一種公鐵共用盾構(gòu)隧道火災(zāi)通風(fēng)排煙模擬實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及公鐵共用盾構(gòu)隧道火災(zāi)安全領(lǐng)域，具體涉及一種公鐵共用盾構(gòu)隧道火災(zāi)通風(fēng)排煙模擬實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，涌現(xiàn)出一大批長(zhǎng)大隧道和各種大斷面隧道，如上海復(fù)興路隧道、軍工路隧道等大斷面雙層隧道，與此同時(shí)興起的是一種公鐵共用盾構(gòu)水下隧道，上層走汽車，下層走輕軌或地鐵列車，給交通帶來(lái)了極大便利。近年來(lái)隧道火災(zāi)事故頻繁發(fā)生，造成了重大傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。隧道火災(zāi)、煙氣控制、火災(zāi)探測(cè)和滅火控制研究成為人們關(guān)心的焦點(diǎn)，通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)來(lái)研究隧道內(nèi)火災(zāi)狀況下的煙氣蔓延和控制規(guī)律，用來(lái)指導(dǎo)隧道火災(zāi)煙氣排煙控制模式的有效選擇，對(duì)于保障隧道運(yùn)營(yíng)安全以及最重要的人員生命安全具有重要科學(xué)意義。
[0003]由于公鐵共用盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)相比于常規(guī)隧道的特殊性及巨大的長(zhǎng)寬比特征，人們對(duì)這種特殊隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙氣的蔓延和控制規(guī)律缺乏深入了解，急需建立相關(guān)試驗(yàn)平臺(tái)展開研究，現(xiàn)有的大尺度隧道火災(zāi)數(shù)值模擬仿真存在一定的誤差，而建造全斷面或者大斷面的隧道火災(zāi)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是比較耗費(fèi)財(cái)力和代價(jià)的，同時(shí)實(shí)驗(yàn)邊界條件也難以精確控制。因此，小尺寸的公鐵共用隧道煙氣模擬試驗(yàn)平臺(tái)在針對(duì)隧道火災(zāi)的研究方法中顯得尤為重要且被廣泛應(yīng)用。
[0004]然而，目前研究中的小尺寸隧道火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)普遍存在以下重要的缺陷:
[0005](I)沒(méi)有針對(duì)大斷面雙層盾構(gòu)隧道煙氣蔓延的控制的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，例如，對(duì)比文件CN 203978442 U僅僅提供了一種適用于采用明挖法或明挖法與其他工法結(jié)合修建的公鐵合建水下隧道的線路布置方式，不涉及盾構(gòu)隧道煙氣蔓延實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。同時(shí)對(duì)比文件CN103670437 A只對(duì)公鐵合建盾構(gòu)隧道的疏散通道布置結(jié)構(gòu)做了說(shuō)明，未對(duì)該類型隧道火災(zāi)通風(fēng)排煙、排煙優(yōu)化實(shí)驗(yàn)做具體介紹，更為重要的是，目前針對(duì)公鐵共用雙層盾構(gòu)隧道的火災(zāi)煙氣流動(dòng)及其特征參數(shù)分布、火災(zāi)控制技術(shù)有效性的研究還幾乎是空白，也還未見相關(guān)專門的試驗(yàn)研究平臺(tái)，科學(xué)人員對(duì)此還缺乏相關(guān)的認(rèn)識(shí)。如果不能合理排煙控制優(yōu)化，會(huì)造成很大資源浪費(fèi)。
[0006](2)隧道斷面尺寸有限并且存在一定缺陷。目前國(guó)內(nèi)外隧道火災(zāi)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的長(zhǎng)度大都在20m之內(nèi)，橫斷面也比較狹小，和實(shí)際隧道有一定差異，很難撲捉到一些隧道火災(zāi)特征參數(shù)。在對(duì)比文件CN101726370B中，其隧道長(zhǎng)度為60多米，但其隧道斷面是方形的，隧道方形頂部會(huì)忽略弧形頂部所帶來(lái)的煙氣集聚作用會(huì)對(duì)煙氣層特征參數(shù)分布造成重要影響。
[0007](3)行車道火災(zāi)探測(cè)局限性。傳統(tǒng)的隧道早期火災(zāi)探測(cè)未綜合考慮車輛堵塞限制這一特殊邊界條件，不能對(duì)其限制作用及該條件下的隧道火災(zāi)煙氣輸運(yùn)和探測(cè)進(jìn)行描述。
[0008](4)隧道模擬火源不可控。傳統(tǒng)的隧道火源模擬，采用油池火較常見，其火源功率不易調(diào)節(jié)控制，而火源功率的確定對(duì)隧道火災(zāi)動(dòng)力學(xué)規(guī)律的研究具有重要作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種公鐵共用雙層盾構(gòu)隧道火災(zāi)通風(fēng)排煙模擬實(shí)驗(yàn)裝置，以期能模擬真實(shí)公鐵共用隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)情況，提供煙氣控制和優(yōu)化、復(fù)雜情況下隧道火災(zāi)探測(cè)、火災(zāi)撲救控制及一氧化碳分布演化規(guī)律等全面系統(tǒng)研究的模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，從而為真實(shí)該類型隧道發(fā)生火災(zāi)進(jìn)行人員疏散設(shè)計(jì)提供更好的實(shí)施方案；對(duì)采用公鐵共用雙層盾構(gòu)隧道系統(tǒng)的火災(zāi)通風(fēng)排煙控制、探測(cè)與撲救控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究具有重要的應(yīng)用前景和實(shí)際指導(dǎo)意義。
[0010]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0011]本發(fā)明一種基于公鐵共用雙層盾構(gòu)隧道系統(tǒng)的火災(zāi)通風(fēng)排煙實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，所述公鐵共用雙層盾構(gòu)隧道分為兩層結(jié)構(gòu)，上層結(jié)構(gòu)包括汽車車道，下層結(jié)構(gòu)包括地鐵車道；其特點(diǎn)是，所述實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置包括隧道半橫向排煙控制和優(yōu)化系統(tǒng)、模擬火源系統(tǒng)、多特征參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)、火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)和細(xì)水霧滅火系統(tǒng)；
[0012]在所述汽車車道一側(cè)的扇形空間內(nèi)設(shè)置逃生通道；并在所述汽車車道內(nèi)設(shè)置障礙物；在所述地鐵車道一側(cè)的扇形空間內(nèi)設(shè)置逃生樓梯；所述逃生樓梯與所述逃生通道相連通；
[0013]所述隧道半橫向排煙控制和優(yōu)化系統(tǒng)，包括上層集中排煙通道、下層排煙通道、上層排煙口、下層排煙口和風(fēng)洞裝置；
[0014]所述上層排煙通道設(shè)置在所述汽車車道的上方空間內(nèi)，并通過(guò)頂隔板與所述汽車車道隔開；并通過(guò)所述上層排煙口將所述上層集中排煙通道內(nèi)的煙霧向上排出；
[0015]所述下層排煙通道設(shè)置在所述地鐵車道另一側(cè)的扇形空間內(nèi)；并通過(guò)所述下層排煙口將所述下層排煙通道內(nèi)的煙霧向外側(cè)排出；
[0016]所述風(fēng)洞裝置設(shè)置在所述雙層盾構(gòu)隧道一端，用于提供風(fēng)源，并通過(guò)風(fēng)速儀探頭獲得所述風(fēng)源的風(fēng)速；
[0017]所述模擬火源系統(tǒng)，包括燃燒器控制燃料流量的質(zhì)量流量計(jì)、燃料氣瓶和滑動(dòng)小車組成；由所述質(zhì)量流量計(jì)控制所述燃料氣瓶的氣源大小并流向所述燃燒器，形成模擬火源，并通過(guò)所述滑動(dòng)小車模擬火災(zāi)發(fā)生位置；
[0018]所述多特征參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，包含火災(zāi)煙氣溫度測(cè)量裝置、一氧化碳濃度測(cè)量裝置和煙氣流速測(cè)量裝置；所述火災(zāi)煙氣溫度測(cè)量裝置、所述一氧化碳濃度測(cè)量裝置和所述煙氣流速測(cè)量裝置分別交錯(cuò)設(shè)置在所述頂隔板的下方中間位置處，用于采集多特征參數(shù)，所述多特征參數(shù)包括:煙霧的豎向溫度和縱向溫度、采集一氧化碳濃度，以及煙氣流速和空氣流速；
[0019]所述火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)，包括光纖光柵探測(cè)器和隧道專用火災(zāi)探測(cè)器；所述隧道專用火災(zāi)探測(cè)器設(shè)置在所述頂隔板的中間位置處，用于探測(cè)火災(zāi)的發(fā)生并發(fā)出報(bào)警信號(hào)；所述光纖光柵探測(cè)器設(shè)置在所述頂隔板的兩側(cè)位置處，也用于探測(cè)火災(zāi)的發(fā)生并發(fā)出報(bào)警信號(hào);
[0020]所述細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，包括:細(xì)水霧噴頭、控制閥組和水栗；所述細(xì)水霧噴頭分別設(shè)置在所述汽車車道和地鐵車道的兩側(cè)，用于控制所述雙層盾構(gòu)隧道內(nèi)的火災(zāi)；
[0021]所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置是由所述模擬火源系統(tǒng)模擬火源及其發(fā)生位置，由所述火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)感知火災(zāi)的發(fā)生及發(fā)出報(bào)警信號(hào)，由所述多特征參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)獲得火災(zāi)的多特征參數(shù)，由所述隧道半橫向排煙控制和優(yōu)化系統(tǒng)對(duì)隧道火災(zāi)進(jìn)行排煙處理，由所述細(xì)水霧滅火系統(tǒng)對(duì)火災(zāi)火勢(shì)進(jìn)行控制。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0023]1、在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ统叨确矫妫景l(fā)明實(shí)驗(yàn)按照1:6尺度設(shè)計(jì)，隧道斷面的面積為19.625m2，模擬隧道長(zhǎng)度長(zhǎng)50m。是目前第一個(gè)針對(duì)公鐵共用圓形盾構(gòu)隧道排煙控制和優(yōu)化、火災(zāi)探測(cè)、滅火等系統(tǒng)進(jìn)行研究的全方面試驗(yàn)裝置，該模擬裝置操作方便，安全可靠，既仿真了火災(zāi)發(fā)生時(shí)隧道內(nèi)各個(gè)系統(tǒng)的相互協(xié)調(diào)與幫助，又可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析問(wèn)題并對(duì)滅火救援實(shí)際情況給出科學(xué)應(yīng)對(duì)策略，從而為真實(shí)隧道發(fā)生火災(zāi)進(jìn)行人員疏散提供更好的實(shí)施方案。
[0024]2、在火災(zāi)煙氣蔓延模擬實(shí)驗(yàn)方面，本發(fā)明試驗(yàn)系統(tǒng)通過(guò)真實(shí)模擬火災(zāi)煙氣在隧道內(nèi)蔓延擴(kuò)散過(guò)程，實(shí)時(shí)記錄煙氣流動(dòng)擴(kuò)散過(guò)程中各個(gè)相關(guān)參數(shù)演化特征；在整體上充分發(fā)揮了公鐵共用盾構(gòu)隧道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用合理的排煙技術(shù)措施且經(jīng)濟(jì)性較好，克服了現(xiàn)有很多利用隧道空間不合理的問(wèn)題，能有效服務(wù)于公鐵共用盾構(gòu)隧道的排煙控制、火災(zāi)探測(cè)和滅火需要；同時(shí)在此種公鐵共用盾構(gòu)隧道排煙模式下，利用現(xiàn)有隧道上層空間形成了獨(dú)立的排煙通道，隧道地鐵車道也有專門的半橫向排煙通道，有效控制了隧道上下層的火災(zāi)煙氣，既節(jié)省隧道斷面空間，提高了火災(zāi)煙氣控制效果。為真實(shí)隧道中排煙提供了很好的參考方案，為逃生人員逃生創(chuàng)造更有利的條件。
[0025]3、在隧