某大型多匝道水下立交型沉管隧道火災(zāi)人員疏散安全性分析

廖榮

中鐵第六勘察設(shè)計院集團有限公司 天津 300123

引言

隨著我國城市的快速發(fā)展，交通功能更優(yōu)的互通立交逐漸成為一江兩岸過江通道接線形式的首選，為滿足城市路網(wǎng)功能需求，城市隧道與城市多條主干線連接，多出入口、互通立交成為城市隧道主要特點。由于隧道結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜化造成通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，火災(zāi)時煙流控制復(fù)雜，且受多匝道影響，人員疏散路徑也多樣化。對人員疏散安全性，需進行深入分析。

1 工程概況

本文以南昌某大型多匝道水下立交型沉管隧道為工程背景，隧道全長2650m，雙向六車道，設(shè)置全縱向通風(fēng)排煙系統(tǒng)，在隧道西岸明挖暗埋段及沉管段每100m設(shè)置一處疏散橫通道，在東部匝道交匯處設(shè)置疏散大廳，在N1和S1匝道間設(shè)置聯(lián)絡(luò)橫通道，在H匝道和C匝道間設(shè)置一處聯(lián)絡(luò)橫通道，在C匝道設(shè)有一處疏散樓梯間，在H匝道設(shè)置一處消防樓梯[1]。

圖1 工程概況平面圖

2 火災(zāi)模式下隧道人員疏散安全性評估

2.1 可用安全疏散時間計算

基于FDS隧道火災(zāi)發(fā)展計算模型，運用數(shù)值計算方法對火災(zāi)發(fā)展和煙氣流動狀況進行模擬，并最終確定火災(zāi)環(huán)境中各項參數(shù)達(dá)到以下設(shè)定極限值的時間：2m高度處的溫度（℃）極限值為＜65℃，本文采用60℃；2m高度處的能見度極限值＞5m，本文采用10m；2m高度處的一氧化碳濃度極限值＜1000ppm，本文采用500ppm。

根據(jù)火源位于不同坡度、與疏散口的相對位置及與匝道的相對位置來設(shè)定共11個火災(zāi)場景，模擬分析在多因素耦合作用下煙氣蔓延特性、溫度場、CO濃度場、能見度場分布規(guī)律，以火災(zāi)發(fā)生在匝道四線分岔口為例，對其可用安全疏散時間計算進行分析，以下為隧道及疏散口曲線分布圖：

圖2 S1E匝道2m高處溫度分布

圖3 S1E匝道2m高處能見度分布

圖4 S1E匝道2m高處CO濃度分布

圖5 S1E匝道疏散門洞2m高處溫度分布

圖6 SE匝道疏散門洞2m高處能見度分布

圖7 SE匝道疏散門洞2m高處CO濃度分布

20MW火災(zāi)發(fā)生在S1D匝道四線分岔口6%坡度通道中部時，在合理煙控方案下，分析隧道內(nèi)的2m高度溫度、能見度、CO濃度和疏散口的溫度、能見度，可以得出：①由S1E雙線匝道單線溫度圖可以看出，火源正上方2m高處最高溫度達(dá)400℃左右，該高溫區(qū)主要集中在火源下游距火源10m范圍內(nèi)，火源上游受高溫?zé)煔獾挠绊憸囟劝l(fā)生變化，但未達(dá)到臨界危險值。②由S1E雙線匝道單線能見度圖可以看出，火源上游無煙氣回流，能見度有變化但未達(dá)到臨界危險值。③由S1E雙線匝道CO濃度分布曲線圖可知，CO濃度遠(yuǎn)小于臨界危險值。④從疏散口的能見度和溫度分布圖可以看出，火源上游疏散口的溫度、能見度在模擬時間內(nèi)，均未達(dá)到臨界危險值。因此，在合理煙控方案下，坡度為6%四線分岔口可用安全疏散時間不低于1800s。

2.2 必須安全疏散時間計算

本項目工程中，主要疏散方式有以下三種：①西岸明挖暗埋段及沉管段，主過兩條隧道間的疏散橫通道進行疏散；②沉管段與東部匝道交匯處通過疏散大廳疏散；③東部匝道部分通過聯(lián)絡(luò)橫通道及疏散樓梯疏散。

綜合考慮工程特性及人員安全疏散參數(shù)等因素，建立隧道各疏散場景的PathFinder模型，通過對各火災(zāi)場景下人員疏散過程的仿真模擬，得到各場景的疏散過程及人員疏散行走時間，將模擬計算得疏散行走時間同時加上報警時間及響應(yīng)時間，最后得到各場景下的必須安全疏散時間，依次為：場景一：351s,場景二：541s，場景三：462s，場景四：476s，場景五：690s，場景六：709s，場景七：682s，場景八：955s，場景九：603s，場景十：522s，場景十一：480s。

2.3 人員疏散安全性判定

對本工程設(shè)置的11個火災(zāi)場景進行數(shù)值模擬分析后計算出的可用安全疏散時間（ASET）和必須安全疏散時間（REST）數(shù)值對比分析，對隧道人員疏散安全性進行判定：

圖8 隧道人員疏散安全判定

由圖可知：隧道內(nèi)各個火災(zāi)場景下的可用安全疏散時間均大于必須安全疏散時間，隧道火災(zāi)模式下的人員疏散較為安全[2]。

3 結(jié)束語

本文以南昌某大型多匝道水下立交型沉管隧道為研究對象，建立物理模型系統(tǒng)，通過理論及模擬計算，對可用安全疏散時間及必須安全疏散時間進行對比分析，對隧道人員的疏散安全性進行了評估判斷，并得出以下結(jié)論：

（1）在根據(jù)工程特點設(shè)置11個火災(zāi)場景中，在隧道內(nèi)機械通風(fēng)排煙設(shè)施有效情況下，合理的控制縱向風(fēng)速，能保證隧道內(nèi)的人員在危險來臨之前達(dá)到安全區(qū)域，因此，隧道內(nèi)消防設(shè)施的合理設(shè)置及控制對人員疏散起著非常重要的作用。

（2）在實際疏散中，人員對建筑物的熟悉程度以及消防安全疏散指示設(shè)置情況會影響疏散效率，所以定期組織隧道火災(zāi)疏散安全教育，優(yōu)化隧道內(nèi)安全疏散指示標(biāo)志非常有必要。