袁 偉，孫正兵，趙萬強(qiáng)，鄭長青

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，成都 610031)

引言

目前，“一帶一路”倡議正大力推進(jìn)實(shí)施，中國高鐵“走出去”開局良好，中國與很多國家都形成了高鐵建設(shè)意向，但真正實(shí)施的還不多，除了國際形勢瞬息萬變外，因中外標(biāo)準(zhǔn)差異帶來的種種困難，是影響中國高鐵落地生根的主要問題之一。

國內(nèi)外高速鐵路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的差異存在于各個方面，同一工程按不同標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計結(jié)果大相徑庭。本文研究鐵路隧道中外標(biāo)準(zhǔn)差異，雖然國內(nèi)開展了一些標(biāo)準(zhǔn)對比工作[1-4]，但集中于標(biāo)準(zhǔn)體系對比研究，未對具體事項展開深入對比研究，本次以鐵路隧道防災(zāi)救援為例，開展標(biāo)準(zhǔn)間對比分析，以期從一個單項工程反映中外高鐵設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)差異。

國外在長大隧道防災(zāi)疏散救援方面做了大量的研究工作。Hitoshi Kurioka，Yasushi Oka，Hiroomi Satoh，Osami Sugawa為研究某隧道火災(zāi)情況，采用1/10比例、1/2比例、全比例以及矩形、馬蹄形截面隧道進(jìn)行了試驗(yàn)[5]。O.MégretO.Vauquelin，提出了確定隧道火災(zāi)物理特征的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚚6]。F.Colella，G.Rein，R.Borchiellini，R.Carvel，J.L.Torero，V.Verda，提出了一種新的環(huán)境條件(冷流)下隧道通風(fēng)流的建模方法[7]。對于國外長大隧道防災(zāi)方面的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，中國學(xué)者也做了學(xué)習(xí)總結(jié)。戴國平剖析了1996年發(fā)生在著名的英法海峽隧道內(nèi)的列車火災(zāi)事故[8]；劉俊在分析日本防災(zāi)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，介紹了世界最長海底隧道——青函隧道的防災(zāi)設(shè)計[9]；閆治國等介紹了歐洲隧道防火計劃，提出了我國鐵路隧道防災(zāi)合理措施及建議[10]。

國內(nèi)在長大隧道防災(zāi)疏散救援理論、設(shè)計和實(shí)踐方面也開展了廣泛而深入的研究工作。王明年等對鐵路隧道的防災(zāi)疏散與救援技術(shù)開展了全面的研究[11]；洪麗娟等總結(jié)了隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)的特點(diǎn)及其危險性，介紹了相關(guān)試驗(yàn)研究成果[12]；徐志勝等開展了隧道內(nèi)火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)，并利用軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，提出了救援和疏散要求[13]；張學(xué)兵等分析了地鐵長距離區(qū)間內(nèi)疏散問題，并研究了多種疏散方式數(shù)學(xué)模型[14]。其他學(xué)者也做了相關(guān)研究[15-21]。

本文主要對鐵路隧道中外標(biāo)準(zhǔn)在合分修、緊急出口間距、疏散通道尺寸、待避場坪等方面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)條目對比分析，并依托“一帶一路”已落地項目B國DY高鐵設(shè)計方案，開展工點(diǎn)設(shè)計對比分析，研究標(biāo)準(zhǔn)間設(shè)計差異，分析成果對促進(jìn)中國隧道行業(yè)適應(yīng)國際市場及中國高鐵“走出去”具有重要意義。

1 工程背景

1.1 項目概況

DY高鐵連接B國首都和歷史文化名城Y城，線路全長404.6 km，設(shè)計為時速300 km雙線電氣化鐵路，軌距1 435 mm。項目商務(wù)模式為DB+F，業(yè)主為B國國家鐵路局，勘察、設(shè)計為中國企業(yè)，施工承包商為B國當(dāng)?shù)仄髽I(yè)；咨詢單位為意大利與B國企業(yè)的聯(lián)合體。

該項目在實(shí)施過程中，中方擬采用中國標(biāo)準(zhǔn)，但國外咨詢工程師并不了解也不認(rèn)同，要求對照國際標(biāo)準(zhǔn)(主要是歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN和國際鐵路聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)UIC)查明標(biāo)準(zhǔn)差異，若標(biāo)準(zhǔn)等效，可按中國標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，若標(biāo)準(zhǔn)差異較大，需解釋說明并分析安全性、可靠性等形成報告，由業(yè)主定奪最終選用標(biāo)準(zhǔn)。本文正是基于以上背景，開展了相關(guān)研究。

1.2 隧道概況

全線共10座隧道，本次以最長的Airport隧道為研究對象，該隧道穿越B國首都國際機(jī)場，隧道進(jìn)口里程D3K40+200，出口里程D3K52+327，全長12 127 m，中間設(shè)1 050 m地下車站，洞內(nèi)鋪設(shè)無砟軌道，軌道結(jié)構(gòu)高度738 mm。隧道縱斷面為“V”字坡，埋深4～17 m，平均埋深約14 m。全隧均為Ⅴ級圍巖，地層巖性為含砂礫質(zhì)黏土、含黏土級配不良礫石，地下水不發(fā)育。隧道位于機(jī)場區(qū)域，防災(zāi)救援和疏散問題顯得較為突出。

2 中外標(biāo)準(zhǔn)差異分析

2.1 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)

通過國內(nèi)外調(diào)研，列舉鐵路隧道防災(zāi)救援涉及到的標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

由表1可以看出，上述國家均有專門針對鐵路隧道防災(zāi)疏散救援方面的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。本次也調(diào)研了日本標(biāo)準(zhǔn)，日本沒有專門編制類似標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)于鐵路隧道防災(zāi)通風(fēng)、運(yùn)營通風(fēng)、照明設(shè)置等按照具體工點(diǎn)具體設(shè)計。

國外高鐵建設(shè)時間早，運(yùn)營年限長，高鐵國際標(biāo)準(zhǔn)編制起步早，大多發(fā)布于20世紀(jì)末21世紀(jì)初，比中國早十多年，歐美等發(fā)達(dá)國家均有自身的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系，防災(zāi)救援經(jīng)驗(yàn)相對豐富，各標(biāo)準(zhǔn)相同之處在于標(biāo)準(zhǔn)的制定均本著以最大限度地救援疏散、降低損失為目的，不同之處在于考慮各自國情及運(yùn)營組織，安全度的選擇不同使標(biāo)準(zhǔn)之間存在細(xì)則差異。中國高鐵建設(shè)晚于國外，運(yùn)營年限短，中國高鐵標(biāo)準(zhǔn)的編制起步晚，但起點(diǎn)高并且更新及時，比如《鐵路隧道防災(zāi)疏散救援工程設(shè)計規(guī)范》首版發(fā)布于2012年，2017年及2019年又陸續(xù)發(fā)布了新版及補(bǔ)充規(guī)定。

中國高鐵標(biāo)準(zhǔn)伴隨近年中國高鐵的快速發(fā)展，在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)并消化吸收國外標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，形成了較為全面的標(biāo)準(zhǔn)體系，能適應(yīng)中國國情及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)條目對比

在收集的中外鐵路隧道防災(zāi)救援標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，對鐵路隧道合分修、緊急出口間距、救援通道尺寸、待避場坪等開展了中國標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)(主要對比研究歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN和國際鐵路聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)UIC)條目對比研究，具體對比情況見表2。

表1 國內(nèi)外鐵路隧道防災(zāi)救援標(biāo)準(zhǔn)

表2 國內(nèi)外鐵路隧道防災(zāi)救援標(biāo)準(zhǔn)條目對比

2.3 標(biāo)準(zhǔn)差異分析

根據(jù)表2，對中國標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)間的差異原因分析如下。

(1)緊急出口間距

①中國防災(zāi)疏散模式為著火列車駛出洞外或駛?cè)刖o急救援站進(jìn)行疏散救援，隧道內(nèi)其他地點(diǎn)不?？浚什恍柙O(shè)置較密的緊急出口；國際標(biāo)準(zhǔn)按人員平均自救時間為500 m(緊急出口的距離不大于1 000 m)考慮；兩者存在明顯差異。

②如果采用國際標(biāo)準(zhǔn)，將大量增設(shè)緊急出口，土建投資劇增。

③過多的防災(zāi)救援及運(yùn)營設(shè)施設(shè)備將產(chǎn)生高昂的運(yùn)營及維修費(fèi)用。

④考慮了一定的中國國情，并按因地制宜、適量設(shè)置的原則進(jìn)行設(shè)置。

(2)疏散通道最小尺寸

兩種標(biāo)準(zhǔn)均考慮人員疏散通過及洞外救援力量的進(jìn)入，中國標(biāo)準(zhǔn)較之國際標(biāo)準(zhǔn)高寬均少0.05 m，一般認(rèn)為與中外人員平均身高體型尺寸差異有關(guān)。

(3)安全扶手

中國標(biāo)準(zhǔn)僅在隧道緊急救援站內(nèi)設(shè)置扶手，普通段沒有設(shè)置扶手的要求，與國際標(biāo)準(zhǔn)大于500 m的隧道均設(shè)置扶手差異較大，原因在于中國防災(zāi)疏散救援模式中，隧道普通段無人員疏散，無需設(shè)置安全扶手。

(4)其他防災(zāi)救援設(shè)施

對于應(yīng)急照明、疏散標(biāo)志、應(yīng)急通信、消防設(shè)施，中國標(biāo)準(zhǔn)只設(shè)置于長隧道(≥5 000 m)或設(shè)有緊急出口的隧道，對于中短隧道(<5 000 m)或無緊急出口的隧道，不設(shè)置。國際標(biāo)準(zhǔn)短隧道也要設(shè)置且與是否有緊急出口無關(guān)。中外標(biāo)準(zhǔn)差異產(chǎn)生的原因在于中國標(biāo)準(zhǔn)不考慮在中短隧道內(nèi)進(jìn)行防災(zāi)疏散救援及應(yīng)急響應(yīng)，列車均駛出洞外或駛?cè)刖o急救援站進(jìn)行疏散救災(zāi)，故不設(shè)置。

綜上所述，中國標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)計理念、疏散救援模式、合分修、防災(zāi)通風(fēng)、待避場坪方面與國際標(biāo)準(zhǔn)基本等效；中國標(biāo)準(zhǔn)在緊急出口設(shè)置間距、安全扶手、疏散通道尺寸等方面低于國際標(biāo)準(zhǔn)。中國標(biāo)準(zhǔn)在<5 000 m以下隧道的應(yīng)急照明、疏散標(biāo)志、應(yīng)急通信、消防設(shè)施等方面低于國際標(biāo)準(zhǔn)。

3 Airport隧道防災(zāi)救援設(shè)計

3.1 原則

建立健全防災(zāi)救援疏散系統(tǒng)，對火災(zāi)隱患做到早發(fā)現(xiàn)、早處理，減輕發(fā)生災(zāi)害所產(chǎn)生的影響，保證人員的生命安全。

3.2 斷面設(shè)計

針對雙洞單線隧道方案和單洞雙線隧道方案開展技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較研究，如表3所示。

表3 Airport隧道合分修方案對比

經(jīng)研究，采用單洞雙線方案，隧道內(nèi)凈空為100 m2。擬定隧道內(nèi)輪廓見圖1。

圖1 Airport隧道內(nèi)輪廓示意(單位：cm)

可以看出，Airport隧道疏散通道寬1.5 m，高2.25 m，滿足中國標(biāo)準(zhǔn)及國際標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 緊急出口設(shè)置方案

Airport隧道采用單洞雙線方案，按照中國標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計在隧道洞身段可設(shè)置2處緊急出口，但業(yè)主選擇了安全度更高的國際標(biāo)準(zhǔn)，即按急出口間距不大于1 000 m進(jìn)行設(shè)計，最終確定的緊急出口數(shù)量為11處，因隧道位于機(jī)場區(qū)域，緊急出口洞口布置需考慮機(jī)場總體規(guī)劃，故緊急出口均采用了斜井式。設(shè)置情況見表4及圖2。

表4 Airport隧道緊急出口設(shè)置情況統(tǒng)計

圖2 Airport隧道緊急出口示意(單位：m)

Airport隧道共設(shè)置緊急出口11處，間距不大于1 000 m，可大大減少逃生距離與逃生時間，增大獲救概率，設(shè)計同時滿足國際標(biāo)準(zhǔn)及中國標(biāo)準(zhǔn)，同等條件下比較本工點(diǎn)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)高于中國標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 防災(zāi)通風(fēng)設(shè)計

隧道竣工后安裝6處換氣通風(fēng)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)采用堆放式安裝，相關(guān)要求詳見表5。人員疏散完畢后，根據(jù)煙霧情況，可開啟風(fēng)機(jī)排煙。另外，于每個緊急出口內(nèi)各設(shè)置1臺SDS-63T-2P-7.5型射流風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)設(shè)置于距離正洞交叉口55 m處，防護(hù)門處風(fēng)速不小于1.5 m/s。防災(zāi)風(fēng)機(jī)懸掛在拱頂，防止射流風(fēng)機(jī)出口附近風(fēng)速較高，影響人員安全。

表5 Airport隧道正洞風(fēng)機(jī)設(shè)置情況統(tǒng)計

Airport隧道的防災(zāi)通風(fēng)設(shè)計同時滿足國際標(biāo)準(zhǔn)及中國標(biāo)準(zhǔn)。因按中國標(biāo)準(zhǔn)僅設(shè)置2處緊急出口，對應(yīng)風(fēng)機(jī)僅設(shè)2臺，而最終采用按國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置11處緊急出口，設(shè)置11臺風(fēng)機(jī)，故同等條件下比較該隧道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)高于中國標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 疏散救援設(shè)計

當(dāng)列車在隧道內(nèi)發(fā)生故障時，在確保旅客生命安全的前提條件下，故障列車應(yīng)駛出洞外，在洞外明線地段開展疏散救援，如圖3所示。

圖3 列車駛出洞外進(jìn)行疏散救援示意

當(dāng)列車在隧道內(nèi)發(fā)生故障，無法駛出洞外，應(yīng)盡可能?？寇囌鹃_展疏散救援，如圖4所示。

圖4 列車駛?cè)胲囌具M(jìn)行疏散救援示意

當(dāng)列車在隧道內(nèi)發(fā)生故障，無法駛出洞外，也無法?？寇囌荆荒芡？吭趨^(qū)間隧道內(nèi)時，利用鄰近的隧道進(jìn)出口或緊急出口進(jìn)行疏散，如圖5所示。

圖5 列車?？烤o急出口或進(jìn)出口進(jìn)行疏散救援示意

當(dāng)列車救援時，為防止發(fā)生意外，應(yīng)通過指揮中心阻止對向和同向追蹤列車進(jìn)入隧道。

可以看出，Airport隧道疏散救援設(shè)計同時滿足國際標(biāo)準(zhǔn)及中國標(biāo)準(zhǔn)，故障列車?？康攸c(diǎn)較之中國標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計下的方案選擇方式更多，防災(zāi)救援及人員疏散更及時，人員獲救概率更高，同等條件下比較設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)高于中國標(biāo)準(zhǔn)。

3.6 其他安全設(shè)施設(shè)計

(1)安全扶手

按中國標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，全隧道不設(shè)置安全扶手。按國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，全隧道(1 050 m地下車站除外)均需設(shè)置安全扶手，設(shè)置位置為隧道兩側(cè)高于水溝蓋板1 m處邊墻，采用鍍鋅鋼管制作，共設(shè)置22 154 m安全扶手。

(2)待避場坪及道路

緊急出口洞口均設(shè)置場坪作為待避場地，每處場坪面積500 m2，場坪設(shè)置救援道路連接路網(wǎng)。按中國標(biāo)準(zhǔn)僅設(shè)置2處緊急出口，待避場地面積共計1 000 m2，救援道路共計2條；而業(yè)主最終采用了國際標(biāo)準(zhǔn)，共設(shè)置11處緊急出口，待避場地面積共計5 500 m2，救援道路共計11條，故同等條件下比較本隧道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)高于中國標(biāo)準(zhǔn)。

(3)應(yīng)急照明

在疏散通道上設(shè)置疏散照明；在隧道洞口處均應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志燈；按中外標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計結(jié)果一致。

(4)疏散標(biāo)識

應(yīng)急疏散標(biāo)識指示兩個方向分別到洞口或緊急出口的整百米數(shù)。按中外標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計結(jié)果一致。

(5)應(yīng)急通信

每500 m配備應(yīng)急電話或類似通信設(shè)備。按中外標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計結(jié)果一致。

(6)消防設(shè)施

隧道洞內(nèi)不設(shè)消防設(shè)施，隧道洞口設(shè)置消防點(diǎn)，按照中外標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計結(jié)果一致。

Airport隧道洞內(nèi)外其他安全設(shè)施設(shè)計同時滿足國際標(biāo)準(zhǔn)及中國標(biāo)準(zhǔn)，安全扶手、救援場坪及道路設(shè)計在同等條件下設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)高于中國標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)急通信、照明等按中外標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計結(jié)果一致。

4 結(jié)論與建議

(1)通過開展鐵路隧道防災(zāi)救援設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)條目對比研究，找出了中外標(biāo)準(zhǔn)間的主要差異。中國標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)計理念、合分修、疏散救援模式、防災(zāi)通風(fēng)、待避場坪等方面與國際標(biāo)準(zhǔn)基本等效。中國標(biāo)準(zhǔn)在緊急出口設(shè)置間距、安全扶手、疏散通道最小尺寸等方面低于國際標(biāo)準(zhǔn)。中國標(biāo)準(zhǔn)在<5 000 m以下隧道的應(yīng)急照明、疏散標(biāo)志、應(yīng)急通信、消防設(shè)施等方面低于國際標(biāo)準(zhǔn)。

(2)Airport隧道的防災(zāi)救援設(shè)計，總體來說均滿足中國標(biāo)準(zhǔn)及國際標(biāo)準(zhǔn)。部分項目設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)高于中國標(biāo)準(zhǔn)，比如緊急出口數(shù)量(中國標(biāo)準(zhǔn)設(shè)2處，國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)11處)、緊急出口風(fēng)機(jī)數(shù)量(中國標(biāo)準(zhǔn)設(shè)2臺，國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)11臺)、安全扶手長度(中國標(biāo)準(zhǔn)設(shè)0 m，國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)22 154 m)；待避場地面積(中國標(biāo)準(zhǔn)設(shè)1 000 m2，國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)5 500 m2)；救援道路(中國標(biāo)準(zhǔn)設(shè)2條，國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)11條)。

(3)較之中國標(biāo)準(zhǔn)，同等條件下按照國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的隧道防災(zāi)疏散救援設(shè)計，人員逃生路徑短，疏散耗時少，獲救概率更高，但國際標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)更高的建設(shè)及運(yùn)營維護(hù)成本。

(4)鐵路隧道防災(zāi)救援設(shè)計與工程所在國國情、業(yè)主需求、工程環(huán)境、項目特點(diǎn)息息相關(guān)，在設(shè)計前應(yīng)充分調(diào)查，深入研究，評估采用高標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)代價和必要性，合理選取安全等級，確定適合工程所在地經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展客觀規(guī)律的防災(zāi)救援標(biāo)準(zhǔn)，避免過度設(shè)計與浪費(fèi)。