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公路隧道运营安全技术研究

王永东  
【摘要】: 随着公路隧道的长大化发展、车流密度的增长和行车速度的提高,公路隧道的许多运营安全问题大量出现。近年来国内外发生多起隧道安全事故,造成了巨大的经济损失和严重的社会影响。我国目前既没有公路隧道运营管理的行业规程,也没有一部完整的长大公路隧道防灾救灾预案。因此,对公路隧道运营安全技术展开研究,日益显得重要。 本文提出了“设施是基础,管理是关键,监控是核心,预案是保障”的公路隧道安全运营管理体系;将公路隧道的防灾救灾对策系统划分为指导思想、安全等级、宣传教育、交通管理、通风控制、监控与消防系统、建筑材料和附属设施以及救灾体系八个子系统,对应于每一个子系统,提出了详细的防灾对策。论文给出了我国公路隧道安全等级的划分,同时考虑隧道的规模和交通量,把我国公路隧道的安全等级从高到低划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五个级别;详细地给出了不同安全等级公路隧道对应的防火设施配置表;给出了我国长大公路隧道运输危险物品时的交通控制表。 国内外现有的公路隧道火灾通风设计计算,没有考虑火灾发生后的烟流阻力的影响。本文对隧道火灾烟流模型以及烟流阻力的计算公式进行了简化,将节流效应烟流阻力、浮力效应烟流阻力(火风压)计入隧道火灾通风计算中,改进了传统的火灾通风计算公式。算例表明:烟流阻力数值较大,在火灾通风计算时,必须计及它们的影响:在采用竖井分段纵向通风系统中,如果着火点离竖井底很近,竖井内的火风压将会较大,对于排风竖井,其火风压甚至可以大于隧道内形成临界风速需要的升压力,即无需开启轴流风机,就可以自动排烟。 针对当前对公路隧道火灾特性研究较多,而与防灾救灾结合较少的现象,本文进行了隧道火灾时基于温度的人员逃生与救援研究。通过对克拉尼(Cranee)公式的修改,给出了发生火灾时公路隧道内人员基于温度的逃生条件。采用有限元数值模拟方法,详细研究了公路隧道内不同风速条件下,一辆小车、一辆卡车和两辆卡车相撞发生火灾时的温度场,将计算结果与人员逃生和消防救援相结合,详细地给出了不同火灾规模时,隧道内人员的逃生方向、安全区域和消防救援的具体安全位置;同时研究了横通道开启对人员逃生区域和救援位置的影响。 在上述研究成果的基础上,本文以雁门关公路隧道(5.65km)为工程依托,详细地制定了长大公路隧道交通事故、火灾事故和危险品事故防灾救灾预案;为了检验预案的可行性,在雁门关隧道举行了灭火救灾现场演习。记录了演习过程中各部门反应时间,并检测了现场环境指标。为科学合理地制定长大公路隧道的防灾救灾预案和运营管理手册,提供了大量翔实的现场资料。 结合以上研究成果,论文最后给出了我国长大公路隧道运营管理手册的编制框架。


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