《城市地下空间建设新技术》第章二

城市地下空间建设新技术

2014年11月19-22日合肥全国注册土木工程师（岩土）继续教育必修教材

第13章城市地下空间防灾减灾技术13.1概述13.2地下结构防火安全技术13.3隧道火灾动态火灾预警救援技术13.4小结提纲隧道及地下空间安全问题的特点：

隧道及地下空间环境较封闭，难及时有效的处置疏散救援困难，容易致群死群伤灾后修复困难安全&防灾国内外地下空间火灾、爆炸等灾害事故......地下空间开发呈现规模化、网络化、深层化的趋势13.1概述2005年上海市地铁某标段盾构隧道进行旁通道冷冻法施工前的准备工作时，由于电焊工不慎，引燃水箱内冷却塔中的塑料散热片，引起火灾。火灾持续了约10min。火源起向下风侧约260m，向上风侧约170m隧道衬砌管片表面被熏黑。造成约15m范围内混凝土管片受到轻度到中度损伤，损伤层厚度最大达25mm13.2地下结构防火安全技术1968年，德国汉堡莫尔费雷特（MoorfleetTunnel）公路隧道火灾中，隧道拱部和边墙混凝土发生了严重的爆裂13.2地下结构防火安全技术1984年，英国萨米特（SummitTunnel）铁路隧道火灾中，隧道内最高温度达到1500℃，1900m范围的隧道衬砌受到了火灾损坏，其中严重破坏的范围为395m13.2地下结构防火安全技术1996年，英法海峡隧道（EuroTunnel）火灾中，600m～700m长一段衬砌受到不同程度的损伤，其中最严重的50m范围内原本厚45cm的衬砌管片混凝土剥落深度达30～40cm13.2地下结构防火安全技术1999年，勃郎峰公路隧道火灾中，最高温度达到1000℃,大火持续了55h，隧道结构受到严重损坏，拱顶局部沙化13.2地下结构防火安全技术2000年，瑞士圣哥达公路隧道火灾中，隧道内温度达到了1000℃，出事地段隧道顶部塌陷，隧道内部分路段被烧毁13.2地下结构防火安全技术2001年，美国霍华德城市隧道火灾中，隧道结构被严重破坏，火灾造成横贯隧道顶部直径1m的铸铁水管破裂13.2地下结构防火安全技术火灾对衬砌结构的损伤爆裂耐久性降低力学性能劣化内力变化及承载力降低大变形13.2地下结构防火安全技术影响玩人员姻疏散克和灭颈火救怨援工吐作的程开展影响序上部土建筑谎以及衬临近纱构筑徒物正现常使上用功多能的牧发挥降低寸地下牙结构决的安他全性盾，威蚀胁隧歌道及拆地下胁空间检日后惯的安柔全运轨营特别叙是处热于高涛水压努、软顾弱地灰层等摘情况恳下的摸盾构社隧道逢、沉蔑管隧蒙道，权可能棵导致浅密封洋及防磨水失惭效结构权的修熟复和锦重新屠组织删交通爷需要绳花费杰大量敌的人霞力和物力13翁.2地下结构快防火份安全下技术地层-结构炼体系疏热力锈耦合骑问题热-力耦尾合问天题火灾疲高温零热致邀应力结构鸟材料拖高温犁性能吴劣化不连毯续体娘系超静抹定体罩系结构-地层论相互愧作用13袋.2地下结构灯防火伪安全融技术混凝坡土高渣温后劝物理费力学辱性能落试验混凝熄土管年片火千灾高预温时也（高透温后近）力脚学行舱为管片确接头委火灾适高温忠时（滴高温痕后）阔力学这行为衬砌摄环火骑灾高谋温时但（高游温后暮）力尖学行射为材料层次→构件据层次烫→结疲构体谁系层恶次→丢结构热、地比层耦依合13到.2地下结构狂防火旅安全卵技术混凝土强度：C50抗渗等级：P10塌落度：50±10cm配合比/kg/m342.5水泥水中砂碎石Ⅱ级低钙灰高效减水剂（早强型）NDZ-10004411606381135885.29主筋1Ф10（HRB335，热轧带肋钢筋）箍筋1Ф6.5（HPB235，热轧盘条钢筋）钢纤维2冷拔钢丝型钢纤维，直径0.9mm，长径比L/d=55，掺量60kg/m3（1）衬鸭砌管脂片、渗接头通及衬瓣砌环1：3火灾栋高温旺试验13遇.2地下结构索防火肆安全湖技术研究值研究富内容谣：火津灾对贵衬砌串管片济的损雕伤机星理、娱衬砌顺管片沃高温娘性能须、衬杆砌管钞片接半头高舌温性途能火灾禾场景铃：温罢度－邀时间档曲线强选用HC曲线混凝川土管陕片、猎接头通火灾沉试验13祖.2地下结构央防火秤安全往技术研究谱内容感：衬庄砌环夹火灾虽高温江时（眠高温夏后）蹲的力仙学性烧能、邀承载舞能力术、破厅坏模虎式、叫破坏扎机理火灾天场景念：温锐度－冰时间储曲线界选用HC曲线混凝薪土衬段砌环阔火灾暴试验13郑.2地下结构陡防火晶安全懒技术衬砌悼环钢筋膛混凝冶土及轧钢纤孟维管荒片衬砌小管片丹及衬砌环火饲灾试率验13沃.2地下结构坦防火险安全斜技术火灾缎高温别时衬茄砌管笛片内柜温度郑场的京传播顽分布坑规律13值.2地下结构叹防火蝇安全藏技术初始匆荷载瞎状态纺对管岭片火枣灾高伐温力炒学性期能的尾影响13瓜.2地下结构券防火堆安全帆技术火灾慨高温播导致顽的衬涌砌环思内力惨重分干布13饱.2地下结构葬防火政安全絮技术接头位置玻对衬骨砌环火暂灾高员温破管坏模式消的影甲响13珍.2地下结构摩防火新安全蒸技术轨道难交通9号线猴桂林撤路站—宜山笔路站志区间芦隧道罩工程外径遇：6.称2正m，衬够砌厚煌：35垂0讨mm，环狼宽：1.你2费m环间始连接锹：17根M3梯0纵向边螺栓叠；块宅间连眨接：2根M3拳0环向唉螺栓管片混凝遥土等待级：C5锻5，抗爱渗等耐级：1.晓0吓Mp信a（2）地发铁盾脚构隧斩道管盛片足尺火毯灾试柴验研南究13课.2地下结构压防火筛安全泡技术13责.2地下结构影防火僵安全攀技术管片波混凝编土高累温爆滨裂5-超20库mi触n17书5-晚50票0˚C26仇-5雨1m快m13煎.1君-5珠5.絮7%13仪.2地下结构毯防火跪安全解技术管片纽奉混凝汗土高污温爆冷裂13响.2地下结构痰防火钓安全镰技术管片爸混凝隆土高司温爆纹裂13届.2地下结构夸防火铸安全植技术管片贡纵向首接头致变形接头层张角卵变化13士.2地下结构办防火孟安全票技术管片楼纵向号接头珍螺栓可、止异水带驰温度蹲变化接头瘦螺栓13翠.2地下结构桶防火坚安全逮技术管片言纵向辅接头裂螺栓碰、止鸡水带禽温度狭变化接头哭止水林带13阶.2地下结构划防火踪蝶安全肆技术管片积接头泡手孔皆、嵌晚缝封颤堵方股法及壮性能维评估13南.2地下结构碗防火涨安全暗技术管片艰接头饿手孔将、嵌谅缝封薪堵方呢法及年性能室评估封堵联可降夹低火案灾高墙温时窄螺栓织及止方水带浊温度功，抑产制火敲灾高符温对矛接头德性能惹的影赵响13由.2地下结构辩防火倘安全踏技术火灾条件窗下盾珍构隧车道的千荷载从由两闭部分银组成寻：衬广砌结鸭构自技身的桨温度企应力起和外鉴层土访中水亦汽化喜而产却生的芽汽压抛力以秩及土绕体膨设胀产界生的热膨胀释力（3）结抬构-地层晕耦合规体系椅火灾试验详研究（1）13梨.2地下结构弄防火哨安全护技术（3）结悟构-地层挠耦合连体系结火灾试验研究（2）13趴.2地下结构臭防火楚安全例技术火灾逆条件勺下，股由于廉地层厨中水恳分汽爸化而抖产生探的蒸佣汽压糖力，乏将对扎地下符结构冶产生妇额外俩的压排力（3）结蜘构-地层剃耦合夺体系说火灾试验血研究（3）13须.2地下结构旺防火篇安全底技术火灾血高温扒下地劫下周故围地扁层土府体力泥学行堂为（3）结轰构-地层叮耦合间体系注火灾试验容研究（4）13乏.2地下结构鄙防火丑安全乒技术火灾崇高温责下大尺直径爷装配橡式衬字砌结授构体聪系渐茧进性稍破坏永的机钻理：1）火幅灾高结温作安用过议程中眯，温院度在誓衬砌废结构灶内呈周现渐萄进性味扩散下增加板的过搞程，肌使得淘衬砌街结构淘体系掠的混驱凝土孕、钢约筋、货接头卫连接捉螺栓众等力炊学性熔能也互在时女间上模呈现艺出出点渐进尚性劣止化的唤过程刘，逐汤渐从已初始柳值向耍失效姻状态致过渡值；2）由馒于火慎灾时信衬砌枯内温惩度场撤分布再的不淡均匀心性不浴仅表帮现为差沿衬踪蝶砌结王构厚械度上拜的不介均匀昌，同勤时也拖表现因为衬葬砌结咬构体晋系不饥同部冶位温滋度分伸布的念不均慕匀，宅使得典衬砌浑结构首体系胜的破涂坏表受现出状空间竹上的脖渐进洽性演膊变过减程；3）火执灾高柔温作映用过盏程中脂，衬屯砌结菌构体齿系各抗位置窄初始记受力侍状态踢不同购，衬吵砌结佣构体抗系各移位置云达到杂破坏羽状态柄的时植间也延不一锈致。旁衬砌粥结构速体系将表现巩为从烟最先胡破坏叹的薄居弱环零节开康始，征随着叫内力乡丰重分丘布和啊转移迷，破驴坏状霞态逐吨渐蔓蒙延，食在空盈间上牧衬砌畅结构垫体系缘瑞呈现载出渐掌进性卧破坏袖的现握象；4）由互于衬去砌结缴构体膜系的艇变形抱的延侍迟，会在火杆灾高制温作掠用过刮程中部，由吼于荷击载的衫变化域及内激力重宵分布饼，衬汗砌结广构体借系的己变形辉、内颈力状傍态都框处在亮逐渐博调整陈、演浩化的皇过程种；5）衬五砌结粘构体讲系与层周围涝地层咽之间伤的相痒互作复用及巡寿渐进己性调桐整与累演化崇。13弄.2地下结构凑防火川安全录技术（4）滩管片亚火灾详高温阀力学汽特性锈计算道理论冻与模毁型任意疯边界益条件日下管咳片火倚灾高紫温力粱学行惨为的糕描述非及内闯力、测位移胁计算13杜.2地下结构州防火牧安全易技术（5）姐管片间接头惑火灾析高温驼力学前特性妻计算途理论腿与模剩型4013古.2地下结构危防火芹安全咏技术基本侍参数材料存参数周围轻地质渡环境火灾喇基本盖参数结构延耐火汽措施蜘及救里灾措戏施（5）地下层结构币火灾捷安全狮性评奇估方犬法13珍.2地下结构腊防火晴安全采技术模糊角综合丝式评判辟法安全伸等级垮标准13弱.2地下结构嗓防火疑安全摇技术抗爆筝裂复劲合盾罗构隧续道管片可抑棚制爆末裂，熔不会攻明显麦降低哲高温爷后衬僚砌结恶构的购抗渗秒耐久粪性。无需份增厚痒衬砌肥，无轻需增孝加隧音道开尿挖断禽面。拼装苍与普粘通管渣片一渡样，返无需收增加栽额外那施工买时间植。可以望满足痕工程鉴全寿撒命的考要求疤，提稼供了水从施狮工到遮运营警全程姥的抗胸爆裂樱能力拦。与通厘体掺检加聚困丙烯史纤维佛相比友，由话于只他在PC层内斯使用后聚丙景烯纤岗维，形因此隐用量蚀较少限，造禁价上内不会念增加娘太多末。（6）地下贤结构养防火民保护蜓技术13舞.2地下结构椒防火虑安全称技术空间艰比较弱封闭拜，自诵然排猾烟困虚难，锹火灾脊发生隶后升讨温速李度快疼，易紧爆发隆成灾对外疗出口嗽少，括导致勤疏散靠救援访工作搞非常困难1.地下空间缸火灾盈安全猫问题嚷的特您点扑救稍非常艰困难健，因元为消邮防人驶员进沫攻路获线缺趁乏，果很难知接近疾火源扑救13猪.3隧道欠火灾欢动态杠火灾馒预警伐救援动技术现有讯的防蛾火疏钳散救环援措岭施有吗：设备置了监控扒系统妖、固沉定消拨防系局统、辰疏散泽通道跳以及送其他业的结坐构防沫火措刻施，同剪时还痰制定扮了火洒灾疏散现预案。存在赌的不米足之认处和轿问题流：所能聋够得妈到的火情很信息申比较已有限，只参能知双道火烟灾探寸测器裂所在会点处早的温轮度，受而对佳于地冈下空笋间内州的整浩体温锁度分跌布情佳况了京解不威足；对于铺烟雾省扩散面的监粪控和淹预测滨能力凑不足荡；闭路愁电视隆系统广的摄像执头容课易被劳烟雾县遮挡而失摔去其备作用秤；各系崖统之荒间的趁联系胆配合廊不够哪紧密蚀，无缎法充上分发帝挥各叨系统易设施景的功梅能效侮果；现有节的火碧灾疏散童预案内多为等固定模性的摘、文矛字性萝的预面案，而慰火灾钱现场矩的实似际火练情是菊实时番发展邻变化狠的，训这就钉使得沙一成拥不变拖的固毯定的添预案偶无法租满足绒实际僻的需播求。13尿.3隧道脾火灾福动态卷火灾躬预警秤救援玩技术13贯.3隧道晓火灾俗动态环火灾姥预警咐救援感技术火灾临的误已报、价漏报火灾呈现场体实时型信息溪的获活取疏散扎救援管预案嗽及防竹灾管罪理体麦系不撇能适燥应火扛灾现坛场的粱复杂情况数字胳化应急蜂疏散赠救援笼体系鸦（灾星害监拉测报甲警新声技术帮、疏渠散救雄援新良技术惧、数插字化窄应急侮救援滨预案颤等）火灾蹄预警疏散13酬.3隧道凶火灾竭动态掏火灾坡预警俯救援振技术2.总体思路结合梅火灾隙探测印器收香集到哨的数答据实描时重废构地尖下空含间内莫火灾居情况候下的悄三维眉温度村、烟燃气场建立匙火源芝温升妖曲线动与火岂灾类发型、裂火源肺热释残放速总率等谜重要昨火情以信息邻间的谎关系根据富火势敢的实越际发裙展情荒况来送选择她并实鹅时调般整疏杰散方宗案，壶从而租达到魂人员方疏散劈燕的最渔合理类化火情炮信息获取三维袜温度烟气掌场重牛构数字昼化疏散益预案13众.3隧道川火灾粪动态散火灾槽预警盈救援闯技术隧道宏火灾葵动态惊预警餐疏散漂救援净系统桐组成婶及功竖能图大断漂面隧层道足恢尺火猪灾试耳验研餐究13爱.3隧道店火灾撤动态畜火灾研预警鲜救援呆技术3.试验画验证高海敌拔寒娱区特贴长隧昼道现猎场火乒灾试膛验研梢究13醉.3隧道罚火灾驳动态搁火灾心预警葵救援低技术3.试验抢验证4.本技诉术的答优点13妇.3隧道工火灾病动态饶火灾佛预警英救援场技术能提例供火惹灾时大量岩的关膝键信雨息，包漆括火悉源点灰位置竖，火湿灾大私小和息类型味，温睁度场亡，烟佩气扩扰散范艘围和屈移动每速度毅，从深而更技好地贤指导荡救援懒疏散昆工作庭。实时桥性：根予据火永灾探涌测器诸测得海的信宝息实逼时地特重构拦地下姑空间役内的蝴三维躲温度销烟气岂场，第从而欺实时渠地调虾整所节执行渗的应唯急疏打散救河援预稿案。合理哪性：根倍据地岭下空萌间内忆实际都的火标势发旁展情哀况来欲选择疫相应荡的疏靠散救售援预旬案，剧从而伞能够借保证撤预案难实施耳的有研效性些。火灾蝇预警才系统排运行滑状态不实时亡监测扛与评歪估独立雷光纤颜光栅呢感温丘火灾铺探测赤系统13涛.3隧道闯火灾烧动态计火灾水预警拘救援婆技术5.工程会应用13产.3隧