公路交通隧道防火防灾设计探讨

法制与经济

FAZHIYUJINGJI

NO.8，2010

(Cumulatively，NO.249)

[摘要]随着我国交通事业的发展，交通隧道不断修建，隧道防灾成为日益重要研究课题。本文主要从隧道火灾的主要因素、特点与危害及隧道防灾技术两个方面对国内外长大交通隧道防灾研究与设计进行评述，并从安全疏散、固定消防、通风排烟、火灾监测及灾害时的车流疏导、区域交通管理系统等方面系统总结在隧道防灾方面的研究成果与应用情况。

[关键词]防灾设计；消防技术；通风技术

一、概述

（一）公路交通隧道在我国大量运用

随着我国国民经济和社会的快速发展，修建城市和跨地区的交通基础设施建设正处关键时期，大规模地建设城市轨道交通、铁路、公路和管道运输体系是今后我国交通运输工程发展的重要环节。我国已修建很多长大(长度在1000米以上)隧道，如22公里长的兰武二线乌鞘岭隧道，18公里长的秦岭终南山特长公路隧道及大量的地铁及市政公路隧道,同时还有大量长大交通隧道正在或即将修建。

（二）公路交通隧道火灾危害巨大

隧道发生火灾，往往引起大量的人员伤亡和财产损失，特别建设在市区的市政公路隧道车流量大、人员密集、各种电缆电气设备负荷大，火灾的危险性大增，火灾损失也巨大，如1979年的日本大坂隧道大火，造成174辆车焚毁，7人死亡，2人受伤，修复隧道的费用加上停运两个月的收入损失达67亿日元。因此对于隧道工程的运营安全，世界各国都非常重视，特别是长大隧道火灾防治专门列为当今重要的研究课题。

（三）隧道火灾防控日益受到重视

“八五”期间，由铁道部组织铁道部科学研究院西南分院、广州铁路局、兰州铁道学院、长沙铁道学院等单位对隧道的火灾报警与消防方法进行了研究。公路隧道方面，针对18公里长的秦岭终南山特长公路隧道，西南交通大学对长大隧道的火灾性状、火灾情况下的通风排烟等开展了一系列的大比例火灾模型试验；中国人民武装学院对隧道火灾封堵后的缺氧燃烧行为、特征、燃烧熄灭及安全启封条件进行研究。目前，消防局正组织技术专家制定隧道方面的消防设计技术规范，可望2011年后颁布试行，将为公路交通隧道消防设计提供较为科学的依据。

二、隧道火灾的主要原因、特点与危害

（一）隧道火灾的主要原因

通常情况下隧道的灾害主要包括火灾、水淹、爆炸和地震。根据国内外隧道风险评估，证明最大的风险是在隧道内出现交通阻塞的同时发生严重的火灾。产生火灾的原因大致有三种：(1)由车辆本身起火或两车相撞所引起；(2)由运输危险品的车辆爆炸、泄漏所引发；(3)由于隧道内的电气设备故障而发生。

（二）隧道火灾的主要特点和危害

火灾是隧道的主要灾害，其危险性表现在：(1)经济损失大，人员伤亡多；(2)火灾蔓延快。地下交通隧道的管道、风道以及斜洞本身的结构特性都十分有利于火灾的蔓延，如果在发生火灾时未能及时控制通风设备，则更会加快火灾蔓延；(3)浓烟积聚不散，人员疏散困难。地下隧道无窗户，出入口少。火灾发生后浓烟无法排出，迅速充满全洞，造成缺氧和能见度降低，人员逃生困难；(4)温度上升快。地下工程密闭条件好，热量不易散出。火势猛烈阶段，温度可达1000℃以上，加上疏散距离长，烟的扩散速度比人员逃生速度快等，对人员逃生十分有害；(5)扑救困难。隧道出入口少，通道狭窄，以及浓烟、高温、缺氧、有毒、视线不清、通信中断等原因，大型灭火设备无法进入，救人、灭火难度较大。

三、隧道防火灾技术

（一）灾害时隧道内人员的安全疏散及诱导技术

安全疏散始终在防火设计中占有很重要的位置。特别在较长的隧道中，如何来确定人员疏散方式及疏散距离更为重要。欧洲国家以一个带有2个小孩的妇女在火灾时的疏散时间、距离作为指标，一般火灾情况下以300米左右为标准设置逃生口或避难所。安全避难所可以在消防队员赶到现场之前给乘客提供保护直至消防队员救出他们，还能为消防队员提供一个短时逃离烟雾和热气的场所。较长的隧道通常采用双向分离的两孔隧道，两条隧道间设消防联络通道，对隧道运营阶段维护与防灾具有重要的作用。

在隧道内必须合理设置帮助人员逃生的信号和标记，当发生紧急事件时，隧道使用者要能够很容易地找到安装在隧道的紧急逃生设备和紧急出口。信号或标志应安装在较低的位置，确保不会被烟雾遮盖，大多数国家现在粘贴在隧道上的标志，表明两个方向离紧急出口的距离。标志采用荧光材料制造，即使在照明系统发生故障时，仍然可以看到。紧急出入口两侧设置紧急照明系统，让逃生的人很容易鉴别。

国内一些大型公路隧道工程在优化运用建筑空间方面积极创新安全疏散设计。以上海长江隧道为例，火灾时人员疏散采用连接通道＋楼梯疏散智能疏散设计，隧道内共有8个逃生连接通道，54个逃生楼梯。左右两隧孔之间每间隔800米有一个逃向另一边的连接通道，每隔270米有一个垂直通道；隧道公路面可沿楼梯下至下层空间，下层空间中间部分作为轨道交通的预留孔，满足公轨兼用隧道的防灾要求，还可满足逃生需要。连接通道疏散原理是：火灾时，可根据中控室统一指挥疏

公路交通隧道防火防灾设计探讨

奚学东

（武汉市消防支队，湖北武汉430000）

123散，智能型双向箭头逃生指示标志，通过控制在烟雾和低照度的环境下，绿色指示标志能及时逃生最佳方向。逃生通道门框上，采用“n”形一组发出绿光的LED灯，能让逃生人员快速辨认出逃生通道，通过连接通道可迅速撤离到另一条隧道内。横向连接通道的有效断面尺寸1.8m(宽)×2.1m(高)，因它是事故时人员疏散的主要路径之一，设计宽度参照国际工程实例，考虑同时可供2个成人和1个小孩并排行走，也可同时通过两个身负救援设备的消防人员通过。

楼梯疏散设计原理是：逃生人员自行开启疏散门（逃生疏散门长2.7米，宽1.05米，设置在道路一侧，450公斤的铸铁疏散门，井盖下方安装了助力气泵，提供开启力，像开启面包车后盖一样方便），只要旋转拉手，往上一提，便可打开。逃生人员开启疏散门后，再下行17级台阶，就能从宽1.3米，高2.3米车道板下通道内进行撤离，同时在疏散通道旁设安装与逃生楼梯对应的54个应急电话，撤离人员可通过应急电话寻求帮助。

（二）隧道的固定消防技术

目前，国内外隧道固定消防技术主要采用了灭火器、消火栓和水喷淋及水喷雾系统。在整条隧道内，每隔一定的距离提供一个应急点（100-200m）。每个应急点有一个电话，两个灭火器和一个消防栓以供应急使用。应急设施其作用是为了扑灭初期火灾，一般是供非专业人员使用，或提供火灾报警和请求援助，应提供消防设施的使用详细说明。消火栓系统是在火灾扩大而灭火器不起作用时灭火使用，一般为专业人员使用，消防栓标准间距为50米。近年来国内外采用的自动灭火系统中开始考虑采用水喷淋和喷雾灭火装置。1967年在日本铃鹿隧道发生火灾，烧毁13辆卡车之后，日本有关方面在两条简易隧道中进行了汽车火灾试验，验证了隧道内水喷雾的冷却效果，据此开发了隧道内水喷雾设备并在隧道设计中得以应用。水喷雾灭火系统具有灭火减烟功能，同时用水量少、管道细小、消防供水排水简单等优点。此外，近年来在地上建筑中开始应用的细水雾灭火系统具有水量微小、几乎不占用空间、没有水渍的突出优点也可以考虑在隧道中使用——

—上海长江隧道就采用了这项新技术。

（三）隧道的通风及排烟技术

通过对大量隧道中火灾造成人员死亡原因的研究表明，导致人员死亡的原因主要是逃生过程中吸入了大量烟气微粒。目前隧道排烟基本上和通风方式相结合，在正常情况为通风功能，满足环保的要求，而在火灾情况下为排烟、控烟功能，其主要目的为司乘人员创造一个安全的疏散路线和为消防人员提供一个通往火场的洁净路线。根据排烟的方式包括：横向排烟方式、纵向排烟方式以及组合方式。横向通风排烟方式、排烟效果最好，但占用空间大，造价高。纵向通风方式通过在隧道内产生纵向风流达到通风目的，在排烟时改变射流风机转向。此种方式只是控制烟气流方向，没有专门的排烟通道，造价低。但可能在长距离隧道中需要较多空间安装风机，在设计中也必须详细研究不同火灾荷载情况下的火灾蔓延、烟气流动规律，确定火灾时控制烟气流所需的纵向风速，并考虑火灾规模及隧道坡度的综合指标，从而来确定风机的功率及台数，这在理论上存在一定的技术难度。

（四）火灾监测及灾害时的车流疏导

早期发现起火点，并且及时地采取措施，使其不扩大成灾是隧道消防设计中的一个重要环节。美国规范要求自动火灾探测系统必须能够在15米范围内确定火灾的位置，且必须至少提供两种探测系统，确定及定位隧道内的火源。

根据国内外目前状况，一般在隧道的电缆层设置缆式火灾报警系统，在隧道车行段设置温感或烟感报警系统，通常应配备火灾探测、事故探测系统、人工火警按钮、紧急呼叫电话、可视火警等。由于车行段火灾温度一般较难直接触发报警系统，所以在设计中报警系统探测器的选用上应充分考虑到报警点和实际着火点位置的误差及以后的维护。同时也需要在隧道内设置闭路电视监控系统作为被动监测系统，由控制中心值班员监视整条隧道，可以在发生火灾(或其他灾情)时与自动监测系统配合及时了解准确的地点、现场的灾害和乘客疏散情况。与此同时，系统还必须考虑灾害时消防救灾车辆的进入，以及隧道内部上下游车辆、人员的疏散撤离等多种因素。为了使各种设备协调工作，确保隧道正常运营、人身安全及提高车辆通过能力，还必须对隧道两侧入口、风井、区间等区域实行统一监控、集中管理，以达到防灾、消灾和疏导交通的功能。

（五）交通管理系统

城市内的交通隧道，一般交通流量大，在各种缓解交通的措施中，避免交通堵塞是在发生火灾时减小风险的主要措施。而避免交通堵塞的最佳方案是采用交通管理系统。采用交通管理系统的优点，不仅是紧急情况时所采用的应急措施，而且可用一般情况下的隧道风险补救措施，其有效性随时得到测试和检验。采用交通管理系统可以从根本上避免重大灾难事故的发生。

隧道防灾和救灾是集技术、管理为一体的综合体系，所采取的技术措施与不同的隧道结构、不同地区的技术经济条件、救灾体系、管理水平等有着密切的关系，因此既要借鉴一切可以借鉴的先进技术，但决不可盲目照套照搬，在隧道灾害，尤其是火灾的综合防控还需要加大科技攻关力度。

[作者简介]奚学东，武汉市消防支队。

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