Fullskalaforsøk i tunnel

Statens Vegvesen i Rogaland, Stavanger brannvesen og Høyskolen Stord/Haugesund gjennomførte i høst et fullskalaforsøk med brann i Byfjordtunnelen som er en del av Rennfastsambandet. Forsøket ga verdifulle erfaringer samtidig som det stilte flere nye spørsmål.

I juni ble det avviklet en øvelse i Byfjordtunnelen som er en del av Rennfastsambandet mellom Rennesøy kommune og kommunene på Nord- Jæren. Øvelsen hadde som hensikt å teste ut trippelvarsling samt å se på:
– rutiner i forbindelse med ventilasjon
– stenging av tunnel.
– varsling av trafikanter.
-utrykningstider for redningsenhetene
– røykspredning.
– samhandling/koordinering av redningsaksjonen.

Øvelsen var meget vellykket og under teknisk gjennomgang kom det fram at det man observerte med å bruke kunstig røyk var foruroligende når det gjaldt røykoppsamling. Hvordan forholdene ville være i tunnelen ved en virkelig brann, ga denne øvelsen ikke svar på. Statens Vegvesen gav derfor klarsignal til å brenne to personbiler i bunnen av tunnelen natten mellom 24. og 25. august. Målet med dette fullskalaforsøket skulle være:
– se på røykspredning i tunnelen.
– måle temperatur i forbindelse med en slik brann.
– måle røykgassen med henblikk på CO, 02, NOx og HCL.

Tekniske data

Byfjordtunnelen har en lengde på 5860 meter og en dybde på 232 meter under havflaten. Tunnelen har ett løp og en stigning på åtte prosent. Bredden er 11,4 meter (T11 -profil) og arealet er 76 ml. 48 vifter er montert parvis i tunnelen. Styring av viftene kan gjøres både fra vaktsenter på vegkontoret, fra vaktsentral i Stavanger brannvesen eller fra tunnelmunningene.
To temperatursensorer ble plassert rett over bilene, den ene 4,2 meter over veibanen, den andre i en høyde på 6,6 meter. Videre ble det plassert følere i kabelgatene som ligger oppunder taket, henholdsvis 10, 20 og 40 meter fra bilene i trekkretningen.
CO-måler ble plassert 150 meter fra bilene en meter over bakken i trekkretningen. N02/02-Målere ble plassert på tre steder i tunnelen.

Teorier

To personbiler som brenner utvikler cirka 10 MW. En teoretisk flammehøyde fra en fullt utviklet 10 MW-brann med en diameter på fem meter, vil være på ca. 6 meter. På kabelbanen som ligger i en høyde av cirka 5,8 meter ligger kabler som gir strøm til lys og vifter. Kablene blir forsynt med strøm fra trafoer i en avstand av 325 meter i hver retning. Dersom disse blir skadet/ødelagt vil dette i verste tilfelle føre til at inntil 750 meter av tunnelen blir mørklagt og 6-10 vifter vil være ute av drift. Videre går det også en kommunikasjonskabel på samme kabelbro som opprettholder radio- og nødsambandet til redningsenhetene. Kablene tåler temperaturer på 90-110 grader. Man var redd for at antatt flammehøyde på 5-6 meter og temperatur over 100 grader ville føre til skade på kablene.
Ved øvelsen i juni, hvor det ble brukt kald røyk fra røykmaskiner, fikk man en homogen røykmasse som flyttet seg sakte oppover i tunnelen. Man gjorde regning med at når røyken var varm, ville den oppføre seg på en annen måte. At den ville stige mer opp under taket, følge taket oppover i tunnelen for deretter pga. nedkjøling å falle ned mot veibanen og sive nedover i tunnelen.

Overvåking

Fire mann ble plassert i en bil som kjørte foran røyken oppover i tunnelen. Disse hadde som oppgave å se på røykens tetthet, hastighet og forsøke å måle temperatur, oksygen, Hcl og CO. Det ble tatt opp video fra bilen fra brannen startet til bilen var ute av tunnelen. Brannen ble også filmet med videokameraer nede på brannstedet.

Gjennomføring

Kl. 00.36. To personbiler ble satt front mot front og det ble satt fyr i motorrommet. Trekken i tunnelen er på dette tidspunktet lik null og røyken beveger seg i begge retninger.
Kl. 00.40. Det blir gitt melding til brannvesenet om brann i tunnelen. Forslag til rutiner tilsier at viftene skal kjøres på full styrke i trekkretningen. Dette blir iverksatt. I 98 prosent av tilfellene vil trekken gå fra Rennesøy mot Stavanger (nord- sør), derfor ble viftene kjørt denne veien. Brannen i bilene utvikler seg sent.
Kl. 00.43. Flammehøyden er to meter, og det er liten varmeutvikling.
Kl. 00.46. Viftene har startet og røyken trekker mot Stavangersiden. Dette gjør at brannen øker i intensitet og flammene legger seg flate langs biltakene. Bilen foran «røyk-proppen» begynner å kjøre mot Stavangersiden.
Kl. 00.47. Bilen som kjører foran «røykproppen» blir på meget kort tid innhyllet i røyk og det er vanskelig for føreren å orientere seg.
Kl. 00.50. Nede på brannstedet er bilene nå nærmest overtent og man kan observere at bare 20 meter etter brannstedet er hele tunneltverrsnittet fylt med røyk. Flammene går ikke mer enn 30 cm over biltakene. På Rennesøysiden og ved siden av brannen, kan man bevege seg uten noen form for beskyttelse.
Kl. 00.56. Slokking av bilene blir iverksatt av 4 røykdykkere. Dette gjøres etter den tid som ble målt under øvelsen i juni fra alarm ble gitt til første brannbil var framme.
01.00. Begge bilene er slukket og blir kjølt ned.
Kl. 01.01. Bilen som kjører foran «røykproppen» er ved tunnelåpningen.
Kl. 01.05. Bilen gjør et forsøk på å kjøre inn i tunnelen igjen, men må snu på grunn av dårlig sikt.
Kl. 01.18. Bilen kan nå kjøre inn i tunnelen igjen helt ned til brannstedet.

Observasjoner

Disse observasjonene er fremkommet under følgende betingelser:
Alle viftene går for fullt og man har brann i to biler på ca. 10 MW.
– når viftene går for fullt og lager trekk i bunnen av tunnelen på 3,1 m/s vil de tekniske anleggene i tunnelen ikke ta skade.
– røyken er kald og sikten i den er under én meter.
– røyken vil ha en hastighet på mellom 10 og 11 ‘km/t.
– 20 meter etter brannen i trekkretningen vil hele tverrsnittet være dekket med røyk, det eksisterer altså ikke noe røykskille.
– hele volumet fra 20 meter etter brannstedet til utløpet av tunnelen blir fylt med røyk før bilene blir slokket.
– før man får stengt tunnelen kan man risikere at opp mot 30 kjøretøyer vil kunne kjøre inn mot brannstedet.
– det er ikke mulig å ta seg inn i tunnelen mot røyken på grunn av sikten.
– på den «rette» siden av brannen kan brannvesenet kjøre helt fram til brannstedet.
– å snu røyken ved hjelp av viftene vil ta min. 30-40 minutter (det står 580 tonn luft i tunnelen).

Konklusjoner

Det er kun det brannvesen som har trekken med seg som kan gjøre en innsats mot en brann i tunnelen. I 98 prosent av tilfellene vil det altså si Rennesøy brannvesen.
Det vil være bortimot umulig for brannvesenet å komme trafikanter til unnsetning i den røykfylte delen av tunnelen. Røyken er irriterende og vil gi hoste og rennende øyne, men er ikke livstruende å puste i. På grunn av den store luftgjennomstrømningen er konsentrasjonen av CO lav, høyest målte verdi i forsøket var 51 ppm. Videre ble den laveste 02-konsentrasjonen målt til 19,5 prosent i røyken. Hovedproblemet med brann i en slik tunnel vil sannsynligvis være de kjøretøyer som har kommet seg inn i tunnelen og som er på vei ned mot en brann før man har klart å stenge inngangen ved hjelp av bom. Disse bilene vil kjøre nedover med en hastighet på 80 km/t eller mer og de møter røyk som er på vei oppover med en fart på 10-11 km/t. Før de har fått tid til å stoppe, vil de være innhyllet i røyk
med en sikt på mindre enn én meter. Ved at man vil prøve å snu eller at man forlater kjøretøyene og begynner å gå inne i røyken, vil dette kunne føre til ukontrollerbare situasjoner med stor fare for påkjørsler og skader.

Nye spørsmål

Etter forsøket er det fortsatt mange spørsmål som kan og bør stilles:
– hvordan hadde utviklingen blitt hvis det ble kjørt med 50 prosent ventilasjon (2m/s)?
– Hvilken innvirkning ville dette hatt på røykens giftighet, temperatur og sikt?
– hva inneholder røyken utenom det som ble målt med disse målingene?
– på hvilken plass i tunnelen og på hvilket grunnlag skal personen som styrer ventilasjonen ta avgjørelsen om hvilken vei den skal kjøres?
– hva om det oppstår en større brann i en buss, et vogntog eller en tankbil?
– vil brann/røykbildet bli det samme hvis brannen for eksempel hadde vært 4500 meter inne i tunnelen, det vil si et godt stykke opp bakken slik at røyken blir dratt ned mot bunnen før den begynner sin vandring oppover?
– hva med tunneler uten ventilasjon?
Flere fullskalaforsøk må gjennomføres for å gi svar på disse og andre spørsmål.

Publisert: 08-12-1998

COMMENTS