Allteftersom städerna växer

Transkript

1 BRAND De senaste årens bränder i vägtunnlar och tunnelbanor har visat att tunnlar är sårbara. Det är viktigt att tunnlar snabbt kan utrymmas. Människor behöver även skyddas mot brandgaser. Ett center för samlad kunskap håller på att skapas. Center samlar kunskap om brandsäkerhet i tunnel Av mia kumm, tekn lic, Mälardalens högskola och dr haukur ingason, adjungerad professor, SP och Mälardalens högskola Allteftersom städerna växer och förtätas ökar behovet av att nyttja värdefull mark till bebyggelse, istället för till vägar och annan infrastruktur. Under dagens städer finns också en mängd tunnlar och kulvertar som ser till att försörja stadens invånare med nödvändigheter som el, vatten, telefon och avlopp. Bara under Stockholm finns mer än 40 mil tunnlar av olika slag. 1 Under mark finns också parkeringshus, ledningscentraler och anläggningar för kraftproduktion. I stora städer kan man rentav tala om en stad under staden. Tunnlar och undermarksanläggningar har ofta en lång livslängd samtidigt som samhällets krav på säkerhet förändras i takt med möjligheterna och den tekniska utvecklingen. Detta innebär att det finns många tunnlar som än idag används, men där säkerhetskonceptet bygger på det kunnande och de möjligheter som fanns att tillgå vid byggnationen. En byggnation av en tunnel eller undermarksanläggning tar ofta lång tid i anspråk, vilket innebär att tekniken i helt nya tunnlar inte alltid är densamma som den allra senaste teknik som finns att tillgå. Det ställer stora krav på ägare och tunneloperatörer att hålla sig informerade om forskning och ny utveckling och sedan kunna nyttja nya tekniker på ett sätt som ändå är tekniskt och ekonomiskt möjligt i en befintlig anläggning. Regelverk styr skydd Samhällets utökade behov och kraven på en säker och tillförlitlig infrastruktur gör vägtunnlar, kabeltunnlar och andra undermarksanläggningar värdefulla, men också sårbara. De senaste årens bränder i de traneuropeiska vägtunnlarna, kabeltunnlarna i Kista utanför Stockholm och FÖRFATTAREN Mia Kumm är doktorand vid institutionen för samhällsteknik på Mälardalens högskola. Hon försvarade sin tekniska licentiatsavhandling om ventilation om brandgaser i tunnel år 2005 och arbetar vidare med brandförlopp i tåg och tunnelbanevagnar. FÖRFATTAREN Haukur Ingason arbetar på SP och är adjungerad professor på Mälardalens högskola. Han doktorerade om brand i höglager på Lunds tekniska högskola år 1996 och har arbetat med brandsäkerhet i tunnlar de senaste fjorton åren. Modell av A86 tunneln i Paris som blir en vägtunnel i två plan för personbilstrafik. Högst upp och längst ner ses tunnelns ventilationskanaler. Foto: Mia Kumm i tunnelbanesystemen i Paris, Stockholm och Baku i Azerbaijan 2,3 visar på svårigheterna med att utrymma och att göra räddningsinsatser i denna typ av anläggningar. Attackerna på masstransportsystem i Moskva, London och Madrid visar också på nya typer av hot, där vikten av en fungerande utrymning och goda möjligheter att utföra räddningsinsatser är lika viktiga som vid en brand. 16 husbyggaren nr 2 B 2006

2 Gjutning av bjälklag pågår mellan de två körbanorna på A86 tunneln i Paris. Foto: Mia Kumm Det svenska regelverk som styr brandskyddet vid byggnation är byggnadsverkslagen (1994:847) och byggnadsverksförordningen (1994:1215) och i förlängningen BBR Boverkets byggregler. 4 Liksom för vanliga hus är utrymningssäkerhet och möjligheter för räddningsinsatser viktiga parametrar att beakta. Annan lagstiftning, som Arbetsmiljölagen med dess föreskrifter och specifika lagar som berör till exempel väg- och järnvägsbyggande, måste också beaktas. I alla anläggningar där det finns stora risker för personskador bör en grundläggande analytisk dimensionering av brand- och utrymningsskyddet utföras och vid behov också en riskanalys. Exempel på sådana anläggningar är byggnader där många personer vistas eller komplexa byggnader under mark. BBR reglerar också ansvaret att se till brand- och utrymningssäkerheten under byggnation, där arbeten under mark av naturliga skäl kräver extra omtanke. Att utrymma, brandgasventilera eller göra räddningsinsatser i tunnlar eller undermarksanläggningar under byggnation är oftast mer komplext än när anläggningen är färdig och alla säkerhetssystem och utrymningsvägar är tagna i drift. Svårigheten att göra till exempel provisoriska utrymningsvägar under byggnation, vilket ofta görs i normala byggnader, gör att behovet av innovativa lösningar och en nära kontakt mellan forskare, räddningstjänst och slutanvändare är stort. I byggnader och anläggningar som är tagna i drift har ägaren eller den som bedriver verksamheten ett ansvar att förebygga brand och vidta åtgärder för att begränsa skador till följd av brand eller andra olyckor. 5 Liksom för andra byggnader finns krav på egenkontroll av brandskyddet och behovet av dokumentation och god ordning är extra viktigt i de komplexa byggnader som tunnlar och undermarksanläggningar utgör. Ska kunna utrymmas Från tunnlar och andra undermarksanläggningar kan utrymningen ofta utgöra ett problem och tillgång till en väg direkt ut till det fria är inte alltid möjlig att åstadkomma. I tunnlar kan ibland säkra flyktplatser anordnas, där de utrymmande säkert ska kunna vistas under hela brandens förlopp. Det är viktigt att dessa utrymmen dimensioneras korrekt och att tryckförhållandena mellan utrymmet och tunneln gör att brandgaser inte tillåts att spridas till dessa utrymmen. En varningens flagga bör höjas för denna typ av grundläggande strategi, då denna typ av lösning bygger på en del grova antaganden och skapar en hel del efterföljande problem som måste lösas. Detta visade sig bland annat vid olyckan i Mont Blanctunneln, där personer som hade flytt till en sådan flyktplats under brandens förlopp omkom vid dessa flyktplatser. Utrymning till det fria, utan att behöva hjälp från räddningstjänsten, så kallad självutrymning, är dock alltid att föredra. Utformningen av utrymningsvägar är viktig även för genomförandet av en räddningsinsats, då vägen de utrymmande måste ta för att komma i säkerhet är densamma som den räddningstjänsten använder för att göra en insats. Fortsättning s. 18 P nr 2 B 2006 husbyggaren 17

3 P Om evakuering av brandgaser bygger på naturlig eller längsventilation kan utrymmet där de utrymmande vistas vara rökfyllt. Vid rökfyllda utrymningsvägar utsätts de utrymmande för toxiska gaser och sikten försämras. Vid utrymning ur spårtunnlar utgör också tågens utformning och spåren ett hinder. För att undvika dessa problem så har därför förare för tåg och tunnelbana instruktioner att, om det är praktiskt möjligt, alltid fortsätta vidare till nästkommande station eller åka ut ur tunneln vid brand eller rökutveckling. 6 I dagens samhälle där äldre och funktionshindrade blir alltmer rörliga måste hänsyn tas till dessa grupper och kravet på säker utrymning för alla beaktas. För att utforma framtidens tunnlar och stationer samt förbättra befintliga anläggningar bedrivs forskning inom utrymningsområdet, främst vid institutionen för Brandteknik vid Lunds Tekniska högskola. Forskningen inriktar sig såväl på att hitta optimal teknik för till exempel utrymningsskyltning och larm som att undersöka människors reaktioner och fysiska möjligheter att utrymma. 7 Målsättningen är ta fram kunskap och skapa ingenjörsmässiga verktyg till hjälp vid designandet av säker utrymning från denna typ av anläggningar. Ett trapphus förbinder de två våningarna i A86 tunneln. Bilden är tagen innan det avskiljande "bjälklaget" gjutits. Man kan se kanten som bjälklaget kommer att vila på. Foto: Mia Kumm Ventilera bort brandgas I tunnlar och undermarksanläggningar utgör ofta evakueringen av brandgaser ett problem. Ventilationen i tunnlar kan indelas i tre huvudgrupper. Vid naturlig ventilation, där fasta ventilationssystem saknas, styrs riktningen på eventuella brandgaser endast av brandens storlek och placering, tunnels geometri och lutning samt de yttre vind- och väderförhållanden som råder på platsen. Naturlig ventilation används ofta i spårtunnlar där avgaser från fordon inte behöver tas om hand och kolvverkan vid tågens passage genom tunneln pressar luft framför tåget och ventilerar tunneln. Vid längsventilation transporteras luften med hjälp av impulsfläktar i tunnelns tak. Denna typ används främst i vägtunnlar med enkelriktad trafik. Vid dubbelriktad trafik kan tvärventilation användas, där frånluften transporteras bort i separata kanaler eller schakt. Tilluften tillförs antingen via tunnelmynningarna eller via separata tilluftskanaler. Det är endast med en korrekt dimensionerad tvärventilation som tunnelröret kan hållas fritt från brandgaser i en brandsituation. Mobil fläkt kan användas I händelse av brand kan räddningstjänsten, i tunnlar med naturlig ventilation, använda mobila fläktar för att förstärka eller vända det naturliga flödet. Stora mobila tunnelfläktar har visat sig effektiva för brandgasevakuering i tunnlar. 8 Dock finns endast enstaka fläktar av denna typ i Sverige. Fläktarna kan också vara omöjliga att transportera till en tunnelmynning som är belägen i svår terräng. Därför har ett forskningsprojekt genomförts vid Mälardalens högskola i syfte att utreda begränsningarna och möjligheterna med de mindre fläktar som räddningstjänsten redan idag använder för övertrycksättning av byggnader. Resultaten visar att kombinationer av denna typ av fläktar är möjliga att använda och att tunnlar upp till ett par kilometer kan ventileras om ett system för att förstärka fläktarnas kapacitet används. Tunneltäckningen kombinerar användandet av statiska tryckskillnader och ejektorverkan och metoden har patenterats. 9 Möjligheterna att använda mobila fläktar styrs av tunnelns tvärsnitt, längd och lutning samt brandens storlek. Det finns dock risker med att vända flödet i tunneln och räddningsledaren måste Fortsättning s. 20 P 18 husbyggaren nr 2 B 2006

4 P vara säker på att brandgaserna inte dirigeras om över några kvarvarande personer som ännu inte utrymt. Brandförlopp testades Brandförloppet och den dimensionerande branden i tunnlar är ett ämne som ofta debatteras och där samstämmiga riktlinjer, både nationellt och internationellt, saknas. Den dimensionerande branden bestäms oftast med hjälp av antaganden och beräkningar i varje enskilt projekt. Vid stora olyckor finns naturligtvis inte mätutrustning monterad för att registrera nödvändiga parametrar och få fullskaleförsök har utförts. Det senaste stora försök som genomförts är de fullskaletester som gjordes under år 2003 i Runehamartunneln i Norge. Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut, SP, var huvudansvariga för detta projekt. Vid försöken eldades material som motsvarar det gods som dagligen transporteras med lastbilar på våra vägar. Effekter över 200 MW och temperaturer på cirka grader Celsius uppmättes i vissa delar av försöken, vilket är betydligt mer än de effekter som förväntades. 10 Testerna i Runehamartunneln visar vikten av att fullskaleförsök genomförs. Fullskaleförsök är dock kostsamma att genomföra. Ett samarbete mellan olika forskargrupper, där alla studerar sina respektive delområden, är en förutsättning för kostnadseffektiva försök där resultaten kan användas inom olika discipliner. En annan möjlig väg för kostnadseffektiva försök är modellförsök. Nyligen avslutade SP en serie sådana försök där inverkan av tvärsnittsarean på temperaturutvecklingen i tunneltaket undersöktes. Resultat från försök används ofta som ingångsvärden vid utvecklandet av modeller och verktyg som senare kan användas vid projekteringen av nya tunnlar. Titta på tidigt förlopp Diskussioner om tunnelns konstruktion och utformning diskuteras ofta medan försöken i Runehamartunneln också visar på att sättet att transportera gods, på öppna flak med presenningskapell eller i slutna containrar, är ett område som är lika viktiga att föra fram. Vid designandet av nya tunnlar bör också större hänsyn tas till brandförloppets tidiga skede. Det är under detta skede som utrymningen förväntas ske och de bränder som skedde på Rinkeby tunnelbanestation i maj 2005 och på Simplonstationen i Paris i augusti 2005 visar att materialval har en avgörande betydelse för en brands spridning och utveckling. 2 Räddningsinsats under mark Räddningsinsatser i tunnlar och undermarksanläggningar ska ses som ett komplement till det byggnadstekniska brandskydd som finns inbyggt i anläggningen. Det är viktigt att ägare och nyttjare av anläggningar är medvetna om räddningstjänstens möjligheter och begränsningar vid insatser under mark. Rökdykarnas insats försvåras av att inträngningsvägarna är långa och möjligheterna till brandgasevakuering begränsade. 11 Vid insatser i vanliga byggnader kan håltagning ske i konstruktionen för att brandgasventilera för att på så sätt förbättra sikten och sänka temperaturen, vilket är näst intill omöjligt i anläggningar under mark. I tunnlar kan värmestrålningen från brandgaslagret utgöra ett stort problem för insatspersonalen, eftersom röken inte har möjlighet att stiga fritt. En rökfylld tunnel innebär ökad värmestrålning och försämrad sikt, vilket i kombination med behov av en omfattande förflyttning i rökfyllda utrymmen, skapar svåra förhållanden. Vid flera av de stora olyckor som skett i de transeuropeiska vägtunnlarna har räddningstjänsten haft små möjligheter att utföra en insats på grund av rökutvecklingen och den intensiva hettan, utan har istället tvingats vänta till dess att brandförloppet varit avtagande. Det måste här påpekas att strålningsnivåerna i området uppströms luftflödet, det vill säga i rökfri miljö, kan bli så hög att en släckinsats kan komma att bli praktiskt svår att genomföra. Värmestrålningen har i vissa fall varit så hög att den i luftflödets riktning, nedströms branden, antänt stillastående fordon flera hundra meter från den ursprungliga brandplatsen. 12 Fyra stycken mobila fläktar har placerats på en väg- och spårgående vagn. Foto: Mia Kumm Forskning på gång För att länka ihop den yttre ringleden A86 runt Paris byggs just nu en vägtunnel där innovativ teknik och nya idéer tillsammans med hög säkerhet styrt projektering och byggande. Den västra tunneln kommer att bli cirka 10 km lång och enbart vara tillåten för 20 husbyggaren nr 2 B 2006

5 personbilstrafik. Ett cirkulärt hål på cirka 11,5 meter borras med hjälp av en tunnelborrningsmaskin och tunnelns innerdiameter efter att betongsegmenten monterats är 10,4 meter. I det cirkulära betongröret kommer sedan trafiken att gå i två riktningar i två olika nivåer. Höjden mellan vägbanan och taket i respektive nivå kommer att vara 2,55 meter. De två nivåerna kommer att vara brandtekniskt avskiljda från varandra och tunneln kommer att ventileras med hjälp av full tvärventilation, där till- och frånluftskanaler är placerade under den undre nivån respektive över den övre nivån. På var 200:e meter finns övertrycksatta trapphus som förbinder de två planen. I händelse av en brand kan räddningstjänsten vid behov åka in i tunneln i den icke brandutsatta våningen och nå brandplatsen via dessa trapphus. Varje trapphus kan rymma cirka 100 personer. Varje kilometer finns också trapphus som leder direkt till det fria. tunneln. Den första delsträckan är planerad att öppna år 2007 och tunneln finansieras helt med hjälp av tullavgifter, utan bidrag från franska staten. På grund av den tidigare branden i Mont Blanctunneln har opinionen tidvis varit emot byggnationen och den nya tekniken där fordonen passerar i två plan. Därför har stora insatser gjorts både för att höja säkerheten, men också för att informera brukare och allmänhet. Nationellt kompetenscenter Forskning om brandskydd i undermarksanläggningar bedrivs idag på ett flertal platser i Sverige, där respektive organisation representerar spetskompetens inom sitt delområde. För att bättre Kameror övervakar Precis som i Södra Länken kommer denna tunnel att vara försedd med ett kameraövervakningssystem som kan detektera stillastående fordon och på så sätt minska risken för olyckor och snabbt detektera en eventuell brand. Skyltar i tunnelns tak kommer att informera och dirigera bilisterna och information kommer också att skickas ut via radio som bryter de normala radiokanalernas sändningar inne i tunneln i händelse av en olycka. Tunneln kommer att förses med branddetektionskabel och för tillfället diskuteras om tunneln ska sprinklas med vattendimma eller inte. Brandförsvaret har varit med i hela tunnelns projektering och har inflytande över säkerhetskonceptet under tunnels byggnationsfas. På grund av tunnelns låga höjd har projektet fått förse räddningstjänsten med nya fordon som kan färdas inne i tunneln. På fordonen har många tekniska lösningar fått ses över av utrymmesskäl, till exempel har hållaren för avspärrningskonerna fått göras tippbar, eftersom de annars inte kan lyftas av på grund av den låga höjden inne i tunneln. Tunneln är beräknad att korta transporttiden från Rueil-Malmaison till Versailles från cirka 45 minuter i rusningstrafik till cirka 10 minuter genom Mobila fläktar testas i Masthamnstunneln i Stockholm. Foto: Mia Kumm utnyttja resurser och skapa interaktion mellan de olika forskningsområdena är ett nationellt kompetenscentrum för brandsäkerhet i undermarksanläggningar under bildande. Representerade inom kompetensgruppen är Mälardalens högskola, SP, Lunds tekniska högskola, FOI, Högskolan i Gävle samt representanter för räddningstjänsten. Centret är tänkt att samla kompetens och koordinera insatser kring svensk forskning inom området. Utöver detta finns idag ett stort behov av att forskningsresultat kommuniceras med aktörer som agerar vid byggande och brukande av tunnlar och undermarksanläggningar, där centret är tänkt att utgöra na- Fortsättning s. 22 P nr 2 B 2006 husbyggaren 21

6 P vet för spridning av kunskap och information till och mellan forskningsinstitutioner, räddningstjänst, konsulter, byggare, brukare och allmänhet. Kompetenscentret i sig är inte tänkt att bedriva forskning, utan istället bevaka och initiera forskning där centrets medlemmar deltar. Ett exempel är det planerade EU-projektet M*E*T*R*O, som är ett projekt i samarbete mellan forskningsinstitutioner, tunneloperatörer och räddningstjänst i Sverige och Ungern. Inom ramen för projektet kommer brand och utrymningsförsök att genomföras. Resultaten från försöken kommer sedan att utgöra underlag i utvecklingen av ingenjörsmässiga verktyg och bidra till ny kunskap som kan användas vid planerande och förvaltande av tunnlar och stationer under mark. Stor vikt kommer också att läggas på implementering av resultat såväl i vidareutbildningen inom räddningstjänsten som vid utbildningen av morgondagens ingenjörer. Projektet har visats stort intresse från myndigheter och finansiärer i de båda länderna, där resultaten är av intresse för många, både inom och utom Europas gränser. Inom Europa genomförs också ett projekt kring dimensionering av ett nytt forskningscentra, L-SURF, där Sverige via SP är ett av de länder som deltar. 13 D Bilden visar storskaleförsöken som utfördes år 2003 i Runehamartunneln i Norge. Foto: Haukur Ingason Referenser: 1 Privat-offentlig samverkan Tunnelsäkerhetsgruppen, Fakta feb 2005, Krisberedskapsmyndigheten, En jämförelse mellan bränderna på tunnelbanestationerna Simplon i Paris och Rinkeby i Stockholm (Arbetsdokument), M Kumm, MdH ISt, Tunnelbaneolyckan i Baku, Azerbaijan 28 oktober, 1995, P Rohlén B Wahlström, Räddningsverket, P22-133/96, ISBN , Boverkets Byggregler 11 med ändring BFS 2005:17, Boverket, 2005, BVL och BVF 5 Lag 2003:778 och förordning 2003:779 om skydd mot olyckor, Räddningsverket, SL Trafiksäkerhetsinstruktion TRI TUB utgåva 4 55, SL Säkerhet, Evacuation Experiments in a Smoke Filled Tunnel, H Frantzich, D Nilsson, 3rd Human Behaviour in Fire Symposium, Belfast, Trial of a mobile fan for smoke ventilation in a railway tunnel, H Ingason, B Wahlström, ITC Conference Tunnel Fires, Basel, Switzerland, 2nd 4th December 2002, pp Smoke control in tunnels Ventilation using mobile fans, Licentiate thesis N:o 53, Mälardalen University Press, ISBN , Large Scale Fire Tests in the Runehamar tunnel Gas temperature and Radiation, A Lönnermark, H Ingason,, International Seminar on Catastrophic Tunnel Fires, Borås, Sweden, November What can the Fire Brigade do about Catastrophic Tunnel Fires?, A Bergqvist, Safety in Infrastructure, Budapest 20th-21st October Branden i Fréjustunneln (Arbetsdokument), M Kumm, MdH ISt, Brandposten nr 33, Sveriges Provnings- och forskningsinstitut, husbyggaren nr 2 B 2006