隧道的防火

张　军　牛欣欣

摘要:随着工程建设和交通事业的发展以及人类生产、生活的不断需求,世界各国所建交通隧道的里程得到了迅速增加。近10年来,由于不断增长的交通流量和路况改善以及运输物品的复杂性,增加了交通隧道的火灾风险,引发了不少严重的火灾事故。

关键词:隧道 工程 防火

中图分类号:TU352.5文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)03-0026-01

隧道火灾不仅严重威胁人的生命和财产安全,而且对交通设施、人类的生产活动造成巨大的损坏。因此,各国近20年来都投入了相当的力量对隧道的火灾行为,以及火灾防护进行了较广泛的研究,并取得了一定成果、制订了一些技术要求和标准。交通隧道一般包括公路隧道、铁路隧道和地铁隧道及城市其他交通隧道等。不同类别的隧道在火灾防护上没有本质的区别,原则上均应根据隧道允许通行的车辆和货物来考虑其可能的火灾场景,从而确定合理、有效的消防安全措施。根据有关研究,公路隧道的火灾风险为铁路隧道的20~25倍。

1国内外隧道防火研究现状

20世纪80年代以来,国外在以下几方面开展了研究:车辆的燃烧特性、模拟通风对车辆燃烧的影响、烟气增长、用木垛火与庚烷火模拟正常火灾荷载的比较、烟气中有毒成分生成量分析、隧道内火灾增长和烟气运动数值模拟技术、隧道内衬在火灾中的表现、驾驶人员在隧道内的心理与行为及相关影响因素、消防救援方法与策略以及自救原则等。研究认为:隧道火灾规模主要取决于通行车辆的类型。我国也在隧道的烟气数值模拟、衬砌承载力评估、隧道内温度场分布等方面做过大量研究。

2公路隧道火灾预防的安全性分析

在隧道发生火灾时保证生命安全的有效安全体系取决于一些子系统的相互协调作用。它们包括火灾探测、报警、事故定位、通风控制、人员疏散、烟流的通风控制和灭火系统。各子系统是相互依赖的,因此,缺少任何一个子系统都会影响取得总系统的安全等级。目前,通过在隧道火灾方面取得的经验,以及对此项工作的各种研究和开发,包括理论分析研究和通过现场测试对隧道防灾设计和应用提供了重要参数,并在火灾中发挥了各系统的作用,发展更完善的公路隧道火灾防灾救援安全体系结构已成为可能。公路隧道交通环境是由“人—车—隧道”组成的系统。

2.1隧道自身的因素

隧道环境特征:①阻断特征。正在驾驶车辆高速行驶的驾驶员 ,远方1km甚至再远点的地方突然出现一座横在前方的大山,必然会影响驾驶员对路线走势的判断,产生一种“阻断感”。②“瓶颈”感。隧道不可能像路段上那样将路基做得较宽,另外,由于隧道中视线受阻以及“墙效应”影响,都会使人感觉隧道有一种狭窄感,就像瓶颈一样。③管道特征。隧道本身就像一条长长的管道,不管发生任何情况,前方出入口均只有一个,这样对驾驶员会产生慢进洞、快出洞的心理,车速不知不觉就会加速,隧道越长,这种情况越明显。④车流特征。由于隧道内禁止超车,车流就如同不可压缩的流体一样,只能跟在别的车辆后面“随波逐流”,这种环境容易造成驾驶员的烦躁心理。

2.2人的因素

隧道中驾驶员的反应①阻断感对于驾驶员来说心理上容易产生紧张、恐惧感。进入隧道洞口时会产生“黑洞效应”,正常人的眼睛适应需要10～15s,这就有可能导致汽车车流中的车辆相撞。这是洞口事故多发地段的主要原因。②在隧道这个半封闭的管道中,仅靠灯光照明远没有洞外日光明亮、舒适,而周围所看到的只是有限的空间和视线范围,环境状况远不如外面开阔、悦目,尤其车辆被夹在两边的边墙中,活动范围有限,难免产生一种压抑、不悦感。③洞内车辆的发动机运转声,轮胎与路面的摩擦声,车辆与隧道中空气的摩擦声,洞内风声和各种噪声等相互交织在一起,并通过墙体的反射,形成一种混响噪声,再加上车辆在洞内的震动引起的共振,容易引起驾驶员的烦躁、不安。④洞内车辆排放的有害气体,如CO在通风不利的条件下很容易引起火灾。

3隧道的消防安全工程设计

隧道是一种与外界直接连通口有限的相对封闭的空间。隧道内有限的逃生条件和热烟排除出口使得隧道火灾具有燃烧后周围温度升高较快、持续时间长、着火范围往往较大、消防扑救与进入困难等特点,增加了疏散和救援人员的生命危险,隧道衬砌和结构也受到破坏,其直接损失和间接损失巨大。因此,隧道设计中必须考虑其火灾防护措施。隧道内的火灾危险主要有客车的行李、危险货物以及车辆和隧道本身。

隧道的消防安全控制目标主要有:提供可能的疏散设施,减少人员伤亡;方便救援和灭火行动;避免隧道内混凝土内衬爆裂和通过对隧道结构、设备的防护,减小隧道修复和因隧道中断所造成的损失。在公路隧道防火设计中主要应考虑结构耐火和防坍塌,降低隧道内的材料的燃烧性能,设置火灾探测与报警、监控信号系统,规划与设置分隔、救援、疏散和避难应急系统以及烟气控制系统等。

4我国开展公路隧道消防安全研究的相关建议

隧道消防安全是目前国际消防研究的热点领域之一,已取得了许多研究成果,但仍有大量问题需要进一步研究。我国在这方面所开展的工作不甚系统、人力物力投入不足,部门之间的合作及与国际间的合作机制尚需加强与完善。在具体研究内容上,作者建议在以下几个方面重点开展相关的隧道消防安全工作:

①隧道火灾风险评估方法,建立不同类型和规模的隧道消防安全设计基准;②隧道火灾/烟气模型:建立设定火灾场景、火灾发展和烟气运动、火场温度与持续时间预测方法与技术;③隧道火灾试验方法:确定隧道结构在特定火灾场景下的耐火性能及试验标准、防火措施;④研究隧道内驾驶人员和火灾中疏散人员的行为。

通过对我国公路隧道火灾防救的现状讨论,结合我国隧道火灾及火灾防患的分析,借鉴近年发达国家火灾经验教训的总结,我国公路隧道火灾防救的具体建议有:①应重视防灾设计;②建立隧道安全评价体系,对我国现有长和特长公路隧道进行安全考评;③开展火灾防救教育与定期演习;④制订完善的公路隧道安全设施养护计划;⑤隧道通风防灾。