高速公路声屏障内,一辆“大客车”着火了,司机本能地将客车滑向应急车道后停下,火势蔓延至声屏障侧面后,又迅速“蹿”至其顶部,高温下水泥墙体发出爆裂声,采光板融化后不断有残渣从上掉落……这个场景并不是真实的火灾现场,而是一场由消防科研的“国家队”精心策划的声屏障全尺寸实体火灾试验。
9月13日,四川蜀道建筑科技有限公司联合应急管理部四川消防研究所共同开展了封闭式公路声屏障实体火灾试验研究。该研究构建了长20米、宽20米、高近10米的封闭式钢结构声屏障实体模型,设计火源热释放速率达20兆瓦,无论是试验场景的还原度,还是火灾规模与结构尺寸,均为世界首例。9月17日,试验数据已核查完毕。记者探访“火灾”现场,采访科研人员揭开这“火灾”背后的故事。
最大程度还原实际火灾场景
760升柴油持续燃烧近40分钟
“点火!”9月13日11时32分,随着指令的下达,设置在声屏障实体模型下的3立方米杉木和760升0号柴油被点燃。70秒左右,火焰上升至声屏障顶部,150秒左右,采光材料被引燃后的残渣从空中不断掉落,整个试验过程持续约40分钟。记者看到火源周边约6米范围的声屏障被“开了天窗”,靠近火源的半幅实体模型被烟雾熏黑,但声屏障主体并未垮塌,余火最后被消防员扑灭,试验安全完成。
记者注意到,试验现场设置了高精度位移传感器、微波雷达监测仪、耐高温热电偶、红外热成像仪、多点位热流计、烟气流场激光片光仪等一系列先进仪器设备进行数据采集。“这些仪器重点监测声屏障钢结构在高温下的位移形变、火场温度、防火隔离带的阻火效果,以及声屏障采光面板和吸声板的燃烧蔓延全过程。”应急管理部四川消防研究所第二研究室主任蒋亚强副研究员告诉记者。
用于监测数据的近距边坡监测雷达
值得一提的是,此次试验的开展,与成乐高速武侯城区段的建设需求紧密相关。据介绍,成乐高速武侯城区段全长约9公里,沿线居民区集中,声屏障的安全性能一直是沿线老百姓高度关切的问题。
“为最大程度还原实际火灾场景,确保试验数据的真实性与可靠性,我们在试验筹备阶段进行了周密设计。试验采用木垛与柴油作为火源燃料,木垛模拟了车辆内可能存在的纤维类可燃物,柴油则模拟典型车用燃料,两种燃料搭配可精准复现不同类型火灾的演化蔓延特征。”蒋亚强介绍道。
作为火源燃料的柴油和木垛
试验与城区公路声屏障安全性能紧密相关
为安全疏散设计提供重要依据
为何要开展全尺寸火灾试验?应急管理部四川消防研究所毛朝君研究员告诉记者,美国、欧洲、日本、韩国及我国的公路声屏障都曾发生过火灾事故,但此前针对封闭式声屏障火灾特性的研究较少,且仅限于小尺寸模型及计算机数据模拟,难以真实还原实际火灾中的复杂工况,缺乏真实火灾场景下的数据支撑,导致全尺寸声屏障火灾演化机理阐释不明、防控技术发展滞后。
填补这一技术空白,让科研成果真正服务于消防一线工作,成为科研人员长期的努力方向。“这一技术空白不仅制约了公路声屏障安全设计水平的提升,也对公路运营安全带来潜在不利影响。”毛朝君说。
9月17日,试验数据已核查完毕,蒋亚强告诉记者,通过多源监测数据可清晰观察到,引燃火源后,声屏障结构的燃烧蔓延路径、温度梯度变化与科研团队前期预判基本一致;位移传感器与微波雷达则精准捕捉到声屏障钢结构在高温作用下位移变化,为评估结构受火稳定性提供了关键参数;烟气流场监测数据完整呈现了声屏障内燃烧烟气的积聚、扩散规律,为声屏障火灾中的安全疏散设计提供了重要依据。
“此次实体火灾试验取得的实测数据,将直接为成乐高速全尺寸封闭式声屏障的设计优化、施工建设提供核心技术支撑。下一步,相关单位将以此次试验为基础,结合后续深化研究与工程应用经验,着手编制公路声屏障消防技术规范,助力我国公路声屏障建设向更安全、更规范、更高效的方向发展。”毛朝君表示。
记者了解到,应急管理部直属的消防研究机构有四家——天津消防研究所、沈阳消防研究所、上海消防研究所和四川消防研究所。作为消防科研的“国家队”,四川消防研究所始建于1963年,是国内最早成立的综合性建筑防火研究所。
成都日报锦观新闻 记者/图片 陈恬 部分图片由受访者提供 责任编辑 罗皓 编辑 王奕然 审核 何良