CN106437745A - 一种城际铁路隧道竖井式紧急出口结构系统 - Google Patents

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于丽
代仲宇
赵勇
刘大刚
田四明
唐国荣
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China Railway Economic and Planning Research Institute
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China Railway Corp
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    • E21F17/12—Dam doors

Abstract

本发明提供了一种城际铁路隧道竖井式紧急出口结构系统。包括设置于隧道内的垂直竖井，竖井沿隧道纵向布置间距不超过5km，高度不超过30m，矩形或圆形断面；垂直竖井内设置各种标志，包括楼梯间和防护门，其楼梯最小通行宽度不小于0.8m，竖井内安装射流风机，并保证防护门处的风速不低于1.5m/s。本发明结构简单，对地面出口的要求较低，截面小，长度短，不占用土地资源，符合相关标准，矩形或圆形断面利于施工且符合楼梯布置要求，楼梯宽度符合要求，防护门同时具备抵抗列车活塞风压的作用，射流风机能够防止烟雾，三种控制模式能够保证风机在紧急情况下及时启动，系统能保证疏散安全，节省隧道建设及运营维护成本。

Description

一种城际铁路隧道竖井式紧急出口结构系统
技术领域
本发明属于铁路工程建设技术领域，尤其属于铁路隧道安全工程建设技术领域，特别涉及一种城际铁路隧道竖井式紧急出口结构系统的设计结构。
背景技术
随着我国铁路建设的快速发展，近年来出现了越来越多的长度在10km以上的特长铁路隧道，国内学者和设计工程师也逐渐认识了到了铁路隧道防灾疏散救援工程的重要性。由于隧道环境、施工辅助坑道等条件的限制，一般供人员疏散的紧急出口都采用平导、横洞、斜井结构，很少采用竖井作为紧急出口的情况，关于竖井式紧急出口设计方法的相关研究也基本处于空白。特别是随着城际铁路的大量修建，将出现大量的施工竖井，若对其不加以利用而专门开挖斜井或横洞作为紧急出口，势必造成投资浪费，在城市区中开挖横洞或斜井也存在施工和后期维护困难的问题。
因此，如何设计建造竖井式紧急出口需要进一步的研究与探索。
发明内容
本发明提供了一种城际铁路隧道竖井式紧急出口结构系统。本发明目的是提供一种可以在工程设计中参考，为竖井式紧急出口设置方法提供思路的城际铁路隧道竖井式紧急出口结构系统。
本发明通过以下技术方案实现：
城际铁路隧道竖井式紧急出口结构系统，其特征在于：竖井式紧急出口是设置于隧道内，一端与隧道正洞相连，另一端通向地面，在施工期间作为施工便道，运营期间列车发生事故时，用于人员从隧道直接疏散到隧道外的垂直竖井结构；
垂直竖井结构适用于5km以上的城际铁路隧道，沿隧道纵向间断布置，竖井之间的间距不超过5km。
所述垂直竖井高度不超过30m，矩形或圆形断面；垂直竖井进出口及内部设置有疏散引导标志及应急照明，与隧道连接处设置有应急通信设施，有条件时可以添加视频监控系统。
上述垂直竖井内是楼梯间，楼梯最小通行宽度不小于0.8m，楼梯间与隧道正洞连接处安装防护门，防护门开启方向为人流疏散方向，即从隧道主洞向竖井内开启，防护门上设置门栓开启转向标志。
所述垂直竖井内安装射流风机，并保证防护门处的风速不低于1.5m/s。
射流风机安装于隧道正洞与垂直竖井连接处，防护门进口的洞顶位置，风机出口方向正对防护门。
射流风机的包括开门感应、调度远程控制、手动启动三种控制模式。开门感应是指当疏散人员从隧道推门进入紧急出口时，风机自动开启。调度远程控制是指隧道防灾控制室接列车紧急情况通知启动紧急预案时，风机自动开启。手动启动是指疏散人员在现场按下风机启动按钮，随后风机开启工作。
本发明铁路隧道竖井式紧急出口是在列车发生事故的情况下，能够满足人员从隧道直接疏散到隧道外的垂直竖井结构。本发明提出了一种铁路隧道竖井式紧急出口的结构系统及通风防烟技术，给出了竖井式紧急出口的设计要点，包括竖井高度、断面，楼梯间的布置，疏散路径、通风设计及其他配套设施。
本发明与横洞式、斜井式紧急出口存在明显的区别，主要优点在于：
(1)结构简单，施工便利，对地面出口的要求较低，适用于位于城市区的城际铁路隧道及地质条件恶劣的水下隧道。
(2)截面小，长度短，不占用城市区紧张的土地资源，充分利用施工阶段的竖井作为运营期间的疏散通道。
(3)配套设施齐全，能够保证紧急情况下人员安全疏散。
(3)竖井的高度符合《国际铁路联盟(UIC)规程779-9/R〈铁路隧道安全〉(2003版)》的标准，矩形或圆形断面利于施工且符合楼梯布置要求。楼梯宽度符合《地铁设计规范》(GB50157)的要求。
(4)防护门与一般防火门相比，除具备耐火、耐腐蚀性能外，还具备抵抗列车活塞风压的作用。
(5)射流风机能够防止烟雾进入紧急出口，同时保证人员呼吸所需要的新风量；射流风机的三种控制模式能够保证风机在紧急情况下第一时间启动。
(6)采用该结构系统及通风防烟技术可保证人员疏散安全的同时，极大节省隧道建设及运营维护成本。
附图说明
图1是本发明城际铁路隧道竖井式紧急出口布置结构示意图；
图2是本发明竖井结构示意图；
图3是本发明城际铁路隧道竖井式紧急出口布置结构横断面示意图；
图4是本发明通风防烟技术原理示意图。
图中，1是隧道正洞，2是地面，3是竖井，4是楼梯，5是防护门，6是射流风机，7是应急通信设备，8是视频监控设备，9是火灾高温烟气；图1中箭头所示为疏散移动方向，图4中箭头为新鲜空气流动方向。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。
结合附图1至图4。
城际铁路隧道竖井式紧急出口结构系统，由隧道正洞1和一端与隧道正洞1连通、另一端设置于地面2的垂直竖井3，垂直竖井3高度不超过30m，矩形或圆形断面；
垂直竖井3与隧道正洞1连接处设置有应急通信7、视频监控8，垂直竖井3中还设有应急照明设备，并保证疏散照明地面平均水平照度值不应小于1.0lx或最低照度值不应小于0.5lx。
垂直竖井3底部设置防护门5，防护门具备耐火、抗风压的性能，防护门开启方向为人流疏散方向，即从隧道主洞向竖井内开启，防护门上设置门栓开启转向标志。
垂直竖井3底部、防护门5进口位置的洞顶设有射流风机6，射流风机的出口正对防护门。射流风机可以通过三种方式启动：开门感应，即推开从隧道进入紧急出口的防护门；调度远程控制，防灾中心通过视频监控、应急通信发现灾情后，远程启动风机；手动开启，疏散人员自行打开启动按钮。
结合附图2。垂直竖井3中设置疏散楼梯，楼梯最小通行宽度不小于0.8m。
在防护门上设置有开启方向标志，防护门锁采用可以手动开启的简单门栓。
在隧道正洞中设置有疏散引导标志。
附图4说明竖井式紧急出口的通风防烟技术原理。当隧道1内出现紧急情况时，人员疏散至紧急出口，开启射流风机，新鲜空气从地面2外经竖井3进入隧道1中，使竖井3内始终保持正压，防止高温烟气9进入防护门5内。图中箭头表示了新鲜空气的流动方向。
为了保证火灾情况下烟雾不进入紧急出口，同时满足疏散人员的正常呼吸，竖井式紧急出口要进行通风设计，防护门处的风速应不低于1.5m/s。以下给出通风设计的算例：
本例取5m×6m的矩形断面，能够满足施工需要并合理布置疏散楼梯。为了保证人员能够通过竖井直接疏散至地面，竖井式紧急出口的高度一般不宜超过30m，本例取24m。
本例的通风设计的基本参数见表1。
表1竖井式紧急出口通风计算参数
计算参数 数值
紧急出口长度 24m
断面积F 30m2
洞内沿程阻力系数λ 0.02
断面当量直径d 5.45m
洞内自然风速vn 1.5m/s
空气密度ρ 1.225kg/m3
防护门尺寸(宽×高) 1.5m×2m
1)需风量计算
Q＝1.5×1.5×2＝4.5(m3/s)
需要风速
2)自然风压与阻力计算
自然风压力：
沿程阻力和局部阻力：
3)风机计算
拟选用Φ63型射流风机，出口风速26.0m/s，风机功率7.5kW，出口面积0.312m2，安装损失系数Kj为1.162。
单台风机压力：
需要风机台数：
需用1台射流风机，功率7.5kW。从以上计算可以看出，只需要一台风机，即可满足通风防烟要求。

Claims (3)

1.一种城际铁路隧道竖井式紧急出口结构系统，其特征在于：竖井式紧急出口是设置于隧道内，一端与隧道正洞相连，另一端通向地面，在施工期间作为施工便道，运营期间列车发生事故时，用于人员从隧道直接疏散到隧道外的垂直竖井结构；
所述垂直竖井结构适用于5km以上的城际铁路隧道，沿隧道纵向间断布置，相邻垂直竖井之间的间距不超过5km；
所述垂直竖井高度不超过30m，矩形或圆形断面；垂直竖井进出口和内部分别设置有应急照明、应急通信、视频监控、疏散引导标志设施；
垂直竖井内包括楼梯间，楼梯最小通行宽度不小于0.8m；
楼梯间与隧道正洞连接处设置防护门。
2.根据权利要求1所述的城际铁路隧道竖井式紧急出口结构系统，其特征在于：垂直竖井内设置射流风机，射流风机安装于隧道正洞与垂直竖井连接处、防护门进口的洞顶位置，风机出口方向正对防护门，射流风机于防护门处的风速不低于1.5m/s。
3.根据权利要求2所述的城际铁路隧道竖井式紧急出口结构系统，其特征在于：所述射流风机的开闭控制模式设置为开门感应、调度远程控制、手动启动方式。
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