談高速公路隧道火災(zāi)及其應(yīng)急措施

【中圖分類號】U451.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【文章編號】1673-8209(2009)6-0199-02

【摘要】介紹了隧道火災(zāi)發(fā)生的原因及危害性，對隧道火災(zāi)中煙氣流動(dòng)和火焰?zhèn)鞑ヌ匦赃M(jìn)行了理論分析，并且通過典型事件針對突發(fā)情況時(shí)通風(fēng)、照明等各個(gè)系統(tǒng)的工作情況和隧道火災(zāi)的控制預(yù)案進(jìn)行說明。

【關(guān)鍵詞】高速公路;隧道火災(zāi);應(yīng)急措施

1 隧道火災(zāi)的原因及隱患

1.1 隧道火災(zāi)的原因:從國內(nèi)外隧道火災(zāi)事故案例可知，造成火災(zāi)事故的原因是多方面的。隧道火災(zāi)原因大致有以下幾個(gè)方面。

1.1.1 車輛本身故障引發(fā)的火災(zāi):車輛故障引發(fā)汽車火災(zāi)的主要原因有機(jī)件摩擦起火、化油器回火、電氣線路短路、車輛漏油等引發(fā)火災(zāi)。

1.1.2 車輛撞擊起火:由于隧道內(nèi)車輛超速行駛和隧道能見度低，極易發(fā)生車輛之間、車輛與隧道及隧道設(shè)施相撞或擦掛，發(fā)生交通事故導(dǎo)致火災(zāi)的。

1.1.3 車輛上的貨物引起火災(zāi)的:隧道內(nèi)有各種車輛通過，他們所載的貨物有可燃的或易燃的物品，可能會(huì)因各種原因引發(fā)火災(zāi)。

另外還有隧道內(nèi)的設(shè)施、設(shè)備著火而引起的隧道火災(zāi)等。

1.2 隧道火災(zāi)的隱患:據(jù)國際消防技術(shù)委員會(huì)(CTIF)近期對多國隧道的檢查中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前不少隧道由于設(shè)計(jì)和管理差錯(cuò)，存在以下火災(zāi)隱患。

1.2.1 通風(fēng)排氣道少:隧道中經(jīng)常運(yùn)輸化學(xué)物品和多種易燃易爆物品，由于隧道內(nèi)通風(fēng)排氣道少，必然通風(fēng)不暢，溫度上升快，許多有害氣體都滯留在隧道內(nèi)，不但傷害人體健康，而且遇到高溫和名火，及易發(fā)生火災(zāi)和爆炸，造成重大損失。

1.2.2 缺少緊急出口通道:當(dāng)前各國隧道的外觀比較優(yōu)美，結(jié)構(gòu)各不相同，高度和密度也各異，但都缺少緊急進(jìn)出口道。不少公路只能從兩端進(jìn)出。有些隧道雖然有少量進(jìn)出口道，但標(biāo)志不醒目，一旦發(fā)生火災(zāi)，不但消防和救護(hù)車輛無法到現(xiàn)場，遇難者也難逃出，必然造成重大損失。

1.2.3 防火救護(hù)設(shè)備少:不少隧道內(nèi)缺少滅火水源和滅火器，消火栓間隔太遠(yuǎn)，救護(hù)工具也很少。一旦發(fā)生火災(zāi)，現(xiàn)場人員無法及時(shí)滅火救災(zāi)。此外還有許多人們不重視或不了解的危險(xiǎn)因素。如國際消防技術(shù)委員會(huì)多次火災(zāi)案例報(bào)告中所述，通過隧道運(yùn)輸?shù)拿娣邸⒖Х确酆团Ｄ谭鄣扔袡C(jī)粉末與隧道中灰塵混合后，遇到高溫或明火時(shí)同樣會(huì)發(fā)生爆炸。隧道火災(zāi)危險(xiǎn)性大于敞開空間火災(zāi)的危險(xiǎn)性。

2 隧道火災(zāi)中煙氣流動(dòng)和火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊奶匦?/p>

日本隧道火災(zāi)研究所在隧道火災(zāi)的研究中，建造了長21m、高1.6m、寬1.5m的隧道模型，研究表明，隧道內(nèi)燃料的燃燒速度是敞開空間的3倍，隧道火災(zāi)中，隧道內(nèi)溫度可達(dá)到1000℃。當(dāng)隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)，向隧道內(nèi)送風(fēng)，在一定程度的風(fēng)速下，火焰的燃燒速度和敞開空間一致;如果風(fēng)速減弱，火源正上方的隧道壁溫度將很快升高，通過輻射熱量的返回，燃燒速度將猛烈增加。隧道火災(zāi)煙氣流動(dòng)和火焰?zhèn)鞑?、擴(kuò)散是十分復(fù)雜的現(xiàn)象。隧道火災(zāi)的危害主要來自于煙氣和火勢的蔓延，而煙氣的擴(kuò)散和火焰的傳播速度完全被隧道氣流控制。

無風(fēng)隧道中煙氣自由流動(dòng)擴(kuò)散的主要特性。其特征表現(xiàn)為緩慢而非穩(wěn)定的流動(dòng)擴(kuò)散過程。火災(zāi)初期階段煙氣在隧道上部空間呈流束狀的縱向延伸，同時(shí)逐漸向下部空間的空氣區(qū)橫向擴(kuò)展。這種煙氣和空氣的分層作用將隨著煙氣擴(kuò)散逐漸減弱以致消失，在一定距離處以全斷面的煙氣流狀態(tài)繼續(xù)擴(kuò)散，已形成的流束狀煙氣也漸趨消失。其結(jié)果在隧道中形成大范圍、高濃度的煙氣危害區(qū)，在火災(zāi)初期階段，利用煙霧和空氣的分層現(xiàn)象和擴(kuò)散，將對控制隧道火災(zāi)、防災(zāi)起到積極作用。但是，當(dāng)自由擴(kuò)散形成煙氣危害區(qū)以后，將對防災(zāi)產(chǎn)生不利的影響。利用通風(fēng)氣流改變這一流動(dòng)擴(kuò)散形態(tài)，將對控制隧道火災(zāi)、防災(zāi)產(chǎn)生明顯效果。在自然風(fēng)控制下隧道中的煙氣受限流動(dòng)擴(kuò)散特性表現(xiàn)為:在下部煙氣區(qū)，燃燒生成的煙氣即刻被氣流裹攜，并在強(qiáng)烈的混摻作用下很快擴(kuò)散至整個(gè)流區(qū)空間。煙霧區(qū)位置和對煙霧的稀釋程度，是與火災(zāi)的發(fā)生位置和強(qiáng)度密切相關(guān)的。在少數(shù)特定的條件下，直接利用自然風(fēng)控制火災(zāi)煙霧可以獲得良好的防災(zāi)效果，但大多數(shù)情況下將對防災(zāi)產(chǎn)生不利影響甚至嚴(yán)重后果。因此，利用風(fēng)機(jī)對氣流的調(diào)節(jié)作用，改變煙霧的擴(kuò)散形態(tài)對于控制火災(zāi)是十分必要的。

利用風(fēng)機(jī)改變隧道中的自然風(fēng)狀態(tài)(包括靜止?fàn)顟B(tài))，這時(shí)的煙霧擴(kuò)散完全被調(diào)控氣流所控制，稱為煙氣的強(qiáng)制擴(kuò)散。由于氣流的調(diào)控不僅可以進(jìn)行不同幅度的增速、減速調(diào)節(jié)，而且還能改變流動(dòng)的方向。因此，被調(diào)控氣流所控制的煙霧擴(kuò)散濃度和擴(kuò)散區(qū)域也隨之變化，這種煙霧擴(kuò)散特性更能適應(yīng)隧道防災(zāi)的要求。從此意義上說，煙氣的強(qiáng)制擴(kuò)散是控制隧道火災(zāi)的一種主要擴(kuò)散形式。通過氣流的調(diào)控改變煙氣和火焰?zhèn)鞑U(kuò)散特性，不僅是必要的，而且也是可行的。

3 隧道火災(zāi)的防范

3.1 隧道的耐火等級:隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，隧道頂部的溫度將會(huì)很高。而公路隧道墻體內(nèi)一般埋有電纜等設(shè)施，如果墻體耐火等級太低火災(zāi)時(shí)極易將電纜燒壞，影響隧道內(nèi)設(shè)備的使用。因而隧道所用的材料耐火極限應(yīng)為1.5h-2h ，隧道內(nèi)的拱頂和側(cè)壁的表面應(yīng)噴涂隧道防火涂料或其他措施予以保護(hù)，提高其耐火等級，使耐火極限達(dá)到2h以上，防止隧道內(nèi)混凝土在火災(zāi)中迅速升溫而降低強(qiáng)度，避免混凝土炸裂、襯內(nèi)鋼筋破壞失去支撐能力而導(dǎo)致隧道內(nèi)垮塌，防止墻體內(nèi)埋的電纜等設(shè)施燒壞。同時(shí)對墻體內(nèi)的電纜還應(yīng)用阻燃電纜或耐火電纜，各類電氣線路均應(yīng)穿管保護(hù)。

3.2 隧道內(nèi)的消防設(shè)施:隧道是一個(gè)近似密閉狀態(tài)的交通設(shè)施，為了能及時(shí)了解隧道的營運(yùn)情況，應(yīng)在隧道內(nèi)安裝電視監(jiān)控系統(tǒng)。此外，為了使火災(zāi)或其他突法事件能及時(shí)得到解決，隧道內(nèi)還應(yīng)安裝應(yīng)急設(shè)施，主要包括報(bào)警設(shè)施(隧道內(nèi)車輛多，排放的煙氣多，不適合安裝感煙探測器，宜采用感溫探測器或火焰探測器)。在安裝自動(dòng)報(bào)警設(shè)施的同時(shí)還應(yīng)安裝手動(dòng)報(bào)警裝置，以便發(fā)現(xiàn)火情的人員能夠迅速報(bào)警。另外，宜在每隔一定距離設(shè)置消防應(yīng)急電話，手動(dòng)報(bào)警設(shè)施和應(yīng)急電話可設(shè)在消火栓箱旁。疏散設(shè)施，為了控制人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，也為了是消防人員快速進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場撲救，必須盡可能快的疏散人員和車輛。短距離的隧道可用自然通風(fēng)，如果隧道內(nèi)采用縱向通風(fēng)系統(tǒng)，火災(zāi)時(shí)煙氣將會(huì)順車道擴(kuò)散，則應(yīng)設(shè)置避難設(shè)施。隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)置事故照明和安全疏散引導(dǎo)引導(dǎo)標(biāo)志，以便火災(zāi)時(shí)指示人們的避難方向。滅火設(shè)施，在隧道內(nèi)應(yīng)配備必要的滅火器材，應(yīng)設(shè)置消火栓系統(tǒng)以及便攜式滅火器材。

3.3 隧道的消防管理:隧道的火災(zāi)主要是通過隧道內(nèi)的車輛引起的，加強(qiáng)安全管理首先應(yīng)從加強(qiáng)車輛管理入手，隧道管理部門通過監(jiān)控系統(tǒng)對隧道內(nèi)車輛進(jìn)行監(jiān)控，如果發(fā)生事故，隧道管理部門應(yīng)立即派車進(jìn)行疏散。公安交警應(yīng)加強(qiáng)對進(jìn)入隧道的車輛以及駕駛?cè)藛T的檢查，對酒后駕車和疲勞駕駛的駕駛員不許進(jìn)入隧道。另外，隧道管理部門還應(yīng)定期檢查隧道內(nèi)的消防設(shè)施、火災(zāi)隱患和消防安全工作等。

4 隧道火災(zāi)時(shí)各系統(tǒng)的控制

4.1 隧道通風(fēng)系統(tǒng)的控制:正常交通情況:稀釋隧道內(nèi)汽車行駛時(shí)派出廢氣中以CO氣體為主的有害物質(zhì)和煙霧，為乘用人員、維修人員提供符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的洞內(nèi)空氣環(huán)境，為安全行車提供良好的清晰視線。

火災(zāi)事故情況:通風(fēng)系統(tǒng)具備雙向排煙功能，在事故發(fā)生時(shí)能控制煙霧和熱量的擴(kuò)散，可根據(jù)消防及救援人員的現(xiàn)場要求控制和調(diào)節(jié)隧道洞內(nèi)的風(fēng)向和風(fēng)量。火災(zāi)狀態(tài)時(shí)，隧道內(nèi)的風(fēng)速應(yīng)控制在3m/s以內(nèi)。

控制的目的是保障隧道內(nèi)環(huán)境指標(biāo)處于標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)，即CO濃度低于標(biāo)準(zhǔn)要求的230ppm，煙霧透過率低于0.0070。

啟動(dòng)風(fēng)機(jī)應(yīng)首選累計(jì)啟動(dòng)時(shí)間最短的風(fēng)機(jī)，以平衡各組風(fēng)機(jī)的勞逸程度，延長風(fēng)機(jī)壽命。

為了減緩風(fēng)機(jī)啟動(dòng)瞬間的電流沖擊，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)時(shí)各組風(fēng)機(jī)之間要有足夠的延時(shí)，如果改變送風(fēng)方向，應(yīng)確保先關(guān)停再啟動(dòng)反向運(yùn)轉(zhuǎn)。

啟動(dòng)一組風(fēng)機(jī)5分鐘或10分鐘后，如果各項(xiàng)指標(biāo)沒有明顯下降應(yīng)再啟動(dòng)一組，直到全部風(fēng)機(jī)啟動(dòng)。若還無法降至允許范圍內(nèi)，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)立即向監(jiān)控員發(fā)出報(bào)警信息，提示關(guān)閉隧道。

在隧道火災(zāi)時(shí)，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)和送風(fēng)方向在火災(zāi)早期應(yīng)以抑制或減緩洞內(nèi)煙霧和有毒氣體擴(kuò)散速度和范圍為目標(biāo)，以確保受困人員有足夠時(shí)間安全疏散。如果車行橫洞沒有安裝防火卷簾門，可以通過橫洞兩側(cè)前后兩組風(fēng)機(jī)互相對吹，在車行橫洞內(nèi)形成空氣反壓，來阻止火災(zāi)隧道有毒氣體向另一側(cè)擴(kuò)散。

4.2 隧道的照明控制:隧道的照明控制確保車輛駕駛員在進(jìn)出隧道時(shí)實(shí)現(xiàn)洞內(nèi)外光線平穩(wěn)過渡，避免因“黑洞”或“白洞”現(xiàn)象而影響車輛行駛安全。照明控制一般根據(jù)洞口光強(qiáng)檢測值或人工設(shè)定的時(shí)序參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制。但是在隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)，應(yīng)與事件處理要求實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制、為疏散人員和事件處理部門提供照明。

以上2個(gè)系統(tǒng)的控制在監(jiān)控系統(tǒng)檢測到火災(zāi)報(bào)警后，由監(jiān)控中心下達(dá)命令，切斷市電供電，由市電切換到配電柜處安裝的應(yīng)急電源EPS，同時(shí)熄滅隧道內(nèi)的照明燈，由EPS供電，支持應(yīng)急燈照明和風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，在此期間，依照設(shè)計(jì)時(shí)定的方案，自動(dòng)或手動(dòng)控制發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)，來供隧道內(nèi)各個(gè)設(shè)施的用電。

4.3 可變情報(bào)板信息的發(fā)布:隧道洞內(nèi)外情報(bào)板和可變限速標(biāo)志信息發(fā)布主要是配合隧道內(nèi)事件的發(fā)生，及時(shí)向隧道內(nèi)司乘人員和救助人員提供疏散路徑、隧道環(huán)境狀況、交通管制等信息，以便及時(shí)掌握隧道內(nèi)情況，配合應(yīng)急部門處理應(yīng)急事件。

4.4 隧道廣播:隧道廣播主要用于隧道突發(fā)事件時(shí)操作員指揮洞內(nèi)受阻人員和車輛及時(shí)安全的按預(yù)定方案疏散，以及組織滅火等突發(fā)時(shí)間的處理。

4.5 交通信號控制:交通信號系統(tǒng)主要用于隧道正常交通指示以及隧道發(fā)生火災(zāi)、交通阻塞和事故等事件的交通控制。

5 結(jié)束語

隨著社會(huì)的發(fā)展，高速公路建設(shè)越來越重要，隧道內(nèi)的突發(fā)事件也同樣得到越來越多的重視，可見一份火災(zāi)應(yīng)急方案的制定對于高速公路的管理者來說是十分必要的。

預(yù)防和減少隧道火災(zāi)帶來的損失，可以從以下幾個(gè)方面考慮:

(1)首先應(yīng)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，根據(jù)發(fā)生火災(zāi)的各種情況以及以及相應(yīng)的原理，制定出最有效的安全措施;

(2)其次是設(shè)置應(yīng)急設(shè)施，確保這些設(shè)施的方便性、有效性、預(yù)防性和系統(tǒng)性;

(3)通過信息宣傳和各個(gè)部門的大力配合，使隧道司乘人員認(rèn)識到自身行為的重要性

(4)針對各類事件編制周密有效的應(yīng)急預(yù)案和控制預(yù)案，也是確保隧道安全的關(guān)鍵因素。

從各個(gè)方面采取措施，可以最大程度地降低道路隧道火災(zāi)事故的危害，為人民造福，為社會(huì)造福!