(zāi)（工況3）、下行線東渡路至大兔嶼風(fēng)道區(qū)間車尾火災(zāi)（工況4）、下行線東渡路至大兔嶼風(fēng)道區(qū)間車頭火災(zāi)（工況5）以及下行線大兔嶼風(fēng)道至海滄大道區(qū)間車尾火災(zāi)（工況6）。各工況設(shè)備動(dòng)作情況如表4 所示。

表4 海東區(qū)間測(cè)試工況

3 實(shí)測(cè)結(jié)果

翁馬區(qū)間各工況實(shí)測(cè)結(jié)果如表5 所示：

表5 翁馬區(qū)間各工況實(shí)測(cè)結(jié)果

從上表可以看出，位于車尾距離長(zhǎng)度的不同，疏散平臺(tái)迎面風(fēng)速平均值有所不同，距離列車位置較遠(yuǎn)的區(qū)段風(fēng)速相對(duì)高一點(diǎn)，隧道中心處的風(fēng)速相對(duì)疏散平臺(tái)處的測(cè)試結(jié)果相對(duì)較大。總體結(jié)果均在 2.32 m/s以上，均大于 2.08 m/s 的臨界風(fēng)速（7.5 MW 火源熱釋放率計(jì)算得出）。

海東區(qū)間各工況測(cè)試結(jié)果如表6 所示：

表6 海東區(qū)間各工況實(shí)測(cè)結(jié)果

從表5、6 可以看出，海東區(qū)間測(cè)試結(jié)果與翁馬區(qū)間呈現(xiàn)一致的趨勢(shì)，工況2 以及工況4 由于按工藝設(shè)計(jì)模式開啟車站隧道風(fēng)機(jī)數(shù)量的不同較其他工況風(fēng)速值有一定的差別，風(fēng)速測(cè)試總體結(jié)果均在 2.17 m/s以上，均大于 2.10 m/s 的臨界風(fēng)速（7.5 MW 火源熱釋放率計(jì)算得出）。

4 影響因素

在上述工況測(cè)試過程中，發(fā)生了一些問題值得總結(jié)，主要有以下3 個(gè)方面值得注意。

1）風(fēng)道封堵情況

部分風(fēng)道內(nèi)穿墻的管道以及較大的孔洞，沒有徹底封堵，部分車站風(fēng)道隔墻處的密閉門由于各種原因沒有到位安裝，區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道門未安裝或者無法關(guān)閉，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)開啟時(shí)風(fēng)道以及相應(yīng)通風(fēng)區(qū)段漏風(fēng)嚴(yán)重，較大程度影響區(qū)間隧道風(fēng)速測(cè)試結(jié)果。在以上工況的首次測(cè)試中，均出現(xiàn)此類問題，后續(xù)經(jīng)督促整改，孔洞進(jìn)行了封堵，各類門洞均可正常關(guān)閉，測(cè)試風(fēng)速值有較好程度的改善。

2）運(yùn)行狀態(tài)反饋錯(cuò)誤

在測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)，個(gè)別隧道風(fēng)機(jī)、組合風(fēng)閥遠(yuǎn)程反饋狀態(tài)正確，但按設(shè)計(jì)動(dòng)作模式區(qū)間隧道內(nèi)實(shí)測(cè)風(fēng)速始終不能達(dá)到要求。經(jīng)后續(xù)詳細(xì)排查發(fā)現(xiàn)，個(gè)別是由于風(fēng)機(jī)未能正常啟動(dòng)，個(gè)別是風(fēng)機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)錯(cuò)誤，均導(dǎo)致遠(yuǎn)程操作時(shí)，無法識(shí)別設(shè)備狀態(tài)正確與否，導(dǎo)致測(cè)試失敗。究其原因是設(shè)備沒有完成真正意義上的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)調(diào)試，導(dǎo)致錯(cuò)誤的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)上傳至遠(yuǎn)程操作界面。

3）風(fēng)道內(nèi)異物較多

部分風(fēng)道由于位于附屬，處在施工期，風(fēng)道內(nèi)堆積了較多的雜物，如管材、保溫、角鋼、閥門等安裝材料，嚴(yán)重影響了風(fēng)道的過風(fēng)面積，增加風(fēng)道內(nèi)的阻力，有些堆積的材料甚至?xí)霈F(xiàn)異物進(jìn)入風(fēng)機(jī)導(dǎo)致安全事故情況的出現(xiàn)。

5 結(jié)論

從測(cè)試結(jié)果可以看出，實(shí)測(cè)的風(fēng)速值均可滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求。在后續(xù)測(cè)試時(shí)，必須在隧道通風(fēng)設(shè)備點(diǎn)對(duì)點(diǎn)調(diào)試結(jié)束后進(jìn)行，即風(fēng)機(jī)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)要與遠(yuǎn)程界面保持一致。測(cè)試開始前，必須對(duì)風(fēng)道條件進(jìn)行檢查，所有風(fēng)道內(nèi)人防門均打開，對(duì)封堵有瑕疵的車站以及區(qū)間督促整改，整改后需由專人檢查落實(shí)，方可保證測(cè)試過程順利實(shí)施。