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   建筑學(xué)中把橫截面積超過30m2的地下人工建造的通道定義為隧道。自從1841年第一條泰晤士河隧道貫通以來, 在人類史中已修建了數(shù)以萬計的人行隧道、公路隧道、鐵路隧道、越江隧道、海底隧道, 這些隧道或是連接不同的兩個地區(qū), 或是勾通相鄰的兩個國家,是現(xiàn)代化交通建設(shè)中的不可缺少的樞紐。隨著社會的發(fā)展, 隧道的重要性逐步被人們所認(rèn)識, 越來越多的國家和地區(qū)都將修建大量的隧道來發(fā)展自己的交通和經(jīng)濟(jì), 而且建設(shè)的規(guī)模和技術(shù)水平也在逐步提高。
    隧道的出現(xiàn)也帶來了一種新的火災(zāi)—— 隧道火災(zāi), 隧道火災(zāi)的主要危害在于火災(zāi)對隧道本身結(jié)構(gòu)的損害和其引起的人員傷亡。1979年7月11日, 日本大坂隧道內(nèi)4 輛卡車與兩輛轎車連續(xù)相撞, 轎車油箱破裂起火, 致使隧道內(nèi)的174 輛汽車全部燒毀, 7人死亡2 人受傷, 隧道內(nèi)千余平方米的頂部崩落; 1996年CHANN EL 隧道火災(zāi)中也發(fā)生了混凝土剝落的情況。

    1 隧道結(jié)構(gòu)耐火性較差

    由于隧道結(jié)構(gòu)造型和本身施工的要求,一般采用高強(qiáng)度混凝土(HSC)作為內(nèi)襯保護(hù)結(jié)構(gòu), 但這種結(jié)構(gòu)有其自身的防火弱點, 美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)在對這種材料的防火性能研究時發(fā)現(xiàn): 在隧道內(nèi)部溫度為450 ℃到600 ℃時HSC 的強(qiáng)度將會下降40%～75% ,導(dǎo)致混凝土因失水等原因而發(fā)生大面積爆炸性的剝落,其內(nèi)部的加強(qiáng)鋼筋立即暴露在500 ℃～600℃的高溫下, 根據(jù)燃燒學(xué)理論, 鋼材在500℃時只要0.25h其強(qiáng)度就會減少一半。
    近年來, 國際上分別在實際隧道、廢棄隧道和實驗室條件下進(jìn)行了大量的火災(zāi)研究, 取得了不同火災(zāi)類型的火災(zāi)升溫時間/溫度曲線(見圖1)。其中, ①、②曲線是在開放環(huán)境下普通可燃物和碳?xì)浠衔锶紵奶卣髑€; ③曲線即RABT 曲線表現(xiàn)了較封閉環(huán)境內(nèi)一輛汽車燃燒時的特征: 燃燒初期升溫迅速, 而待其燃燒完畢后, 溫度回降; ④曲線即RWS曲線是火災(zāi)最不利的情況, 即大量碳?xì)浠衔?如油罐車) 在較封閉的環(huán)境中燃燒, 在極短時間內(nèi)升溫1200 ℃以上, 1 h 后升溫至1350 ℃。

    從圖1中火災(zāi)升溫曲線可以看出, 隧道火災(zāi)持續(xù)3min后, 隧道上方頂部的溫度可達(dá)1000℃左右, 這個溫度足以對隧道的結(jié)構(gòu)造成破壞。為了在火災(zāi)時維護(hù)隧道的結(jié)構(gòu)不被損害, 不至于造成人員恐慌甚至大量傷亡, 為消防救援、滅火提供必要的時間, 應(yīng)該對隧道結(jié)構(gòu)的耐火性提出一定的要求。筆者認(rèn)為隧道結(jié)構(gòu)要有一定的耐火極限, 此極限時間的規(guī)定應(yīng)考慮到以下因素:
    (1) 人員在隧道火災(zāi)發(fā)生時的逃生時間, 消防人員到場開展救助時間;
    (2) 隧道內(nèi)部風(fēng)機(jī)及其管道在火災(zāi)中進(jìn)行通風(fēng)排煙的正常運(yùn)行時間;
    (3) 保護(hù)與隧道內(nèi)部相貼鄰的電纜間、管道井、風(fēng)井等結(jié)構(gòu)不受火災(zāi)危害的時間。