公路隧道火災事故救援難點分析及處置對策研究

薄淇友 魏清 郭其云

＊ 作者單位： 1. 江蘇省消防救援總隊南京市支隊，江蘇南京，210008； 2. 湖南消防救援總隊長沙支隊，湖南長沙，410001； 3. 中國人民警察大學，河北廊坊，065000

引言

隨著我國經濟的高速發(fā)展，公路隧道的數量、規(guī)模、交通流量日益增長。截至2017年，全國共有公路隧道16229處，總長度1528余萬米，公路隧道內發(fā)生火災的頻率呈上升趨勢。公路隧道一旦發(fā)生火災，不僅造成人員傷亡、車輛損毀、隧道破壞，還易造成交通運輸長時間中斷，導致重大損失。

國內外的研究現狀

國外對于隧道火災的研究起步相對較早，研究的方式主要有三種。一是統(tǒng)計分析。例如波恩聯邦運輸部對1970—1985年世界范圍內85個城市中隧道火災情況進行調查，并進行統(tǒng)計分析，制定了相應的對策。二是模型試驗。近20年來，奧地利、瑞士和日本等國對隧道內汽油火災進行了大量的模擬隧道火災實驗及研究，提出了公路隧道防火救災對策。三是數字模擬。1970—1975年一些國家通過計算機開發(fā)了隧道環(huán)境模擬（SES）計算機程序，并計算出了隧道火災臨界風速等一些數據。

我國公路隧道火災方面的研究與國外相比起步較晚。近幾年來，隨著公路隧道火災事故的增多，國內也相繼開展了一些公路隧道火災研究的課題。2000年楊其新、王明年教授結合秦嶺終南山特長公路隧道工程進行了防災救援技術的課題研究，并在西南交通大學峨眉校區(qū)防災與通風實驗基地進行隧道火災物理模型試驗。2006年夏永旭、王永東對公路隧道火災情況下的通風做過相關的研究。另外，我國臺灣中山大學的楊冠雄教授在模擬隧道火災通風方面做了很多工作并取得了許多成果。

公路隧道火災事故的特點

公路隧道火災的發(fā)生、發(fā)展既具有交通火災的共性，也具有隧道火災的個性，存在以下特點。

（一）火勢蔓延迅速、升溫快

公路隧道火災事故一般由車輛自燃或交通事故引發(fā)，傳統(tǒng)燃油車輛受自身性質及裝載貨物荷載的影響，車輛發(fā)生燃燒后，其本身火災荷載較大，燃燒速度快；當前新能源汽車逐漸普及，新能源汽車能量模塊一旦出現故障起火，其火勢發(fā)展的速度、熱量釋放速率、火焰噴射距離遠超一般燃油車輛。由于隧道本身較為封閉的結構特點，燃燒產生的大量煙氣和燃燒熱無法及時排出，導致隧道內煙霧彌漫，隧道溫度上升快。公路隧道火災升溫圖（圖1）反映了隧道火災溫度變化曲線，曲線圖很直觀地反映出：一旦隧道內發(fā)生火災事故，環(huán)境溫度將在較短的時間內極速上升，高溫熱煙氣極易導致隧道內其他易燃物質的燃燒，造成火勢迅速蔓延擴大。

圖1 公路隧道火災升溫圖

（二）隧道內煙霧擴散快

隧道本身狹長管狀空間的結構特點決定了隧道內火災事故產生的煙霧難以有效地排出。雖然隧道內有排煙設施及排煙孔洞，但受排煙機功率及排煙孔洞孔徑的影響，隧道單位時間內的最大排煙量是一定的，隧道火災事故一旦發(fā)生蔓延，其燃燒產煙量逐漸增加，燃燒產生的煙霧難以在短時間內排出。因受隧道空間的影響，煙的擴散速度相當驚人，一般會在火災發(fā)生后5分鐘左右開始擴散，15分鐘時濃度最大。煙霧迅速聚集擴散使隧道狹長空間形成充滿高溫熱煙氣的煙道。隨著火災的發(fā)展，隧道內氧含量逐漸下降，使燃燒逐漸轉變?yōu)椴煌耆紵?，燃燒的產煙量將進一步增加，同時產生大量不完全燃燒產物，如一氧化碳等有毒有害氣體（圖2）。

圖2 上海延安東路隧道內一沃爾沃SUV起火，濃煙彌漫至陸家嘴

（三）事故疏散逃生困難

公路隧道通道狹長，安全出口較少，一旦發(fā)生事故，人員沿隧道兩端洞口方向疏散逃生，其中特長隧道長度在3000米以上，逃生路線較長。由于發(fā)生火災后隧道內高溫熱煙氣迅速聚集，煙氣的產生導致隧道內能見度降低，火災條件下隧道內照明系統(tǒng)也易遭到損壞，一旦隧道內照明系統(tǒng)損壞，將進一步降低隧道內能見度。另外隧道內人員、車輛相對密集，隧道內人員情緒驚慌失措，易發(fā)生疏散擁堵、人員受傷、方向迷失等情況，造成事故現場疏散逃生困難。隧道內氧氣含量的下降，不完全燃燒產生一氧化碳等有毒有害氣體，以及高溫熱煙氣對隧道內逃生的人員造成了致命的影響，其中一氧化碳危害性大，當其含量達到0.5%以上時，2～3分鐘就會導致人員死亡。

（四）事故易造成次生災害

公路隧道一旦發(fā)生火災事故，受燃燒、爆炸、沖擊等因素的影響，容易造成隧道結構的破壞，導致隧道內部發(fā)生坍塌、隧道口發(fā)生滑坡等次生災害事故。次生災害事故的發(fā)生不但容易造成更大的人員傷亡、經濟損失、社會影響，隧道結構的改變、隧道口的掩埋、道路的掩埋破壞都將對后期事故的處置過程造成極大的困難，影響到整個事故的救援環(huán)節(jié)，增加救援過程中的風險和挑戰(zhàn)。

影響公路隧道火災事故救援的難點

（一）救援力量及時到達現場難

公路隧道按所處的位置可以分為城市公路隧道和山嶺公路隧道。作為城市公路隧道，一旦發(fā)生火災，隧道內外的大量車輛一時難以疏散，造成整條道路的擁堵。受隧道設計的影響，一般沒有第二條路線供消防車輛抵達隧道口開展救援，因此，道路一旦擁堵，需要及時對道路進行交通疏導，對消防車輛入場進行引導，極大地延長了消防車抵達隧道端口的時間。而對于山嶺公路隧道，車流量一般較城市公路隧道少，發(fā)生事故后有一定的時間進行交通管制，避免道路擁堵癱瘓，但是山嶺公路隧道一般都遠離城市消防站，消防站不能及時趕到現場，容易錯過火災的最佳撲救期，導致火災的進一步擴大。

（二）內攻人員裝備保障難

通過對國內外隧道火災事故救援案例的研究發(fā)現，在處置隧道火災救援中都存在著內攻人員裝備保障困難的問題。深入隧道內的人員所需的各類器材裝備如水帶、破拆工具、他救面罩等救援工具隨著救援距離的增長，物資的搬運、及時的補充保障都面臨嚴峻的考驗。裝備物資的保障不利，影響救援工作的連續(xù)性，減緩現場救援行動。尤其是內攻人員個人呼吸器具的保障上，我國消防救援隊伍目前所配備的呼吸器具大部分為單瓶6.8升正壓式空氣呼吸器，在救援過程中結合多種因素，其有效的工作時間一般在25分鐘左右。對于發(fā)生在特長隧道內的火災事故， 在采用正壓式空氣呼吸器的情況下，消防救援人員難以在不更換氣瓶的情況下到達事故點進行滅火救援。由于隧道距離長的特點，移動式供氣源的使用也存在限制，為確保事故點滅火救援行動的持續(xù)性，需要在隧道內設置供氣保障點進行接力，但是這樣的措施也存在著時間較長，危險性大的風險。

（三）救援現場照明保障難

隧道是一個封閉的環(huán)境，火災時產生的熱量難以散出，使得隧道內的溫度很高，最高溫度有時能達到1200℃。火焰燃燒及高溫環(huán)境使隧道結構和各種設施遭受嚴重破壞，特別是對隧道內部的照明設施所造成的破壞尤為突出。照明設施對消防人員營救、疏散被困人員起著至關重要的輔助作用。盡管隧道內的照明設施具有一定的防火設計功能，但是隨著隧道內火災事故的持續(xù)進行，它的防火性能也會逐漸減低，當超出時效或抗溫范圍后就會失去其應有的功能，尤其是隧道內的中段照明失效導致隧道內能見度低的問題。照明設施一旦癱瘓，將對整個救援行動帶來極大的阻礙，影響救援行動的順利開展。

（四）隧道內送風、排煙難

隧道的通風原理是利用軸流風機和射流風機通過向隧道內壓入新鮮空氣，排出熱煙氣，其通風方式根據設計可分為全橫向式、半橫向式、分段縱向式及混合式。受通風方式設計及使用風機功率的限制，隧道排煙系統(tǒng)的最大排煙量難以提升。加之隧道內部火災及高溫熱煙氣的影響，隧道內排煙系統(tǒng)將受到損壞，難以持續(xù)運轉。因此僅依靠隧道排煙系統(tǒng)難以達到滅火救援對現場排煙的需求，現場需要調集大功率的排煙消防車及排煙設施。受道路交通的影響及救援現場隧道端口作業(yè)區(qū)域的限制，專門的送風、排煙車輛設備需要進一步引導，合理設置才能發(fā)揮其作用。

（五）通信指揮難

隧道內一旦發(fā)生火災，隨著火災的持續(xù)，隧道內的通信設施及附屬設備將持續(xù)受到嚴重破壞，可能導致隧道調度專網失效。而消防常規(guī)無線通信又受到隧道遮擋，隨著深入隧道的距離增加，信號逐漸減弱。對隧道350兆無線通信測試表明:佩戴帶有擴音裝置的空氣呼吸器進入隧道內，使用手持機在脫網狀態(tài)下與隧道口的手持機一對一呼叫，在1500米內效果較好；與車載臺一對一呼叫，在2500米內效果比較好；超過該距離，只能聽見外面的呼叫，但隧道內發(fā)不出信號。佩戴不帶有擴音裝置的空氣呼吸器進入隧道內，在1000米內能聽到外面的呼叫，但發(fā)不出信號，無法向外面報告隧道內的情況。這將使消防救援隊伍的通信指揮受到極大的影響，造成上級指揮員不能及時給隧道內部的救援人員下達指令，而內部的人員又無法在第一時間將隧道內的火災情況報告上級指揮員，容易造成火場的混亂。

公路隧道火災事故救援對策研究

（一）合理規(guī)劃行車路線及加強車輛引導

轄區(qū)消防站應在日常對于隧道道路情況進行熟悉，在隧道事故處置預案中規(guī)劃到達隧道兩端口的行車路線，當處置隧道火災事故時，根據對事故災情信息的判斷，合理選擇行車路線，及時與交警部門反饋信息，進行交通道路的引導與管制。隧道發(fā)生災害事故后，隧道管理單位應關閉隧道，第一時間啟動事故處置預案，利用隧道廣播系統(tǒng)對進入隧道內部的車輛及人員進行引導疏散，對隧道公路的主要路口進行管制，及時聯動交警部門到場進行交通疏導，對隧道外道路上車輛進行疏散，為后續(xù)救援車輛的到場預留道路場地。一旦隧道外公路車輛擁堵，交警應利用巡邏摩托車、警車對公路沿線車輛進行引導，指揮車輛?？?，為救援車輛行動清除障礙。

（二）調集充足救援力量

119指揮中心在接到公路隧道火災報警時，在加強首批出動的同時，應在第一時間內根據隧道事故處置的預案調集救援、照明、供氣、通信、供水、?；肥鹿侍幹?、洗消、戰(zhàn)勤保障等裝備器材及人員趕赴現場進行增援，以便為后面的滅火救援提供有力的人員、戰(zhàn)備物資等保障。在進行前期調派后，應及時收集其他報警反饋信息及第一到場力量到場后反饋信息情況，及時根據現場需求進行補充調派，確?，F場事故處置所需的器材裝備能夠在第一時間抵達現場，事故救援過程中人員、車輛、裝備保障充足（圖3、圖4）。

圖3 消防救援隊伍處置隧道災害事故演練

圖4 隧道災害事故救援實戰(zhàn)對抗演練

（三）充分收集掌握現場情況

首戰(zhàn)力量到場后，應該第一時間開展現場偵察，掌握事故基本情況，分析研判事故發(fā)展方向，及時開展戰(zhàn)斗部署，向指揮中心反饋信息情況，請求針對性的增援力量調派。第一到場消防站可以通過詢問報警人，利用隧道監(jiān)控系統(tǒng)查看隧道內事故發(fā)展情況，可充分利用無人機、紅外熱像儀、測溫儀等器材裝備掌握隧道內人員被困、事故具體位置、隧道內溫度、煙氣流動方向等信息。在隧道內情況不明的情況下，應該謹慎采用進入隧道內部開展偵察的手段進行信息的收集，可采用無人機、消防坦克遙控操作進入隧道內部進行信息收集。進入隧道內部偵察的人員應該編組作業(yè)，重點收集被困人員數量、起火點情況、火勢發(fā)展及隧道設施設備運轉情況等重要信息。每一編組不得少于三人，應該在進入前熟悉隧道內部結構，事先確定好在隧道內最長逗留時間，明確撤離的信號和路線，掌握隧道內人行橫道、車行橫道等結構設置情況，情況危急時應立即撤離。在隧道入口處應設置緊急救助小組，遇有突發(fā)情況及時開展救援。

（四）內攻人員合理選擇呼吸保護器具

進入隧道內進行長時間火災撲救及人員疏散的消防救援人員應優(yōu)先選擇使用時間較長的雙瓶空氣呼吸器或自循環(huán)氧氣呼吸器，其中自循環(huán)氧氣呼吸器能夠提供4小時的長時間呼吸保障，雙瓶空氣呼吸器能夠提供2小時的長時間呼吸保障，其使用時限遠遠超過消防員常規(guī)使用的正壓式空氣呼吸器。同時根據事故點距離隧道口裝備集結區(qū)距離設置供氣保障點，在保障點儲備呼吸保護器具以供內攻人員進行呼吸保護器具的更換。另外在公路隧道火災事故發(fā)生后，應及時調集移動供氣車、備用呼吸保護器具，在隧道口器材集結區(qū)域設置移動供氣站，組織呼吸保護器具保障小組，向進攻陣地運送呼吸保護器具及配件，為內部救援人員提供氣源保障。在隧道入口處設置安全員，登記內攻人員的數量、呼吸保護器具的壓力，檢查個人防護裝備是否佩戴齊全等重要信息，對隧道結構進行實時監(jiān)測，適時下達緊急撤離命令，確保內攻人員安全。

（五）合理使用送風排煙設備

隧道的通風系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)一般是分開設置的，通風系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)是由各自獨立的風機、消音器、風道、風口等組成，進煙口、通風口分別設在隧道行車道上方和隧道兩端。隧道火災事故發(fā)生后，隧道管理單位應第一時間啟用隧道內送風排煙設施，消防救援隊伍到達現場進行現場情況了解時也應掌握隧道內排煙系統(tǒng)運行情況，組織開展隧道送風排煙時應首先考慮隧道排煙系統(tǒng)的使用；應與隧道管理單位技術人員共同制訂送風排煙方案，方案的制訂應充分考慮隧道通風方式的設計、隧道外環(huán)境的風向、隧道內人員疏散方向、進攻路線等因素，形成一端送風，一端排煙的工作狀況。隧道內排煙方向應沿與乘客安全疏散方向相反的方向送風，這樣既可以阻止煙氣與人同向流動，又給疏散逃生人員送去新鮮的空氣。根據現場排煙的需要再輔以排煙消防車、大功率移動排煙風機輔助排煙。在隧道內通風排煙系統(tǒng)故障或火災導致損壞無法使用的情況下，應調集移動通風排煙設備進行排煙。

（六）強化現場通信保障

首戰(zhàn)力量到場后，首先應及時測試自身通信裝備保障情況，充分利用自身通信器材裝備如通信指揮車、中繼臺、車載臺等器材裝備做好通信保障工作；在現有通信器材難以實現通信保障的情況下，應充分利用公路隧道內固定通信設施建立隧道內外的通信聯絡；因隧道內燃燒導致固定通信設施無法使用的情況下，應考慮充分利用無線通信設備及有線通信的方式建立通信渠道。采用無線通信時應考慮隧道內距離設置信號中繼站的情況，使用有線通信應對線路采取冷卻保護，減少隧道內高溫熱煙氣及火焰對設備的威脅。充分考慮無線通信與有線通信相結合的方式保障通信指揮暢通。

（七）合理選擇滅火排險方式

撲救隧道內的火災應在充分了解火災位置、燃燒狀態(tài)、主要起火物質、隧道結構穩(wěn)定性、燃燒物質的危險性等因素的情況下，結合現場救援力量的實際情況選擇合適的滅火排險方式，制訂最佳滅火進攻方案。當隧道內火勢較小，燃燒物質無爆炸，隧道結構穩(wěn)定時，可以考慮直接滅火，利用隧道內消火栓或鋪設水帶采用水槍或水炮直擊火點的方式快速撲滅火災;對于隧道內存在罐車等爆炸風險的車輛，應在車輛發(fā)生爆炸前進行充分冷卻抑爆，調集拖車及時將罐車進行轉移;對于無法深入隧道內進行內攻滅火，長時間燃燒可能對隧道結構穩(wěn)定性造成損害導致隧道坍塌時，在確保隧道內人員已全部撤離的情況下，可采用封堵隧道出入口、通風口等連通孔洞，進行窒息滅火。在采取封洞措施的前提下，可向隧道內灌注泡沫或注水進行滅火。

結論

隨著我國公路隧道里程數的增加，消防救援隊伍面臨處置公路隧道火災的形勢更加嚴峻，本文從公路隧道火災撲救的實際難點出發(fā)，結合消防救援隊伍技戰(zhàn)術和組織指揮等角度提出撲救對策，使消防救援隊伍在撲救公路隧道火災的過程中能夠采取合理的撲救措施，為消防救援隊伍有效處置公路隧道火災提供參考。

為了進一步提升公路隧道火災事故處置的能力，今后應加強以下幾方面的工作:（1）根據公路隧道的分布情況以及特點，進一步完善滅火救援預案，轄區(qū)消防站加強熟悉演練工作，了解隧道結構及附屬設施設備的功能。（2）消防救援隊伍與隧道管理單位、交警、救護等力量聯合開展處置公路隧道火災的聯勤聯訓，強化不同部門之間的協(xié)同配合能力。（3）強化隧道火災事故處置技戰(zhàn)術的研究，充分利用隧道內固定消防設施，強化人與裝備的有機結合，充分發(fā)揮器材裝備的效能。（4）加強隧道火災事故處置風險研判，針對特定風險開展專項避險訓練，避免處置過程中救援人員傷亡。