危险货物对隧道安全的影响

1、隧道与地下空间技术2000年2号15卷 P167-P173非法的危险货物运输及其其对隧道安全的影响By ：J. S. M. Li and W. K. Chow摘要：,最近在香港的一场由卡车非法运载柴油造成一条隧道的火灾引起了人们对于行车隧道安全方面的高度关注。这车是一个普通的车辆没有适当的防范由于这些液体燃料可能引起的意外火灾。本文研究是在一个没有适当保护措施的的携带非法柴油卡车着火对安全行车隧道的影响。实证结果对泄漏火灾和coolingjet表达式用于评估可能的隧道环境。区域模型的双层CFAST也用于验证结果。在小于100米长的隧道发生火灾后烟的温度可能高达300C并且烟会迅速传播。隧道管理

2、部门因出台一项合适的安全管理计划，如果有必要车辆在进入超过指定长度的（,比喻说230米）隧道之前因应该检查每车的封闭式结构是否合格。1 简介在香港发现越来越多的非法移动石油站 1销售非法石油如未经处理的柴油。当这些建筑物没有适当的对可能的由于存储大量的非法的液体燃料而引起的火灾风险的适当防护时，这将产生较大的问题。此外,运输这些液体燃料的车辆在经过隧道时可能会导致问题。根据香港的消防服务部门(FSD)规定2、3,任何车辆用于运输类别2或5级危险货物,包括柴油和其他液体燃料,必须有足够的消防和必须获得批准签发的许可证书FSD。车辆携带大量的易燃液体没有许可证可以极大地危及安全的道路使用者,尤其是

3、当卡车里面移动一个行车隧道。例如在1999年7月的一个火灾事故,一辆卡车载着约500公升的未经处理的柴油发生在狮子山隧道4,5。它没有一个香港的消防服务部门载运危险货物许可证,也没有保证它不发生液体燃料火灾的设计。卡车是异常快速而穿越隧道从九龙到沙田，它没有在收费站停车。车辆被观察到发射烟雾而通过收费站。卡车在冲出收费站大约30米才最终停了下来。司机在车辆发生火灾后逃出了车辆。这个火灾被怀疑是当石油泄露在热引擎轴上被点燃而引起的。当这样一个火灾事故发生在一个隧道时，损害结果比在火灾发生在户外更严重。因为在这种情况下，加重因素包括密闭空间,数量有限的道路，闪光，逃避损失的能见度。鉴于此，本文对与

4、在这种更加不利情况下的卡车经过隧道时的火灾的评估根据参数解决。事实上,这一事件上面描述的不是第一个发生在香港。爆炸发生在一个集装箱卡车携带摩托车6。冲击波产生的爆炸很强烈，玻璃，甚至一些外部完成在附近的建筑物被损坏。在新闻中报道,爆炸甚至扭曲的金属碎片扔热到的38层建筑(近120米之外)相邻的道路。幸运的是,爆炸发生在一个开放的高速公路,在卡车进入隧道之前，所以造成的所是不是太大。2 火灾场景基于在报纸上报道的信息以下是假定火灾场景：一辆卡车携带0.5立方米的柴油游走在狮子山隧道。石油泄漏的一个从油罐圆孔底部的槽泄露而产生火灾。油罐是假定为矩形:长0.5米,宽0.1米,高0.5米。狮子山隧道首

5、次构建提供一个经济的途径从沙田至九龙输送水,如图1。它建于1960年代末,隧道是放大后提供空间,为一个额外的道路连接。的主要原因之一是由于建设隧道地面沙田新赛马。沙田是进一步发展后成为一个城市地区,人口超过100万。隧道的一些基本特性如下：长度（入口到出口） 1425米净断面面积： 69平方米最大净高 8.5米车道宽度 7米车道上空的最小净空 4.7米纵向坡度： 1：400（从沙田入口方向）机械通风是隧道中提供通过两个站,位于两端。每个地铁站都配备有四个供应球迷和四排气扇,提供一个空气流量为142立方米/秒。新鲜空气是通过迫使供应管道在车道和带进隧道通过格栅中提供的人行道。被污染的空气被牵引通

6、过插槽在天花板和回到电台,提供新鲜的空气。一氧化碳探测器,能见度、消防设备和紧急电话安装。在探测器的信号被传输到控制室,以便通风风扇的速度可以改变提供所需数量的新鲜空气。3 热量释放速率的估算热量和烟生产率从这样一个估计火灾风险评估中得出。有很多参数时应考虑确定火灾大小油罐车。热释放速率Qs的溢出火可以计算而言,燃烧率,燃烧面积,燃烧的热量对柴油的AHc值39.7 MJ /公斤，和燃烧效率，因为Q, = m AH这一公式提出在文献8,最初的溢出的油的多少对巷道以及燃烧率泄漏的火、燃烧效率是很重要的。本文考虑了这些重要因素。3.1 初始溢出量 计算火灾的大小通常是建立在溢出的液体泄漏的径向扩散沿

7、水平面。最大的泄漏面积可获得一个的体积流量q燃料泄漏槽,大规模泄漏燃烧率m”(公斤/ s mS)和燃油的密度p(940到1000公斤/立方米): Amax=qp1000m在引例8中,在时间t(s)从一个圆孔底部的油轮可以计算方面水平的表面积泄漏舱t(mS),孔直径D(m),初始高度的汽油h (m),流收缩系数C(0.7),和重力加速度g(mL/s2)。 q = 2000A wtk (h1- kt)k由下式给出： k=CvD22g 8AT从理论上讲,简化溢出区A不能超过Amax。它的值可以减少,因为溢出的燃料将被排水处水沟排出。3.2泄漏火灾的燃烧率池火灾的燃烧率的计算通常是基于测试使用相对深燃

8、料床的厚度大于50 mm。然而,泄漏物的厚度在道路上溢出预计将低于7毫米。基于文献8和测试,确定了燃烧速率为薄燃料床(7毫米的厚度),燃烧率可作为0.036公斤/ s m 2在分析最初的流淌火灾。注意,辐射的影响从隧道墙壁在燃烧率并不会被认为是在这个研究里面的研究内容。 火灾热释放速率（MW）与泄槽孔直径（m）之间的关系图 -燃烧效率为0.5 燃烧效率为0.8图二：最大热释放率对不同初始泄漏火灾孔直径关系图3.3燃烧效率燃烧效率问将随通风条件。对于纵向通风与空气速度高于3米/秒,问是假定为0.8;因为没有通风,q取作0.5。最大热释放速率初始泄漏火灾对孔直径0.08米0.5和0.8燃烧效率计算

9、使用方程(1)。这项研究的结果发表在图2。我的价值是53.3米 2,给予相当大的火。对于小洞直径产生的泄漏率小,热释放速率的火灾只是略受燃烧效率。一个可能的解释是,所有柴油会烧起来很快。对于上述情况,如图2所示,热释放率的变化在2 MW和61 MW。热释放速率也取决于通风条件的隧道,将增加与通风速度。4 火灾环境防火分区模型十分发育,可能适合10来模拟隧道火灾的多单元的概念。对狮子山隧道天花板高度为8.5米。方程的火羽流和顶棚射流用于大多数区模型将适用于这天花板的高度。由于隧道长,横向运动的顶棚射流是松散的。然而,必须注意在水平上限飞机当没有垂直天花板屏幕(进入挑檐底面)在门口。最大的气体温度

10、Tmax靠近天花板在给定径向位置r远离火可以通过阿尔珀特11方程提出 H是天花板的高度4.7米以上火,T是环境温度作为25C。变化的温度上升(Tmax- T)以及一个溢出的r火孔直径0.08米,燃烧效率0.5和0.8(当参数分别设定为38 MW和61 MW,),如图3。这是观察到温度高于350以上火灾可能是C,然后降低到100C略高于30米开外当r。的值(Tm - T)然后滴与r增加较快,但仍接近50C 在大约离火700米远之外的地方。水平分量的烟速度可以估计的填充顶棚射流方程: 图三：温度的升高与离火焰中心距离的关系图结果的V r,溢出火沿着如图4所示。顶棚射流的速度将高于5 ms到位大火,

11、但当r是increasecl迅速减少。V的值减少由于体积收缩:造成下降的温度作为r是增加。混合和夹带的清凉的空气温度进一步降低。从估计的水平分量的气体速度、时间烟雾传播沿着天花板可以计算,结果显示在图5。可以看出吸烟,:一个传播约100在第一分钟,传播的烟可以快速的在这种情况下泄漏的火。该区域模型C快3.13版本(12)是用于验证上面的结果。一个100米长的隧道段与被认为是火位于中心。以一套假定NFPA超高速t2火燃烧,截止热释放速率30兆瓦的在410年代到1500年代,然后腐烂到零在2000年代,平均温度为320C的烟雾和烟层界面的高度保持在3.1米以上的地板在燃烧期间(从410年代到150

12、0年代)。结果不一致估计如图3所示,当温度明显降低,图。然而,烟气温度降低到255C当隧道段的长度增加到200米,225C当段长度是300米,195C当段长度是400米,175C的长度为500米。烟层界面高度为所有这些例子是非常接近3.1米。注意房间的长度限制在CFAST 3.13是500米。长隧道段,采用多单元的概念。一个三个单元配置与火在中央细胞被认为是。每段的长度300米,平均烟气温度超过三个132C细胞和烟层界面的高度保持在2.8。如果每个隧道段作为500米长,平均温度为93C的烟雾和烟层界面的高度保持在2.6米。结果更一致如图3所示。5 讨论从以上分析中可看出，有以下几点需要注意：经

13、验表示溢出火和天花板上的火花对估计可能的火灾环境的隧道是有用的。在使用防火区CFAST模型3.1312，有一个限制隧道长度。多单元的概念是有用的在这种情况下,但隧道段的长度必须仔细考虑。从经验公式计算的天花板上火焰、烟与温度高于100C会遇到在30米羽和快速的水平速度会产生火灾。这表明,烟应该是在地方中提取尽可能的靠近火源尽可能。提取的燃烧后的粉末物质和相关设备必须能够承受高温。它是有风险的使用设备,没有能力抵抗更长时间在至少250C,根据香港的消防服务部门。注意,对那些携带风险有巨大火灾、设备温度等级在400C 1.5小时可能会推荐其他地方(例如。13。在空气温度额定值为球迷释放和减压系统是

14、300C的建筑物喷水灭火保护,和600C的建筑没有规定,洒水保护BS5588:第4部分199814。它肯定保证更高的可靠性,这是最重要的特点,设备必须在这种情况下。为应对快速传播的烟沿隧道天花板,这是至关重要的启动或提高通风尽可能快。然而,稳定的热烟气层可能被打扰如果空气被吹进隧道太早了。“推拉”通风系统,可能有一个时间延迟允许乘客疏散到一边的火前系统的驱动。然而,火的大小可能会增长到一个较大的值如果“延迟时间”太长。一个更详细的计算必须进行,以确定一个合适的操作时间。烟的温度和速度也大大减少了距离超过100米的火。很短的隧道,如。,不到200米,烟可以迅速传播出去,然而仍热得足以保持浮力。参

15、照当地规定3,动态排烟系统没有必要为隧道230米长或更少。这是相当合适这里结果。 此外,对于隧道超过230米,这意味着更大的风险。因此,检查卡车与封闭式结构,如果有必要,应进行隧道超过230米的长度。图四：气体速度接近上限图图五：热气体随时间流动距离6 结论统计数据表明,隧道火灾的发生由于运输液体燃料低如果车辆配备有适当的消防系统。即便如此,这种火灾的后果不容忽视。然而,随着增加的情况下发现运输非法液体燃料,有这样的可能性在隧道火灾可能不会如预期的那么低。大型隧道火灾热释放率与60 MW可能结果。初步危险评估与经验公式可在文献和防火分区模型被报道。火环境由于液体泄漏火灾可能是危险的。热烟会快速生成,烟会旅行前与高速。这将是非常危险的在交通拥堵。此外,隧道不能使用这样一个火后立即发生。阻塞的一个隧道如引用案例的狮子山隧道意味着巨大的经济损失。可能有重大损坏路面和石板路面。隧道设备可能被摧毁或严重受损的高温和火焰的副产品。近似的损害费用每一个隧道火灾事故不同于案件案例15。此外,破坏程度决定了长隧道将关闭进行调查和维护。例