公路隧道火灾

关键词： 取得 隧道 引言 公路

公路隧道火灾（精选十篇）

公路隧道火灾 篇1

如何避免和减少火灾发生, 一般应着重从两个方面入手。首先采取必要的预防性安全管理对策。只要进行认真周密的准备与预防, 就可以使火灾发生率减少至最少, 灾害程度最轻。

1 预防性对策

(1) 加强管理首先要牢固树立安全第一, 保证运营的指导思想。

对隧道管理人员进行技术业务培训, 对消防救援人员进行严格训练, 增强岗位责任感。在运营过程中管理人员要认真执行各项规章制度, 对过往车辆要严格进行检查, 不符合规定的危险车辆严禁通过隧道。对于双向行车隧道应控制进入隧道的车辆, 其数量控制在可能救出的数量以内。广大司乘人员要服从管理人员的指挥, 管理人员要密切注视路段交通流量的变化情况, 遇不正常情况应及时采取措施并向有关部门报告。

(2) 防灾设备及隧道防火设施的处理

隧道应视其等级、长度、交通条件等在洞口设立相应规模的管理站。管理站包括中央控制室、停车场、救援车辆等设施。中央控制室内配备较为先进的监视或监测、消防、广播通讯等系统。如不设监视系统, 应设置一定数量的火灾自动探测装置。隧道内部还应设置应急电话、报警装置、移动式灭火器、水喷淋系统, 如检测器、烟雾浓度探测器等。隧道照明系统应能满足紧急情况下的应急照明。重要的隧道应有二套供电系统, 以供备用, 并保证隧道内设备的正常运转。管理站要保证与当地公安、消防及上级主管部门的通讯畅通。

在隧道内外设立示警标志, 可变情报板, 控制信号等装置, 以利于司机及早发现情况并有助于诱导作用。以上设施的选用应与隧道等级、类别适应, 既要满足运营又要经济合理。

隧道内电缆最好用暗埋, 有条件者还可在隧道表面涂防火材料。二条平行隧道宜在洞口设联络救援车道。在洞内设置一定数量的横向联通车洞、人行横洞并在洞中间加设防火门, 防火门可就地灵活控制启闭。另外, 施工中留下的辅助坑道, 经加固后可作为救灾避难场所。

管理控制中心应作到及早发现灾情、迅速通报、综合指挥、诱导避难, 消除隐患。

2 应急对策

(1) 司乘人员的反应

如果隧道内发生火灾, 司乘人员不要慌乱, 不要乱跑。首先通过就近的应急电话或报警装置向中央控制室报告求援, 并利用隧道内灭火设备进行初期灭火。组织乘客迅速由就近的人行横洞撤离, 火灾点前面车辆迅速驶出洞外, 洞内后续车辆通过横向行车洞或调头驶离现场。撤离过程中要注意防火门的启用。防止火灾向其它洞室扩散。

(2) 中央控制的处理对策

中央控制室应始终保持对隧道内外交通流量的监视与控制, 并事先制订出灭火方案及步骤。在接到火灾报警或直接探测、监视到火灾后, 应调整监视系统对火灾段重点监视, 并迅速变换隧道内外标志和控制信号, 进行有线广播通报情况, 引导车辆及人员撤离隧道并禁止洞外后续车辆进入洞内。消防救护人员及救援车辆迅速进入现场。有水喷淋系统应启动, 以降低隧道内温度, 以利于灭火工作。保持洞内与中央控制室之间的通讯联络, 并向上级主管部门及公安、消防等部门汇报和求援。

(3) 消防与通风的配合

通风系统在火灾时的运营原则:提供一定数量的新鲜空气, 稀释燃烧所产生的有毒气体, 并将烟雾扩散出去。保证风机的有效运转, 提供阻止烟雾正面逆向流动的纵向风速, 一般需3～5m/s的风速。

对纵向式通风系统, 火灾发生在洞口段可使风机风向直接吹向洞口, 以使烟雾不能向隧道内扩散。火灾发生在中间段, 可短暂将火灾段两端的风机对吹, 形成一定压力, 控制火灾向两边发展, 赢得救援时间。然后根据需要相应调整风机风向, 使其有利于灭火。风机及电路系统应耐高温, 并满足双向送风需要。

半横向式通风系统, 当隧道内发生火灾时, 可将火灾段送风量减少, 相应地排风量开足。而相邻段则使排风量减少, 送风量开足, 使其形成一定的纵向风速, 阻止烟雾逆向扩散有助于救援。风机应能保证逆转运行, 并可视隧道情况加设排烟风机。

避免隧道火灾发生仅靠这些措施还不够, 在隧道总体设计中还要求隧道线形满足平、纵、横线形标准, 做到线形流畅, 符合视觉原理, 结构上要安全可靠, 布局合理保证隧道进出口有良好的光照过渡, 有条件者可设置减光棚等设施。通风系统要保证隧道内CO浓度, 烟雾浓度满足标准, 提供良好的卫生环境与视距条件, 并保证隧道内路面干燥完好等。这样可给司机以舒适的行车环境, 从而减少事故及火灾发生。

摘要：对公路隧道火灾的防治对策进行了阐述。

隧道火灾应急预案 篇2

隧道火灾应急预案

11潜在危险：

1.1不论灾情大小，隧道内已无法通车，可能引发再次交通事故，增加事故严重程度；

1.2车辆火灾引起的浓烟充斥隧道，对人体造成不同程度伤害；

1.3火势严重情况下车辆难以疏通，可能存在人员伤亡。

2应急实施步骤：

2.1．监控人员发现隧道内车辆事故火灾，立即采用有线广播告知来往车辆，同时切换交通信号灯和可变情报板做好一切临封道工作；

2.2．立即拨打119报警；

2.3．同时通知隧道当班人员、交警大队、路政大队、施救车,并通知半山管理站领导和相关收费站,根据现场反馈情况，将灾情发展情况通知站长和公司领导；

2.4．当班人员带上必备器材，开启工作车辆警灯，并鸣警笛全速驶向事故区域；

2.5当班人员配合交警视具体情况，进行交通管制，按要求设置临时标牌和锥形标；

2.6当班人员视情况营救伤员，在公安消防到达前尽量采取相关措施稳定火灾、火势，待其赶到以其为主，并协助其进行救援工作；

2.7其余人员协助交警做好交通管制工作，并协助消防员灭火。

2.8事故处理后，当班人员协助公路养护人员搞好现场残留物清除工作；

2.9当班人员撤走交通管制工具，交警负责恢复隧道正常交通，根据情况通知监控人员切换交通信号灯和可变情报板等交通诱导标志恢复隧道正常行车模式。

2.10监控人员通知相关收费站，隧道恢复正常交通；

2.11相关人员做好事故（火灾）事故处理过程及结果的记录。

隧道火灾应急预案高速公路隧道工程的现状

1.1 高速公路隧道交通安全现状。当前大多数高速公路隧道处于地形复杂的山区，其发展速度之快令人瞠目。由于特殊的地形加上气候等自然因素的影响、地处偏远的特征，使得高速公路隧道工程的管理运营难度相当大，近年来，隧道交通事故发生的频率不断增大，许多隧道已经成为事故高发区，其后果对高速公路的影响比一般路段的事故要来的大，并且救援难度也更大，因此，做好高速公路隧道事故应急预案管理是相当迫切的。

1.2 隧道施工过程中的应急需要。现阶段隧道在施工过程中也存在不少事故隐患，如坍塌、涌水、爆炸等，对这些事故做好事先安排，明确职责分工，对于紧急需求加以识别，可以有效的减少施工人员的伤亡和环境的破坏

1.3 高速公路隧道运营特点及其危险因素。当前国内的高速公路隧道大多为双洞单向隧道，上下行车辆单向单洞行驶，互不干扰。高速公路隧道内存在以下的危险因素：首先，是隧道内的交通环境，除了进出口外，隧道是由围岩和衬砌构成的内部封闭空间，在这个狭窄的空间内，由于其环境照度、视觉特性、空气质量、环境噪声和隧道内的湿度等特殊因素的影响，加大了事故发生的可能性。其次，是隧道内车辆的行驶方式，隧道内一般不允许变换车道，而一旦发生事故占用所有车到时，将会造成交通严重堵塞。一般情况下隧道内禁止停车，但是当事故发生时，司机会出现慌乱的情形，而没有停在紧急停靠车段内，而且隧道内的车辆密度不宜过大。最后，是隧道内的路面问题，隧道内由于其封闭性，而具有路面污染严重、路基路面条件差、抗滑性能不好等缺陷，并且当火灾事故发生时，其温度对隧道内路面的影响远高于隧道外的路面。值得注意的是在雨天由于隧道内外路面分别是干湿环境，摩察系数相差甚远，因此在隧道进出口极易发生车辆侧滑的事故。高速公路隧道应急预案的系统组成2.1 高速公路隧道应急系统的现状。针对目前高速公路隧道内多发的事故制定相应的高速公路隧道应急预案，对于事故发生后的各种情况，如人员和车辆难以疏散，后果十分严重等，因此针对隧道内的特定危险，结合应急机构、人员配备、技术水平、装备设施、物资和救援行动及指挥协调等方面，对隧道应急预案加以阐述。高速公路隧道主要发生的事故如下，火灾、交通事故、危险品泄露、车辆堵塞和自然灾害。这些事故中以车辆堵塞的危害性最小，而以火灾和危险品泄露的危险性最大，其可能造成大范围的人员伤亡，隧道结构损失。

当前高速公路隧道应急预案包括以下五部分：隧道火灾应预案、危险品事故应急预案、交通事故应急预案、交通堵塞应急预案和自然灾害应急预案。当前高速公路隧道的运营机构主要有两种模式，其一是专门的隧道分公司负责，其二是高速公路路网运营管理。而隧道应急管理则与隧道的运营管理相匹配，一般也分为两种。但是目前国内相关的隧道事故应急预案并未充分考虑协调统一性，因为涉及隧道应急处理的部门非常多，包括公安、司法、交通、宣传等，如何协调沟通这些部门，建立和完善制度保障，将各部门有机的统筹和结合在一起的机制仍让欠缺。

2.2 隧道应急管理体系的构建。隧道应急管理应该是一项涉及多领域的社会综合性工作，通过多部门长期的协调合作才能有效地遏制隧道事故的发生。目前的隧道应急管理体系倚重交通部门，而对于其他部门对于应急管理的潜能未加充分的挖掘。因此，应该在隧道运营管理机构中设立常设的隧道应急管理机构，并且该机构依托于政府综合应急平台，隧道应急机构应该建立监控中心和隧道事故现场处理机构、预警机构、求援机构等部门，通过与政府综合应急平台的紧密结合，组织形成多部门参与的网络式联动应急管理体系。隧道工程施工应急预案编制

3.1 危险源辨识。在隧道施工作业中，由于所处的地形环境往往很复杂，比较容易发生事故，因此为了对事故进行预防，首先应该识别隧道施工过程中有哪些危险源。隧道工程施工过程中主要存在以下五个危险源：隧道坍塌事故、隧道爆炸事故、隧道机械伤害事故、隧道运输事故和隧道电、水、火、气体事故。

3.2 组织机构。应该在隧道应急机构下设立隧道工程应急救援指挥领导小组，并且下设七个专业小组，包括现场救援、技术处理、伤员营救、消防灭火、后勤供应、善后处理和事故调查等小组，该组织机构的领导人由项目部经理担任。

3.3 预防措施。首先，要准备好应急物资。主要由后勤供应组负责应急材料供应，包括格栅钢架、锚杆、钢筋网；应急灯、扒钉、木工锯、大锤、撬棍；消防器材等。应急设备的贮备包括临时发电机、空压机、电焊机、气焊设备一套，喷射混凝土设备、有线电话、担架；挖掘机、装载机、运输车；指挥车。应急救治物资准备也是相当重要的，包括可供临时处置的医药卫生设备即氧气呼吸机、清洗器具、急救箱、担架等；立即与就近医院联系，将受伤人员转移救治。

其次，要做好控制预防措施。实施性施工组织设计要按照《公路施工规范》和设计要求，结合地形、地貌和水文地质条件，科学选定开挖、支护、衬砌方法和工艺，制定详细具体的安全技术措施。施工中应根据地质条件的变化及时补充完善，并认真做好安全教育和技术交底。

3.4 应急管理流程。首先，要做好应急响应工作，当发生事故后，当事人应该及时拨打120进行伤员救护。监控中心或发现人发现事故后，应该立即向项目经理和应急指挥中心报告，对于项目经理和应急指挥中心应该阐明出事时间、地点、情况、报告人姓名；对外向公安部门、消防部门报警应该准确说明所处地点、单位、事态情况等情况。隧道工程应急救援指挥领导机构通过监控或者事故报告，应该领导应急小组立即到现场，按照各自的职责展开救援工作，并及时向上级汇报情况。具体流程如下：当隧道工程发生事故后，经报告或监控受到警情，救援指挥领导机构应及时进行险情分析，将信息反馈给报警人或事故现场人员，并且立即启动应急行动，各领导小组要到位复责，开通信息网络，调配应急资源，立即到现场进行救援指挥工作。应该及时与政府综合应急管理机构联系，组织人员、医疗救护，并且与公安、消防系统共同进行现场管制与工程抢险。当工程事故得到控制，应急恢复之后，要进行应急结束工作，包括对现场进行清理、接触事故现场的管制、对事故进行调查研究，做好善后工作。紧急事故处理结束后，事故发生单位负责人应在24小时内写出《事故调查报告》上报上级部门。结束语

浅谈公路隧道火灾探测器的选型研究 篇3

关键词隧道;探测器;选型;研究

中图分类号U453.84文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)081-0150-01

公路隧道,尤其是高速公路长隧道在主干线中好似“咽喉”工程,在运营过程中发生火灾或灾害性事故,若不能及时发现和紧急处理,将会造成重大经济损失和交通阻塞的严重后果。隧道火灾和其他火灾具有相同的规律,在发生初期是最容易扑救和控制的,大量的公路隧道火灾案例也表明,如果能够及早地探测到隧道火灾的发生,在火灾发生的初期就给出警报,就能够避免火灾的扩大,减少人员伤亡和财产损失。随着新技术的不断出现,公路隧道内的防灾体系也在不断完善。公路隧道内选用哪种类型火灾探测器成为设计、施工、管理单位的一个难题。因此,“及时发现、准确报警”成为隧道火灾研究中的重要问题,火灾报警探测器选用必须做到可靠、先进并具有高灵敏度和极低的误报率的特点,这样才能防患于未然,具有重要的研究价值。

1研究现状

1.1国外研究现状

日本是世界上最重视隧道火灾检测报警的国家之一。1958年开通关门海底隧道时,安装了空气管式感温火灾自动探测器等消防设备,首开日本公路隧道安装消防设施的先河。1963年建设名(古屋)神(户)高速公路时,研制成功并安装了辐射式火焰探测器。1979年开发出双波长火焰探测器,日本90%的隧道采用该产品,目前该产品在我国也有大量的应用。

欧洲倾向于缆线式传感报警,在光纤传感和金属电缆传感方面都有研究。英国长1.7公里的Rotherhithe隧道是英国第一条安装了光纤火灾报警系统的公路隧道,是首次将火情监测系统接入中央控制和监测系统;希腊的Tempi隧道是一条双线铁路隧道,全长5公里,安装了光纤分布式温度监测系统。

1.2国内研究现状

上世纪九十年代起,我国新建的公路隧道也开始采用隧道火灾报警技术,典型的工程如下:

点式感烟探测器:成渝高速公路龙泉山隧道;

铜管式感温探测器:成渝高速公路中梁山隧道、缙云山隧道、深圳市梧桐山隧道;

双波长火焰探测器:雁荡山隧道群、重庆市石黄隧道、京珠高速公路粤境北端隧道;

光纤感温探测器:浙江甬台温高速公路燕居岭隧道;

热敏合金线式探测器:二郎山隧道、四川广邻高速公路华蓥山隧道。

在这些工程应用中,不同的火灾自动检测报警技术有着不同的应用效果。但国内对隧道防火技术的研究尚属初期,在已实施的隧道火灾检测中大部分采用国外进口设施,少数国产设备的应用还处于实验阶段。

2存在问题

公路隧道自动火灾检测报警问题不仅仅是火灾探测技术本身,而是一个复杂的系统工程。目前国内开展的工作要么集中在探测技术研究、要么关注于工程实施,没有从系统的角度对该问题进行研究,在隧道火灾检测系统的工程应用和维护方面缺乏相应的规范;同时,对于几种常用的隧道火灾自动报警技术而言,通常应用于不同的隧道工程中,有不同的环境条件,其应用效果也是在不同的条件下得出来的;三种技术的优劣和适应不同工况的能力并没有在相同的条件得到客观的比较,因此检测技术的选用存在一定的随意性。

3三种常用隧道火灾探测器的比较分析

在隧道中常用的火灾探测器按原理可分为二类,线型感温探测器和点型感光探测器。线型感温探测器主要产品包括线型感温电缆、空气管差温探测器和光纤感温探测器;点型感光探测器主要包括双波长火焰探测器。目前主流的火灾探测器有:光纤感温探测器、热敏合金线感温探测器、双波长火焰探测器等三种。

从检测原理上看,上述三种火灾探测器各有优缺点,在公路隧道火灾报警系统设计中,究竟应该采用哪种探测器呢?下面从五个方面对三者进行综合比较研究。

3.1检测原理与条件

1)双波长火焰探测器检测的是火焰光谱,它的检测条件是有明火,它不能检出非明火性质的火灾。

2)光纤火灾探测器、合金金属线探测器均是检测隧道内环境温度,根据温度的变化来判断火灾,其检测条件是需要燃烧物体散发较多的热能,在短时间内使火灾点附近的环境温度迅速升高。

3.2灵敏度与可靠性

1)双波长火焰探测器检测的是火焰光谱,它不能检出非明火性质的火灾。在有明火的情况下,尽管火源(火势)很小,也可以很快报警,这对于在火灾初期及时报警有较好效果。对于某些纯化学物质燃烧时,若其光谱不符合汽油火焰燃烧的频谱特征,其检测灵敏度可能受到影响。当检测器的感光窗污染时,其灵敏度会下降。特殊情况下,检测器被停靠的车辆或其它物体遮挡住火灾源的光线时,可能会漏报或延迟报警时间。

2)光纤火灾探测器和合金金属线探测器检测环境温度的变化,需要燃烧体释放出大量的热量,不利于发现早期的火灾。若为了提高检测灵敏度,需要降低报警温度或温度变化速度的阀值,但这可能导致增加系统误报警的机会。对于浓烟型的火灾,当浓烟的温度与环境温度相比温差大时,可以触发报警。

3.3系统结构

1)双波长火焰探测器由于其检测范围的限制,在隧道中一般按50m间距设置,安装在隧道侧壁。因其探头是开关信号,需要通过实线电缆连接到报警主机,电缆用量较大。当隧道超过一定长度时,需要加中继设备来传输信号,一般来说,2Km范围内的检测器可以直接传输,超过2Km范围外的系统应增加中继设备。为了减少电缆用量,可以根据分区来配置中继器。

2)光纤火灾探测器在隧道中只需要在拱顶安装一条感温光缆,系统结构简单。由于隧道的拱形结构,温度较高的气体会集中在拱顶,一条光缆即可覆盖整个隧道断面。由于光缆的衰耗小,感温光缆的长度可达到5Km～10Km。在这个范围内,只需要在监控室安装OTS主机就可完成监测。系统结构的简单除施工方便外还可以增加系统的可靠性,减少维护量。需要说明的是,由于感温光缆结构的特殊性,光缆的接续工作需要专业的处理。

3)合金金属线探测器需要在隧道拱顶安装探测线,其系统结构需要分段安装,并为每个检测段配置下位机,其分段长度一般为50m,下位机安装在隧道侧壁。随着隧道长度的延长,其下位机数量跟着增加。下位机通过总线电缆与位于控制室的报警主机连接。当隧道长度超过总线的传输距离时,其总线需要进行中继。

3.4环境要求与限制

1)双波长火焰探测器不受风速影响,探头前不能有阻挡物;报警点定位准确。

2)光纤火灾探测器和合金线金属探测器受风速影响较大,由于自然风、活塞风以及机械通风的影响,报警点与火灾点存在不同的偏差。由于它能监测到隧道内的温度分布,可由此了解到整个隧道内受火灾影响的范围和程度。

在实际隧道工程应用中应根据不同的环境情况选用合适的探测器种类以达到报警响应及时、减少误报警的发生。感温线型探测器安装于隧道顶部,感温线型探测器达到报警温度时则火灾已发展到相当规模,不利于早期消防灭火。感光型火焰探测器对火焰发展速度快的汽车燃烧较为合适,它有较高的灵敏度和较短的响应时间,并且受隧道内风速的影响很小。但是隧道内污染较严重,所以火焰探测器应选用能抗高污损的专用探测器。结合上表,我们不难看出:热敏合金线检测距离最长;在破坏温度上热敏合金线最优;双波长火焰探测器不具备测温功能,热敏合金线和光纤测温精度相同;明火条件下,双波长火焰探测器报警时间最短,光纤最长;双波长火焰探测器不用于无明火的火灾检测,而热敏合金线和光纤则不限;热敏合金线系统造价最低,双波长火焰探测器造价最高。双波长火焰探测器安装最方便。结合上述各项指标,从整体性能上讲,三种系统各有优劣,但热敏合金线综合性价比最高。

参考文献

[1]范维澄,孙金华,陆守香.等.火灾风险评估方法学.科学出版社.

[2]化学词典(第四版).化学工业出版社.

[3]吴龙标,袁宏永.等.火灾探测与控制工程.中国科学技术大学出版社.

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公路隧道火灾事故特性及危害 篇4

关键词：公路隧道,火灾事故,危害机理

长大公路隧道结构复杂、空间狭小、纵深较长、出入口数量少、封闭性强,一旦发生火灾,容易形成“火龙式”燃烧,烟雾难以排出,火势扑救和人员疏散都将十分困难,且救援难度很大,往往会造成极具有破坏性和危险性的后果。近30多年来,我国发生过多起公路隧道火灾事故,造成较大的经济损失和较坏的社会影响。从表1可以看出,当前我国公路隧道防火救灾工作面临极大压力。笔者在对大量公路隧道火灾事故调查的基础上,对其特征、规律及危害进行分析,以期为公路隧道防火救灾提供依据,为消除公路隧道安全运营隐患提供参考。

1 公路隧道火灾事故特征

1.1 事故特点

通过对国内外众多公路隧道火灾事故进行分析发现,事故呈现以下特点。

(1)烟雾浓,温度高。公路隧道一旦发生火灾,由于空间狭小,近于密闭状态,无法自然排烟,所以烟雾较大,燃烧产生的热量不易散发,热气流迅速充满空间;此外,火灾可能会破坏照明系统,使隧道能见度大大降低,加之火灾产生大量CO和其他有毒气体,给火势扑救和应急救援带来很大困难。如2001年瑞士圣哥达隧道火灾产生大量浓烟及毒气,致使数人窒息,火灾发生时现场温度高达1 000 ℃以上,并造成约300 m长隧道拱顶坍塌。

(2)易爆炸,蔓延快。多数公路隧道火灾事故都因高温积热不散、辐射热强造成隧道构筑物崩裂或汽车油箱爆炸。由于炽热气流可顺风传播很远,一旦遇到易燃物即迅速燃烧,着火点在车辆之间转移。如1979年日本坂隧道火灾事故由于高温烟气在隧道一上坡处聚集,引燃该处车辆,引发二次火灾,事故共造成189辆汽车被烧毁。

(3)空间小,疏散难。公路隧道横断面小、道路狭窄,火灾发生时在短期内疏散人员、车辆和物资较困难。因此,火势在车辆之间蔓延较快,汽油燃烧将加剧火灾规模,势必造成大量人员伤亡和经济损失。图1为1999年勃朗峰隧道灾后图,图2为2005年弗雷瑞斯隧道灾后图。

(4)条件差,扑救难。由于公路隧道灭火条件较差,消防人员很难接近火源扑救。假使火灾发生在隧道中部,从洞口至火灾现场有一定距离,如果缺乏照明条件,扑救将变得更加困难。单洞双向公路隧道发生火灾时,容易导致灭火救援路线与疏散路线、烟气流动路线交叉,加之救援面和救援途径有限,火灾扑救难度很大。

(5)成灾短,持续长。汽车起火爆发成灾的时间一般为5~10 min,较大火灾的持续时间与公路隧道运营环境有关,一般为30 min至几十小时。如1999年勃朗峰隧道火灾持续时间达55 h。

(6)随机性,不恒定。公路隧道发生火灾的时间和地点具有很大的随机性,并且规模和形态不恒定。公路隧道火灾荷载主要取决于车载货物、燃油的类型和数量等。长度越长、交通量越大,隧道火灾发生的概率越大。长大公路隧道多远离城市,无可靠的消防水源,加之交通量不均衡、车载物品不确定、火源不确定、火灾荷载不确定,决定了长大公路隧道火灾的随机性。图3为最大热释放速率为100 MW时,不同类型车辆燃烧的热释放速率变化。

1.2 事故分布特征

虽然公路隧道火灾事故是随机的,任何时间、任何地段、任何环境下都有可能发生,但也具有一定的规律。分析公路隧道火灾事故的分布特征,目的在于寻求解决问题的方法,改善隧道运营安全状况,达到防灾减灾的目的。公路隧道火灾事故分布具有以下特征。

(1)时间分布。

二、三季度为事故多发期,由于该时段为夏秋季节,气温较高、气候干燥,客观上为火灾事故的发生提供了有利条件。

(2)空间分布。

隧道出入口和长陡坡路段是火灾事故的多发点。

(3)形态分布。

车辆追尾、碰撞和货车自燃诱发的火灾约占总数的90%以上。

(4)车型分布。

肇事车辆以货车为主,且部分车辆车况较差、超载严重。

1.3 事故类型

根据可燃物的类型和燃烧特性,火灾分为A、B、C、D、E、F六类。实际上,火灾过程中只有一种可燃物燃烧的情况很少,大部分火灾是几种可燃物同时燃烧。公路隧道火灾通常为A类(含碳固体可燃物类火灾)、B类(液体火灾)、E类(电气火灾)。

2 公路隧道火灾事故规律

2.1 温度分布

欧洲各国在ISO 834规定的时间-温度曲线基础上发展了一系列不同隧道火灾的时间-温度曲线,如图4所示。RWS曲线是1979年在荷兰环境和地球科学研究院实验室研究成果基础上提出的,其假设在最不利的火灾情况下,潜热值为300 MW的燃油或油罐车持续燃烧120 min,并假设在120 min后消防人员已将火势控制,接近并开始熄灭火源。曲线主要模拟油罐车在隧道中的燃烧,最初温度迅速上升,随着燃料减少温度逐步下降。RABT曲线是德国学者在一系列研究成果(如Eureka研究项目)基础上提出的,该曲线假设火场温度在5 min内快速升高到1 200 ℃,并在持续较短时间后冷却110 min,其模拟一起简单的卡车火灾温升,但针对一些特殊类型火灾,最高温度的持续时间也可延长到60 min或更长时间,然后冷却110 min。

2.2 压力分布

压力场分布主要受火风压的影响,由于隧道壁面和对流空气的冷却作用,离火源越远,温度升高梯度越小,受火风压的影响也越小。另外,距火点较远的隧道空间受高温烟气热污染和烟毒污染程度也迅速降低。在同一断面,拱顶的火风压要比底部大,即压力场分布也与隧道高度有关。火灾时隧道内总的压力场分布规律是:同一隧道断面,拱顶压力最大,拱腰和拱脚次之,边墙和底部则较低;对于隧道纵向,越靠近火点温度越高,压力变化较大,反之温度越低,压力变化越小。

2.3 烟雾扩散

公路隧道火灾时,即使较低的烟雾浓度也会因视距低而妨碍人员疏散和救援,烟雾扩散速度大于人员疏散速度是极为危险的。在自然纵向气流作用下,烟雾扩散速度为1.5~2.5 m/s;若隧道内强制纵向气流速度达到2 m/s,则烟雾扩散速度将达到5~7 m/s。

公路隧道发生火灾后,不论火灾规模大小都会产生

大量浓烟,20~30 s即充满整个隧道断面,使能见度下降到1 m左右。自然通风状态下,高温烟气流沿隧道上部向洞口移动,新鲜空气沿隧道下部向火点移动,随着燃烧持续烟层逐渐加厚。自然通风状态下,烟雾的纵向扩展速度与温度有关,温度越高,烟流纵向流速越大,同时烟雾层厚度的变化速度与火灾规模有关,火灾规模越大,速度越快。

当隧道内通风速度较小而火灾规模较大时,会出现烟流与风流分层流动,火点附近烟流沿拱顶逆风流流动,该现象即为烟流的逆流。其发生会对火点上游人员逃生和车辆撤离构成威胁,同时对火灾应急救援也会产生极大的影响。烟流逆流层的形成过程十分复杂,其形成必要条件有两个:一是足够大的燃烧强度,即足够高的燃烧烟流温度和足够多的火灾生成气体;二是足够小的隧道风速。因此,一定量的隧道风速可以制止烟流逆流。

3 公路隧道火灾事故的危害

公路隧道火灾危害如图5所示。

3.1 高温对人体的危害

火灾对人体影响评价值是人体承受的热荷载值,与隧道内纵向气流速度有关。当纵向气流速度小于2.5 m/s时,距离火源400 m不再出现人体一度烧伤的症状。

对向交通隧道内采用全横向通风方式时,司乘人员可得到较大的安全性;单向交通隧道一般采用纵向通风,其上风侧对司乘人员具有安全性。

3.2 有毒气体对人体的危害

公路隧道发生火灾时,可燃物在燃烧时要消耗大量O2,同时产生大量的CO、CO2、HCN和其他有毒气体,这些气体中危害最大的是CO。我国火灾事故统计资料表明,在火灾死亡人员中,因CO窒息的人员在半数以上,甚至高达70%。表2为CO对人体的危害。

3.3 对隧道结构的破坏

(1)衬砌被烧坏,致使结构承载力降低或完全丧失。地下建筑物大多采用混凝土或钢筋混凝土修筑,尽管这些属于非燃烧材料,但混凝土在高温作用下,其中的含水硅酸钙脱水、骨料膨胀,加上组成混凝土各种材料的热应力变化,使得混凝土受破坏,强度降低。当温度达到800~900 ℃时,混凝土内部的游离水、结晶水基本完全消失,强度也几乎完全丧失。在钢筋混凝土中,钢筋受到透过混凝土保护层传来的热量膨胀,温度达到300~400 ℃时,钢筋与混凝土的粘着力基本丧失,钢筋的抗拉强度显著下降,致使钢筋混凝土结构的承载力降低。如1979年日本坂隧道火灾,持续时间达159 h,造成隧道1 000多m顶部崩裂脱落;1999年奥地利陶恩隧道火灾,造成隧道顶部300 m坍塌。

(2)隧道内装设施被烧毁。

(3)防排水体系受到破坏,造成不同程度地渗水,影响隧道的正常交通。

3.4 对隧道设施的破坏

(1)交通标志、标线受到破坏,导致无法正常诱导车辆和人员疏散。

(2)照明系统受到破坏,使隧道内能见度大大降低,增加了灭火、救援及逃生的难度。

(3)通风设施受到破坏,给通风排烟带来困难。

(4)供配电设施受到破坏,电气设备、元器件及电气

线路受损,无法正常提供动力、照明供电,导致救援难度增大。

(5)通信、监控、消防等设施遭受损害,导致监控中心无法对隧道进行正常的运营管理。

3.5 对社会经济的影响

(1)可能会造成重大人员伤亡和经济损失。如2010年中国无锡惠山隧道一辆接送职工的夜班车起火,造成24人死亡、19人受伤;1999年奥地利陶恩隧道火灾,持续17 h,烧死10人、烧伤71人,烧毁34辆汽车,修复时间共计3个月,损失达4 000万奥地利先令。

(2)可能会造成交通中断,公路运输受到重大影响,如1999年勃朗峰隧道火灾,导致交通中断一年半以上。

4 结 语

(1)在分析国内外公路隧道火灾事故案例的基础上,归纳公路隧道火灾事故的特征,总结其发生规律。调研结果表明,公路隧道火灾事故的破坏性和危险性极大,建议政府对全民安全教育投入更多的人力、物力和财力,以提高民众的安全意识和自救能力。

(2)当前我国公路隧道防火救灾工作仍面临极大压力。公路隧道运营管理单位要严格落实各级领导消防安全责任制及岗位职工消防安全责任,将公路隧道防火安全作为运营管理单位的头等大事。

参考文献

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[9]付修华.长大双洞公路隧道火灾及防灾救援安全体系研究[D].成都:西南交通大学,2003.

[10]邓念兵.公路隧道防火救灾对策研究[D].西安:长安大学,2003.

公路隧道施工技术浅析 篇5

【关键字】公路隧道；施工方案；施工技术

第一，公路隧道施工准备和施工技术方案的确定

（一）施工作业线的安排。按照隧道设计的结构以及施工现场的地质情况，一般施工作业都是采用导洞先行的方式的，中导洞掘进45m左右时开始浇注中墙。只有中墙的混凝土强度大于70%时才可以进左洞，右洞的掌子面落后左洞10m控制。在围岩变形已经趋于稳定后再施工作业左右洞二次模筑衬砌，如果初期的支护强度不足或是围岩的变形过大，那么不但要加大初期支护的强度，同时还要修改二次衬砌设计的参数。左右洞的二次衬砌与掌子面之间的间距的控制范围应为25-35m。这样在进口和出口处就都建立了中墙、中导洞、右洞开挖、左洞开挖以及二次模筑衬砌五道并行的作业流水线，不但增大了隧道的施工作业面，同时也缩短了隧道工程的施工工期。

（二）施工的防尘和通风。如果洞内需要爆破掘进，那么就必须采取湿式凿岩的施工方法，为最大限度的降低粉尘浓度，爆破后必须进行洒水。压入式应是施工中通风环节采取的方式，应使用三台轴流风机向左洞、右洞以及中导洞分别送风，开挖面与送风口的距离应小于15m。

（三）施工的用水。应先在距离隧道拱顶超过30m处修建一座高山水池，水源一是从电站的水渠中抽水到山顶的蓄水池处，之后再用管道运输至水的进口处，这些水可用于施工用水以及施工人员的生活用水；另一水源则应在隧道出口右侧的山脚处挖一个集水池，将山泉水输送到山顶的蓄水池处，之后再使用管道将水运输到出口处，这部分水主要用于施工生活用水。一切的水源都必须经过严格的水质检测工作，如果水源含有对水泥硬化有害的杂志的水石或是PH值小于4的以及氯化物和硫酸盐含量符合国家标准的水源都是不允许用于搅拌砼的。

（四）施工的供电。应在隧道的进口和出口处都安装一个变压器，利用附近的地方电网对工程的施工进行供电，另外施工单位还应准备一台备用的发电机组。照明用电的设备都应采用220V，而动力设备则应采用380V，另外所有的线路都应按照相关标准安装漏电保护的开关线路，安装各类用电器时也应严格的参考《公路隧道施工技术规范》中的要求，从而确保工程施工的绝对安全。

（五）施工的排水。施工的排水主要指的是排出施工中的废水以及可能会涌入隧道的地下水。一般情况下隧道的上坡是指从出口到进口为1.54%处，进口的施工一般为反坡施工，所以进口处的施工排水应采用在开挖地段挖集水坑的方式，用抽水机就可以将水排除了；而出口的施工一般为顺坡施工，那么出口处的施工排水则应采取在自然坡处使用塑料管等物品将水排除处洞外的方式。

第二，公路隧道施工阶段的技术处理

（一）超前小导管的施工技术。（1）制管。超前小导管系应是由不壁厚5mm，外径50mm的热轧无缝钢管制成的，小导管长度应为500cm。将钢管的一端焊上钢箍，再对另一端加热锻造成锻头，应留400mm作为止浆段，之后再钻四排注浆孔，注意应沿管壁的四周钻孔，并且排孔位是要相互错开的。（2）钻孔。确定孔眼的位置时应严格的遵照设计的环向间距并以临近开挖面的钢支撑作为支点。外插脚应沿钢支撑的外侧进行钻孔，孔深约为500cm，左洞和右洞约为250cm，中导洞约为320cm。（3）导管注浆的安装。钻孔完成后，应用高压风进行清孔，安装完小导管之后应使用牛角泵压注30号的水泥浆，注浆的压力应在0.7到1.0MPa的范围内，当达到压力时应继续工作15分钟再停止注浆。

（二）爆破技术。工艺质量是影响隧道施工的关键因素，而防排水质量以及开挖和初期的防护又影响着工艺质量，这其中最重要的影响因素就是开挖的质量，开挖的质量取决于钻爆的质量，因此钻爆的质量就是影响隧道质量的最重要的因素了。预裂爆破。进行石方的开挖作业时，应先在主爆区爆破前爆破出一条贯穿裂缝，并且此裂缝应具有一定的宽度，从而控制爆破对岩体的破坏影响，并且缓冲因爆破所引起的振动波，这样就能获得最为凭证的开挖轮廓，这种技术就是预裂爆破技术。

（三）特殊地质条件的技术处理。（1）塌方的处理。治理隧道塌方时，应坚持防治结合的方针，预防为主，及时的预报施工现场的地质情况，施工时严格的按照设计规范要求进行施工，确保各道工序的施工质量，应根据围岩的实际情况，控制各道工序间的步序拉开长度，对于地质条件不佳的边仰坡地段，必须及时的进行量测监控并采取相应的防护措施。（2）涌水和渗水的处理。洞内治水最重要的原则应是防水和排水相结合。首相应将涌出的水排除处洞外，但是不能影响正常的施工环境，一般反坡的排水方式主要是采用挖积水以及排水泵等机械排水管路排水的方式，而顺坡的排水方式则是采用挖临时排水沟自然排水的方式，其中围岩处涌水和渗水的治理应是最关键的治理步骤。（3）环境的影响。近些年来，我们国家逐步非常的重视环境保护工作了，因此我们公路的建设者也应更加的重视环境保护工作，在工程项目审批和设计时，就应充分的考虑充分的考虑施工对环境的影响，最大限度的降低施工对周围山体的危害，保护自然坡体和原有植被，减少深挖路段，并且降低应工程施工对生态环境、周围建筑以及居民日常生活的影响。

公路隧道火灾时安全疏散通道研究 篇6

近年来随着国家加强对基础设施建设的投入, 我国交通建设事业取得了迅猛的发展, 我国隧道工程建设与科研都取得了长足的进步。目前, 我国已经成为世界上隧道工程数量最多、最复杂、发展最快的国家。统计数据表明[1], 截止2012年底, 我国已建成运营的公路隧道达10022座, 总里程接近8052.7公里。大量公路隧道的建设为经济发展、人民生产生活带来便利的同时, 也对隧道安全工作提出了更高的要求, 特别是隧道火灾时人员疏散的安全性问题。由火灾导致的公路隧道运营安全事故屡见不鲜, 部分事故还造成了大量的人员伤亡[2]。安全疏散通道作为火灾事故时人员的逃生通道, 其合理布局设计至关重要, 也需要展开进一步的深入研究[3~7]。本文首先收集国内外大量公路隧道疏散设计案例, 总结分析了公路隧道目前常用的逃生疏散方式以及它们的优缺点;针对最常用的横通道疏散方式, 深入分析其间距分布区间、发展趋势及与隧道长度之间的关系。在统计分析的基础上, 对某水下公路隧道疏散方式进行了设计, 并通过疏散仿真手段模拟灾害场景, 计算逃生时间, 分析验证疏散方式的合理性。

1 公路隧道常用疏散逃生方式分析

为了获得公路隧道常用的疏散逃生方式, 统计分析国内外文献, 共获得49例国内外公路隧道有效案例。统计分析结果表明, 目前国内外公路隧道通常采用的逃生方式主要有以下几种: (1) 将双管隧道间的横通道作为逃生救援通道; (2) 在隧道车道板下设置逃生通道; (3) 将服务隧道作为逃生救援通道; (4) 将隧道之间的管廊作为逃生救援通道。不同逃生方式示意具体见图1。

以上常用的四种逃生方式各有其特点及适用条件。总体上, 采用服务隧道的通行能力最佳, 不过由于工程造价高, 而且多应用于硬岩地区, 应用限制较大;隧道联络横通道的疏散能力较强, 不过, 开横通道对原隧道结构的受力不利, 施工中已发生事故, 地质条件较差的情况下应慎重选择;随着隧道直径增大与双层隧道应用, 原本受隧道直径所制约的车道板下式通道的疏散能力也得到改善, 而且其施工难度低、建造成本低, 逐渐被大量应用在大直径隧道设计中;对于沉管法及明挖隧道, 可事先就在隧道两孔间设置管廊, 放置管线的同时用作逃生通道, 疏散时可直接沿着管廊逃向地面, 或通过横通道经由管廊到达邻近隧道。

在收集的49例国内外公路隧道案例中, 只采用横通道逃生方式的隧道占大多数, 达到33条, 仅仅采用车道板下逃生或仅仅采用服务隧道逃生的隧道分别有2条和5条, 而将多种逃生方式相结合的隧道有9条。在采用组合逃生方式的隧道中, 有3条隧道使用了横通道+服务隧道的模式, 有6条隧道使用了横通道+车道板下逃生模式。可以看出, 目前绝大部分的隧道所采用的疏散逃生方式均为横通道方式, 即在发生火灾时, 人员利用横向联络通道进入另一主隧道的安全区。

2 横通道设置间距统计分析

2.1 横通道间距分布区间

针对只采用横通道逃生方式的33条隧道展开深入分析可知, 横通道的间距不尽相同, 最短的有90m, 最长的有1600m。将横通道间距L划分为100m以下, 100m~200m, 200m~300m, 300m~400m, 400m~500m和500m及以上几个不同区段进行统计, 得到统计结果见图3。从图3中可以看出, 横通道设置间距多在200米到500米之间, 这部分隧道共有28条, 占总体的84.8%。这与《公路隧道设计规范》[8]中规定的“人行通道的设置间距可取250m, 并不大于500m”相一致。

2.2 隧道长度对横通道间距影响

将只采用横通道逃生方式的33条隧道按长度分为两部分, 其中长度小于6km隧道有16条, 长度大于6km隧道有17条, 它们各自的横通道间距统计如图4所示。可以看出, 随着隧道长度的增加, 横通道间距设置倾向于使用较短的距离。

2.3 横通道间距发展趋势

在33条只采用横通道逃生方式的隧道中, 横通道间距大于500米的共有4条隧道, 其中只有1条是在2000年之后修建的。同时, 其他14条2000年之后修建的隧道中, 横通道间距平均为310米, 而2000年前修建的隧道的横通道间距平均为480米。这些都说明随着经济技术水平的提高, 公路隧道横通道间距逐步趋于合理性的减小, 以更好地满足逃生安全要求。分析原因, 这是由于随着时间的推移, 隧道的内行车量变大, 人员密度逐渐增大, 因此为了保证人员的安全疏散, 横通道间距逐渐趋于减小。

3 某隧道逃生疏散通道设计

3.1 工程概况

某水下公路隧道设计时速为100km/h, 穿越水域段长约10km, 水域面宽约9.3km, 水深约2m~3m。隧道拟采用明挖法进行施工。隧道全长11000m, 其中暗埋段10060m。在隧道中部设计1座直径为75m、面积4000m2的风亭用于通风。该隧道采用双向六车道、双孔一管廊设计。管廊宽4.5m, 上部排烟, 中部安装设备、下部给排水消防管道。单孔宽16.75m, 3条行车道, 1条紧急停车带。

3.2 横通道间距设计

根据已有公路隧道常用的逃生通道方式以及它们的自身特点及适用范围, 结合明挖法隧道的特殊结构形式, 确定横通道逃生为该隧道最适用的逃生方式, 横通道宽度取1.8m[8]。两孔车道间每隔一定距离设一个横通道, 当一孔隧道内发生火灾事故时, 人员可由横通道进入安全逃生通道, 至另一孔车道层迅速疏散至地面。

根据上一节的案例统计分析结果可知, 国内外公路隧道的人行横通道间距主要分布在250-500m之间, 同时, 我国《公路隧道设计规范》[9]将联络通道间距设置的推荐值取在250-500m之间, 《道路隧道设计规范》[8]规定双孔隧道设置的横向人行通道的间距或隧道通向人行疏散通道的间距不宜大于250m。

考虑到本工程的施工方法为围堰明挖法, 在保证施工安全的前提下应适当缩小横通道间距, 提高人员逃生及疏散能力, 因此建议本工程横通道间距取为100m-250m。

3.3 横通道间距合理性验证

分析不同灾害场景下隧道内发生突发事件后, 隧道内人群紧急逃生行为, 即从事故隧道经由横通道到达邻近隧道的过程。分析中利用Building Exodus软件对疏散行为进行仿真, 考虑人与人、人与火以及人与结构之间的交互作用, 分析隧道在运营期发生火灾时人员疏散的安全性。为了论证横通道的合理间距, 计算中分别取横通道间距为100m、120m、150m、200m和250m。

3.3.1 疏散行为仿真原则

针对隧道内的安全疏散问题, 根据研究对象的不同, 目前, 主要分两种模式进行研究[10]:一是以隧道内交通的主体———车辆为研究对象, 将车作为疏散分析过程中的最小单元, 即一辆车为一单元, 进行研究;二是以人为研究对象, 把人看作是疏散过程中的最小单元进行研究。公路隧道运营中往往会采取两种模式同时进行疏散, 由于本部分重点是对人员安全疏散进行研究, 因此, 将采用第二种方法, 即对公路隧道运营期的人员安全疏散问题进行分析。

火灾工程学对人员疏散的要求是[11]:当火灾发展到对人体构成危险时刻之前, 将人员疏散至安全场所。

依据《道路隧道设计规范》[8]:火灾工况时, 隧道内乘行人员的安全疏散时间宜小于15min。当设有重点排烟系统和泡沫———水喷雾灭火联用系统时, 安全疏散时间可适当放宽至20min。

3.3.2 仿真场景

以最不利情况考虑, 隧道火灾发生在横通道B处, 如图5所示, 则横通道B不可用于疏散逃生, 应保证处于火灾下游的车辆可以继续安全行驶, 直至人员安全离开隧道;处于火灾上游的人员, 由于受火灾的影响, 不能以车辆为单位实现快速的疏散, 将不得不弃车从最近的横通道逃生, 因此, 该部分人群为火灾场景下最危险人群。

3.3.3 人员构成及行走速度

运营公路隧道内人员构成复杂, 根据业主提供的车种预测结果, 在2015年~2040年间, 该通道车种比例变化幅度很小, 这种微小变化对人员安全疏散的模拟仿真影响可以忽略。确定车型比例及乘客数量预测结果如表1所示, 人员构成如表2所示。

人员的行走速度分为6个等级, 分别为快走、行走、跳跃、爬行、上楼、下楼。具体取用数值如下[10]:快速行走速度为1.2~1.5m/s;行走速度为快速行走速度的90%, 为1.08~1.35m/s;跳跃速度为快速行走速度的80%, 为0.96~1.2m/s;爬行速度为快去行走速度的20%, 为0.24~0.3m/s。根据人员的性别年龄不同, 其行走速度也不相同。

3.3.4 人员占用面积

目前对于人员的模型采用人员所占空间进行分析, 软件中[5]认为单个人员占用一个节点, 即0.5m×0.5m。人员的身高根据不同的年龄、不同的性别在1.5~2.0m之间随机产生。

3.3.5 连接通道口人流速度

人员疏散分析的计算中, 平面疏散的人员流动系数一般可取为1.33人/s/m, 则1.8m宽的疏散通道流量为1.33×1.8m=2.4人/s (相当于两个成人、一个小孩) 。

3.3.6 疏散人数及人员分布

疏散人数主要由隧道内的车间距及车类型来决定, 根据相关要求[5], 计算中取车间距为1.5m, 车类型按表1选取。所有人员采用随机分布的形式分别布置在不同类型的车辆内。

3.3.7 几何模型

根据隧道设计资料及前期分析, 建立长度分别为200m、240m、300m、400m和500m, 宽为16.5m的几何模型。模型长度为2倍横通道间距, 目的是考虑火灾发生处的最不利以及最拥挤逃生条件。模型内有3个横通道, 其中1个横通道处因发生灾害无法用于疏散, 每个横通道可同时通过3人。图6为横通道间距100m的疏散逃生模型, 模型长度为200m, 其中, 深色部分表示座位, 即有人区域, 浅色部分为逃生可利用空间。

3.3.8 结果分析

图7为横通道间距100m疏散过程中的人群密度图, 由图可以看出位于中间部位的横通道聚集了更多的人群, 疏散压力较大, 成为了逃生控制因素。图8所示为横通道间距100m疏散人流的路径图, 由于大客车载有较多数量的乘客, 由大客车到各个横通道的疏散通道成为了人员疏散的主要路径。其余间距横通道的分析结果也表明, 中间横通道依然是最主要的逃生出口, 而人群的逃生路径更倾向于先靠向横通道一侧, 然后再寻找最近出口。

表3为不同横通道间距情况下逃生时间。《道路隧道设计规范》[8]中规定“火灾工况时, 隧道内乘行人员的安全疏散时间宜小于15min”, 可见横通道间距在250m时仍可满足要求, 但已经濒临临界值。该隧道工程采用的是明挖法, 缩小横通道间距并不会对施工和隧道结构带来较大风险, 反而可以提高逃生时的安全性能, 因此建议本工程横通道间距取为100m-150m。

4 结论

环形公路隧道火灾集中排烟试验研究 篇7

1试验设计

实体火灾试验在一个的主体已经完工的环形公路隧道中进行,平面图如图1所示。整体隧道呈一个圆形的封闭圆环,环形隧道周长约2.8km,由多条单向地下连接道、环道和车库之间的支洞以及车库和车库之间的连接道组成。形成了一个集地下轨道、地下车库、地下人行过街系统、人防、地下商 业设施等 多种设施 的地下建 筑群。考虑试验的代表性与较不利的火灾场景,根据隧道的坡度以及弯度,其试验段 设置在K1+200~K1+680段。其中主通道为单向两车道加应急车道,连接道为单向1车道加应急车道。

该试验中的环形公路隧道的设计参数如表1所示。

环形隧道路面净宽度为9.0m,包括两条3.5m宽机动行车道和一条2.0m宽紧急停车带,环形隧道空间高度最高为5.5m(弧形通道顶最高点),其中地面以上3.5m作为车行高度,3.5~5.5m空间为机电设备空间,如图2所示。在试验段有4个防烟分区,每个防烟分区长度约120m长。

试验火源分别采用酒精和柴油,酒精火的火源设定按照GA/T999-2012《防排烟系统性能现场验证方法热烟试验法》中的方法,设定为1.5 MW的火源规模。其试验装置如图3所示,主要包括油盘、水盘、发烟机、示踪烟气等。柴油火是参考小汽车的燃烧功率,保守取3.8MW的火源规模,油盘尺寸同酒精火油盘,柴油用量为40L,由少许汽油进行引燃,燃烧时间约为10min。

1.5 MW试验选用乙醇含量为95%的液体工业酒精为燃料。燃料用量要求保证其燃烧时间至少有3min的火灾增长期、10min的稳定燃烧期与3 min的火灾衰减期,燃料用量及油盘参数如表2所示。

为了测量隧道内温度分布场,使用72支直径为0.5mm的K型热电偶,其测量误差不超过3%。烟气层温度使用沿隧道纵向布置的9颗热电偶树进行测量,每颗热电偶树分别有8个测点,热电偶探头位置设置如图4所示,编号分别从TR1~TR9。

根据实际的交通运行情况,汽车在公路隧道中通行时,一种情况是处于上坡,另一种情况是处于下坡。考虑到汽车着火后,着火点前方的车辆可以继续通行,驶离危险区域,火源后方的人员可按步行疏散逃生。如果车行方向为上坡方向,热烟气在浮力作用下也往上坡方向蔓延,则着火点后方人员的疏散较为有利;如果车行方向是下坡方向,烟气蔓延方向与人员疏散方向一致,危险性相对较大一些,基于此进行火灾时的防排烟设计。在此环形公路隧道内进行了10多次不同工况的火灾试验,根据试验中不同的排烟效果,分别将上坡工况和下坡工况集中排烟效果较好的两次试验进行分析。试验段环形隧道分为了4个防烟分 区,每个防烟 分区的排 烟量按照20次/h进行计算,计算得出防烟分区二的排烟量为66240m3/h,防烟分区三排烟量为89760m3/h,防烟分区四排烟量为87000m3/h,补风量以排烟量的80%计算。

2试验结果

根据车行方向和环形公路隧道坡道方向的不同,将试验的工况分为了车行上坡工况和车行下坡工况。

2.1场景1(车行方向上坡工况)

火源位置在防烟分区二,防排烟模式为防烟分区一补风,防烟分区二排烟,防烟分区三补风。图5为红外成像仪记录的300s的温度分布图,可见高温烟气在纵向和横向的蔓延都控制在一定的范围内,热烟气层界面始终维持在2.6m高度以上,烟气纵向蔓延范围被控制在火源上游30m范围内。

图6和图7为烟气层在激光片下的显影,在车行后方烟气层较薄(见图6),烟气往车行前方蔓延,对车行后方影响较小,车行后方不多的烟气也通过排烟口大部分排走,在车行前方即烟气蔓延方向上,上部的烟层相对较厚,但隧道下部分视线仍然清晰,能见度较高。

图8为9个热电偶树上最高位置和最低位置的温度柱状图。

热电偶的温度随着烟气层温度的变化在横向上从高到低呈现出下降的趋势。同一根热电偶树的最高位置和最低位置温度差异较大,说明烟气分层比较明显,防排烟效果较好。上层的烟气大部分通过机械排烟系统排出,下层烟气温度变化不大,在火源位置附近之外的烟气温度不超过30℃,对人员安全疏散基本无影响。烟气温度在火源位置最高,往纵向方向上也呈现逐渐降低的趋势。上坡工况是一种危险性相对较小的工况,火源上坡方向的车辆可以沿着继续沿着上坡方向开出危险区域,火源下坡方向人员可以沿着下坡方向疏散。

2.2场景2(车行方向下坡工况)

在该试验场景中,火源位置在防烟分区三,防排烟模式为防烟分区二机械排烟,防烟分区三上部机械排烟和下部机械补风,防烟分区四机械补风。红外成像仪记录的温度分布图显示,高温烟气在纵向和横向的蔓延都控制在一定的范围内,热烟气层界面始终维持在1.5m高度以上,其上游回流长度最大均为116m,而下游蔓延最大长度为64m。火源所在的防烟分区内整体的上层烟气温度与其他防烟分区有明显的分界,说明较高温度的烟气基本控制在起火源防烟分区内。

烟气层在激光片下的显影记录表明,挡烟垂壁将烟气阻挡在了火源一侧,另一侧烟气较少,说明挡烟垂壁发挥了较好的作用。在车行前方烟层相对较薄,在车行后方即烟气蔓延方向上烟气层较厚,排烟口将大量的烟气排走,人员安全疏散在可接受范围内,下层视线较清晰,能见度在10m以上。

图9为9个热电偶树上最高位置和最低位置的温度柱状图,由于火源功率比试验场景1大一倍多,因此整体温度要比试验场景1中的温度偏大,不过整体趋势和试验场景1基本一致。该场景中上层除火源外的烟气最高温度达到了80℃,下层的温度除起火位置外温度不超过30℃,不影响人员安全疏散。场景2中烟气蔓延方向和人员疏散方向一致,相对于场景1来说,下坡工况对人员疏散较不利。

3结论

公路隧道的火灾特性及防灾设计探讨 篇8

关键词：公路隧道,火灾,防灾,设计

1 前言

近年来, 我国发生过多起公路隧道火灾安全事故, 造成了严重的人员伤亡和财产损失, 随着公路隧道的防火安全问题日益突出, 防火救灾已成为公路隧道防灾减灾工作的核心。一般而言, 隧道火灾主要是由车辆的火灾引起的, 据资料统计, 车辆的火灾主要来源于汽化器起爆和载重汽车气动系统起火, 还有危险物爆炸起火, 以及由车辆冲撞和倾覆引起的火灾等。

2 火灾危害及产生原因

2.1 火灾造成的危害

由于车辆燃料为易燃品, 如果在公路隧道这样的一个半封闭的空间里一旦着火, 烟雾将迅速向四周蔓延, 而行驶车辆和旅客也只能向两个方向疏散, 给行人安全和交通带来严重的危害, 其主要危害表现如下:

2.1.1 对人的危害

(1) 火灾温度对人体的影响。在温度小于等于80℃时还可能生存, 温度为80~180℃时虽有生存可能但具有潜在危险, 当温度高于180℃时则无法生存。

(2) 火灾产生的烟雾对人体的影响。当隧道发生火灾时, 由于不完全燃烧产生的浓烟会刺激人的鼻和咽喉, 从而导致人员呼吸困难, 并且烟雾中含有很多有毒有害气体, 如二氧化碳 (CO2) 、一氧化碳 (CO) 和氯化氢 (HCl) 等, 最后则会造成人员中毒伤亡。

(3) 含氧量对人体的影响。火灾发生时, 会消耗大量的氧气使含氧量降低, 导致人呼吸困难而头脑晕眩, 降低人生存概率。

2.1.2 对隧道的危害

(1) 对衬砌结构的危害。当在近似封闭的隧道里发生火灾时, 里面的温度因为产生的热量难以及时散出而导致温度迅速升高, 就会烧坏隧道内部的装修以及衬砌结构, 导致结构的承载力达不到要求甚至完全丧失, 同时还会破坏隧道内部的防排水系统, 造成不同程度的漏水, 影响了隧道的正常运营和功能的发挥。

(2) 对电气设备的危害。火灾会使隧道内的电气设备与元器件及线路损坏, 导致照明用电失去供应和通讯中断。

(3) 对通风系统的危害。火灾时产生的火风压会影响整个通风系统的正常运转, 导致隧道内正常的通风系统发生紊乱, 致使灾害扩大。

2.2 火灾产生的原因

引起隧道火灾的原因是多种多样的, 经笔者总结, 大致如下:a.车辆由于机件磨擦起火、汽化器失灵、电气线路短路、车辆漏油等原因引发车辆故障, 从而引起火灾。b.随着行车速度的提高, 以及长大隧道线路维护困难, 导致路面质量的下降, 容易造成隧道内交通事故而引发隧道火灾。c.隧道内的电气设备随着特长公路隧道越来越多的修建而越来越多, 这大大的增大了电气起火的频率。d.各种车辆所载的货物大多包括可燃的或易燃的物品, 在行驶时可能会由于一些情况发生燃烧从而引发火灾。e.隧道内道路狭小, 能见度较差, 情况又较复杂, 比较容易发生车辆相撞事故而引发隧道火灾。f.人类吸烟、故意纵火或者恐怖袭击等人为因素也会导致隧道发生火灾。

3 防灾设计

3.1 火灾预防原则

公路隧道的防灾一定要作为一项系统工程全面进行, 要贯穿设计、施工和运营的全过程, 具体应遵循以下的设计原则:

3.1.1 贯彻“预防为主、防消结合”的公路隧道防火方针, 注重于人

员的生命安全、财产的有效保护、隧道安全运营管理等方面的防火安全要求。

3.1.2 加强对隧道结构的防火考虑, 并设置耐火材料。

3.1.3 对隧道内部进行合理分区, 能够在发生最不利火灾时将救援、排烟、消防以及经济条件等因素结合起来进行合理安排。

3.1.4 考虑到合理的火灾通风形式对逃生、控制火情、排烟和救援

具有很重要的作用, 所以应根据火灾点所处的位置不同, 通风组织形式也应有所不同。

3.1.5 注意设置合理的逃生通道, 应根据逃生和救援工作的需要综合考虑。

3.1.6 在隧道运营过程中应不断健全交通安全管理体系, 完善交通

工程设施, 加强隧道土建结构和机电系统的养护管理, 扎实推进隧道防火安全宣传和教育工作。

3.2 采取预防措施

3.2.1 合理的结构设计

公路隧道结构防火设计主要包括逃生通道的设计、防灾排烟分区的划分以及紧急停车带的设计等。

(1) 逃生通道主要包括横通道和服务通道, 在特长公路隧道的施工期间为了了解地质情况, 预先处理不良地质、超前排水及涌水, 经常会修建平行导坑, 在运营时, 可作为躲避火灾的紧急避难坑道和管理坑道;在设计横通道时, 从防灾的角度出发, 上下行隧道之间的横通道间距设计应充分考虑隧道使用者的逃生速度和救援人员的活动范围。

(2) 在进行防灾排烟分区设计时, 为了缩短逃生距离和时间, 尽量减少烟雾对隧道内滞留人员的威胁, 应使防灾排烟分区的设置与避难设施的设计相适应。

(3) 一般情况下, 紧急停车带都会设置在行车道和横通道的交叉处要扩大断面的地方, 并且在紧急停车带处应设置相应的电光指示标志、紧急电话、摄像机等, 并采用灯光照明以提高照明效果等。

3.2.2 安全的附属设施

隧道结构物和内部装饰等均应选用防火、阻燃、耐高温材料, 并且材料在高温状态下不能有有毒气体产生;电缆应用阻燃电缆或耐火电缆, 各类电气线路均应穿管保护;通风系统应选用光滑的不燃材料如石棉类作内衬;隧道内的灯具、电话箱和灭火器箱体等亦应用不燃材料制成。

3.2.3 完备的监控报警系统

如果能在火灾初期就采取相应的防护措施, 那火情才会尽快得到控制, 损失也会降到最小, 火灾报警系统则显得愈加重要。隧道火灾的报警要采用自动和人工报警相结合的方式。

目前公路隧道主洞最为常用的火灾自动报警系统有双/三波长火焰探测器、线型感温光纤探测系统、光纤光栅感温探测系统。隧道内部要隔一段距离就设置一台紧急电话或手动报警器, 以便于在火灾发生时, 报警者可以迅速将火情信息传送到指挥中心。

3.2.4 有效的应急救援流程

当隧道发出火警后, 要及时关闭进口, 严禁车辆驶入隧道, 并要求火灾点下游车辆以正常车速有条不紊的驶出隧道, 打开发生火灾隧道的所有火灾点上风侧横通道, 使火灾点上风侧车辆通过横通道安全疏散到另一座隧道, 同时对下车的人员后要求在一个防火区段内进行安全疏散, 使其安全撤离火灾隧道。

4 结束语

本文对火灾造成的危害和产生的原因等特性进行了总结和归纳, 提出了火灾的预防原则, 并且从隧道结构设计、隧道附属设施、监控报警系统和应急救援流程等四个方面提出了相应的预防措施, 希望对以后的隧道的防灾设计有一定的参考作用。

参考文献

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[4]冯江.浅谈公路和列车隧道火灾的原因及预防措施, 消防技术与产品信息, 2004 (8) .[4]冯江.浅谈公路和列车隧道火灾的原因及预防措施, 消防技术与产品信息, 2004 (8) .

公路隧道火灾 篇9

根据公路隧道疏散设施情况与车辆内人员下车疏散的特点, 设计突发火灾时人员疏散行为调查问卷, 并通过随机问卷调查与数据统计分析获得人员在公路隧道火灾中的疏散行为特性, 为突发火灾时的受困人员的应急疏导提供指导。

1 研究方法

1.1 调查问卷设计

根据公路隧道构造特点及疏散设施设置情况, 问卷调查设计了3个方面的内容。

(1) 调查对象个人信息。了解调查对象的年龄、性别、文化背景等个人信息, 这些信息直接影响人员在突发火灾下的疏散行为反应。

(2) 疏散设施熟悉程度。了解调查对象对隧道疏散设施设置及使用的熟悉情况, 是否掌握疏散基本知识。通过这些问题的调研, 可分析人员对隧道安全的关心程度及安全意识等内容。

(3) 人员疏散心理行为。了解受困人员在隧道火灾发生后的具体疏散行为特征, 包括路线选择、应变动作等内容。通过这些问题的调研, 可分析突发火灾下受困人员的行为特征, 并对国外疏散软件在国内的应用提供基础数据。

1.2 数据来源及统计分析方法

考虑到长沙市内有过江隧道、湖南地区多山岭隧道的情况, 选择长沙-张家界高速公路休息区、长沙长途汽车西站、市内公交车站以及商场停车区等现场调查地点, 随机发放调查问卷1 100份, 收回1 007份, 有效问卷976份。

2 调查数据统计与分析

2.1 调查对象个人信息特征

(1) 调查对象性别比例。被调查的人员中, 男性523人, 女性453人, 分别占调查对象的53.6%和46.4%, 这与国内男女比例约120∶100的现状基本相符。

(2) 调查对象年龄分布。被调查人员中, 18~35岁人员占76.02%, 36~55岁人员占18.65%, 如表1所示。这部分群体通常具有较强的观察能力和行动能力, 能在突发事件下做出较快的反应。

(3) 调查对象文化程度分布。被调查人员中, 受教育程度覆盖了学历教育的各个层次, 大学及以上学历人数占调查对象的64.24%, 整体素质较高, 如表2所示。

(4) 调查对象火灾安全知识状况。被调查人员中, 从未经历火灾事故的占21.82%, 从日常生活经验中获得一点火灾知识的占33.81%, 接受过一些与火灾相关培训的占33.71%, 经历过火灾疏散演习的仅有10.66%, 如表3所示。

2.2 人员对隧道疏散设施熟悉程度

(1) 人员对公路隧道内灭火器熟悉程度的调查结果是:仅有5.94%的人员知道具体位置且能熟练使用, 有10.07%的人员知道具体位置但不会使用, 49.08%的人员知道有但不知道具体的位置, 33.91%的人员不知道隧道内有灭火器, 如表4所示。

(2) 人员对公路隧道内人员逃生指示标志熟悉程度的调查结果是:11.27%的人员知道且能很快找到指示标志, 27.36%的人员知道哪些是但不确定具体的位置, 有38.52%的人员知道有但不知道哪些是, 22.85%的人员不知道隧道内有指示标志, 如表5所示。

(3) 人员对隧道内供人员逃生的横通道 (横向连接两条隧道的通道) 熟悉程度的调查结果是:34.22%的人员从未听说过, 36.48%的人员听说过不知道位置, 25.00%的人员知道位置但未使用过, 4.30%的人员知道有并且使用过, 如表6所示。

(4) 人员对隧道内有供人员逃生的竖向楼梯或滑梯 (通向路面下方的安全空间生) 的熟悉程度的调查结果是:39.55%的人员从未听说过, 41.19%的人员听说过但不知道在哪, 17.01%的人员知道在哪但没有使用过, 有2.25%的人员知道有并且使用过, 如表7所示。

2.3 隧道内人员疏散心理行为调查结果分析

(1) 对隧道内人员发现前方发生火灾时的第一反应的调查结果是:被调查对象中有26.43%会掉头开车逃生, 3.69%会呆在车里不知道该怎么办, 8.60%会坐在车里观看其他车辆行为再决定, 40.57%会迅速下车并指挥后边人员下车逃生, 20.70%会迅速下车自己逃生, 如表8所示。

(2) 对人员下车逃生时对车上物品的态度的调查结果是:被调查对象中有24.39%选择只携带昂贵物品逃生, 18.54%选择能携带多少就携带多少逃生, 12.40%选择什么都不携带直接逃生, 44.67%选择根据情况携带合理的物品, 如表9所示。

(3) 对人员选择疏散路径的调查结果是:被调查对象中有12.19%选择沿隧道返回逃生, 12.50%选择人少的疏散通道逃生, 28.69%选择最靠近车辆的疏散通道逃生, 33.20%选择根据隧道内指示灯逃生, 13.42%选择听从指挥、别人往哪走就往哪走, 如表10所示。

(4) 对人员逃生过程中发现亲人走失时的行为反应的调查结果:被调查对象中有21.11%会穿过人群返回寻找, 26.64%会从人群边缘返回寻找, 7.27%会原地等待, 44.98%会走到安全区域等待, 如表11所示。

(5) 对逃生过程中发现有人摔倒时的行为反应的调查结果:被调查对象中有36.27%会扶起摔倒的人一起逃生, 23.05%会在摔倒人的身边大声喊叫以提醒后边的人, 38.01%会尽量避让以避免发生踩踏事件, 2.66%选择自己疏散, 直接越过去, 如表12所示。

(6) 对人员发现疏散通道口非常拥挤时的行为反应的调查结果:被调查对象中有22.75%会一直耐心等待, 55.84%会很着急等待但感觉很恐慌, 9.63%不会耐心等待会向前挤, 11.78%会有其他行为, 如表13所示。

3 结论

笔者采用问卷调查方法对长沙地区公路隧道突发火灾下的人员疏散行为特征进行了研究, 获得了人员对公路隧道内主要消防设施的熟悉程度、疏散路径选择以及火灾下的疏散行为和心理特征等基础信息。调查结果表明:绝大多数人对隧道设施和隧道火灾安全疏散知识了解较少, 且不知道隧道设施位置和使用方法。该调研结果对隧道火灾人员疏散决策分析具有参考价值, 也表明应加强隧道疏散设施使用和人员逃生知识的宣传。如可采用交通管理部门、隧道管理部门和通信服务商联合群发短信的方式、在公共场所反复播放隧道逃生疏散视频以及在学校或驾驶员考试时增加隧道疏散方面的知识教育等, 以提高公众对隧道火灾安全疏散的认知水平, 保证隧道运营的安全性。

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公路隧道火灾 篇10

关键词：水下公路隧道,隧道火灾,纵向疏散,火灾场景,数值模拟

城市水下公路隧道是城市地下空间的组成部分,更是联系江河湖泊两岸交通的主要纽带。某水下公路隧道是长沙市2010年的重点建设项目,为双管单向隧道,北线主线长1 581.9 m,盾构段长1 374.9 m,南线主线长1 857.6 m,盾构段长1 347.5 m。在GTG/TD 71-2004《公路隧道交通工程设计规范》中要求“双洞上下分离的公路隧道之间应设置避难设施”,“避难设施包括行人横洞和行车横洞”。GB 50016-2006《建筑设计防火规范》中对一类通行机动车的双孔隧道的车行横道与人行横通道有如下规定:“水底隧道宜设置车行横通道或车行疏散通道”,“隧道应设置人行横通道或人行疏散通道”。

参照以上规范应在江底设置横向联络通道,但由于该隧道位于水下23～39 m深处,水压极大且地质条件极差,考虑到两圆形隧道之间修建联络通道的施工难度及风险较大,两管隧道之间未设置横向通道。为隧道检修及紧急情况下疏散救援的需要,在每座隧道内车道下方设有疏散通道。隧道内沿车行方向左侧每隔80 m设有逃生滑道,隧道内发生火灾等灾害时,疏散人员从逃生滑道进入道路下层的安全通道,然后从隧道工作井人行通道中进入地面。这种疏散方式称为纵向疏散。纵向疏散通道属于较新的疏散方式,应用实例相对较少。因此,有必要对该隧道火灾时人员的安全疏散开展研究。

1 火灾时人员安全疏散判据

一般建筑物内人员疏散的安全判据是必需安全疏散时间(tRSET)比可用安全疏散时间(tASET)短。隧道的长度方向尺寸比宽度方向大得多,沿隧道纵向不同位置处的tASET和tRSET随离火源位置的不同而不同,所以tASET和tRSET均为纵向坐标x的函数,隧道内某处人员安全疏散准则为tASET(x)>tRSET(x)。

1.1 可用安全疏散时间

tASET是指起火至火灾发展到对人员生命构成威胁的时间。选取隧道2 m高度处的温度、能见度、CO体积分数及辐射热通量作为危险来临时刻的判定因素。设隧道内某处2 m高度处的温度达到100 ℃的时间为t1(x),能见度下降到10 m的时间为t2(x),CO体积分数达到3×10-4的时间为t3(x),辐射热通量达到2.5 kW/m2的时间为t4(x),则tASET为其中最小的一个。

1.2 必需安全疏散时间

tRSET是指起火到人员疏散到安全区域所需要的时间,包括火灾报警时间(tb)、人员反应时间(tc)及人员行动时间(ts)。假设隧道内各处的tb(x)及tc(x)均为定值,分别为60 s和120 s。

2 火灾场景设置

由于此水下公路隧道属于市政公路隧道,通风规范规定,隧道火灾的消防通风应针对火源功率为20 MW的火灾。主要原因是针对大型火灾设置隧道消防设备必然导致隧道造价高昂,而发生大型火灾的频率极低或没有可能。该隧道为双洞单向的市政公路隧道,通过其中的车辆类型与普通公路隧道有所不同,主要为小型载客车量,中型、大型货车所占比例非常小,并且限制载有大量可燃物的车辆(如油罐车、工业、化学药品车辆等)的进入。因此,通过隧道的车辆所携带的可燃物较少,主要为车辆自身燃油和车内装饰物,发生大型火灾的概率极小。该水下公路隧道内的火灾场景设置如表1所示。火源功率设置为20 MW。

(1)火灾场景1。

车辆事故导致的火灾,起火地点位于隧道盾构段中部。起火后气流组织,如图1所示。

(2)火灾场景2。

车辆事故导致的火灾,起火点位于隧道入口暗埋匝道内。火源位置选择在入口匝道最长的南线隧道D匝道(匝道封闭段长度为312 m),起火点在离工作井30 m处的下坡匝道上,起火后气流组织,见图2所示。

(3)火灾场景3。

车辆事故导致的火灾,起火点位于隧道出口暗埋匝道段。火源位置选择在出口匝道最长的南线隧道WN匝道(匝道封闭段长度300 m),火灾点在离出口30 m处的上坡匝道上。起火后气流组织,见图3所示。

(4)火灾场景4。

车辆事故导致的火灾,起火点位于隧道盾构段中部。起火后通风系统出现故障停止工作。

3 火灾模拟及可用安全疏散时间的确定

针对设计的火灾场景,采用FDS 5.3.0对隧道内的火灾蔓延和烟气扩散进行模拟分析,计算火灾发展过程中各参数的变化情况。考虑火灾产物对隧道内疏散人员的危害,火区上、下游各个位置的tASET通过比较该位置的t1(x)、t2(x)、t3(x)及t4(x)得到。各火灾场景下隧道内各处人员的tASET随离火源距离的变化曲线,如图4所示。

4 人员疏散模拟及结果分析

4.1 疏散工况设置

综合考虑火灾中人的行为、隧道内人员的载荷以及安全疏散设施的设置,参考已在使用的隧道,假定疏散滑梯口间距为80 m,疏散滑梯的通行能力为60人/min。考虑火灾发生后车辆行驶的通畅性,对应每种火灾场景均考虑了正常行驶和出口不畅两种情况。

4.2 模拟结果及分析

利用由美国佛罗里达大学开发的人员疏散模拟软件EVACNET 4模拟疏散过程,可以得到各疏散工况下人员tRSET曲线。图5为各种火灾场景下的tASET与tRSET比较。

(1)火灾场景1(火灾发生在盾构段中部)。

图5(a)给出了火灾发生在盾构段中部时隧道内人员和车辆tASET与tRSET的比较。在该情况下,起火区下游车辆继续前行驶出隧道,起火区上游车辆停止,入口匝道附近人员可直接由入口疏散离开,而盾构段内部人员可从车道左边的逃生滑道或救援/疏散楼梯进入安全通道,从工作井撤离隧道。从图中可以看出,车辆的tRSET

(2)火灾场景2(火灾发生在隧道入口段)。

图5(b)给出了火灾发生在隧道入口段时隧道内人员和车辆的tRSET与tASET的比较。在该情况下,火源前方车辆驶离隧道,火源后方驶入匝道的车辆停止,人员下车全部后撤从洞口进行疏散。从图中可以看出,火源下游车辆的tRSET

(3)火灾场景3(火灾发生在隧道出口段)。

图5(c)给出了火灾发生在隧道出口段时隧道内人员和车辆的tRSET与tASET的比较。在该情况下,火源前方车辆驶离隧道,WN匝道分叉口(匝道起点处)后面的车辆选择从其他的匝道进行疏散,WN匝道分叉口(匝道起点处)到火灾点的范围内的受困车辆停止,人员下车全部沿行车反方向进行疏散,从河东工作井及附近逃生滑梯撤离隧道。南线隧道WN匝道的明挖暗埋段最大坡度为5.05%,火灾情况下,高温的火灾烟气在烟囱效应的作用下紧贴着隧道顶部空间沿出口流动,火源上游的可用安全疏散时间较大。同时,提供风速为2.5 m/s的风便可以抑制住烟气的回流。WN匝道发生火灾时,行驶在盾构段上和其他匝道上的车辆可以选择其他的匝道驶出隧道,需要疏散的是被困在WN匝道上的人员。由于隧道暗埋段(匝道上)未设置疏散滑道,火灾上游靠近暗埋段的疏散滑道是疏散瓶颈,但由于隧道内的通风排烟系统有效地控制了烟气的蔓延,使隧道内除火源附近均满足tRSET

(4)火灾场景4(火灾发生在盾构段中部,风机失效)。

图5(d)给出了火灾发生在盾构段中部且风机失效时隧道内人员和车辆的tRSET与tASET的比较。在该情况下,起火区下游车辆继续向前行驶出隧道,起火区上游车辆停止,入口匝道附近人员可直接由入口疏散离开,而盾构段内部人员可从车道左边的疏散滑梯撤离隧道;当出口不畅时,火源下游人员也需下车通过疏散滑梯疏散。由图可以看出,车辆的tRSETtASET,不能满足人员安全疏散的要求。因此,应确保在这种情况下的通风排烟设备的有效性。

5 结 论

分别利用火灾动力学模拟软件FDS和人员疏散模拟软件EVACNET 4对长沙市某水下公路隧道设定火灾场景下的火灾烟气蔓延及人员疏散进行模拟,得到了不同工况下该隧道内各处的tASET与tRSET。该城市水下隧道在消防设施正常工作的情况下能保障紧急情况下人员疏散的安全性,消防设施发生故障时人员的生命安全则难以保障。因此,应加强日常的系统维护,确保消防设施的有效性。

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