城市轨道交通全封闭出入段线排烟措施讨论

城市轨道交通全封闭出入段线排烟措施讨论

0. 引言　

　　一般情况下，城市地下轨道交通出入段线出地面之后接入车辆基地，出入段线发生火灾时隧道通风系统向洞口方向排出烟气，人员向车站方向逃生，如图0-1所示。

图0-1 典型出入段线排烟示意图

　　近年来随着城市土地资源的紧缺，土地集约化利用水平不断提高，越来越多的城市轨道交通车辆基地实施上盖物业开发。为进一步提高土地利用效率，提升上盖物业的品质，部分城市出现了全封闭出入段线，即出入段线不出地面，直接进入物业开发盖下的车辆基地，如图0-2所示。

图0-2 全封闭出入段线洞口示意图

　　现行国家各种规范标准对出入段线的火灾排烟均有明确的要求。《地铁设计防火标准》要求“连续长度大于一列列车长度的地下区间和全封闭车道（应设置排烟设施）”[1]；同时要求“列车出入线、停车线等无载客轨道区间的通风方向应能使烟气尽快排至室外”[1] 。《地铁设计规范》要求“连续长度大于60m，但不大于300m的区间隧道和全封闭车道宜采用自然排烟；当无条件采用自然排烟时，应设置机械排烟”[2]。 

　　一般情况出入段线洞口远离车辆基地上盖区域，洞口直通室外，出入段线火灾烟气不影响盖下区域的安全。而采用全封闭出入段线时，隧道内火灾烟气无法直接通过洞口排出室外，需考虑烟气窜入车辆基地盖下的风险。本文对比全国各地工程实践中形成的各种方案，讨论这种全封闭出入段线的排烟措施。

1. 洞口自然排烟方案　

　　在洞口顶部或侧面开设自然排烟窗，满足有效排烟面积要求，如图1-1所示。该方案考虑出入段线火灾时，隧道通风系统采用纵向排烟的方式，利用车站端的送风和洞口射流风机的诱导作用将烟气排至洞口（如图0-1所示），在洞口处烟气通过自然排烟窗排出室外，如图1-1所示。

图1-1 洞口自然排烟方案

　　自然排烟系统是利用火灾热烟气的浮力作为排烟动力，其排烟口的排放率在很大程度上取决于烟气的厚度和温度[3]。轨道交通出入段线的长度少则几百米，多则超过一公里，火灾烟气从着火点飘至洞口，经过膨胀、混合、导热等过程温度已大大降低，密度增大，大量烟气难以自发的飘向上空，而可能根据惯性向车辆基地方向蔓延扩散。该方案投资较小，但是烟气窜入车辆基地的风险较大。

2. 隧道横向机械排烟方案　

　　出入段线隧道内设置排烟风道，在隧道中部分为两段，靠近洞口侧的排烟风道接入洞口端设置的排烟风机，靠近车站侧的排烟风道接入车站前端隧道风机，利用车辆基地及车站敞开空间实现自然补风，必要时开启车站后端的隧道风机机械补风，如图2-1所示。该方案属于横向排烟方式，区间隧道内不需要另设射流风机等辅助措施。

图2-1 隧道横向机械排烟方案

　　该方案火灾时直接从着火点上方排除烟气，人员可以就近向车辆基地或车站逃生，救援条件较好。但是横向排烟方案对隧道内空间条件的要求较高。首先隧道上空要求有足够的空间设置风道，实际工程中出入段线多采用盾构法实施，难以设置排烟风道。其次，排烟风机的压力有限，排烟系统风道一般不超过200米，距离过长不利于烟气的排除。因此该方案只适用于空间充裕，距离不超过400~500米的出入段线隧道排烟。

3. 洞口机械排烟方案　

　　实际工程中出入段线经常没有条件设置轨顶风道横向排烟，排烟风机直接从洞口顶部排烟成为一些工程的推荐方案，如图3-1所示，排烟风机选型满足断面风速大于临界风速要求。

图3-1 洞口机械排烟方案

　　该方案出入段线采用纵向排烟，本质上与洞口自然排烟方案（如图1-1所示）类似，利用车站端的送风和洞口射流风机的诱导作用将烟气排至洞口，洞口处的烟气通过排烟风机排出室外。同样该方案也存在排烟口距离着火点较远，烟气温度降低的问题，因此烟气窜入车辆基地的风险依然存在。

4. 车站端纵向机械排烟方案　

　　该方案设备布置与典型出地面的出入段线（如图0-1所示）完全一致，但是火灾运行时排烟方向相反。隧道内发生火灾时，车站前端的隧道风机向隧道风井排出烟气，洞口射流风机向车站方向送风辅助气流组织，人员向车辆基地方向逃生，如图4-1所示。

图4-1 车站端纵向机械排烟方案

　　该方案与轨道交通正线中地下向地上过渡区段隧道的火灾排烟方案类似，可以适用于一般条件的隧道。但是出入段线洞口坡度一般高于正线区段，需要注意烟气浮力的影响，必要时进行模拟计算，保证断面排烟风速大于临界风速。同时车辆基地盖下侧墙需要有足够的敞开空间以满足洞口自然补风的条件，必要时设置补风机机械补风。

5. 结论　

　　对于城市轨道交通中这种全封闭出入段线，火灾时无论采用自然排烟还是机械排烟，都不能完全避免车辆基地窜烟的风险。如条件允许，应优先在前期与建筑等相关专业配合采用出入段线与车辆基地上盖间断开的做法，保证洞口开放。本文提到的几个方案各有利弊，实际工程中要结合工程所在地的标准规范、社会经济条件以及工程自身特点等多方面因素进行深入细致的研究，选择最适合的方案。任何方案的制定和选择都要以该工程的具体情况为前提，一个方案适用于某一工程，在其他工程中则未必适用。

参考文献：

　　[1]　上海市隧道工程轨道交通设计研究院,公安部天津消防研究所等.GB51298-2018 地铁设计防火标准[S].北京:中国计划出版社,2018

　　[2]　北京城建设计研究总院有限责任公司等.GB50157-2013 地铁设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2013

　　[3]　公安部四川消防研究所等.GB51251-2017 建筑防烟排烟系统技术标准[S].北京:中国计划出版社,2017

作者简介：

　　郭升——高级工程师，注册公用设备工程师（暖通空调），2009年毕业于哈尔滨工业大学供热、供燃气、通风及空调工程专业，研究生学历，工学硕士。现为北京铁专院工程咨询有限公司暖通空调专业审查人员。

来源：京审协公众号