公路隧道火災事故處置關鍵技術研究

吳超 韓佳

近年來，隨著社會經濟的快速發(fā)展，公路隧道發(fā)展迅猛，但由于公路隧道結構和運營方式的一些特性，使得公路隧道發(fā)生火災的頻率較高，同時造成的損失和影響較大。公路隧道火災事故處置技術是指消防隊伍為完成某項任務（例如滅火、救人、排煙等）可運用的方式方法，大多是對裝備和消防設施的利用。本文圍繞消防隊伍現(xiàn)有裝備以及隧道內的固定設施，結合其火災事故特性，分析、研究公路隧道火災事故處置中運用的關鍵技術。

1 安全防護技術分析

安全防護技術主要是消防員在災害現(xiàn)場處置時，為避免火場和救援現(xiàn)場受到高溫、煙氣、掉落物以及其他有害環(huán)境傷害而采取的技術措施。這里的安全防護技術，包括消防員個人的防護裝備和在事故處置過程中可采取的防護技術。

（1）對進出隧道的人員，要指派專門的人員對其進行安全檢查，保證進入隧道內的消防員個人防護裝備務必佩戴齊全，并準確記錄出入隧道的時間。根據裝備可提供的安全防護時間，及時提醒指揮員進行內攻力量協(xié)調輪換，保證內攻人員在有限時間內可以安全作業(yè)。

（2）在火災事故現(xiàn)場設置安全員，隨時觀察事故的發(fā)展和隧道結構的情況，一旦發(fā)現(xiàn)爆炸、坍塌等征兆險情，立即發(fā)出聲、光、電等報警信號，提醒內攻人員第一時間撤離和采取保護性措施。

（3）當隧道洞體結構發(fā)生變化、隧道頂部有混凝土等墜落時，要在工程技術人員或相關專家的指導下，對洞體進行加固處理。對己經坍塌的事故現(xiàn)場，應采取支撐、撐頂?shù)燃夹g措施，防止隧道二次坍塌威脅救援人員的安全。

（4）當隧道火災處于猛烈燃燒階段時，由于火源的熱輻射和高溫煙氣的熱對流作用，使得隧道壁溫度較高，如需對隧道壁進行冷卻時，不能采用直流射流直射到墻體上，防止熱氣浪反撲傷人。冷卻時應采用開花射流形式，并全面積冷卻；防止因溫度差較大破壞了隧道結構，導致隧道坍塌，例如，對己灼熱的拱頂、襯砌和圍巖應禁止直流射水冷卻。

（5）在對車內被困人員進行救援時，如需破拆，要選擇好破拆的位置和方法，消防員在做好個人防護的同時，不能忽視被困人員的防護，可用護墊、戰(zhàn)斗服等覆蓋被困者的裸露部位，防止火花飛濺傷人；同時還應注意防止未打開的安全氣囊在破拆過程中突然打開造成對被困人員的二次傷害。

2 火災事故偵察技術分析

公路隧道發(fā)生火災后，為了做好火情偵察工作，為指揮員提供決策依據，消防員應當利用好各種偵察技術措施，盡快掌握火災情況。

2.1 外部偵察

外部偵察主要是通過外部觀察、詢問知情人、監(jiān)控中心偵察等手段對隧道內現(xiàn)場情況進行詳細了解。

外部觀察法是基于洞口的噴煙情況和洞口的溫度，煙氣的高度、煙熏狀況、洞口隧道的溫度初步判斷火勢的大小，確定進出風口，選擇進攻洞口。

詢問知情人是通過詢問報警人或者從隧道中逃生的乘客、駕駛員，了解著火的大致位置，著火車輛類別，引發(fā)火災的原因：碰撞、側翻還是自燃，人員被困情況等；詢問隧道的相關技術人員，了解隧道構造和平面布置情況，掌握可供內攻的路線。

監(jiān)控中心偵察是通過公路隧道內交通監(jiān)測設施（包括交通檢測器、視頻監(jiān)視控制設備、攝像機等）進行事故偵察。通過監(jiān)控中心，進一步確認車輛著火情況；了解現(xiàn)場己經采取的應急措施情況，如隧道內各疏散通道的打開情況，排煙設施開啟情況以及初期火災撲救情況等。

2.2 內部偵察

內部偵察，主要是由消防員佩戴便攜的偵察裝備進入隧道內部進行火情的偵察。偵察方法主要有利用觀察法、紅外熱成像儀偵察。內部偵察內容包括以下幾點：一是查明起火對象的情況，包括車體、貨物等燃燒情況；二是查明人員被困情況，其中包括被困人員所處位置、數(shù)量等；三是查明火勢發(fā)展趨勢及其危害程度，查清燃燒范圍，是否存在爆炸、垮塌等風險?；鹎閭刹焱戤吅螅瑐刹烊藛T應立即向上級匯報偵察情況，為指揮員決策提供依據。

3 車輛誘導和人員疏散技術分析

公路隧道發(fā)生火災事故時，需要對隧道內外車輛和隧道內被困人員做好引導和疏散，以減輕火災事故現(xiàn)場的交通和人員的疏散壓力，下面對隧道內車輛誘導和人員疏散技術進行分析。

3.1 車輛誘導

公路隧道火災事故發(fā)生時，可以通過隧道內交通信號燈為隧道內外的車輛提供指示信息，保證事故隧道內的交通可以及時控制，并防止車輛繼續(xù)進入火災事故隧道，增加疏散救援難度?？勺兿匏贅酥究扇旌蚬ぷ鳎饕糜跒樗淼纼溶囕v提供限速指示信息。當事故發(fā)生時，可利用可變限速標志，對己進入隧道但未到達事故地點的車輛進行及時有效的限速提醒，避免事故的進一步擴大。

非事故隧道因為由單向交通變?yōu)殡p向交通，使得非事故隧道內的交通量增加，因此車輛排出的有毒氣體也隨之增加。為防止一氧化碳和煙霧濃度指標超標或發(fā)生阻塞，通過控制洞內通行和“×”禁行來加強交通組織，達到盡快疏散隧道內行人和車輛的目的。具體操作程序可以根據隧道發(fā)生事故時的具體情況而定。同時值班員、救援人員還可以通過隧道設置的緊急廣播系統(tǒng)向隧道內進行廣播，傳遞避難導向的信息。

3.2 人員疏散

通過對隧道火災時溫度分布、煙氣蔓延和能見度分布規(guī)律的分析發(fā)現(xiàn)，隧道內煙氣分層較為明顯，下層的煙氣密度較小。被困人員可通過以下方式進行疏散：

（1）利用隧道內緊急疏散通道疏散。有些公路隧道設置被完全隔離的縱向通道，可供人員緊急疏散，它與運行隧道之間設置防火分隔。部分交通隧道設有地下逃生通道，位于行車的路面底下，火災時人員可以打開路面逃生井蓋直接進入下部的逃生通道進行逃生，但往往這些井蓋比較隱蔽，因此在人員疏散時，利用地下逃生通道相對于利用其它通道疏散難度較大。

（2）利用隧道內橫通道疏散。根據《公路隧道交通工程設計規(guī)范》，車行橫通道、人行橫通道可以結合地質情況設置，一般不宜大于750 m，在兩種橫通道兩端設置防火卷簾門。在人行和車行橫通道，應設置用于指示人員和車輛疏散的指示標志。隧道發(fā)生火災事故時，可按照人員和車輛指示標志方向，通過橫通道到達相鄰的安全隧道中避難、疏散。

4 排煙技術分析

隧道中，煙氣影響著隧道內部可見度和溫度，且在組織通風時，并不是風速越大越好，根據不同處置時段，需要實現(xiàn)不同的通風效果，因此對煙氣流動的控制也顯得尤為重要。通過隧道內固定設備和消防移動排煙裝備排煙通風，可以實現(xiàn)對隧道內煙氣的控制。

4.1 固定設備排煙技術

4.1.1 射流風機排煙

射流風機為分段縱向式通風，其采用機械通風的方式，將隧道內受污染的空氣從不同的地段排出。火災發(fā)生時，可及時開啟利用射流風機縱向通風排煙，在不同的事故處置階段，要采用不同的風流控制措施。

（1）在人員疏散完畢前，為保證煙氣不產生回流現(xiàn)象影響火源上游的人員疏散，火災事故隧道內風流方向為縱向，由火源上游流向火源下游，風速在臨界風速為宜；非火災事故隧道內風流方向與火災隧道相反，風速控制在一般較事故隧道風速高約2 m/s左右。

（2）在人員疏散完畢后，可不考慮煙氣對人員疏散的影響，為將隧道內煙氣盡快排出，可將射流風機開啟最大的通風速度，同時保持火災隧道內風流方向為縱向，由火源上游流向火源下游，為內攻近戰(zhàn)人員提供保護。

4.1.2 通風井通風排煙

通風豎井在隧道發(fā)生火災后，所產生的風壓對隧道內溫度、煙氣擴散影響很大，因此，不同情況下，需要開啟對應的通風模式。通風井的通風控制應使火災事故隧道內風流為縱向，與本隧道的設計行車方向相同。通風井的通風控制，可以根據火源相對于通風井的位置劃分不同區(qū)段，控制風流由送風井向隧道內流動，由隧道向排風井流動，風速通常以 3 m/s為一個風速段。按人員疏散完畢前和完畢后，將風速控制方式分為兩種。人員疏散完畢前，隧道內既要保證排煙，又要保證人員疏散的安全。人員疏散完畢后，盡量將煙氣控制在火源至排風口區(qū)段，由排風口排出。

4.2 移動裝備排煙技術

4.2.1 移動排煙裝備

（1）移動排煙機和排煙消防車

消防隊伍配備的移動排煙機主要有水驅動排煙機、機械排煙機兩種。水驅動排煙機排煙量為1 000~30 000 m3/h，機械排煙機排煙量為3600 m3/h~15 000 m3/h。移動排煙機由于其功率相對較小，排煙量也有限。機械排煙機也可以通過對發(fā)動機的改進提高排煙效率。消防隊伍配備的排煙消防車排煙量一般為30 000～240 000 m3/h。

（2）渦噴消防車渦噴消防車能吹除有效空間內的有毒煙氣，并吹入大量含氧量高的空氣（渦噴發(fā)動機尾氣的氧含量約20%）。公路隧道發(fā)生火災時，內部充滿大量煙氣，由于隧道出入口較少，如果在隧道口設置渦噴消防車進行排煙，對于距離洞口不遠處的火災事故排煙會有較好的效果。例如2011年4月8日，新七道梁隧道內發(fā)生火災，蘭州支隊到場后，利用渦噴車在距離事故現(xiàn)場約80 m處使用“強風—細水霧”射流，對隧道進行排煙降毒取得了較好的效果，為內攻創(chuàng)造了條件。

（3）排煙機器人

隧道火災產生的高溫濃煙，致使人員很難進行近距離作戰(zhàn)，排煙機器人可以遠程操控，深入隧道內部，近距離地對火場進行排煙，有效控制煙氣的流向。排煙機器人的最大特點就是在排煙時，能有效防止火場熱輻射和煙氣對人員生命安全的危害。

4.2.2 排煙技術分析

隧道發(fā)生火災后，可以根據實際情況利用移動排煙裝備，配合射流風機和通風井通風排煙，尤其在人員疏散時，要保證事故隧道內的風速，避免煙氣產生回流現(xiàn)象。

（1）“一”型式排煙

“一”型式排煙這種方式主要適用于在人員疏散完畢后，在火災事故隧道采取一定的排煙措施，利用移動裝備，在火災事故隧道的上游采取正壓送風式排煙；或者在火源上游、下游分別采取正壓式通風和負壓式通風，這樣可較單一洞口排煙產生更大的風流，提高排煙的效率。由排煙車、排煙機器人、移動排煙機在事故隧道內組合式排煙，其控制風速應該保證大于臨界風速。有條件的可以將渦噴消防車設置在正壓通風處，采用“強風—細水霧”射流，對隧道內部實施排煙。

（2）“T”型式和“L”型式排煙

由于救援需要，需要打開橫通道時，應在臨近火源的橫通道處和火災事故隧道內進行排煙降毒，創(chuàng)造有利的救援條件。如需打開隧道間通道時，應做到以下幾點：

一是保證煙流不會從火災事故隧道通過橫通道影響非火災事故隧道，橫通道的風速應該由非火災隧道流向火災隧道。打開隧道橫通道時，應該將移動排煙裝備（比如移動排煙機）設置在橫通道處，保證煙氣不會流向非火災事故隧道；二是防止火災事故隧道煙流發(fā)生回流，目的是為了保證火源上游的人員疏散安全；三是根據《公路隧道通風照明設計規(guī)范》的要求，橫通道內的風速應控制在7 m/s內。其中，人員疏散完畢前，采用“L”型式排煙，人員疏散完畢后，采用“T”型式排煙。

5 隧道封堵技術分析

公路隧道發(fā)生火災時，可以對隧道的進、出風口進行封堵，以達到對火災窒息滅火的目的。

5.1 封堵墻設置方法和需求

5.1.1 封堵墻設置

用于設置封堵墻的材料要求密不透氣、耐高溫，可選擇稻草、黃麻制作的編織袋等就近取泥土或黃沙充裝。沙袋務必逐層壓實，封堵墻必須砌筑成梯形，底部厚度不得小于3 m。當完成洞口三分之二的封堵任務時，應設置高密度人工水幕，切斷煙火外竄，為上部堵洞作業(yè)提供保護。

5.1.2 管道設置

封堵時應在封堵墻上設置管道，以便封堵后利用其采集隧道內氣樣、檢測隧道內溫度。其設置方法是：在下、中、上3個不同高度的部位，縱向插入直徑為不小于50mm左右的鐵管、水泥管、鋼管或阻燃處理的工程塑料管，管道外口應用木塞等封閉。

5.2 封堵后的維護

5.2.1 冷卻稀釋

冷卻稀釋通常需每隔一段時間（通常是30 min）利用水槍開花射流向沙袋外表面射水一次，以降低封堵墻外表面溫度。封堵作業(yè)完成后，可根據實際情況，利用預先埋設的管道向隧道內灌注液態(tài)氮、水蒸氣、二氧化碳來對隧道內部實施降溫，同時還可以起到沖淡火區(qū)內氧氣濃度的作用。

5.2.2 實時監(jiān)測

隧道封閉后要做好隧道外圍警戒工作，設置警告牌，禁止無關人員靠近。要經常性地觀測內部情況，定時測定從洞內流出的水體溫度，對隧道內氣體進行采樣分析，得出溫度和各種氣體濃度變化規(guī)律，以便分析隧道內火災事故情況。

6 結語

公路隧道火災事故處置是一種過程復雜、涉及面廣、參與力量多、社會關注度高的應急救援行動，本文是側重于安全防護技術、火情偵察技術、車輛誘導和人員疏散技術、火場排煙技術以及封堵技術五個關鍵處置技術的研究，具有一定的局限性，對于該類火災事故處置所需其他救援技術還需進一步研究。