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)。
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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。