1、浅谈南京地铁十号线过江隧道长区间保证消防安全的应对措施 摘要：近些年来国内外典型隧道火灾案例频频发生 ,阐明了隧道火灾的特点及危害性，已成为业界迫在眉睫的研究课题。本文通过分析国内外隧道火灾方面的研究，指出 “ 试验研究 ” 和 “ 数值计算 ” 的重要性 ,结合设计规范和发生火灾策略，最终阐明了南京地铁十号线过江隧道长区间的消防安全措施的可行性，以供参考。 关键词：地铁；隧道；消防 中图分类号： TU998.1 文献标识码： A文章编号： Abstract: in recent years at home and abroad to typical tunnel fire case occu
2、rred frequently, illustrates the tunnel fire and the characteristics of the hazards, and has become the industry it is urgent research subjesearch at home and abroad, and points out that the “test“ and “numerical calculation“ importance, combining the design standard and fire strategies, and in the
3、end illustrates the nanjing metro line no. 10 long tunnel across the interval of the feasibility of fire safety measures, for refere 0 前言 南京地铁十号线过江包括中间风井和直径 11m 隧道区间，线路从江北的中间风井出发，向东穿越长江后，到达江心洲站，全长约 3.7km，含长约3.6km 的盾构法圆隧道段和长约 122.1m 的明挖法中间风井。相对于过江隧道长区间这种特殊的环境，我们该如何去分析火灾条件下隧道的结构损伤情况 ,提出相应的防火保护措施，是目前我们
4、要探讨的重点。 1 隧道火灾研究现状分析 鉴于隧道火灾的危害 性，世界各国对隧道火灾特性及对策的研究极为重视。各国均投入了大量的人力物力试图通过研究找出火灾发生的规律，从而为隧道火灾的预防及救援提供一定的帮助和指导。目前，隧道火灾应对主要采取统计分析与评估，火灾试验和数值模拟三种研究方式。具体如下： 1.1 统计分析与评估 20 世纪 80 年代初，波恩联邦运输部委托进行了一次综合性调查，对1970 1985 年间世界范围内 85 个城市中隧道火灾情况进行调查和统计分析，并制定了相应的对策，以改善公路隧道、城市铁路隧道和地下铁路隧道的防火。 1984 年 12 月，英 国的火灾研究所（ Fir
5、e Research Station）与英国铁路管理局合作对遭受重大火灾的 Summit 隧道结构和通风竖井进行了灾后勘查评定和加固修复。 1985 年，以德国为主的西欧八个国家共同出资进行交通隧道防火问题的专门研究（ EUREKA 计划 /BMBF 研究项目），探讨隧道火灾的原因、隧道火灾的燃烧过程及其救援防治措施，其目的就是对隧道火灾提供早期预测预报，及时灭火，杜绝灾情的发展或将隧道火灾危害减至最小。 1.2 实验研究 长期以来，试验研究一直是隧道火灾领域中的重要研究手段之一。从1965 年的奥芬耐格隧道火灾试验开始，国外进行了一系列隧道火灾试验，除了多次模型试验，还曾经在废弃的实体隧道中
6、进行了大量的大规模试验，为火灾模式下的公路隧道通风系统的设计和运行提供了重要的数据和有价值的参考。近些年来，我国也进行了一系列的火灾试验研究，但由于火灾的全尺寸试验研究需要耗费大量的人力物力，所以主要以小尺寸的模型试验为主。主要研究内容着重于通风控制火灾时隧道的温度以及隧道火灾的消防方法。西南交通大学杨其新、王明年和闫治国等人对秦岭终南山特长公路隧道的防灾救援技术开展了研究，试验中采用调节隧道内燃烧 油料量的方法模拟不同规模的隧道火灾。通过火灾模型试验研究火灾时隧道内温度的发展变化规律，以火灾规模和通风风速作为两个主要影响因素，研究了火灾时隧道内不同区域温度、压力以及烟气的传播分布规律，并根据
7、试验成果对秦岭隧道结构的防火措施、设备的布置方案、火灾时通风风速的设定以及行车距离的限制等给出了一些合理的建议。 基于上述国内外在隧道火灾方面的研究情况，隧道火灾及临界风速的研究应当着眼于以下两个方面： （ 1）试验研究：火灾过程是一种三维非定常包含多相流体流动、传热传质和化学反应及其相互作用的十 分复杂的物理化学过程。鉴于火灾本身的复杂性以及隧道火灾的特殊性，仍需通过加强开展火灾试验获取更多数据资料。通过试验研究通风对火灾的影响以及通风时火灾热释放速率的变化；采用先进的测量技术测量分析火灾动态特性，如火羽流区的特性，也可为验证数值计算的准确性提供详实的试验资料。 （ 2）数值计算：数值计算方
8、面应当兼顾准确性、经济性和实用性，可以自行开发隧道火灾发展和烟气运动模拟程序，也可利用通用软件研究火灾发展和烟气运动的规律，着重于火灾时隧道内流场、温度场、烟气浓度场的计算。从目前文献中所做的工作来看，数 值计算对烟气回流现象的模拟结果较好，但火源附近的温度场预测大多较试验数据偏高，这其中紊流模型、燃烧模拟的选择最为关键。 2 地下铁道设计规范 在地下铁道设计规范 GB50157-92 第 12.4.6 条规定排烟流速最小不能低于 2.0m/s，最大不能超过 11m/s。这一规定的最小值就是基于临界风速而定的。 式中： Vc 临界风速（ m/s） CP 空气定压比热（ J/kg?k） g 重力
9、加速度（ m/s2） H 隧道截面净高（ m） Q 火源热量释放率（ W） 周围空气密度（ kg/m3） A 隧道通风断面积（ kg/m3） Tf 热烟温度（ K） 环境温度（ K） K 系数，取 0.61 Kg 坡度修正系数（无量纲 Kg=1+0.0378(Grade)0.8,Grade 为坡度） 上述各项计算公式是对于隧道火灾临界风速的简化计算，无法从整体上考虑隧道火灾时温度场、烟气浓度场等火灾关键要素的空间上及时间上的分布特性。因而对于成灌线区间部分临界风速的分析，还需要采用 CFD分析软件开展全尺寸和全过程的模 拟分析。 3 火灾发生后疏散策略 3.1 火灾发生后列车行驶原则 1、对于
10、隧道内列车发生火灾时，还能继续运行的情况，应遵循 “ 先将列车开出隧道外然后进行隧道外疏散 ” 的基本原则。由于隧道内为封闭空间，并且空间较小，当火灾发生后，产生大量的烟气会较快在隧道内蔓延，烟气下降后会严重阻碍人员视线，大量的烟气、热、毒对人员安全造成危险，因此当列车能运行情况下，应将列车驶离洞外，在室外空间人员可安全疏散。 2、当列车不能驶出隧道时，必须采取的一些措施： a) 禁止事故列车后 方行驶的列车进入隧道。 b) 事故列车前方行驶的列车以正常速度驶离隧道。 c) 另一方向行驶的列车要尽快驶离隧道 (根据当时行驶位置前进或后退 )。 d) 消防抢险人员从另一方向线路或紧急疏散楼梯进入
11、着火隧道进行救援及灭火。 为确保上述措施，建议隧道内设置视频火灾报警和手动报警系统与两端车站及调度中心联网。保证隧道内一旦发生火情，车站及调度中心及时发出指示，隧道外列车不再进入，隧道内列车尽快驶离。 3.2 隧道疏散概况 十号线过江隧道的疏散阶段在中间风 井到江心洲站区段，约 3.6km，设有专用的疏散通道，该区段为单管双洞大盾构区间隧道，隧道内加设中隔墙，隔墙设计为防火墙，将隧道分为 2个相对独立的部分，墙上每隔一定距离开设防火门 1个，隔墙两侧各有 0.7m 宽的疏散平台，防火门落地，疏散平台与列车车底等高，防火门两侧与疏散平台由台阶连接，列车着火时人员可以利用疏散平台，经过台阶穿越防火
12、门进行疏散；轨道面做过平整处理可直接用作疏散。当列车发生火灾时，乘客需步行至临近的地铁站台和中间风井疏散，或穿过防火门进入到相邻轨道的疏散平台，然后再步行至临近站台和中间风井进行疏 散。中间风井有 2组疏散楼梯，疏散门口宽度都为 1m，向江心洲站方向疏散时，人员进入站台，此时可以认为进入安全区域。如图 1。 图 1为过江隧道盾构区间疏散平台示意图 4 总结 南京地铁十号线过江隧道过江段长约 3.6km，隧道狭长，空间封闭，疏散通道少且单一，确保地铁隧道消防安全意义重大。在设计和施工过程中应严格执行规范要求，对存在重大风险源的部位进行专题研讨，才能做到预防为主，防消结合的目的。 参考文献： 1地下铁道设计规范 GB50157-92 2王明年；杨其新；赵秋林；刘培硕；秦岭终 J南山特长公路隧道防灾方案研究；公路； 2000 年 11 期 .
