關(guān)于管廊電纜艙防火分區(qū)劃分的安全性分析

何明星,高建嶺,孫瀾曦,高明旭

(北方工業(yè)大學(xué),北京 100144)

1 概述

綜合管廊是將市政公共管線集中在道路或廠區(qū)的地下隧道空間內(nèi),在推進(jìn)城市空間集約利用的同時,火災(zāi)安全隱患也愈發(fā)突出。尤其是電纜艙布滿密集的電纜,火災(zāi)荷載極大,而國內(nèi)對綜合管廊消防設(shè)計與火災(zāi)安全性方面疏于研究。

綜合管廊通風(fēng)豎井的設(shè)置會被復(fù)雜的路面設(shè)施所限制,通常一個通風(fēng)分區(qū)內(nèi)需設(shè)置多個防火分區(qū),防火分區(qū)的長度將會影響火災(zāi)風(fēng)險和工程造價[1]。故防火分區(qū)的劃分需要進(jìn)行性能化分析,以確定是否能夠保證安全。本文借鑒了學(xué)者們對隧道火災(zāi)的研究,對管廊電纜艙消防設(shè)計中防火分區(qū)的設(shè)置提出具體建議[2]。

2 電纜艙火災(zāi)模型建立

根據(jù)實(shí)際工程情況建立FDS數(shù)值模型,截面尺寸2.6m×2.9m,纜線橋架寬0.5m[2]。火災(zāi)主要燃燒物為YJV電纜護(hù)套,火源設(shè)置為非穩(wěn)態(tài)t2快速火,材料從燃燒開始直至耗盡[3]。對模型邊界條件進(jìn)行了簡化處理,把電纜護(hù)套材料等效為薄板且忽略豎井高度的影響。環(huán)境參數(shù)直接影響煙氣的傳播與溫度場分布,由于綜合管廊位于地下,壁面選取為只考慮壁面吸熱不考慮與外界熱量交換[4],將環(huán)境溫度設(shè)定為20℃,外界風(fēng)速為0m/s,重力加速度g=9.81m/s2。

3 人員安全疏散分析

由之前的研究結(jié)果可知,防火門關(guān)閉自然通風(fēng)工況為火災(zāi)發(fā)展前期最不利火災(zāi)場景[2]。在模擬中不考慮人員的反應(yīng)時間,逃生速度按行走速度設(shè)為1.35m/s。防火分區(qū)為200m時,通過對模擬疏散結(jié)果進(jìn)行分析,得到人員可用安全疏散時間與必需安全疏散時間的關(guān)系[5]。由圖3可知在火災(zāi)發(fā)展前100s,人員可在特定場景下完成安全疏散。

圖1 200m防火分區(qū)不同位置可用與必需安全疏散時間關(guān)系圖

防火分區(qū)為300m時,電纜艙在150s時1.8m高處溫度均已達(dá)到危險臨界溫度。由圖4可知約125m處溫度已達(dá)到人體失能的臨界危險溫度,因此防火分區(qū)設(shè)為300m時,人員面臨著失能的危險,必需采取相應(yīng)的消防設(shè)施[6]。

防火分區(qū)為400m時火災(zāi)發(fā)展較快,100s時已蔓延至160m處,200s時1.8m高處溫度達(dá)到了100℃以上。由圖5可知在距起火點(diǎn)180m處溫度已經(jīng)達(dá)到了人體失能的臨界危險溫度,故此時不利于人員疏散。

圖2 300m防火分區(qū)不同位置可用與必需安全疏散時間關(guān)系圖

圖3 400m防火分區(qū)不同位置可用與必需安全疏散時間關(guān)系圖

4 結(jié)論

本文比較了在防火門關(guān)閉自然通風(fēng)工況下三種不同防火分區(qū)劃分對人員疏散的影響,結(jié)果表明： 防火分區(qū)為200m時,人員可以安全疏散；防火分區(qū)為300m與400m時,電纜艙內(nèi)溫度已達(dá)到人體失能的臨界危險溫度,不利于人員疏散。