淺談公路隧道火災特點

(重慶交通大學土木工程學院　重慶　400074)

一、公路隧道火災發生概況

作為公路交通線路上的重要組成部分，公路隧道的穩定安全是對整個交通系統的重要保障，隧道內一旦發生火災，會造成巨大的經濟損失甚至人員傷亡。比如1949年位于美國紐約的Holland公路隧道，在車輛碰撞后發生了火災，交通中斷了56小時，造成了66人死亡的慘劇。1979年位于日本的Nihozaka隧道內4輛卡車與2輛轎車發生撞擊，隨后發生火災，災情持續了160小時。勃朗峰隧道全長11.6km，1999年隧道內發生火災，起因是由于隧道內一輛載有黃油的大貨車發生自燃，火勢迅速蔓延，造成了23輛重型火車、9輛小汽車等共計34輛車被燒毀，41人死亡。1999年奧地利的托恩公路隧道內4輛轎車與2輛貨車在隧道內約700m處發生車禍，相撞后發生火災，造成14輛重卡以及26輛小汽車被燒毀，導致13人死亡，50人受傷。2001年10月瑞士圣哥達(St.Gotthard)隧道起火，造成20人死亡，128人失蹤，出事地段頂部塌陷，這條最重要的南北通道被迫無限期關閉。2006年10月1日，石太鐵路太行山隧道內電線出現短路現象，冒出的火花引發了火災，通行的4輛車被燒毀。2011年4月份，甘肅境內“蘭臨高速”新七道梁隧道內發生油罐車撞擊事故，引發爆炸，造成了4人死亡。2014年3月份，陜西省境內巖后隧道內發生車禍，事故車輛載有易燃物甲醇，事故發生后甲醇起火，將隧道內其余車輛引燃引爆，災情持續近73小時，造成9人失蹤，31死亡的悲劇。這些事故充分說明了公路隧道火災事故的嚴重性，大多數人沒有了解到火災的危險性以及逃生意識，在火災發生后沒有緊急撤離，最后造成了傷亡。

a)火災后的卡車殘骸b)大火高溫造成隧道混凝土穹窿全部沙化

圖1勃郎峰公路隧道火災

意識到隧道火災嚴重性之后，全球有關隧道學者都開始對隧道防災減災進行研究，結果表明隧道內載有易燃易爆物的車輛發生碰撞起火是隧道內發生火災的最主要的因素，其他因素還包括隧道內機電線路老化短路以及其他人為因素等。總的來說，隧道內發生火災是一種突發事故，無法完全杜絕，只能通過加強管理來減少發生火災的概率以及降低發生火災造成的損傷。

二、公路隧道火災特點

公路隧道結構狹長，僅有洞口與外界相同，其封閉環境造成了很多困難，比如火災后疏散困難，救援困難，排煙困難和從外部滅火困難，這就造成了隧道火災和地面火災的特征明顯不同，主要有以下幾點：

(1)總體來說，公路隧道內發生火災時，災情蔓延速度快，溫度高且煙霧濃度大，造成能見度低，毒性氣體含量高，影響人員逃生。

(2)由于隧道洞內均為混凝土結構，為耐熱材料，散熱條件差，火災時升溫快、降溫慢，車輛內飾大多為可燃物，火災規模發展快。

(3)火災過程中，隧道內氧氣不足造成可燃物燃燒不充分，會產生大量煙霧以及有毒氣體，比如CO等，人員在能見度極低的情況下無法順利逃生，在吸收CO后會缺氧然后暈倒，造成傷亡。

(4)由于煙囪效應，隧道內發生火災后，燃燒后產生的熱量和溫度會產生跳躍式傳播，順風測隧道內易燃物會被迅速加熱燃燒，致使火災蔓延速度加快。

(5)在隧道內發生火災后，人員緊張恐懼，在能見度低的情況下，會出現擁擠、踩踏等困難，難以進行有效有序的安全疏散，極易發生次生災害。

(6)隧道內發生火災后，雖然隧道內襯砌為混凝土結構，耐熱性能好，但是在高溫條件下，混凝土也會發生破壞，并且隧道內照明、監控、通風等設施很容易被燒毀，對地下工程來說，修復是很困難的。

三、公路隧道火災的破壞性

公路隧道火災后，排煙與散熱條件差、煙霧濃度大、能見度低、人員疏散困難、溫度高而且上升速度快、消防、救火難度大，損壞程度嚴重，這主要體現在：

(1)火災時由于隧道內氧氣含量低，燃料不充分燃燒產生的大量有毒有害煙霧，降低了隧道內的能見度，影響人員逃生以及消防救援工作的開展，煙霧中的有毒氣體也是造成人員傷亡的主要原因；

(2)火災時由于隧道內散熱性差，迅速產生的局部高溫，能很大程度上燒壞隧道內部線纜以及消防監控設施，并且對襯砌產生巨大的損壞，致使結構的承載力降低或完全喪失，對隧道防水體系也會造成不同程度的破壞，有可能出現滲漏水等情況的發生，修復困難且影響隧道的正常運營；

(3)隧道內發生火災時，致使使隧道內的機電設施以及線路被燒毀，導致照明、通風、消防等設備無法正常運轉，致使救援難度增大；

(4)總體來看，隧道火災最主要的破壞性還是會造成人員的傷亡、經濟損失以及產生巨大的社會影響。由前文中公路隧道火災事故概述可以知道，隧道火災能夠造成人員傷亡、車輛損毀以及隧道結構設施破壞等情況，人的生命只有一次，如果隧道內發生火災概率較大并且后果嚴重，會造成人們對隧道的恐懼，那么這對于隧道的發展是非常不利的。

圖2　火災造成的隧道襯砌破損

目前國內外對公路隧道火災做了很多的試驗或數值模擬研究，其中實體試驗開始較早：1965年在瑞士進行的奧芬耐格試驗是最早進行公路隧道火災通風方面排煙問題的研究性試驗；1970年，英國火警研究站格拉斯哥隧道消防隊基于格拉斯哥隧道研究了隧道火災煙霧厚度和擴散情況；1974到1974年，奧地利研究人員在Zwenberg隧道的試驗研究中發現不同通風方式對油料燃燒速度和煙氣流向及溫度影響較大；1985年德國研究機構在蓋爾森基興-俾斯麥市隧道得出不同通風方式和火災荷載下溫度與火災持續時間的關系；1990-1993年，德國、芬蘭、奧地利等九國進行的歐洲隧道防火計劃中，研究了整個隧道內的溫度分布及其對襯砌結構的損傷、熱傳導、煙氣流量、煙氣濃度及其對能見度的影響。隨后歐洲各國及美國和日本都對隧道火災通風進行了更深層次的研究，為隧道火災提供逃生、事故管理、風險評價及交通控制等方面的解決方案。

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