劉鵬

(中信正業(yè)(武漢)投資發(fā)展有限公司，湖北 武漢　430040)

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大跨徑斜拉橋火災(zāi)下風(fēng)險(xiǎn)防范措施研究

劉鵬*

(中信正業(yè)(武漢)投資發(fā)展有限公司，湖北 武漢430040)

摘要：為了研究制定斜拉橋火災(zāi)作用下的風(fēng)險(xiǎn)防范措施，以某斜拉橋?yàn)楣こ虒?duì)象，結(jié)合橋梁發(fā)生汽車燃燒火災(zāi)事故特點(diǎn)，制定斜拉橋火災(zāi)事故防護(hù)體系圖，在橋梁關(guān)鍵部位設(shè)置各類標(biāo)志措施以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)下的交通疏散。建立斜拉橋抗火救援保障體系，布置監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)和橋梁應(yīng)急顯示系統(tǒng)，關(guān)鍵部位設(shè)立消防滅火措施，保證了火災(zāi)下斜拉橋的安全運(yùn)營(yíng)。

關(guān)鍵詞：斜拉橋；火災(zāi)；運(yùn)營(yíng)階段；防范措施

1引言

隨著易燃易爆品的車輛增多及橋梁工程的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的車輛在橋梁上行駛時(shí)發(fā)生燃燒。2007年6月20日，美國(guó)納什維爾的一座公路高架橋上，裝有石油的油罐車與貨車發(fā)生碰撞，燃燒起火，大火使橋梁的溫度迅速升高，事故發(fā)生后，橋梁處的交通被封鎖，重新加固維修后才得以通車。2012年11月16日，膠寧高架路鎮(zhèn)寧立交橋上一輛面包車自燃，導(dǎo)致橋梁發(fā)生損傷，消防隊(duì)員趕到后歷經(jīng) 1.5 h后才完全將大火撲滅[1]。大跨徑斜拉橋跨徑大，結(jié)構(gòu)整體柔度大，一旦發(fā)生火災(zāi)，不僅會(huì)造成人員重大傷亡，導(dǎo)致橋梁交通陷于癱瘓，同時(shí)會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)造成整體或局部損傷，增加橋梁修復(fù)難度，損失不可估量[2]。

目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)隧道火災(zāi)的研究成果，制定出隧道火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)防范措施，對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的火災(zāi)研究多集中在中小型簡(jiǎn)支和連續(xù)梁，對(duì)大跨徑斜拉橋上的火災(zāi)方法措施，相應(yīng)的研究很少。大跨徑斜拉橋作為城市中的重要通道和交通樞紐，承擔(dān)著巨大的同行交通流量的壓力，導(dǎo)致橋梁上發(fā)生汽車燃燒火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)概率很大，對(duì)橋梁正常運(yùn)營(yíng)和結(jié)構(gòu)安全造成嚴(yán)重威脅。因此，研究火災(zāi)下大跨徑斜拉橋風(fēng)險(xiǎn)防范措施是一項(xiàng)十分重要的研究?jī)?nèi)容，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。

2工程概況

某斜拉橋的跨徑布置為90 m+160 m+616 m+616 m+160 m+90 m，橫跨長(zhǎng)江，橋梁全長(zhǎng) 1 732 m。結(jié)構(gòu)形式為三塔半漂浮體系的鋼-混凝土梁斜拉橋，橋型布置如圖1所示。

斜拉橋中的斜拉索由高強(qiáng)平行鋼絲構(gòu)成，單根斜拉索鋼絲的直徑為 15.2 mm，抗拉強(qiáng)度為 1 860 MPa。斜拉索在全橋采用雙索面進(jìn)行布置，全橋共計(jì)132對(duì)斜拉索。

3火災(zāi)下斜拉橋風(fēng)險(xiǎn)防范措施

火災(zāi)下斜拉橋的防火措施整體上應(yīng)當(dāng)遵循“防護(hù)為主，治理結(jié)合”的原則[3]。在斜拉橋的防火救援中，存在著相互作用的多個(gè)環(huán)節(jié)和部門(mén)，每個(gè)部門(mén)應(yīng)當(dāng)針對(duì)相應(yīng)的環(huán)節(jié)進(jìn)行作用，才能順利的保障橋梁火災(zāi)下的安全運(yùn)營(yíng)。相應(yīng)的防火流程和救援體系可以借鑒隧道中的研究成果，根據(jù)防火原則結(jié)合本斜拉橋的工程實(shí)際情況制定出橋梁火災(zāi)防范體系如圖2所示。

3.1管理措施

對(duì)于斜拉橋上發(fā)生的火災(zāi)，起火源主要是由于車輛發(fā)生燃燒產(chǎn)生，其中車輛燃燒事故中大部分是由于汽車發(fā)生碰撞引起的交通事故導(dǎo)致的，因此首先應(yīng)當(dāng)采用必要的管理措施降低汽車在斜拉橋上發(fā)生燃燒的概率[4]。將交通行車標(biāo)志布置在上下橋的入口處，如圖3所示，合理分流上下橋處的車輛，避免造成交通堵塞出現(xiàn)交通事故，發(fā)生交通事故后及時(shí)限行和疏散周圍車輛，限制車輛上橋通行，以免造成連環(huán)事故。

圖2斜拉橋火災(zāi)事故防護(hù)體系圖

對(duì)于大型裝有石油和易燃易爆品的車輛而言，發(fā)生火災(zāi)的概率非常高，且一旦在斜拉橋上發(fā)生火災(zāi)，滅火難度很大[5]，故對(duì)于大型石油和易燃品的車輛，應(yīng)當(dāng)在上橋前進(jìn)行登記、注冊(cè)、申報(bào)，由管理部門(mén)進(jìn)行相應(yīng)的檢查，滿足安全條件后方可過(guò)橋，并且在過(guò)橋時(shí)應(yīng)當(dāng)從橋梁中間車道通行，避免發(fā)生火災(zāi)后對(duì)斜拉索造成損害。

橋梁管理方應(yīng)在日常對(duì)橋梁火災(zāi)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行宣傳。使車輛駕駛?cè)藛T了解橋梁上相關(guān)滅火設(shè)施和報(bào)警設(shè)施的設(shè)置位置和緊急情況下的正確使用方法。橋梁上一旦發(fā)生汽車燃燒火災(zāi)事故，司乘人員應(yīng)及時(shí)進(jìn)行報(bào)警，主動(dòng)承擔(dān)起滅火劑協(xié)助滅火的義務(wù)。

3.2抗火救援保障體系

大跨徑斜拉橋受力特點(diǎn)復(fù)雜，并且斜拉索作為橋梁的主要承重構(gòu)件，火災(zāi)下升溫迅速，力學(xué)性能降低速率極快，極易發(fā)生破壞。因此斜拉橋上發(fā)生火災(zāi)后，必須在火災(zāi)發(fā)展前期進(jìn)行滅火處理，控制火勢(shì)規(guī)模和火勢(shì)范圍，避免斜拉索等關(guān)鍵構(gòu)件發(fā)生破壞。與此同時(shí)應(yīng)當(dāng)限制火災(zāi)后的車輛上橋，進(jìn)行交通封鎖，避免造成更大的損失。

斜拉橋火災(zāi)發(fā)生后，各部門(mén)應(yīng)當(dāng)聯(lián)合協(xié)調(diào)組織抗火救援工作，分工明確，達(dá)到作用最大化，嚴(yán)格按照抗火救援流程執(zhí)行救援工作，橋梁滅火救援流程圖如圖4?；馂?zāi)發(fā)生后，首先通過(guò)報(bào)警，信號(hào)傳遞到監(jiān)控室，在通過(guò)有線、無(wú)線廣播，橋梁入口處可變顯示設(shè)備，然后進(jìn)行相應(yīng)的抗火措施的部署，使各部門(mén)相互協(xié)調(diào)開(kāi)展救援工作。

將火災(zāi)事故突發(fā)狀況的應(yīng)急顯示牌布置在斜拉橋的上下橋處，如圖5所示。一旦發(fā)生火災(zāi)，及時(shí)反饋出突發(fā)狀況，供橋梁管理部門(mén)安排救援工作，進(jìn)行車輛的調(diào)度。

由于斜拉橋火災(zāi)發(fā)生后橋上的車輛會(huì)產(chǎn)生滯留現(xiàn)象，短時(shí)間內(nèi)難以得到疏散，此時(shí)間段內(nèi)橋梁持續(xù)承受高溫?zé)岷奢d，承載能力受到嚴(yán)重的影響，應(yīng)當(dāng)盡快疏散周圍車輛進(jìn)行抗火救援，因此在橋梁的設(shè)計(jì)上，應(yīng)當(dāng)采用可以互通式的中央分隔帶[6]，一旦橋梁上發(fā)生火災(zāi)，車輛能夠通過(guò)互通式分隔帶盡快進(jìn)行轉(zhuǎn)移。

3.3設(shè)置橋梁必要的抗火設(shè)施

對(duì)于斜拉橋這種柔性較大的結(jié)構(gòu)，汽車在斜拉索位置處燃燒會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)造成極大不利的影響，因此應(yīng)當(dāng)建立可靠的報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)。

(1)建立可靠的報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)

報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控?cái)z像機(jī)和報(bào)警電話組成，用來(lái)及時(shí)監(jiān)控橋梁上的突發(fā)火災(zāi)，一旦發(fā)生火災(zāi)第一時(shí)間進(jìn)行報(bào)警，使信息傳達(dá)到橋梁管理部門(mén)，進(jìn)行抗火救援。報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)的布置位置應(yīng)當(dāng)以最不利火災(zāi)場(chǎng)景為原則，結(jié)合具體橋型進(jìn)行布置。既保證報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)位于顯眼位置，又能使其監(jiān)控到最不利火災(zāi)場(chǎng)景。因此，本研究確定將報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)沿斜拉橋縱橋向布置在斜拉橋每跨的跨中位置、上下橋出入口、橋塔處，橫橋向布置在中央分隔帶處和人行道欄桿處。

(2)設(shè)置合理的消防設(shè)施

消防措施主要分為滅火器和消火栓，考慮到本工程中的橋梁橫跨長(zhǎng)江，消火栓的設(shè)置難度較大。因此本斜拉橋主要采用滅火器的方法進(jìn)行滅火，滅火器選用的原則應(yīng)當(dāng)結(jié)合火災(zāi)種類和火災(zāi)相應(yīng)的規(guī)模。根據(jù)隧道火災(zāi)中的研究成果，火災(zāi)中可燃物一般可分為5類，具體如下：

A類火災(zāi)：起火源為含有碳的物質(zhì)，例如木質(zhì)材料、棉毛材料等。

B類火災(zāi)：起火源主要為液體可燃物，例如石油類材料、醇類材料、酮類材料。

C類火災(zāi)：起火源主要為氣體可燃物，例如烷類材料、炔類材料。

D類火災(zāi)：起火源主要為金屬可燃物，例如鎂、鈉等材料。

E類火災(zāi)：起火源主要為電器設(shè)備可燃物，例如電線、電纜等材料。

橋梁火災(zāi)為開(kāi)敞環(huán)境的車輛燃燒火災(zāi)，因此起火源主要集中在A、B、C三類材料中。由《建筑滅火器設(shè)置規(guī)范》可知，鹵代烷型滅火器可通用于上述三種火災(zāi)類，因此，將此類滅火器配備在滅火箱中，單個(gè)滅火箱中配備4組滅火器。

滅火器在斜拉橋上的位置應(yīng)當(dāng)根據(jù)防火設(shè)置原則并結(jié)合相應(yīng)的橋型進(jìn)行布置。布置時(shí)需考慮：①布置位置處必須方便及時(shí)取用，在布置位置設(shè)立發(fā)光和反光標(biāo)識(shí)，便于被橋梁上的管理人員和駕駛?cè)藛T及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并且不能夠妨礙火災(zāi)下的人員和車輛的疏散；②設(shè)置在斜拉橋危險(xiǎn)火災(zāi)場(chǎng)景發(fā)生的位置。

綜合上述原則，并考慮到斜拉橋上的火災(zāi)規(guī)模，滅火器在橋梁上的布置位置為：滅火器橫橋向布置在橋梁跨中和上橋處的防撞欄桿和中央分隔帶處，布置的縱向間距為 150 m～ 200 m。

4結(jié)論

本文根據(jù)橋梁火災(zāi)的特點(diǎn)，研究大跨徑斜拉橋運(yùn)營(yíng)過(guò)程中車輛燃燒火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)防范措施，制定了斜拉橋汽車燃燒火災(zāi)事故防護(hù)體系圖，在斜拉橋上關(guān)鍵部位設(shè)置各類行車標(biāo)志措施以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)下的交通疏散。建立斜拉橋抗火救援保障體系，布置監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)和橋梁應(yīng)急顯示系統(tǒng)，關(guān)鍵部位設(shè)立消防滅火措施，為保障橋梁的安全運(yùn)營(yíng)提供技術(shù)指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1]王詩(shī)青. 公路橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 天津：天津大學(xué)，2010.

[2]林輝，周云崗，簡(jiǎn)方良. 考慮風(fēng)險(xiǎn)的橋梁防火措施選擇[J]. 重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)·自然科學(xué)版，2011，30(2)：213～217.

[3]閆治國(guó)，楊其新，朱合華等. 易燃易爆物品車輛通過(guò)長(zhǎng)大隧道的防火對(duì)策[J]. 地下空間與工程學(xué)報(bào)，2005(2)：287～291.

[4]李桂萍，朱春，張旭. 火災(zāi)場(chǎng)景下公路隧道人員疏散安全評(píng)估[J]. 地下空間與工程學(xué)報(bào)，2007(7)：1485～1489.

[5]P.G. Holborna，P.F. Nolana，J. Golt. An analysis of fire sizes，fire growth rates and times between events using data from fire investigations [J]. Fire Safety Journal 39 (2004) 481～524.

[6]張玉春，何川. 基于人員疏散隨機(jī)性的公路隧道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析[J]. 土木工程學(xué)報(bào)，2010(7)：113～118.

[7]閆治國(guó)，朱合華，何利英. 歐洲隧道防火計(jì)劃(UPTUN)介紹及啟示[J]. 地下空間，2004(2)：212～218.

[8]Ian Bennetts and Khalid Moinuddin. Evaluation of the Impact of Potential Fire Scenarios on Structural Elements of a Cable-Stayed Bridge[J]. Journal of Fire Protection Engineering，2009，19： 85.

Risk Prevention Measures for Long-Span Cable-stayed Bridge Under Fire

Liu Peng

(Citic ZhengYe (Wuhan)Investment Co.，Ltd，Wuhan 430040，China)

Key words：cable-stayed bridge；fire；operating period；prevention measures

Abstract：To formulate risk prevention measures of cable-stayed bridge under fire，taking a cable-stayed bridge as the engineering objects，combining with the characteristics of bridge car burning fire accidents and cable-stayed bridge of fire protection system，all kinds of flag measures in bridge key parts to realize traffic evacuation under fire. The establishment of a cable-stayed bridge resistance to fire rescue security system，arrangement of monitoring alarm system and bridge emergency display system，key parts to set up the fire extinguishing measures，ensuring the safety of the cable-stayed bridge under fire.

文章編號(hào)：1672-8262(2016)03-173-04

中圖分類號(hào)：TU714

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

*收稿日期：2016—02—09

作者簡(jiǎn)介：劉鵬(1981—)，男，工程師，主要從事土木建筑的設(shè)計(jì)與施工研究工作。