在又长又宽的隧道(长大隧道)中,万一突发大火,车辆拥堵,消防车消防员无法及时赶到——这样的惊险场景不仅在灾难片中出现,更是现实世界中长大隧道安全运行的重大威胁。同济大学土木工程学院地下建筑与工程系主任闫治国教授团队,历经10余年持续攻关,成功研制出一套长大隧道火灾防控与安全低碳运维系统,犹如为隧道配上了一位智能“消防员”。这一成果获得2024年度上海市技术发明奖一等奖。
随着中国基建提速,长大隧道的数量已居世界首位,如,上海北横通道,它是全球最长的城市核心区地下道路。对长大隧道而言,火灾是威胁安全运行的最多发、最危险的灾害,在密闭空间中,高浓度有毒烟气和高温积聚往往会导致重大人员伤亡、严重结构破坏,并引发交通中断。长大隧道是交通网络的控制性节点,火灾也是制约其建造的关键卡点。随着我国交通强国等重大战略的实施,隧道工程规模越来越大、边界条件越来越复杂,亟需新技术突破以实现低碳、集约的火灾防控与安全运行。
为此,闫治国教授团队聚焦隧道系统(隧道结构+火灾场+人员应急处置),建立了具有自主知识产权和经工程验证的防灾—抗灾—控灾核心技术成果体系,形成“长大隧道火灾防控与安全低碳运维”技术成果。具体来说,该系统相当“聪明”和“敏感”,能第一时间发现着火点位置和烟气流动状况,自动开启防火措施,并测算火灾发展态势,将危险控制在最低程度。同时启动自动救援,通过智能计算设计最优路线实现动态疏散,指导人员快速有序撤离。此外,系统还创新了隧道结构,提升其自我抗火保护能力。
其技术亮点包括:火灾智能探测与预警技术、长大隧道高效通风与烟气控制技术、隧道结构自主抗火技术、应急疏散与智能救援技术、动态疏散救援系统等五大方面。团队研发了单通道-竖井组合通风排烟等技术,实现长大隧道内气流的合理分配和流动,有效降低污染物浓度并显著降低通风能耗;发明了防爆裂与隔热同步、耐火与承载协同以及自动热触发的隧道结构抗火新体系;创建了灾害场智能感知预警及动态调控方法,研发了火灾动态预警与疏散救援系统等。
该项目成果包括授权发明专利45件、软著10项,编制标准规范5部等,成果核心技术达到国际领先水平。项目成果已应用于上海北横通道、深中通道、冬奥工程延崇高速等重大工程,有效提升了长大隧道火灾防控能力,也为全球隧道安全提供了“中国方案”。
未来,团队将继续深化研究,助力我国交通强国战略,让长大隧道运行更安全、更低碳。
审稿专家:同济大学土木工程学院地下建筑与工程系主任、教授闫治国