城市明挖隧道防災設計及應用

沈碧輝，鄒金杰，蔣宗富，羅丹

（中國水電顧問集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江杭州 310014）

0 引言

近年來，隨著城市交通量逐年增長，土地空間與道路資源需求的矛盾日益突出，城市隧道不斷修建，由于隧道環境封閉，逃生條件差，救援難度高，一旦發生火災，其造成的社會經濟損失往往是巨大的，近20年來國內外都發生過特大火災事故[1-2]，隧道防災問題已逐漸成為業內關注的重點。本文以紹興主城區某明挖隧道為例，介紹了人員及車輛疏散通道設置特點、消防設施的配置要求及防災聯動方式，可為類似城市隧道工程提供設計參考。

1 工程概況

隧道位于紹興主城區（見圖1），采用明挖法施工，隧道設計時速50 km/h，雙向四車道，總長1.87 km，其中封閉段長度為1 572 m，屬城市二類隧道，采用箱型雙室鋼筋混凝土結構，見圖2。

圖1 隧道平面圖

圖2 隧道橫斷面圖（單位：cm）

2 防災原則及防災思路

隧道防災貫徹“以防為主、防消結合”的原則，集中考慮人員的生命安全、財產保護及隧道使用的連續性這三方面的防火安全設計要求[3]。首先通過提高工程的安全度，從源頭上降低發生災害的風險；災害發生后，則需要采取恰當的措施減少危害程度或影響范圍，組織救援，確保人員安全和財產安全。隧道防災目標為：以人為本，兼顧工程安全，確保人員安全是防火設防的核心目標。

3 事故概率分析

（1）城市隧道交通分析

為提高城市隧道運營安全性，同時降低運營及管理成本，隧道內主要通行小型車及客車，禁止通行載重貨車、油罐車及裝載易燃、易爆物品車輛。經交通量預測分析，隧道單洞高峰小時交通量為1 920（pcu/h），年平均日交通量為 11 290（pcu/h）。

（2）事故概率計算與分析

隧道內的年事故數可按式（1）計算[4]：

式中：P——隧道內年事故數；

L——隧道長度（m）；

q——隧道單洞年平均日交通量（pcu/d）；

α——事故率（事故數/百萬車公里）。

經過對國內各大城市已運營城市隧道的調研，發現隨隧道投入運營的時間增長、運營管理的加強，年事故率一般都明顯下降，事故以車輛追尾居多，火災事故率約為0.01，經計算，隧道內年事故數約為0.065次。

4 疏散通道設置

（1）規范要求

根據規范要求[5]，隧道應設置人行橫通道或人行疏散通道，橫通道間距宜為250～300 m；隧道應設置車行橫通道或車行疏散通道，間距宜為200～500 m。

城市明挖交通隧道基本采用人行橫通道及車行橫通道進行人員與車輛的疏散。

（2）人行橫通道設置形式

明挖隧道一般設置為合并式，考慮橫通道設置距離較近，有利于救援疏散，且隧道設置橫通門基本不增加工程投資，因此人行橫通道（門）設置間距為120～150 m，防火門規格為1M01-2121（甲）。

（3）車行橫通道設置形式

車行橫通道主要用于車輛疏散及救援使用，車輛通過橫通道疏散至非事故隧道，明挖隧道不同于分離式礦山法隧道，允許車輛轉彎路徑較短，以小型車為例（5.5 m×2.1 m），其內、外輪最小轉彎半徑分別為4.94 m、7.5 m[6]，轉彎、掉頭難度較大，見圖3、圖4。

圖3 小型汽車轉彎軌跡

圖4 雙向四車道車輛轉彎示意圖

為減少車行橫通道處故障車輛對疏散救援的影響，同時增大車輛允許轉彎半徑，車行橫通道需結合緊急停車帶設置，見圖5。

圖5 結合緊急停車帶車輛轉彎示意圖

5 主要消防設備的配置

為確保隧道內運營安全，需配置完備的消防設備，主要設備及功能見表1。

表1 隧道內主要消防設施及功能表

6 火災疏散救援流程

6.1 火災疏散救援流程

為保證隧道在災難情況下，救援及時、疏散有效，隧道的防災救援應是標準化的反應程序，以使應急救援活動能迅速、有序地按照計劃和最有效的步驟來進行，一般由以下幾個步驟：

（1）事故預防：通過危險辨識、事故后果分析，采用技術和管理手段控制危險源、降低事故發生的可能性。

（2）應急響應：發生事故后，明確分級響應的原則、主體和程序。

（3）應急保障：是指為保障應急處置的順利進行而采取的各種保證措施。

（4）應急處置：一旦發生事故，具有應急處理程序和方法，能快速反應處理故障或將事故消除在萌芽狀態的初期階段，使可能發生的事故控制在局部，防止事故的擴大和蔓延。

（5）搶險救援：采用預定的現場搶險和搶救方式，在突發事件中實施迅速、有效的救援，指導群眾防護，組織群眾撤離，減少人員傷亡，拯救人員的生命和財產。

（6）后期處置：是指突發公共事件的危害和影響得到基本控制后，為使生產、工作、生活、社會秩序和生態環境恢復正常狀態所采取的一系列行動。

6.2 疏散救援系統聯動控制

（1）火災報警及啟動預案

a.火災檢測器、手動報警按鈕、緊急電話發出火災報警信號時，監控中心值班人員立即將監測畫面切換至相應的攝像機監測區段進行火災驗證；

b.確認發生火災后，立即向監控中心負責人報告火災案情，授權后執行相應的火災預案，進行消防系統聯動控制；

c.報告交警、火警、急救中心等相關單位，安排專業人員到現場進行疏散救援工作。

d.關閉隧道禁止車輛繼續駛入隧道，并發布火災信息。

（2）疏散救援（見圖6）

a.關閉隧道禁止車輛繼續駛入隧道，并發布火災信息。

b.按照火災情況下開啟相應的風機，進行火災通風，阻止煙霧逆流。

c.火災上游的車道指示器正面改顯紅燈，禁止車輛繼續前行，火災隧道下游的車道指示器不變，引導隧道內車輛開出隧道；非火災隧道車道指示器改為雙向交通模式。

d.開啟火災隧道上游車行橫通門，車輛通過橫通道疏散至非火災隧道；為避免人員傷亡，臨近火源處車行橫通道指示燈為紅燈，廣播提示受困司機棄車，經橫通道疏散到非火災隧道。

e.在人員疏散完成后，組織相關人員進行滅火。

f.滅火后，由交警部門和道路管理部門進行現場勘察，共同研究決定隧道采用何種交通控制模式。

7 管理措施

（1）建立完備的管理制度

首先，需重視交通隧道的管理，建立完備的管理制度。對于隧道的管理要實現規范化、制度化，成立專門的安全領導小組，責任到人。

（2）加強防災預案演練

結合隧道運營狀況及周邊消防、救援資源情況，制定合理的隧道火災應急預案，并定期進行演練，并不斷改進和完善預案，積極尋求適應隧道特點的最佳防災救援方案。

（3）廣泛宣傳隧道安全

隧道運營初期，應發動社會媒體對隧道安全進行大力宣傳，并向全市駕車人員發放隧道安全指南，使安全駕駛、遵章守規成為廣大駕駛人員的自己行為。

（4）配備專業防災救援隊伍

為減少隧道火災損失，提高救災效率，配備專業防災救援隊伍必不可少。

（5）定期檢查消防設備

定期派專人檢查隧道內消防設備運營情況，對故障設備進行及時更換、修理，確保火災時能迅速投入使用。

圖6 隧道火災疏散救援示意圖

（6）交通管理

增強隧道內外交通管控，如隧道內出現交通堵塞狀況，需及時封閉隧道進口，并及時疏導交通；此外，需在隧道入口處，派專人檢查車輛的安全狀況，嚴禁貨車、油罐車及裝載易燃、易爆物品車輛進入隧道。

8 結語

隧道一旦發生火災，消防救援難度較大，難以避免會造成經濟損失甚至人員傷亡，因此隧道防災應堅持以防為主，強化隧道使用、管理人員的消防意識，從各方面消除火災隱患。當然，從隧道設計人員出發，應根據各類隧道的特點，制定有效、經濟、合理的防災救援方案，達到防災、減災的目的。

[1]曾磊,王少飛,林志,等.公路隧道火災事故調查分析[J].現代隧道技術,2012,49(3):41-48.

[2]康曉龍,王偉,趙耀華,等.公路隧道火災事故調研與對策分析[J].中國安全科學學報,2007,17(5):114-120.

[3]尤三偉,徐海來.長大公路隧道防災救援設計及應用[J].安防科技,2008(4):41-43.

[4]DG/TJ08-2033-2008,道路隧道設計規范[S].

[5]GB50016-2006,建筑設計防火規范[S].

[6]DBJ50-64-2007,重慶市城市道路交通規劃及路線設計規范[S].

[7]張偉,姜韋華,張衛國.城市地下交通隧道火災的防護[J].地下空間,2002,22(3):268-270.

[8]趙超志,胡平.秦嶺終南山特長公路隧道運營管理技術[J].隧道建設,2010,30(3):344-347.