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雁門關公路隧道防火救災通風控制研究
摘 要：結(jié)合雁門關公路隧道的通風技術設計，研究了雁門關公路隧道的防火救災通風控制問題，提出了具體的實施辦法。
公路隧道的火災，由于其發(fā)生的時間、地點均不可預測，所以很難完全杜絕。加之隧道內(nèi)空間狹小，災害發(fā)生時常常伴隨嚴重的交通阻塞，如果施救不及時和方法不當，必然會造成嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。所以，在公路隧道通風方案研究階段，認真做好防火救災通風控制研究，對于保障公路隧道的安全運營10分重要。本文結(jié)合雁門關隧道通風技術設計，研究了雁門關公路隧道的防火救災通風控制問題，提出了具體的實施辦法。
1. 雁門關隧道通風方案簡介
雁門關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)域地形復雜，山嶺險峻，峰巒疊嶂，中間段隧道最大埋深超過1000m.右線（上行線）設計長度5235m，進口標高1471.64m，出口標高1389.14m，平均海拔高度1430.39m.左線（下行線）設計長度5152m，進口標高1389.26m，出口標高1472.34m，平均海拔高度1430.80m.兩隧道內(nèi)均設有人字坡，右線進口段420m坡度為1.56%，其余4815m為-1.84%；左線進口4822m坡度為1.84%，其余330m為-1.7%.隧道內(nèi)設計最大行車速度80km/h，隧道區(qū)域最高氣溫40℃，最低氣溫達-28℃。
雁門關隧道右線采用單豎井設中隔板集中送排式加射流風機分段式縱向通風，左線為雙豎（斜）井送或排風加射流風機分段式縱向通風。
2. 雁門關公路隧道火災時的通風控制
2.1 公路隧道防火救災通風的基本要求公路隧道發(fā)生火災排煙時，對通風的1個基本要求是：隧道內(nèi)的最低排煙風速不應小于2.0m/s.這個最低風速的要求是為了保證在火災發(fā)生時，煙霧能順著汽車前進的方向流動，而不出現(xiàn)回流，因為煙霧流動的速度遠遠小于汽車的速度。這樣不僅火災點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點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區(qū)。
雁門關隧道左、右線的各工況設計風速均大于2.0m/s，所以滿足防火救災的基本要求。
2.2 防火救災的結(jié)構(gòu)措施及火災區(qū)段的劃分公路隧道的防火救災，重要的是合理進行火災區(qū)段劃分，然后按隧道區(qū)段設計不同防火救災的控制預案，在火災發(fā)生時人員撤離路線和控制風機運轉(zhuǎn)方案，以達到滅火排煙，人員逃生的目的。
雁門關隧道左線大部分為上坡，右線大部分為下坡。如果僅考慮運營通風的需求，左線設1個豎井，右線采用全射流通風完全可以滿足。并且右線在火災發(fā)生時，其射流風機也可以達到排煙救生的目的。但是，公路隧道通風方案的設計，必須把火災發(fā)生時的滅火、排煙當作1個重要的工況。所以，雁門關公路隧道的最終通風方案采用左線雙豎井、雙斜井送排風道分段縱向通風，右線為單豎井加隔板送排風道分段縱向通風。同時，為了滅火排煙的需要在人、車行橫通道處加放火門，平時處于關閉狀態(tài)，發(fā)生火災時根據(jù)火災發(fā)生的位置和災情進行控制。雁門關公路隧道防火區(qū)段的劃分，圍繞3處通風豎（斜）井進行。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1個人行橫通道，用作人員逃生；每隔700m左右，設有1個行車橫通道，供車輛撤離。保證了火災發(fā)生時人員、車輛逃生需要。
2.3 右線發(fā)生火災時人員逃生與通風控制為了更快的使車輛和人員撤離，將火災損失降低到最低點，雁門關公路隧道的火災通風控制，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統(tǒng)1考慮。
如果右線I區(qū)靠近洞口附近發(fā)生火災，立即封閉右線交通，火災前端車輛從出口順序撤離，關閉③號豎井排風軸流風機，將I~III區(qū)射流風機倒吹，煙從進口排出。
如果火災發(fā)生在“ 區(qū)靠近②號井附近，封閉上、下行交通，右線火災點前端車輛從出口順序撤離，火災點后端車輛通過聯(lián)絡通道從左線撤離，打開右線與②號井排風井之間聯(lián)絡風道的風門，關閉③號井所有軸流風機，將②號井送風量減少，開足②號井排風機，并將II、III區(qū)的射流風機倒吹，使煙霧從②號井排出。
如果火災發(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)射流風機倒轉(zhuǎn)，關閉③號豎井所有軸流風機，②號井送風量減少，煙霧從②號井排出。
如果火災發(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)風機倒轉(zhuǎn)，打開右線和②號井的聯(lián)絡風道，將②、③號井的送風量減少，開足②、③號井的排風機，煙霧從②、③號井排出。
如果火災發(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)射流風機倒轉(zhuǎn)，③號井送風井關閉，開足排風機，煙霧從③號井排出。
如果火災發(fā)生在IV區(qū)靠近V號井，交通控制與車輛、人員逃生不變，將火災前端風機倒轉(zhuǎn)，③號井送風井關閉，開足排風機，煙霧從！號井排出。
如果火災發(fā)生在IV區(qū)靠近出口，交通控制與車輛、人員逃生不變，關閉③號井排風井，加大送風量，使煙霧從隧道出口排出。以上幾種防火救災預案，主要可將隧道劃分為多個區(qū)段，減少受災范圍，給車輛和人員提供逃生的最佳通道。
2.4 左線發(fā)生火災時人員逃生與通風控制如果②區(qū)發(fā)生火災，封閉兩個隧道的交通，火災前端的車輛從出口順序撤離，火災后端的車輛從橫通道進入右線隧道，順序撤離，降低②號井排風量，加大②號井送風量，使煙霧從出口排出。
如果火災發(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號井的送風量，加大排風機功率，使煙霧從②號排風井排出。
如果火災發(fā)生在III區(qū)，關閉送風機，加大兩個井排風機功率，使煙霧從兩個井同時排出。如果火災發(fā)生在IV區(qū)，則關閉①號豎井的送風井，開足①號豎井的排風機，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是1個復雜的系統(tǒng)工程，不僅涉及到救災預案的制訂，而且要依據(jù)事先設定的安全等級詳細研究。本文僅是結(jié)合通風方案的設計，給出火災發(fā)生時的通風控制基本方案。
防火救災是目前公路隧道通風的難點，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時，對于隧道防火區(qū)段的劃分、橫通道的設置、橫通道的開啟與關閉、煙流排出的路徑與速度、逃生通道的空氣補給、避難洞的新風需求、隔溫安全段的長度和降溫措施、排風口的間隔和面積、火災時的風機控制、部分風機損壞時的風機調(diào)配等問題，在通風方案的優(yōu)化階段，分層次進行專題討論。研究的方法可以通過物理實驗的方法和數(shù)值模擬的方法同時進行。雁門關隧道真正切實可行的防火救災預案，尚需做大量深入的研究。因此，在隧道開通運營前結(jié)合通風專題的研究，仍需詳細制訂雁門關公路隧道的防災救災預案。
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