探討如何解決地鐵站臺隧道的通風排煙問題論文
摘要:介紹了防排煙設計在地鐵建筑設計及火災中的重要性, 以及目前國內地鐵防排煙設施的情況, 并詳細地分析了地鐵建筑的防排煙方面存在的問題及防火設計的對策。
關鍵詞:地鐵 防排煙 隧道 通風
1 科學地設置防排煙設施及事故狀態下進行合理的防排煙處置, 對于減少人員傷亡和財產損失具有極為重要的意義。
在地鐵站臺、隧道設置通風排煙設施是由地鐵的建筑結構決定的。與地面建筑相比, 地鐵工程結構復雜, 環境密閉、通道狹窄, 連通地面的疏散出口少, 逃生路徑長。發生火災, 不僅火勢蔓延快, 而且積聚的高溫濃煙很難自然排除, 并迅速在地鐵隧道、車站內蔓延,給人員疏散和滅火搶險帶來困難, 嚴重威脅乘客、地鐵職工和搶險救援人員的生命安全, 這是造成地鐵火災人員傷亡的最大原因。經統計, 北京地鐵自1969 年至今的34 年運營歷史中就曾發生過151 起火災。1969年11 月11 日, 北京地鐵客車行至萬壽路東600 米處時, 在隧道內因車下放弧引燃車體起火, 造成300 多人中毒, 3 人死亡的重大事故。1987 年11 月18 日英國倫敦地鐵國王十字車站電梯引發火災, 造成32 人死亡、100 多人受傷。2003 年2 月18 日韓國大邱市中央路地鐵車站因縱火造成火災, 造成196 人死亡、147 人受傷。國內外地鐵火災的歷史充分證明: 地鐵車站、客車和隧道不僅會發生火災, 而且一旦發生火災將很難進行有效的搶險救援和火災撲救, 極易造成群死群傷的重大災害事故。根據國內外地鐵火災資料統計, 地鐵發生火災時造成的人員傷亡, 絕大多數是因為煙氣中毒和窒息所致。而且地鐵是人員高度密集的公眾聚集場所, 恐怖集團、邪教組織、對社會不滿分子均有可能把地鐵作為襲擊的目標, 人為破壞造成的火災, 其損失和影響將更為嚴重。因此, 有地鐵的國家, 均對地鐵的通風排煙設施極為重視, 不僅將通風排煙設施做為地鐵必備和最為重要的安全設施, 在各自國家的規范中明確提出了很高的設計標準和設置要求, 而且無一例外在地鐵的站臺、隧道都設置了機械通風排煙設施。由此可見, 在地鐵站臺、隧道科學地設置防排煙設施以及事故狀態下合理地進行防排煙處置, 對于減少人員傷亡和財產損失具有極為重要的意義。
2 目前國內地鐵站臺、隧道設置的通風和排煙設施的情況
因建設年代不同, 北京地鐵、上海地鐵、廣州地鐵的通風和排煙系統不盡相同�？傮w可分為兩類。
第一類是通風和排煙同為一個系統, 即通風和排煙系統均由相同的風機、消音器、風口、風道和風亭組成。由風機的風葉進行正轉或反轉, 來實現系統的送風或者排煙。隧道、站臺內的煙氣流動方向為沿隧道或站臺水平方向流動。站臺發生火災, 通風排煙方式是站臺隧道入口上部的風機反向運轉, 將站臺內的煙氣由風口吸入風道, 經風道盡頭處的風亭排到地面; 隧道內發生火災, 區間風機反轉吸風, 站臺風機正轉送風, 使隧道內煙氣從事故發生處流向區間風口, 經風口進入風道, 再從風道盡端的風亭排到地面。
另一類是通風系統和排煙系統分開設置, 各自分別成為相對獨立的系統。即通風系統和排煙系統是由各自獨立的風機、消音器、風道、風口(排煙系統含風亭) 分別組成。進煙口、通風口分別設在站臺行車道上方和站臺集散廳頂部, 站臺內的煙氣流動為垂直方向流動。
因建設年代早, 北京地鐵的站臺和隧道采用的是通風和排煙共為一個系統。上海、廣州地鐵的通風和排煙是將兩種方式結合使用, 即隧道內采用第一種方式,站臺上采用第二種方式。
國內地鐵設置的通風排煙設施的實際排煙能力至今沒有經過重特大火災的實踐檢驗。站臺的通風排煙設施在通風排煙的設計能力上, 能夠有效解決站臺火災的排煙問題。北京地鐵每個站臺及隧道的通風排煙系統均采用雙風道、雙風機, 單臺風機的設計排氣量為每小時20 萬立方米, (即每分鐘3333 立方米, 每6 分鐘為2 萬立方米) , 每個站臺或隧道通風排煙系統的通風排煙能力為每小時40 萬立方米, 北京地鐵多數站臺的體積為6000 立方米至10000 立方米。依靠現風機能力, 僅需1~ 1. 5 分鐘即可對站臺內空氣實現一次換氣�，F《地下鐵道設計規范》對疏散的要求是6 分鐘內將一列客車及站臺候車乘客疏散完畢。按此要求, 在車站乘客6 分鐘的疏散時間內, 排煙系統能夠對站臺實現4~ 6 次換氣。因此北京地鐵站臺的通風排煙設施是具備了足夠的設計排煙能力。作者雖沒詳細了解上海、廣州地鐵站臺通風、排煙系統設計的具體情況。但上海、廣州地鐵均為九十年代設計建造的, 建設年代近,且通風排煙方式較北京地鐵的通風排煙方式更為先進和有效。因此, 上海、廣州地鐵站臺的通風排煙系統應該具備了有效的排煙能力, 能夠保證人員的疏散安全。
3 地鐵站臺、隧道的通風和排煙存在的問題
3.1 地鐵隧道在通風排煙方面存在嚴重問題
隧道內排煙的原則是沿乘客安全疏散方向相反的方向送風。這樣既可以阻止煙氣與人同向流動, 又給疏散逃生人員送去新鮮的空氣。地鐵隧道內起火部位與客車的位置關系決定了乘客的疏散方式。而乘客的疏散方式又決定了隧道內的排煙方向。因此, 隧道內發生火災時, 起火部位與客車的位置關系既決定了乘客的疏散方向, 又決定了區間兩端站臺風機和區間風機的送風排煙方向。
發生火災時, 起火部位與客車大致有三種位置關系, 即起火部位位于車頭、車中或車尾。
當起火部位位于車頭時, 乘客必然向車尾即后方車站疏散, 后方車站的風機送風, 前方車站的風機排風, 使隧道內的煙氣流動方向與乘客的疏散方向相反。
當起火部位位于車尾時, 乘客必然向車頭方向即前方車站疏散, 前方車站的風機正轉送風, 后方車站的風機反轉排風, 使隧道內的煙氣流動方向與乘客的疏散方向相反。
若火災發生在客車的中部, 起火處前部車廂的乘客將向前方車站疏散; 起火處后部車廂乘客將向后方車站疏散。無論客車迫停在區間隧道的任何位置, 乘客自然分成兩部分分別向隧道兩端進行疏散。在此種情況下, 用地鐵隧道現有的排煙設施無論采取怎樣的排煙措施, 隧道內煙氣流向必然與部分乘客的疏散逃生方向相同, 威脅同向逃生乘客的生命安全。
由此可見, 現在地鐵隧道采用的通風和排煙共用一個系統的方式, 勢必造成煙氣在排入風道前與疏散逃生人員均同處隧道內, 這種通風排煙方式既不科學合理也不安全有效, 無法從根本上保證隧道內避難人員的安全疏散, 因此沒有徹底解決地鐵隧道的通風排煙問題。
3.2 地鐵風機的實際耐火性能以及《地下鐵道設計規范》對風機耐火性能的規定要求過低
《地下鐵道設計規范》規定“火災狀態下不超過150℃時連續工作1 小時”。北京地鐵風機的軸溫繼電器的正常工作溫度為90℃, 風機的實際火災工作時間和工作溫度均與《地下鐵道設計規范》的規定相同。然而地鐵的特點及地鐵火災的歷史充分證明了: 搶險救援力量難以在短時間內完成搶險救援工作和滅火作戰任務。因此《地下鐵道設計規范》對火災時風機的150℃的最高工作溫度和1 小時的工作時間的規定以及北京地鐵風機的實際耐火性能, 均不能滿足實際地鐵火災的防排煙要求。此外, 風機的電源箱設在風機房內, 電器線路也沒有經過防火保護, 火災狀態下風機的電源系統必然在短時間內被高溫煙氣損壞, 使風機停止運行, 無法進行通風和排煙。
3.3 北京地鐵站臺防排煙設施不完善
一是沒有實施防排煙分區, 二是站臺通向站廳的出口處也未設擋煙垂幕。
4 地鐵站臺、隧道通風排煙問題的整改意見
總原則是實施人、煙分流。即在地鐵發生火災時,用設施將人員和火災煙氣有效分隔, 使避難人員在無煙氣的環境中進行避難和逃生。
4.1 改變通風排煙系統的通風排煙方式
在站臺、隧道頂部設置排煙管道, 將通風系統和排煙
系統分開設置, 用垂直方向的排煙方式取代水平方向的排煙方式。
因為自下向上是煙氣本身的擴散規律, 且排煙管道內氣體的流動降低了煙道內部壓力, 使隧道和煙道形成壓差, 這種“吸啜效應”進一步加快了隧道內的煙氣進入煙道中的速度, 從而提高了排煙效率。此外通過排煙管道也使避難人員和煙氣進行了有效的分隔, 從而使避難人員的安全有了更好的保障。
4.2 充分利用上下行隧道并行的特點, 對現有隧道安全設施進行改造和完善
應在上下行隧道的聯絡通道處安裝甲級防火門,使上下行隧道各自成為獨立的防火分區, 并在隧道內設置應急事故照明和蓄光型或蓄電池型疏散導流指示標志, 使上下行隧道相互作為緊急事故避難通道。保證事故狀態下, 避難人員能夠盡快由起火隧道疏散到非起火隧道。這樣不僅可以使避難人員免受起火隧道中煙氣的傷害, 而且能夠在非起火隧道中進行安全有序的逃生。
4.3 完善地鐵站臺的防排煙設施
在站臺按規范標準設置防排煙分區, 在站臺通向站廳的樓梯口處設置擋煙垂幕。
4.4 提高地鐵排煙風機及其供電設施的整體耐火性能
提高規范對地鐵排煙風機耐火性能的標準, 提高地鐵排煙風機的實際耐火性能。將設置于風機房內的風機電源箱遷出風機房; 對風機房內的電氣線路進行耐火保護, 提高電氣線路的實際耐火性能。從而使地鐵排煙風機的整體性能真正能夠滿足防止重特大火災的實際需要。
參考文獻:
[1] GB 50157292, 地下鐵道設計規范
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