城市道路隧道裝飾及防火材料應(yīng)用研究

沈碧輝

(中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司,浙江 杭州 311122)

城市道路隧道不同于公路隧道的是對洞內(nèi)景觀及行車環(huán)境要求較高,因為合理的裝飾設(shè)計能夠改善駕駛?cè)藛T的視覺感受,提高行車舒適性,并能改善和提高照明效果；同時由于城市道路隧道車流量高,火災(zāi)后果嚴重,對洞內(nèi)防火材料的選擇要求也相對較高。筆者今結(jié)合國內(nèi)典型城市道路隧道的相關(guān)調(diào)查研究與分析,提出隧道側(cè)墻裝飾材料與頂部防火材料的不同性能要求,分析不同材料的應(yīng)用現(xiàn)狀與主要問題,提出今后的研究及發(fā)展方向,希望為業(yè)內(nèi)相關(guān)設(shè)計及研究人員提供借鑒。

1 隧道裝飾及防火材料性能要求

1.1 功能要求

1.1.1 對隧道結(jié)構(gòu)體的防火保護

隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時,高溫煙氣迅速向隧道頂部蔓延,隨后逐漸向兩側(cè)擴散,短時間內(nèi)頂部區(qū)域溫度可上升600 ℃以上[1-2],如不采取措施,隧道頂部混凝土很容易失水破裂,影響結(jié)構(gòu)安全,因此需通過設(shè)置防火隔離材料減緩隧道混凝土結(jié)構(gòu)的升溫。

1.1.2 改善隧道內(nèi)行車環(huán)境

隧道側(cè)墻宜采用淺色明亮系裝飾材料,減少隧道內(nèi)、外亮度差別,消減“黑、白洞”現(xiàn)象；對于長隧道,可采用多色彩搭配(如設(shè)置腰線)或設(shè)置視覺“敏感點”,緩解封閉空間內(nèi)行車帶來的壓抑感和長距離行車造成的視覺疲勞；裝飾材料宜采用亞光面板,減少“眩光”現(xiàn)象,確保行車安全。

1.1.3 節(jié)能環(huán)保

隧道側(cè)墻裝飾及頂部防火材料應(yīng)具有一定的吸聲降噪效果,緩解隧道內(nèi)行車噪聲混響問題；側(cè)墻裝飾面應(yīng)能形成漫反射,可改善隧道內(nèi)照明效果,降低照明用電,體現(xiàn)節(jié)能性。

1.2 側(cè)墻裝飾材料性能要求

1.2.1 耐久性

隧道內(nèi)設(shè)備、材料更換難度大費用高且對運營影響較大,一般要求具有良好的耐久性,能長期保持材料耐濕性、耐腐蝕、耐老化等性能指標,一般需達到20年以上。

1.2.2 安全性

為避免隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時影響后壁消防設(shè)施安全及加劇火災(zāi)蔓延,要求側(cè)墻裝飾材料需采用不燃材料,需滿足A級燃燒性能要求,同時在高溫下不分解放出有毒氣體和煙霧。

1.2.3 漫反射

側(cè)墻裝飾一般采用明亮系色彩,具有一定的洞內(nèi)增亮效果,材料表面要平整、光滑,光漫反射系數(shù)需大于70%,但無鏡面反射。

1.2.4 抗變形能力

裝飾材料需具備一定的抗彎強度和剛度,長期受風壓及輕度刮擦不產(chǎn)生明顯變形,同時易加工安裝及調(diào)換。

1.3 頂部防火材料性能要求

1.3.1 耐火性能

根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范(GB 50016—2014)》[3]要求,對于一、二類隧道,采用RABT標準升溫曲線,隧道承重結(jié)構(gòu)耐火極限分別不應(yīng)低于2.0 h和1.5 h；對于通行機動車的三類隧道,采用HC標準升溫曲線,隧道承重結(jié)構(gòu)耐火極限不應(yīng)低于2.0 h。當采用RABT標準升溫曲線測試時,耐火極限的判定標準為：受火后,當距離混凝土底表面25 mm處鋼筋的溫度超過250 ℃,或者混凝土表面的溫度超過380 ℃時,則判定為達到耐火極限。當采用HC標準升溫曲線測試時,耐火極限的判定標準為：受火后,當距離混凝土底表面25 mm處鋼筋的溫度超過300 ℃,或者混凝土表面的溫度超過380 ℃時,則判定為達到耐火極限。

1.3.2 耐久性

頂部防火材料長期受隧道內(nèi)潮氣和汽車尾氣的侵蝕,需滿足耐水性、耐酸性、耐堿性、耐濕熱性及耐凍融循環(huán)等要求,否則容易造成材料脫落或耐火性能降低。

1.3.3 產(chǎn)煙毒性

防火材料產(chǎn)煙毒性不應(yīng)低于ZA1級(25 mg/L)。

2 隧道側(cè)墻裝飾材料應(yīng)用

側(cè)墻墻面裝飾是隧道內(nèi)部裝飾的重點,根據(jù)隧道各自特點,采用不同的裝飾材料、顏色,形成不同的質(zhì)感與特色[4]。結(jié)合隧道線性工程的特點,設(shè)計中主要采用色帶為主,總體采用淺色調(diào),以減少行車過程中的視覺壓抑感,同時局部增加色彩鮮明的裝飾元素,緩解視覺疲勞。通常采用消除噪音、美觀并且便于今后保潔維護的板材,城市道路隧道一般采用面磚、復(fù)合鋁板、水泥纖維板及搪瓷鋼板,其材料性能比較見表1。

表1 城市道路隧道裝飾材料性能比較

3 隧道頂部防火材料應(yīng)用

隧道頂部防火材料有防火涂料和防火板兩類[5-8]。防火涂料主要由粘結(jié)劑、隔熱骨料、阻燃劑及粘結(jié)劑組成,其造價低、施工方便,普遍應(yīng)用于山嶺隧道,如杭州紫之隧道、杭州半山隧道、福州湖東路隧道、廈門翔安海底隧道等。防火板外觀美觀,對混凝土耐火保護性能較好,主要有硅酸鈣板和玻鎂板兩類,前者以硅質(zhì)材料和鈣質(zhì)材料為主,輔以增強纖維,后者主要由氧化鎂、氯化鎂組成,加以鎂質(zhì)膠凝材料制成,防火板在盾構(gòu)隧道中應(yīng)用較多,如上海虹梅南路隧道、上海長江隧道、杭州慶春路隧道、杭州文一路地下通道、南京緯三路過江隧道等。防火涂料和防火板材料比較見表2。

表2 城市道路隧道防火板與防火涂料對比

4 研究及發(fā)展方向

1)側(cè)墻裝飾板標準化模塊化 目前國內(nèi)側(cè)墻裝飾板選用具有明顯的商家標簽,尺寸、安裝要求、材質(zhì)配比、性能指標等各不相同,隧道長期運營中易出現(xiàn)更換困難或協(xié)調(diào)性差等問題,建議統(tǒng)一行業(yè)標準對其標準化、模塊化。

2)提高防火涂料的粘結(jié)強度 防火涂料噴涂于隧道頂部,對其粘結(jié)強度要求較高,否則難以適應(yīng)洞內(nèi)強風和震動環(huán)境,因此有必要研制高強、高粘防火涂料。

3)減少防火涂料厚度 為達到耐火性能要求,一般涂料厚度達到20 mm以上,需多次噴涂,施工質(zhì)量難以保證,且后期容易脫落,建議通過提高材料高阻燃效率減薄涂料厚度。

4)改善防火板彎曲抗裂性能 防火板在圓形等小弧形隧道中安裝時,易出現(xiàn)彎曲裂縫,需研究如何提高長時間彎曲條件下防火板抗裂性能。