《城市地下空間建設(shè)新技術(shù)》第章二

城市地下空間建設(shè)新技術(shù)

2014年11月19-22日合肥全國(guó)注冊(cè)土木工程師（巖土）繼續(xù)教育必修教材

第13章城市地下空間防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)13.1概述13.2地下結(jié)構(gòu)防火安全技術(shù)13.3隧道火災(zāi)動(dòng)態(tài)火災(zāi)預(yù)警救援技術(shù)13.4小結(jié)提綱隧道及地下空間安全問(wèn)題的特點(diǎn)：

隧道及地下空間環(huán)境較封閉，難及時(shí)有效的處置疏散救援困難，容易致群死群傷災(zāi)后修復(fù)困難安全&防災(zāi)國(guó)內(nèi)外地下空間火災(zāi)、爆炸等災(zāi)害事故......地下空間開(kāi)發(fā)呈現(xiàn)規(guī)?；?、網(wǎng)絡(luò)化、深層化的趨勢(shì)13.1概述2005年上海市地鐵某標(biāo)段盾構(gòu)隧道進(jìn)行旁通道冷凍法施工前的準(zhǔn)備工作時(shí)，由于電焊工不慎，引燃水箱內(nèi)冷卻塔中的塑料散熱片，引起火災(zāi)。火災(zāi)持續(xù)了約10min。火源起向下風(fēng)側(cè)約260m，向上風(fēng)側(cè)約170m隧道襯砌管片表面被熏黑。造成約15m范圍內(nèi)混凝土管片受到輕度到中度損傷，損傷層厚度最大達(dá)25mm13.2地下結(jié)構(gòu)防火安全技術(shù)1968年，德國(guó)漢堡莫爾費(fèi)雷特（MoorfleetTunnel）公路隧道火災(zāi)中，隧道拱部和邊墻混凝土發(fā)生了嚴(yán)重的爆裂13.2地下結(jié)構(gòu)防火安全技術(shù)1984年，英國(guó)薩米特（SummitTunnel）鐵路隧道火災(zāi)中，隧道內(nèi)最高溫度達(dá)到1500℃，1900m范圍的隧道襯砌受到了火災(zāi)損壞，其中嚴(yán)重破壞的范圍為395m13.2地下結(jié)構(gòu)防火安全技術(shù)1996年，英法海峽隧道（EuroTunnel）火災(zāi)中，600m～700m長(zhǎng)一段襯砌受到不同程度的損傷，其中最嚴(yán)重的50m范圍內(nèi)原本厚45cm的襯砌管片混凝土剝落深度達(dá)30～40cm13.2地下結(jié)構(gòu)防火安全技術(shù)1999年，勃郎峰公路隧道火災(zāi)中，最高溫度達(dá)到1000℃,大火持續(xù)了55h，隧道結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重?fù)p壞，拱頂局部沙化13.2地下結(jié)構(gòu)防火安全技術(shù)2000年，瑞士圣哥達(dá)公路隧道火災(zāi)中，隧道內(nèi)溫度達(dá)到了1000℃，出事地段隧道頂部塌陷，隧道內(nèi)部分路段被燒毀13.2地下結(jié)構(gòu)防火安全技術(shù)2001年，美國(guó)霍華德城市隧道火災(zāi)中，隧道結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞，火災(zāi)造成橫貫隧道頂部直徑1m的鑄鐵水管破裂13.2地下結(jié)構(gòu)防火安全技術(shù)火災(zāi)對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)的損傷爆裂耐久性降低力學(xué)性能劣化內(nèi)力變化及承載力降低大變形13.2地下結(jié)構(gòu)防火安全技術(shù)影響人員疏散和滅火救援工作的開(kāi)展影響上部建筑以及臨近構(gòu)筑物正常使用功能的發(fā)揮降低地下結(jié)構(gòu)的安全性，威脅隧道及地下空間日后的安全運(yùn)營(yíng)特別是處于高水壓、軟弱地層等情況下的盾構(gòu)隧道、沉管隧道，可能導(dǎo)致密封及防水失效結(jié)構(gòu)的修復(fù)和重新組織交通需要花費(fèi)大量的人力和物力13.2地下結(jié)構(gòu)防火安全技術(shù)地層-結(jié)構(gòu)體系熱力耦合問(wèn)題熱-力耦合問(wèn)題火災(zāi)高溫?zé)嶂聭?yīng)力結(jié)構(gòu)材料高溫性能劣化不連續(xù)體系超靜定體系結(jié)構(gòu)-地層相互作用13.2地下結(jié)構(gòu)防火安全技術(shù)混凝土高溫后物理力學(xué)性能試驗(yàn)混凝土管片火災(zāi)高溫時(shí)（高溫后）力學(xué)行為管片接頭火災(zāi)高溫時(shí)（高溫后）力學(xué)行為襯砌環(huán)火災(zāi)高溫時(shí)（高溫后）力學(xué)行為材料層次→構(gòu)件層次→結(jié)構(gòu)體系層次→結(jié)構(gòu)、地層耦合13.2地下結(jié)構(gòu)防火安全技術(shù)混凝土強(qiáng)度：C50抗?jié)B等級(jí)：P10塌落度：50±10cm配合比/kg/m342.5水泥水中砂碎石Ⅱ級(jí)低鈣灰高效減水劑（早強(qiáng)型）NDZ-10004411606381135885.29主筋1Ф10（HRB335，熱軋帶肋鋼筋）箍筋1Ф6.5（HPB235，熱軋盤(pán)條鋼筋）鋼纖維2冷拔鋼絲型鋼纖維，直徑0.9mm，長(zhǎng)徑比L/d=55，摻量60kg/m3（1）襯砌管片、接頭及襯砌環(huán)1：3火災(zāi)高溫試驗(yàn)13.2地下結(jié)構(gòu)防火安全技術(shù)研究研究?jī)?nèi)容：火災(zāi)對(duì)襯砌管片的損傷機(jī)理、襯砌管片高溫性能、襯砌管片接頭高溫性能火災(zāi)場(chǎng)景：溫度－時(shí)間曲線選用HC曲線混凝土管片、接頭火災(zāi)試驗(yàn)13.2地下結(jié)構(gòu)防火安全技術(shù)研究?jī)?nèi)容：襯砌環(huán)火災(zāi)高溫時(shí)（高溫后）的力學(xué)性能、承載能力、破壞模式、破壞機(jī)理火災(zāi)場(chǎng)景：溫度－時(shí)間曲線選用HC曲線混凝土襯砌環(huán)火災(zāi)試驗(yàn)13.2地下結(jié)構(gòu)防火安全技術(shù)襯砌環(huán)鋼筋混凝土及鋼纖維管片

襯砌管片及襯砌環(huán)火災(zāi)試驗(yàn)13.2地下結(jié)構(gòu)防火安全技術(shù)火災(zāi)高溫時(shí)襯砌管片內(nèi)溫度場(chǎng)的傳播分布規(guī)律13.2地下結(jié)構(gòu)防火安全技術(shù)初始荷載遷狀態(tài)對(duì)管杏片火災(zāi)高顏溫力學(xué)性姨能的影響13.2地下結(jié)構(gòu)防火紙安全技術(shù)火災(zāi)高溫鍵導(dǎo)致的襯斗砌環(huán)內(nèi)力剛重分布13.2地下結(jié)構(gòu)防火挖安全技術(shù)接頭位置對(duì)子襯砌環(huán)火災(zāi)高抖溫破壞模式的議影響13.2地下結(jié)構(gòu)防火師安全技術(shù)軌道交閘通9號(hào)線桂啟林路站—宜山路眾站區(qū)間擔(dān)隧道工關(guān)程外徑：6.2泥m，襯砌厚慨：350奮mm，環(huán)寬：1.2直m環(huán)間連接衛(wèi)：17根M30縱向螺栓瓶；塊間連恒接：2根M30環(huán)向螺蓬栓管片混凝土等戒級(jí)：C55，抗?jié)B曲等級(jí)：1.0碰Mpa（2）地鐵盾季構(gòu)隧道管史片足尺火災(zāi)試糕驗(yàn)研究13.2地下結(jié)構(gòu)防掩火安全揪技術(shù)13.2地下結(jié)構(gòu)防纖火安全到技術(shù)管片混睛凝土高晶溫爆裂5-20鳥(niǎo)min175印-50辭0?C26-卵51m艱m13.1足-55.序7%13.罰2地下結(jié)構(gòu)防擴(kuò)火安全欄技術(shù)管片混凝泳土高溫爆亮裂13.2地下結(jié)構(gòu)防柏火安全酸技術(shù)管片混斤凝土高伴溫爆裂13.2地下結(jié)構(gòu)防借火安全脂技術(shù)管片縱向海接頭變形接頭張角冬變化13.2地下結(jié)構(gòu)防火先安全技術(shù)管片縱存向接頭懸螺栓、鋸止水帶弄溫度變歌化接頭螺栓13.溉2地下結(jié)構(gòu)防火列安全技術(shù)管片縱向湊接頭螺栓季、止水帶趣溫度變化接頭止侵水帶13.2地下結(jié)構(gòu)防類火安全閥技術(shù)管片接頭刷手孔、嵌史縫封堵方所法及性能調(diào)評(píng)估13.還2地下結(jié)構(gòu)防侍火安全探技術(shù)管片接頭警手孔、嵌狹縫封堵方疤法及性能遍評(píng)估封堵可份降低火攔災(zāi)高溫專時(shí)螺栓卸及止水則帶溫度凳，抑制丘火災(zāi)高額溫對(duì)接衡頭性能病的影響13.2地下結(jié)構(gòu)防懷火安全呢技術(shù)火災(zāi)條件下許盾構(gòu)隧軋道的荷如載由兩芳部分組縱成：襯赤砌結(jié)構(gòu)鬼自身的御溫度應(yīng)耳力和外蚊層土中曠水汽化回而產(chǎn)生匪的汽壓錯(cuò)力以及聲土體膨錯(cuò)脹產(chǎn)生勉的膨脹店力（3）結(jié)構(gòu)-地層耦合械體系火災(zāi)試驗(yàn)研挽究（1）13.2地下結(jié)構(gòu)防火宰安全技術(shù)（3）結(jié)構(gòu)-地層耦合黑體系火災(zāi)試驗(yàn)研究（2）13.2地下結(jié)構(gòu)防建火安全咐技術(shù)火災(zāi)條件舊下，由于墊地層中水撿分汽化而呢產(chǎn)生的蒸汽汽壓力，除將對(duì)地下橋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生宅額外的壓巾力（3）結(jié)構(gòu)-地層耦合籠體系火災(zāi)試驗(yàn)研究（3）13.2地下結(jié)構(gòu)防冊(cè)火安全乘技術(shù)火災(zāi)高洗溫下地激下周?chē)沟貙油联M體力學(xué)盞行為（3）結(jié)構(gòu)-地層耦抹合體系晝火災(zāi)試驗(yàn)研究（4）13.2地下結(jié)構(gòu)防火案安全技術(shù)火災(zāi)高揮溫下大信直徑裝柳配式襯栽砌結(jié)構(gòu)灶體系漸足進(jìn)性破樸壞的機(jī)痰理：1）火災(zāi)高芝溫作用過(guò)袋程中，溫說(shuō)度在襯砌忘結(jié)構(gòu)內(nèi)呈鉤現(xiàn)漸進(jìn)性滲擴(kuò)散增加桂的過(guò)程，紋使得襯砌火結(jié)構(gòu)體系乞的混凝土計(jì)、鋼筋、傅接頭連接前螺栓等力盜學(xué)性能也吼在時(shí)間上涼呈現(xiàn)出出珍漸進(jìn)性劣陷化的過(guò)程瓦，逐漸從朝初始值向伏失效狀態(tài)端過(guò)渡；2）由于鄙火災(zāi)時(shí)厘襯砌內(nèi)盒溫度場(chǎng)形分布的鄙不均勻眠性不僅很表現(xiàn)為睡沿襯砌圓結(jié)構(gòu)厚到度上的陰不均勻柔，同時(shí)評(píng)也表現(xiàn)嘗為襯砌融結(jié)構(gòu)體近系不同露部位溫竊度分布睡的不均幼勻，使殺得襯砌染結(jié)構(gòu)體協(xié)系的破灶壞表現(xiàn)襖出空間撤上的漸以進(jìn)性演幫變過(guò)程龜；3）火災(zāi)蜓高溫作注用過(guò)程注中，襯餐砌結(jié)構(gòu)谷體系各橋位置初斷始受力刪狀態(tài)不窯同，襯死砌結(jié)構(gòu)臥體系各躬位置達(dá)泊到破壞危狀態(tài)的車(chē)時(shí)間也貝不一致舅。襯砌慘結(jié)構(gòu)體群系表現(xiàn)哨為從最摧先破壞傲的薄弱蠟環(huán)節(jié)開(kāi)效始，隨原著內(nèi)力薪重分布鴨和轉(zhuǎn)移菜，破壞鄉(xiāng)豐狀態(tài)逐遮漸蔓延穿，在空呢間上襯限砌結(jié)構(gòu)胃體系呈線現(xiàn)出漸疊進(jìn)性破蓄壞的現(xiàn)旬象；4）由于襯弦砌結(jié)構(gòu)體仔系的變形雄的延遲，握在火災(zāi)高綢溫作用過(guò)燒程中，由列于荷載的齒變化及內(nèi)銹力重分布情，襯砌結(jié)葵構(gòu)體系的影變形、內(nèi)屯力狀態(tài)都票處在逐漸仍調(diào)整、演悟化的過(guò)程撒；5）襯砌結(jié)尊構(gòu)體系與芝周?chē)貙邮钪g的相負(fù)互作用及頸漸進(jìn)性調(diào)溜整與演化潛。13.麻2地下結(jié)構(gòu)防火另安全技術(shù)（4）管片邁火災(zāi)高溫勸力學(xué)特性旬計(jì)算理論蛙與模型任意邊界焰條件下管梳片火災(zāi)高鋼溫力學(xué)行理為的描述滔及內(nèi)力、滋位移計(jì)算13.筒2地下結(jié)構(gòu)防火勒安全技術(shù)（5）管跑片接頭也火災(zāi)高羨溫力學(xué)翠特性計(jì)圖算理論如與模型4013.愈2地下結(jié)構(gòu)防火找安全技術(shù)基本參竿數(shù)材料參數(shù)周?chē)刭|(zhì)渾環(huán)境火災(zāi)基恩本參數(shù)結(jié)構(gòu)耐火幫措施及救配災(zāi)措施（5）地下結(jié)杰構(gòu)火災(zāi)思安全性確評(píng)估方索法13.個(gè)2地下結(jié)構(gòu)防火丙安全技術(shù)模糊綜合群評(píng)判法安全等早級(jí)標(biāo)準(zhǔn)13.2地下結(jié)構(gòu)防火炭安全技術(shù)抗爆裂復(fù)肆合盾構(gòu)隧厲道管片可抑制傍爆裂，顫不會(huì)明念顯降低趴高溫后待襯砌結(jié)悅構(gòu)的抗省滲耐久邁性。無(wú)需增未厚襯砌曲，無(wú)需寄增加隧詢道開(kāi)挖乎斷面。拼裝與普導(dǎo)通管片一迫樣，無(wú)需栽增加額外辛施工時(shí)間擇。可以滿足史工程全壽鍬命的要求形，提供了士從施工到謊運(yùn)營(yíng)全程登的抗爆裂臟能力。與通體旬摻加聚穗丙烯纖墳維相比意，由于蠟只在PC層內(nèi)使用剩聚丙烯纖艷維，因此拖用量較少伏，造價(jià)上于不會(huì)增加末太多。（6）地下結(jié)構(gòu)祥防火保護(hù)勸技術(shù)13.2地下結(jié)構(gòu)防火扎安全技術(shù)空間比趙較封閉喝，自然頁(yè)排煙困刷難，火滋災(zāi)發(fā)生澆后升溫縮慧速度快宏，易爆艱發(fā)成災(zāi)對(duì)外出傭口少，院導(dǎo)致疏討散救援早工作非犁常困難1.地下空間火災(zāi)掀安全問(wèn)題商的特點(diǎn)撲救非財(cái)常困難使，因?yàn)榇u消防人霜員進(jìn)攻洗路線缺電乏，很男難接近乳火源撲救13.3隧道火災(zāi)比動(dòng)態(tài)火災(zāi)荒預(yù)警救援襪技術(shù)現(xiàn)有的厭防火疏綱散救援族措施有皇：設(shè)置賺了監(jiān)控系統(tǒng)冠、固定消辱防系統(tǒng)、填疏散通道付以及其他斥的結(jié)構(gòu)防初火措施，同時(shí)春還制定券了火災(zāi)疏散預(yù)案。存在的不僚足之處和沙問(wèn)題：所能夠顧得到的火情信父息比較富有限，只能知驕道火災(zāi)探援測(cè)器所在慎點(diǎn)處的溫頃度，而對(duì)寒于地下空茶間內(nèi)的整鴨體溫度分取布情況了儀解不足；對(duì)于煙霧權(quán)擴(kuò)散的監(jiān)醋控和預(yù)測(cè)送能力不足四；閉路電瞞視系統(tǒng)粘的攝像頭容周易被煙霧臘遮擋而失去寶其作用消；各系統(tǒng)之票間的聯(lián)系爐配合不夠輕緊密，無(wú)疲法充分發(fā)輔揮各系統(tǒng)決設(shè)施的功巷能效果；現(xiàn)有的火惡災(zāi)疏散預(yù)案咬多為固定販性的、文次字性的預(yù)轉(zhuǎn)案，而火災(zāi)奮現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)馬際火情是系實(shí)時(shí)發(fā)展號(hào)變化的，賽這就使得職一成不變黨的固定的娛預(yù)案無(wú)法房誠(chéng)滿足實(shí)際鑼的需求。13.3隧道火災(zāi)抓動(dòng)態(tài)火災(zāi)駱預(yù)警救援狀技術(shù)13.3隧道火災(zāi)叛動(dòng)態(tài)火災(zāi)料預(yù)警救援腐技術(shù)火災(zāi)的生誤報(bào)、弓漏報(bào)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)規(guī)實(shí)時(shí)信息掉的獲取疏散救援橫預(yù)案及防方災(zāi)管理體載系不能適爹應(yīng)火災(zāi)現(xiàn)溉場(chǎng)的復(fù)雜情況數(shù)字化應(yīng)急疏散葬救援體系牌（災(zāi)害監(jiān)柄測(cè)報(bào)警新仆技術(shù)、疏符散救援新千技術(shù)、數(shù)富字化應(yīng)急袋救援預(yù)案悶等）火災(zāi)預(yù)警疏散13.訴3隧道火縣災(zāi)動(dòng)態(tài)沙火災(zāi)預(yù)磚警救援哈技術(shù)2.總體思路結(jié)合火災(zāi)咬探測(cè)器收市集到的數(shù)趕據(jù)實(shí)時(shí)重貿(mào)構(gòu)地下空浴間內(nèi)火災(zāi)柱情況下的異三維溫度拘、煙氣場(chǎng)建立火源領(lǐng)溫升曲線憑與火災(zāi)類語(yǔ)型、火源匯熱釋放速纖率等重要束火情信息脂間的關(guān)系根據(jù)火沈勢(shì)的實(shí)寨際發(fā)展萄情況來(lái)享選擇并才實(shí)時(shí)調(diào)駁整疏散灑方案，免從而達(dá)喬到人員換疏散的件最合理管化火情信息獲取三維溫朽度煙氣場(chǎng)趴重構(gòu)數(shù)字化疏散預(yù)案13.悉3隧道火懷災(zāi)動(dòng)態(tài)聾火災(zāi)預(yù)豪警救援曾技術(shù)隧道火災(zāi)全動(dòng)態(tài)預(yù)警蛋疏散救援棋系統(tǒng)組成征及功能圖大斷面隧視道足尺火耳災(zāi)試驗(yàn)研嗎究13.脆3隧道火栗災(zāi)動(dòng)態(tài)織火災(zāi)預(yù)范警救援繁技術(shù)3.試驗(yàn)驗(yàn)證高海拔改寒區(qū)特叔長(zhǎng)隧道依現(xiàn)場(chǎng)火壯災(zāi)試驗(yàn)純研究13.模3隧道火災(zāi)樹(shù)動(dòng)態(tài)火災(zāi)書(shū)預(yù)警救援趨技術(shù)3.試驗(yàn)驗(yàn)證4.本技術(shù)傘的優(yōu)點(diǎn)13.3隧道火緩災(zāi)動(dòng)態(tài)進(jìn)火災(zāi)預(yù)扣警救援期技術(shù)能提供振火災(zāi)時(shí)大量的舍關(guān)鍵信砌息，包括火貨源點(diǎn)位置巡壽，火災(zāi)大印小和類型嬸，溫度場(chǎng)姨，煙氣擴(kuò)像散范圍和箭移動(dòng)速度鼻，從而更定好地指導(dǎo)翠救援疏散固工作。實(shí)時(shí)性：根據(jù)火豎災(zāi)探測(cè)器銜測(cè)得的信雪息實(shí)時(shí)地捧重構(gòu)地下隔空間內(nèi)的提三維溫度贈(zèng)煙氣場(chǎng)，悟從而實(shí)時(shí)糧地調(diào)整所巧執(zhí)行的應(yīng)思急疏散救屆援預(yù)案。合理性：根據(jù)糧地下空輔間內(nèi)實(shí)碼際的火仙勢(shì)發(fā)展雷情況來(lái)出選擇相虧應(yīng)的疏德散救援鳥(niǎo)預(yù)案，堵從而能徑夠保證漿預(yù)案實(shí)怕施的有混效性。火災(zāi)預(yù)津警系統(tǒng)邀運(yùn)行狀傲態(tài)實(shí)時(shí)劍監(jiān)測(cè)與隊(duì)評(píng)估獨(dú)立光線纖光柵釘感溫火共災(zāi)探測(cè)遙系統(tǒng)13.3隧道火業(yè)災(zāi)動(dòng)態(tài)喊火災(zāi)預(yù)局警救援飄技術(shù)5.工程應(yīng)逮用13.3隧道火戶災(zāi)動(dòng)態(tài)航火災(zāi)預(yù)恰警救援嘩技術(shù)