地鐵區(qū)間隧道防火門風(fēng)壓測試分析

馮忠強

摘 要：在城市地下軌道交通系統(tǒng)中，為保證火災(zāi)發(fā)生時人員順利逃生，聯(lián)絡(luò)通道及防火門的設(shè)置成為必然，其在火災(zāi)發(fā)生后可進(jìn)行開啟以保障生命安全。而防火門在地下軌道交通正常運營時處于關(guān)閉狀態(tài)，且會受到列車運行中產(chǎn)生的活塞風(fēng)影響，增加了需要開啟時是否能順利使用的不確定性。本文通過實際測試數(shù)據(jù)分析，闡述防火門在活塞風(fēng)作用下產(chǎn)生的抗壓值，為今后制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提供數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：地鐵隧道；活塞風(fēng)；防火門；風(fēng)壓測試

中圖分類號：U231.96 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）16-0210-02

1 概況

1.1 地鐵建筑概況及特點

地鐵作為現(xiàn)代化的城市軌道交通工具，承擔(dān)著越來越重要的大客流運輸任務(wù)。地鐵結(jié)構(gòu)大部分處在由地下車站和區(qū)間隧道構(gòu)成的半封閉區(qū)域內(nèi)，四周被圍巖介質(zhì)所包裹，地鐵結(jié)構(gòu)對來自外部的災(zāi)害防御能力較好，而對來自內(nèi)部的災(zāi)害抵御能力較差。在地下狹小的空間里，人員和設(shè)備高度密集，一旦發(fā)生災(zāi)害，救援與疏散十分困難。從世界地鐵100多年的歷史教訓(xùn)看，地鐵災(zāi)害中發(fā)生頻率最高、造成損失最大的是火災(zāi)[1]。在隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)人員進(jìn)行疏散時，人員需要通過縱向疏散通道以及橫向疏散通道進(jìn)行疏散，通過橫向疏散通道時必經(jīng)過防火門從聯(lián)絡(luò)通道向相鄰區(qū)間進(jìn)行逃生。而隧道中地鐵運行當(dāng)中產(chǎn)生的活塞風(fēng)是防火門能否及時開啟的影響因素之一，尤其近年來地鐵列車發(fā)車頻率增加，側(cè)向活塞風(fēng)得以對防火門產(chǎn)生持續(xù)的影響。近年來在地鐵隧道中發(fā)生了一些事故，比如某線區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道防火門由于活塞風(fēng)作用被吹落在區(qū)間軌道上，造成三軌對走行軌短路停電，司機發(fā)現(xiàn)及時處理（停車），盡管并未造成人員傷亡，但導(dǎo)致地鐵停運長達(dá)3小時。因此，如何保證地鐵行車安全及火災(zāi)時人員逃生成為人們關(guān)注的話題。

1.2 地鐵建筑逃生通道重要性

《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB 50157-2013）第28.2.4條對于地鐵隧道防火做出如下規(guī)定[2]：兩條單線區(qū)間隧道應(yīng)設(shè)聯(lián)絡(luò)通道，相鄰兩個聯(lián)絡(luò)通道之間的距離不應(yīng)大于600m，聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)應(yīng)設(shè)并列反向開啟的甲級防火門，門扇的開啟不得侵入限界?？梢娫诘罔F隧道當(dāng)中聯(lián)絡(luò)通道有著極其重要的意義，當(dāng)列車在地下區(qū)間隧道發(fā)生火災(zāi)而又不能牽引到車站時，乘客可從首節(jié)列車端頭門下至區(qū)間隧道，當(dāng)區(qū)間隧道有條件設(shè)置縱向疏散通道時，可考慮列車側(cè)門打開疏散乘客，此時可利用兩條區(qū)間隧道之間的聯(lián)絡(luò)通道通過防火門將乘客疏散到另一條區(qū)間隧道內(nèi)，使乘客迅速得到安全疏散。同時，聯(lián)絡(luò)通道也可供消防人員使用及作為兩條區(qū)間隧道間消防水管的過管通路。

1.3 地鐵聯(lián)絡(luò)通道防火門重要性

（1）防火門。防火門是指在一定時間內(nèi)能滿足耐火穩(wěn)定性、完整性和隔熱性要求的門。它是設(shè)在防火分區(qū)間、疏散樓梯間、垂直豎井等具有一定耐火性的防火分隔物。防火門除具有普通門的作用外，更具有阻止火勢蔓延和煙氣擴散的作用，可在一定時間內(nèi)阻止火勢的蔓延，確保人員疏散。符合要求的防火門應(yīng)具有良好的耐高溫、隔熱及防煙霧穿透的性能，并應(yīng)具備在火災(zāi)時人員通過后自行關(guān)閉的功能，確保發(fā)揮其防火分隔作用。（2）裝設(shè)防火門在地鐵區(qū)間隧道的意義。防火門在隧道疏散通道中還具有特殊的作用，隧道火災(zāi)時若聯(lián)絡(luò)通道無防火門，兩條隧道完全連通，煙氣會通過聯(lián)絡(luò)通道進(jìn)入另一隧道，即使通過加大區(qū)間事故風(fēng)量的方法保證另一隧道具備火災(zāi)臨界風(fēng)速，但人員在另一隧道內(nèi)也只能向區(qū)間某一端疏散，疏散速度大幅降低，增加人員危險性，而且增加了系統(tǒng)的負(fù)荷。隧道火災(zāi)時若聯(lián)絡(luò)通道設(shè)有防火門，則防火門關(guān)閉時兩個隧道是分開的，人員就可以從另一隧道向兩邊車站進(jìn)行安全疏散。（3）防火門在地鐵區(qū)間隧道的作用。首先，防火門的作用就是地鐵隧道火災(zāi)人員逃生時，為人員提供安全通道，防火門有唯一開啟方向的醒目標(biāo)示，可以提示人們疏散方向，使人們及時疏散到相鄰安全的地鐵區(qū)間隧道。其次防火門還有阻隔火情煙氣的作用，防火門關(guān)閉，發(fā)生火情的隧道產(chǎn)生的煙氣就不會蔓延至相鄰隧道，人員逃生時臨時開啟，再關(guān)閉，可以有效阻隔煙氣，否則人員即使安全逃生到相鄰安全的區(qū)間隧道，煙氣也會一起進(jìn)入相鄰隧道，同樣對人員生存造成威脅。

2 現(xiàn)場測試

2.1 測試原理

為了保證防火門正常使用，需要在活塞風(fēng)作用下測試防火門承受壓力情況，因此，現(xiàn)場測試為在地鐵列車正常運營時，在防火門的不同位置處設(shè)置測點，測點處打孔伸出取壓管與門面齊平，測量并采集門兩側(cè)壓差值進(jìn)行記錄，檢測完畢后取回數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)壓差值的大小分布變化來評判防火門抗壓能力是否合格。測點布置方式見圖1所示，以此測得防火門承受壓力情況，來判斷是否對防火門進(jìn)行更換、維修。

2.2 現(xiàn)場儀器構(gòu)成

壓差傳感器、壓力傳送管、數(shù)據(jù)記錄裝置。

2.3 數(shù)據(jù)采集

由于進(jìn)行防火門風(fēng)壓測試的目的就是保證防火門在地鐵正常運營過程當(dāng)中不被現(xiàn)場既有環(huán)境條件干擾損壞，及在火災(zāi)發(fā)生時刻保證人員逃生，所以聯(lián)絡(luò)通道防火門風(fēng)壓測試所需的時間條件也就是需要與地鐵正常運營時間保持一致。在這個時間區(qū)間前后，開啟設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，同時利用數(shù)據(jù)記錄裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，得到地鐵正常運營期間防火門受到的壓力變化值，錄入記錄裝置進(jìn)行保存。檢測結(jié)束之后，停止采集，同時對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，以便下一步分析處理。

3 數(shù)據(jù)分析

由于目前我國暫未對防火門抗壓測試進(jìn)行相關(guān)實驗以及標(biāo)準(zhǔn)制定，所以此地鐵區(qū)間隧道防火門風(fēng)壓測試數(shù)值結(jié)果僅作參考，待取得一定數(shù)量數(shù)值再進(jìn)行下一步研究。

3.1 單個區(qū)間隧道風(fēng)壓數(shù)據(jù)分析

下面以X號線某區(qū)間隧道防火門風(fēng)壓測試為例：

在正常運行工況條件下，對地鐵X號線XX站至YY站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道K14+423和K14+950處防火門所受的風(fēng)壓進(jìn)行了監(jiān)測。采樣間隔為1s，其中K14+423處采集時間區(qū)間為：2012年7月12日02：47：05到2012年7月13日01：08：20；K14+950處采集時間區(qū)間為：2012年7月11日02：46：29到2012年7月12日00：45：00。

結(jié)果如：（1）正常運營狀態(tài)下，地鐵X號線XX站至YY站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道K14+423處左線防火門單個測點受到的瞬時風(fēng)壓最大正壓值為：398Pa，最大負(fù)壓值為：-496Pa，平均風(fēng)壓最大正壓值為366Pa，最大負(fù)壓值為：-454Pa；（2）正常運營狀態(tài)下，地鐵X號線XX站至YY站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道K14+950處左線防火門單個測點受到的瞬時風(fēng)壓最大正壓值為：385Pa，最大負(fù)壓值為：-173Pa，平均風(fēng)壓最大正壓值為370Pa，最大負(fù)壓值為：-137Pa。

備注：本次測試中風(fēng)壓指防火門兩側(cè)所受到的壓強之差。防火門在行車隧道一側(cè)受到的壓力大于聯(lián)絡(luò)通道一側(cè)時稱為正壓，反之稱為負(fù)壓。

3.2 多個區(qū)間隧道風(fēng)壓數(shù)據(jù)分析及規(guī)律

以下是若干地鐵區(qū)間隧道風(fēng)壓數(shù)值，見表1所示。

從上表可以看出，測試風(fēng)壓數(shù)值大小在130～1600Pa范圍內(nèi)變化，在此數(shù)值區(qū)間內(nèi)防火門都沒有發(fā)生變形脫落，說明地鐵正常運營短期時間內(nèi)未對防火門造成顯著影響。從數(shù)值上看，地鐵區(qū)間隧道長度對于風(fēng)壓測試值的變化沒有直接影響，如J區(qū)間以及D區(qū)間，長度都約為2km，但是最大正風(fēng)壓值卻相差3倍多。

經(jīng)過比較分析，可以看到地鐵車站區(qū)間隧道防火門風(fēng)壓值和隧道走向有著直接的關(guān)系，由于列車運行時隧道處于半封閉狀態(tài)，隧道內(nèi)的空氣運動就與隧道的走向有關(guān)，當(dāng)隧道非直段的時候，列車前進(jìn)，空氣場運動條件不規(guī)律，隨著彎道的產(chǎn)生而發(fā)生變化，遇到的空氣阻力就會增大，產(chǎn)生的活塞風(fēng)就會減小，對防火門產(chǎn)生的壓強就小一些。反之隧道是直段的時候，隧道內(nèi)空氣場運動條件較為規(guī)律，列車行進(jìn)所受空氣阻力較小，產(chǎn)生的活塞風(fēng)就會很大，防火門受到的壓強也會變大。如B區(qū)間與H區(qū)間，長度都為1.4km，但由于B區(qū)間非直段隧道，H區(qū)間為直段隧道，數(shù)值就會相差近3倍。

4 結(jié)語

地鐵早已成為人們必不可少的交通工具，其安全性一直都是人們廣泛討論的話題，保證地鐵運營安全以及人員逃生成為很重要的一環(huán)。本文通過對部分北京地鐵車站區(qū)間隧道聯(lián)絡(luò)通道防火門風(fēng)壓測試，大體總結(jié)了一些規(guī)律，測試是在地鐵正常運行期間進(jìn)行的，24小時內(nèi)風(fēng)壓實測值處于130～1600Pa之間，防火門在此期間內(nèi)未發(fā)生脫落變形，屬正常值。經(jīng)過數(shù)值對比發(fā)現(xiàn)防火門風(fēng)壓值與所處區(qū)間隧道走向有很大關(guān)系，直段隧道內(nèi)防火門所受風(fēng)壓會很大，相比之下非直段隧道內(nèi)防火門所受風(fēng)壓會小很多，這是由于地鐵列車行進(jìn)過程中所受空氣阻力不同，產(chǎn)生的活塞風(fēng)也不同，對于防火門的沖擊產(chǎn)生的壓強也不同，這將為未來地鐵設(shè)計及防火門抗風(fēng)壓相關(guān)規(guī)程的編寫提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]陳仁東.淺議地鐵聯(lián)絡(luò)通道的規(guī)范條款[J].隧道建設(shè)，2005，（2）：7-9.

[2]GB50157-2013.《地鐵設(shè)計規(guī)范》[S].