ان المواد المستخدمة في منشآت البناء والمعدات في النفق يجب أن لا تحترق أو تنتج كميات كبيرة من الدخان السام في حال حدوث حريق في النفق. بالإضافة إلى ذلك، وفي مثل هذه الحالة، يجب أن لا تنهار منشآت البناء حين لا يزال المستخدمين أو طاقم خدمات الطوارئ داخل النفق وعلى معدات السلامة الحرجة أن تواصل عملها على الأقل حتى يتم الانتهاء من عمليات الإخلاء ومكافحة الحرائق.
تعتمد هذه الأهداف العامة على ردات فعل المواد على النار وعلى مقاومة منشآت البناء والمعدات للحريق:
كتب هذا الفصل روبن هول والفريق العامل ٤ في لجنة C٤ (٢٠٠٨-٢٠١١) وقام:
يجب أن تتمتع المواد المستخدمة في بناء أنفاق الطرق بمقاومة كافية للحريق لضمان السلامة أثناء عمليات الإخلاء ومكافحة الحرائق.
يناقش القسم VII.3 "تفاعل المواد مع الحريق" من التقرير الفني 05.05.B "مكافحة الحريق والدخان في الأنفاق" خصائص المواد في النفق عند وقوع حريق، مشيرا إلى أن المواصفات التي وضعت للمواد يجب أن تشمل المتطلبات المتعلقة بخصائصهم في حال حدوث حريق. وتشمل الخصائص المرغوب فيها:
لا يمكن منع الغازات الناجمة عن الحريق، ولكن يمكن التخفيف من مخاطرها عن طريق اختيار المواد وتصميم مزايا السلامة، مثل ممرات الاخلاء، للحد من التعرض لها. يجب الانتباه أيضا إلى خصائص المواد التي تغطي الجدران، بما في ذلك البلاط والطلاء والمواد المانعة لتسرب المياه ومعدات الإضاءة. وينبغي أن تتضمن المواصفات التي وضعت لمثل هذه المواد، الشروط المتعلقة بخصائصها في حال حدوث حريق.
وينبغي أيضا النظر في إمكانية أن تنتج المواد أثناء احتراقها مواداً سامة أو مسببة للتآكل الكيميائي وأن تخترق سطح الاسمنت وتسبب التآكل لاحقاً. وينطبق ذلك أيضا على أي طلاء يمكن استخدامه. بالنسبة لألياف البولي بروبلين المستخدمة للحد من خطر التقشّر، ينبغي النظر في مسألة متانة الاسمنت بعد حدوث أي حريق كبير نتيجة زيادة في المسامية داخل الاسمنت حيث قد تكون الألياف ذابت، مما يؤدي إلى زيادة في التعرض للكربنة أو للكلورايد.
يمكن بناء سطح الطريق من الاسمنت أو الإسفلت. تناقش المقالة في مجلة Route/Roads/ الطريق "تأثير رصف الطرقات على الحرائق في أنفاق الطرق" خصائص هذه المواد من وجهة نظر السلامة من الحرائق. من بينها، ان الاسمنت هو وحده غير قابل للاحتراق ولا يستلزم أي استفهام بالنسبة لاستخدامه في النفق. ومع ذلك، أظهرت الدراسات والتجارب أنه نتيجة وقوع حرائق وفيما يتعلق بسلامة الناس، لا يؤثر الأسفلت بشكل ملحوظ في تزايد حجم الحريق (سواء في معدل ألانبعاث الحراري أو في حجم النيران) عند نشوب حريق في نفق.
لا ينصح باستعمال الأسفلت الذي يسهل اختراقه لأنه في حال انسكاب الوقود، يمكن تسربه وتخزينه تحت سطح الطريق.
يمكن توصيف مقاومة البنية للحريق باعتماد المدة الزمنية التي تنقضي بين بداية الحريق والوقت الذي تفقد عنده البنية وظيفتها وذلك اما بسبب تشوه غير مقبول أو الانهيار.
يلخص الفصل ٧ "معايير التصميم لمقاومة البنية للحريق" من التقرير الفني2007 05.16.B "أنظمة ومعدات التحكم بالحريق والدخان في أنفاق الطرق" أهداف مقاومة البنية للحريق في أنفاق الطرق على النحو التالي:
١. يجب أن يكون الأشخاص داخل النفق قادرين على الإخلاء الذاتي (الإنقاذ الذاتي) أو مساعدتهم للوصول الى مكان آمن (الهدف الرئيسي)
٢. يجب أن تكون عمليات الانقاذ ممكنة في ظل ظروف آمنة
٣. يجب اتخاذ التدابير الوقائية لتجنّب انهيار بنية النفق وفقدان ممتلكات الآخرين
ثمة هدف تكميلي هو الحد من الوقت الذي يستوجب توقف حركة المرور لإتمام أعمال الترميم بعد الحريق.
تم نشر لمحة عامة عن هذا الموضوع في الفصل VII.4 "مقاومة البنية للحريق" من التقرير الفني 1999 05.05.B "التحكم بالحريق والدخان في الأنفاق".
يتم وصف مقاومة البنى للحريق وفقاً لمنحنيات مختلفة تظهر العلاقة ما بين الوقت ودرجات الحرارة. ويبين الشكل ٩.٢-١ منحنى 834ISO، منحنى RWS الهولندي، ومنحنى ZTV الألماني، ومنحنى زيادة الهيدروكربون الفرنسي، HCinc، الذي يتم خلاله ضرب درجات الحرارة بعامل ١٣٠٠/١١٠٠ من منحنى الهيدروكربون الأساسي (HC) من الكود الأوربي الاول 1Eurocode الجزء ٢-٢.
الشكل ٩.٢-١: الحرارة مقابل منحنيات الوقت لمعايير ISO, HCinc, ZTV و RWS (Routes/Roads No. 324)
تمّ الاتفاق على معايير التصميم لمقاومة الحريق في الأنفاق بين الجمعية العالمية للطرق (PIARC) والجمعية الدولية للأنفاق، كما وردت في الطرق/ Routes/Roads "معايير تصميم PIARC لمقاومة الحريق لبنى ومنشآت أنفاق الطرق" (٢٠٠٤)، ونشرت كتوصية PIARC في الفصل ٧ "معايير التصميم لمقاومة البنية للحريق" من التقرير الفني 2007 05.16.B. يتم عرض موجز للمقترحات في الجدول ٩.٢-٢ .
| نوع حركة المرور | الهيكل الرئيسي | الهياكل الثانوية (٤) | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| مغمورة أو تحت/ داخل البنية الفوقية | نفق على أرض غير مستقرة | نفق على أرض مستقرة | قطع وغلاف | مجاري الهواء (٥) | مخارج الطوارئ الى الهواء الطلق | مخارج الطوارئ الى أنبوب آخر | الملاجئ (٦) | |
| سيارات شاحنات صغيرة (فانات) |
ISO 60 min |
ISO 60 min |
انظر الملاحظة (٢) | انظر الملاحظة (٢) | ISO 60 min |
ISO 30 min |
ISO 60 min |
ISO 60 min |
| شاحنات ناقلات |
RWS/HCinc 120 min (١) |
RWS/HCinc 120 min (١) |
انظر الملاحظة (٣) | انظر الملاحظة (٣) | ISO 120 min |
ISO 30 min |
RWS/HCinc 120 min |
RWS/HCinc 120 min (7) |
ملاحظات
(١) قد تستغرق ١٨٠ دقيقة لحركة مرور كثيفة جدا لشاحنات محملة بمواد قابلة للاشتعال.
(٢) السلامة ليست بمعيار و لا تستوجب أي مقاومة للحريق (باستثناء تجنب الانهيار التدريجي). ان الأخذ بعين الاعتبار أهداف أخرى يؤدي إلى المتطلبات التالية:
(٣) السلامة ليست بمعيار و لا تستوجب أي مقاومة للحريق (باستثناء تجنب الانهيار التدريجي). ان الأخذ بعين الاعتبار أهداف أخرى يؤدي إلى المتطلبات التالية:
(٤) بنية ثانوية أخرى: ينبغي تحديدها لكل مشروع بشكل محدد.
(٥) في حالة التهوية عرضية
(٦) يجب أن تكون الملاجئ متصلة وتؤدي الى الهواء الطلق.
(٧) يمكن اعتماد وقتا أطول في حال تواجد عدد كبير جدا من الشاحنات التي تحمل مواد قابلة للاشتعال وان عملية الإجلاء من الملاجئ ليست ممكنة خلال ١٢٠ دقيقة
ان عواقب انهيار النفق ستؤثّر على الاحتياجات لمقاومة الحريق. يعتمد ذلك على نوع النفق. على سبيل المثال، في حالة النفق تحت المياه، يمكن أن يؤدي انهيار موضعي في النفق الى تطويف النفق بالكامل في حين ان حدوث انهيار موضعي في نفق من نوع مقطع مغطى يؤدي الى عواقب محدودة جدا. ان الشرط الأساسي هو منع حدوث سلسلة انهيارات متتابعة وأن لا يتم قطع الأنظمة الطولية الحيوية مثل كابلات الاتصالات أو الإمدادات الكهربائية.
تشمل المواد المستخدمة في بنية النفق مختلف الاحتياطات للوقاية من الحريق. يناقش القسم VII.3 "تفاعل المواد مع الحريق" من تقرير 1999 05.05.B "التحكم بالحريق والدخان في الأنفاق" خصائص بطانات النفق الصخري مقابل الاسمنت المدعّم. ان شدة الحرارة الناجمة عن حريق كبير قد يتسبب في فقدان الاسمنت المدعّم لوظائفه. يمكن تطبيق العزل باستخدام حماية تتمتع بالمقاومة للحريق لمنع الضرر في البنية في وقت مبكر. ينبغي النظر في مقاومة البناء للحريق (نوع وعمق التعزيز /قبل الإجهاد، حماية إضافية، الخ).
يحصل تقشّر الاسمنت (تساقط الطبقات السطحية) نتيجة الاختلافات في درجات الحرارة والتوسع. أنه يشكل خطرا على التعزيز الذي يتعرض له بسهولة أكبر في درجات حرارة عالية. عموما، انه لا يشكل خطرا على إجلاء الناس، ولكنه قد يكون خطيرا لرجال الاطفاء. يمكن استخدام أنواع مختلفة من الحماية لمقاومة للحريق وللحد من مخاطر وثأثير التقشّر، على الرغم من أنه لا يمكن منعه كليّاً، نظرا للارتفاع في درجات الحرارة الذي قد يحدث.
ويجب التنبه لمقاومة نظام التهوية للحريق بحيث لا يتم إعاقة أدائه نتيجة عطل. ولذلك فمن الضروري فحص النتائج المترتبة على انهيار موضعي في قناة تهوية في حال الحريق.
تستخدم ممرات الاخلاء فقط خلال المرحلة الأولى من الحريق لتمكين الناس المحاصرين من الهروب. يجب أن يكون بالامكان استخدام مثل هذه الممرات لمدة ٣٠ دقيقة على الأقل. في الحالات التي تستخدم فيها هذه الممرات أيضا من قبل فرق الإنقاذ والاطفاء، قد تكون الفترة أطول.
لتجنب انتشار الحريق في الأنبوب المجاور أو في ممرات الاخلاء، الأبواب والخلوات لحالات الطوارئ وغيرها من المعدات التي تقع بين أنبوبي حركة المرور، يجب أن تكون قادرة على البقاء سليمة خلال فترة محددة من الزمن. يجب أن يكون باب الطوارئ والبناء المحيط به بالكامل، بما في ذلك إطار الباب، مقاوم للحريق لمدة ٣٠ دقيقة على الأقل. يجب أن يكون الباب الواقع بين أنبوبي حركة المرور قادر على مقاومة الحريق لفترة أطول من ذلك بكثير، على سبيل المثال من ساعة الى ساعتين.
يمكن تصنيف المعدات في النفق والكابلات من حيث مقاومتها لدرجات الحرارة العالية بشكل عام، على أنها إما محمية (مقاومة للحريق) أو غير محمية.
تشمل المعدات والكابلات المحمية مع مستويات مختلفة من المقاومة للحريق، على سبيل المثال:
من المعدات غير المحمية إشارات المرور، وكاميرات وأجهزة مخاطبة الجمهور (PA) التي تعمل عادة في ظل درجات حرارة قد تصل إلى ٥٠ درجة مئوية، ومن المرجح أن تتعطل مع درجات حرارة منخفضة نسبيا عند نشوب الحريق. وتشمل هذه المواد:
ان درجات الحرارة الحرجة للمعدات غير المحمية المستخدمة تشمل ما يلي:
وينبغي النظر في سلوك جميع التجهيزات المستخدمة في تثبيت المعدات على البنية عن تعرضها للنار.