基于数值模拟的几种典型建筑火灾扑救研究
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3.2.2 地铁区间隧道火灾事故特点分析

3.2.2.1 逃生条件差

(1)垂直高度大 当前世界上商业化运行的地铁,大部分都是建在地下大约15m,而兼顾商业运营和战备两大要求的地铁,基本都是建在地下30~70m,以日本东京地铁线六本木车站为例,其地下纵深达42.3m,疏散台阶达200多级。如果这线地铁发生火灾事故,从站台到站厅层的疏散行动只能依靠乘客本身,耗时耗力,加之现场突发情况较多,存在大量不可靠的危险因素,极大地降低了安全撤离的可能性,特别是对于一些年纪较大、行动困难的乘客,火灾时的疏散难度更大。

(2)逃生途径少 由于地铁特殊的运营环境,其内部通道单一,且发生火灾时通道一般充满了热烟气,给安全疏散带来难度,缺少消防电梯,仅有供行动不便人员利用的垂直电梯,疏散途径较少。同时地铁内部缺少紧急避难场所,当火灾发生时,大多数乘客会同时向狭窄的通道和楼梯聚集,加上还有检票机等障碍物的阻挡,严重影响了撤离速度。如果是在地铁区间隧道内列车发生火灾,乘客逃生的唯一通道仅为列车首尾各一扇宽度只有80cm的安全门,疏散难度更大。

(3)逃生距离长 一般地铁站都有多个出入口,除了直通地面的出口外,很多地铁的出口与地下商场相连,其疏散通道一般都在100m以上,大型地铁站疏散通道的长度达300m。如果正在运营的地铁突然发生大火,内部乘客通常习惯从相对熟悉的路线逃生,或者只是盲目的跟随在别人后边,后果就是对于那些选择较长逃生距离路线的乘客来说,被困住的危险性也会增大。

(4)允许逃生的时间短 针对地铁火灾事故,国外的消防部门曾做过专门的逃生实验,现代化的地铁车厢材质虽明确要求采用不燃、难燃材料,但发生火灾后,着火车厢在2.0~5.0min之内就会充满热烟气,有毒气体也会在1.5~8.0min之内产生,严重影响地铁车厢内部的人员疏散。而相邻车厢在5.0~10.0min内也会开始充满热烟气和有毒气体,留给乘客的安全逃生时间只有大概5min。如果车厢内部的座位、乘客所携带的行李被引燃的话,安全逃生的时间会更短。

(5)乘客逃生意识差异大 因为地铁属于地下建筑,发生火灾后,乘客的惊恐情绪会更加强烈,在危险的环境下,对安全区域的选择、快速到达地面的难度更大,对于一些心理素质较好,熟悉所处地铁区段环境的乘客来说,能够根据现场实际情况和应急广播通知内容迅速判断逃生通道,采取相应自救措施保护自身安全。但大多数的乘客只会跟随大流,往人多的地方靠拢,极容易发生倒地踩踏事件,造成二次伤害同时还影响现场逃生疏散,进而造成大量人员伤亡的事故。

3.2.2.2 温度升高快 

地铁封闭的内部环境和狭长的隧道,致使发生火灾时,产生的热量排除途径有限,随着隧道内部风向的作用,热量会迅速向隧道内部聚集,温度升高的速度远高于一般火灾,轰燃现象会较一般火灾更早出现。国外消防研究所曾利用模型隧道进行过地铁的火灾实验,结果显示,相同材料的情况下,地铁运行线路的燃烧速度是在开放空间里的3倍以上。地铁火灾从失火到完全燃烧阶段的时间为5~10min,内部温度最高可达1200℃。实验结果还表明,假设人员特征高度为距疏散平台高度 1.75m,距轨面高度2.75m,当地铁发生火灾时,若烟气层的界面高度低于人眼特征高度,115℃左右的烟气即可对内部人员造成灼烧伤害,若烟气层界面高度高于人眼特征高度,180℃左右的烟气即可对地铁内部人员造成伤害。地铁在发生火灾时的高温热烟气扩散快,伤害高,给疏散救援带来很大难度。

3.2.2.3 灭火救援难度较大

地铁区间隧道长度大,内部能见度低,在发生火灾时因内部较为封闭,缺乏散热途径和专业设备,升温快,温度高,作为内部主要承重结构的混凝土衬砌很容易出现崩裂。混凝土衬砌的强度随温度变化情况如表3.2.1所示。

表3.2.1 混凝土衬砌强度随温度变化情况

地铁区间隧道在施工的过程中,在隧道的混凝土衬砌和地层之间已存在应力场,加之混凝土衬砌中含有一定的水分,当地铁区间隧道发生火灾时,水分快速蒸发,在混凝土衬砌和地层之间产生强大压力,造成地铁隧道混凝土衬砌强度的急剧降低,实际情况下强度的降低时间远低于实验。国外曾进行过此类型的实验,结果表明:在隧道混凝土衬砌表面温度在200℃时,崩裂发生的时间为10~15min,阻碍火灾扑救行动。

其次是高温热烟气的影响,由于地铁内部空间有限,通风不足,导致燃烧不充分,不完全燃烧产生大量有毒、有腐蚀性的烟气颗粒,烟气的危害成为地铁火灾中致死的主要原因,在国外的多起地铁火灾事故中,伤亡人员绝大多是时由于吸入了大量烟尘和有毒气体窒息死亡。