地下快速道路火灾下的烟气控制研究

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1、地下快速道路火灾下的烟气控制研究第1章绪论1.1城市地下快速道路的发展现状随着社会和经济的迅速发展，中国的城市化水平不断提高，城市数量增加，城市人口急剧增加，其中北京市和上海市的人口数量己经超过了1000万。人口的激增无疑会给城市交通造成巨大的压力，加之人们生活水平提高，小型客车的购买量也呈一个急剧上升的趋势，越来越多的人选择这种方便的私人交通方式出行，使得原本己经超负荷运行的交通状况更加雪上加霜。城市交通阻塞，行车速度慢，交通秩序混乱，汽车耗能多，废气和噪声严重污染环境等问题成为了城市发展的瓶颈。因此，世界各国已经开始转向地下空间的幵发利用，城市地

2、下快速道路的研究与开发成为从根本上解决交通拥堵问题的有效途径。尽管城市地下快速道路在国内外的开发与应用还不是很普遍，但是很多国家和地区已经开始规划或是建设城市地下快速道路，其中比较具有代表性的是位于巴黎的地下快速道路网LASER，法国政府为其出台了完整的规划方案，并已经开始投入建设；另外日本政府也在规划在东京地区建设一条环形地下高速公路，计划修建总长度为16km、总宽度达到26m的双行车道公路險道，如此规模巨大的地下工程要求日本的研究以及设计人员能够制定出完善的技术方案，以及经过细致调研并统筹兼顾的规划方案，本方案也因此得到了全世界城市规划建设部门的

3、局度关注。国内方面，我国部分城市己经建成了一批地下快速道路，但是这些險道大多数并不是专门为分担地面交通流量而开通，而是为了避开某些障碍物以及重要的建筑物和构筑物。尽管如此，地下快速道路在不少地区己经展开了可行研究，出台了详细的规划方案或是己经投入建设，下面以北京、西安以及重庆的规划中的或已建成的城市地下交通工程为例，简要的介绍一下我国目前的城市地下快速道路的发展状况。.1.2隧道火灾的特点尽管地下快速道路具有以上特点以及广阔的发展前景，但是地下空间由于具有封闭性，其防火问题一直未得到很好的解决，且作为一种新兴的道路交通方式，其在火灾时的防排烟以及人员

4、安全疏散更是缺乏可供借鉴的经验标准等，因此一旦发生火灾，会造成严重的后果?。通过对隧道火灾事故的案例进行分析，可以看出其极易造成人员的伤亡、车辆的损毁、隧道设施的损坏以及險道结构的破坏等严重后果。中国石油大学的张晓幕[14]在对100起公路隧道火灾事故的统计中，得出以下结果：发生人员死亡的火灾事故有13起，造成至少65人死亡，其中客车火灾导致的人员死亡数最大。險道火灾事故多是由于自身故障或者交通事故而引发的车辆火灾，由于隧道中无法提供充足的氧气，故火灾多为不完全燃烧，生成的CO等燃烧产物往往会引发新的火灾，从而除了起火车辆被烧毁，还会使其他车辆及易燃

5、物品受到损害。另一方面，高温和烟气中的颗粒会对險道结构和隧道中的设施造成破坏，特别是在近火源区域，其破坏尤为严重。.第2章隧道火灾烟气控制理论基础2.1临界风速的计算公式为防止火灾产生的烟气向火源上游蔓延，影响人员的安全疏散和消防救援，需要在隧道内安装机械通风设备以增大其纵向通风速度。但是为了控制烟气向一个方向流动而无限制的增大风机的马力也是不可取的，这是因为火灾发生时隧道内人员需要迎风逃生才能避免吸入有毒烟气，所以风速过大会使得逃生受到较大的阻力，从而降低疏散的速度和效率。因此，确定一个能够有效防止烟气回流的最小通风流速，临界风速，至关重要。目前临

6、界风速并没有一个十分精确的计算公式，大部分是通过对实验结果的拟合并结合对Froude数的分析得出的经验公式[34]，但是可以确定的是临界风速与隧道截面尺寸，火灾热释放率以及隧道内的初始条件等因素有关，.2.2隧道的通风排烟方式目前，隧道的通风排烟方式主要有自然通风和机械通风两大类,其中自然通风方式利用火灾时产生的高温烟气流的浮力以及外部自然风力的作用，将烟气排除，由于其排烟效果较差，故一般情况下隧道内均会安装机械通风设备。机械通风又包括纵向式通风、半横向式通风和全横向式通风三种[39]。(1)纵向式通风通过在隧道的出入口处安装的射流风机的正反转升压，

7、实现送风或排风，使烟气沿隧道纵向流动。此方式的技术难度以及运营维护的成本均较低，因此得到了广泛的应用，但是它大大的延长了烟气蔓延的范围，烟气控制的效果不佳。(2)半横向式通风在險道顶部设置专用排烟道，在管道的尽端（一般是出入口处）安装风机，沿險道纵向抽风形成负压，使得烟气沿排烟管道排出隧道。此种方式排烟效果比纵向式通风要好得多，其技术难度以及运营维护成本较全横向式通风也低得多，因此是一种较理想的通风排烟方式。(3)全横向式通风按下送上排的方式，在隧道一侧墙壁的下部设置送风管道，在隧道的另一侧墙壁的上部设置排烟管道，使得火灾产生的烟气在隧道内做横向流动

8、。此种方式能够有效地控制烟气的蔓延以及隧道内温度的升高，但是由于其造价过高，运营维护更是耗费大量的人力、财力