深埋岛式地铁车站站台火灾时烟气蔓延数值分析

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1、深埋岛式地铁车站站台火灾时烟气蔓延数值分析*国家自然科学基金项目(编号：50579100和50106017)和国家重点基础研究专项经费(编号：2001CB409600)资助史聪灵1钟茂华1涂旭炜2邓云峰1符泰然11中国安全生产科学研究院北京1000292广州市地下铁道设计研究院广州510010中图分类号：X932文献标识码：A摘要：随着我国地铁的发展，未来部分地铁的发展空间属于埋深较大,经过老城区时须穿越大片房屋桩基，地质条件复杂，施工难度大,工程实施上线路和车站均需要较大的埋深。因此深入开展深埋地铁站点火灾安全研究有助于地铁安全管理工作。本文针对地铁深埋岛式站台火灾，利用数值模拟

2、方法，研究深埋岛式站点内烟气横向流动和不同站层间的烟气纵向蔓延规律。分析烟气在隧道、站台及站厅内蔓延时烟气温度、有毒气体浓度、可见度等特征参数的分布情况；同时探讨了火灾时深埋岛式站点内有效的气流组织形式，隧道排烟系统的运行模式。本文研究结论有助于同类型的地铁车站的设计和运营管理。关键词：地铁车站站台火灾烟气蔓延数值模拟气流组织1引言随着我国城市轨道交通的发展，部分城区的地下浅层空间已基本开发或受地面建筑的限制难于继续开发，未来部分地铁的发展空间属于埋深较大,经过老城区时须穿越大片房屋桩基，地质条件复杂，施工难度大,工程实施上线路和车站均需要较大的埋深[1,2]。深埋暗挖方案减少了对

3、路面交通、高层建筑的影响，减少了房屋拆迁量，改善区间施工条件，但同时也对地铁站点的通风、排烟设计的安全性提出了更高的要求。地下站台的防排烟系统设计一方面应保证起火站层的烟气有效排放，另一方面起着保证不同站层连接开口处形成一定流速、控制烟气流向的作用[3-6]。现行《地铁设计规范》规定的排烟量按照建筑面积1m3/min.m2，排烟设备按同时排除2个防烟分区配置，同时火灾时楼梯口需形成1.5m/s的向下风速。对于深埋站点，由于其结构的特殊性，带来较多的问题，例如：由于站点较深，车站层数多，风压损失较大，楼梯开口处是否可以形成一定的向下流速，阻止烟气向上方站层蔓延；疏散距离大，人员安全疏

4、散时间较长，是否可以保证人员在烟气达到危险时刻之前疏散到安全区；较深的竖直井道如疏散楼梯间在火灾时容易形成烟囱效应，加大对烟气的抽吸，如何确保深埋站点疏散楼梯间的正压性和无烟气进入,这些都需要用科学的方法加以研究、分析和验证。笔者选择典型深埋地铁站点，通过数值模拟，研究深埋站点内烟气横向流动和不同站层间的烟气蔓延规律。给出站点内烟气温度、有毒气体浓度、可见度等特征参数的分布情况。研究火灾时深埋站点内有效的气流组织形式，和车站通风空调系统及隧道排烟系统的运行模式。研究指定的通风排烟设计条件下，车站一端的疏散楼梯间在火灾时是否保持正压性和有无烟气进入。2车站及站台情况深埋车站为地面一层

5、、地下五层岛式结构。地面层为站厅层，地下一层至地下四层为设备层，地下五层为站台层。相邻两层之前通过2组扶梯连接，方向分别为上行和下行。同时在站台另一端设计有疏散楼梯间，以提供紧急情况下站台人员直接疏散到地面层。2.1站台空间情况地面一层：站厅层车站站台宽度12m，有效站台长度72m，在中间设有800x800mm的柱。站台的高度为4.2m。站台与站厅之间通过两组扶梯连接，其开口连通部位的净空尺寸为（长x宽）2500x2000mm。站台一端设有紧急疏散楼梯竖直井道。车站沿站台边缘设有屏蔽门，总高度为3m，其中玻璃部分高度为2.2m，上部0.85m为钢结构，屏蔽门的总长度为67.72m，

6、屏蔽门的活动门布置为：对应列车头、尾的第一个屏蔽门尺寸为1.6x2.15m，其它屏蔽门为2.0x2.15m。地下一层～四层：设备层地下五层：站台层疏散楼梯间图1地铁深埋车站模型图2.2列车情况列车的全长约为71.64m，宽度约为2.8m，高度约为3.625m。列车客室内地板面离轨面约为0.93m。2.3车站通风排烟系统情况车站站内的平时设有通风空调，其中排烟风管与平时通风空调回风管合用，排烟风量总计约为25m3/s，排烟风口利用平时的回风口。车站两端设有区间隧道通风系统，一端配置有相互作用的两台隧道风机，每台风机风量为60m3/s，风道静面积为16m2；另一端配置一台隧道风机，风量

7、100m3/s，每个隧道排烟量50m3/s，风道面积为22m2。车站隧道通风系统包括轨顶及轨底排风系统，配有2台车站隧道风机，每台风量为30m3/s，排风与排烟合用，轨顶与轨底按照3：2分配风量.2.4站台火灾时运行方式当站台发生火灾时，利用站台排烟系统进行排烟（空调送风系统关闭），站厅与设备层排风系统关闭。同时可以打开屏蔽门，开启区间隧道风机和车站隧道通风系统一起辅助排烟。3研究方法通过数值计算的方法，对深埋站点的火灾发展、烟气扩散、排烟、送风、阻烟效果进行研究和分