公路隧道火災安全疏散設計研究

楊　洪

(貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司)

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公路隧道火災安全疏散設計研究

楊洪

(貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司)

摘要：對公路隧道火災發(fā)生的原因以及災后安全疏散的影響因素做簡要分析，闡明公路隧道火災的判斷依據(jù)以及安全疏散通道設計理念，并且對安全疏散的方式以及安全疏散方式的選擇進行探究。

關鍵詞：公路；隧道；安全疏散；設計研究

1公路隧道火災原因及安全疏散因素分析

1.1　公路隧道火災原因及特點

隧道火災的形成需要三個條件，分別是可燃物、助燃物以及火源。隧道火災是一種劇烈的燃燒過程，伴隨著發(fā)光發(fā)熱。隧道越長或者交通流動量越大，則火災事故越危險。由于公路隧道的特殊性，所以火災原因也多種多樣，主要有交通事故起火、隧道內(nèi)電氣設備故障著火、人為縱火等等。隧道相對比較封閉，所以發(fā)生火災后，溫度迅速升高，煙霧濃度大，很難進行撲救和對人員有效疏散。從很多案例中不難發(fā)現(xiàn)，火災導致煙霧濃度急劇升高是導致人窒息死亡的重要原因。

公路隧道空間狹小，環(huán)境比較封閉，所以與地面火災具有很大的區(qū)別，主要表現(xiàn)在：

(1)公路隧道火災爆發(fā)時間很短，一般為2～10 min，而且持續(xù)時間很長，持續(xù)時間很容易受到外界環(huán)境影響，一般能夠持續(xù)30 min甚至幾個小時。

(2)隧道內(nèi)的風向很容易導致火災溫度過高，順風下側(cè)的空氣會高達1 000 ℃，風向下側(cè)甚至會出現(xiàn)新火點。而且火災很容易導致空氣壓力分布發(fā)生變化，如果風力不大，則上層熱氣流很容易發(fā)生回流現(xiàn)象，加劇火災局勢，妨礙救援工作。

(3)公路隧道相對比較封閉，所以火災燃燒物不容易完全燃燒，會產(chǎn)生大量有毒煙霧，導致能見度降低，影響救援工作進行，甚至會對人體造成巨大傷害。

(4)隧道火災燃燒過程中會對襯砌混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，影響災后使用。

(5)公路隧道比較封閉，空間狹小，安全疏散工作很難進行，很容易發(fā)生次生傷害。

1.2　火災安全疏散判定準則及影響因素分析

1.2.1火災危險臨界條件

(1) 火災上部有強烈的熱輻射，會對人體構(gòu)成威脅，一般火災危險臨界條件為輻射強度達到2.5 kW/m2。

(2) 公路隧道發(fā)生火災時會產(chǎn)生大量的煙霧，當煙氣溫度超過80 ℃時，會對人體呼吸道和皮膚產(chǎn)生嚴重的灼傷。

(3)火災煙霧濃度很高，而且大都是有毒煙霧，其中CO濃度達到0.25%時，會對人體構(gòu)成致命傷害。

(4)公路隧道能見度較低，光照效果不好，當火災發(fā)生時，能見度達到(低于)10 m時，會嚴重影響人員行動。

1.2.2人員疏散的安全性基本判據(jù)

當公路隧道發(fā)生火災后，救援人員能否對被困人員進行安全疏散主要取決于當火災發(fā)展到會對人體造成致命威脅前，能否對人員進行有效疏散。如果能夠在火災達到最危急時刻前對人員進行有效疏散，則可以認定人員疏散安全有效。

1.2.3安全疏散行動過程的影響因素

(1)隧道空間尺寸、通風系統(tǒng)、設計交通量等隧道設計參數(shù)。

(2)火源位置參數(shù)：功率、火源位置、火災規(guī)模。

(3)火災救援車輛承載人數(shù)、車輛數(shù)等等。

(4)火災初期人員反映和探測時間。

2公路隧道人員疏散的安全判據(jù)

公路隧道發(fā)生火災后，疏散過程包括這幾個方面：第一、火災下游車輛從出口離開，或者駛?cè)肓硪凰淼?。第二、火災上游車輛駛?cè)肓硪凰淼?。第三、火災上游車輛停止前行，駕駛?cè)藛T及乘客通過人行道或者車行道進入另一隧道。第四、消防人員禁止車輛及人員進入隧道，將車行橫道作為主要疏散區(qū)域。

公路隧道由于其密封性特點，火焰和煙霧無法進行有效沉降和快速蔓延，所以，隧道內(nèi)不同位置的人員所處危險狀態(tài)也不同。在對隧道內(nèi)人員實施營救時，必須考慮不同人員的位置，判斷其危急狀態(tài)，計算撤離所需時間，然后進行有序疏散，保證當火災達到最危險狀態(tài)時，能夠全面疏散隧道內(nèi)人員，保證安全。

3公路隧道火災安全疏散設計的理念

3.1　以人為本

公路隧道發(fā)生火災時，必須堅持“以人為本”的原則，對隧道內(nèi)人員進行有效疏散和救援。

3.2　因地制宜

公路隧道的施工功能以及施工情況等都有所不同，所以環(huán)境條件復雜，在進行救援行動時，應該結(jié)合公路隧道的工程特點制定合理有效的救援措施，提高救援效果。

3.2　高效、可靠

公路隧道發(fā)生火災時，安全疏散設計最重要的就是能否保證救援高效安全，所以要確保疏散過程不能忽視任何盲點，保障疏散通暢有效。必須保證安全疏散系統(tǒng)安全有效。

4公路隧道火災安全疏散設計

4.1　安全疏散的方式

安全疏散有兩種最基本的方式，主要從疏散和救援兩方面考慮，分別是一孔隧道疏散至另一孔隧道以及一孔隧道疏散至安全區(qū)域，再由安全區(qū)域的出口疏散至地面。公路隧道在風力作用下，著火點前方有煙霧，后方有車輛，火災附近人員必須抓緊時間撤離隧道。如果火災彌漫到附近的停滯車輛，則疏散工作更加困難。所以必須從火災隧道最近的疏散口撤離，可以逃離至安全區(qū)或者另一隧道。隧道內(nèi)火災熱氣流很容易逆風而動，所以救援人員很難從火災正面進入火場，阻塞車輛也很難從后方隧道駛?cè)?，所以救援人員及車輛必須從另一孔隧道進入，到達火災點。安全區(qū)域及火災車道安全區(qū)域。如果安全區(qū)域沒有與地面直接相連的設施，則火勢很容易蔓延，煙霧濃度迅速增加，從而威脅人員生命。公路隧道可以根據(jù)隧道的斷面形式和部位，選擇不同的安全疏散方式。

(1)直接安全口。兩車道之間都應該設置安全口，方便人員疏散和救援工作進行。但是設置直接安全口很容易受到隧道斷面制約，所以車道孔應相鄰，并用防火分隔墻分開。

(2)安全通道，可向車道開設安全口，安全通道兩端與地面的疏散措施相互連接。安全通道根據(jù)隧道斷面形式有多種設置位和進人方式。圓形斷面隧道安全通道通常設置在車道板下，不僅可以設置獨立的服務隧道，而且進出可以通過爬梯和滑梯，便捷性高。

(3)連接通道。連接通道將隧道分成若干部分，并在兩條隧道的車道孔之間設置車輛和行人的通道，連接通道的標高與車道標高相同，更加有利于平面疏散，而且極大的縮短了疏散距離，是盾構(gòu)法隧道最主要的疏散方式。

(4)疏散樓梯?，F(xiàn)在很多公路隧道都設有疏散樓梯，例如上海上中路隧道以及法國A86公路隧道。疏散樓梯設置在雙層隧道的上下層，其中配備有疏散樓梯和升降梯。

(5)避難室。避難室指的是地下隧道在隧道結(jié)構(gòu)之外設置的避難場所。設置避難室可以有效減少火災時的人員傷亡。避難室與隧道車道相互獨立，形成防火分區(qū)，并且內(nèi)部配備有氣閘，可以防止火災發(fā)生時煙霧蔓延對人體造成傷害。避難室的大小可以根據(jù)隧道規(guī)格和設置間距以及人流量、車流量進行調(diào)整。法國8A6公路隧道避難室最多可以容納50人。然而避難室的設置目前僅限于陸地上的隧道，對于水底隧道，其理論上可以實現(xiàn)，但是實際上仍然存在很多問題，無法實現(xiàn)。

4.2　安全疏散措施的選擇

當公路隧道發(fā)生火災時，如何采取最合理的救援措施決定了能否對車輛及人員進行安全疏散。在設計過程中，必須綜合考量公路隧道的車流量、行駛車輛性質(zhì)、人流量以及當?shù)丨h(huán)境等因素。科學預測火災發(fā)生時所需要的隧道安全等級。如果公路隧道處于城市中心或者人流量較多的區(qū)域，則火災后危害性更大，必須加強安全等級。

安全疏散的效果很大程度上取決于疏散距離以及救援便捷程度。所以針對不同的安全疏散方式，必須考量隧道的主體特征進行選擇。

安全疏散設計還必須考量風險評估。公路隧道火災復雜程度高，難以預測，所以應該盡可能的設計多種安全疏散方式；如果采用多種安全疏散方式，則前后順序應該根據(jù)火災實情做出判斷；對于疏散人群車輛的數(shù)量以及模擬過程必須進行系統(tǒng)分析計算，選擇最合適的疏散間距；最后還要從實際施工考慮安全疏散方案是否具有可行性，進而做出合理調(diào)整。

5結(jié)語

本文對公路隧道的特點以及火災發(fā)生的特殊性做出分析，并且詳細討論了公路隧道疏散通道設計的注意事項以及設計方式。在進行公路隧道設計時，必須綜合考量隧道本身的特點，并且結(jié)合周邊環(huán)境以及人流量選擇科學合理的設計方式。

參考文獻：

[1]王華牢,劉學增,馬小君.長大公路隧道火災安全疏散研究[J].公路交通科技,2010,(4)：12.

[2]易賽莉.公路隧道火災煙氣特性數(shù)值模擬分析[J].公路交通科技,2011,(1):12-13.

收稿日期：2014-12-21

中圖分類號：U445

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2015)08-0107-02