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試論高速公路隧道火災及其應急措施 |消防維保
發(fā)布日期：2016-01-16 05:56:50
1 隧道火災的原因及隱患
1.1 隧道火災的原因：從國內(nèi)外隧道火災事故案例可知，造成火災事故的原因是多方面的。隧道火災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：車輛故障引發(fā)汽車火災的主要原因有機件摩擦起火、化油器回火、電氣線路短路、車輛漏油等引發(fā)火災。
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)生交通事故導致火災的。
1.1.3 車輛上的貨物引起火災的：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。 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等。
1.2 隧道火災的隱患：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)，當前不少隧道由于設(shè)計和管理差錯，存在以下火災隱患。
1.2.1 通風排氣道少：隧道中經(jīng)常運輸化學物品和多種易燃易爆物品，由于隧道內(nèi)通風排氣道少，必然通風不暢，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)生火災和爆炸，造成重大損失。
1.2.2 缺少緊急出口通道：當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，但都缺少緊急進出口道。不少公路只能從兩端進出。有些隧道雖然有少量進出口道，但標志不醒目，一旦發(fā)生火災，不但消防和救護車輛無法到現(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，救護工具也很少。一旦發(fā)生火災，現(xiàn)場人員無法及時滅火救災。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。隧道火災危險性大于敞開空間火災的危險性。
2 隧道火災中煙氣流動和火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊奶匦?
日本隧道火災研究所在隧道火災的研究中，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，隧道火災中，隧道內(nèi)溫度可達到1000℃。當隧道發(fā)生火災時，向隧道內(nèi)送風，在一定程度的風速下，火焰的燃燒速度和敞開空間一致;如果風速減弱，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。隧道火災煙氣流動和火焰?zhèn)鞑?、擴散是十分復雜的現(xiàn)象。隧道火災的危害主要來自于煙氣和火勢的蔓延，而煙氣的擴散和火焰的傳播速度完全被隧道氣流控制。 無風隧道中煙氣自由流動擴散的主要特性。其特征表現(xiàn)為緩慢而非穩(wěn)定的流動擴散過程。火災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)橫向擴展。這種煙氣和空氣的分層作用將隨著煙氣擴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)，在火災初期階段，利用煙霧和空氣的分層現(xiàn)象和擴散，將對控制隧道火災、防災起到積極作用。但是，當自由擴散形成煙氣危害區(qū)以后，將對防災產(chǎn)生不利的影響。利用通風氣流改變這一流動擴散形態(tài)，將對控制隧道火災、防災產(chǎn)生明顯效果。在自然風控制下隧道中的煙氣受限流動擴散特性表現(xiàn)為：在下部煙氣區(qū)，燃燒生成的煙氣即刻被氣流裹攜，并在強烈的混摻作用下很快擴散至整個流區(qū)空間。煙霧區(qū)位置和對煙霧的稀釋程度，是與火災的發(fā)生位置和強度密切相關(guān)的。在少數(shù)特定的條件下，直接利用自然風控制火災煙霧可以獲得良好的防災效果，但大多數(shù)情況下將對防災產(chǎn)生不利影響甚至嚴重后果。因此，利用風機對氣流的調(diào)節(jié)作用，改變煙霧的擴散形態(tài)對于控制火災是十分必要的。
利用風機改變隧道中的自然風狀態(tài)(包括靜止狀態(tài))，這時的煙霧擴散完全被調(diào)控氣流所控制，稱為煙氣的強制擴散。由于氣流的調(diào)控不僅可以進行不同幅度的增速、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散濃度和擴散區(qū)域也隨之變化，這種煙霧擴散特性更能適應隧道防災的要求。從此意義上說，煙氣的強制擴散是控制隧道火災的一種主要擴散形式。通過氣流的調(diào)控改變煙氣和火焰?zhèn)鞑U散特性，不僅是必要的，而且也是可行的。
3 隧道火災的防范
3.1 隧道的耐火等級：隧道內(nèi)發(fā)生火災時，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為1.5h-2h ，隧道內(nèi)的拱頂和側(cè)壁的表面應噴涂隧道防火涂料或其他措施予以保護，提高其耐火等級，使耐火極限達到2h以上，防止隧道內(nèi)混凝土在火災中迅速升溫而降低強度，避免混凝土炸裂、襯內(nèi)鋼筋破壞失去支撐能力而導致隧道內(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)的電纜還應用阻燃電纜或耐火電纜，各類電氣線路均應穿管保護。
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，應在隧道內(nèi)安裝電視監(jiān)控系統(tǒng)。此外，為了使火災或其他突法事件能及時得到解決，隧道內(nèi)還應安裝應急設(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)置消防應急電話，手動報警設(shè)施和應急電話可設(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入火災現(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，如果隧道內(nèi)采用縱向通風系統(tǒng)，火災時煙氣將會順車道擴散，則應設(shè)置避難設(shè)施。隧道內(nèi)應設(shè)置事故照明和安全疏散引導引導標志，以便火災時指示人們的避難方向。滅火設(shè)施，在隧道內(nèi)應配備必要的滅火器材，應設(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：隧道的火災主要是通過隧道內(nèi)的車輛引起的，加強安全管理首先應從加強車輛管理入手，隧道管理部門通過監(jiān)控系統(tǒng)對隧道內(nèi)車輛進行監(jiān)控，如果發(fā)生事故，隧道管理部門應立即派車進行疏散。公安交警應加強對進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入隧道。另外，隧道管理部門還應定期檢查隧道內(nèi)的消防設(shè)施、火災隱患和消防安全工作等。
4 隧道火災時各系統(tǒng)的控制
4.1 隧道通風系統(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)生標準的洞內(nèi)空氣環(huán)境，為安全行車提供良好的清晰視線。 火災事故情況：通風系統(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)的風向和風量?；馂臓顟B(tài)時，隧道內(nèi)的風速應控制在3m/s以內(nèi)。 控制的目的是保障隧道內(nèi)環(huán)境指標處于標準允許范圍內(nèi)，即CO濃度低于標準要求的230ppm，煙霧透過率低于0.0070. 啟動風機應首選累計啟動時間最短的風機，以平衡各組風機的勞逸程度，延長風機壽命。 為了減緩風機啟動瞬間的電流沖擊，啟動風機時各組風機之間要有足夠的延時，如果改變送風方向，應確保先關(guān)停再啟動反向運轉(zhuǎn)。 啟動一組風機5分鐘或10分鐘后，如果各項指標沒有明顯下降應再啟動一組，直到全部風機啟動。若還無法降至允許范圍內(nèi)，監(jiān)控系統(tǒng)應立即向監(jiān)控員發(fā)出報警信息，提示關(guān)閉隧道。 在隧道火災時，風機啟動和送風方向在火災早期應以抑制或減緩洞內(nèi)煙霧和有毒氣體擴散速度和范圍為目標，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)前后兩組風機互相對吹，在車行橫洞內(nèi)形成空氣反壓，來阻止火災隧道有毒氣體向另一側(cè)擴散。
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)洞口光強檢測值或人工設(shè)定的時序參數(shù)進行自動控制。但是在隧道發(fā)生火災時，應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)檢測到火災報警后，由監(jiān)控中心下達命令，切斷市電供電，由市電切換到配電柜處安裝的應急電源EPS，同時熄滅隧道內(nèi)的照明燈，由EPS供電，支持應急燈照明和風機的運行，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，配合應急部門處理應急事件。
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、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，可見一份火災應急方案的制定對于高速公路的管理者來說是十分必要的。 預防和減少隧道火災帶來的損失，可以從以下幾個方面考慮：
(1)首先應進行合理的設(shè)計，根據(jù)發(fā)生火災的各種情況以及以及相應的原理，制定出最有效的安全措施;
(2)其次是設(shè)置應急設(shè)施，確保這些設(shè)施的方便性、有效性、預防性和系統(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急預案和控制預案，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事故的危害，為人民造福，為社會造福!
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