南京过江隧道中部火灾风机失效模式的安全疏散研究

　　人口在加，耕地在减少，为减少建设用地，建造隧道（公路隧道、铁路隧道、地铁隧道及城市其他交通隧道）成为交通建设的方案之一。据统计，2000年欧洲交通隧道网络总长超过1000km；2001年底我国仅公路隧道就有1782座，单洞总长达705km，其中3000m以上的隧道己超过22座由于隧道属狭长的筒状封闭结构，车辆及人员疏散困难，一旦发生火灾，所造成的损失十分惨重。从火灾的案例和隧道本身的结构可以看出，隧道火灾具有以下特点：火源较难发现，燃烧状况复杂；空气流动畅通，火势蔓延快；烟气难以排出，易在隧道内积聚；通道狭长，能见度低，人员疏散困难；火灾扑救困难，一般采用封洞窒息法。

　　笔者以长江南京段上游过江隧道为研究对象，介绍了隧道中部火灾风机失效模式下安全疏散救援的思路和方法，以期指导类似工程的安全疏散设计和逃生救援方案的制定2工程概况长江南京段上游过江隧道是《南京城市总体规划》确定的一条重要的城市过江快速通道该隧道为双孔六车道，全长3 476m，盾构段2 935m，由于南北线隧道和北南线隧道类似，笔者仅选择车流量较大的北南线隧道进行分析。由于南京长江隧道位于水下60m深处，因此，水压极大，且工程地质条件极差、渗透性很强，从施工角度分析，联络通道施工条件极其恶劣，稍有不慎就会造成灾难性后果，施工风险极大为了隧道检修及防灾救援的需要，了日本东京湾海底隧道、武汉长江隧道和上海打浦路隧道等国内外类似工程，在隧道内车道下方设置疏散通道因此，有必要针对南京过江隧道内火灾蔓延、烟气扩散规律人员疏散救援等方面开展研究，从而为南京过江隧道火灾疏散救援通道设计及人员疏散救援提供技术参数和科学依据。

　　3火灾危险性分析3.1辨识危险源并设定火灾场景辨识危险源和设定火灾场景是火灾疏散救援分析的基础。辨识危险源就是预测可能发生的火灾及所产生的后果，而估计火灾产生的部位、规模以及疏散条件等就是设计火灾场景的过程。在设计过程中，只有通过对有可能发生危害且危害大的危险源可能出现的危险状况进行重点分析，才能保证在任何情况下发生的火灾危害都不会超过评估中考虑的结果当隧道内发生火灾时，火源位置距出口越远越不易被发现，人员越难以疏散因此，火灾发生在隧道的中部附近对于人员的安全疏散来说是危险的。南京过江隧道为市政公路隧道，通过的车辆主要为客车和少量的货车，并且限制载有大量可燃物的车辆进入因此，通过隧道的车辆所携带的可燃物较少，主要为车辆自身所需的燃油和车内装饰物，发生大型火灾的概率微乎其微参照公路隧道火灾荷载设计要求，确定火源为汽车，火源功率为20MW确定火灾热释放速率随时间的变化规律是火灾场景设定的核心。关于汽车的热释放速率仅有很少的公开数据，且在不同的环境下，车辆起火的热释放速率变化也是不一样的因此，对火源热释放速率曲线需要进行一定的简化根据以往隧道火灾案例，车辆在隧道内发生火灾后，5~10min达到一定规模在模拟计算时，采用时间平方长-稳定火模拟隧道内车辆燃烧的热释放速率曲线。对于火源功率为20MW的火灾，火源功率从0开始长至20MW的时间设定为600s，长系数为0.056kW/s2，与快速长火的长系数（0.04689kW/s2湘近其火灾曲线，如所示通过以上的分析，设定火灾场景为：隧道中部汽车起火，火源功率20MW，快速火，通风失效火源下游2m高度处烟气温度100*C火源上游2m高度处烟气温度100*C前锋火源下游2m高度处能见度10m前锋员需要的安全疏散时间（RSET）时应结合不同位置情况。隧道发生火灾后，如果人员能在火灾达到危险状态之前全部疏散到安全区域，则可认为该隧道的防火安全设计对于火灾中的人员疏散是安全的，见式（1）火灾曲线3.2火灾模拟计算火灾过程的计算机模拟方法可以分为区域模拟、场模拟和网络模拟三种场模拟又称计算流体力学模型（CFD），它主要利用质量守恒方程、动量方程和能量方程，将空间划分为一系列网格，在每个网格内求解方程，得到温度、烟气等火灾参数在空间的分布及随时间的变化，是研宄火灾过程的重要方法之一。笔者采用场模拟方法，运用火灾模拟计算软件FDS（Fire DynamicsSmulator）对隧道内的火灾蔓延和烟气扩散进行了模拟分析，计算火灾发展过程中各参数的变化情况。

　　为隧道的温度分布图可以看出，由于通风失效，隧道内火灾烟气的温度比正常通风条件下高得多，火源上部局部烟气温度达到700*C以上，对人体的伤害主要是辐射热。~分别为车道2m高度处100C温度前锋和10m能见度前锋在隧道内的蔓延过程可以看到，烟气的高温危害仅在火区附近存在起火后4min之内，火源燃烧释放的烟和CO并不多，能见度小于10m的区域也仅在火区附近存在；4min之后，隧道内能见度迅速降低，此时烟气在火区下游的危害主要体现在遮光性和毒性上另外，烟气受到自身浮力在隧道内蔓延，向火源后方蔓延的速度稍小于向火源前方蔓延的速度，因为，火源下游隧道的坡度小于前方。

　　火灾危险性研宄的目的是得到可用的安全疏散时间（ASET）在火灾中，如果同时满足以下两个条件，则认为能够保证人员的安全疏散：2m以上空间内烟气平均温度不大于180C；2m以下空间内烟气温度不超过100C，且可视度不小于10m15通过对比烟气100C前锋、10m能见度前锋在车道2m高度处的蔓延曲线，就可以得到可用安全疏散时间（ASET）曲线4人员疏散分析4.1火灾时人员安全疏散的判定条件隧道的纵向尺寸比横向大得多，因此，考虑隧道人1.1……i.张硕生，张庆明，毛朝君。隧道防火保护的现状及发展趋势。消防技术与产品信息，2003，（7）：6-9.李元洲，霍然，易亮，等。隧道火灾烟气发展的模拟计算研究。中国工程科学，2004，6（2）：祝佳琰，陈雷，杨健鹏，等。性能化防火设计在综合商业广场中的洪丽娟，刘传聚。隧道火灾研究现状综述。地下空间与工程学倪照鹏，王志刚，沈奕辉。性能化消防设计中人员安全疏散的确证防火处，主要从事建筑工程消防审核防火监督管理，江苏省南京市4北京西路1号，210008李木（成都市消防支队，四川成都610016）合国内外隧道火灾的案例，从隧道结构的耐火极限、安全疏散、灭火设施设备、排姻与通风系统、火灾报警与通信设施、消防供电等方面，针对性地提出了对城市下穿隧道的防火设计以及消防管理的建议1概述近年来，成都市作为西部大开发重点城市，经济正飞速发展，城市机动车的增长渐为迅猛。据统计，自1995年以来，成都市的机动车平均每年以10万辆的速度递增。至今成都市私家车拥有量已占全国第三，其平均增长率达23，与道路的平均增长4*~8形成反差，这样的增长给城市道路交通带来了巨大的压力为改善城市交通，缓解城市交通压力，成都市在主要交通路口修建了11条下穿隧道，长的隧道达1470m，有效地改善了城市的通行能力。

　　然而，下穿隧道的火灾不仅能严重威胁人的生命和财产安全，并且对交通设施、人类的生活活动也造成巨大的损坏；由于下穿隧道火灾的扑救较建筑火灾更为困难，因此，如何确保城市下穿隧道的消防安全，杜绝群死群伤等恶性事故的发生就成为了公安消防部门的一项重要职责2下穿隧道火灾的特点下穿隧道由于受净空限制，发生火灾后火焰向上传播的空间很小，而火焰主要在水平方向延伸，炽热气流可顺风传扩很远，可燃能量多10传给烟气，大部分传给隧道壁，同时，热的烟气层和顶壁通过辐射将热传递给火焰而加剧火灾的发展速率隧道火灾多半是缺氧燃烧，产生高毒性一氧化碳，能使人即刻失去知觉，中毒身亡。隧道内起火后发展很快，且由于燃烧产