XXIV OGÓLNOPOLSKIE
WARSZTATY PRACY PROJEKTANTA KONSTRUKCJI
BESKIDY WISA
A, 17 � 20 marca 2009 r. KRAKÓW
Mirosław KOSIOREK1
Andrzej KOLBRECKI2
Marek A
UKOMSKI3
Grzegorz SZTARBAA
A3
BEZPIECZEC
STWO TUNELI I PARKINGÓW PODZIEMNYCH
1. Wprowadzenie
Wzrost natężenia ruchu powoduje konieczność poszukiwania nowych rozwiązań
komunikacyjnych. W ostatnich latach powstaje coraz więcej tuneli drogowych, kolejowych
oraz podziemnej kolei miejskiej. Pierwsze europejskie tunele kolejowe powstały ponad
150 lat temu, a pierwsze systemy podziemne pod koniec XIX w. Obecnie łączna długość
tuneli komunikacyjnych w całej Europie przekracza 15 000 km.
Nowopowstającym tunelom stawiane są wysokie wymagania dotyczące bezpieczeństwa
ich użytkowania, w tym również bezpieczeństwa pożarowego. Całkowite wyeliminowanie
wybuchu pożaru jest niemożliwe, poszukuje się jednak rozwiązań pozwalających
na zmniejszenie ryzyka powstania pożaru oraz w przypadku jego zaistnienia, ograniczenia
negatywnych skutków oddziaływania.
W ostatnich latach prowadzono wiele projektów badawczych, do których należą:
UPTUN (Upgrading Tunnels), FIT (Fire in Tunnel), SafeT (Safe Tunnel), SIRTAKI (Safety
Improvement in Road and rail Tunnels using Advanced information technologies
and Knowledge Intensive decision support models) oraz DARTS (Durable and Reliable
Tunnel Structures). Ich zadaniem jest analiza problemów związanych z projektowaniem,
eksploatacją, konserwacjami oraz modernizacjami tuneli w ujęciu obiektu budowlanego,
nie wyłączając aspektów bezpieczeństwa pożarowego.
Tunele samochodowe funkcjonują jako samodzielne, podziemne odcinki dróg.
Tunele kolejowe, jako samodzielne odcinki dróg, funkcjonują poza aglomeracjami
miejskimi. W miastach są one powiązane ze stacjami lub dworcami podziemnymi i są częścią
dużych węzłów komunikacyjnych.
W przypadku tuneli metra i tuneli tramwajowych z reguły są one połączone
z podziemnymi lub zamkniętymi stacjami, a często tworzą podziemne węzły transportowe
którym towarzyszą centra handlowo-usługowe.
W tych przypadkach należy więc mówić raczej o podziemnej komunikacji miejskiej niż
o samych tunelach.
1
Doc. dr hab. inż. - Instytut Techniki Budowlanej, Zakład Badań Ogniowych - Warszawa
2
Dr inż. - Instytut Techniki Budowlanej, Zakład Badań Ogniowych - Warszawa
3
Mgr inż. - Instytut Techniki Budowlanej, Zakład Badań Ogniowych - Warszawa
Garaże (parkingi) podziemne są nieco innym problemem zarówno z uwagi na specyfikę
ruchu jak i na to, że są one zwykle częścią budynku.
2. Charakterystyka i pożary w tunelach
Tunele, z uwagi na rodzaj środków transportowych, można podzielić (tablica 1) na tunele
publicznej komunikacji miejskiej (tunele metra i tramwajowe), tunele kolejowe oraz tunele
drogowe przeznaczone dla ruchu samochodów [1]. Podział ten nie jest w pełni precyzyjny,
gdyż czasami koleje są elementem komunikacji miejskiej.
Tablica 1. Charakterystyka tuneli z uwagi na środki transportu
Komunikacja miejska* Kolejowe Drogowe
5 m � 600,
Długość 30 m � 50 km 200 m � 20 km
max. 2140 m
miasto, teren miasto, teren
Usytuowanie miasto
niezurbanizowany niezurbanizowany
Droga ewakuacyjna bardzo wąska wąska szeroka
5 � 10 min,
Interwencja 5 � 10 min 10 � 60 min
do 60 min
7 � 20 MW
Moc pożaru 10 � 200 MW 2 � 350 MW
pod kontrolą
Liczba osób 100 � 250 w wagonie 150 w wagonie 1 � 100 (autobus)
Kontrola ruchu ścisła ścisła brak kontroli
Informacja alarmowa motorniczy, telefon motorniczy każdy kierowca
można stawiać
Materiały wymagania nie ma wymagań
wymagania
Interwencja straży stacja, koniec tunelu, koniec tunelu,
pożarnej bez samochodów bez samochodów specjalne odstępy
* metro, tramwaj
Samo odwołanie się do środków transportu nie charakteryzuje oddziaływań które
powstają podczas pożaru. Trzeba jeszcze rozróżnić, zarówno w przypadku tuneli drogowych
jak i kolejowych, tunele przeznaczone dla ruchu osobowego i towarowego.
Rys. 1. Krzywe tunelowe, temperatura-czas
RWS  Holandia: tunel samochodowy, RABT/ZTV I  Niemcy: tunel samochodowy,
RABT/ZTV II  Niemcy: tunel kolejowy
52
W tunelach przeznaczonych do ruchu towarowego poziom oddziaływań termicznych
podczas pożaru jest znacznie wyższy niż w pożarach tuneli przeznaczonych wyłącznie
do ruchu osobowego (rys. 1). W tunelach drogowych moc pożaru, w przypadku gdy płonie
jeden samochód osobowy, wynosi od 12 do 15 MW. Podczas pożaru tira może ona osiągać
wartość 250 MW.
Od 1974 roku w tunelach na całym świecie miało miejsce ponad 30 groz
nych pożarów.
W tablicy 2 zestawiono najtragiczniejsze w skutkach pożary z ostatnich dwudziestu lat.
Tablica 2. Najtragiczniejsze pożary od 1995 r.
Nazwa tunelu Kraj Rok Typ tunelu Liczba ofiar
Baku Azerbejdzan 1995 metro 289
Eurotunnel Anglia 1996 kolejowy 0
Isola delle Włochy 1996 drogowy 5
Francja  Włochy 1999 drogowy 39
Tauren Austria 1999 drogowy 12
Kaprun Austria 2000 - 155
Szwajcaria 2001 drogowy 11
Daegu Płd. Korea 2003 metro 197
3. Pożary w tunelach drogowych
Najczęstszą przyczyną wybuchu pożarów są kolizje. W celu wyjaśnienia przyczyn,
przebiegu oraz wpływu zastosowanego poziomu bezpieczeństwa pożarowego tunelu na liczbę
ofiar i straty materialne, prowadzone są różnego rodzaju ekspertyzy. W tablicy 3 podano
częstość pożarów w mln. km między pożarami
Tablica 3. Liczba kilometrów między pożarami w mln.
Badenia- Euro- Bern- St. Sea- Mont
Belehen Austria U.K.
Wittemberg. tunnel hardin Gotthard lisberg Blanc
nie było 10 66 20 70 nie było 30 � 70 11 -
Widoczne są znaczne różnice w częstości występowania pożarów. Przypuszczalnie ma
na to wpływ długość tunelu, gdyż można założyć, że prawdopodobieństwo kolizji jest funkcją
drogi, którą pokonują samochody.
Poniżej omówiono trzy z największych pożarów, ze zwróceniem uwagi na wielkość
awarii budowli.
3.1. Pożar w tunelu Mont Blanc
Największy pożar (trzeci w tym samym tunelu w ciągu 24 lat) w tunelu Mont Blanc miał
miejsce 24 marca 1999 r. Tunel łączy Francję z Włochami ma dł. 11,6 km, wysokość 6,0 m
w najwyższym miejscu oraz szerokość 8,5 m; budowy jednokomorowej z dwiema jezdniami -
po jednej w każdym kierunku. Zastosowano wentylację podłużną.
Kierowca ciężarówki przewożącej mąkę i margarynę, alarmowany przez innych
kierowców zauważa dym wydostający się zza kabiny. Zatrzymuje ciężarówkę w odległości
6.5 km od wjazdu po stronie francuskiej i próbuje ugasić pożar. Niestety następuje
53
rozgorzenie pożaru ciężarówki i rozprzestrzenienie go na kolejne pojazdy, które zatrzymały
się za oraz przed płonącą ciężarówką. Na odcinku 500 m spaliły się 23 ciężarówki
oraz 9 pojazdów osobowych i jeden motocykl. Szacuje się, że prędkość powietrza tunelu
przepływającego w kierunku podłużnym w stronę Francji w rejonie pożaru była
na poziomie 1,0 � 1,5 m/s. Na rysunkach 2 i 3 przedstawiono widok tunelu Mont Blanc po
pożarze.
Rys. 2. Widok tunelu Mont Blanc po pożarze.
Rys. 3. Widok tunelu Mont Blanc po pożarze.
System wentylacyjny nie był w stanie odprowadzić powstających gorących gazów oraz
toksycznego dymu. Utrzymujący się naturalny przepływ powietrza o prędkości 1,5 m/s
w kierunku strony francuskiej spowodował, że osoby, które znalazły się pomiędzy płonąca
ciężarówką a stroną włoską, zostały uratowane. Niestety inne osoby zginęły, pozostając
w samochodach lub próbując się ewakuować do nisz ratunkowych z nawiewem świeżego
powietrza. Ze względu na ogromną ilość toksycznego dymu, przepływającego w kierunku
strony francuskiej, strażak z Chamonix stracił życie.
Pożar ugaszono po 54 godzinach. W pożarze poniosło śmierć 37 osób (kierowcy
i pasażerowie) oraz jeden pracownik straży pożarnej. Całkowite obciążenie ogniowe Et
54
wynosiło 5000 � 7000 GJ, a gęstość strumienia ciepła była bliska 380 MW. Konstrukcja oraz
wyposażenie tunelu zostało silnie uszkodzone, a naprawa i modernizacja trwała niemal 3 lata.
W tym czasie tunel był zamknięty dla ruchu. Koszt wyłączenia tunelu z ruchu wyniósł
261 mln Ź , natomiast koszt naprawy i modernizacji - 189 mln Ź co daje razem 450 mln Ź .
3.2. Pożar w tunelu Tauern
29 maja 1999 roku w tunelu Tauern wybuchł największy pożar. Tunel zlokalizowany jest
w Austrii, ma długość 6,4 km, wysokość 5 m oraz szerokości 9,5 m, budowy
jednokomorowej z dwiema jezdniami  po jednej w każdym kierunku. Wyposażone jest on
w system wentylacji poprzecznej.
Na rysunku 4 przedstawiono lokalizacje kolizji i z
ródła pożaru w tunelu Tauern,
zaś na rys. 5 widok tunelu w trakcie trwania pożaru.
Pożar powstał 750 m od północnego wjazdu w wyniku uderzenia ciężarówki w kolumnę
oczekujących na zmianę światła samochodów. W kolumnie tej jako 5-ty pojazd od końca
stała ciężarówka z farbami w postaci aerozolu. Przez pierwsze 10 � 15 min. nad jezdnią
utrzymywała się strefa czystego powietrza. Produkcja gorących gazów oraz toksycznego
dymu szybko rosła. Dym, którego nie był w stanie usunąć system wentylacyjny zaczął się
przemieszczać w stronę północnego wjazdu. Dzięki temu strażacy mogli zbliżyć się
do płonących pojazdów oraz rozpocząć akcję ratowniczo-gaśniczą. Uratowano wówczas
3 osoby, znaleziono 1 martwą osobę oraz ugaszono 7 ciężarówek i 12 samochodów
osobowych. Następnie przełączono system wentylacyjny w taki sposób, aby odwrócić
podłużny przepływ powierza w tunelu w kierunku wjazdu południowego. Pozwoliło to
obniżyć temperaturę gazów. Ze względu na ryzyko zawalenia się obudowy tunelu, straż
pożarna oraz ekipy ratownicze nie weszły do tunelu i nie rozpoczęły akcji gaśniczej. Dopiero
po 10 h i 12 min. od rozpoczęcia pożaru i po 4 godz. od przełączenia wentylacji, ładowarka
oczyściła wjazd od elementów betonowych i rozpoczęto akcję gaśniczą przy użyciu silnej
pompy z pianą gaśniczą. Dopiero po 12 godz. uznano, że pożar jest pod kontrolą.
Rys. 4. Lokalizacja kolizji i z
ródła pożaru w tunelu Tauern
55
Rys. 5. Widok w czasie pożaru
Spaliło się 16 ciężarówek i 24 samochody osobowe. Poważnemu uszkodzeniu uległa
konstrukcja tunelu na odcinku ok. 350 m - głównie strop oraz ściany a także betonowa
nawierzchnia drogi na odcinku o długości 900 m.
Pożar ugaszono po 16 godz. W pożarze 12 osób poniosło śmierć a 49 zostało rannych.
Naprawa i modernizacja trwała 3 miesiące. Koszt wyłączenia tunelu z ruchu wyniósł
18,5 mlnŹ , natomiast koszt naprawy i modernizacji-6,2 mlnŹ co daje razem sumę 24,7mln Ź .
3.3. Pożar w tunelu Św. Gottharda
Pożar w tunelu Św. Gottharda wybuchł 24 paz
dziernika 2001 r. Tunel znajduje się
w większej części na terenie Szwajcarii. Ma długość 16 918 m (do 2000 r. był najdłuższym
tunelem na świecie), wysokość 4,5 m oraz szerokość 7,8 m, jest jednokomorowy z dwiema
jezdniami  po jednej w każdym kierunku. Zastosowano wentylację poprzeczną. Tunel
wyposażono w boczny korytarz ratunkowy połączony z tunelem głównym za pomocą
64 przejść rozmieszczonych co ok. 250 m zamykanych za pomocą drzwi przeciwpożarowych.
Do 2001 roku w tunelu zarejestrowano 844 kolizje, przy czym w okresie od 1992 do
2001 r., 67 z nich zakończyło się pożarem.
Pożar w paz
dzierniku 2001 r. był największym pożarem w tym tunelu. W tym czasie
prowadzone były prace w zakresie modernizacji instalacji wentylacji. Pożar wybuchł
w wyniku kolizji (zderzenia czołowego) 2 ciężarówek w odległości 1,1 km od południowego
wjazdu. Jedna z ciężarówek przewoziła różnego rodzaju towary, między innymi rolki filmów
fotograficznych. Druga ciężarówka przewoziła opony. Pierwotnym z
ródłem pożaru były
opary powstałe w wyniku kontaktu wyciekającego paliwa na silne rozgrzane elementy silnika.
Zapłon nastąpił w wyniku przeskoku iskry przy zwarciu instalacji elektrycznej [2].
Pożar rozprzestrzenił się bardzo szybko. Ze względu na dużą produkcję toksycznego
dymu oraz przeszkody w postaci innych płonących pojazdów usytuowanych na północ
od miejsca pożaru, a także w związku z podłużnym przepływem powietrza w kierunku
północnym, dym wypełnił cały przekrój poprzeczny tunelu. Stwierdzono, że system
wentylacji działał poprawnie, lecz nie był zaprojektowany do usunięcia tak dużej ilości dymu.
Wiele osób zginęło, ponieważ zbyt długo pozostawali w swoich pojazdach, podejmując
zbyt póz
no decyzję o ich opuszczeniu i ewakuacji. Ofiary w ludziach były jedynie
56
po północnej stronie od centrum pożaru. Stwierdzono, że wszystkie przejścia ewakuacyjne
działały poprawnie i mogły ochronić wszystkich ludzi.
Akcję ratowniczo-gaśniczą od strony południowej rozpoczęto natychmiast. Niestety
od strony północnej nie było to możliwe ze względu na bardzo wysoką temperaturę powietrza
wewnątrz tunelu.
Ostatecznie oświadczono, że wszystkie systemy bezpieczeństwa pożarowego, tzn.:
wentylacja, oświetlenie, komunikaty głosowe, czujniki dymu a także przejścia ewakuacyjne
zadziałały właściwie. Odpowiedzialność poniósł kierowca ciężarówki, który spowodował
kolizję.
Na rysunkach 6 i 7 przedstawiono widok tunelu Św. Gottharda po pożarze.
Spaliło się 13 ciężarówek i 213 samochodów osobowych. Poważnemu uszkodzeniu
uległa konstrukcja tunelu na odcinku 225 m. Zawalił się strop w rejonie centrum pożaru.
Pożar ugaszono po 2 dniach. W pożarze 11 osób poniosło śmierć a 8 zostało rannych.
Naprawa i modernizacja trwała 2 miesiące. Koszt wyłączenia tunelu z ruchu wyniósł
18,5 mln Ź , natomiast koszt naprawy i wyłączenia z ruchu ok. 10 mln Ź .
Rys. 6. Widok tunelu po pożarze Rys. 7. Widok tunelu po pożarze
3.4. Przebieg pożaru w tunelu drogowym
Przebieg pożaru w tunelu zależy od rodzaju płonących pojazdów oraz prędkości i ilości
przepływającego świeżego powietrza w tunelu. Na podstawie przeprowadzonych badań
i analiz przebiegów pożarów mających miejsce w ostatnich latach, ustalono charakterystyczne
wielkości, które mogą służyć jako dane wyjściowe do oceny natężenia pożaru w tunelu.
W tablicy 4 przedstawiono dane wyjściowe do oceny intensywności pożaru w tunelu
samochodowym.
Tablica 4.Wielkości charakteryzujące przebieg pożaru w tunelu
Ilość wydzielanego dymu przy
Moc pożaru
Rodzaj pojazdu temperaturze spalin około 300oC
[MW]
[m3/s]
1 mały samochód osobowy 2.5 20
1 duży samochód osobowy 5 20 � 40
2-3 samochody osobowe 8 40 � 60
1 mikrobus 15 60
1 autobus 20 60 � 90
1 samochód ciężarowy 20-30 90
1 cysterna z paliwem 350 150 � 300
57
Płonący pojazd emituje duże ilości gorących gazów pożarowych oraz dymu.
Temperatura powstających gazów zależy nie tylko do kaloryczności pojazdu ale również
od jego budowy tzn. od możliwości dostępu tlenu do wnętrza pojazdu oraz możliwości
wydostawania się płomieni na zewnątrz.
W tablicy 5 przedstawiono wartość temperatury gazów pożarowych przy stropie tunelu
w zależności od odległości od z
ródła ognia.
Tablica 5. Temperatura spalin w zależności od rodzaju płonącego pojazdu
i odległości od z
ródła ognia
Odległość od Rodzaj płonącego pojazdu
z
ródła ognia
Samochód Samochód Cysterna
[m]
osobowy ciężarowy z paliwem
0 600oC 900oC 1300oC
50 250oC 600oC 700oC
100 150oC 300oC 400oC
200 100oC 200oC 300oC
Dym powstający w trakcie pożaru rozprzestrzenia się zgodnie z ruchem powietrza.
Prędkość rozprzestrzeniania się dymu jest większa od prędkości powietrza w tunelu i zależy
od rodzaju płonącego pojazdu (temperatury wytwarzanych gazów).
W tablicy 6 przedstawiono prędkość rozprzestrzeniania się dymu względem ruchu
powietrza w tunelu w zależności od płonącego pojazdu.
Podczas pierwszych 6 � 10 minut pożaru, przy prędkości przepływu powietrza
do 0,5 m/s, tworzy się pod sufitem gorąca warstwa gazów pożarowych i dymu, podczas gdy
nad jezdnią nadal jest czyste powietrze. Gorące gazy i dym, przemieszczające się pod sufitem,
ochładzają się i w odległości kilkuset metrów od z
ródła ognia obniżają się, zasłaniając cały
przekrój poprzeczny tunelu. Następnie ma miejsce odwrócenie kierunku ich przepływu
spowodowane zasysaniem zimnego powietrza od dołu w kierunku z
ródła ognia.
Tablica 6. Prędkość rozprzestrzeniania się dymu względem ruchu powietrza w tunelu
Prędkość rozprzestrzeniania się dymu
Rodzaj płonącego pojazdu względem ruchu powietrza w tunelu
[m/s]
Samochód osobowy 1 � 2
Samochód ciężarowy/autobus 2 � 4
Cysterna z paliwem 4 � 8
W przypadku większej prędkości powietrza w tunelu (v > 2 m/s), czysta warstwa
powietrza nad jezdnią utrzymuje się dłużej, gdyż nie występuje zjawisko odwrotnego
kierunku przepływu gazów pożarowych i dymu. W tym przypadku zimne powietrze jest
dostarczane ze strony napływu. Dzięki temu zjawisku zmniejsza się ryzyko uduszenia dymem
w rejonie pożaru oraz możliwy jest dostęp służb ratowniczych z kierunku napływu powietrza.
4. Pożary w podziemnej komunikacji publicznej
4.1. Charakterystyka i przyczyny pożarów
Doświadczenie wykazuje, że pożary w metrze zdarzają się wprawdzie rzadko, ale
pociągają za sobą dużo ofiar [3]. Zestawienie pożarów podano w tabl. 7, a przyczyn i skutków
w tabl. 8.
58
Tablica 7. Zestawienie pożarów w metrach
Ofiary
Rok Miejsce Przyczyna
śmiertelne ranni
Londyn (King Cross),
1987 31 ? schody ruchome
W. Brytania
1990 Nowy York, USA 2 200 instalacja elektr.
1991 Moskwa, Rosja 7 10 wagon
0 86 wagon
1992 Nowy York, USA
0 51 instalacja elektr.
1995 Baku, Azerbejdżan 289 256 wagon
1996 Waszyngton, USA 0 0 wagon
1997 Toronto, Kanada 0 0 magazyn
Montreal, Kanada 0 0 instalacja elektr.
2000
Nowy York, USA 0 0 instalacja elektr.
Toronto, Kanada 0 2 wagon
2003 Daegu, Korea Płd. 197 b. dużo dwa wagony
2005 Sztokholm, Szwecja 1 10 wagon
Tablica 8. Pożary w metrach - przyczyny i skutki
Ofiary
Pożar Liczba
śmiertelne ranni
Instalacje 4 2 251
Wagon 6 495 ponad 700
Inne 2 31 ?
4.2. Scenariusze pożarowe w miejskiej komunikacji podziemnej
Wybór scenariusza pożarowego powinien być poprzedzony przeglądem pożarów, które
miały miejsce w metrze. Pożary w metrze nie są częste i dlatego nie można dokonać wyboru
scenariusza tylko na podstawie wiedzy historycznej  należy wykorzystać wiedzę z pożarów
podobnych lub przeanalizować możliwość zaistnienia i rozwoju pożaru.
Oceny zagrożenia pożarowego dokonuje się w czterech etapach:
" określenie kontekstu stosowania wyrobu,
" określenie scenariuszy pożarowych,
" obliczenie zagrożenia (całkowitego lub według wybranego fragmentu np. dymu),
" określenie konsekwencji.
W przypadku zagrożenia pożarowego wagonów ocena powinna zawierać:
" określenie scenariusza pożarowego,
" określenie kryteriów,
" zakresu eksploatacji wyników (weryfikacji zagrożenia pożarowego).
Omówienie możliwych scenariuszy pożaru w metrze ograniczono do pożarów na stacji
ponieważ praca dotyczy rozprzestrzeniania dymu na stacjach metra. Nawet w przypadku
59
pożaru wagonu w tunelu metra powinien on być dociągnięty do stacji metra. Pożar na stacji
może być zapoczątkowany:
" wewnątrz wagonu,
" na zewnątrz wagonu,
" na stacji metra (perony, dojścia do peronów, np. schody ruchome, otoczenie
handlowe itp.).
Pożar wewnątrz wagonu
Wnętrze wagonów zawiera różne materiały do wykonania podłóg, sufitów i siedzeń.
Do określenia pożaru wnętrza wagonu powinny być znane następujące dane [4]:
" umiejscowienie z
ródła ognia,
" charakterystyka z
ródła zapalenia (szybkość wydzielania ciepła i całkowite ciepło
wydzielone),
" reakcja pasażerów (w przypadku niniejszej pracy nie rozpatrywana).
W wagonach metra są trzy prawdopodobne miejsca z
ródła ognia:
" na podłodze - w przejściu między siedzeniami,
" na podłodze - bezpośrednio przylegające do ściany, siedziska lub znajdujące się pod
siedziskiem,
" na siedzisku.
Prawdopodobnym, pierwszym zapalonym materiałem będą ściany sufitu lub siedzisko.
W przypadku zapalenia sufitu, z
ródło ognia umieszczone w przejściu musiałoby dawać
płomienie wysokości około 2 m. Wymagałoby to dużej ilości paliwa  prawdopodobieństwo
zaistnienia jest małe (nie można wykluczyć zapalenia od z
ródła trzymanego w ręce).
Zapalenie sufitu niesie ze sobą niebezpieczeństwa rozprzestrzenia ognia po suficie
(do połączenia ze ścianami) i na siedziska oraz podłogę (kapanie i odpadanie).
W przypadku z
ródła ognia umieszczonego na podłodze i przylegające do ścian lub
siedzisk istnieją dwie możliwości rozprzestrzeniania ognia:
" po podłodze,
" po siedziskach.
Obie ścieżki prowadzą do ścian i dalej rozprzestrzeniania ognia po ścianach.
W przypadku tego mechanizmu ważna jest znajomość właściwości ogniowych posadzek,
ścian i obudowy siedzisk.
W przypadku zapalenia siedziska rozwój pożaru może być szybszy niż w przypadku
posadzek (następuje wzajemne oddziaływanie oparcia i siedziska). Dodatkowo wcześniej
może być przeniesione spalanie na ściany i sufit. Zapalenie posadzek następuje póz
niej,
bo przeniesienie ogniw może nastąpić od płonącej kropli i odpadków lub od promieniowania
cieplnego. Na podstawie historii pożarów można stwierdzić, że pożar w wagonie rozpoczyna
się od pożaru siedziska i rozprzestrzeniania się najszybciej wzdłuż siedzisk [5].
W opracowaniu [6] przedstawiono zasady badań poszczególnych składników
wyposażenia wagonu jak również wyniki pełnej skali z podaniem emisji produktów spalania,
wartościami temperatury i promieniowania cieplnego. Dane nie zawierają wartości
wydzielania ciepła. Badania pełnej skali wykazały, że przy pożarach z udziałem siedzisk jest
możliwe osiągnięcie temperatury 288�C w strefie podsufitowej, a jednocześnie wykazały
małą możliwość udziału materiałów posadzek i sufitów w zapoczątkowaniu pożaru.
W badaniach tych prowadzono również analizę produktów spalania (CO, CO2, HCN, HCl 
jednak bez określenia toksyczności środowiska (nie istniała wtedy odpowiednia metodyka).
60
W pracy [6] dotyczącej wyposażenia wagonów kolejowych  prowadzono badania pełnej
skali, z określeniem parametrów kalorymetrycznych (szybkość wydzielania ciepła) jak
również badania laboratoryjne do określenia parametrów wyposażenia wagonów.
W charakterystyce z
ródła ognia należy podać energię tego z
ródła a także minimalną
energię potrzebną do zainicjowania palenia. Możliwe z
ródła zapalenia różnią się między sobą
szybkością wydzielania ciepła jak również wartością całkowitego wydzielonego ciepła.
Stosowane z
ródła ognia podano w pracy [7]. W pracy [8] stosowano jako z
ródła
zapalenia 50 arkuszy papieru gazetowego o łącznej masie około 1,06 kg. Maksymalna moc
z
ródła wynosiła 55 kW w 100 sek. po zapaleniu. W pracy [8] stosowano jako z
ródło zapłonu
wypełnione papierem worki na śmieci.
Pożar na zewnętrz wagonu
Większość pożarów powstających poza wnętrzem wagonu jest spowodowana przez
systemy pod podłogą: przegrzane hamulce, koła, łożyska. Pod podłogą umieszczona
jest większość układów mechanicznych i elektrycznych takich jak [7]:
" instalacja ogrzewania i klimatyzacji,
" systemy napędu i hamowania (hamulce dynamiczne i cierne),
" systemy zawieszenia,
" oporniki startowe i hamowania,
" połączenie z trzecią szyną.
Wykrycie pożaru pod podłogą jest trudne, najgorsza sytuacja powstaje gdy pożar
spowoduje zatrzymanie składu między stacjami. Przy ustalaniu scenariusza pożaru
powstałego pod podłogą należy uwzględnić następujące parametry krytyczne:
" lokalizacja składu w momencie wykrycia pożaru: na stacji, pomiędzy stacjami, pod
ziemią, itp.,
" stan składu w momencie powstania pożaru  czy jest w stanie się poruszać,
" intensywność rozwoju pożaru.
Pierwsze parametry wymuszają aktywność personelu, od trzeciego zależą możliwości
ewakuacji. Podłoga wagonu powinna być odporna na ogień tak, aby umożliwić bezpieczną
ewakuację.
Modelowanie pożaru w wagonie
Do tej pory wymagania dotyczące bezpieczeństwa pożarowego były formułowane
w sposób nakazowy. Przy zastosowaniu analizy zagrożenia pożarowego jest możliwe
określenie ich zachowania w pożarze w kontekście końcowego zastosowania.
Generalne podejście do tego typu oceny zawiera:
" określenie właściwości ogniowych poszczególnych wyrobów w badaniach skali
laboratoryjnej (kalorymetr stożkowy, kalorymetr meblowy, aparat do badań
toksyczności),
" przystosowanie modeli rozwoju pożaru w budynkach do pożaru w wagonach i na
stacjach,
" badania w pełnej skali.
Takie podejście umożliwia określenie możliwości stosowania danych z badań małej skali
do określenia zachowania w skali pełnej w przyjętym scenariuszu pożarowym. Stosownie
do tego podejścia przeprowadzono analizę zagrożenia pożarowego pociągów pasażerskich
[9 � 11]. W opracowaniu [3] podano wyniki badań w kalorymetrze stożkowym (szybkość
wydzielania ciepła, całkowite ciepło wydzielone, wydzielanie produktów gazowych i dymu
ze spalania składników wyposażenia wagonów. W część drugiej opracowania [9] dane
61
otrzymane w pracy [10] zostały wprowadzone do modeli rozwoju pożaru (model strefowy
CFAST); przeprowadzono również badania w skali pełnej.
Przy ocenie stosowano pożar projektowany przedstawiony na rys. 5. Etap wzrostu jest
opisywany zazwyczaj przez zależność Heskestada:
q = ą�tn
gdzie:
q  jest szybkością wydzielania ciepła [kW[, ą  jest współczynnikiem intensywności
pożaru [kW/sn[, t  czas [s], n  wykładnik potęgowy (dla spalania płomieniowego
równy przeważnie 2).
Przebieg pożaru z uwzględnieniem fazy stygnięcia podano na rys. 8, a na rys. 9
przedstawiono pożar w wagonie metra.
Rys. 8. Fazy pożaru w wagonie
Rys. 9. Szybkość wydzielania ciepła na przykładzie pojazdu metra U2 z Frankfurtu [12]
Wydzielanie ciepła podczas pożaru wagonu według [12] podano na rys. 3. Badanie
przeprowadzono dla wagonu U2 metra we Frankfurcie.
62
Rys. 10. Pożar wagonu w Daegu
W obliczeniach stan krytyczny środowiska przyjmuje się według tablicy 9.
Tablica 9. Stan krytyczny
H e" 1,5 � 2,5 m
Temperatura Ś �d" 50�C
.
Strumień ciepła (10 min ekspozycji)
h d" 2 kW/m2
Zasięg widzialności
l e" 10 m
(oświetlenie 40 luxów, gęstość optyczna dymu < 0,13 m-1)
Tlen > 14%
Tlenek węgla < 500 ppm
Czas ewakuacji t = 15 � 30 min.
W obliczeniach, oprócz parametrów środowiska, należy obliczać także prędkości
przepływu gazów oraz ciśnienia, aby umożliwić ewakuację i zapobiegać mieszaniu się dymu
ze względnie czystym powietrzem (rys. 11 i 12).
Rys. 11. Wektory prędkości
63
Rys. 12. Wektory prędkości
5. Pożary w tunelach kolejowych
Pożary w tunelach kolejowych zdarzają się rzadko (por. tab. 1) i nie pociągają za sobą
ofiar śmiertelnych. Stąd stosunkowo niewielka liczba danych statystycznych. Poniżej podano
charakterystykę zdarzeń, w powojennej historii, linii średnicowej warszawskiego węzła
kolejowego
Pierwszy pociąg przejechał tunelem średnicowym, składającym się wtedy z jednej nawy,
w której znajdowały się dwa tory, w grudniu 1936 r., a więc przeszło 70 lat temu. Tunel ten
obsługiwał ruch podmiejski. W 1948 roku zakończono budowę komory ruchu dalekobieżnego
obsługującego ruch pasażerski, zarówno krajowy jak i międzynarodowy.
Pod względem budowlanym tunel stanowią dwie nawy przebiegające obok siebie
i połączone otwartymi przejściami.
Nawa północna  obsługuje ruch dalekobieżny i przebiega na odcinku Przystanek
Osobowy Powiśle do Dworca Centralnego. Długość tego odcinka trasy kolejowej wynosi
1 527,3 m  ruch dwutorowy.
Nawa południowa  obsługuje ruch podmiejski i przebiega na odcinku Przystanek
Osobowy Powiśle do Dworca Śródmieście. Długość tego odcinka wynosi ok. 1 275,6 m 
ruch dwutorowy.
W przekroju obydwie nawy są do siebie podobne:
" szerokość (średnia) nawy ok. 8,00 � 8,20 m,
" wysokość nawy (od główki szyny) ok. 6,50 m.
W nawie południowej (ruch podmiejski) znajdują się następujące wyjścia ewakuacyjne:
" jedno od strony wschodniej przy Giełdzie Papierów Wartościowych; stanowi je klatka
schodowa z korytarzem pod jakimś wyjściem zabezpieczonym klapą w obrysie chodnika
dla pieszych (obecnie niedrożne),
" druga klatka schodowa od strony zachodniej z wyjściem przy Rotundzie,
" trzecie wyjście pionowe (drabina) w części środkowej przy hotelu  NOVOTEL ,
" czwarte wyjście pionowe (drabina prowadząca na poziom ulicy) przy Domu Handlowym
 SMYK .
Wyjścia te znajdują się wprawdzie poza terenem należącym do PKP, lecz zostały
udostępnione w ramach modernizacji.
64
Zdarzenia, które miały miejsca, w tunelu w okresie powojennym, można podzielić na
trzy kategorie:
1o Najechanie pociągów na siebie. Zdarza się to raz na 10 lat. W ciągu ostatnich 20 lat
wypadek taki zdarzył się jeden raz w tunelu przeznaczonym do ruchu dalekobieżnego
i jeden raz w tunelu przeznaczonym do ruchu podmiejskiego. W obu przypadkach
wstrzymano ruch, wyłączono sieć trakcyjną. Służby ratunkowe pomagały podróżnym
opuścić tunel. Byli ranni, którzy nie mogli wyjść z tunelu o własnych siłach. Nie było
przypadków śmiertelnych.
2o Statystycznie raz w roku przez tunel przejeżdża pociąg w którym pali się przedział.
Zdarzało się to tylko w ruchu dalekobieżnym. W ruchu podmiejskim pożar w pociągu nie
zdarzył się. Nigdy nie nastąpiło zatrzymanie składu pociągu w tunelu. Wyposażenie
pociągów w zakresie podatności na zapalenie odpowiada wymaganiom UIC i pożary
w przedziałach nie osiągały dużych rozmiarów. Zdarzenia te nie pociągnęły za sobą ofiar
śmiertelnych ani zatruć oraz istotnych uszkodzeń ciała pasażerów i obsługi pociągów.
3o Zdarzały się przypadki podpalenia śmieci przez bezdomnych. Spowodowały one lokalne
zadymienie. Nie wywołały natomiast strat materialnych ani zagrożenia życia.
Tunel średnicowy jest stosunkowo krótki i uzasadnione jest przyjęcie założenia, że akcje
gaśniczo-ratunkowe będą prowadzone po wjez
dzie pociągu na Przystanek Powiśle
lub Dworzec Śródmieście albo Centralny.
Ewakuacja z pociągu stojącego w tunelu i akcja gaśniczo-ratownicza w tunelu jest
zdarzeniem wyjątkowym i może się zdarzyć tylko wtedy, gdy pociąg nie może wyjechać
z tunelu. Zdarzenie takie może nastąpić, jeżeli jest uszkodzona linia energetyczna, w razie
uszkodzenia jednostki napędowej lub wyzwolenia hamulca przez pasażera lub obsługę
pociągu. Zakłada się, że w takim przypadku ewakuacja będzie następowała do sąsiedniej
nawy, ale dopiero wtedy, gdy wyjadą z niej pociągi i zostanie uniemożliwiony wjazd.
Do celów ratowniczo- gaśniczych wykorzystuje się pojazdy szynowe, co wymaga
odpowiedniego udrożnienia toru dojazdowego.
6. Zasady zapewnienia bezpieczeństwa pożarowego w podziemnej komunikacji
publicznej*
6.1. Ustalenia wstępne
" Za tunele są uważane wszystkie budowle przykryte, niezależnie od sposobu ich budowy:
tunele drążone, wykopy przykryte, przekrycia akustyczne, półprzykrycia z otworem
o ciągłej powierzchni mniejszej niż jedna piąta powierzchni płyty.
" Przez długość tunelu rozumie się odległość zawartą między czołami tunelu lub czołem
tunelu i czołową ścianą podziemnej stacji albo między ścianami czołowymi dwóch
kolejnych podziemnych dworców lub stacji.
" Stacje należy projektować zgodnie z przepisami techniczno-budowlanymi, przy czym
powinny być spełnione także wymagania podane w dalszej części. Jako zasadę należy
przyjąć, że wszystkie stacje są oddymiane, przy czym celem oddymiania stacji jest
zapewnienia ewakuacji i ułatwienie dostępu ekipom ratowniczym.
*
wykorzystano częściowo przepisy francuskie [13]
65
6.2. Reakcja na ogień
" Tunele i stacje metra w stanie surowym powinny być wykonane z materiałów klasy Al.
" Okładziny sufitów i sufity podwieszone, przewody wentylacyjne, tłumiki i filtry powinny
być wykonane z materiałów co najmniej klasy A2-sl, d0.
" Okładziny, przezroczyste przekrycia, obudowy schodów, ścianki działowe, osłony
i przegrody powinny być wykonane z materiałów co najmniej klasy B-sl, d0.
" Posadzki peronów i schody powinny być wykonane z materiałów klasy Alfl.
" Wykładziny podłogowe i posadzki powinny być klasy co najmniej Cfl-sl.
" Kable zainstalowane wewnątrz tunelu lub stacji nie powinny zawierać halogenów,
a odpowiadać co najmniej klasie B2ca-sla, d0, al.
6.3. Odporność ogniowa
" Klasa odporności ogniowej konstrukcji tunelu i stacji podziemnych powinna być
nie niższa niż R 120.
" Jeżeli jakakolwiek część konstrukcji tunelu jest elementem konstrukcyjnym innego
obiektu budowlanego, to klasa odporności ogniowej tej części i części powiązanych
statycznie nie powinna być niższa niż wymagana klasa odporności ogniowej konstrukcji
głównej tego obiektu budowlanego.
Klasa odporności ogniowej przewodów wentylacyjnych, oddymiających, klap
odcinających lub sufitów podwieszanych wydzielających przewody wentylacyjne
nie powinna być niższa niż El 120.
6.4. Pomieszczenia techniczne
" Ściany i stropy pomieszczeń technicznych, znajdujących się na stacjach lub
przylegających do nich, powinny mieć klasę odporności ogniowej co najmniej REI 120
lub EI 120 (drzwi EI2 60).
" Pomieszczenia o dużym zagrożeniu jak stacje transformatorowe lub pomieszczenia
zespołów prądotwórczych powinny być wydzielone ścianami i stropami zapewniającymi
klasę odporności ogniowej nie niższą niż REI 120 lub EI 120.
6.5. Ewakuacja
" Na stacjach należy zapewnić warunki ewakuacji według przepisów techniczno-
budowlanych, przy czym można wykorzystać do ewakuacji schody ruchome
bez ich zatrzymywania, jeżeli są odpowiednio zabezpieczone.
" W przypadku tunelu dostawczego z każdej strony tunelu powinna być droga
umożliwiająca bezpieczne wyjście z tunelu lub na peron.
" Drogi ewakuacyjne powinny być oznakowane świecącymi elementami umieszczonymi
w podłodze.
" Skrajnie chodników ewakuacyjnych w tunelach na całej swej długości powinny mieć
oznakowanie świecące własnym światłem.
" Awaryjne oświetlenie ewakuacyjne na stacjach powinno odpowiadać przepisom
techniczno-budowlanym i normie PN-EN 1838:2005.
66
" W tunelach punkty świetlne należy rozmieszczać co 30 m, przy czym powinno ono
zapewniać strumień świetlny 10 lx/m2 podłogi.
" W miejscach poboru wody, przy gniazdach elektrycznych, włącznikach i wyjściach
ewakuacyjnych oraz dojściach dla straży pożarnej należy stosować oświetlenie
sygnalizacyjne i oświetlenie znaków informacyjnych.
Należy zastosować systemy telewizji dozorowej które będą współpracować
z integracyjnym systemem GEMOS;
" na stacjach system kamer CCTV,
" w tunelach kamery na podczerwień aktywną.
Komentarz: system wizyjny należy traktować jako uzupełnienie do systemu detekcji (nie posiada
wymaganych certyfikatów) celem weryfikacji zdarzeń i skrócenia czasu reakcji na
zdarzenia. System wizyjny nie może być traktowany jako system detekcji pożaru
ponieważ nie posiada wymaganych normami cech, w żadnym wypadku nie może
zastępować czujek pożarowych  w tym liniowych czujek ciepła.
" Tunele oraz stacje powinny być wyposażone w instalację wentylacji pożarowej.
" Tunele o długości powyżej 300 m powinny być oddymianie mechanicznie.
" System wentylacji pożarowej powinien zabezpieczać stacje przed zadymieniem.
" Prędkość przepływu powietrza w rejonie pożaru powinna być taka, aby nie następował
ruch dymu w kierunku przeciwnym od założonego.
" Klasa wentylatorów nie może być niższa niż F400 120.
" Dojście ratunkowe (stacja, czoło tunelu, specjalny właz) powinno się znajdować
w odległości nie większej niż 50 m od sieci drogowej, umożliwiającej dojazd pojazdów
ratowniczych.
" Odległość między dojściami ratunkowymi nie powinna być większa niż 800 m.
" Szerokość włazu ratunkowego powinna być nie mniejsza niż 1,4 m i wysokość
nie mniejsza niż 2,2 m.
" Właz ratunkowy powinien być połączony z tunelem śluzą wyposażoną w drzwi
przeciwpożarowe, przez które można przeprowadzić węże wodne oraz agregaty
do wytworzenia nadciśnienia w śluzie, gniazdo 240 � 400V i środki łączności.
6.6. Zasilanie w wodę przeciwpożarową
" Zasilanie w wodę przeciwpożarową jest konieczne w przypadku tuneli o długości
powyżej 300 m i tuneli połączonych ze stacją podziemną.
" Złącza zasilające powinny być usytuowane na poziomie dojazdu, w odległości nie
większej niż 60 m od hydrantu. Powinny się one znajdować na każdej stacji i przy
każdym włazie ratunkowym, na czole stacji, na czole tunelu i co 100 m w tunelu.
6.7. Zasilanie bezpieczeństwa
" Zasilanie bezpieczeństwa powinno pochodzić (alternatywa):
 z dwóch różnych z
ródeł wysokiego napięcia (z dwóch odrębnych transformatorów),
 z sieci publicznej i agregatu prądotwórczego zapewniającego działanie urządzeń
bezpieczeństwa przez co najmniej 120 minut.
" Urządzenia bezpieczeństwa powinny być zasilane według alternatywy:
67
 przez dwa obwody poprowadzone tak, aby nie podlegały tym samym
oddziaływaniom,
 przez jeden obwód wykonany z zespołów kablowych (przewody i kable wraz
z zamocowaniami) lub przewodów i kabli w ogniochronnych kanałach kablowych
zapewniający ciągłość dostawy energii elektrycznej przez co najmniej 120 min.,
zabezpieczony fizycznie przed wyrwaniem lub zmianą położenia.
6.8. A
ączność
Powinna być zapewniona łączność między maszynistą a dyspozytorem, służbami
ratowniczymi i dyspozytorem oraz pasażerami a maszynistą i dyspozytorem, a także między
służbami ratowniczymi a stanowiskiem dowodzenia.
6.9. Ogólne warunki doboru instalacji i urządzeń przeciwpożarowych
Należy spełnić następujące wymagania:
" Wszystkie budynki i pomieszczenia metra za wyjątkiem sanitariatów powinny być objęte
całkowitym za pomocą instalacji wczesnej detekcji zagrożenia pożarowego,
" Przyjęte systemy i instalacje automatyki pożarowej, realizujące założenia scenariusza
pożarowego powinny być na etapie planowania i projektowania dobierane w taki sposób,
aby spełniały wymagania kompatybilności systemów i aby była możliwa ich współpraca
na poziomie BMS. W trakcie planowania i projektowania należy wdrożyć zasady
koordynacji systemów zgodnie z PN-EN 54-13: Ocena kompatybilności podzespołów
systemów.
" System sygnalizacji pożarowej powinien wykrywać pożar w jego wczesnej fazie.
Wykrywanie kryteriów pożaru powinno zaistnieć dla mocy pożaru nie
przekraczającej 1 MW.
" System sygnalizacji pożarowej powinien wysyłać automatycznie, na podstawie
zweryfikowanych sygnałów pożarowych ze swojej części detekcyjnej i procedur
zawartych w oprogramowaniu wewnętrznym centrali sygnalizacji pożarowej (CSP),
sygnały wyzwalające do central i sterowników realizujących przyjęty scenariusz
ewakuacyjny i ograniczający rozprzestrzenianie pożaru.
" System sygnalizacji pożarowej powinien wypracować sygnały wyzwalające,
automatyczne do systemów oddymiania pożarowego, zapobiegających zadymieniu,
dz
więkowych systemów ostrzegawczych, stałych urządzeń gaśniczych, oddzieleń
przeciwpożarowych, oświetlenia ewakuacyjnego i innych systemów technicznych
obiektów metra.
" Dla każdego sterowania urządzeniami przeciwpożarowymi powinna istnieć możliwość
sterowania ręcznego z priorytetem wyższym niż automatyka.
" Sygnały alarmu pożarowego, uszkodzenia i zaniku sieci powinny być przekazywane
do najbliższej jednostki ratowniczo - gaśniczej PSP, lub Komendy Rejonowej PSP
za pomocą urządzenia transmisji alarmu pożarowego i uszkodzeniowego.
" Dz
więkowy system ostrzegawczy powinien zapewnić zrozumiałe przekazywanie
komunikatów alarmowych, ewakuacyjnych i zagrożeniu. System DSO powinien
zapewnić przekazywanie poleceń i komunikatów za pomocą mikrofonu strażaka
słyszalnych we wszystkich przestrzeniach obiektu w których mogą przebywać ludzie.
Dopuszczalne jest stosowanie także wyniesionego mikrofonu strażaka.
68
" Systemy i instalacje przeciwpożarowe powinny być zintegrowane za pomocą systemu
GEMOS. System integracyjny powinien realizować sterowania ręczne instalacjami
przeciwpożarowymi. Możliwość takich sterowań powinna być priorytetowa
i przeznaczona do wykorzystywania przez jednostki ratowniczo gaśnicze i personel
uprawniony.
" System automatyki pożarowej powinien zapewnić autonomiczność podsystemów w taki
sposób, aby w momencie uszkodzeń torów połączeniowych transmisji pomiędzy CSP
a centralami i sterownikami instalacji przeciwpożarowymi, po przyjęciu sygnału
wyzwalającego, mogły one realizować własne procedury alarmowe.
" Instalacja oświetlenia ewakuacyjnego i kierunkowego powinna być sterowana sygnałem
z CSP.
" System sygnalizacji pożarowej powinien mieć możliwość:
 współpracy z czujkami dymu, ciepła i płomienia,
 wprowadzania czujek i elementów liniowych w wymagane stany logiczne
i eliminujących fałszywe alarmy,
 współpracy z panelem obsługi dla straży pożarnej.
6.10. Warunki zasilania urządzeń przeciwpożarowych
" Urządzenia przeciwpożarowe i służące do ewakuacji (schody ruchome) powinny mieć
zapewnione zasilanie rezerwowe nawet w przypadku wyłączenia zasilania ogólnego
obiektu. Jako zasilanie rezerwowe można wziąć pod uwagę baterie akumulatorów,
agregaty prądotwórcze oraz gwarantowane podwójne zasilanie obiektu.
" Kable zasilające i sygnałowe wraz z zamocowaniami powinny spełniać wymagania
ż 187, rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dn. 12.04.200 r., w sprawie warunków
technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. Nr 75/2002,
poz. 690 z póz
niejszymi zmianami Dz. U. Nr 109/2004, poz. 1156).
" Kable ognioodporne powinny być układane i mocowane w obiekcie w taki sposób
i za pomocą takich środków które gwarantują ich prawidłowe działanie w warunkach
pożaru przez założony czas. Kable powinny być tak prowadzone aby podwyższona
temperatura i odkształcenia mechaniczne konstrukcji nośnych nie spowodowały ich
zerwania i uszkodzenia.
7. Zabezpieczenia ogniochronne obudowy tuneli
Według dostępnych danych nie zdarzył się przypadek się dotychczas w Europie
przypadek aby w wyniku pożaru nastąpiło całkowite zniszczenie (zawalenie) fragmentu
tunelu. Na temat skutków wtórnych związanych z oddziaływaniem na budynki sąsiednie
lub linie kolejowe czy drogi publiczne także brak jest bliższych danych. Nie mniej czynniki te
należałoby brać pod uwagę przy projektowaniu tuneli pomimo, że w przepisach nie ma
kategoryzacji tuneli z uwagi na możliwe skutki ze zniszczeniem lub osłabieniem obudowy
tunelu w przypadku pożaru lub wybuchu.
Jak wskazują omówione przypadki pożarów w tunelach, ich remont po pożarze może
trwać kilka miesięcy, a koszty naprawy sięgają wielu mln Ź . Nawet niewielki pożar
w tunelu może powodować okresowe paraliż komunikacyjny miasta, konieczność budowy
objazdów. Duże pożary mogą spowodować zagrożenie dla zabudowy lub infrastruktury
69
komunikacyjnej. Nie można więc rozpatrywać odpowiedzi konstrukcji tunelu na pożar
wyłącznie w kategoriach odporności ogniowej, tzn. rozpatrywać nośność tunelu
w określonym czasie, lecz należy dążyć do minimalizacji uszkodzeń z uwzględnieniem
skutków pośrednich.
Można założyć, że odpadanie dużych fragmentów konstrukcji betonowych następuje
wtedy, gdy temperatura powierzchni betonu przekracza 350�C, a temperatura zbrojenia
konstrukcyjnego 250�C. W praktyce warunków takich nie można zapewnić bez zastosowania
warstw izolacyjnych. Warstwy takie można wykonywać z betonu włóknistego
lub specjalnych, odpornych na wilgoć okładzin płytowych. Płyty mogą być stosowane jako
deskowania tracone lub jako dodatkowo mocowana okładzina. Należy przy tym pamiętać
o znacznych obciążeniach dynamicznych związanych z ruchem pojazdów i zagrożeniem
spowodowanym ewentualnym odpadaniem okładzin. Odpowiednie rozwiązania są dostępne.
Możliwe jest także zabezpieczenie obudowy za pomocą otuliny betonowej. Odległość
osiowa prętów zbrojeniowych od powierzchni, na którą oddziaływuje pożar, powinna
wynosić 8 cm. Należy także stosować zbrojenie otuliny siatką o rozstawie max 100 mm
i prętów o średnicy min. 4 mm.
Jak dotąd nie spotkałem się z przypadkiem aby miasto było zainteresowane oceną
skutków pożaru w tunelu. Sprawy te nie są uwzględnione także w przepisach techniczno-
budowlanych.
Tunele są wykonywane, w przeważającej liczbie przypadków, w technologii żelbetowej.
W Austrii przewiduje się także możliwość wykonywania tuneli o konstrukcji stalowej.
W Polsce takie rozwiązanie nie wchodzi raczej w rachubę. Były natomiast próby wykonania
obudowy tuneli z blachy fałdowej. Przeprowadzono nawet badania w Instytucie Techniki
Budowlanej takiej konstrukcji pod obciążeniem, zabezpieczonej izolacją ogniochronną.
Badanie przeprowadzono przyjmując wzrost temperatury RWS (rys. 1) i uzyskano pozytywne
wyniki. Nie doszło jednak do realizacji tego rozwiązania.
8. Wentylacja pożarowa
W przypadku tuneli metra przewiduje się dla dwóch scenariuszy:
" pożar wagonu,
" pożar na stacji.
W przypadku tuneli kolejowych w obrębie miast, wentylację projektuje się w zależności
od tego jak usytuowane są stacje. Jeżeli obie stacje są zakryte stosuje się w tunelu wentylację
poprzeczną.
W przypadku, gdy jedna ze stacji jest rodzajem nie zamkniętego przystanku można
stosować wentylację podłużną (wentylatory strumieniowe) z przepływem dymu w kierunku
nieobudowanego przystanku.
W przypadku tuneli samochodowych wentylację projektuje się głównie z uwagi
na usuwanie spalin (tabl. 10).
Tę samą zasadę można stosować dla wentylacji pożarowej, należy tylko używać
wentylatory o odpowiedniej wydajności i odporne na działanie wysokiej temperatury.
70
Tablica 10. Zasady stosowania wentylacji w tunelach drogowych [15]
Średnia liczba Częstość
Długość tunelu
Rodzaj
Rodzaj ruchu samochodów/ występowania
[m]
wentylacji
dzień zatorów
  d" 500 naturalna
d" 5 000 mała d" 700 naturalna
e" 5 000
średnia 500 do 3 000 wzdłużna
< 10 000
Jednokierunkowy
e" 5 000 duża 500 do 1 500 wzdłużna
wzdłużna, wyciągi
e" 5 000 duża 1 500 do 3 000
co max 750 m
wyciągi poprzeczne,
  > 3 000
sufit podwieszony
Dwukierunkowy   d" 500 naturalna
< 2 000  d" 700 naturalna
< 5 000 mała 500 do 2 000 wzdłużna
< 5 000 średnia 500 do 1 5000 wzdłużna
wzdłużna, wyciągi
e" 5 000  1 500 do 3 000
co max 750 m
wyciągi poprzeczne,
  > 3 000
sufit podwieszony
9. Parkingi podziemne
W parkingach podziemnych nie zdarzają się duże pożary pociągające za sobą ofiary
śmiertelne. Przed dwoma laty wybuchł pożar w parkingu podziemnym w Zurichu. Był on
wtórnym skutkiem katastrofy budowlanej.
W Polsce zdarzają się przypadki pożarów w parkingach pod budynkami mieszkalnymi.
Są one wywoływane nieostrożnością użytkowników podczas napraw lub uzupełnienia paliwa.
Pożar parkingu podziemnego w Roterdamie, w paz
dzierniku 2007 r., spowodował
poważną katastrofę budowlaną. Była ona spowodowana zniszczeniem kanałowych stropów
sprężonych. Stropy te, zaprojektowane według PN-EN 1992-1-2 Projektowanie konstrukcji z
betonu. Część 1-2: Reguły ogólne. Projektowanie z uwagi na warunki pożarowe, nie uzyskają
klasy odporności ogniowej podanej w tej normie. Ulegają one zniszczeniu przy znacznie
niższych oddziaływaniach termicznych niż to wynika z krzywej standardowej.
Jest to problem wykraczający poza parkingi podziemne, a stosowanie tych stropów
według Eurokodu 2 grozi poważną katastrofą budowlaną w przypadku pożaru. Katastrofa ta
potwierdza nasze zastrzeżenia które były poruszane na konferencji w Dunbee [14].
Nie spotkało się to wtedy z większym oddz
więkiem.
Katastrofa w Rotterdamie spowoduje przypuszczalnie weryfikację Eurokodu 2. Moc
pożaru parkingu w parkingu podziemnym wynosi 15 � 20 MW.
Istotnym problemem dotyczącym parkingów podziemnych jest sprawa ewakuacji, gdyż
nawet niewielki pożar, niegroz
ny dla prawidłowo zaprojektowanej konstrukcji powoduje duże
zadymienie.
Obecnie zdobywa coraz większą popularność metoda oddymiania za pomocą
wentylatorów strumieniowych. Wentylatory te, stosowane początkowo w tunelach, tłoczą
dym w kierunku pionów wyciągowych. Są one użyteczne dla straży pożarnych, lecz mogą
znacznie pogorszyć warunki ewakuacji, szczególnie przy zbyt małych strefach pożarowych.
71
Na skutek sformułowania przepisów nie przez cel który należy osiągnąć, lecz przez
podanie że parkingi podziemne należy oddymiać, zmienia się sens przepisu. Przy jego
formułowaniu zakładano, że oddymianie ma ułatwić ewakuację i stosowaną wentylację
nawiewno-wyciągową. Obecnie wykonuje się postanowieni przepisu, tzn. garaże się
oddymia, ale w sposób który na ogół utrudnia ewakuację, natomiast ułatwia akcję gaśniczą.
Ale nie zawsze, gdyż często popełnia się duże błędy tłocząc za pomocą wentylatorów dym
w kierunku dojść do parkingu.
10. Uwagi końcowe
W Polsce mamy bardzo złą sytuację zarówno legislacyjną jak i organizacyjną. Dotyczy
to zarówno tuneli jak i garaży podziemnych. Przepisy techniczno-budowlane dotyczące tuneli
drogowych [15] są archaiczne. Dla podziemnej, miejskiej komunikacji publicznej nie ma
żadnych przepisów. Ogólne przepisy sformułowane w rozporządzeniach [16] były
wprowadzone w latach 80-tych ubiegłego wieku na podstawie wiedzy i możliwości
technicznych z lat 70-tych. Teraz i w przyszłości w Polsce nie należy się spodziewać
wielokilometrowych tuneli kolejowych. Nieliczne, długie tunele drogowe mogą być
budowane na terenie miast. Na pewno będzie się rozwijać podziemna komunikacja miejska.
Nie są jednak szerzej rozważane skutki pożarów zarówno z uwagi na bezpieczeństwo jak
i skutki ekonomiczne.
Pożary w tunelach są rzadkie, ale ich skutki bywają tragiczne i pociągają za sobą wiele
ofiar. Należy także uwzględnić możliwe skutki zniszczenia tunelu w obszarach zbudowanych,
a w szczególności w obszarach miejskich. Rozwiązania dotyczące bezpieczeństwa powinny
obejmować nie tylko zagadnienia dotyczące bezpieczeństwa pożarowego, ale także innych
zagrożeń o charakterze terrorystycznym, chuligańskim czy wynikającym z awarii sieci
energetycznej. Należy zapewnić także współdziałanie policji, pogotowia ratunkowego
i miejskich służb porządkowych, aby zabezpieczyć odpowiednie środki dostępu, łączności
i koordynację działań. Organy służb państwowych i miejskich nie powinny się ograniczać
do czynności odbiorczych, ale włączyć się aktywnie w opracowanie założeń systemu
bezpieczeństwa.
W przypadku kolei dworce i tunele są nadzorowane przez różne spółki prawa
handlowego. Nie można oddzielnie rozpatrywać bezpieczeństwa pożarowego tych dwóch
elementów, ale koordynacja jest praktycznie niemożliwa, gdyż wszystkie procesy
inwestycyjne są prowadzone osobno.
Literatura
[1] KOSIOREK M., A
UKOMSKI M., SZTARBAA
A G.: Analiza pożarów w tunelach.
Materiały Budowlane Nr 7/2007.
[2] STEINER W.: The fire in the S.A. Gotthard Tunnel of October 24, 2001. CTF, Bovas,
Sweden 2003.
[3] KOSIOREK M., KOLBRECKI A., POPIS B., CISZEWSKI J.: Bezpieczeństwo
pożarowe publicznej komunikacji podziemnej w miastach. Materiały Budowlane Nr
8/2008.
[4] Richard D. Peacock: Fire safety guidelines for vehicles in a downtown people mover
system, NBSIR 78-1586.
[5] Richard D. Peacock, Richard W. Bukowski, Walter W. Jones, Paul A. Reneke, Vytenis
Babrauskas, James E. Brown: Fire safety of passenger trains.
72
[6] Emil Braun: A fire hazard evaluaction of the interior of WMTA Metrorail cars,
NBSIR 75-971.
[7] Emil Braun: Fire hazard evaluaction of BART vehicles, NBSIR 78-1421.
[8] Richard D. Peacock, Emil Braun: Fire tests of Amtrack Passenger Rail Vehicle Interiors,
Center of Fire Research National Engineering Laboratory NBS, May 1984.
[9] Richard D. Peacock, Paul A. Reneke, Jason D. Averill, Richard W. Bukowski, John
H. Klote: Fire safety of passenger trains. Phase II: Application of fire Hazard Analysis
Techniques, NISTIR 6525.
[10] Richard D. Peacock, Emil Braun: Fire safety of passenger trains. Phase I: Material
evaluation (cone calorimeter), NISTIR 6 132.
[11] Richard D. Peacock, Jason D. Averill, Daniel Madrzykowski, David W. Stroup, Paul
A. Reneke, Richard W. Bukowski: Fire safety of passenger trains. Phase III: Evaluation
of fire hazard analysis using full-scale passanger rail car test. NISTIR 6563.
[12] HAACK A., SCHREYER J.: Scenariusze kryzysowe dla tuneli i stacji metra w
transporcie publicznym. Seminarium: Bezpieczeństwo pożarowe w tunelach
samochodowych, kolejowych i metra. Warszawa, paz
dziernik 2006.
[13] MINIST�RE DES TRANSPORTS, DE L'�QUIPEMENT, DU TOURISME ET DE LA
MER. Arręt� du 22 novembre 2005 relatif ą la s�curit� dans les tunnels des systŁmes de
transport public guid�s urbains de personnes.
[14] Tunnel, Tunnelausr�stung Bel�ftung. FVV. (Austria).
[15] "The determination of the fire resistance of prestressed hollow core concrete slabs",
Woz
niak G., A
ukomski M., Borowy A., Congress 2008 - Concrete: Construction's
Sustainable Option, Dundee Scotland, 8-10 July 2008.
[16] Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 30 maja 2000 r.
w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogowe obiekty
inżynierskie i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 63/2000, poz. 735).
[17] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków
technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie
(Dz. U. Nr 75 z 2002 r., poz. 690 z póz
niejszymi zmianami) .
73