ISSN1672-9064
CN35-1272/TK
作者简介：陈孝湘(1983~),2006年毕业于同济大学土木工程专业，高级工程师，长期从事输电线路及地下管廊的设计和研究工作。
陈孝湘1李扬森2吴培贵1
(1中国电建集团福建省电力勘测设计院有限公司
福建福州
350003
2国网福建省电力有限公司福建福州
350003)摘要城市地下工程的消防和减灾一直是工程建设的重点和难点问题，而电力电缆隧道结构及其附属设施的耐火试验缺乏系统性研究。聚焦电力电缆隧道耐火试验升温模型，以现有的理论研究和工程经验为依据，在对比分析国内外主要升温曲线的类型、升温过程特点的基础上，研究不同类型曲线与电力电缆隧道火灾发生时升温过程的匹配性问题。结果显示：采用市政或交通隧道的RABT-ZTV 曲线用于模拟电力电缆隧道火灾升温过程可满足其耐火性能试验的要求。
关键词电力电缆电缆隧道耐火极限耐火试验温度-时间曲线中图分类号:TU545
文献标识码:A
文章编号:1672-9064(2019)04-041-02
城市地下工程的消防和减灾问题一直是工程建设的重点问题之一[1]。城市电力电缆隧道的设计使用年限是100年，且具有发生火灾后不可拆除重建等特点，使得其结构在耐火极限的要求较地面建筑结构要更高，但目前除了DL/T 5484-2013《电力电缆隧道规程》提出了不同类型条件下电缆隧道火灾的危险性类别和最低耐火等级为二级以外[2]，对于结构的耐
火设计则没有系统的规定或研究，尤其是未见到针对电力电缆隧道结构耐火性试验的研究。
为了更好更有针对性地分析电缆隧道内火灾发生时的温度-时间的变化过程，需要针对电力电缆隧道的特
殊燃烧物，在既定耐火极限的前提条件下，选择合理和可行的温度-时间曲线来模拟电缆隧道火灾发生的过程，并通过耐火试验来模拟隧道结构受火灾的影响而发生的衬砌劣化和损伤的过程，有效评估火灾发生的影响[3]。
本文对比分析了目前国际上比较主要的5种升温曲线，讨论了不同温升曲线的适用范围，并针对电力电缆隧道燃烧物的情况和温升试验规律，对比分析市政隧道RABT-ZTV 曲线在电力电缆隧道工程中的适用性，为耐火试验和工程建设提供依据。
1典型火灾温度-时间曲线
耐火试验是以炉火来模拟火灾温度变化的过程，进而研
究建筑结构或其他构筑物受火灾温升变化而产生的耐火极限时间或构筑物因温升产生的材料劣化或损伤的程度[4]。要更为
准确地模拟和评估火灾对电缆隧道结构的影响，首先就要选择合理的升温曲线。
我国目前可供选择的升温曲线主要包括:①碳氢(HC )升温曲线;②室外火灾升温曲线;③缓慢升温曲线;④电力火灾升温曲线;⑤隧道火灾RABT-ZTV 升温曲线。
这5种升温曲线代表了5种不同的典型场景的温度随着时间变化过程的曲线，但主要都是针对不同的建筑物环境条件和燃烧物进行模拟的。
2不同建筑升温曲线的适用性分析
碳氢(HC )升温曲线主要用于评价建筑构件在液态碳氢化
合物火灾条件下的耐火性能，其升温曲线的特点是短时内(20min )温度从环境温度升温至1100℃左右(环境温度加上
1080℃)，而后基本上维持在这一值不变，直至270min 试验结
陈信维束。该升温曲线主要适用于石油化工和海上石油工业等建筑中，存在着以液态碳氢化合物为主要燃料的火灾，此类火灾具有温度高、升温速度快的特点，电缆隧道的可燃烧物与之明显不同，该升温曲线不适用于模拟相应的燃烧场景。
室外火灾升温曲线适用于评价建筑物分隔物件在室外火灾作用下的耐火性能，该曲线的特点与HC 升温曲线类似，即短时间内(20min )从室温急剧升温至最高温度，而后在整个燃烧过程维持温度不变，不同的是其最高温度在680℃左右(环境温度加上660℃)，该升温曲线模拟的环境条件为室内环境，其模拟的火灾存在着大量热量扩散的场景，所以受火条件较低。电缆隧道内的可燃物燃烧时，温度会与碳氢燃烧
的最大温度类似，且燃烧环境为一封闭的空间，故室外火灾升温曲线的场景条件和最高温度条件与电缆隧道也都有所不同，也不适用于电缆隧道火灾的模拟。
缓慢升温曲线用于分隔构件在缓慢升温火灾的作用下的耐火性能试验，该曲线类型与前述两种升温曲线有所不同，其升温的最高温度为1200℃左右，但要在试验即将结束时才达到，曲线整体呈上升趋势，中间则是一个先急后缓的升温的过程。该曲线主要适用于模拟建筑作用在火灾发生时，在热作用下容易发生反应的结构构件，而电力电缆隧道的可燃物燃烧时，环境升温的过程较为迅速，故缓慢升温曲线也不适用于电缆隧道火灾的模拟。
3电力火灾升温曲线和隧道火灾RABT-ZTV 曲线的适用性对比分析
评价建筑构件或电缆封堵组件在电力火灾(以有机高聚物材料为主要燃料)作用下的耐火性能时，可以采用电力火灾升温曲线进行耐火试验。该曲线与碳氢(HC )升温曲线类似，但最高温度略低，仅为1050℃。该类型曲线能够反映建筑工程中电力火灾发生时对周边结构构件及电缆封堵件的影响，该类型的火灾发生时，相比于所分析构件的几个尺寸大小，电力设施的可燃物体积比比较大，燃烧持续的过程也可能比较长，而电力电缆隧道内可燃物的数量相对较为固定,90%以上都是高压电力电缆的外护套或者绝缘材料，燃烧物的总量也比较容易控制，根据西南交通大学王明年[5]等人的研究成果，电缆隧
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2018年甘肃省内售电量达879.3亿kWh ，同比增长
11.44%，跨区跨省外送电量324.98亿kWh ，同比增长60%；新能源发电量同比增长24%，弃风弃光率分别下降13.8%和
10.47%。2019年，甘肃电力将采取多项措施，力争弃风、弃光率分别降至10%和8%以内。
甘肃风电装机容量居全国第4
(上接第40页)
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道内电缆的燃烧升温时间不超过2400s ，且升温也是一个相对缓慢的过程，故而直接采用电力火灾升温曲线也有所不妥。在试验时应寻一个能够反应电力电缆隧道环境范围内和特定可燃物条件下的升温模型。
隧道火灾RABT-ZTV 升温曲线在试验中用来评价建筑构件或隧道结构耐火性能时，该升温曲线与前述4
种升温曲线都有所不同，如图1所示。该曲线包含了三个折线段:①快速升温段，即在5min 之内，隧道温度从环境温度直线提升至1200℃;②维持该升温温度在1200℃直至90min 或120min ;③
环境温度在110min 内从最高温度1200℃降至环境温度，这三个过程都是线性变化的过程。
在城市地铁、公路、铁路沿线的全封闭隧道内，结构构件可能经受的火灾有较强的特殊性。火灾初期短时间内急剧升温，然后持续一段时间以后下降
至环境温度，诸如此类
的火灾升温曲线称为隧道火灾RABT-ZTV 升温曲线。因此，封闭式的隧道采用隧道火灾RABT-ZTV 升温曲线评价构件的耐火性能更为合理。
与城市地铁、公路、铁路等隧道类似，电力电缆专用的隧道工程也都是全封闭型的。从通道的结构组成和暖通设备配备的意义上来说，由于通风系统和监控系统更为完备，当火灾发生时，可以封闭通道两侧的进出风口，没有新鲜空气的补给，在燃烧一定时间后，隧道内氧气的含量将迅速降低，燃烧升温的过程也将随之下降。根据现有的研究成果，电力电缆外护套或者绝缘层的燃烧持续时间不超过2400s ，即在40min 后就开始降温，而其温度上升至最高温度也在800s 后，也就是
13min 后才达到最高温度，从这个意义上来说，电力电缆隧道的火灾温升曲线与隧道火灾RABT-ZTV 曲
线相同，但其最高温度持续的时间更短，降温更早。采用隧道火灾RABT-ZTV 曲线来模拟电力电缆隧道的火灾升温过程可以满足评估隧道及其内部附属设施受火灾作用产生的升温过程。
4
耐火试验判定
电力电缆隧道采用GB/T 26784-2011《建筑构件耐火试验
可供选择和附加的试验程序》中的隧道火灾RABT-ZTV 升温曲线进行灾害模拟可满足要求。由此可知，采用GB 50016-2014《建筑防火设计规范》的规定进行隧道内的承重结构的耐火极限试验升温曲线和相应的判定标准，能够满足电缆隧道
的安全要求。
其判定标准为：受火后，当距离混凝土底表面25mm 处钢筋的温度超过300℃，或者混凝土表面的温度超过380℃时，则判定为达到耐火极限。
当火灾发生时，通过隔热或者其他防护措施能保证受力层的混凝土面层的混凝土表面的温度不超过300℃，即可认为结构不需要修复就可满足后续的使用要求。
5结束语
选择更贴切实际的升温模型用于开展电力电缆隧道结构
构件的耐火试验，对于更为合理地评价隧道结构的防灾减灾能力，保障其100年的既定设计使用年限目标，具有重要的意义。根据现有的理论研究和工程经验，采用市政隧道火灾RABT-ZTV 升温曲线可满足电力电缆隧道结构耐火试验的需
求，但在实际工程中，还应结合隧道内所敷设电缆的阻燃或耐火性能，以及隧道内所敷设电缆回路数的多少进行针对性的分析和评估。参考文献
1雷龙武.基于设计、选型与特殊地形的电缆火灾防范措施[J ].电力电网,2018,37(11):86-89.2中华人民共和国电力行业标准.DL/T 5484-2013电力电缆隧道设计规程[S ].北京:2013.3中华人民共和国国家标准.GB 50016-2014建筑防火设计规范[S ].北京:2014.
4中华人民共和国国家标准.GB/T 26784-2011建筑构件耐火试验可供选择和附加的试验程序[S ].北京:2011.
5
王明年，田源，于丽，等.城市综合管廊火灾温度场分布及结构损伤数值模拟[J ].现代隧道技术,2018,55(5):159-165.
图1
隧道火灾RABT-ZTV 升温曲线
[4]
2019年6月，科技部发布《关于国家重点研发计划“可再
生能源与氢能技术”等4个重点专项2019年度项目申报指南的通知》。4个重点专项分别为可再生能源与氢能技术、核安
全与先进核能技术、宽带通信和新型网络和光电子与微电子器件及集成。
科技部发布2019年国家重点研发计划重点专项申报指南
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