楊 洪
(貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司)
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公路隧道火災安全疏散設計研究
楊洪
(貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司)
摘要:對公路隧道火災發(fā)生的原因以及災后安全疏散的影響因素做簡要分析,闡明公路隧道火災的判斷依據(jù)以及安全疏散通道設計理念,并且對安全疏散的方式以及安全疏散方式的選擇進行探究。
關鍵詞:公路;隧道;安全疏散;設計研究
1公路隧道火災原因及安全疏散因素分析
隧道火災的形成需要三個條件,分別是可燃物、助燃物以及火源。隧道火災是一種劇烈的燃燒過程,伴隨著發(fā)光發(fā)熱。隧道越長或者交通流動量越大,則火災事故越危險。由于公路隧道的特殊性,所以火災原因也多種多樣,主要有交通事故起火、隧道內(nèi)電氣設備故障著火、人為縱火等等。隧道相對比較封閉,所以發(fā)生火災后,溫度迅速升高,煙霧濃度大,很難進行撲救和對人員有效疏散。從很多案例中不難發(fā)現(xiàn),火災導致煙霧濃度急劇升高是導致人窒息死亡的重要原因。
公路隧道空間狹小,環(huán)境比較封閉,所以與地面火災具有很大的區(qū)別,主要表現(xiàn)在:
(1)公路隧道火災爆發(fā)時間很短,一般為2~10 min,而且持續(xù)時間很長,持續(xù)時間很容易受到外界環(huán)境影響,一般能夠持續(xù)30 min甚至幾個小時。
(2)隧道內(nèi)的風向很容易導致火災溫度過高,順風下側(cè)的空氣會高達1 000 ℃,風向下側(cè)甚至會出現(xiàn)新火點。而且火災很容易導致空氣壓力分布發(fā)生變化,如果風力不大,則上層熱氣流很容易發(fā)生回流現(xiàn)象,加劇火災局勢,妨礙救援工作。
(3)公路隧道相對比較封閉,所以火災燃燒物不容易完全燃燒,會產(chǎn)生大量有毒煙霧,導致能見度降低,影響救援工作進行,甚至會對人體造成巨大傷害。
(4)隧道火災燃燒過程中會對襯砌混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞,影響災后使用。
(5)公路隧道比較封閉,空間狹小,安全疏散工作很難進行,很容易發(fā)生次生傷害。
1.2.1火災危險臨界條件
(1) 火災上部有強烈的熱輻射,會對人體構(gòu)成威脅,一般火災危險臨界條件為輻射強度達到2.5 kW/m2。
(2) 公路隧道發(fā)生火災時會產(chǎn)生大量的煙霧,當煙氣溫度超過80 ℃時,會對人體呼吸道和皮膚產(chǎn)生嚴重的灼傷。
(3)火災煙霧濃度很高,而且大都是有毒煙霧,其中CO濃度達到0.25%時,會對人體構(gòu)成致命傷害。
(4)公路隧道能見度較低,光照效果不好,當火災發(fā)生時,能見度達到(低于)10 m時,會嚴重影響人員行動。
1.2.2人員疏散的安全性基本判據(jù)
當公路隧道發(fā)生火災后,救援人員能否對被困人員進行安全疏散主要取決于當火災發(fā)展到會對人體造成致命威脅前,能否對人員進行有效疏散。如果能夠在火災達到最危急時刻前對人員進行有效疏散,則可以認定人員疏散安全有效。
1.2.3安全疏散行動過程的影響因素
(1)隧道空間尺寸、通風系統(tǒng)、設計交通量等隧道設計參數(shù)。
(2)火源位置參數(shù):功率、火源位置、火災規(guī)模。
(3)火災救援車輛承載人數(shù)、車輛數(shù)等等。
(4)火災初期人員反映和探測時間。
2公路隧道人員疏散的安全判據(jù)
公路隧道發(fā)生火災后,疏散過程包括這幾個方面:第一、火災下游車輛從出口離開,或者駛?cè)肓硪凰淼?。第二、火災上游車輛駛?cè)肓硪凰淼?。第三、火災上游車輛停止前行,駕駛?cè)藛T及乘客通過人行道或者車行道進入另一隧道。第四、消防人員禁止車輛及人員進入隧道,將車行橫道作為主要疏散區(qū)域。
公路隧道由于其密封性特點,火焰和煙霧無法進行有效沉降和快速蔓延,所以,隧道內(nèi)不同位置的人員所處危險狀態(tài)也不同。在對隧道內(nèi)人員實施營救時,必須考慮不同人員的位置,判斷其危急狀態(tài),計算撤離所需時間,然后進行有序疏散,保證當火災達到最危險狀態(tài)時,能夠全面疏散隧道內(nèi)人員,保證安全。
3公路隧道火災安全疏散設計的理念
公路隧道發(fā)生火災時,必須堅持“以人為本”的原則,對隧道內(nèi)人員進行有效疏散和救援。
公路隧道的施工功能以及施工情況等都有所不同,所以環(huán)境條件復雜,在進行救援行動時,應該結(jié)合公路隧道的工程特點制定合理有效的救援措施,提高救援效果。
公路隧道發(fā)生火災時,安全疏散設計最重要的就是能否保證救援高效安全,所以要確保疏散過程不能忽視任何盲點,保障疏散通暢有效。必須保證安全疏散系統(tǒng)安全有效。
4公路隧道火災安全疏散設計
安全疏散有兩種最基本的方式,主要從疏散和救援兩方面考慮,分別是一孔隧道疏散至另一孔隧道以及一孔隧道疏散至安全區(qū)域,再由安全區(qū)域的出口疏散至地面。公路隧道在風力作用下,著火點前方有煙霧,后方有車輛,火災附近人員必須抓緊時間撤離隧道。如果火災彌漫到附近的停滯車輛,則疏散工作更加困難。所以必須從火災隧道最近的疏散口撤離,可以逃離至安全區(qū)或者另一隧道。隧道內(nèi)火災熱氣流很容易逆風而動,所以救援人員很難從火災正面進入火場,阻塞車輛也很難從后方隧道駛?cè)?,所以救援人員及車輛必須從另一孔隧道進入,到達火災點。安全區(qū)域及火災車道安全區(qū)域。如果安全區(qū)域沒有與地面直接相連的設施,則火勢很容易蔓延,煙霧濃度迅速增加,從而威脅人員生命。公路隧道可以根據(jù)隧道的斷面形式和部位,選擇不同的安全疏散方式。
(1)直接安全口。兩車道之間都應該設置安全口,方便人員疏散和救援工作進行。但是設置直接安全口很容易受到隧道斷面制約,所以車道孔應相鄰,并用防火分隔墻分開。
(2)安全通道,可向車道開設安全口,安全通道兩端與地面的疏散措施相互連接。安全通道根據(jù)隧道斷面形式有多種設置位和進人方式。圓形斷面隧道安全通道通常設置在車道板下,不僅可以設置獨立的服務隧道,而且進出可以通過爬梯和滑梯,便捷性高。
(3)連接通道。連接通道將隧道分成若干部分,并在兩條隧道的車道孔之間設置車輛和行人的通道,連接通道的標高與車道標高相同,更加有利于平面疏散,而且極大的縮短了疏散距離,是盾構(gòu)法隧道最主要的疏散方式。
(4)疏散樓梯?,F(xiàn)在很多公路隧道都設有疏散樓梯,例如上海上中路隧道以及法國A86公路隧道。疏散樓梯設置在雙層隧道的上下層,其中配備有疏散樓梯和升降梯。
(5)避難室。避難室指的是地下隧道在隧道結(jié)構(gòu)之外設置的避難場所。設置避難室可以有效減少火災時的人員傷亡。避難室與隧道車道相互獨立,形成防火分區(qū),并且內(nèi)部配備有氣閘,可以防止火災發(fā)生時煙霧蔓延對人體造成傷害。避難室的大小可以根據(jù)隧道規(guī)格和設置間距以及人流量、車流量進行調(diào)整。法國8A6公路隧道避難室最多可以容納50人。然而避難室的設置目前僅限于陸地上的隧道,對于水底隧道,其理論上可以實現(xiàn),但是實際上仍然存在很多問題,無法實現(xiàn)。
當公路隧道發(fā)生火災時,如何采取最合理的救援措施決定了能否對車輛及人員進行安全疏散。在設計過程中,必須綜合考量公路隧道的車流量、行駛車輛性質(zhì)、人流量以及當?shù)丨h(huán)境等因素。科學預測火災發(fā)生時所需要的隧道安全等級。如果公路隧道處于城市中心或者人流量較多的區(qū)域,則火災后危害性更大,必須加強安全等級。
安全疏散的效果很大程度上取決于疏散距離以及救援便捷程度。所以針對不同的安全疏散方式,必須考量隧道的主體特征進行選擇。
安全疏散設計還必須考量風險評估。公路隧道火災復雜程度高,難以預測,所以應該盡可能的設計多種安全疏散方式;如果采用多種安全疏散方式,則前后順序應該根據(jù)火災實情做出判斷;對于疏散人群車輛的數(shù)量以及模擬過程必須進行系統(tǒng)分析計算,選擇最合適的疏散間距;最后還要從實際施工考慮安全疏散方案是否具有可行性,進而做出合理調(diào)整。
5結(jié)語
本文對公路隧道的特點以及火災發(fā)生的特殊性做出分析,并且詳細討論了公路隧道疏散通道設計的注意事項以及設計方式。在進行公路隧道設計時,必須綜合考量隧道本身的特點,并且結(jié)合周邊環(huán)境以及人流量選擇科學合理的設計方式。
參考文獻:
[1]王華牢,劉學增,馬小君.長大公路隧道火災安全疏散研究[J].公路交通科技,2010,(4):12.
[2]易賽莉.公路隧道火災煙氣特性數(shù)值模擬分析[J].公路交通科技,2011,(1):12-13.
收稿日期:2014-12-21
中圖分類號:U445
文獻標識碼:C
文章編號:1008-3383(2015)08-0107-02