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雁門關(guān)公路隧道防火救災(zāi)通風(fēng)控制研究
摘 要：結(jié)合雁門關(guān)公路隧道的通風(fēng)技術(shù)設(shè)計(jì)，研究了雁門關(guān)公路隧道的防火救災(zāi)通風(fēng)控制問題，提出了具體的實(shí)施辦法。
公路隧道的火災(zāi)，由于其發(fā)生的時間、地點(diǎn)均不可預(yù)測，所以很難完全杜絕。加之隧道內(nèi)空間狹小，災(zāi)害發(fā)生時常常伴隨嚴(yán)重的交通阻塞，如果施救不及時和方法不當(dāng)，必然會造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。所以，在公路隧道通風(fēng)方案研究階段，認(rèn)真做好防火救災(zāi)通風(fēng)控制研究，對于保障公路隧道的安全運(yùn)營10分重要。本文結(jié)合雁門關(guān)隧道通風(fēng)技術(shù)設(shè)計(jì)，研究了雁門關(guān)公路隧道的防火救災(zāi)通風(fēng)控制問題，提出了具體的實(shí)施辦法。
1. 雁門關(guān)隧道通風(fēng)方案簡介
雁門關(guān)隧道位于國道主干線2連浩特至河口公路山西省境內(nèi)的新廣武-原平高速公路上，雙洞單向交通。隧道區(qū)域地形復(fù)雜，山嶺險(xiǎn)峻，峰巒疊嶂，中間段隧道最大埋深超過1000m.右線（上行線）設(shè)計(jì)長度5235m，進(jìn)口標(biāo)高1471.64m，出口標(biāo)高1389.14m，平均海拔高度1430.39m.左線（下行線）設(shè)計(jì)長度5152m，進(jìn)口標(biāo)高1389.26m，出口標(biāo)高1472.34m，平均海拔高度1430.80m.兩隧道內(nèi)均設(shè)有人字坡，右線進(jìn)口段420m坡度為1.56%，其余4815m為-1.84%；左線進(jìn)口4822m坡度為1.84%，其余330m為-1.7%.隧道內(nèi)設(shè)計(jì)最大行車速度80km/h，隧道區(qū)域最高氣溫40℃，最低氣溫達(dá)-28℃。
雁門關(guān)隧道右線采用單豎井設(shè)中隔板集中送排式加射流風(fēng)機(jī)分段式縱向通風(fēng)，左線為雙豎（斜）井送或排風(fēng)加射流風(fēng)機(jī)分段式縱向通風(fēng)。
2. 雁門關(guān)公路隧道火災(zāi)時的通風(fēng)控制
2.1 公路隧道防火救災(zāi)通風(fēng)的基本要求公路隧道發(fā)生火災(zāi)排煙時，對通風(fēng)的1個基本要求是：隧道內(nèi)的最低排煙風(fēng)速不應(yīng)小于2.0m/s.這個最低風(fēng)速的要求是為了保證在火災(zāi)發(fā)生時，煙霧能順著汽車前進(jìn)的方向流動，而不出現(xiàn)回流，因?yàn)闊熿F流動的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于汽車的速度。這樣不僅火災(zāi)點(diǎn)前端的車輛能夠迅速從隧道出口逃離，而且更為重要的是火災(zāi)點(diǎn)后方的車輛由于不受煙霧的干擾，可以從車行通道通過相鄰隧道逃離火災(zāi)區(qū)。
雁門關(guān)隧道左、右線的各工況設(shè)計(jì)風(fēng)速均大于2.0m/s，所以滿足防火救災(zāi)的基本要求。
2.2 防火救災(zāi)的結(jié)構(gòu)措施及火災(zāi)區(qū)段的劃分公路隧道的防火救災(zāi)，重要的是合理進(jìn)行火災(zāi)區(qū)段劃分，然后按隧道區(qū)段設(shè)計(jì)不同防火救災(zāi)的控制預(yù)案，在火災(zāi)發(fā)生時人員撤離路線和控制風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方案，以達(dá)到滅火排煙，人員逃生的目的。
雁門關(guān)隧道左線大部分為上坡，右線大部分為下坡。如果僅考慮運(yùn)營通風(fēng)的需求，左線設(shè)1個豎井，右線采用全射流通風(fēng)完全可以滿足。并且右線在火災(zāi)發(fā)生時，其射流風(fēng)機(jī)也可以達(dá)到排煙救生的目的。但是，公路隧道通風(fēng)方案的設(shè)計(jì)，必須把火災(zāi)發(fā)生時的滅火、排煙當(dāng)作1個重要的工況。所以，雁門關(guān)公路隧道的最終通風(fēng)方案采用左線雙豎井、雙斜井送排風(fēng)道分段縱向通風(fēng)，右線為單豎井加隔板送排風(fēng)道分段縱向通風(fēng)。同時，為了滅火排煙的需要在人、車行橫通道處加放火門，平時處于關(guān)閉狀態(tài)，發(fā)生火災(zāi)時根據(jù)火災(zāi)發(fā)生的位置和災(zāi)情進(jìn)行控制。雁門關(guān)公路隧道防火區(qū)段的劃分，圍繞3處通風(fēng)豎（斜）井進(jìn)行。將整個隧道劃分為4個防火區(qū)段。同時，隧道每隔350m左右，設(shè)1個人行橫通道，用作人員逃生；每隔700m左右，設(shè)有1個行車橫通道，供車輛撤離。保證了火災(zāi)發(fā)生時人員、車輛逃生需要。
2.3 右線發(fā)生火災(zāi)時人員逃生與通風(fēng)控制為了更快的使車輛和人員撤離，將火災(zāi)損失降低到最低點(diǎn)，雁門關(guān)公路隧道的火災(zāi)通風(fēng)控制，可以利用雙洞單向交通這1有利條件，將兩個隧道的防火救災(zāi)統(tǒng)1考慮。
如果右線I區(qū)靠近洞口附近發(fā)生火災(zāi)，立即封閉右線交通，火災(zāi)前端車輛從出口順序撤離，關(guān)閉③號豎井排風(fēng)軸流風(fēng)機(jī)，將I~III區(qū)射流風(fēng)機(jī)倒吹，煙從進(jìn)口排出。
如果火災(zāi)發(fā)生在“ 區(qū)靠近②號井附近，封閉上、下行交通，右線火災(zāi)點(diǎn)前端車輛從出口順序撤離，火災(zāi)點(diǎn)后端車輛通過聯(lián)絡(luò)通道從左線撤離，打開右線與②號井排風(fēng)井之間聯(lián)絡(luò)風(fēng)道的風(fēng)門，關(guān)閉③號井所有軸流風(fēng)機(jī)，將②號井送風(fēng)量減少，開足②號井排風(fēng)機(jī)，并將II、III區(qū)的射流風(fēng)機(jī)倒吹，使煙霧從②號井排出。
如果火災(zāi)發(fā)生在II區(qū)靠近②號井附近，交通控制與車輛、人員逃生同前，將III、IV區(qū)射流風(fēng)機(jī)倒轉(zhuǎn)，關(guān)閉③號豎井所有軸流風(fēng)機(jī)，②號井送風(fēng)量減少，煙霧從②號井排出。
如果火災(zāi)發(fā)生在II、III區(qū)交界附近，交通控制、人員逃生方案不變。II、IV區(qū)風(fēng)機(jī)倒轉(zhuǎn)，打開右線和②號井的聯(lián)絡(luò)風(fēng)道，將②、③號井的送風(fēng)量減少，開足②、③號井的排風(fēng)機(jī)，煙霧從②、③號井排出。
如果火災(zāi)發(fā)生在III區(qū)靠近③號井，交通控制與車輛、人員逃生不變，將IV區(qū)射流風(fēng)機(jī)倒轉(zhuǎn)，③號井送風(fēng)井關(guān)閉，開足排風(fēng)機(jī)，煙霧從③號井排出。
如果火災(zāi)發(fā)生在IV區(qū)靠近V號井，交通控制與車輛、人員逃生不變，將火災(zāi)前端風(fēng)機(jī)倒轉(zhuǎn)，③號井送風(fēng)井關(guān)閉，開足排風(fēng)機(jī)，煙霧從！號井排出。
如果火災(zāi)發(fā)生在IV區(qū)靠近出口，交通控制與車輛、人員逃生不變，關(guān)閉③號井排風(fēng)井，加大送風(fēng)量，使煙霧從隧道出口排出。以上幾種防火救災(zāi)預(yù)案，主要可將隧道劃分為多個區(qū)段，減少受災(zāi)范圍，給車輛和人員提供逃生的最佳通道。
2.4 左線發(fā)生火災(zāi)時人員逃生與通風(fēng)控制如果②區(qū)發(fā)生火災(zāi)，封閉兩個隧道的交通，火災(zāi)前端的車輛從出口順序撤離，火災(zāi)后端的車輛從橫通道進(jìn)入右線隧道，順序撤離，降低②號井排風(fēng)量，加大②號井送風(fēng)量，使煙霧從出口排出。
如果火災(zāi)發(fā)生在II區(qū)，交通控制與人員車輛撤離同前，為了排煙，減少②號井的送風(fēng)量，加大排風(fēng)機(jī)功率，使煙霧從②號排風(fēng)井排出。
如果火災(zāi)發(fā)生在III區(qū)，關(guān)閉送風(fēng)機(jī)，加大兩個井排風(fēng)機(jī)功率，使煙霧從兩個井同時排出。如果火災(zāi)發(fā)生在IV區(qū)，則關(guān)閉①號豎井的送風(fēng)井，開足①號豎井的排風(fēng)機(jī)，將煙霧從①號豎井排出。
3.結(jié)論及建議
公路隧道的防火救災(zāi)是1個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不僅涉及到救災(zāi)預(yù)案的制訂，而且要依據(jù)事先設(shè)定的安全等級詳細(xì)研究。本文僅是結(jié)合通風(fēng)方案的設(shè)計(jì)，給出火災(zāi)發(fā)生時的通風(fēng)控制基本方案。
防火救災(zāi)是目前公路隧道通風(fēng)的難點(diǎn)，而且是今后很長時間內(nèi)需要研究的課題。因而，在研究隧道防火救災(zāi)時，對于隧道防火區(qū)段的劃分、橫通道的設(shè)置、橫通道的開啟與關(guān)閉、煙流排出的路徑與速度、逃生通道的空氣補(bǔ)給、避難洞的新風(fēng)需求、隔溫安全段的長度和降溫措施、排風(fēng)口的間隔和面積、火災(zāi)時的風(fēng)機(jī)控制、部分風(fēng)機(jī)損壞時的風(fēng)機(jī)調(diào)配等問題，在通風(fēng)方案的優(yōu)化階段，分層次進(jìn)行專題討論。研究的方法可以通過物理實(shí)驗(yàn)的方法和數(shù)值模擬的方法同時進(jìn)行。雁門關(guān)隧道真正切實(shí)可行的防火救災(zāi)預(yù)案，尚需做大量深入的研究。因此，在隧道開通運(yùn)營前結(jié)合通風(fēng)專題的研究，仍需詳細(xì)制訂雁門關(guān)公路隧道的防災(zāi)救災(zāi)預(yù)案。
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