CC BY
70
Е. А. МЕШАЛКИН, д-р техн. наук, профессор, вице-президент по науке НПО "Пульс", г. Москва, Россия
А. Н. ГИЛЕТИЧ, канд. техн. наук, заместитель директора Департамента надзорной деятельности МЧС РФ, г. Москва, Россия А. А. ПАНОВ, старший инспектор нормативно-технического отдела Департамента надзорной деятельности МЧС РФ, г. Москва, Россия Н. Д. СОЛНЦЕВ, канд. техн. наук, старший научный сотрудник УНК проблем пожарной безопасности в строительстве Академии ГПС МЧС РФ, г. Москва, Россия
УДК 614.849
О НОРМИРОВАНИИ ТРЕБОВАНИЙ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ ТОННЕЛЕЙ
Рассмотрены вопросы обеспечения пожарной безопасности городских тоннельных сооружений автотранспортного назначения; представлено обоснование выбора проектной аварии; дан анализ российской и зарубежной нормативных баз; предложена классификация городских автотранспортных тоннелей.
Ключевые слова: пожарная безопасность; автотранспортные тоннели; проектная авария; мощность пожара; классификация тоннелей; категория тоннеля.
В России все большее развитие получает строительство тоннелей не только метрополитена, но и железнодорожных и автотранспортных, особенно в крупных городах России и районе г. Сочи (место проведения Олимпийских игр "Сочи-2014"). Многочисленные пожары и другие чрезвычайные ситуации (ЧС), имевшие место во многих странах мира, дают основание характеризовать транспортные тоннели как "зоны повышенного риска" не только для людей, находящихся под землей в узком замкнутом пространстве и зачастую не подготовленных к действиям по своему спасению, но и для служб, осуществляющих тушение пожаров и ликвидацию последствий ЧС. Рассмотрим доступную статистику по пожарам и ЧС в тоннелях по их видам (железнодорожные, автотранспортные).
Статистика по пожарам в тоннелях
Железнодорожные тоннели
Крупный пожар в 1972 г. произошел в Японии в железнодорожном тоннеле длиной 13,9 км. В результате погибло 30 пассажиров ночного экспресса и 700 чел. получили травмы.
В декабре 1984 г. в тоннеле Саммит (Великобритания) загорелась 100-тонная цистерна с нефтью. Проведенные после ликвидации пожара обследования показали, что в зоне пожара, где температура достигала 1500 °С, зафиксировано разрушение внутренних слоев кирпичной кладки обделки тоннеля, а на отдельных участках—расплавление кладки.
В тоннеле под проливом Ла-Манш 18 ноября 1996 г. произошел пожар, который продолжался
более 8 ч. Через параллельные ветки тоннеля было эвакуировано 34 чел., 8 из них госпитализировано. Из-за сильной загазованности продуктами горения движение в тоннеле было остановлено. В результате пожара оказались поврежденными перевозимые трейлеры, стены тоннеля, пути, системы энергоснабжения. Ремонт обошелся в несколько миллионов долларов. Однако этот ущерб оказался несопоставимым с ущербом от простоя сооружения: движение по нему было прервано в обоих направлениях и частично восстановлено только в декабре. В том же Евротоннеле 21 августа 2006 г. загорелся один из грузовиков, перевозившихся челночным поездом. Движение по тоннелю было приостановлено на несколько часов. 11 сентября 2008 г. произошло возгорание грузовика с фенолом (ядовитый химикат, используемый при производстве капрона, красителей и ряда лекарственных препаратов) в одном из вагонов товарного поезда. В результате пожара 12 чел. были госпитализированы с отравлениями угарным газом.
Автотранспортные тоннели
Известно несколько случаев, когда пожары в тоннелях охватывали более 100 автомобилей (тоннель Холланд, США, 1949 г.; тоннель Мурфлит, ФРГ, 1969 г.; тоннель Ниходзака, Япония, 1969 г.; Кальде-котский тоннель, США, 1989 г.). В одном только Эльбском тоннеле в Гамбурге за 13 лет эксплуатации произошло 36 пожаров с "участием" грузовых автомобилей.
В 1949 г. в тоннеле Холланд (США) возник пожар в кузове грузового автомобиля, перевозившего
© Мешалкин Е. А., Гилетич А. Н., Панов А. А., Солнцев Н. Д., 2012
сероуглерод. Горение было столь интенсивным, что в результате воспламенились автомобили, находившиеся на расстоянии до 100 м от аварийной машины. Высокая температура, плотный и токсичный дым затрудняли работу специальных подразделений. Людей удалось эвакуировать из опасной зоны, но автомобили в пределах ее полностью сгорели. В результате перегрева вышло из строя две трети вытяжных вентиляторов и были разрушены некоторые конструкции тоннеля.
В 1969 г. в тоннеле Мурфлит (ФРГ) из-за перегрева и загорания шины заднего колеса грузового автомобиля, перевозившего гранулированный полиэтилен, возник пожар. После остановки автомобиля огонь перекинулся на кузов с грузом. Попытки водителя потушить очаг пожара огнетушителем оказались безуспешными. К моменту прибытия специальных подразделений тоннель уже был задымлен на всем протяжении в обе стороны от очага горения.
В 1979 г. в автотранспортном тоннеле Ниходза-ка длиной около 2 км между Токио и Нагоя (Япония) произошла авария на расстоянии 400 м от выездного портала, что привело к столкновению множества автомобилей и возникновению пожара. В результате аварии 7 чел. погибли и 2 чел. тяжело ранены; повреждено 173 автомобиля, причем некоторые из них полностью уничтожены. Во время пожара на участке тоннеля длиной 1122 м температура достигла 1000 °С, возникло сильное задымление. Отмечены значительные повреждения обделки с разрушением бетона на глубину до 25 см. Восстановление тоннеля длилось 2 месяца. Системы обнаружения (344 пожарных извещателя) и тушения (1024 спринклер-ных оросителя, 48 пожарных гидрантов) не смогли локализовать пожар.
В Готардском тоннеле (Швейцария) 5 июля 1994 г. произошел пожар. Загорелся грузовой автопоезд, загруженный детскими велосипедами и запасными частями к ним, упакованными в картон и пластик. Через 1 ч пожар был потушен, но движение по тоннелю возобновилось только через 7 ч. В результате автопоезд выгорел полностью. Стоимость ремонта тоннеля оценена в 1,9 млн. немецких марок.
В альпийских автотранспортных тоннелях также неоднократно возникали пожары, повлекшие за собой человеческие жертвы. Так, 25 марта 1999 г. в Монбланском автотранспортном тоннеле (длиной 12 км), соединяющем Францию и Италию, произошел пожар, причинивший ущерб в 10 млрд. лир (5 млн. долл.). По тоннелю, сданному в эксплуатацию в 1965 г., ежегодно проходило около 750 тыс. грузовых автомобилей, не считая легковых. В центре тоннеля загорелся грузовой автомобиль, направлявшийся в сторону Италии. Более 30 автомобилей
оказались блокированными, а находившиеся в них люди — отрезанными огнем и токсичным дымом, с которым не смогла справиться система вытяжной противодымной защиты. В результате 34 чел. погибли в кабинах автомобилей, остальные — при попытках выбраться из опасной зоны. В тоннеле сгорели 24 тяжелых грузовых автомобиля, 9 легковых, 1 мотоцикл и 2 автомобиля спасателей. Пожар продолжался 3 сут. В докладе Министерства транспорта и Министерства внутренних дел Франции отмечалась, в частности, несогласованность работы компаний, отвечающих за эксплуатацию французского и итальянского участков тоннеля. Указывалось также на тот факт, что вентиляционная шахта с итальянской стороны вместо обеспечения максимальной вытяжки дыма была открыта на максимальное поступление свежего воздуха, что способствовало быстрому распространению огня.
На подъезде к тоннелю Фрежюс (между Италией и Францией) протяженностью 13 км 28 мая 2001 г. загорелся грузовой автомобиль; 14 чел. пострадали в результате отравления продуктами горения.
24 октября 2001 г. в Швейцарии в тоннеле Сен-Готард (длиной 17 км и шириной 7,8 м) на расстоянии 1,5 км от портала в результате лобового столкновения загорелись два грузовых автомобиля. Один из них ударился о стену и взорвался, из-за чего часть свода тоннеля обрушилась, перегородив движение. Средняя скорость движения в тоннеле составляет примерно 90 км/ч, поэтому многие машины, не успев затормозить, врезались в грузовики, образовав огромную "пробку". В 200-метровой зоне, где бушевало пламя, находилось, по оценкам экспертов, около десятка автомобилей, включая два тяжелых грузовых, лобовое столкновение которых привело к пожару. Кузова 100 легковых автомобилей в эпицентре пожара расплавились под воздействием температуры, превышавшей 1200 °С. Пожарные и медики из-за сильного задымления и очень высокой температуры смогли добраться до очага пожара, находящегося в 1,5 км от южного портала, только через сутки. За это время в тоннеле произошло еще несколько обрушений, длина завалов достигла 300 м. В результате пожара погибло 11 чел.
В мае 1999 г. в тоннеле Тауэрн в Австрии произошло столкновение автомобилей, что привело к пожару. В результате погибло 12 чел.
В центральном Китае (провинция Хубэй, г. Ухань, район Учан) 25 января 2011 г. вспыхнул пожар в автодорожном тоннеле "Юйцюаньси" протяженностью более 5000 м на участке скоростной автотрассы Шанхай - Чэнду. В результате пожара более 10 автомобилей оказались заблокированными в тоннеле. В тушении пожара и проведении спасательной опе-
рации приняли участие 60 пожарных и 10 пожарных машин.
Неоднократно возникали пожары и в российских автотранспортных тоннелях. Так, ряд пожаров произошел в Лефортовском тоннеле глубокого заложения в г. Москве: 18 июля 2006 г. загорелся автомобиль "Пежо"; 26 ноября 2007 г. произошло возгорание в двигателе грузового автомобиля марки "Газель"; 17 марта 2007 г. с внутренней стороны третьего транспортного кольца сгорел автомобиль БМВ; 31 мая 2007 г. между четвертым и пятым эвакуационными выходами загорелся автомобиль "Волга" (из-за сильного задымления из тоннеля были эвакуированы около 100 чел.); 14 апреля 2009 г. загорелся автомобиль "Опель".
14 июля 2008 г. в тоннеле на Новинском бульваре (пересечение Садового кольца с ул. Новый Арбат)
загорелся легковой автомобиль марки "Хендай". По некоторым данным в машине самопроизвольно загорелся моторный отсек. Водитель погиб.
Обоснование выбора проектной аварии
Анализ имеющихся данных показывает, что пиковая мощность тепловыделения при горении автомобиля может меняться от 1,5 до 202 МВт. При этом температура газа вблизи потолка может составлять от 110 до 1365 °С.
В литературе можно найти результаты многочисленных измерений мощности тепловыделения при горении пассажирских автомобилей и температуры под потолком тоннеля [1-3, 5]. В табл. 1 представлена сводная информация по результатам измерения тепловыделения при пожаре на разных видах транспортных средств (кроме бензовозов).
Таблица 1. Результаты измерений тепловыделения при горении для разных типов транспортных средств (ТС)
Тип, модель ТС, год выпуска; номер теста; продольная вентиляция; скорость Тепловая энергия, ГДж Максимальное тепловыделение, МВт Время достижения максимального тепловыделения, мин Максимальная температура у потолка тоннеля, °С Источник
Один пассажирский автомобиль
Форд Таурус, 1.6, конец 70-х; тест 1 4 1,5 12 - Ма^э и КеэкьЯаЬкопеп
Датсун 160 1 седан, конец 70-х; тест 2 4 1,8 10 - То же
Датсун 180 В седан, конец 70-х; тест 3 4 2 14 - "
Фиат 127, конец 70-х; 0,1 м/с - 3,6 12 - 1^аэоп и др.
Рено Эспейс I, 1988; тест 20; 0,5 м/с 7 6 8 480 Steinert
Ситроен ВХ, 1986 5 4,3 15 - 8Ырр и Spearpoint
Остин Маэстро, 1982 4 8,5 16 - То же
Опель Кадет, 1990; тест 6; 1,5 м/с - 4,9 11 210 Ьешаке и др.
Опель Кадет, 1990; тест 7; 6 м/с - 4,8 38 110 То же
Рено 5, 80-е; тест 3 2,1 3,5 10 - .Тоуеих
Рено 18, 80-е; тест 4 3,1 2,1 29 - То же
Маленькая машина, 1995; тест 4 4,1 4,1 26 - "
Большая машина, 1995; тест 7 6,7 8,3 25 - "
Трабант; тест 1 3,1 3,7 11 - Steinert
Остин; тест 2 3,2 1,7 27 - То же
Ситроен; тест 3 8 4,6 17 - "
Рено Лагуна, 1999 13,7 8,9 10 - Маг!ак Ьешаке
Два пассажирских автомобиля
Ситроен ВХ + Пежо 305, 80-е; тест 6 8,5 1,7 - - .Тоуеих
Компактный автомобиль + автомобиль * ГА среднего размера ; тест 9 7,9 7,5 13 - То же
Компактный автомобиль + автомобиль среднего размера*; тест 10 8,4 8,3 - - "
БМВ + Рено 5, 80-е; тест 5 - 10 - - "
Поло + Трабант; тест 6 5,4 5,6 29 - Steinert
Пежо + Трабант; тест 5 5,6 6,2 40 - То же
Окончание табл. 1
Тип, модель ТС, год выпуска; номер теста; продольная вентиляция; скорость Тепловая энергия, ГДж Максимальное тепловыделение, МВт Время достижения максимального тепловыделения, мин Максимальная температура у потолка тоннеля, °С Источник
Ситроен + Трабант; тест 7 7,7 7,1 20 - Steinert
Джетта + Аскона; тест 8 10 8,4 55 - То же
Три пассажирских автомобиля
Гольф + Трабант + Фиеста; тест 4 - 8,9 33 -
Автобусы
Школьный автобус Вольво (на 40 посадочных мест); 0,3 м/с 41 29 8 800
Автобус; тест в тоннеле Шимизу; 3-4 м/с - 30 7 303 Кишкапе и др.
Грузовой автотранспорт
Трейлер с 10,9 т дерева (82 %) и пластиковыми паллетами (18 %); тест 1; 3 м/с 240 202 18 1365 и Ьоппегтагк
Трейлер с 6,8 т деревянных паллет и РиЯ-матрасов (18 %); тест 2; 3 м/с 129 157 14 1282 То же
Лейланд БАР 310АТ с 2 т мебели; 3-6 м/с 87 128 18 970 вгап; и Бгузёа1е
Трейлер с 8,5 т мебели, крепежа и резиновых шин; тест 3; 3 м/с 152 119 10 1281 и Ьоппегтагк
Модель трейлера с 3,1 т гофрированного картона 67 67 14 1305 То же
Трейлер с 72 деревянными палеттами; 2-е тесты Бенилюкса; тест 14; 1-2 м/с 19 26 12 600 Ьетаке и др.
Трейлер с 36 деревянными палеттами; 2-е тесты Бенилюкса; тесты 8, 9 и 10; 1,5; 5,3 и 5 м/с 10 13, 19 и 16 16, 8и8 400, 290, 300 То же
Грузовик с условной загрузкой; 0,5 м/с 63 17 15 400 1^а8оп и др.
* Компактный автомобиль включает модели: Пежо 106, Рено Твинго-Клио, Ситроен Сахо, Форд Фиеста, Опель Корса, Фиат Пунто, Фольксваген Поло. Автомобиль среднего размера включает модели: Пежо 406, Рено Лагуна, Ситроен Хантия, Форд Мондео, Опель Вектра, Фиат Темпра, Фольксваген Пассат.
Из представленных в табл. 1 данных видно, что мощность тепловыделения одной пассажирской машины изменяется от 1,5 до 9 МВт, но большая часть испытаний дает значения показателя менее 5 МВт. Пиковая мощность тепловыделения пожаров автобусов составляет около 30 МВт. Максимальное значение типовой мощности тепловыделения было получено для грузовых трейлеров (одиночных) — от 13 до 202 МВт в зависимости от пожарной нагрузки. Время достижения пиковой мощности составило от 10 до 20 мин.
Существуют также различные способы представления проектной модели пожара с использованием как пиковой мощности тепловыделения, так и различных зависимостей для скорости роста пожара (линейной, квадратичной и т. д.), а также различных сочетаний кривой роста пожара с участком постоянного уровня и участком угасания [4-7].
На основе анализа приведенных выше экспериментальных данных и проектной кривой пожара в тоннелях, полученной методом математического
представления, предлагается при проектировании
использовать следующие проектные аварии:
• загорание 1-2 легковых автомобилей с максимальной мощностью пожара 5 МВт (для тоннеля данную аварию нецелесообразно рассматривать в качестве проектной, так как в транспортном потоке всегда есть грузовики массой до 2,5 т);
• загорание 1 малого грузового автомобиля и 1-2 легковых автомобилей с максимальной мощностью пожара 30 МВт (для тоннелей, где исключается движение автобусов и грузовиков массой свыше 2,5 т);
• загорание 2 автобусов или малых грузовых автомобилей с максимальной мощностью пожара 50 МВт (для тоннелей, где предусмотрено движение автобусов и исключается движение грузовиков массой свыше 2,5 т);
• загорание 1 большегрузного автомобиля (фуры) с максимальной мощностью пожара 100 МВт (для тоннелей без ограничения состава движения).
Автотранспортные тоннели в Российской Федерации при их проектировании и строительстве не дифференцируются по мощности пожара. Поэтому, исходя из необходимости для обеспечения безопасности людей при пожаре рассматривать максимальную проектную аварию, используется максимальная из перечисленных мощность пожара, а именно 100 МВт.
Анализ нормативной базы в области обеспечения пожарной безопасности автотранспортных тоннелей
Текущая ситуация в России характеризуется, с одной стороны, расширением проектирования и строительства объектов различного функционального назначения в подземном пространстве, включая коммуникационные тоннели, а с другой — недостаточно полной базой нормативных документов по пожарной безопасности для реализации таких проектов. Так, действующие в настоящее время федеральные законы [8,9] не устанавливают требований пожарной безопасности к транспортным объектам тоннельного типа. В ранее действовавшем СНиП 2.08.02-89* [10] (п. 1.8) было указано: "Проектирование общественных сооружений, размещаемых пол-
ностью или преимущественно в подземном пространстве, производится по специальным заданиям на проектирование".
В рамках реализации Федерального закона [8] в настоящее время действует СНиП 32-04-97 [11], который распространяется на проектирование и строительство новых и реконструкцию действующих тоннелей на железных дорогах общей сети с колеей 1520 мм и на автомобильных дорогах общего пользования всех категорий. Однако настоящие нормы не распространяются на тоннели, сооружаемые на железнодорожных высокоскоростных (свыше 200 км/ч) пассажирских линиях, на скоростных автомагистралях (с расчетной скоростью движения более 150 км/ч) и на городские транспортные тоннели. В СНиП 32-0497 [11] отсутствует даже классификация тоннелей, а требования пожарной безопасности таких объектов описываются в Специальных технических условиях, что получило активное применение при строительстве тоннелей в г. Москве и районе г. Сочи с участием специалистов ФГБУ ВНИИПО МЧС России, НПКЦ "Интерсигнал" и других организаций [12].
В табл. 2 приведен ряд нормативных правовых документов зарубежных государств для тоннелей.
Таблица 2. Зарубежные нормативные документы для тоннелей
Страна Название НД Обозначение Тип документа Издатель, год издания
Australia (Австралия) Fire Safety Guideline for Road Tunnels (Директива пожарной безопасности для дорожных тоннелей) Guideline (руководящие нормы) Australian Fire Authorities Council (Австралийский Совет пожарной и аварийной службы), 2001
Austria (Австрия) Guidelines and Regulations for Road Design (Руководящие принципы и регламенты для дорожных проектов) RVS То же Transportation and Road Research Association (Ассоциация исследований транспорта и дорог), 2001
France (Франция) Inter-Ministry Circular No. 2000-63 of 25 August 2000 Relating to the Safety of Tunnels in the National Highways Network (Проект министерства № 2000-63 от 25 августа 2000 г., касающийся национальной сети дорог) Circ 2000/63A2 Regulation (регламент) Ministry for Infrastructure, Transport, Spatial Planning Tourism and the Sea (Министерство инфраструктуры, транспорта, территориального планирования туризма), 2000
Germany (Германия) Guidelines for Equipment and Operation of Road Tunnels (Руководящие принципы для оборудования и ремонта дорожных тоннелей) RABT 02 Guidelines (руководящие нормы) Road and Transportation Research Association (Ассоциация исследований транспорта и дорог), 2002
Japan (Япония) Design Principles, Vol. 3: Tunnel, Part 4: Tunnel Safety Facilities (Принципы проектирования тоннелей (средства безопасности при обслуживании тоннелей) То же Japan Highway Public Corporation (Японская общественная дорожная корпорация), 1998
Окончание табл. 2
Страна Название НД Обозначение Тип документа Издатель, год издания
Korea (Корея) National Fire Safety Codes (Национальные правила пожарной безопасности) NFSC Regulation (регламент) Korea National Emergency Management Agency (Корейское национальное агентство по чрезвычайным ситуациям), 2005
То же Guideline for Installation of Safety Facility in Road Tunnels (Директива для установок безопасности в транспортных тоннелях) GIST Guidelines (руководящие нормы) Ministry of Construction & Transportation (Министерство строительства и транспорта), 2004
Norway (Норвегия) Roads Tunnels (Дорожные тоннели) Handbok 021 То же Norwegian Public Roads Administration, Directorate of Public Roads (Норвежская общественная дорожная администрация, Управление общественными дорогами), 2004
Sweden (Швеция) Tunnel 2004 (Тоннели 2004) Tunnel 2004 Swedish National Road Administration (Шведская национальная дорожная администрация), 2004
UK (Великобритания) Design Manual for Roads and Bridges, Vol. 2: Highway Structure Design, Section 2, Part 9. BD 78/99: Design of Road Tunnels (Руководство по проектированию дорог и мостов, раздел 2, секция 2, часть 9, 78/99: проект дорожных тоннелей) BD 78/99 Guideline and Requirement (руководящие нормы, требования) The Highway Agency (Дорожное агентство), 1999
USA (США) Standard for Road Tunnels, Bridges and Other Limited Access Highways (Стандарты для дорожных тоннелей, мостов и других скоростных автомагистралей с ограничением въезда) NFPA 502 Standard (стандарт) National Fire Protection Association (Национальная ассоциация противопожарной защиты), 2004
EU (Европейский союз) Directive 2004/54/EC of the European Parliament and of the Council (Директива 2004/54/EC Европейского парламента и совета) Directive 2004/54 EC Directive and Regulation (руководящие нормы, регламент) European Parliament and the Council (Европейский парламент и совет), 2004
World Road Association PIARC — Permanent International Association of Road Congresses (Всемирная дорожная ассоциация) (Франция) Fire and Smoke Control in Road Tunnels (Контроль за огнем и дымом в дорожных тоннелях) PIARC Guidelines (руководящие нормы) PIARC (Всемирная дорожная ассоциация), 1999
UNECE — United Nations Economic Commission for Europe (Экономическая комиссия Организации Объединенных Наций) Recommendations of the Group of Experts on Safety in Road Tunnels (Final Report) (Рекомендации группы экспертов по безопасности в дорожных тоннелях (заключительное сообщение)) TRANS/ AC 7/9 То же UNECE — Multidisciplinary Group of Experts on Safety in Tunnels (Многопрофильная группа экспертов по безопасности в тоннелях), 2001
Нормирование требований к тоннелям за рубежом, их категорирование базируются, главным образом, на матрице тоннельной длины и объема перевозок. Категории тоннелей с большим объемом перевозок* или большей протяженностью отнесены к более высоким категориям, для которых должны предусматриваться дополнительные меры по обеспечению безопасности.
Категорирование тоннелей в зависимости от их протяженности установлено во Франции, Германии, Корее, США и ЕС. Типичными примерами таких документов являются ОТЗС (Корея) и №РА 502 (США), требования которых привязаны только к протяженности тоннелей. В других странах для категориро-вания тоннелей актуальны также такие показатели, как объем перевозок и местоположение тоннеля.
Категорирование тоннелей в зависимости от различных параметров имеет достаточно широкую вариантность (табл. 3). Во Франции, например, существует более обширное разделение по категориям (определяющими факторами являются местоположение, протяженность, объем перевозок), чем в Корее (NFSC) и США (ОТРА 502).
Категории тоннелей в Австрии, Японии, Швеции, Норвегии и Великобритании установлены на основе матрицы тоннельной протяженности и объема перевозок. Категорирование тоннелей в Норвегии увязано с объемом перевозок в большей мере, чем с протяженностью. В Корее выполняется анализ рис-
* Объем перевозок выражен показателем AADT (Annual Average Daily Traffic, т. е. среднегодовая среднесуточная интенсивность движения транспортного потока).
ка с целью повышения категории, основанный на оценке шести факторов риска (в том числе объема перевозок). В классификации Австрии учитываются объем перевозок в час и другие факторы (количество полос движения в одном направлении и возможность транспортировки опасных грузов). В Швеции установлены три категории тоннелей (ТС, ТВ и ТА) в зависимости от протяженности тоннеля и объема перевозок (ААБТ за 20 лет наблюдений).
В Японии все тоннели подразделяются на пять категорий (АА, А, В, С и Б) в зависимости от протяженности тоннеля и объема перевозок (ААБТ за 10 лет наблюдений).
В Великобритании необходимость обеспечения тоннелей системами безопасности связана с показателем ААБТ (по оценке за 15 лет наблюдений) и протяженностью тоннеля. Тоннели выделены в категории АА, А, В, С, Б и Е. Категории при среднегодовой среднесуточной интенсивности движения транспортного потока свыше 100 тыс. ТС/сут могут быть рассчитаны экстраполяцией. Великобритания дает рекомендации для основных условий проектирования тоннелей каждой категории, не ограничивая проект жесткими рамками.
В Норвегии категории тоннелей основаны на объеме перевозок (ААБТ за 20 лет наблюдений) и протяженности тоннелей. Кроме того, категорирование зависит от поперечного сечения, количества полос движения и критериев, связанных с оборудованием систем безопасности. Например, для тоннелей с движением в одном направлении (ААБТ < 300 ТС/сут) установлена категория А. Если объему перевозок
Таблица 3. Сравнение вариантов категорирования тоннелей
Страна Количество категорий Категорирование в зависимости от Определяющий фактор
протяженности, м минимальной протяженности, м
Франция 7 300, 500, 800, 1000, 1500, 3000, 5000 300 Местоположение, транспортный тип, протяженность, объем перевозок (ААБТ)
Германия 4 Менее 400, 400-600, 600-900, более 900 _* Протяженность, объем перевозок (ААБТ)
Швеция 3 100-500, 500-3000, более 3000 100 То же
Великобритания 6 Менее 100, 100-500, 500-1000, 1000-3000 (2 категории в зависимости от ААБТ), более 3000 _*
Япония 5 100, 500, 1000, 3000, 10000 100 "
Корея 4 Менее 500, 500-1000, 1000-3000, более 3000 _* Протяженность, анализ риска
США 3 90, 240, 300 90 Протяженность
Евросоюз 3 500, 1000, 3000 500 Протяженность, объем перевозок (ААБТ)
* Независимо от протяженности тоннеля.
(AADT) соответствует категория тоннеля E, то принимается решение строить вторую линию тоннеля.
В Корее Директива по безопасности в транспортных тоннелях (GIST), которая является одним из нормативных документов по пожарной безопасности транспортных тоннелей, принимает категории тоннелей в зависимости от их протяженности (табл. 4). Однако после проведения анализа риска категория тоннеля может быть изменена.
В Корее применяются также Национальные правила пожарной безопасности (NFSC), которые находятся под юрисдикцией Национального агентства по чрезвычайным ситуациям. Документ состоит из 32 уведомлений и регулирует спецификации оборудования систем противопожарной защиты, но не содержит общих требований к оборудованию безопасности для транспортных тоннелей в зависимости от типов и категорий тоннелей. Директива (GIST) выпущена Министерством строительства и транспорта Кореи и пересмотрена в 2004 г. Данные нормы Кореи (NFSC и GIST) дополняют друг друга. Директива GIST включает многие из требований NFSC, однако NFSC дает проектировщикам или заказчикам большую степень свободы, которая позволяет определять уровень безопасности тоннеля в зависимости от исследований риска и критериев качества.
В Австрии классификация транспортных тоннелей определяется классом опасности, который устанавливается исходя из опасного потенциала тоннеля (табл. 5). Опасный потенциал определяется как
G = MSVgRgKga,
где MSV— объем перевозок в час (определяется как 30 объемов перевозок в "час пик"); для грузового транспорта учитывается специальный автомобильный эквивалент, равный 2,5; gR — параметр, учитывающий количество полос движения в одном направлении; gK — параметр, учитывающий дополнительные факторы опасности (сходящиеся участки тоннелей и/или пересечения в тоннеле и в портальных областях);
gG — параметр, учитывающий запрещение или разрешение перевозок опасных грузов (их количество).
Можно отметить, что процесс горения в тоннелях значительно отличается от иных сооружений, в связи с чем пересмотрен ряд положений NFPA 502. В издании 2008 г. уточнена классификация автотранспортных тоннелей; пересмотрены положения о системах пожаротушения, вентиляции, защите строительных конструкций, перевозке опасных грузов, а также о размере вероятного пожара. Так как пожары в автотранспортных тоннелях, как правило, происходят внутри транспортных средств (в моторном
Таблица 4. Категории транспортных тоннелей Кореи
Протяженность тоннеля L, м Категория тоннеля
L > 3000 1
1000 < L < 3000 2
500 < L <1000 3
L <500 4
Таблица 5. Классы опасности транспортных тоннелей в Австрии
Опасный потенциал G Класс опасности
До 1000 I
От 1001 до 2500 II
От 2501 до 10000 III
Более 10000 IV
отсеке или салоне автомобиля), то основной задачей, которая стоит перед проектировщиками, является, в первую очередь, ограничение распространения возникшего пожара на другие транспортные средства (зачастую при ограниченной возможности доступа пожарных подразделений к очагу пожара). Тоннели по своим параметрам характеризуются большой протяженностью при сравнительно малых габаритах, эффективной вентиляцией (включая естественную), отсутствием конструктивного разделения по длине, значительным сосредоточением пожарной нагрузки, поэтому вопрос о локализации пожара стоит особенно остро. В настоящее время технологии обнаружения пожара позволяют определить местоположение пожара в тоннеле с достаточной точностью, что позволяет это учитывать при проектировании тоннеля и обеспечении условий работы всей системы противопожарной защиты.
Важным является и такой критерий, как перевозка опасных грузов, влияющий на безопасность тоннелей. Пожары в тоннелях свидетельствуют о том, что такие товары, как, например, мука и маргарин (1999 г., Монбланский тоннель), краска (1999 г., Сен-Готардский тоннель) и покрышки (2005 г., тоннель Фрежюс), могут представлять большую опасность для тоннелей и тоннельных конструкций, чем можно было ожидать. В связи с этим в ОТРА 502 введена глава 13 "Регулируемые и нерегулируемые грузы", в которой представлены рекомендации по разработке правил, регламентирующих транспортирование через тоннель любых грузов. При этом на органы, обладающие соответствующими полномочиями, возлагается принятие правил и положений, которые следует применять при перевозке регулируемых и нерегулируемых грузов через тоннели.
В Российской Федерации с 1 января 2011 г. действует Европейское соглашение о международной дорожной перевозке опасных грузов (ДОПОГ). Со-
Таблица 6. Требования по пожарной безопасности тоннелей согласно GIST (Корея)
Противопожарное оборудование Категория тоннеля* Комментарии
1 2 3 4
Ручные средства тушения пожара • • • • Установка с интервалом через каждые 50 м
Пожарные краны (гидранты) внутреннего противопожарного водопровода • • - - То же
АУПТ (система водяного тумана) Д Установка рекомендуется, если протяженность тоннеля более 3000 м (для тоннелей с двусторонним движением или односторонним движением в черте города при пропускной способности более 60-103 ТС/(сут-км); для тоннелей с односторонним движением за городом при пропускной способности более 90 103 ТС/(сут-км)
Ручные пожарные извещатели • • • - -
Автоматические установки обнаружения пожара (АПС) • • •1) - 1) Тоннели — с двусторонним движением или односторонним движением в черте города
Громкоговорители • • • - Через каждые 50 м
Аварийный телефон • • • - Через каждые 250 м
Видеонаблюдение • • •2) - 2) Для тоннелей с одно- и двусторонним движением, находящихся в черте города
Радиосвязь • • • Д3) Установка с интервалом 200-400 м. 3) Для тоннелей протяженностью более 200 м
Информационные знаки (контроля использования полос движения) • • - - Через каждые 400-500 м
Аварийное освещение • • • •4) 4) Для тоннелей протяженностью более 200 м
Обозначение эвакуационного (аварийного) выхода • • • - -
Эвакуационные (аварийные) выходы • • • - Устройство с интервалом 250-300 м
Параллельные тоннели для эвакуации и спасения •5) Д6) 5) Для тоннелей с одно- или двусторонним движением с учетом параметров расчета риска. 6) Для тоннелей с одно- или двусторонним движением, расположенных в черте города
Зоны безопасности (укрытия) •5) Д6) - - То же
Места для аварийной остановки • • - - -
Противодымная вентиляция • • • Для тоннелей с двусторонним движением или тоннелей с односторонним движением с возможностью образования заторов
Система радиосвязи пожарных отделений • • • Д7) 7) Если радиокоммуникационное оборудование установлено
Телефонная связь с пожарной охраной • • - - Установка с интервалом не более 50 м
Розетки для подключения электрооборудования пожарных подразделений • • • - То же
Бесперебойная система электропитания • • • Д8) 8) Только при наличии противопожарного оборудования
Аварийный генератор • • •9) - 9) Для тоннелей с двусторонним движением и односторонним движением в черте города
* Категория тоннелей в зависимости от их протяженности: 1 — более 3000 м; 2 — более 1000 м, но менее 3000 м; 3 — более 500 м, но менее 1000 м; 4 — менее 500 м.
Примечание. Обозначения: "•" и " Д" — требуемые и рекомендуемые средства безопасности соответственно.
гласно подразд. 1.9.5.1 и гл. 8.6 ДОПОГ компетентные органы должны относить автотранспортные тоннели к одной из категорий, определенных в ДОПОГ. Это необходимо для установления ограничений на движение транспортных средств с опасными грузами через автотранспортные тоннели. До настоящего времени в Российской Федерации классификация тоннелей в нормативных документах отсутствует.
Анализируя нормативную документацию в области проектирования, строительства и эксплуатации объектов транспортной инфраструктуры различных стран, можно сделать следующие выводы:
• нормативными документами, затрагивающими сооружения тоннельного типа, определяются системы категорирования тоннелей;
• системы категорирования тоннелей для разных стран существенно различаются между собой (минимальная протяженность сооружения, выбор критериев для определения категорий, количество категорий);
• при определении категорий тоннелей учитывается либо один определяющий критерий (для большинства стран это — протяженность тоннельного сооружения), либо комбинация критериев в различных сочетаниях (протяженность, объем перевозок, параметры риска, местоположение, количество полос, геометрические особенности);
• деление тоннельных сооружений по категориям способствует принятию решений по их пожарной безопасности, обеспечению системами противопожарной защиты и другими системами безопасности (на примере Кореи — табл. 6). Однако на практике при решении данной задачи могут возникать некоторые трудности, поскольку каждый тоннель имеет свои особенности, которые в рамках использования системы категорирования могут не учитываться.
Стоит отметить, что и российская система тоннелестроения придерживается подобных принципов при проектировании тоннелей, однако не все факторы учитываются настолько четко. В СНиП 32-04-97 [11] отсутствуют классификация автотранспортных тоннелей по их пожарной опасности, конкретные и четкие минимальные критерии обеспечения пожарной безопасности.
В соответствии с положениями [11] в зависимости от протяженности автотранспортных тоннелей (расположенных вне городской черты) можно выделить некоторые требования пожарной безопасности, предусматривающие:
• п. 3.9: камеры и ниши (при длине тоннеля от 200 до 400 м, от 400 до 600 м);
• п. 3.10: специализированные помещения для нужд служб эксплуатации и охраны (при длине тоннеля более 1500 м);
• п. 3.11: дополнительные эвакуационные выходы в расположенные рядом тоннели, или в специально сооружаемые штольни безопасности, имеющие выходы на поверхность, или в камеры безопасности (при длине тоннеля более 1500 м);
• п. 3.18: местные уширения с площадками для аварийной остановки транспортных средств (при длине тоннеля более 1000 м);
• п. 7.52: силовые и осветительные кабели (при длине тоннеля до 300 м);
• п. 7.61: заградительную сигнализацию для включения световых сигналов, запрещающих въезд транспортных средств в случае создания аварийной ситуации в тоннеле (при длине тоннеля более 300 м);
• п. 7.63: телефонную связь (при длине тоннеля более 400 м);
• п. 7.66: линии громкоговорящего оповещения (при длине тоннеля более 1000 м);
• п. 8.1: пожарные посты с техническими средствами пожаротушения;
• п. 8.5: обоснование типов установок и огнету-шащих средств при проектировании (при длине тоннеля более 5000 м).
Выводы
С учетом вышеизложенного, а также исходя из отечественного опыта проектирования, строительства и эксплуатации подземных транспортных сооружений, представляется возможным на данном этапе предложить следующую классификацию городских автотранспортных тоннелей общего пользования (за исключением объектов специального назначения) с количеством полос движения не более трех в одном направлении по категориям в зависимости от их протяженности (табл. 7).
Предлагаемая классификация может позволить обеспечить дифференцированный подход к мерам противопожарной защиты автотранспортных тоннелей, таких, например, как:
• проектирование эвакуационных путей и выходов (эвакуационных межтоннельных сбоек, склизов и т. д.);
• выбор типа системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре;
• устройство систем автоматического тушения пожара и сигнализации;
Таблица 7. Классификация городских автотранспортных тоннелей
Протяженность тоннеля, м Категория тоннеля
До 300 I
300-600 II
Свыше 600 III
• проектирование противодымной вентиляции;
• комплекс организационно-технических мероприятий по обеспечению пожарной безопасности. Кроме того, целесообразным представляется: разработка рекомендаций по пожарной безопасности городских и внегородских автотранспортных тонне-
лей; детализация соответствующих требований по железнодорожным тоннелям; разработка комплекса методик и программных продуктов для расчетов по оценке пожарных рисков, параметров применяемых систем противопожарной защиты, учитывающих специфику таких сооружений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. HaackA. (ed.). FIT — Report on work package 2, Design Fire Scenarios — Fifth Draft, STUVA, 2003.
2. Ingason H., Lonnermark A. Recent Achievements Regarding Measuring of Time-Heat and Time-Temperature Development in Tunnels // 1st International Symposium on Safe & Reliable Tunnels, Prague, Czech Republic, 4-6 February, 2004.
3. Lonnermark A., Ingason H. Recent Achievements Regarding Heat Release and Temperatures during Fires in Tunnels // Safety in Infrastructure — Svedtiletes, Budapest, Hungary, 20-21 October 2004, 2004.
4. Lacroix D. New French Recommendations for Fire Ventilation in Road Tunnels // 9th International Conference on Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels, Aosta Valley, Italy, 6-8 October, 1997.
5. Ingason H. Design Fires in Tunnels // Conference Proceedings of Asiaflam 95, Hong Kong, 15-16 March, 1995. — Р. 77-86.
6. Ingason H. Fire Development in Large Tunnel Fires // 8th International Symposium on Fire Safety Science, Beijing, China, 18-23 September, 2005.
7. Ingason H. Modelling of Real World Fire Data // 2nd International Symposium on Tunnel Safety & Security (ISTSS), March 15-17, 2006. — Madrid, Spain, 2006. — Р. 7-13.
8. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности : Федер. закон от 22.07.2008 г. № 123-ФЗ; принят Гос. Думой 04.07.2008 г.; одобр. Сов. Федерации 11.07.2008 г. // Российская газета. — 2008. — № 163; Собр. законодательства РФ. — 2008. — № 30 (ч. I), ст. 3579.
9. Технический регламент о безопасности зданий и сооружений : Федер. закон от 30.12.2009 г. № 384-ФЗ; принят Гос. Думой 23.12.2009 г.; одобр. Сов. Федерации 25.12.2009 г. // Российская газета. — 31.12.2009 г. — № 255; Собр. законодательства РФ. — 04.01.2010 г. — № 1, ст. 5.
10. СНиП 2.08.02-89*. Общественные здания и сооружения : постановление Госстроя СССР от 16.05.89 г. № 78; введ. 01.01.90 г. — М. : ГП ЦПП, 1999.
11. СНиП 32-04-97. Тоннели железнодорожные и автодорожные : постановление Госстроя России от 29.07.97 г. № 18-41; введ. 01.01.98 г. — М. : ГУП ЦПП, 1997.
12. БолодьянИ.А., БородкинА. Н., Ильминский И. И., ДавыдкинН. Ф., Родин В. С. и др. Концепция обеспечения пожарной безопасности тоннелей 3-го транспортного кольца г. Москвы. — М., 2001.
Материал поступил в редакцию 3 сентября 2012 г.
Электронные адреса авторов: solntsev_n@mail.ru;
9204049@mail.ru.
