公路隧道防火設計思路研究

肖磊 周妍靜

摘 要:本文基于筆者多年從事隧道防火設計的相關工作經驗,以公路隧道防火設計為研究對象,論文首先分析了公路隧道火災的主要原因、特點與危害,進而詳細探討了公路隧道防災與通風設計的方案,全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華,相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞:隧道防火設計方案

中圖分類號:TB21 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(b)-0062-01

1公路隧道火災的主要原因、特點與危害

1.1 主要原因

車輛電氣設備故障、線路短路、汽車發動機過熱、載重汽車氣動系統發生故障等引發火災。隧道內道路較長路面窄小,能見度較差,車速控制不好,容易發生車輛相撞事故,從而引發隧道火災。隧道內運輸易燃易爆物品等危險品的車輛遇明火或熱源發生燃燒或爆炸所引發的火災。

1.2 特點與危害

火災作為公路隧道的主要災害,其危險性表現在以下幾點。

公路隧道內空間小、道路狹窄、通風條件差,一旦發生火災,勢必人員傷亡多,經濟損失大。火災蔓延速度快。公路隧道的管道、風道等結構特性都十分有利于火勢的蔓延,若在發生火災時未能及時控制通風設備,則火勢蔓延速度會更快。由于公路隧道無窗戶,出入口少,火災發生后濃煙積聚不散無法排出,而且以1m/s的速度向四處擴散迅速充滿全洞,造成缺氧和能見度降低,人員疏散和逃生困難。撲救困難。由于隧道出入口少,通道狹窄,施救人員很難接近火源滅火；在高溫、濃煙環境下,容易發生視線不清、缺氧等對人的生命構成嚴重威脅的現象；通信中斷等原因,大型滅火設備無法進入,救人、滅火難度較大。

2公路隧道防災與通風設計方案探討

2.1 安全疏散及誘導技術

安全疏散是防火設計中的關鍵技術。特別是在較長的隧道中,對疏散方式和疏散距離的確定非常重要。歐洲國家以一個帶著兩個孩子的婦女遭遇火災時疏散到達安全地帶的時間和距離為標準。通常,為應急一般性火災,應以300m為設計標準在隧道內設置逃生口或避難所,安全避難所的設置應以消防隊員趕到現場施救之前為人員提供暫時保護為原則。較長的隧道應采用雙向分離的兩孔隧道,隧道間應設置在運營階段維護和防災中都具有重要作用的消防聯絡通道。

隧道內必須合理、醒目地設置能夠幫助人員逃生的信號和標記,且應設計和安裝在較低的位置,確保不會被煙霧遮蓋。當災難發生時,人員能夠較容易地辨別和找到安裝在隧道內的緊急逃生設備或緊急出口。

2.2 固定消防技術

目前,國內外隧道固定消防技術主要有滅火器、消火栓、高壓水噴淋技術以及高壓水噴霧系統。隧道內,每隔100m～200m設置一個應急點,應急點備有一個電話、兩個滅火器和一個消防栓。應急設施的作用是為了將初期火災撲滅,通常由非專業人員使用,消防設施應配備詳細的使用說明。消火栓一般為專業人員在火災擴大而滅火器不起作用時使用。消防栓設計的標準間距為50m。近年來國內外采用水噴淋和水噴霧等高壓水射流技術進行防災救援。高壓水噴霧滅火系統具有較強的滅火減煙功能,而且具有用水量少、管道細小、消防供給水簡單等優點。

2.3 隧道的通風設計

2.3.1 交通量預測

交通量的確定應該是一個嚴謹的科學統計、計算和推導的過程,但由于主觀或客觀原因往往造成交通量預算與實際運營相差巨大,特別是近些年經濟發展較快,交通量的猛增遠遠超出了設計時的預測,導致隧道通風設備不夠或通風方式嚴重地不適應。如何準確地預測交通量,值得研究人員進一步地深入研究和探索。

2.3.2 交通量與行車速度的關系

很多公路隧道的通風計算,直接按交通量和行車速度取值的方法設計,與實際情況不相符。交通工程學理論認為,車流密度、交通量和實際行車速度三者之間有明確的對應關系:當車流密度與交通量較小時,洞內線形行車速度最大；當車流密度、交通量逐漸增大時,車速會隨之減小,直至達到一個合理速度,這時交通量最大,所以在通風計算中應根據交通量科學合理地進行車速計算。

2.3.3 隧道縱坡的確定

國內隧道設計中,隧道線形是技術人員確定的。他們在決策時,一般很少按照JTJ026.1-1999《公路隧道通風照明設計規范》設計規范,考慮隧道縱坡對運營通風的影響,而事實上,隧道縱坡對需風量的影響非常大,因此,在隧道設計中,應對隧道縱坡進行合理取值。

2.3.4 CO、煙霧基準排放量的折減

《公路隧道通風照明設計規范》中所給出的各類汽車基本排放量仍停留在1995年。規范中雖然也給出了CO的1％～2％的年折減系數,但具體設計時應該取多少,隨意性很大,有的甚至于根據“人為”需要來調整。而實際上折減系數對需風量影響非常大,因此,具體計算中究竟取多少很值得技術人員深入研究。

2.3.5 車輛汽柴比的確定

隧道通風計算中交通組成是一個重要指標,它直接影響需風量。目前,交通組成依據隧道工程可行性研究報告,但往往缺少發動機汽柴比。具體計算中,通常參照目前市場上各種車型大概的發動機汽柴比來確定。因設計中缺乏對具體路線的交通流組成特性以及隧道遠景發展趨勢的考慮,嚴重影響了通風設計的準確性,所以在工程可行性研究時,應該認真調查分析和科學預測各種車型的發動機汽柴比。

2.3.6 火災通風計算應該考慮的內容

公路隧道的通風,除應滿足正常運營,還必須滿足火災發生時的通風需求。由于隧道火災的隨機性,通常很難做到提前預防,加之隧道環境封閉,滅火救災困難,一旦發生火災,損失巨大。所以,隧道應設計橫向和縱向兩種通風方式。此外,在研究具體通風方案時,不僅應該對隧道防火區段的劃分、橫通道的設置、橫通道的開啟與關閉、煙流排出的路徑與速度、逃生通道的空氣補給等進行準確地定位,也應對避難洞的新風需求、隔溫安全段的長度和降溫措施及火災時的風機控制等進行詳細地設計和計算。設計時,可以分階段分層次進行,對隧道的正常通風、安全等級以及防災救災預案的制定等進行綜合考慮。

3結語

隧道防災和救災是集技術、管理為一體的綜合體系,應在對公路隧道災難的成因、特點與危害深刻認識的基礎上,研究和借鑒先進的隧道設計技術,加大隧道災害的綜合防控科研攻關力度。

參考文獻

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