公路隧道的火災特性及防災設計探討

摘 要：隨著近年來公路隧道火災的頻繁發生，其研究已在國內外普遍引起重視。根據大量的火災工程實例，文章針對火災造成的危害和產生的原因等特性進行了總結和歸納，并提出了火災的預防原則和相應的預防措施，研究結論對于公路隧道防火安全設計與運營安全管理具有一定的參考價值。

關鍵詞：公路隧道；火災；防災；設計

1 前言

近年來，我國發生過多起公路隧道火災安全事故，造成了嚴重的人員傷亡和財產損失，隨著公路隧道的防火安全問題日益突出，防火救災已成為公路隧道防災減災工作的核心。一般而言，隧道火災主要是由車輛的火災引起的，據資料統計，車輛的火災主要來源于汽化器起爆和載重汽車氣動系統起火，還有危險物爆炸起火，以及由車輛沖撞和傾覆引起的火災等。

2 火災危害及產生原因

2.1 火災造成的危害

由于車輛燃料為易燃品，如果在公路隧道這樣的一個半封閉的空間里一旦著火，煙霧將迅速向四周蔓延，而行駛車輛和旅客也只能向兩個方向疏散，給行人安全和交通帶來嚴重的危害，其主要危害表現如下：

2.1.1 對人的危害

（1）火災溫度對人體的影響。在溫度小于等于80℃時還可能生存，溫度為80～180℃時雖有生存可能但具有潛在危險，當溫度高于180℃時則無法生存。

（2）火災產生的煙霧對人體的影響。當隧道發生火災時，由于不完全燃燒產生的濃煙會刺激人的鼻和咽喉，從而導致人員呼吸困難，并且煙霧中含有很多有毒有害氣體，如二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）和氯化氫（HCl）等，最后則會造成人員中毒傷亡。

（3）含氧量對人體的影響。火災發生時，會消耗大量的氧氣使含氧量降低，導致人呼吸困難而頭腦暈眩，降低人生存概率。

2.1.2 對隧道的危害

（1）對襯砌結構的危害。當在近似封閉的隧道里發生火災時，里面的溫度因為產生的熱量難以及時散出而導致溫度迅速升高，就會燒壞隧道內部的裝修以及襯砌結構，導致結構的承載力達不到要求甚至完全喪失，同時還會破壞隧道內部的防排水系統，造成不同程度的漏水，影響了隧道的正常運營和功能的發揮。

（2）對電氣設備的危害。火災會使隧道內的電氣設備與元器件及線路損壞，導致照明用電失去供應和通訊中斷。

（3）對通風系統的危害。火災時產生的火風壓會影響整個通風系統的正常運轉，導致隧道內正常的通風系統發生紊亂，致使災害擴大。

2.2 火災產生的原因

引起隧道火災的原因是多種多樣的，經筆者總結，大致如下：a.車輛由于機件磨擦起火、汽化器失靈、電氣線路短路、車輛漏油等原因引發車輛故障，從而引起火災。b.隨著行車速度的提高，以及長大隧道線路維護困難，導致路面質量的下降，容易造成隧道內交通事故而引發隧道火災。c.隧道內的電氣設備隨著特長公路隧道越來越多的修建而越來越多，這大大的增大了電氣起火的頻率。d.各種車輛所載的貨物大多包括可燃的或易燃的物品，在行駛時可能會由于一些情況發生燃燒從而引發火災。e.隧道內道路狹小，能見度較差，情況又較復雜，比較容易發生車輛相撞事故而引發隧道火災。f.人類吸煙、故意縱火或者恐怖襲擊等人為因素也會導致隧道發生火災。

3 防災設計

3.1 火災預防原則

公路隧道的防災一定要作為一項系統工程全面進行，要貫穿設計、施工和運營的全過程，具體應遵循以下的設計原則：

3.1.1 貫徹“預防為主、防消結合”的公路隧道防火方針，注重于人員的生命安全、財產的有效保護、隧道安全運營管理等方面的防火安全要求。

3.1.2 加強對隧道結構的防火考慮，并設置耐火材料。

3.1.3 對隧道內部進行合理分區，能夠在發生最不利火災時將救援、排煙、消防以及經濟條件等因素結合起來進行合理安排。

3.1.4 考慮到合理的火災通風形式對逃生、控制火情、排煙和救援具有很重要的作用，所以應根據火災點所處的位置不同，通風組織形式也應有所不同。

3.1.5 注意設置合理的逃生通道，應根據逃生和救援工作的需要綜合考慮。

3.1.6 在隧道運營過程中應不斷健全交通安全管理體系，完善交通工程設施，加強隧道土建結構和機電系統的養護管理，扎實推進隧道防火安全宣傳和教育工作。

3.2 采取預防措施

3.2.1 合理的結構設計

公路隧道結構防火設計主要包括逃生通道的設計、防災排煙分區的劃分以及緊急停車帶的設計等。

（1）逃生通道主要包括橫通道和服務通道，在特長公路隧道的施工期間為了了解地質情況，預先處理不良地質、超前排水及涌水，經常會修建平行導坑，在運營時，可作為躲避火災的緊急避難坑道和管理坑道；在設計橫通道時，從防災的角度出發，上下行隧道之間的橫通道間距設計應充分考慮隧道使用者的逃生速度和救援人員的活動范圍。

（2）在進行防災排煙分區設計時，為了縮短逃生距離和時間，盡量減少煙霧對隧道內滯留人員的威脅，應使防災排煙分區的設置與避難設施的設計相適應。

（3）一般情況下，緊急停車帶都會設置在行車道和橫通道的交叉處要擴大斷面的地方，并且在緊急停車帶處應設置相應的電光指示標志、緊急電話、攝像機等，并采用燈光照明以提高照明效果等。

3.2.2 安全的附屬設施

隧道結構物和內部裝飾等均應選用防火、阻燃、耐高溫材料，并且材料在高溫狀態下不能有有毒氣體產生；電纜應用阻燃電纜或耐火電纜，各類電氣線路均應穿管保護；通風系統應選用光滑的不燃材料如石棉類作內襯；隧道內的燈具、電話箱和滅火器箱體等亦應用不燃材料制成。

3.2.3 完備的監控報警系統

如果能在火災初期就采取相應的防護措施，那火情才會盡快得到控制，損失也會降到最小，火災報警系統則顯得愈加重要。隧道火災的報警要采用自動和人工報警相結合的方式。

目前公路隧道主洞最為常用的火災自動報警系統有雙/三波長火焰探測器、線型感溫光纖探測系統、光纖光柵感溫探測系統。隧道內部要隔一段距離就設置一臺緊急電話或手動報警器，以便于在火災發生時，報警者可以迅速將火情信息傳送到指揮中心。

3.2.4 有效的應急救援流程

當隧道發出火警后，要及時關閉進口，嚴禁車輛駛入隧道，并要求火災點下游車輛以正常車速有條不紊的駛出隧道，打開發生火災隧道的所有火災點上風側橫通道，使火災點上風側車輛通過橫通道安全疏散到另一座隧道，同時對下車的人員后要求在一個防火區段內進行安全疏散，使其安全撤離火災隧道。

4 結束語

本文對火災造成的危害和產生的原因等特性進行了總結和歸納，提出了火災的預防原則，并且從隧道結構設計、隧道附屬設施、監控報警系統和應急救援流程等四個方面提出了相應的預防措施，希望對以后的隧道的防災設計有一定的參考作用。

參考文獻

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