《城市隧道及地铁通风排烟与人员疏散关键技术研究》

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该项目所属科学技术领域为消防工程。

城市隧道和地铁火灾消防是世界难题之一,国外曾发生过造成558人死亡,269人受伤的惨痛的地铁火灾事故,大量火灾伤亡案例表明,造成群死群伤的罪魁祸首是火灾烟气而非高温,因此如何有效控制火灾烟气和保证人员疏散是城市隧道和地铁消防工程研究的重点。

该项目对城市隧道和地铁的烟气控制和人员疏散系统进行了系统研究,通过大量的流体动力学数值计算、模型和现场试验,形成了一整套安全实用的城市隧道和地铁火灾烟气控制与人员疏散关键技术,获得了以下开创性成果:

(1)提出了纵向通风模式下在隧道顶部设置专用排烟道进行集中排烟的组合通风排烟系统,研究了专用排烟道集中排烟系统的排烟机理与烟气控制技术,揭示了不同火灾参数对专用排烟道集中排烟模式下的温度分布、烟气控制、排烟道内流速分布规律,给出了集中排烟模式下的诱导风速、临界风速、排烟阀等关键设计参数的合理取值。

(2)揭示出水喷雾对隧道火灾烟气控制的影响规律及作用机制。针对纵向通风隧道设置自动水喷雾灭火系统的情况,实验总结出不同水雾形态作用下隧道火灾临界风速的变化规律,甄别出关键影响参量,包括喷头数量、分布、压力及流量,为隧道喷雾条件下的纵向通风设计提供理论参考;系统研究了水雾区段对火灾烟气沿隧道纵向蔓延的阻挡、隔热效果,揭示出水雾颗粒阻烟隔热机理,为采用水雾段控制火灾烟气蔓延提供了优化设计方案。

(3)定量评价出隧道纵向滑梯疏散的逃生效率,对通道内加压送风系统的送风效果进行了现场测试,揭示了疏散口的风速分布规律,针对加压送风系统中存在的技术难题,从加压送风系统和通道建筑结构两方面提出优化方案,提高了疏散通道防火安全性。

(4)开发了多层地铁换乘车站站台利用车站隧道风机进行辅助排烟的联合控烟模式,提出在站台通往站厅楼梯周围设置空气幕进行防烟的技术措施。研究了不同排烟模式下的火灾温度场分布、烟气蔓延及控制效果,给出了隧道风机进行辅助排烟的优化控制参数以及防烟空气幕的设置宽度、射流角度及出口风速等关键设计参数的合理取值。

(5)提出了组合纵向风道和区间风井的超长地铁区间隧道通风排烟系统,可有效控制火灾烟气蔓延范围,有利于人员安全疏散和及时开展灭火救援工作,显著提高了城市地铁的安全性能。

研究成果已在多条城市隧道和地铁建设中应用,如武汉长江隧道、武汉东湖隧道、武汉三阳路隧道、厦门翔安隧道、扬州瘦西湖隧道和武汉地铁2、3、4、6、7、8号线等。实施该项目提出的烟气控制和人员疏散系统,能将城市隧道和地铁火灾烟气控制在一定范围内,大大提高了人员逃生疏散安全性和灭火救援及时性,确保生命安全、减少财产和经济损失,具有显著的社会效益。

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