地鐵長區間隧道火災工況風速實測情況分析

王君

中鐵第四勘察設計院集團有限公司

0 引言

某地區地鐵線路于 2019 年底開通運營，根據交通運輸部2019 年2 月印發的《城市軌道交通初期運營前安全評估技術規范第1 部分：地鐵與輕軌》[1]（以下簡稱安全評估技術規范）第四十八條所述，通風空調系統應具有通風換氣和空氣環境控制功能，排煙系統排煙量，隧道縱向排煙風速，樓梯間加壓送風系統余壓等測試合格報告。《GB/T30013-2013 城市軌道交通試運營基本條件》[2]8 .4.1 要求通風空調、采暖系統應符合《GB50157-2013 地鐵設計規范》[3]的有關規定。《地鐵設計規范》（GB50157-2013）第 28.4.12 要求，區間隧道火災的排煙量，應按單洞區間隧道斷面的排煙流速不小于2 m/s 且高于計算的臨界風速計算，但排煙流速不得大于11 m/s。

安全評估技術規范中所提到的測試合格報告一般指消防驗收所采納的合格報告，縱向排煙風速的測試合格報告一般由消防驗收時第三方檢測機構出具。基于此，在整條線路區間消防驗收前對區間隧道通風系統進行必要的驗證以及測試是合理而且必要的。由于整條線路區間隧道數量較多，在正式消防聯動檢測之前，在全線所有區間隧道中選擇了兩個最長且最復雜的區間隧道對縱向排煙風速進行了實測，以期為后續區間消防聯動檢測做好基礎。

1 概況

海滄大道站～東渡路站區間為跨海區間，該區間下穿廈門西海域，東接東渡游輪母港，西接海滄 CBD，并下穿大兔嶼島。區間左線起訖里程為 ZDK18+531.484～ZD K21+267.568，區間總長 2768.222 m，跨海段長度約2.12 km，采用礦山法與盾構法施工。該段區間隧道在中部設置一處中間風井，中間風井位于大兔嶼島上。區間隧道通風采用分段縱向通風模式，將整個跨海區間劃分為兩個通風區段，分別為東渡路至大兔嶼區段以及大兔嶼至海滄大道區段，區間隧道通風原理圖以及區間隧道通風系統風機配置分別如圖 1 以及表1 所示：

圖1 海東區間隧道通風原理圖

表1 海東區間隧道通風系統配置參數表

圖2 翁馬區間隧道通風原理圖

翁角路站～馬青路站區間下穿海滄區蔡尖尾山，采用盾構法以及礦山法施工，區間總長約 3.78 km，設置一處施工豎井以及施工斜井。由于該區間長度較長，根據行車專業計算，整個區間存在三輛列車同向追蹤，因此在該段區間隧道設置兩處中間風井，1 號風井利用區間施工豎井，2 號風井利用區間施工斜井。區間隧道通風采用分段縱向通風模式，將整個穿山區間劃分為三個通風區段，分別為翁角路站至翁馬區間 1號豎井，翁馬區間1 號豎井至翁馬區間2 號斜井區段以及翁馬區間2 號斜井至馬青路區段，區間隧道通風原理圖以及區間隧道通風系統風機配置分別如圖2 以及表2 所示。

表2 翁馬區間隧道通風系統配置參數表

2 測試情況

2.1 測試儀器

測試儀器采用 testo425 手持型熱線風速儀，可應用于溫度以及風速測量，具有多點/時間平均值計算功能，風速量程 0～20 m/s，分辨率 0.01 m/s，測量精度為±（0.03 m/s+5%測量值）。

2.2 風速測試位置

主要測試工況為區間火災工況，而區間火災工況根據列車著火部位的不同細分為車頭火災以及車尾火災。當列車在區間行駛時發生火災，失去動力停靠在區間隧道內，乘客下車迎新風方向疏散。執行排煙模式，需通過兩端車站的隧道通風設備的組合運行，保證火災隧道的斷面風速大于臨界通風斷面流速，有效控制煙氣的流向，防止煙氣蔓延。

測試時，列車按照要求行進至區間某一位置進行停車。測試根據車頭火災模式以及車尾火災模式選擇距離車頭，車尾迎風上風側30 m 處以及50 m 處進行測試，分別測試30 m/50 m處疏散平臺處迎面風速以及靠近隧道中部位置的風速值，每個工況測試4 次，分別對應前述測點的風速值，每次測試持續 60s，由測試儀器得出平均風速值。在測試前，對各測試站點以及區間進行檢查，保證在測試期間風道無人員進出，確認隧道通風設備處于BAS 位，負載均上電。

2.3 具體測試工況

翁馬區間共進行了4 次測試，測試工況分別為上行線1 號豎井至2 號斜井區間車尾火災（工況1）、上行線翁角路站至 1 號豎井區間車頭火災（工況 2）、下行線2 號斜井至馬青路區間車尾火災（工況 3）以及下行線翁角路至1 號豎井區間車頭火災（工況 4）。各工況設備動作情況如表3 所示。

表3 翁馬區間測試工況

海東區間共進行了 6 次測試，測試工況分別為上行線海滄大道至大兔嶼風道區間車頭火災（工況 1）、上行線海滄大道至大兔嶼風道區間車尾火災（工況2）、上行線大兔嶼豎井至東渡路站區間車頭火災（工況3）、下行線東渡路至大兔嶼風道區間車尾火災（工況4）、下行線東渡路至大兔嶼風道區間車頭火災（工況5）以及下行線大兔嶼風道至海滄大道區間車尾火災（工況6）。各工況設備動作情況如表4 所示。

表4 海東區間測試工況

3 實測結果

翁馬區間各工況實測結果如表5 所示：

表5 翁馬區間各工況實測結果

從上表可以看出，位于車尾距離長度的不同，疏散平臺迎面風速平均值有所不同，距離列車位置較遠的區段風速相對高一點，隧道中心處的風速相對疏散平臺處的測試結果相對較大。總體結果均在 2.32 m/s以上，均大于 2.08 m/s 的臨界風速（7.5 MW 火源熱釋放率計算得出）。

海東區間各工況測試結果如表6 所示：

表6 海東區間各工況實測結果

從表5、6 可以看出，海東區間測試結果與翁馬區間呈現一致的趨勢，工況2 以及工況4 由于按工藝設計模式開啟車站隧道風機數量的不同較其他工況風速值有一定的差別，風速測試總體結果均在 2.17 m/s以上，均大于 2.10 m/s 的臨界風速（7.5 MW 火源熱釋放率計算得出）。

4 影響因素

在上述工況測試過程中，發生了一些問題值得總結，主要有以下3 個方面值得注意。

1）風道封堵情況

部分風道內穿墻的管道以及較大的孔洞，沒有徹底封堵，部分車站風道隔墻處的密閉門由于各種原因沒有到位安裝，區間聯絡通道門未安裝或者無法關閉，導致風機開啟時風道以及相應通風區段漏風嚴重，較大程度影響區間隧道風速測試結果。在以上工況的首次測試中，均出現此類問題，后續經督促整改，孔洞進行了封堵，各類門洞均可正常關閉，測試風速值有較好程度的改善。

2）運行狀態反饋錯誤

在測試過程中發現，個別隧道風機、組合風閥遠程反饋狀態正確，但按設計動作模式區間隧道內實測風速始終不能達到要求。經后續詳細排查發現，個別是由于風機未能正常啟動，個別是風機正反轉運轉狀態錯誤，均導致遠程操作時，無法識別設備狀態正確與否，導致測試失敗。究其原因是設備沒有完成真正意義上的點對點調試，導致錯誤的設備運行狀態上傳至遠程操作界面。

3）風道內異物較多

部分風道由于位于附屬，處在施工期，風道內堆積了較多的雜物，如管材、保溫、角鋼、閥門等安裝材料，嚴重影響了風道的過風面積，增加風道內的阻力，有些堆積的材料甚至會出現異物進入風機導致安全事故情況的出現。

5 結論

從測試結果可以看出，實測的風速值均可滿足相關標準、規范的要求。在后續測試時，必須在隧道通風設備點對點調試結束后進行，即風機設備的實際運行狀態要與遠程界面保持一致。測試開始前，必須對風道條件進行檢查，所有風道內人防門均打開，對封堵有瑕疵的車站以及區間督促整改，整改后需由專人檢查落實，方可保證測試過程順利實施。