張呼客運(yùn)專線橋隧密集段防災(zāi)救援疏散設(shè)計(jì)研究

于晨昀

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100055)

1 概述

隨著近年來(lái)高速鐵路和客運(yùn)專線的快速發(fā)展和鐵路隧道修建技術(shù)的不斷進(jìn)步，特長(zhǎng)隧道、隧道群、水底隧道、橋隧密集段的數(shù)量不斷增多。列車運(yùn)行在上述區(qū)段內(nèi)發(fā)生災(zāi)害后如何盡快把旅客疏散到安全地帶是需要解決的一個(gè)重要問(wèn)題。

世界各國(guó)鐵路隧道防災(zāi)救援疏散設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)并未統(tǒng)一。日本東北新干線隧道為單洞雙線隧道，規(guī)定列車在隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，如能在15 min內(nèi)駛出隧道，原則上要求洞外停車處理。［1］西班牙高速鐵路帕哈雷斯隧道為雙洞單線隧道，在隧道中間3.9 km的范圍內(nèi)設(shè)置疏散定點(diǎn)，定點(diǎn)的形式為加密橫通道加2條渡線。［2］日本青函海底隧道考慮設(shè)置疏散定點(diǎn)，兩定點(diǎn)之間距離為23 km，如果按照80 km/h的速度計(jì)算，則著火列車能夠繼續(xù)行駛的時(shí)間是17.25 min。［3］德國(guó)隧道的救援設(shè)施除貫通隧道的救援通道外，還包括每500 m一處的緊急出口、每80～100 km線路區(qū)段的救援列車、洞口消防水池、救援場(chǎng)所、洞內(nèi)消防水管、救援小推車等。［4］

近年來(lái)的國(guó)內(nèi)研究成果表明，高速鐵路隧道防災(zāi)疏散應(yīng)貫徹“以人為本，應(yīng)急有備，方便自救，安全疏散”的工作方針。［5］特長(zhǎng)隧道的防災(zāi)救援應(yīng)貫徹“以防為主，防消結(jié)合，方便自救，安全疏散”的原則，健全防災(zāi)救援系統(tǒng)，預(yù)防災(zāi)害發(fā)生，減輕發(fā)生災(zāi)害所產(chǎn)生的影響。［6］隧道群區(qū)段滅火救援力量的布局應(yīng)當(dāng)以最大限度降低特長(zhǎng)隧道的風(fēng)險(xiǎn)為出發(fā)點(diǎn)，再考慮最大限度地降低其他較短隧道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。［7］總長(zhǎng)大于20km的特長(zhǎng)隧道或隧道群的防災(zāi)救援方案應(yīng)優(yōu)先采用“定點(diǎn)”模式，“定點(diǎn)”附近設(shè)置緊急出口，［8］當(dāng)采用單洞雙線隧道方案時(shí)可通過(guò)調(diào)整線路坡度、優(yōu)化平面位置，選擇適當(dāng)?shù)膱?chǎng)地將緊急救援站置于隧道外面的線路露天地段，以確保滿足防災(zāi)救援疏散的要求。［9］水底隧道可利用其縱斷面線形多為“V”字坡的特點(diǎn)，在隧道最低點(diǎn)附近設(shè)置疏散定點(diǎn)和疏散通道。［10］

為設(shè)計(jì)出可實(shí)施性強(qiáng)、效果明確、經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理的防災(zāi)救援疏散方案，確保運(yùn)營(yíng)期間旅客運(yùn)輸安全。根據(jù)橋隧密集段內(nèi)隧道橋梁路基分布特點(diǎn)，結(jié)合張呼鐵路橋隧密集段的地理?xiàng)l件和外部道路情況，對(duì)張呼鐵路橋隧密集段的防災(zāi)救援疏散方案進(jìn)行詳細(xì)研究。

2 張呼客運(yùn)專線橋隧密集段概況

張呼客運(yùn)專線共存在兩處橋隧密集段，一處位于大尖山越嶺地段，一處位于穿越卓資中低山區(qū)地段。

大尖山橋隧密集段自大尖山1號(hào)隧道進(jìn)口起，至二道溝1號(hào)大橋呼和浩特端橋臺(tái)止，線路長(zhǎng)度共計(jì)10.207 km，橋隧比93.76%。見(jiàn)表1。

表1 大尖山橋隧密集段工程概況

卓資中低山區(qū)橋隧密集段自姑家堡1號(hào)隧道進(jìn)口起，至三道泉特大橋呼和浩特端橋臺(tái)止，線路長(zhǎng)度共計(jì)18.374 km，橋隧比93.29%。見(jiàn)表2。

表2 姑家堡至福生莊橋隧密集段工程概況

3 張呼鐵路橋隧密集段防災(zāi)救援疏散設(shè)計(jì)原則

3.1 實(shí)用原則

防災(zāi)疏散救援方案技術(shù)上要合理，方案要切實(shí)可行能夠承擔(dān)疏散任務(wù);同時(shí)方案應(yīng)不明顯增加后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用，并不大幅增加建設(shè)費(fèi)用。

3.2 預(yù)防為主原則

防災(zāi)疏散救援以預(yù)防為主，列車在進(jìn)入橋隧密集段前應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格自檢，將隱患消除，若不能確保安全不得進(jìn)入橋隧密集段。

3.3 定點(diǎn)疏散、洞外疏散優(yōu)先原則

考慮救援疏散的難易程度，有組織疏散的優(yōu)先秩序應(yīng)依次按定點(diǎn)疏散、洞外疏散、洞內(nèi)疏散的原則進(jìn)行疏散。

對(duì)于隧道防災(zāi)，國(guó)內(nèi)外均以火災(zāi)為主要防災(zāi)對(duì)象［11］。由于隧道內(nèi)空間狹長(zhǎng)，火勢(shì)傳播遠(yuǎn)比非隧道區(qū)段發(fā)展迅猛，疏散、救援相對(duì)困難。因此當(dāng)列車在隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，凡能繼續(xù)運(yùn)行時(shí)，均應(yīng)遵循“先將列車?yán)龆赐庠龠M(jìn)行列車解體及火災(zāi)事故處理”的基本原則。［12］

當(dāng)事故列車在橋隧密集段內(nèi)能繼續(xù)開行時(shí)，應(yīng)盡量將列車安全開行至疏散定點(diǎn)停車有組織疏散旅客。當(dāng)列車發(fā)生事故時(shí)已越過(guò)疏散定點(diǎn)時(shí)，應(yīng)盡量將列車安全開行出橋隧密集段后停車，有組織疏散旅客。

3.4 逃生為主原則

本線兩處橋隧密集段的疏散點(diǎn)距既有公路和城鎮(zhèn)據(jù)點(diǎn)較近，交通較為便利，因此疏散救援以引導(dǎo)旅客疏散逃生為主，醫(yī)療救援主要依靠鄰近車站和醫(yī)院完成。

3.5 因地制宜原則

在保證疏散效果的前提下，疏散定點(diǎn)應(yīng)結(jié)合地形地貌、既有公路交通設(shè)施、列車車輛編組及定員、通過(guò)能力等因素確定疏散定點(diǎn)、人員疏散通道、疏散場(chǎng)地以及與干線公路及市鎮(zhèn)公路的連接。

3.6 救援疏散通道貫通原則

為保證旅客緊急疏散順利進(jìn)行、降低救援工作的難度，橋隧密集段區(qū)段內(nèi)應(yīng)充分利用既有鐵路設(shè)備設(shè)施形成貫通的救援疏散通道，疏散點(diǎn)應(yīng)設(shè)置滿足疏散人員通過(guò)能力的道路將人員撤離至鐵路外的安全區(qū)域，安全區(qū)域需滿足旅客短時(shí)間停留的需要并與既有公路交通設(shè)施要設(shè)置道路連接，連接道路規(guī)格要滿足救援疏散車輛的通行需要。

4 張呼鐵路橋隧密集段防災(zāi)救援疏散方案

4.1 隧道設(shè)計(jì)方案

隧道內(nèi)雙側(cè)均設(shè)置了貫通的救援通道，救援通道寬度1.5 m，高度2.2 m，距線路中線2.3 m以外。隧道雙側(cè)均設(shè)置安全空間，安全空間寬度0.8 m，高度2.2 m，距線路中線3.0 m以外。

隧道內(nèi)長(zhǎng)度500 m以上的隧道內(nèi)均設(shè)置了固定檢修照明。其燈具應(yīng)有防潮、防風(fēng)壓、防震動(dòng)功能，安裝高度距地面不應(yīng)大于2.5 m，地面最低照度不應(yīng)小于0.5 lx。

隧道內(nèi)用于疏散救援的通道內(nèi)應(yīng)安裝燈光或蓄光型疏散標(biāo)志，疏散標(biāo)志應(yīng)沿隧道救援通道的疏散方向設(shè)置，其間距不大于30 m，并應(yīng)安裝在距地面1 m以下的墻面上。

隧道內(nèi)電力、電力牽引、通信、信號(hào)設(shè)備洞室均設(shè)置了火災(zāi)自動(dòng)滅火裝置，并設(shè)置3具4.0 kg的ABC干粉滅火器。

4.2 橋梁設(shè)計(jì)方案

橋面兩側(cè)擋砟墻外設(shè)置通信、信號(hào)電纜合槽、電力電纜槽，擋砟墻至橋梁外側(cè)欄桿凈距為1.2 m。當(dāng)發(fā)生地震、火災(zāi)等自然災(zāi)害時(shí)，1.2 m寬度電纜槽頂板可作為救援疏散通道的組成部分，橋上疏散指示標(biāo)識(shí)設(shè)置于擋砟防護(hù)墻上，采用黃色蓄光自發(fā)光型油漆涂刷，白天、晚上均能被快速識(shí)別。

4.3 路基設(shè)計(jì)方案

路基道砟腳以外路肩寬1.4 m，為0.7 m路基面及外側(cè)0.7 m通信、信號(hào)、電力電纜槽，槽上設(shè)有鋼筋混凝土蓋板。當(dāng)發(fā)生地震、火災(zāi)等自然災(zāi)害時(shí)，1.4 m路肩寬度可作為救援疏散通道的組成部分，路基在電纜槽蓋板頂面間隔一定距離設(shè)疏散指示標(biāo)識(shí)，采用黃色蓄光自發(fā)光型油漆涂刷，白天、晚上均能被快速識(shí)別。

4.4 疏散定點(diǎn)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)日本1973年、1974年的列車火災(zāi)走行試驗(yàn)所得的資料，在一定條件下，繼續(xù)運(yùn)行可能的時(shí)間約為15 min。［13］張呼客運(yùn)專線旅客列車速度的目標(biāo)值為250 km/h，估計(jì)旅客列車通過(guò)大尖山橋隧密集段的時(shí)間約為3 min，通過(guò)卓資中低山區(qū)橋隧密集段的時(shí)間約為5 min。因此事故列車仍有可能在事故發(fā)生后將列車開出橋隧密集段后停車進(jìn)行有組織疏散，但為保證旅客安全，仍考慮在兩處橋隧密集段各自的中部設(shè)置疏散定點(diǎn)。

在疏散定點(diǎn)位置修建疏散通道將旅客從正線疏散至山腳安全位置處，疏散定點(diǎn)處的疏散通道為混凝土坡道，考慮無(wú)障礙要求，坡率按1∶12設(shè)計(jì)。疏散定點(diǎn)的選擇主要考慮了以下幾個(gè)因素。

(1)鐵路既有設(shè)備因素

列車停車應(yīng)盡量拉出隧道洞口外后開展有組織疏散，因此疏散定點(diǎn)宜選擇在洞外?？紤]洞外橋梁橋面距地面高差較大，在橋上設(shè)置疏散定點(diǎn)后，設(shè)置直通地面且滿足緊急情況下旅客安全通過(guò)需求的救援通道難度較大且工程代價(jià)較大，因此兩處橋隧密集段均選擇在路基段落上設(shè)置疏散定點(diǎn)。

(2)鐵路行車組織因素

事故列車在疏散定點(diǎn)停車應(yīng)避免出現(xiàn)次生災(zāi)害。因此事故車停車狀態(tài)下的后車最小列車間距應(yīng)滿足緊急制動(dòng)距離、安全防護(hù)距離和一個(gè)列車距信號(hào)點(diǎn)距離。根據(jù)《鐵路客運(yùn)專線技術(shù)管理辦法(試行)(200～250 km/h部分)》規(guī)定:制動(dòng)初速度為200 km/h時(shí)，列車緊急制動(dòng)距離限值為2 000 m;制動(dòng)初速度為250 km/h時(shí)，緊急制動(dòng)距離限值為3 200 m。

(3)外部因素

疏散定點(diǎn)應(yīng)盡可能選擇近鄰具備滿足快速疏散、救援需要的外部道路的地段。同時(shí)疏散定點(diǎn)附近有能滿足被疏散旅客短暫停留需要的空曠場(chǎng)地。

5 結(jié)論

(1)為方便疏散與救援，有組織疏散應(yīng)依次按定點(diǎn)疏散、洞外疏散、洞內(nèi)疏散的優(yōu)先級(jí)秩序進(jìn)行疏散。

(2)橋隧密集段區(qū)段內(nèi)應(yīng)充分利用既有鐵路設(shè)備設(shè)施形成貫通的救援疏散通道，將旅客疏散至疏散定點(diǎn)，并在疏散定點(diǎn)設(shè)置便道將旅客疏散線外安全區(qū)域。救援疏散通道和便道的設(shè)計(jì)要滿足疏散人員通過(guò)能力。疏散點(diǎn)與既有公路交通設(shè)施要設(shè)置滿足救援需要的道路連接。

(3)疏散定點(diǎn)的選擇是一個(gè)綜合比選的過(guò)程，既要考慮鐵路既有設(shè)備和鐵路行車組織情況，也要考慮地理位置和公路設(shè)施等外部因素。

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