城市地下空間建設新技術2016年7月全國注冊土木工程師（巖土）繼續教育必修教材*13.1概述13.2地下結構防火安全技術13.3隧道火災動態火災預警救援技術13.4小結第13章城市地下空間防災減災技術*隧道及地下空間安全問題的特點：隧道及地下空間環境較封閉，難及時有效的處置疏散救援困難，容易致群死群傷災后修復困難安全&防災國內外地下空間火災、爆炸等災害事故......地下空間開發呈現規模化、網絡化、深層化的趨勢13.1概述*2005年上海市地鐵某標段盾構隧道進行旁通道冷凍法施工前的準備工作時，由于電焊工不慎，引燃水箱內冷卻塔中的塑料散熱片，引起火災。火災持續了約10min。火源起向下風側約260m，向上風側約170m隧道襯砌管片表面被熏黑。造成約15m范圍內混凝土管片受到輕度到中度損傷，損傷層厚度最大達25mm13.2地下結構防火安全技術*1968年，德國漢堡莫爾費雷特（MoorfleetTunnel）公路隧道火災中，隧道拱部和邊墻混凝土發生了嚴重的爆裂13.2地下結構防火安全技術*1984年，英國薩米特（SummitTunnel）鐵路隧道火災中，隧道內最高溫度達到1500℃，1900m范圍的隧道襯砌受到了火災損壞，其中嚴重破壞的范圍為395m13.2地下結構防火安全技術*1996年，英法海峽隧道火災中，600m～700m長一段襯砌受到不同程度的損傷，其中最嚴重的50m范圍內原本厚45cm的襯砌管片混凝土剝落深度達30～40cm13.2地下結構防火安全技術*1999年，勃郎峰公路隧道火災中，最高溫度達到1000℃,大火持續了55h，隧道結構受到嚴重損壞，拱頂局部沙化13.2地下結構防火安全技術*2000年，瑞士圣哥達公路隧道火災中，隧道內溫度達到了1000℃，出事地段隧道頂部塌陷，隧道內部分路段被燒毀13.2地下結構防火安全技術*2001年，美國霍華德城市隧道火災中，隧道結構被嚴重破壞，火災造成橫貫隧道頂部直徑1m的鑄鐵水管破裂13.2地下結構防火安全技術*火災對襯砌結構的損傷爆裂耐久性降低力學性能劣化內力變化及承載力降低大變形13.2地下結構防火安全技術*影響人員疏散和滅火救援工作的開展影響上部建筑以及臨近構筑物正常使用功能的發揮降低地下結構的安全性，威脅隧道及地下空間日后的安全運營特別是處于高水壓、軟弱地層等情況下的盾構隧道、沉管隧道，可能導致密封及防水失效結構的修復和重新組織交通需要花費大量的人力和物力13.2地下結構防火安全技術*地層-結構體系熱力耦合問題熱-力耦合問題火災高溫熱致應力結構材料高溫性能劣化不連續體系超靜定體系結構-地層相互作用13.2地下結構防火安全技術*混凝土高溫后物理力學性能試驗混凝土管片火災高溫時（高溫后）力學行為

管片接頭火災高溫時（高溫后）力學行為襯砌環火災高溫時（高溫后）力學行為材料層次→構件層次→結構體系層次→結構、地層耦合13.2地下結構防火安全技術*混凝土強度：C50抗滲等級：P10塌落度：50±10cm配合比/kg/m342.5水泥水中砂碎石Ⅱ級低鈣灰高效減水劑（早強型）NDZ-10004411606381135885.29主筋1Ф10（HRB335，熱軋帶肋鋼筋）箍筋1Ф6.5（HPB235，熱軋盤條鋼筋）鋼纖維2冷拔鋼絲型鋼纖維，直徑0.9mm，長徑比L/d=55，摻量60kg/m3（1）襯砌管片、接頭及襯砌環1：3火災高溫試驗13.2地下結構防火安全技術*研究研究內容：火災對襯砌管片的損傷機理、襯砌管片高溫性能、襯砌管片接頭高溫性能火災場景：溫度－時間曲線選用HC曲線混凝土管片、接頭火災試驗13.2地下結構防火安全技術*研究內容：襯砌環火災高溫時（高溫后）的力學性能、承載能力、破壞模式、破壞機理火災場景：溫度－時間曲線選用HC曲線混凝土襯砌環火災試驗13.2地下結構防火安全技術*火災高溫時襯砌管片內溫度場的傳播分布規律13.2地下結構防火安全技術*初始荷載狀態對管片火災高溫力學性能的影響13.2地下結構防火安全技術*火災高溫導致的襯砌環內力重分布13.2地下結構防火安全技術*接頭位寄置對襯砌環火并災高溫破批壞模式的影響13.爸2地下結構努防火安全舞技術*軌道交通乓9號線桂舉林路站—蓮宜山路站連區間隧道訪工程外徑：旺6.2你m，狠襯砌厚序：35裂0m面m，環送寬：1摧.2毯m環間連謙接：17根M30縱向螺名栓；塊久間連接莊：2根M30環向螺體栓管片混航凝土等侮級：C55，抗滲雅等級：1.0重Mpa（2）地鐵盾莫構隧道管片足尺司火災試驗研究13.撕2地下結摔構防火造安全技螺術*13.焰2地下結奮構防火勢安全技節術*管片混濃凝土高溫爆拼裂5-20領min175-姑500?C26-5完1mm13.1麥-55.嚇7%13.孩2地下結構顧防火安全則技術*管片混蔬凝土高溫爆裂13.2地下結構權防火安全踐技術*管片縱聽向接頭超變形接頭張鑰角變化13.2地下結構蒸防火安全評技術*管片縱向接頭螺申栓、止朝水帶溫嶼度變化接頭螺栓13.2地下結構助防火安全踐技術*管片縱向接頭螺栓覆、止水帶抱溫度變化接頭止水伯帶13.2地下結構靠防火安全培技術*火災高溫代下地下周飼圍地層土棟體力學株行為（3）結構-地層耦額合體系蜓火災試怪驗研究（4）13.2地下結客構防火躲安全技旅術*火災高界溫下大炕直徑裝尤配式襯砌結地構體系繼漸進性撈破壞的機理：1）火災拼高溫作齡用過程吸中，溫坐度在襯零砌結構掘內呈現侵漸進性某擴散增岡加的過狀程，使獻得襯砌閱結構體紹系的混突凝土、江鋼筋、鏟接頭連慈接螺栓陡等力學啟性能也沸在時間直上呈現解出出漸進性劣奮化的過程，稿逐漸從初仍始值向失腥效狀態過她渡；2）由于火襯災時襯砌啊內溫度場近分布的不兼均勻性不艙僅表現為端沿襯砌結刃構厚度上惕的不均勻縱，同時也模表現為襯閱砌結構體禮系不同部餃位溫度分錫布的不均粗勻，使得鏈襯砌結構婚體系的破宅壞表現出空間上楚的漸進晨性演變過程；3）火災尖高溫作密用過程輪中，襯便砌結構每體系各榮位置初輸始受力杰狀態不持同，襯卻砌結構蔥體系各看位置達潛到破壞顯狀態的剝時間也紡不一致顧。襯砌烤結構體尺系表現臟為從最先饑破壞的握薄弱環鴉節開始往，隨著內扔力重分貨布和轉穴移，破戴壞狀態趴逐漸蔓聞延，在僑空間上撲襯砌結久構體系鬼呈現出孤漸進性錯破壞的矮現象；4）由于襯涂砌結構體己系的變形的變延遲，在火災高肚溫作用過聲程中，由胃于荷載的獻變化及內強力重分布每，襯砌結猛構體系的燦變形、內溜力狀態都鄭處在逐漸扶調整、演疊化的過程你；5）襯砌結燦構體系與黑周圍地層供之間的相互作酸用及漸賀進性調慌整與演泉化。13.陰2地下結構燃防火安全凝技術*13.3隧道火池災動態火災預江警救援技術2.總體思紐奉路結合火角災探測述器收集也到的數傾據實時晶重構地筑下空間率內火災吃情況下齊的三維溫度鄙、煙氣場建立火源淡溫升曲線溉與火災類堅型、火源城熱釋放速探率等重要甩火情信息雁間的關系根據火勢早的實際發獨展情況來靠選擇并實歌時調整疏叨散方案，配從而達到組人員疏散謊的最合理貌化火情信瞇息獲取三維溫變度煙氣場腿重構數字化疏散預狹案*13.3隧道火災轎動態火災測預警救援求技術隧道火日災動態濤預警疏爭散救援優系統組健成及功碗能圖*大斷面隧禽道足尺火災脾試驗研究13.3隧道火括災動態則火災預屠警救援棚技術3.試驗驗蠢證*高海拔判寒區特攝長隧道現場火王災試驗研究13.匯3隧道火臥災動態鞠火災預括警救援團技術3.試驗驗謠證*4.本技術挺的優點13.縱3隧道火及災動態意火災預主警救援姿技術能提供訊火災時大量的輝關鍵信敗息，包括住火源點謀位置，舉火災大晨小和類裳型，溫代度場，輕煙氣擴刻散范圍恐和移動在速度，慶從而更羽好地指圣導救援誕疏散工綢作。實時性：根據火雁災探測器棉測得的信卷息實時地細重構地下餓空間內的響三維溫度劉煙氣場，續從而實時按地調整所過執行的應薦急疏散救導援預案。合理性：根據密地下空獵間內實本際的火能勢發展奧情況來世選擇相大應的疏區散救援忌預案，濕從而能耽夠保證謊預案實霜施的有蒼效性。火災預職警系統幫運行狀含態實時屯監測與良評估*獨立光纖怪光柵感溫踩火災探測覺系統13.鳳3隧道火災相動態火災熱預警救援應技術5.工程應撕用*13.3隧道火咐災動態諷火災預混警救援鎖技術5.工程應爬用獨立光壞纖光柵物火災探咱測系統乳布置圖*5.工程應瓶用13.者3隧道火破災動態挪火災預做警救援鵝技術中控室*13.僚3隧道火災旱動態火災洞預警救援碰技術5.工程應投用現場火災勞試驗*13.4小結（1）由于環艙境的封閉環性，交通欲隧道的火旱災安全是匯一個非常友重要的問貴題（2）火災高熔溫會導致混凝土易爆裂、周力學性份能的劣鵝化及耐慣久性降表低，大大降話低結構的承載力挖和安全倍性。裝配式萬襯砌結構肅在火災過敲程中（火猴災升溫階鵲段、穩定怒階段、降窄溫階段、搜冷卻后階鵲段）在時護間及空間填上表現出漸進性盼破壞的鄭特征。（3）抗爆裂復合盾構扔隧道管片壺技術具有較攀高耐火揪性能且智經濟，嘉能夠克