城市江底交通隧道火災特點和救援處置對策

杜承勇

城市江底交通隧道火災特點和救援處置對策

杜承勇

針對城市江底交通隧道火災救援前沿問題，通過分析其火災致災因素、火災危險特性及滅火救援難點，從完善救援組織規(guī)劃、熟悉疏散救援路徑、及時調(diào)集救援力量、開展內(nèi)外火情偵查、合理組織人車疏散、正確利用通風排煙、安全實施內(nèi)攻滅火七個方面，有針對性地分析了南京長江隧道的火災救援處置對策，為消防部隊處置此類火災事故提供參考。

消防 城市江底交通隧道 火災特點 滅火救援

1 引言

隨著我國經(jīng)濟建設和城鎮(zhèn)化建設的飛速發(fā)展，城市江底交通隧道作為改善城市環(huán)境、緩解城市交通壓力、方便人民生活出行的有效措施在沿江各大城市大量涌現(xiàn)，根據(jù)南京市2014-2030年遠期規(guī)劃，南京市將規(guī)劃建設21條城市江底交通隧道。但是，隨著現(xiàn)代江底交通隧道長度日益增加、通行車量日益增長，其建筑空間特性、交通工具及其運輸方式給滅火救援工作帶來了一定的難度，因此，對于城市江底交通隧道滅火救援工作必須高度重視、認真研討，以適應撲救現(xiàn)代火災發(fā)展的需要。

2 城市江底交通隧道火災特點

2.1 火災致災因素

通過對近些年城市江底交通隧道火災案例的分析，引發(fā)火災的原因主要有：

2.1.1 車輛自身故障

如緊急剎車時制動器起火、汽車化油器起火或車輛的機電、設備著火等車輛自身的故障導致汽車在行進過程中引發(fā)火災。1977年3月上海打浦路江底隧道內(nèi)，一輛大客車因油箱被地面露出的鋼筋戳破漏油起火，造成5人死亡、23人受傷。

2.1.2 車輛交通事故

車輛在隧道內(nèi)行駛時，因與隧道壁或隧道內(nèi)設施相撞或車輛之間發(fā)生相撞事故，撞擊引燃燃料和車體引發(fā)火災。2000年6月日本奈良縣御所市水底隧道內(nèi)，一輛客車與隧道相撞發(fā)生火災，造成2輛汽車被燒毀、19人受傷。

2.1.3 隧道電器設施故障

隧道內(nèi)安裝的電氣線路和電氣設備(照明燈、風機等)，在工作運行過程中可能因短路等故障引發(fā)火災。

2.1.4 人為引發(fā)因素

隧道在施工過程中，由于工人違禁用火等操作不當，引燃隧道內(nèi)可燃物導致火災，另外，人為的恐怖活動也可能造成隧道火災。

2.2 火災危險特性

城市江底交通隧道的地理位置、空間特性、交通工具及運輸方式，決定了其火災危險具有以下特性：

2.2.1 燃燒形式多元化

隧道火災的可燃物主要由交通工具及其車載貨物提供，可能出現(xiàn)氣相、液相、固相可燃物燃燒，從國內(nèi)外隧道火災統(tǒng)計資料看，固體物質(zhì)火災發(fā)生頻率較高，液體火災、混合物火災造成重特大火災的頻率較高。隧道橫斷面尺寸越大，其火災燃燒形式與地面建筑火災相似；隧道的暗埋長度越長，其火災燃燒形式與地下建筑火災相似。

2.2.2 火災蔓延跳躍性

隧道火災的擴大蔓延途徑主要是熱對流和熱輻射，但是，即使車輛之間存在一定的距離，當燃燒產(chǎn)生的熱量足夠點燃相鄰車輛或者車上的可燃貨物時，火災也能夠形成跳躍式蔓延。尤其是當油罐車或者其他運輸易燃物品的車輛起火時，還可能會發(fā)生爆炸。

2.2.3 次生災害危害重

隧道火災蔓延過程中常常會引發(fā)交通事故、人員中毒、爆炸等次生災害，不僅會助長火勢的擴大蔓延，給火災中的人員安全疏散和滅火救援增加難度；而且，由于次生災害的隨機性和突發(fā)性，還會對隧道內(nèi)的駕乘人員和救援人員帶來意想不到的潛在威脅。

2.3 滅火救援難點

受城市江底交通隧道縱向坡度大、隧道長度長、通行汽車攜帶汽油、運輸物品不詳?shù)炔焕蛩赜绊?，實施滅火救援時存在以下難點：

2.3.1 火勢發(fā)展迅猛

火災中產(chǎn)生的煙氣流由于隧道凈高限制迅速向水平方向蔓延，四周導熱性能差的墻壁促使火災初期溫度迅速攀升。德國有關(guān)隧道火災燃燒試驗數(shù)據(jù)表明，一輛小汽車在隧道火災中充分燃燒后，溫度在5min內(nèi)就會迅速升高到1200℃。同時，炙熱氣流順風傳播，導致形成的火焰跳躍式蔓延將進一步加劇火勢發(fā)展。

2.3.2 偵查滅火受限

隧道火災高溫和缺氧的惡劣環(huán)境等使火情偵查進程緩慢或被阻斷，容易錯過最佳的滅火時機。同時，隧道火災現(xiàn)場沒有明顯的、可以緩沖的滅火救援場地，隨著火災的迅速蔓延，原先設定的警戒區(qū)、滅火行動區(qū)等安全區(qū)域會在短時間內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槲ｋU區(qū)域。同時，隧道火災特有的次生災害的潛在危險，也會極大地降低救援人員的生命安全性。

2.3.3 疏散引導困難

火災時，隧道作為人員疏散通道和滅火救援場地，同時又是火災煙氣擴散、燃燒蔓延的通道，隧道內(nèi)煙霧大、能見度低、視距短，車輛與人員在同一通道上“并行”疏散，駕駛員對煙火的恐懼造成反應失控，很容易發(fā)生新的交通事故。同時，受隧道空間狹長、封閉的制約，安全出口數(shù)量有限，內(nèi)部車輛很難改變行駛方向，人員、車輛極易被困。

圖1 明挖暗埋段橫截面示意

圖2 江中盾構(gòu)段隧道橫截面示意

3 南京長江隧道概況

南京長江隧道作為南京市一條重要的城市過江快速通道，位于南京長江大橋與三橋之間，為左右線單獨設計的雙管單層隧道，左線全長4332.4m、右線全長4329.5m，其中盾構(gòu)段長度2992m、直徑14.93m，設計車速為80km/h，車道寬度3.5m×2+3.75m，車道凈高4.5m，平時僅限通行非危險化學品等機動車輛。

3.1 明挖暗埋段

采用明挖法施工，垂直于兩孔隧道長度方向，橫截面如圖1所示。在中間廊道隔墻上每隔60m設有一處甲級防火門連接左右線隧道，當兩孔隧道的某一條隧道發(fā)生火災時，被困人員可以通過防火門進入非著火隧道逃生，消防救援人員也可以通過防火門直接進入著火隧道。左右兩孔隧道在火災時互為疏散、救援通道。暗埋段在中間廊道隔墻上布置有消火栓箱、雨淋閥組箱和滅火器箱，隧道兩側(cè)墻體上部均勻布置泡沫-水噴霧聯(lián)用噴頭，在中間廊道隔墻內(nèi)敷設消防給水管道。

3.2 江中盾構(gòu)段

采用盾構(gòu)機掘進開挖施工，隧道橫斷面由車道板分為上部行車層和下部服務層兩部分，如圖2所示。行車層在車輛前進方向的左側(cè)，每隔80m設有一處寬0.8m的疏散滑道呈空間弧形延伸到下部服務層，口部鋼質(zhì)蓋板可現(xiàn)場手動或控制中心遠程控制；同時，在疏散滑道同側(cè)每隔320m設置一處通至服務層的救援爬梯，爬梯蓋板僅由救援人員從服務層開啟。服務層左側(cè)為疏散滑道設置空間，右側(cè)為隧道強、弱電纜通道，中間為疏散通道和檢修救援專用通道，疏散通道與兩端工作井的疏散樓梯相連并可直通室外；檢修救援專用通道火災時可通行電瓶車輸送救援人員。盾構(gòu)段在兩側(cè)墻體上布置消火栓箱、雨淋閥組箱和滅火器箱，隧道墻體上部均勻布置射流風機、泡沫-水噴霧聯(lián)用噴頭，行車道設置線型光纖光柵感溫探測器與圖像型火災探測器的組合；消防管道設置在服務層左側(cè)空間上部內(nèi)，電纜通道內(nèi)選用線型感溫探測器，

3.3 盾構(gòu)工作井

作為盾構(gòu)進出洞的工作井設在浦口、梅子洲兩端，共分為上、下三層，地下1層為設備機房層、地下2層為車道層、地下3層為安全通道及電纜通道。在車道層兩端分別設置一處連接左右線隧道的車行橫通道，如圖3所示，可供行駛車輛掉頭或供消防車直接進入著火隧道。盾構(gòu)工作井內(nèi)設疏散樓梯直接通至地面，平時放置的2臺電瓶車在火災時可輸送消防救援人員或被困人員。

4 城市江底交通隧道火災救援處置對策

城市江底交通隧道因地勢所限設置逃生出口困難、救援條件惡劣，特殊的火災環(huán)境對人員逃生和滅火救援都是一個嚴重的挑戰(zhàn)，而且火災在短時間內(nèi)就能對隧道結(jié)構(gòu)和設施造成很大的破壞，這些不利因素都要求在對江底隧道實施滅火救援時，需要采取與地面建筑或交通隧道等不同的處置對策。筆者結(jié)合南京長江江底隧道工程的實例，有針對性地對城市江底交通隧道滅火救援對策進行探討。

圖3 盾構(gòu)工作井車行橫通道布置示意

圖4 滅火救援工作流程示意

4.1 完善救援組織規(guī)劃

救援組織的規(guī)劃包括救援力量的組織和救援工作流程的安排。隧道火災的救援力量一般由發(fā)生火災車輛的司乘人員、隧道管理部門人員、交通管理部門人員和消防救援人員等組成，從一些隧道火災案例資料分析，專業(yè)消防人員到達火災現(xiàn)場的時間不宜超過10min。隧道運營單位平時應制定科學、合理的應急預案，并按計劃開展聯(lián)合演練，具體滅火救援組織流程如圖4所示。主要包括三方面：（1）發(fā)現(xiàn)火災并進行告警，啟動預案聯(lián)動各設施；消防隊員趕赴現(xiàn)場，（2）根據(jù)火災發(fā)生地點，合理疏散引導被困人員、車輛進行有序疏散和撤離；（3）根據(jù)部門職能，有序開展滅火救援工作。

4.2 熟悉疏散救援路徑

要實現(xiàn)對城市江底交通隧道火災實施科學、有效的滅火救援，消防隊員在平時必須要熟悉隧道的疏散、救援路徑。其中，隧道明挖段的疏散、救援路徑與地面交通隧道相似，但是，江中盾構(gòu)段的疏散、救援路徑因位于江底，與隧道盾構(gòu)段采取的橫斷面設計密切相關(guān)。

就南京長江隧道而言，根據(jù)應急預案中應急疏散計劃，當盾構(gòu)段發(fā)生火災時，著火點前部的車輛應迅速前行駛出著火隧道，著火點后部位于明挖暗埋段的車輛可經(jīng)過工作的車行橫通道進入另一條隧道疏散。著火隧道中部的車輛因掉頭困難多停留在隧道內(nèi)，車輛上的駕乘人員可以根據(jù)廣播提示，沿車輛前進方向左側(cè)的疏散滑道，有序滑入服務層的疏散通道內(nèi)，再根據(jù)燈光疏散指示標志指示的方向，乘坐電瓶車或步行到達最近工作井后，由工作井內(nèi)的疏散樓梯疏散至地面安全地帶。對于救援人員而言，可以從地面沿工作井樓梯進入地下3層的安全通道，乘坐電瓶車經(jīng)盾構(gòu)段服務層的檢修救援專用通道，到達距著火點最近的救援爬梯，由救援爬梯進入行車層實施滅火救援。

4.3 及時調(diào)集救援力量

一旦發(fā)生城市江底交通隧道火災，消防隊要在第一時間了解火災燃燒物質(zhì)、發(fā)生的具體位置，人員傷亡和被困情況，事故車輛?？烤唧w地點等有關(guān)情況，要加強救援第一出動力量，迅速調(diào)集事故點附近消防隊和特勤隊到場，視情要求隧道公司、公安、救護及市政供水、供電等部門到場協(xié)助救援。根據(jù)火災事故類型，及時調(diào)集救援所需要的大型排煙車、破拆工具車、防化車等特種裝備，夜間還應調(diào)派照明車輛。同時，火災事故處置時，根據(jù)災情的大小、復雜程度及參戰(zhàn)力量的多少，視情成立由到場的黨政領(lǐng)導組成的應急救援總指揮部和公安消防部隊負責人組成的現(xiàn)場搶險救援指揮部，分級實施統(tǒng)一指揮。

4.4 開展內(nèi)外火情偵查

4.4.1 外部觀察

及時實施交通管制，封閉事故隧道，嚴禁后續(xù)車輛駛?cè)耄瑢λ淼揽趯嵤┚?，并根?jù)事故的性質(zhì)和危害程度，合理確定警戒范圍。也可以觀察隧道洞口的冒煙情況，結(jié)合煙熏痕跡、煙氣高度和洞口溫度初步確定火勢大小，判斷是否需要申請增援力量。到達現(xiàn)場后，也可利用隧道監(jiān)控中心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，重點確認起火部位及物品、可利用的救援途徑及固定滅火、通風排煙設施的啟動情況。

4.4.2 深入偵查

根據(jù)事故現(xiàn)場負責程度、面積大小，視情組成3-4個偵查小組，每組2-3人，所有人員攜帶空氣呼氣器、強光照明、導向繩、生命呼救器、熱成像儀或有毒氣體探測儀、通信器材等裝備，根據(jù)任務分工，從工作井、明挖段等不同地面出入口進入著火隧道。重點掌握被困人員數(shù)量和位置、燃燒物質(zhì)的種類、火災蔓延態(tài)勢、戰(zhàn)斗行動的可行性和危險性、消防設施是否發(fā)揮作用等，為指揮決策提供可靠依據(jù)。對于南京長江隧道，根據(jù)起火部位的不同，偵查人員及后續(xù)的消防救援人員可以選擇進入路線主要有：

（1）從起火隧道的上游即上風方向直接進入隧道；

（2）在明挖暗埋段，消防隊員先進入非著火隧道，到達距火源較近的人行橫通道時，通過中間隔墻上的甲級防火門進入著火隧道；

（3）在江中盾構(gòu)段，消防隊員從地面進入工作井地下3層的安全通道，乘坐電瓶車沿服務層的檢修救援專用通道到達火源附近的下部，再通過救援爬梯到達行車層著火點附近。

4.5 合理組織人車疏散

確認發(fā)生火災后，隧道控制中心應迅速啟動火災應急疏散預案，除采取措施禁止新的車輛進入隧道外，還應根據(jù)起火位置的不同，通過廣播通知、組織和引導隧道內(nèi)車輛、人員進行緊急疏散。消防隊到達現(xiàn)場后迅速確定救援路徑進入隧道實施救援。具體組織方式為：

4.5.1 進口暗埋段火災

火源前方的車輛應迅速向前駛出隧道，后方車輛立即停車，所有司乘人員下車后根據(jù)廣播提示有序通過隔墻上甲級防火門進入非著火隧道疏散。消防疏散搜救小組由非著火隧道進入，通過著火點附近中間廊道隔墻上的防火門，直接進入著火隧道施救。

4.5.2 江中盾構(gòu)段火災

火源前方的車輛迅速向前駛出隧道，后方車輛停止行駛，暗埋段車輛可經(jīng)工作井的車行橫通道進入非著火隧道。盾構(gòu)段的受困人員經(jīng)行車層的疏散滑道滑至服務層的人員疏散通道，沿疏散指示標志經(jīng)工作井后內(nèi)樓梯疏散至地面安全區(qū)域；暗埋段的受困人員，可通過中間廊道隔墻上甲級防火門直接進入非著火隧道疏散。消防疏散搜救小組乘坐電瓶車沿服務層的檢修救援專用通道到達火源附近的下部，通過救援爬梯進入火場實施救援。

4.5.3 出口暗埋段火災

著火隧道盾構(gòu)段內(nèi)的所有車輛都應停止行駛，暗埋段車輛可以經(jīng)過工作井的車行橫通道進入非著火隧道。受困人員疏散路徑、消防救援路徑均與盾構(gòu)段內(nèi)部火災時相同。

4.6 正確利用通風排煙

火災現(xiàn)場的高溫煙氣流動，一方面影響隧道內(nèi)部的溫度和可見度，另一方面也降低駕乘人員和救援人員的判斷和行動能力。隧道的通風、排煙系統(tǒng)是否能夠發(fā)揮作用，一定程度上決定人員逃生和滅火救援的成功率。消防隊員在隧道管理部門人員配合下，應正確利用隧道內(nèi)設置的通風、排煙系統(tǒng)，同時發(fā)揮所攜帶的移動排煙裝備作用，有效地組織通風、排煙，保障人員疏散和滅火救援的安全。

圖5 隧道橫向（半橫向）排煙模式示意

4.6.1 固定通風排煙

常見的城市江底交通隧道排煙模式主要有：縱向排煙、橫向（半橫向）排煙及重點排煙，及由上述三種基本模式組合的模式。如圖5所示，南京長江隧道盾構(gòu)段采用的是和平時通風系統(tǒng)共用的橫向（半橫向）排煙模式。確認火災發(fā)生后，依據(jù)滅火應急疏散預案，消防人員會同隧道控制中心，根據(jù)起火點的位置、救援進度，正確啟動固定通風、排煙系統(tǒng)。

（1）進口暗埋段火災：為防止煙霧反向蔓延，啟動暗埋段的射流送風機向隧道內(nèi)正壓送風，同時，啟動進口側(cè)風井處機房的軸流排煙風機，并遠程打開工作井處的常閉排煙口進行排煙。

（2）盾構(gòu)段火災（含出口工作井）：啟動出口側(cè)風井處機房軸流排煙風機，并遠程打開出口端工作井處的常閉排煙口進行排煙；同時，啟動隧道兩端工作井行車道下的軸流送風機，向服務層的人員疏散通道進行正壓送風。

（3）出口暗埋段火災：隧道內(nèi)射流風機由正常運營通風模式轉(zhuǎn)為防災通風模式。

4.6.2 移動排煙裝備

城市江底交通隧道火災中，消防隊應利用大功率排煙車、LUF路虎雪炮機器人、隧道專用排煙車、干粉排煙車、電動排煙機及水驅(qū)動排煙機等裝備，必要時，可以通過渦噴消防車“強風-細水霧”射流的方式，向隧道內(nèi)實施正壓通風、驅(qū)趕煙霧。

4.7 安全實施內(nèi)攻滅火

經(jīng)過隧道內(nèi)外部火情偵查后，消防指揮員正確判斷火災發(fā)展的階段。針對南京長江隧道，火災初起階段時，消防車可直接從著火隧道兩端進入實施滅火救援行動；火災猛烈階段時，擔負火場供水任務的水罐車，經(jīng)工作井的車行橫通道，從非著火隧道進入著火隧道出水滅火并保障火場不間斷供水。擔負內(nèi)攻的消防隊員，為確保個人防護安全，要穿戴防護服，攜帶防爆照明燈具、空（氧）氣呼吸器、緊急呼救器、通信器材、救生安全繩等裝備、器材。滅火小組從著火隧道上風方向或暗埋段非著火隧道人行橫通道直接進入火場，也可以經(jīng)服務層人員疏散通道到達著火點附近的救援爬梯，從爬梯進入火場實施內(nèi)攻滅火。一般選擇進風口作為進行內(nèi)攻滅火的主攻口，在開花或噴霧水槍交替掩護下，進攻小組通過梯次進攻形成“梯隊”內(nèi)攻態(tài)勢。接近火源后，內(nèi)攻隊員首先要利用隧道已有的室內(nèi)消火栓系統(tǒng)出水滅火，同時利用手臺機動泵由消防水罐車補充出水。救援小組同時對被困人員進行施救，有效及時地開展救援行動。

4.8 滅火救援處置注意事項

（1）注意行動安全。深入隧道的消防隊員，要注意自身防護，尤其是合理選擇呼吸保護裝具，優(yōu)先選擇工作時間在2h以上的氧氣呼吸器或雙瓶空氣呼吸器，保證深入隧道內(nèi)部作業(yè)及安全返回全部時間的需要。

（2）堅持“救人第一”的指導思想，到場力量不足時以救人為主，到場力量充足時，救人與滅火應同步進行，將力量編成若干個救援小組和滅火小組，相互照應，形成滅火時交替掩護，救人時配合行動，遇險時可相互救護的戰(zhàn)斗整體。

（3）深入隧道的滅火救援人員應分為若干個滅火小組，由3-4人組成并形成梯隊，組與組之間間距約20m左右，注意保持通信暢通，相互救助，當發(fā)現(xiàn)爆炸等危險時，運用撤退戰(zhàn)術(shù)迅速脫離險境。

（4）冷卻時宜采用開花射流并注意均勻噴射，冷卻用水強度為0.5l/s.m2。嚴禁向被高溫灼熱的隧道拱頂、圍巖和襯砌射水，防止隧道主體結(jié)構(gòu)因溫差劇烈變化而破壞，造成隧道垮塌。

（5）結(jié)合使用固定和移動消防設施。充分發(fā)揮隧道內(nèi)設置的疏散、給水、排煙、照明、通信和監(jiān)控等設施的作用，消防救援人員盡量攜帶實用的移動式消防設備提高救援能力。

（6）火災撲滅后，要及時將事故車輛拖出隧道，并對現(xiàn)場進行徹底清理，收集或處理隧道地面的燃油，重點對隧道內(nèi)死角、下水道等處殘液進行整理，防止殘留燃油復燃。

5 結(jié)束語

為了高效處置城市江底交通隧道火災，應牢固樹立“救人第一”的指導思想，立足滅火和應急疏散預案，加強消防部隊第一出動，多方協(xié)作，針對城市江底隧道的特殊性，充分發(fā)揮內(nèi)部設施和管理人員的作用，在保證救援人員自身安全的前提下抓住有利時機迅速開展內(nèi)攻，最大限度減少財產(chǎn)損失和人員傷亡。

作者單位：江蘇省南京市消防支隊

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