Обеспечение пожарной безопасности в тоннелях

П. П. Девлишев, начальник отдела сертификации и стандартизации ФГУ ВНИИПО МЧС России

Повышенная пожарная опасность городских автодорожных тоннелей обусловливается следующими факторами:

– высокой интенсивностью движения автотранспортных средств со значительным количеством топлива и горючих материалов;

– высокой скоростью развития пожара и интенсивностью задымления в тоннельных сооружениях;

– большим количеством людей, которые могут быть вовлечены в аварийную ситуацию;

– сложностью развертывания сил и средств пожарной охраны, в том числе связанной не только с возникновением пробок в автодорожных тоннелях и на подъездах к ним при возникновении пожара, но и в силу того, что затрудненное (вплоть до пробок) движение, особенно в крупных городах, имеет место и в штатных ситуациях;

– ограничениями объемно-планировочного характера, связанными с размещением в автодорожных тоннелях противопожарного оборудования;

– ограничениями ресурсного характера (наличие необходимого количества воды для целей пожаротушения, мощностные характеристики электросетей), вызванными проведением работ в условиях сложившейся городской застройки;

– ограниченной возможностью эвакуации и спасения людей из подземного сооружения.

Статистика чрезвычайных ситуаций (ЧС) в автодорожных тоннелях показывает, что тоннели являются объектами повышенного риска. ЧС сопровождаются выделением газовоздушных смесей, быстрой потерей видимости на путях эвакуации вследствие их задымления. Это препятствует эвакуации людей и автотранспортных средств, а также эффективной работе специальных подразделений, приводит к гибели людей, прекращению функционирования тоннелей на длительный срок.

Автодорожные тоннели явля-ются транспортными объектами повышенной опасности. Опыт эксплуатации автотранспортных тоннелей, особенно расположенных в пределах города, указывает на высокую вероятность аварий и дорожно-транспортных происшествий, сопровождающихся пожарами. Вероятность пожара на транспортном средстве считается наиболее опасной из всех видов опасности в тоннеле. По данным статистических исследований, ДТП в тоннелях в 1,4 раза чаще приводят к пожарам, чем на скоростном шоссе.

Для обеспечения безопасности людей, находящихся в транспортной зоне тоннеля, при проектировании предусматривается система противопожарной защиты (СПЗ) тоннеля, в которую входят активные (пожаротушение, противодымная вентиляция) и пассивные (эвакуационные сбойки, секционирование, применение конструктивной противопожарной защиты) средства защиты. При этом часто ввиду уникальности сооружений автотранспортных тоннелей и отсутствия соответствующих норм при проектировании подобных сооружений требуется разработка фактически отдельного нормативного документа, касающегося конкретного сооружения и учитывающего его специфику (технических условий (ТУ) на проектирование СПЗ). Естественно, что основой ТУ являются требования утвержденных норм, однако для учета особенностей конкретного сооружения необходима корректировка, компоновка, изменение нормативных требований по той или иной системе, а также применение оригинальных или технически новых решений с учетом опыта работы в сфере противопожарной защиты автодорожных тоннелей.

Вместе с тем требования ТУ должны основываться на оценке эффективности применения предполагаемых решений при необходимости корректировки данных решений и выбора наиболее оптимальной их совокупности.

Противопожарная защита автодорожных тоннелей, в соответствии с концепцией, разработанной ФГУ ВНИИПО МЧС России, строится по принципу эшелонированной защиты, включающей в себя систему автоматической пожарной сигнализации, систему автоматического пожаротушения, систему оповещения и управления эвакуацией при пожаре, систему противодымной защиты (СПДЗ), имеющую в своем составе, в том числе, совокупность систем приточно-вытяжной противодымной вентиляции, конструктивные решения обеспечения огнестойкости несущих и ограждающих строительных конструкций.

С точки зрения проблем, наиболее интересных для специалистов в области вентиляции, в данной статье, естественно, следует рассмотреть вопросы противодымной защиты автодорожных тоннелей.

В соответствии с объемно-планировочными особенностями автодорожных тоннелей целевым назначением противодымной защиты является безусловное обеспечение:

– ограничения распространения продуктов горения в пространстве одного из двух транспортных отсеков, преимущественно по критериям безопасности для осуществления эвакуации людей из указанного пространства при интенсивности его задымления с тепловой мощностью очага пожара до 100 МВт;

– блокирования распространения продуктов горения на пути эвакуации в сообщающихся объемах сбоек и сервисного тоннеля при возникновении пожара как в транспортном отсеке, так и в кабельном коллекторе.

Совокупность установленных показателей предопределяет возможность создания необходимых условий для действий пожарных подразделений по спасению людей, локализации и тушению пожара.

Данное целевое назначение достигается посредством применения автономных систем приточно-вытяжной противодымной вентиляции, оснащенных сертифицированным оборудованием с требуемыми техническими характеристиками и осуществляющих расчетные режимы совместного действия в необходимом сочетании и заданной последовательности в зависимости от реальных пожароопасных ситуаций при выполнении таких основных функций, как:

– удаление продуктов горения из транспортных отсеков;

– удаление дыма и газов из кабельного коллектора после пожара;

– подача наружного воздуха для создания избыточного давления в лестничных клетках эвакуационных выходов, в объемах сервисного тоннеля, сбоек и тамбур-шлюзов на выходах в сбойки из транспортных отсеков.

При этом следует отметить некоторые особенности подходов, разработанных ФГУ ВНИИПО МЧС России при создании концепции построения СПДЗ автодорожных тоннелей, и возникающие инженерные задачи.

1. Мы все очень часто пользуемся термином «система противодымной защиты», причем пользуемся без сомнения.

Однако ни один нормативный документ на сегодняшний день не определяет, что такое «система противодымной защиты зданий и сооружений». Есть два достаточно невнятных, на наш взгляд, определения.

Первое определение, касающееся противодымной защиты (ГОСТ 12.1.004-91), гласит, что система противодымной защиты должна обеспечивать только безопасную эвакуацию людей, и (или) коллективную защиту людей, и (или) защиту материальных ценностей.

Второе определение (явно подразумевая, что основной составляющей частью систем противодымной защиты являются системы приточно-вытяжной противодымной вентиляции) дается в СНиП 41-01-2003 и опять же связано с безопасной эвакуацией людей из здания при пожаре, возникшем в одном из помещений.

На самом деле, СПДЗ предназначены для ограничения распространения продуктов горения и термического разложения во внутренних объемах зданий и сооружений, перераспределения газовых потоков и, преимущественно, предотвращения блокирования дымом (задымления) путей эвакуации, зон безопасности (пожаробезопасных зон) и эвакуационных выходов при возникновении и развитии пожара. В качестве дополнительных функций СПДЗ при необходимости реализуются следующие: создание условий для постоянного пребывания персонала, обслуживающего специальное оборудование в непрерывном режиме работы, для боевых действий пожарной охраны по выполнению спасательных работ, обнаружению пострадавших при пожаре и тушению пожара, для предотвращения возникновения вторичных очагов пожара, снижения опасного воздействия имеющих высокую температуру дымогазовоздушных смесей на строительные конструкции и оборудование. И та (принятая всеми) концепция СПДЗ автодорожных тоннелей, которую предложил наш институт, кроме обеспечения эвакуации, учитывает еще и обеспечение работ подразделениями пожарных и спасательных служб.

2. Практика проектирования (на примере общих принципов построения СПДЗ Лефортовского тоннеля глубокого заложения и автодорожных тоннелей участка Краснопресненского проспекта от МКАД до проспекта Маршала Жукова в Москве, проектных проработок автодорожного тоннеля № 6 на участке обхода г. Сочи автодороги Джубга–Сочи) четко и ясно показала, что системы приточно-вытяжной общеобменной и противодымной вентиляции транспортной зоны (как минимум) автодорожных тоннелей должны быть совмещены. Это определяется не только экономическими факторами (речь идет о вентиляторах специального исполнения, коррозионностойких, с диаметром рабочего колеса 2,5–3,0 м и рабочими параметрами, характеризуемыми величинами расходов 500 000–600 000 м³/ч^-1 и располагаемым давлением 4 500–5 000 Па), но и ограничениями, обусловленными объемно- планировочными особенностями объектов. Кроме того, эксплуатируемые в постоянном режиме общеобменные системы вентиляции существенно более надежны, чем системы противодымной вентиляции, находящиеся в состоянии «дежурного ожидания».

3. При различных схемах систем общеобменной вентиляции автодорожных тоннелей в случае совмещения их с системами противодымной вентиляции наиболее эффективной оказывается схема продольно-поперечной вентиляции. Другие решения также теоретически (!) возможны, однако их практическая реализация (с точки зрения эффективности работы в качестве систем противодымной вентиляции, соотношения «стоимость-результат», возможности трассировки каналов, размещения оборудования и т. п.) представляется, на мой взгляд, весьма проблематичной.

Особое внимание в этом отношении следует обратить на непрекращающиеся на всех (проектных, экспертных, административных) уровнях попытки реализовать продольную схему противодымной вентиляции автодорожных тоннелей (и других объектов) с применением струйных вентиляторов. На сегодняшний день мы от такой схемы отказались категорически. Работа струйных вентиляторов «в перекачку» не может быть принята по нескольким причинам:

– вполне возможен разрыв или нарушение струи (выход из строя хотя бы одного вентилятора, вынужденная остановка рядом с вентилятором автомобиля с большой высотой кузова);

– увеличение количества элементов в системе снижает ее надежность;

– повышенная инерционность системы, связанная со временем отработки систем автоматики, с инерционностью «разгона» потока, с выводом вентиляторов на необходимый режим работы в случае возникновения пожара, особенно в том случае, если вентиляторы работают в реверсивном режиме, и еще большая инерционность – при диспетчерском управлении работой системы.

4. Подбор конструкций и оборудования. Объемно-планировочные и технологические особенности автодорожных тоннелей существенно ограничивают площади сечения каналов дымоудаления, а также максимально возможные мощностные показатели и габариты применяемых вентиляторов (которые тем больше, чем меньше площадь сечения каналов дымоудаления). При снижении площади сечения каналов дымоудаления, кроме того, увеличивается требуемое давление вентилятора до 4 500–6 000 Па, что приводит, с одной стороны, к необходимости обеспечения огнестойкости и прочности каналов дымоудаления (при весьма жестком тепловом воздействии), а с другой стороны – к повышенным требованиям к сопротивлению дымогазопроницанию дымовых клапанов при указанных уровнях давления с целью снижения утечек, которые ведут к росту расходных характеристик вентиляторов.

При этом по конструктивным соображениям существенно ограниченными оказываются предельные размеры дымовых клапанов и возрастает их общее количество в системе. Разработка таких клапанов с учетом требований к их коррозионностойкости была успешно выполнена специалистами ОАО «Воздухотехника» и ФГУ ВНИИПО МЧС России.

Задача обеспечения (и подтверждения при проведении испытаний) огнестойкости конструкций каналов дымоудаления из транспортных зон автодорожных тоннелей также оказывается весьма непростой, поскольку испытательного оборудования, позволяющего проверить на огнестойкость воздуховоды  с сечением 3 000 × 5 000 мм и более, в испытательных центрах не существует. Поэтому создание таких конструкций было проведено специалистами ФГУ ВНИИПО МЧС России и ЗАО «Теплоогнезащита» расчетно-экспериментальным методом.