張呼客運專線橋隧密集段防災(zāi)救援疏散設(shè)計研究

于晨昀

(中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司，北京 100055)

1 概述

隨著近年來高速鐵路和客運專線的快速發(fā)展和鐵路隧道修建技術(shù)的不斷進步，特長隧道、隧道群、水底隧道、橋隧密集段的數(shù)量不斷增多。列車運行在上述區(qū)段內(nèi)發(fā)生災(zāi)害后如何盡快把旅客疏散到安全地帶是需要解決的一個重要問題。

世界各國鐵路隧道防災(zāi)救援疏散設(shè)計標(biāo)準并未統(tǒng)一。日本東北新干線隧道為單洞雙線隧道，規(guī)定列車在隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，如能在15 min內(nèi)駛出隧道，原則上要求洞外停車處理。［1］西班牙高速鐵路帕哈雷斯隧道為雙洞單線隧道，在隧道中間3.9 km的范圍內(nèi)設(shè)置疏散定點，定點的形式為加密橫通道加2條渡線。［2］日本青函海底隧道考慮設(shè)置疏散定點，兩定點之間距離為23 km，如果按照80 km/h的速度計算，則著火列車能夠繼續(xù)行駛的時間是17.25 min。［3］德國隧道的救援設(shè)施除貫通隧道的救援通道外，還包括每500 m一處的緊急出口、每80～100 km線路區(qū)段的救援列車、洞口消防水池、救援場所、洞內(nèi)消防水管、救援小推車等。［4］

近年來的國內(nèi)研究成果表明，高速鐵路隧道防災(zāi)疏散應(yīng)貫徹“以人為本，應(yīng)急有備，方便自救，安全疏散”的工作方針。［5］特長隧道的防災(zāi)救援應(yīng)貫徹“以防為主，防消結(jié)合，方便自救，安全疏散”的原則，健全防災(zāi)救援系統(tǒng)，預(yù)防災(zāi)害發(fā)生，減輕發(fā)生災(zāi)害所產(chǎn)生的影響。［6］隧道群區(qū)段滅火救援力量的布局應(yīng)當(dāng)以最大限度降低特長隧道的風(fēng)險為出發(fā)點，再考慮最大限度地降低其他較短隧道火災(zāi)風(fēng)險。［7］總長大于20km的特長隧道或隧道群的防災(zāi)救援方案應(yīng)優(yōu)先采用“定點”模式，“定點”附近設(shè)置緊急出口，［8］當(dāng)采用單洞雙線隧道方案時可通過調(diào)整線路坡度、優(yōu)化平面位置，選擇適當(dāng)?shù)膱龅貙⒕o急救援站置于隧道外面的線路露天地段，以確保滿足防災(zāi)救援疏散的要求。［9］水底隧道可利用其縱斷面線形多為“V”字坡的特點，在隧道最低點附近設(shè)置疏散定點和疏散通道。［10］

為設(shè)計出可實施性強、效果明確、經(jīng)濟技術(shù)合理的防災(zāi)救援疏散方案，確保運營期間旅客運輸安全。根據(jù)橋隧密集段內(nèi)隧道橋梁路基分布特點，結(jié)合張呼鐵路橋隧密集段的地理條件和外部道路情況，對張呼鐵路橋隧密集段的防災(zāi)救援疏散方案進行詳細研究。

2 張呼客運專線橋隧密集段概況

張呼客運專線共存在兩處橋隧密集段，一處位于大尖山越嶺地段，一處位于穿越卓資中低山區(qū)地段。

大尖山橋隧密集段自大尖山1號隧道進口起，至二道溝1號大橋呼和浩特端橋臺止，線路長度共計10.207 km，橋隧比93.76%。見表1。

表1 大尖山橋隧密集段工程概況

卓資中低山區(qū)橋隧密集段自姑家堡1號隧道進口起，至三道泉特大橋呼和浩特端橋臺止，線路長度共計18.374 km，橋隧比93.29%。見表2。

表2 姑家堡至福生莊橋隧密集段工程概況

3 張呼鐵路橋隧密集段防災(zāi)救援疏散設(shè)計原則

3.1 實用原則

防災(zāi)疏散救援方案技術(shù)上要合理，方案要切實可行能夠承擔(dān)疏散任務(wù);同時方案應(yīng)不明顯增加后期運營維護費用，并不大幅增加建設(shè)費用。

3.2 預(yù)防為主原則

防災(zāi)疏散救援以預(yù)防為主，列車在進入橋隧密集段前應(yīng)進行嚴格自檢，將隱患消除，若不能確保安全不得進入橋隧密集段。

3.3 定點疏散、洞外疏散優(yōu)先原則

考慮救援疏散的難易程度，有組織疏散的優(yōu)先秩序應(yīng)依次按定點疏散、洞外疏散、洞內(nèi)疏散的原則進行疏散。

對于隧道防災(zāi)，國內(nèi)外均以火災(zāi)為主要防災(zāi)對象［11］。由于隧道內(nèi)空間狹長，火勢傳播遠比非隧道區(qū)段發(fā)展迅猛，疏散、救援相對困難。因此當(dāng)列車在隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，凡能繼續(xù)運行時，均應(yīng)遵循“先將列車拉出洞外再進行列車解體及火災(zāi)事故處理”的基本原則。［12］

當(dāng)事故列車在橋隧密集段內(nèi)能繼續(xù)開行時，應(yīng)盡量將列車安全開行至疏散定點停車有組織疏散旅客。當(dāng)列車發(fā)生事故時已越過疏散定點時，應(yīng)盡量將列車安全開行出橋隧密集段后停車，有組織疏散旅客。

3.4 逃生為主原則

本線兩處橋隧密集段的疏散點距既有公路和城鎮(zhèn)據(jù)點較近，交通較為便利，因此疏散救援以引導(dǎo)旅客疏散逃生為主，醫(yī)療救援主要依靠鄰近車站和醫(yī)院完成。

3.5 因地制宜原則

在保證疏散效果的前提下，疏散定點應(yīng)結(jié)合地形地貌、既有公路交通設(shè)施、列車車輛編組及定員、通過能力等因素確定疏散定點、人員疏散通道、疏散場地以及與干線公路及市鎮(zhèn)公路的連接。

3.6 救援疏散通道貫通原則

為保證旅客緊急疏散順利進行、降低救援工作的難度，橋隧密集段區(qū)段內(nèi)應(yīng)充分利用既有鐵路設(shè)備設(shè)施形成貫通的救援疏散通道，疏散點應(yīng)設(shè)置滿足疏散人員通過能力的道路將人員撤離至鐵路外的安全區(qū)域，安全區(qū)域需滿足旅客短時間停留的需要并與既有公路交通設(shè)施要設(shè)置道路連接，連接道路規(guī)格要滿足救援疏散車輛的通行需要。

4 張呼鐵路橋隧密集段防災(zāi)救援疏散方案

4.1 隧道設(shè)計方案

隧道內(nèi)雙側(cè)均設(shè)置了貫通的救援通道，救援通道寬度1.5 m，高度2.2 m，距線路中線2.3 m以外。隧道雙側(cè)均設(shè)置安全空間，安全空間寬度0.8 m，高度2.2 m，距線路中線3.0 m以外。

隧道內(nèi)長度500 m以上的隧道內(nèi)均設(shè)置了固定檢修照明。其燈具應(yīng)有防潮、防風(fēng)壓、防震動功能，安裝高度距地面不應(yīng)大于2.5 m，地面最低照度不應(yīng)小于0.5 lx。

隧道內(nèi)用于疏散救援的通道內(nèi)應(yīng)安裝燈光或蓄光型疏散標(biāo)志，疏散標(biāo)志應(yīng)沿隧道救援通道的疏散方向設(shè)置，其間距不大于30 m，并應(yīng)安裝在距地面1 m以下的墻面上。

隧道內(nèi)電力、電力牽引、通信、信號設(shè)備洞室均設(shè)置了火災(zāi)自動滅火裝置，并設(shè)置3具4.0 kg的ABC干粉滅火器。

4.2 橋梁設(shè)計方案

橋面兩側(cè)擋砟墻外設(shè)置通信、信號電纜合槽、電力電纜槽，擋砟墻至橋梁外側(cè)欄桿凈距為1.2 m。當(dāng)發(fā)生地震、火災(zāi)等自然災(zāi)害時，1.2 m寬度電纜槽頂板可作為救援疏散通道的組成部分，橋上疏散指示標(biāo)識設(shè)置于擋砟防護墻上，采用黃色蓄光自發(fā)光型油漆涂刷，白天、晚上均能被快速識別。

4.3 路基設(shè)計方案

路基道砟腳以外路肩寬1.4 m，為0.7 m路基面及外側(cè)0.7 m通信、信號、電力電纜槽，槽上設(shè)有鋼筋混凝土蓋板。當(dāng)發(fā)生地震、火災(zāi)等自然災(zāi)害時，1.4 m路肩寬度可作為救援疏散通道的組成部分，路基在電纜槽蓋板頂面間隔一定距離設(shè)疏散指示標(biāo)識，采用黃色蓄光自發(fā)光型油漆涂刷，白天、晚上均能被快速識別。

4.4 疏散定點設(shè)計方案

根據(jù)日本1973年、1974年的列車火災(zāi)走行試驗所得的資料，在一定條件下，繼續(xù)運行可能的時間約為15 min。［13］張呼客運專線旅客列車速度的目標(biāo)值為250 km/h，估計旅客列車通過大尖山橋隧密集段的時間約為3 min，通過卓資中低山區(qū)橋隧密集段的時間約為5 min。因此事故列車仍有可能在事故發(fā)生后將列車開出橋隧密集段后停車進行有組織疏散，但為保證旅客安全，仍考慮在兩處橋隧密集段各自的中部設(shè)置疏散定點。

在疏散定點位置修建疏散通道將旅客從正線疏散至山腳安全位置處，疏散定點處的疏散通道為混凝土坡道，考慮無障礙要求，坡率按1∶12設(shè)計。疏散定點的選擇主要考慮了以下幾個因素。

(1)鐵路既有設(shè)備因素

列車停車應(yīng)盡量拉出隧道洞口外后開展有組織疏散，因此疏散定點宜選擇在洞外。考慮洞外橋梁橋面距地面高差較大，在橋上設(shè)置疏散定點后，設(shè)置直通地面且滿足緊急情況下旅客安全通過需求的救援通道難度較大且工程代價較大，因此兩處橋隧密集段均選擇在路基段落上設(shè)置疏散定點。

(2)鐵路行車組織因素

事故列車在疏散定點停車應(yīng)避免出現(xiàn)次生災(zāi)害。因此事故車停車狀態(tài)下的后車最小列車間距應(yīng)滿足緊急制動距離、安全防護距離和一個列車距信號點距離。根據(jù)《鐵路客運專線技術(shù)管理辦法(試行)(200～250 km/h部分)》規(guī)定:制動初速度為200 km/h時，列車緊急制動距離限值為2 000 m;制動初速度為250 km/h時，緊急制動距離限值為3 200 m。

(3)外部因素

疏散定點應(yīng)盡可能選擇近鄰具備滿足快速疏散、救援需要的外部道路的地段。同時疏散定點附近有能滿足被疏散旅客短暫停留需要的空曠場地。

5 結(jié)論

(1)為方便疏散與救援，有組織疏散應(yīng)依次按定點疏散、洞外疏散、洞內(nèi)疏散的優(yōu)先級秩序進行疏散。

(2)橋隧密集段區(qū)段內(nèi)應(yīng)充分利用既有鐵路設(shè)備設(shè)施形成貫通的救援疏散通道，將旅客疏散至疏散定點，并在疏散定點設(shè)置便道將旅客疏散線外安全區(qū)域。救援疏散通道和便道的設(shè)計要滿足疏散人員通過能力。疏散點與既有公路交通設(shè)施要設(shè)置滿足救援需要的道路連接。

(3)疏散定點的選擇是一個綜合比選的過程，既要考慮鐵路既有設(shè)備和鐵路行車組織情況，也要考慮地理位置和公路設(shè)施等外部因素。

［1］鐵道部工程設(shè)計鑒定中心.高速鐵路隧道［M］.北京:中國鐵道出版社，2006.

［2］李凌志.特長鐵路隧道防災(zāi)救援［J］.筑路機械與施工機械化，2010(3):8-11.

［3］王立暖，馬志富，楊貴生.鐵路隧道防災(zāi)救援技術(shù)研究［J］.鐵道標(biāo)準設(shè)計，2007(S1):50-55.

［4］曾滿元，喻渝.中德鐵路工程隧道技術(shù)標(biāo)準對比分析研究［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2008(12):34-38.

［5］中華人民共和國鐵道部.TB10020—2009 高速鐵路設(shè)計規(guī)范(試行)［S］.北京:中國鐵道出版社，2009.

［6］孫海富.石太客運專線長大隧道防災(zāi)救援設(shè)計研究［J］.鐵道工程學(xué)報，2009(10):79-83.

［7］姜學(xué)鵬，徐志勝.基于救援風(fēng)險的隧道群消防力量優(yōu)化［J］.災(zāi)害學(xué)，2008(6):92-95.

［8］何華武.中國鐵路隧道建設(shè)技術(shù)的發(fā)展［J］.鐵道經(jīng)濟研究，2006(6):8-16.

［9］顏志偉.武廣客運專線大瑤山隧道群防災(zāi)救援疏散設(shè)計研究［J］.鐵道工程學(xué)報，2011(8):7-12.

［10］許克亮.武廣高鐵瀏陽河隧道工程設(shè)計［J］.鐵道建筑技術(shù)，2010(6):27-32.

［11］關(guān)寶樹.國外長大隧道的防災(zāi)技術(shù)［J］.隧道譯叢，1989(8):1-8.

［12］趙勇，唐國榮，倪光斌，等.我國高速鐵路隧道主要技術(shù)標(biāo)準和關(guān)鍵技術(shù)［J］.鐵道經(jīng)濟研究，2006(6):25-38.

［13］樊敏，李遠富.困難艱險山區(qū)高速鐵路隧道應(yīng)急救援設(shè)計研究［J］.鐵道標(biāo)準設(shè)計，2012(10):66-68.

［14］郭春，王明年，趙海東.鐵路特長隧道火災(zāi)應(yīng)急救援問題研究［J］.中國安全科學(xué)學(xué)報，2007(9):153-158.