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1、屏蔽门对岛式站台隧道火灾烟气扩散的影响关键词:屏蔽门;岛式站台;隧道火灾;烟气扩散;疏散在发生火灾时,高温有毒烟气是危害人员生命安全的主要因素.[1]由于地铁空间相对封闭,出入口较少,人员密集,疏散难度大,一旦发生火灾,高温有毒浓烟会直接危害到人员的生命安全;同时由于能见度降低,加上人员的恐慌心理,给人员顺利疏散带来很大的困难.如何对烟气的扩散进行有效控制,在6min之内,将人员全部撤离到安全的地带是人们最为关心的问题.[2-7]屏蔽门系统以其节能、安全、增加候车人员的舒适性等优点,在地铁工程中得到了广泛的应用.[
2、8]安装了屏蔽门系统的地铁站台与没有安装屏蔽门系统的站台相比,火灾的安全性得到了很大地提高.[9]但是,屏蔽门开启的数量以及开启位置的不同对火灾烟气扩散的影响,现在还很少有人研究.笔者选取2个疏散扶梯位于站台一侧的地铁车站为研究实例,并建立模型,假设火源位于隧道中部进行数值模拟,并与实验结果进行对比验证.在火源位于疏散扶梯口同侧的最不利情况下,针对不同的屏蔽门全开和半开方式进行模型应用,分析地铁隧道火灾烟气的扩散规律和屏蔽门的最优化管理.1模型建立及验证该地铁车站的站台结构示意图,见图1.隧道全长138m,宽4.5
3、m,高4.5m.有效站台长72m,宽12m,高4.5m;两侧迂回风道关闭,活塞风井开启;站台层与上部站厅层通过2组扶梯连接,其开口连通部位的净空尺寸(长宽)为2.5m×2m.站台单侧共设置16个屏蔽门,头尾屏蔽门尺寸为1.6m×2.2m,其他屏蔽门为2.0m×2.2m.从靠近扶梯口一侧对屏蔽门进行编号1~16. 只考虑一侧隧道以及站台的情况,将另一侧屏蔽门全部关闭.假设火源1位于隧道中部,最大火灾功率为7.5M高处、两扶梯口的中心位置、站台上选取3个测点,各个测点的坐标分别为(10,1.5,0)、(30,1.5,
4、0)和(51,1.5,0).坐标的设置以及测点布置见图1.2.1屏蔽门全部开启情况图3为屏蔽门全部开启时360s时刻屏蔽门处的CO2质量浓度变化,图4为360s时刻2号屏蔽门处垂直于X轴的中心切面的CO2质量浓度变化.从图3可以看出360s时,烟气层已降到前8个屏蔽门以下,对图4的分析可以看出烟气通过屏蔽门进入站台的烟气量并不多.大量烟气被轨顶排烟口所排走,少量进入站台的烟气也经由站台上方排烟口排出站台.隧道内的气流方向由图5可以看出,左侧活塞风井以及两侧隧道入口为主要的空气入口,烟气主要通过顶部排风和右侧活塞风井
5、排出隧道.少量烟气由屏蔽门上部通过气流的卷吸作用进入站台;站台的新鲜空气由屏蔽门下部进入隧道.选取8个屏蔽门的监测点得到CO2的质量浓度变化.如图6、图7所示. 两个扶梯口的气流速度值及其变化规律如图8和图9所示.从图8可以看到两个扶梯口处向下气流的速度都在0.6~0.7m/s,虽然没有达到规范中要求的1.5m/s的向下气流速度,但两个扶梯口测点的CO2质量浓度一直为零.表明进入站台内的烟气都已经被站台的排烟口排出,烟气并没有通过扶梯口扩散到上层的站厅层.2.21~8号屏蔽门关闭情况与屏蔽门全部开启的情况进行比较
6、,两种工况的烟气层高度没有太大的变化.整个排烟系统对于两种工况的高温烟气都实现了很好的控制,但是在分析了图4与图9关于360s时刻过火源中心X轴方向切面的速度场之后,发现两种工况的隧道内气流规律大体相同,但第二种工况隧道内的气流速度明显高于第一种工况.1~8屏蔽门关闭的情况左侧活塞风井的空气流速为0.7m/s左右;全开屏蔽门的情况左侧活塞风井的空气流速为0.55m/s左右.原因在于关闭了一半的屏蔽门之后,经由站台流入隧道的空气量有所减少,导致从活塞风井以及两侧隧道流入的空气量有所增加,气流速度增大.将图10与图6和
7、图7相比较会发现,第二种工况下屏蔽门处测点的CO2质量浓度普遍小于第一种工况,这就说明进入站台的烟气量也少于第一种工况.另外,在对站台上3个测点的两种工况的烟气质量浓度变化进行了比较之后(见图11),可以发现,直到360s时刻,也没有烟气扩散到第二种工况的站台1、3测点位置,这说明第二种工况对烟气的扩散实现了更好地控制.3结 论从分析中可以看出,虽然关闭部分屏蔽门以后,造成列车内人员疏散通道有效宽度的减少,但是可以有效地阻止烟气扩散进入站台,从一定程度上保障了人员疏散的顺利进行.在发生隧道火灾的情况下,根据火灾起火
8、位置、火灾功率等因素来对屏蔽门的开启进行优化管理,可以为人员的安全疏散创造有利的条件.
