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)情況時通風(fēng)、照明等各個系統(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(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)計和管理差錯,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)場人員無法及時滅火救災(zāi)。此外還有許多人們不重視或不了解的危險因素。如國際消防技術(shù)委員會多次火災(zāi)案例報告中所述,通過隧道運輸?shù)拿娣?、咖啡粉和牛奶粉等有機(jī)粉末與隧道中灰塵混合后,遇到高溫或明火時同樣會發(fā)生爆炸。隧道火災(zāi)危險性大于敞開空間火災(zāi)的危險性。
　　2 隧道火災(zāi)中煙氣流動和火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊奶匦?br/> 　　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,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)煙氣流動和火焰?zhèn)鞑ァU(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)定的流動擴(kuò)散過程?；馂?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,隧道頂部的溫度將會很高。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:隧道是一個近似密閉狀態(tài)的交通設(shè)施,為了能及時了解隧道的營運情況,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得到解決,隧道內(nèi)還應(yīng)安裝應(yīng)急設(shè)施,主要包括報警設(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)。在安裝自動報警設(shè)施的同時還應(yīng)安裝手動報警裝置,以便發(fā)現(xiàn)火情的人員能夠迅速報警。另外,宜在每隔一定距離設(shè)置消防應(yīng)急電話,手動報警設(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)時煙氣將會順車道擴(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?；馂?zāi)狀態(tài)時,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。
　啟動風(fēng)機(jī)應(yīng)首選累計啟動時間最短的風(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)啟動瞬間的電流沖擊,啟動風(fēng)機(jī)時各組風(fēng)機(jī)之間要有足夠的延時,如果改變送風(fēng)方向,應(yīng)確保先關(guān)停再啟動反向運轉(zhuǎn)。
　　啟動一組風(fēng)機(jī)5分鐘或10分鐘后,如果各項指標(biāo)沒有明顯下降應(yīng)再啟動一組,直到全部風(fēng)機(jī)啟動。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)出報警信息,提示關(guān)閉隧道。
　　在隧道火災(zāi)時,風(fēng)機(jī)啟動和送風(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)出隧道時實現(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)定的時序參數(shù)進(jìn)行自動控制。但是在隧道發(fā)生火災(zāi)時,應(yīng)與事件處理要求實現(xiàn)聯(lián)動控制、為疏散人員和事件處理部門提供照明。
　　以上2個系統(tǒng)的控制在監(jiān)控系統(tǒng)檢測到火災(zāi)報警后,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)的運行,在此期間,依照設(shè)計時定的方案,自動或手動控制發(fā)電機(jī)的啟動,來供隧道內(nèi)各個設(shè)施的用電。
　　4.3 可變情報板信息的發(fā)布:隧道洞內(nèi)外情報板和可變限速標(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)事件時操作員指揮洞內(nèi)受阻人員和車輛及時安全的按預(yù)定方案疏散,以及組織滅火等突發(fā)時間的處理。
　　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,可以從以下幾個方面考慮:
　　(1)首先應(yīng)進(jìn)行合理的設(shè)計,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,為社會造福!