07年7月15日-25日由園區(qū)建設(shè)局重點處、園區(qū)地產(chǎn)公司、市公安局消防處組成的考察小組赴荷蘭、比利時等國家對園區(qū)南環(huán)東延工程隧道防火材料－保全板的生產(chǎn)工廠和實驗室以及該地區(qū)的同類隧道防火技術(shù)進行了考察，考察行程是這樣的：我考察組于荷蘭當(dāng)?shù)貢r間7月15日晚7時到達阿姆斯特丹，第二天考察了荷蘭火車站下穿工程施工工地、TNO隧道防火實驗室，聽取了該實驗室多位相關(guān)專家的講課和進行了相互交流，之后又實地考察了比利時保全板工廠和倉庫、法國與意大利之間的Mont Blanc隧道（該隧道屬于山體公路隧道，歷史上曾發(fā)生過火災(zāi)后又采取了防火材料保全板保護），現(xiàn)將考察的有關(guān)情況總結(jié)如下：
一、隧道防火的必要性
交通隧道包括公路隧道、鐵路隧道、城市地鐵隧道等，大多都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，很多人甚至包括工程建設(shè)領(lǐng)域的許多人士也認為：如果隧道由混凝土建造，則無必要對其采取防火保護措施，但很多經(jīng)驗教訓(xùn)告訴我們這種觀點是片面的甚至是錯誤的。
縱觀國際范圍內(nèi)已經(jīng)發(fā)生了數(shù)例破壞力極大的有重大影響的隧道火災(zāi)，通過對世界各地發(fā)生的大型隧道火災(zāi)分析，我們發(fā)現(xiàn)了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)隧道火災(zāi)的一些特性：當(dāng)隧道發(fā)生火災(zāi)時，由于隧道建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間環(huán)境相對封閉，熱量難以向周圍擴散，使得溫度急速上升，空氣體積迅速膨脹，空間壓力迅速增高，鑒于此，通�；馂�(zāi)發(fā)生時，隧道內(nèi)的溫度能很快達到1000℃左右(見圖1：隧道內(nèi)不同型式的機動交通工具著火時間升溫曲線)，隧道結(jié)構(gòu)很難承受得住如此高的溫度，實際上砼在受熱到270度就開始出現(xiàn)爆裂現(xiàn)象。混凝土結(jié)構(gòu)受熱后，由于產(chǎn)生高壓水蒸氣而導(dǎo)致表層受壓，使混凝土產(chǎn)生爆裂。砼結(jié)構(gòu)的荷載壓力和混凝土含水率越高，砼產(chǎn)生爆裂的可能性也越大，當(dāng)混凝土的含水率超過3%時，砼將100%的發(fā)生爆裂現(xiàn)象，而且當(dāng)充分干燥的混凝土長時間暴露在高溫下時，混凝土內(nèi)各種材料的結(jié)合水將會蒸發(fā)，從而使混凝土失去結(jié)合力產(chǎn)生爆裂，最終會一層一層地穿透整個隧道的混凝土拱頂結(jié)構(gòu)，這種爆裂破壞會產(chǎn)生以下影響：一是影響人員逃生；二是使得增強鋼筋暴露于高溫中產(chǎn)生變形，從而使隧道壁發(fā)生坍塌；三是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的散裂、煙霧的排放會嚴(yán)重妨礙了人員的撤離和消防滅火，救生努力的失敗，特別在水下結(jié)構(gòu)隧道的連接端處，報警和通訊裝置也會失去作用，塑料隔熱電纜遇火時散發(fā)出的有毒氣體以及通風(fēng)系統(tǒng)的失效等都會給隧道中人員的生命和財產(chǎn)帶來巨大的損失。以上這種情況發(fā)生時所發(fā)生的拯救和維修的費用將是巨大的，而且對于水底隧道（我們的獨墅湖隧道就屬于該類型），這種結(jié)構(gòu)性破壞將很難進行修復(fù)，可以說是毀滅性的破壞。
二、隧道的防火保護措施和防火要求
1.國內(nèi)在隧道防火方面的要求
我國在隧道被動防火方面的研究比較晚，在這方面的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)主要是參照國外相關(guān)的研究成果制定的。隧道內(nèi)的防火規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)因隧道內(nèi)的交通組成、隧道用途、自然條件、長度等實際情況的不同而各異，以下是隧道的分類情況和相應(yīng)的防火規(guī)范和要求。
防火要求：
① 一、二類隧道內(nèi)承重結(jié)構(gòu)體的耐火極限應(yīng)采用“RABT時間—溫度曲線”測試，一類不應(yīng)低于2.00h，二類不應(yīng)低于1.5h；② 三類隧道的耐火極限應(yīng)采用“炭氫時間——溫度曲線”測試，不應(yīng)低于2.00h；③ 四類隧道的耐火極限不限；④ 水底隧道的頂部應(yīng)設(shè)置抗熱沖擊、耐高溫的防火襯砌，其耐火極限應(yīng)與相應(yīng)隧道類別匹配；⑤ 隧道內(nèi)裝修材料除嵌縫材料外，應(yīng)采用不燃燒材料。
2.國外在隧道防火方面的要求
日本和西歐國家對隧道防火研究比較早，他們在隧道防火方面有比較豐富和成熟的經(jīng)驗，以下這些國家在隧道防火保護方面的具體要求。
荷蘭和比利時，應(yīng)用120分鐘的RWS火災(zāi)曲線，瑞士則應(yīng)用180分鐘的RWS火災(zāi)曲線；法國應(yīng)用類似于RWS的升溫曲線，但最高溫度比RWS低50℃；日本和德國應(yīng)用120分鐘的RABT曲線進行隧道防火保護；愛爾蘭對于所有的新隧道都應(yīng)用180分鐘的碳氫類曲線，對于那些必須需要保護的隧道會適當(dāng)延長耐火極限要求。下表列出了典型的火災(zāi)曲線和相應(yīng)耐火極限的應(yīng)用情況。
3．隧道火災(zāi)類型曲線簡介
在世界各國對隧道防火要求的介紹中出現(xiàn)了4中火災(zāi)類型曲線，這是建立在不同火災(zāi)模型的基礎(chǔ)上進行歸納之后總結(jié)出的，分別是：標(biāo)準(zhǔn)時間—溫度曲線(纖維質(zhì)類)、碳氫化合物火災(zāi)曲線、RWS(Rijkswaterstaat)曲線和RABT—ZTV 曲線。
維質(zhì)類曲線的研究以通常建筑物材料的燃燒率為基礎(chǔ)，可以追溯到20世紀(jì)40年代，然而隨著熱塑性材料及其它新型材料的應(yīng)用，把這種纖維型曲線在應(yīng)用于現(xiàn)代建筑設(shè)計及建造時，開始顯得不太適應(yīng)了，由于石油等碳氫化合物材料的燃燒率遠遠高于木材等纖維質(zhì)材料的燃燒率，因此，對于石油化工行業(yè)的建筑和材料進行防火試驗就得需要另外一種形式的曲線，這樣就得到碳氫化合物曲線，RWS曲線是由荷蘭交通部及其合作伙伴比利時公共事務(wù)部共同研究出來的。它假設(shè)在最糟糕的火災(zāi)情況下，潛熱值為300MW燃油或者油罐車持續(xù)燃燒120分鐘。RABT曲線(德國)是在一系列的實驗(如Eureka項目)研究結(jié)果的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，在RABT曲線中，溫度在5分鐘之內(nèi)快速升高到1200℃，比碳氫類曲線還要快，碳氫類曲線在60分鐘后溫度只升高到1150℃。RABT曲線在1200℃處的持續(xù)時間比其它曲線短，在隨后的30分鐘內(nèi)溫度快速下降。
根據(jù)獨墅湖隧道的結(jié)構(gòu)形式以及建成后的使用情況，其防火保護就是采用RABT曲線，要求達到120分鐘防火極限。
三、獨墅湖隧道的被動防火
隧道的被動防火措施包括加厚混凝土的結(jié)構(gòu)保護層、噴涂防火涂料、安裝防火板材等，這些措施的選擇是要根據(jù)隧道的不同情況進行選擇的。
根據(jù)我國現(xiàn)行的防火規(guī)范要求，獨墅湖隧道屬于一類隧道，其內(nèi)承重結(jié)構(gòu)體的耐火極限應(yīng)采用“RABT時間——溫度曲線”測試，并且防火極限不少于120分鐘。單獨采用加厚混凝土的結(jié)構(gòu)保護層或者噴涂防火涂料等措施難以達到規(guī)范要求，因此采用了比利時埃泰集團(ETEX GROUP)生產(chǎn)的25mm保全防火板材（PROMATECT®-H）對隧道主體結(jié)構(gòu)進行防火保護。
1．性能介紹
保全防火板是德國保全公司聯(lián)手世界知名建材生產(chǎn)商開發(fā)的建筑防火材料，PROMATECT®-H是應(yīng)用先進的纖維水泥技術(shù)開發(fā)出來的一種板材，其主要成分包括結(jié)合劑(特殊水泥)和添加材料(天然硅酸鹽、精選的珍珠巖以及石英等原料)。由于采用特殊工藝對保全防火板PROMATECT®-H 進行了硅化處理，因而它高溫條件下，特別是在通常隧道火災(zāi)方面具有極強的耐火保護性能。
保全防火板PROMATECT®-H質(zhì)地均勻，平均密度為870kg/m3。通過高壓蒸養(yǎng)硬化后，具有較高的強度(彈性模量高達420 kN/cm2；彎曲強度高達760 N/cm2)和獨特的耐火特性。獨墅湖隧道采用的隧道被動防火系統(tǒng)由規(guī)格為2500 X 1250 X 25 MM 的保全防火板構(gòu)成,能夠達到“RABT時間——溫度曲線”條件下120分鐘的防火要求。其物理性能指標(biāo)見下表：
2．安裝方式
保全防火板的安裝方式主要分為兩種：模板澆筑式和后覆式安裝。由于建筑行業(yè)的習(xí)慣以及工藝發(fā)展等因素的影響，模板澆筑式安裝主要應(yīng)用于一些歐洲國家，暫時在國內(nèi)還未有應(yīng)用的先例。獨墅湖隧道防火板的安裝采用的是后覆式安裝，這是在混凝土結(jié)構(gòu)施工完成后再進行隧道防火板安裝的一種施工形式。其特點是安裝靈活，適用于無法進行模板澆筑的隧道或是舊隧道的翻新.
獨墅湖隧道保全防火板安裝采用的是后敷安裝方法，緊固件全部為不銹鋼材質(zhì)，平均每張保全板上達到15個螺栓，保證了保全板牢固的固定在混凝土結(jié)構(gòu)之上。
安裝時，保全防火板PROMATECT®-H應(yīng)該正面朝下放到確定的位置，然后小心地使用支撐固定好。與此同時，鉆孔、插入膨脹螺栓。盡管保全防火板PROMATECT®-H規(guī)格不大，但是稍厚一點的板，如1200mm×1200mm×27mm的實際重量大約達到了36kg，所以安裝時應(yīng)該考慮使用兩個人協(xié)同操作。
四、考察的體會與建議
就國內(nèi)水下隧道防火保護情況來看，獨墅湖隧道的防火安全是處于領(lǐng)先地位的。但是在許多方面還需要借鑒國外的一些做法或進行改進，例如：
1、防火板安裝方式。
獨墅湖隧道防火板采用是后覆式安裝，這種方法施工成本高，傳熱的鉚釘大而多，建議在以后的隧道項目中采用模板澆筑式，即將保全板直接代替隧道砼頂板模板進行砼澆筑，用小水泥釘代替不銹鋼鉚釘，這樣既可以大大降低砼澆筑成本和防火板安裝所花費的成本，也可以降低火災(zāi)時錨固材料傳熱帶來的風(fēng)險。按照我國建筑行業(yè)的慣例，很少在主體結(jié)構(gòu)施工的過程中考慮到被動防火的需求，因此沒有能夠采用防火板的模板澆筑式安裝，而模板澆筑式安裝平整度好，接縫更加密實，鉚釘不直接暴露在外，一般砼受熱到270度就開始爆裂，因此盡可能通過減少鉚釘數(shù)量和大小尺寸來降低鉚釘傳熱帶來的砼損壞。如果在今后的工程中采用模板澆筑式安裝，將可以填補國內(nèi)防火板安裝施工的一個空白，達到更好的效果。
2、獨墅湖隧道保全板現(xiàn)有安裝措施的改進。
目前獨墅湖隧道采用的是移動腳手架進行后覆式安裝，該腳手架拼接簡單，但安裝不方便，人力需要較多，建議采用歐洲常用的平板車加集裝箱的安裝方式，即移動平板車上并行放置集裝箱和簡易升降機，集裝箱存放保全板，安裝人員于箱頂進行操作安裝，該方法能大大提高工作效率。
3、沉降縫的保護。
獨墅湖隧道的沉降縫是防火的薄弱環(huán)節(jié)，沉降縫采用的連接材料及橡膠止水帶都會在火災(zāi)發(fā)生時造成砼破壞和重大損失，因此考慮和合理設(shè)置保全板來保護沉降縫也應(yīng)是設(shè)計和施工考慮的一個問題。
4、隧道內(nèi)防火門和安全導(dǎo)引側(cè)燈的設(shè)置。
當(dāng)隧道發(fā)生火災(zāi)時，由于隧道建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間環(huán)境相對封閉，熱量難以向周圍擴散，使得溫度急速上升，空氣體積迅速膨脹，空間壓力迅速增高，人員疏散混亂，逃生防火門的設(shè)計應(yīng)符合實際需要情況，必須考慮向逃生通道方向開啟門或采用移門，防止隧道空間短時間內(nèi)壓力升高導(dǎo)致防火門開啟困難；火災(zāi)發(fā)生時人員的疏散肯定是混亂無序和光線黯淡的，隧道側(cè)壁設(shè)置必要的安全導(dǎo)引指示燈對人員的迅速疏散將是非常必要的，指示燈應(yīng)指示逃生通道入口、急救電話、滅火設(shè)備等的方向。
5、通風(fēng)方向的控制。
在隧道運營管理階段應(yīng)根據(jù)隧道內(nèi)實際情況控制通風(fēng)機的風(fēng)量及方向，火災(zāi)發(fā)生時，順自然風(fēng)方向通風(fēng)必然加大火災(zāi)的火勢，逆自然風(fēng)方向通風(fēng)必然導(dǎo)致隧道內(nèi)煙霧更加彌漫，是降低通風(fēng)量、關(guān)閉通風(fēng)機還是合理引導(dǎo)通風(fēng)的方向是火災(zāi)控制的手段和方法。
總的來說，隧道內(nèi)防火技術(shù)是關(guān)系到民眾安危的大事，防火技術(shù)也隨著人類社會發(fā)展進步不斷變化和改進，防患于未然是明智之舉，按照國家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)采取更合理先進的防火技術(shù)是社會文明的進步，也是社會經(jīng)濟發(fā)展的必然結(jié)果。
獨墅湖防火板考察小組：
園區(qū)規(guī)劃建設(shè)局 彭新枝
園區(qū)地產(chǎn)公司 邵輝 畢文廷
蘇州市消防支隊 章為民