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探討如何解決地鐵站臺隧道的通風(fēng)排煙問題
摘要:介紹了防排煙設(shè)計在地鐵建筑設(shè)計及火災(zāi)中的重要性, 以及目前國內(nèi)地鐵防排煙設(shè)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(shè)計的對策。
關(guān)鍵詞:地鐵 防排煙 隧道 通風(fēng)
1 科學(xué)地設(shè)置防排煙設(shè)施及事故狀態(tài)下進行合理的防排煙處置, 對于減少人員傷亡和財產(chǎn)損失具有極為重要的意義。
在地鐵站臺、隧道設(shè)置通風(fēng)排煙設(shè)施是由地鐵的建筑結(jié)構(gòu)決定的。與地面建筑相比, 地鐵工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 環(huán)境密閉、通道狹窄, 連通地面的疏散出口少, 逃生路徑長。發(fā)生火災(zāi), 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(nèi)蔓延,給人員疏散和滅火搶險帶來困難, 嚴(yán)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(zāi)人員傷亡的最大原因。經(jīng)統(tǒng)計, 北京地鐵自1969 年至今的34 年運營歷史中就曾發(fā)生過151 起火災(zāi)。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(nèi)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(fā)火災(zāi), 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(zāi), 造成196 人死亡、147 人受傷。國內(nèi)外地鐵火災(zāi)的歷史充分證明: 地鐵車站、客車和隧道不僅會發(fā)生火災(zāi), 而且一旦發(fā)生火災(zāi)將很難進行有效的搶險救援和火災(zāi)撲救, 極易造成群死群傷的重大災(zāi)害事故。根據(jù)國內(nèi)外地鐵火災(zāi)資料統(tǒng)計, 地鐵發(fā)生火災(zāi)時造成的人員傷亡, 絕大多數(shù)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(biāo), 人為破壞造成的火災(zāi), 其損失和影響將更為嚴(yán)重。因此, 有地鐵的國家, 均對地鐵的通風(fēng)排煙設(shè)施極為重視, 不僅將通風(fēng)排煙設(shè)施做為地鐵必備和最為重要的安全設(shè)施, 在各自國家的規(guī)范中明確提出了很高的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)置要求, 而且無一例外在地鐵的站臺、隧道都設(shè)置了機械通風(fēng)排煙設(shè)施。由此可見, 在地鐵站臺、隧道科學(xué)地設(shè)置防排煙設(shè)施以及事故狀態(tài)下合理地進行防排煙處置, 對于減少人員傷亡和財產(chǎn)損失具有極為重要的意義。
2 目前國內(nèi)地鐵站臺、隧道設(shè)置的通風(fēng)和排煙設(shè)施的情況
因建設(shè)年代不同, 北京地鐵、上海地鐵、廣州地鐵的通風(fēng)和排煙系統(tǒng)不盡相同�？傮w可分為兩類。
第一類是通風(fēng)和排煙同為一個系統(tǒng), 即通風(fēng)和排煙系統(tǒng)均由相同的風(fēng)機、消音器、風(fēng)口、風(fēng)道和風(fēng)亭組成。由風(fēng)機的風(fēng)葉進行正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn), 來實現(xiàn)系統(tǒng)的送風(fēng)或者排煙。隧道、站臺內(nèi)的煙氣流動方向為沿隧道或站臺水平方向流動。站臺發(fā)生火災(zāi), 通風(fēng)排煙方式是站臺隧道入口上部的風(fēng)機反向運轉(zhuǎn), 將站臺內(nèi)的煙氣由風(fēng)口吸入風(fēng)道, 經(jīng)風(fēng)道盡頭處的風(fēng)亭排到地面; 隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi), 區(qū)間風(fēng)機反轉(zhuǎn)吸風(fēng), 站臺風(fēng)機正轉(zhuǎn)送風(fēng), 使隧道內(nèi)煙氣從事故發(fā)生處流向區(qū)間風(fēng)口, 經(jīng)風(fēng)口進入風(fēng)道, 再從風(fēng)道盡端的風(fēng)亭排到地面。
另一類是通風(fēng)系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)分開設(shè)置, 各自分別成為相對獨立的系統(tǒng)。即通風(fēng)系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)是由各自獨立的風(fēng)機、消音器、風(fēng)道、風(fēng)口(排煙系統(tǒng)含風(fēng)亭) 分別組成。進煙口、通風(fēng)口分別設(shè)在站臺行車道上方和站臺集散廳頂部, 站臺內(nèi)的煙氣流動為垂直方向流動。
因建設(shè)年代早, 北京地鐵的站臺和隧道采用的是通風(fēng)和排煙共為一個系統(tǒng)。上海、廣州地鐵的通風(fēng)和排煙是將兩種方式結(jié)合使用, 即隧道內(nèi)采用第一種方式,站臺上采用第二種方式。
國內(nèi)地鐵設(shè)置的通風(fēng)排煙設(shè)施的實際排煙能力至今沒有經(jīng)過重特大火災(zāi)的實踐檢驗。站臺的通風(fēng)排煙設(shè)施在通風(fēng)排煙的設(shè)計能力上, 能夠有效解決站臺火災(zāi)的排煙問題。北京地鐵每個站臺及隧道的通風(fēng)排煙系統(tǒng)均采用雙風(fēng)道、雙風(fēng)機, 單臺風(fēng)機的設(shè)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(fēng)排煙系統(tǒng)的通風(fēng)排煙能力為每小時40 萬立方米, 北京地鐵多數(shù)站臺的體積為6000 立方米至10000 立方米。依靠現(xiàn)風(fēng)機能力, 僅需1~ 1. 5 分鐘即可對站臺內(nèi)空氣實現(xiàn)一次換氣�，F(xiàn)《地下鐵道設(shè)計規(guī)范》對疏散的要求是6 分鐘內(nèi)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(nèi), 排煙系統(tǒng)能夠?qū)φ九_實現(xiàn)4~ 6 次換氣。因此北京地鐵站臺的通風(fēng)排煙設(shè)施是具備了足夠的設(shè)計排煙能力。作者雖沒詳細了解上海、廣州地鐵站臺通風(fēng)、排煙系統(tǒng)設(shè)計的具體情況。但上海、廣州地鐵均為九十年代設(shè)計建造的, 建設(shè)年代近,且通風(fēng)排煙方式較北京地鐵的通風(fēng)排煙方式更為先進和有效。因此, 上海、廣州地鐵站臺的通風(fēng)排煙系統(tǒng)應(yīng)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(fēng)和排煙存在的問題
3.1 地鐵隧道在通風(fēng)排煙方面存在嚴(yán)重問題
隧道內(nèi)排煙的原則是沿乘客安全疏散方向相反的方向送風(fēng)。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(nèi)起火部位與客車的位置關(guān)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(nèi)的排煙方向。因此, 隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時, 起火部位與客車的位置關(guān)系既決定了乘客的疏散方向, 又決定了區(qū)間兩端站臺風(fēng)機和區(qū)間風(fēng)機的送風(fēng)排煙方向。
發(fā)生火災(zāi)時, 起火部位與客車大致有三種位置關(guān)系, 即起火部位位于車頭、車中或車尾。
當(dāng)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(fēng)機送風(fēng), 前方車站的風(fēng)機排風(fēng), 使隧道內(nèi)的煙氣流動方向與乘客的疏散方向相反。
當(dāng)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(fēng)機正轉(zhuǎn)送風(fēng), 后方車站的風(fēng)機反轉(zhuǎn)排風(fēng), 使隧道內(nèi)的煙氣流動方向與乘客的疏散方向相反。
若火災(zāi)發(fā)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(qū)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(xiàn)有的排煙設(shè)施無論采取怎樣的排煙措施, 隧道內(nèi)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(xiàn)在地鐵隧道采用的通風(fēng)和排煙共用一個系統(tǒng)的方式, 勢必造成煙氣在排入風(fēng)道前與疏散逃生人員均同處隧道內(nèi), 這種通風(fēng)排煙方式既不科學(xué)合理也不安全有效, 無法從根本上保證隧道內(nèi)避難人員的安全疏散, 因此沒有徹底解決地鐵隧道的通風(fēng)排煙問題。
3.2 地鐵風(fēng)機的實際耐火性能以及《地下鐵道設(shè)計規(guī)范》對風(fēng)機耐火性能的規(guī)定要求過低
《地下鐵道設(shè)計規(guī)范》規(guī)定“火災(zāi)狀態(tài)下不超過150℃時連續(xù)工作1 小時”。北京地鐵風(fēng)機的軸溫繼電器的正常工作溫度為90℃, 風(fēng)機的實際火災(zāi)工作時間和工作溫度均與《地下鐵道設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定相同。然而地鐵的特點及地鐵火災(zāi)的歷史充分證明了: 搶險救援力量難以在短時間內(nèi)完成搶險救援工作和滅火作戰(zhàn)任務(wù)。因此《地下鐵道設(shè)計規(guī)范》對火災(zāi)時風(fēng)機的150℃的最高工作溫度和1 小時的工作時間的規(guī)定以及北京地鐵風(fēng)機的實際耐火性能, 均不能滿足實際地鐵火災(zāi)的防排煙要求。此外, 風(fēng)機的電源箱設(shè)在風(fēng)機房內(nèi), 電器線路也沒有經(jīng)過防火保護, 火災(zāi)狀態(tài)下風(fēng)機的電源系統(tǒng)必然在短時間內(nèi)被高溫?zé)煔鈸p壞, 使風(fēng)機停止運行, 無法進行通風(fēng)和排煙。
3.3 北京地鐵站臺防排煙設(shè)施不完善
一是沒有實施防排煙分區(qū), 二是站臺通向站廳的出口處也未設(shè)擋煙垂幕。
4 地鐵站臺、隧道通風(fēng)排煙問題的整改意見
總原則是實施人、煙分流。即在地鐵發(fā)生火災(zāi)時,用設(shè)施將人員和火災(zāi)煙氣有效分隔, 使避難人員在無煙氣的環(huán)境中進行避難和逃生。
4.1 改變通風(fēng)排煙系統(tǒng)的通風(fēng)排煙方式
在站臺、隧道頂部設(shè)置排煙管道, 將通風(fēng)系統(tǒng)和排煙
系統(tǒng)分開設(shè)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(guī)律, 且排煙管道內(nèi)氣體的流動降低了煙道內(nèi)部壓力, 使隧道和煙道形成壓差, 這種“吸啜效應(yīng)”進一步加快了隧道內(nèi)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(xiàn)有隧道安全設(shè)施進行改造和完善
應(yīng)在上下行隧道的聯(lián)絡(luò)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(qū), 并在隧道內(nèi)設(shè)置應(yīng)急事故照明和蓄光型或蓄電池型疏散導(dǎo)流指示標(biāo)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(tài)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(shè)施
在站臺按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置防排煙分區(qū), 在站臺通向站廳的樓梯口處設(shè)置擋煙垂幕。
4.4 提高地鐵排煙風(fēng)機及其供電設(shè)施的整體耐火性能
提高規(guī)范對地鐵排煙風(fēng)機耐火性能的標(biāo)準(zhǔn), 提高地鐵排煙風(fēng)機的實際耐火性能。將設(shè)置于風(fēng)機房內(nèi)的風(fēng)機電源箱遷出風(fēng)機房; 對風(fēng)機房內(nèi)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(fēng)機的整體性能真正能夠滿足防止重特大火災(zāi)的實際需要。
參考文獻:
[1] GB 50157292, 地下鐵道設(shè)計規(guī)范
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