长大海底隧道通风防灾课件.ppt

长大海底隧道通风防灾若干问题探讨,1 前言 2 防灾安全标准及设计准则 3 运营通风与火灾通风排烟 4 疏散救援技术5 衬砌结构火灾安全性与防火保护技术6 结语,主要内容,火灾是影响隧道安全运营的重要因素。典型案例：1994年丹麦大海峡隧道火灾1996年英法海峡隧道火灾1999年法意间勃郎峰公路隧道火灾2002年中国猫狸岭隧道火灾2002年法国巴黎A86双层隧道火灾.,1 前言,长大海底隧道的防火安全是贯穿设计、施工及运营的重要问题： 对于跨江海长大隧道，作为交通干道，交通量大、交通组成复杂，火灾风险非常高 火灾会造成大量的人员伤亡，带来严重的社会影响和经济损失 通风及防灾是决定长大隧道方案可行性的关键因素,1 前言,2 防灾安全标准及设计准则,在探讨隧道的防灾安全措施之前，一个重要的课题是确定合理的防灾安全标准。,防灾安全标准,长大海底隧道内可能的火灾场景,隧道内各设施的灾害承受能力评估,对灾害损失的可接受程度,细化的设计准则: 如应急照明、通讯、排烟设施、灭火系统、报警设施、逃生通道、防灾分区设置、疏散逃生救援预案等的配置要求,2 防灾安全标准及设计准则,长大海底隧道内可能的火灾场景 火灾场景是进行隧道防灾设计的基础性条件。 通过对各种事故发生可能性及后果的分析，建立长大海底隧道若干可能的火灾场景，为隧道工程防灾减灾设计中确定火灾规模、持续时间、最高温度、分布模式等提供合理的参数。,（同济大学建立的隧道火灾场景设计方法）,2 防灾安全标准及设计准则,隧道内各设施的灾害承受能力评估 基于建立的可能火灾场景，对长大海底隧道内各设施的灾害承受能力进行评估，明确其损失程度。 对灾害损失的可接受程度 根据当前的经济水平及对灾害损害的接受程度，确定合理的防灾等级及安全标准。,3 运营通风与火灾通风排烟,运营通风是长大海底隧道建设需解决的关键问题之一。隧道的通风方案直接影响工程的可行性、初期投资规模、后期运行费用及长期运营服务水平。,英法海峡隧道通风系统,3 运营通风与火灾通风排烟,长大海底隧道合理的运营通风模式（1）通风方式：射流风机中间竖井分段纵向通风模式 或辅以中间服务隧道的通风模式,静电除尘装置原理,由于一般都是稀释烟雾的需风量占控制地位，因此，可将静电除尘系统引入通风系统中，以有效降低隧道内烟雾浓度，降低通风设备的运行能耗。,3 运营通风与火灾通风排烟,长大海底隧道合理的运营通风模式（2）通风控制模式：基于人工智能的多源多传感器数据 融合技术充分利用CO浓度、隧道内能见度、风机运行状态、隧道环境状态等信息，提高隧道通风控制系统的智能化水平和运行效率，达到节能降耗的目的。,控制器的原理框图,报警主站,3 运营通风与火灾通风排烟,隧道内温升及运行环境运营期间，汽车废气、摩擦、空气阻力等产生的热量都会排放到隧道中，导致隧道内温度升高，不仅会造成隧道内设备发生故障，甚至会造成衬砌结构的破坏，同时，极大恶化了隧道内的运行环境。据英法海峡隧道的调查资料，当列车高速通过时，巨大的压力和空气阻力会使隧道内的温度升高到49-55。解决办法：在两岸及人工岛设置大型冷却设备，由冷却设备为每条隧道的管网循环系统提供冷却水，以降低隧道内的温度（参考英法海峡隧道的方案）辅以淋水和机械通风的方法予以降温,3 运营通风与火灾通风排烟,火灾工况下的通风排烟 长大海底隧道发生火灾时，由于火灾热烟气（火风压）的影响，再加上活塞风丧失、通风边界条件改变（横通道开启、竖井关闭或开启、排烟通道开启等），使得隧道内的烟气流动蔓延非常复杂。 需结合隧道安全等级、防火区段划分、横通道设置、可能排烟路径、人员疏散方案等情况，进行深入的研究。,3 运营通风与火灾通风排烟,火灾工况下的通风排烟 对于采用盾构法修建的长大海底隧道，可考虑利用隧道顶部富余的拱形空间作为专用排烟道，按火灾点位置将烟气就近迅速排除。,上海长江隧道通风设施,4 疏散救援技术,对于长大海底隧道，当发生火灾等紧急情况时，为了使得隧道内的人员能够安全、迅速的撤离，同时消防救援人员能够及时的进行扑救，需对隧道内的疏散实施、疏散逃生方案作出周密的考虑。,4 疏散救援技术,疏散通道的设置参考目前国内外跨江海隧道疏散通道的设置情况，从疏散逃生的角度考虑，长大海底隧道可采用如下几种方式：（1）建设专用的服务隧道供疏散逃生使用（2）在运营隧道间设立横向联络通道（包括人行横通道及车行横通道）,上海长江隧道联络通道,4 疏散救援技术,日本东京湾海底隧道行车道板下的安全通道,（3）对于采用盾构法修建的长大海底隧道，也可充分利用行车道以下的空间形成纵向逃生通道，该通道通过逃生楼梯或滑梯与行车区间连接,4 疏散救援技术,（4）对于台湾海峡隧道，如采用穿梭列车的运行模式，也可参考日本青函隧道的做法，在隧道内一定位置设立“定点”（火灾时，列车停在定点位置），以进行全面的灭火救援、通风排烟工作,青函隧道在龙飞、吉冈（斜井和竖井之间）设了两个定点,4 疏散救援技术,服务于防灾救灾的标志、标识设置对于长大海底隧道，在灾害发生后，为了便于司乘人员能够迅速、合理的疏散，在设置逃生通道等标志、标识时要充分考虑人员的逃生需要，体现“以人为本”的精神。,逃生口信息提示板（奥地利Schartnerkogel隧道）,4 疏散救援技术,火灾时隧道入口处禁止进入的信息显示,服务于防灾救灾的标志、标识设置 火灾发生后需禁止车辆再进入事故隧道，可在隧道入口用激光在水幕上打出禁行的标志。,4 疏散救援技术,数字化应急疏散预案 基于数字化应急预案，计算机将自动提示各部门相关人员做出应急措施，确保救灾小组各尽其职，顺利抢险救灾。,海底隧道火灾疏散逃生模拟分析,5 衬砌结构火灾安全性与防火保护技术,由于隧道火灾升温速度快、达到的最高温度高（1000 以上）、持续时间长、温度在隧道断面上分布不均匀，大量的火灾实例表明，大火除了对隧道内的人员、设备造成巨大伤害外，还对衬砌结构产生了不同程度的损伤，严重降低了衬砌结构的安全性。,5 衬砌结构火灾安全性与防火保护技术,2005年上海市地铁某标段盾构隧道进行旁通道冷冻法施工前的准备工作时，由于电焊工不慎，引燃水箱内冷却塔中的塑料散热片，引起火灾。火灾持续了约10 min。火源起向下风侧约260 m，向上风侧约170 m隧道衬砌管片表面被熏黑。造成约15 m范围内混凝土管片受到轻度到中度损伤，损伤层厚度最大达25 mm,5 衬砌结构火灾安全性与防火保护技术,1968年，德国汉堡莫尔费雷特（Moorfleet Tunnel）公路隧道火灾中，隧道拱部和边墙混凝土发生了严重的爆裂,5 衬砌结构火灾安全性与防火保护技术,1984年，英国萨米特（Summit Tunnel）铁路隧道火灾中，隧道内最高温度达到1500，1900 m范围的隧道衬砌受到了火灾损坏，其中严重破坏的范围为395 m,5 衬砌结构火灾安全性与防火保护技术,1996年，英法海峡隧道（Euro Tunnel）火灾中，600 m700 m长一段衬砌受到不同程度的损伤，其中最严重的50 m范围内原本厚45 cm的衬砌管片混凝土剥落深度达3040 cm,5 衬砌结构火灾安全性与防火保护技术,1999年，勃郎峰公路隧道火灾中，最高温度达到1000 ,大火持续了55 h，隧道结构受到严重损坏，拱顶局部沙化,5 衬砌结构火灾安全性与防火保护技术,2000年，瑞士圣哥达公路隧道火灾中，隧道内温度达到了1000，出事地段隧道顶部塌陷，隧道内部分路段被烧毁,5 衬砌结构火灾安全性与防火保护技术,2001年，美国霍华德城市隧道火灾中，隧道结构被严重破坏，火灾造成横贯隧道顶部直径1 m的铸铁水管破裂,5 衬砌结构火灾安全性与防火保护技术,火灾对衬砌结构的损伤,爆裂,耐久性降低,力学性能劣化,内力变化及承载力降低,大变形,5 衬砌结构火灾安全性与防火保护技术,火灾严重降低了衬砌结构的安全性，威胁隧道日后的安全运营 由于衬砌混凝土的力学性能劣化、爆裂引起的衬砌截面厚度减少以及地层压力的作用而造成隧道垮塌 对于处于高水压、软弱地层的盾构隧道，火灾还可能导致隧道密封及防水失效，使得隧道发生渗漏、涌水，对隧道造成毁灭性的灾害 因此，非常有必要针对长大海底隧道的特点，开展衬砌结构火灾安全性及防火保护技术研究，以期用较经济的方法使得衬砌结构体系在火灾高温下具有较高的安全等级。,跨海隧道衬砌结构混凝土火灾高温时、高温后的物理力学性能 强度、弹性模量、抗渗性能等研究。,5 衬砌结构火灾安全性与防火保护技术,（同济大学）,跨海隧道衬砌管片、接头火灾高温时（高温后）的力学性能、承载能力、破坏模式、破坏机理研究,5 衬砌结构火灾安全性与防火保护技术,（同济大学）,跨海隧道衬砌环火灾高温时（高温后）的力学性能、承载能力、破坏模式、破坏机理,5 衬砌结构火灾安全性与防火保护技术,（同济大学）,上海地铁盾构隧道衬砌管片1：1火灾试验 衬砌参数： 外径：6.2 m 厚度：350 mm C50，S10（同济大学）,5 衬砌结构火灾安全性与防火保护技术,跨海隧道衬砌结构防火保护技术 衬砌管片的损伤形式；管片、手孔（嵌缝槽）的防火保护技术,5 衬砌结构火灾安全性与防火保护技术,（同济大学）,跨海隧道衬砌结构防火保护技术 衬砌管片的损伤形式；管片、手孔（嵌缝槽）的防火保护技术,5 衬砌结构火灾安全性与防火保护技术,抗爆裂复合盾构隧道管片ZL 2006 2 0046171.9（同济大学）,6 结语,建设台湾海峡隧道等这些宏伟的工程，对于工程界而言，既是挑战也是机遇。针对长大海底隧道建设中面临的防灾减灾这一关键问题，从防灾安全标准、通风、疏散救援、结构防火等几个方面进行了初步探讨，以期为提高长大海底隧道的防灾安全水平提供有益的建议。建议针对专项技术开展深入的研究，进行技术储备，以便为最终的方案确定、设计施工提供有力的技术支撑。,请各位多提宝贵意见，谢谢！,