重庆轨道交通越行区间通风系统研究

1 工程概况

重庆轨道交通4号线二期线路全长32.6 km,地下段长度为21.01 km,地上段长度为11.59 km。二期全线共设车站14座,其中地下站10座,高石坎站是重庆市4号线二期的第5座车站,是连续9座地下站中的第3座。高石坎站为地下二层暗挖车站,结合该线路轨道交通开行方案,高石坎站为单岛四线同层越行车站,越行隧道位于车站主体外,为暗挖隧道,平行于车站主体从车站附属下方穿过,车站里程范围内越行配线区(以下简称“越行隧道”)长度为346 m,剖面如图1所示。

高石坎站上下行线实现同层越行,越行隧道不作上下客用,但需短时间停靠及载客越站运行。

2 隧道运营通风系统研究

高石坎站小里程端、大里程端车站分别为鱼高区间事故风机房和复盛站,采用双活塞通风模式,正常行车工况下,通过活塞风井进行区间通风换气,保证隧道温度、区间换气次数和乘客新风量要求^[1]。

采用SES4.1模拟软件对区间正常运营时的区间温度、换气次数和新风量进行了计算,鱼高区间事故风机房—复盛站计算结果如表1所示^[1],鱼普区间温度分布结果如图2所示。

从表1和图2可以看出,鱼高区间事故风机房—复盛站区间最高温度低于40℃,换气次数大于3 h^-1 (规范要求下限值),新风量大于12.6 m³/(人.h),鱼普区间上下行线最高温度低于40℃ ,均满足规范要求。

3越行隧道排烟系统研究

3.1 排烟方案

高石坎站越行隧道长度为346 m,需设置机械排烟,可采用横向排烟或纵向排烟方案。高石坎站大小端分别设置两台隧道风机,并利用两台排热风机进行车站隧道排烟,因此,越行隧道可优先结合高石坎站隧道通风设备设置组织排烟。考虑到不同排烟方式对土建影响较大,同时为了保证发生火灾时更有效地控制烟气蔓延,下面对半横向排烟、纵向排烟两种方案进行对比^[1—2]。

3.1.1方案1:越行隧道半横向排烟方案

如图3所示,方案1对越行隧道采用半横向排烟,于越行隧道轨顶设置排烟道,顶部排烟道通过土建风道与车站排热风机相连[3],风道净面积不小于2 m²,在排烟道底部设置常开风口,排烟道与排热风机连接处设电动阀以及手动排烟防火阀,越行隧道及车站隧道顶部均设置活塞风孔及风阀连接至隧道风机。正线区间发生火灾时,利用鱼高事故风机房—复盛站的设备组织排烟,排烟量满足纵向通风断面风速要求。车站隧道及越行隧道按照列车设计火灾规模计算排烟量,并保证轨顶排烟口距离防烟分区最远点不大于30 m,当越行隧道发生火灾时,开启高石坎站隧道风机、车站排热风机及相应的阀门进行排烟。

该方案无须额外增设射流风机,在越行隧道顶部设轨顶排烟道连接至车站排热风机,并增设阀门,根据事故工况切换排烟模式。经过结构专业核算,设置2 m²轨顶排烟道需将越行隧道断面直径至少扩大700 mm,且断面扩大后隧道顶部与站厅板结构部分重叠,结构安全风险增大,投资增多。

3.1.2方案2:越行隧道纵向排烟方案

方案2对越行隧道采用纵向排烟,如图4所示,越行隧道无须设置轨顶风道,但需设置射流风机,车站隧道设置轨顶风道,越行隧道及车站隧道顶部均设置活塞风孔及风阀。该方案通过配置隧道风机、排热风机及射流风机,制定合理的控制策略,保证区间及越行隧道排烟风速要求。越行隧道发生火灾时,需开启高石坎站隧道风机、车站排热风机及射流风机进行排烟。该方案需增设射流风机,但射流风机可结合出入口或附属变截面处设置安装,无须扩大隧道断面,对土建影响较小,且相较于方案1更经济。因此,综合考虑结构的安全性及投资,推荐选择方案2。

3.2 火灾工况模拟计算

对方案2进行模拟分析。高石坎站越行隧道设置射流风机,采用SES4.1模拟软件对鱼高区间风机房—高石坎下行线区间、越行隧道典型火灾工况进行模拟计算,模型创建如图5所示。

隧道最大纵坡3.8%,隧道断面面积为16.5 m²,隧道高度为5.06 m,火灾热释放率为7.5 MW,根据隧道几何参数计算纵向临界风速为2.3 m/s。若下行线鱼高区间事故风机房—高石坎站区间、高石坎站车站隧道、越行隧道发生火灾,火灾列车可能停靠位置如图5中A、B、C、D、E所示。其中C通过轨顶排烟道排烟,B、D参照A火灾模式,不进行火灾工况模拟。设备初步配置为鱼高区间风机房2台60 m3/s隧道风机,高石坎站4台60 m3/s隧道风机,高石坎站2台30 m3/s排热风机,2组(每组2台)射流风机。

典型工况模拟计算结果如图6所示,当列车在A位置(鱼高区间事故风机房—高石坎站区间下行线) 时车头发生火灾,开启鱼高区间事故风机房2台隧道风机送风、高石坎大小里程端各1台隧道风机及2台排热风机排烟,无须射流风机,此时火灾区段纵向风速为3.24 m/s,大于临界风速,人员向鱼高风机房方向进行疏散,烟气不会影响区段内人员安全疏散,满足火灾排烟要求。列车在A位置车尾发生火灾时,无须射流风机,火灾区段纵向风速为3.27 m/s,亦满足要求。可见,正线区间排烟无须射流风机参与。

列车E位置发生车头火灾时,开启高石坎小里程端2台隧道风机送风,大里程端2台隧道风机排烟,同时开启2组(每组2台)φ630射流风机正向排烟,此时火灾区段纵向风速为2.6 m/s,大于临界风速,烟气不会影响区段内人员安全疏散,满足火灾排烟要求。该区段车尾火灾时,开启射流风机辅助排烟时,断面风速为2.76 m/s,满足要求。因此,当越行隧道发生火灾时,需射流风机辅助排烟。

因此,高石坎站上行、下行越行隧道需分别设置2组(每组2台)φ630可逆射流风机,射流风机可结合变截面处侧墙安装。

4结论

1)本文对越行车站的越行隧道通风方案进行了对比,由于越行隧道采用纵向通风方案可减少对结构的影响,且更加经济、安全性高,故推荐采用。

2)本文对设置越行车站的两站一区间典型火灾工况进行了模拟计算,通过合理的风机选型和设备联合动作,可满足火灾排烟风速以及人员疏散要求。

[参考文献]

[1] 陈玉远.武汉轨道交通7号线越江区间通风系统研究[J].暖通空调,2016,46(5):11-16.

[2]李森生,甘甜,车轮飞,等.某地铁工程越长江区间隧道通风方案比较[J].暖通空调,2022,52(增刊2):146-149.

[3]朱祝龙,田峰,陈洋,等.地铁长大过海区间隧道通风排烟方案[J].都市快轨交通,2017,30(1):94-97.

2025年第1期第4篇