武汉长江隧道人员安全疏散性能化

隧道及火车站性能化防火设计分析案例方正武汉大学城市隧道的火灾危险性•隧道火灾的危险性–火灾温升非常快，烟气的流动和扩散距离长;–排出空间空洞的狭小，地下建筑的通风和烟气控制受到严重的制约；–光线暗，人员疏散和烟气流动方向一致，避难十分困难；–地下建筑与外界的情报交换，灭火的进攻点少，救助困难。•火灾实例–1977年上海打浦路越江隧道火灾；–2002年1月浙江猫狸岭隧道发生火灾事故，造成中断交通18天–国外隧道火灾实例。•城市越江隧道特点–城市内担负河流两岸重要交通任务枢纽性设施，车流量大–客车为主，人员相对密集–隧道中间低，出口高，疏散困难美国马里兰市隧道火灾韩国大邱市地铁火灾图片火灾救援及灾后情形武汉长江隧道疏散设计的基本概况•基本概况–武汉长江公路隧道位于武汉长江一桥、二桥之间，连接武昌及汉口中心城区，隧道内设双向四车道，设计车速50km/h。左线隧道长3295m，盾构段长2550m；右线隧道长3303.6m，盾构段长2499.2m。该隧道2005年开始动工兴建，预计2008年通车。•疏散设计主要措施–盾构段每80米设置一疏散滑道，共31个滑道–两盾构隧道间设置了5个横通道，间隔为400～500m–明挖隧道段由于不能设置滑行道，增设人行横通道，间隔约为120米—160米，–两端盾构工作井设置行车横通道，兼有疏散车辆和人员的功能武汉隧道平面示意图建筑性能化防火分析•大型建筑消防问题–通常超过现行规范，或者没有规范–专家论证–性能化防火设计•能化防火设计方法定义–利用火灾工程学的基本原理，考虑火灾本身发生、发展和蔓延的基本规律，结合实际火灾中积累的经验，通过对建筑物及其内部可燃物的火灾危险性进行分析，从而确定性能指标和设计指标，然后再预设各种灾场景，利用计算分析工具分析火灾烟蔓延的途径以及人员疏散情况，最后来选择相应的消防安全工程措施，同时加以评估，核定是否达到安全目标。人员安全疏散性能化评估方法–主要是利用疏散分析计算工具，对最不利火灾场景进行计算，得出人员疏散至安全地点的时间，通过与火灾危险性时间的比较来检验隧道人员疏散的安全性。–常用的方法•经验公式法•计算机模拟方法–网络模拟方法（群聚疏散模拟）–网格模拟方法（个体疏散模拟）疏散软件－BuildSGEM简介•由武汉大学和香港城市大学联合开发•基本原理–将建筑物按照建筑功能单元（房间、过道、厅）划分成一个个的网络单元，各单元间通过门、洞连接起来形成疏散网络，人员在网络中按照一定的规律从一个节点进入另一个节点，对于火灾附近的单元按照细网格的方法模拟跟踪人员在不同时刻的几何位置，在远离火场的其他单元则按照网络流理论进行计算各个人员所在单元的位置，直到全部人员疏散出建筑即为建筑物的疏散时间。•软件组成–前处理模块：在界面上读入建筑疏散所需的各种数据，并将其存储在相应的数据库中；–网络生成模块、疏散模拟模块：计算人员在平面、楼梯等处的移动速度等，不同时刻的几何位置–后处理模块：演示人员在平面上的移动，同时也可以查询各单元在任意时刻内的人员变化情况和曲线图•该软件是在AutoCAD的平台上开发香港某影剧院疏散评估模拟武汉长江隧道火灾场景选择•火灾位置–6个工况：左右线进口、出口、中间段•火灾后隧道疏散人数–车辆的确定（考虑最危险状态）•2020年设计流量7.8万/日，车速50公里/时•每个隧道的车辆为：515辆–司乘人数•按照一定车辆比例计算得到事故塞车时隧道4810人疏散结果分析火灾发生在右线出口•由于汉口明挖隧道段长约480米，设置了2个人行横通道，间距约160米，假定在最前端横通道附近发生火灾，所有的人员都要退回到隧道内部，通过横通道疏散到另一隧道，此时为最危险状态。•隧道疏散结算结果•计算表明，只要这里的司乘人员及时下车，按照疏散指示路线进入连接横通道，即使考虑最不利情况，如高峰流量最大上座率，人员也基本是安全的。疏散通道疏散人数疏散时间23832843177250•火灾发生在隧道中部–火灾前面的车可以继续前行，所以只有火灾后面的车辆内的人员参与疏散。–疏散的人员计算考虑3个疏散滑道附近车辆约280米范围内人员疏散。计算结果滑道编号（横通道）疏散时间(s)疏散人数(人)11411712781063（横通道）108147滑道1，疏散最长的时间141秒，约2分半钟，应该是安全的结论•火灾发生在出口（汉口明挖隧道段）–其疏散时间最长为4.7分钟•火灾发生在中部（盾构段）–疏散时间小于3分钟•最危险段发生在汉口明挖端，因为没有地下疏散滑道，只有横通道，距离较远。但总体还是安全的。•安全的保障措施–明确隧道内的疏散指示标志–完善的照明系统–隧道的广播系统–隧道CCTV监视系统–相关的信息提示牌–完善的排烟系统–及时地应急指挥隧道设置自动喷水系统时对烟气的影响隧道设置水喷雾系统烟气蔓延情况台湾高速铁路车站的性能化设计1F自然排烟窗位置自然排烟窗位置车站大厅烟气流动示意图G+1G+2G+3G+4天窗G+R自然排烟窗的设计情况360秒时温度分布图2025303540455055606570758085900306090120150180210240270300330360390420450480510540570600Time(Sec)Temperature(C)0.250.51火源假设5MW时,CFD温度模拟分析结果结论：600秒内能保证人员安全！烟气扩散蔓延模拟Case1之360秒時煙塵分佈圖⊙结论•经计算机模拟分析，目前所设置的自然排烟窗，如果在车站大厅2F中央与3F内侧发生5MW快速火灾时，600秒内其温度分布、co浓度分布，能见度分布等不会造成人员逃生困难。•本设计的自然排烟，能保证人员安全。