我国公路隧道火灾防救研究

摘要：本文通过对我国公路隧道火灾防救的现状讨论，结合我国浙江猫狸岭等隧道火灾及火灾隐患的分析，借鉴近年发达国家火灾经验教训的总结，提出了我国公路隧道火 灾防救的具体建议：（1）应重视防灾设计；（2）建立隧道安全评价体系，对我国现有长和特长公路隧道进行安全考评；（3）开展火灾防救教育与定期演习； （4）制订完善的公路隧道安全设施养护计划；（5）隧道通风防灾。 

    我国公路隧道到2000年底已达1684座，单洞总长已超过628km，3000m以上的公路隧道已超过22座。由于隧道的特殊环境，其火灾的危害性特别 大，近几年国内外公路隧道，尤其是特长公路隧道火灾事故频发、伤亡严重、损失严重。因此，做好隧道火灾防救研究意义重大。 

1、 我国公路隧道火灾防救的研究现状 
    公路隧道火灾防救应包括灾前预防、火灾报警、灭火与救援三大部分。国外从20世纪60年代便开始了研究。我国真正意义的公路隧道火灾防救研究始于-" 年代。目前，对火灾的研究与关注多集中在： 

    （1）隧道火灾的燃烧过程火灾现场烟雾的动态与扩散规律研究。这对于救援有非常重要的意义，对于有效地组织通风也非常重要。弄清隧道内火灾发展的基本规 律，还有助于合理地选择火灾检测器类型并确定其有关技术参数，从而达到及时、准确的预警。主要采用计算机数值分析与试验研究相结合的方法。 

    （2）隧道火灾模式下的通风技术研究。在火灾情况下，隧道通风的目的主要为控制火灾的蔓延，为火灾现场人员撤离提供安全疏散通道，为救援人员灭火提供条 件。火灾模式下的通风与平时通风有很大的不同，其需风量的大小和风机的配置与火灾类型、火灾规模密切相关。为此，采用数值模拟分析和模型试验进行火灾模式 下的通风技术研究，解决火灾模式下的需风量、 风压分布、风机配置和不同防火分区下的风道设计问题。 

    （3）隧道火灾时交通疏导方案和火灾救援方案研究。 

    （4）火灾报警与救援设备开发：目前国内已开发成功感温电缆火灾检测系统和预混自动喷淋系统。 
    这些研究提高了我国公路隧道的火灾防救水平，有效降低了隧道火灾事故。但也存在如下问题：（1）灾前预防研究设计薄弱；（2）防灾设施规模不规范；（3）安全评价体系不完善，隐患较多；（4）防灾设施养护不及时。 

2. 国内外几次公路隧道重大火灾分析 
2.1 猫狸岭隧道火灾 
    猫狸岭隧道长3590m，上下行双洞四车道，位于同三线浙江台州地区境内，于2000年12月建成通车。2002年1月10日上午9：50时左右，一辆满 载皮鞋、打火机和教学用透明胶片等杂货的东风大货车由南朝北行驶，行至猫狸岭隧道左洞距隧道出口780m附近时，发动机出现故障，驾驶员勉强行驶将车停靠 在附近的停车带处，并下车打开前盖，因亮度不够用打火机点亮检查发动机，瞬间，点燃了炽热的发动机。该车未携带自备灭火器，驾驶员慌乱之中又未发现就在车 旁的消防箱，用自带的棉被捂盖火点，棉被着火，引起车载物品的燃烧。车上载有40小箱打火机，发生小规模的爆炸，驾驶员见此景，弃车而逃。整个火灾持续时 间约2h，将车辆及其物品一烧而尽。车辆附近的消防箱、火灾感应器、拱顶电缆桥架、灯具、情报板、路侧边沟内的电缆管道等被烧坏，桥架出现很大扭曲变形， 遭燃烧破坏的区间约200余米。在衬砌结构方面，停车带侧的边墙瓷砖全部脱落，拱部原涂有防火涂料，火灾后，燃烧点附近只看见混凝土原色，并呈凹凸状，显 然在高温作用下已有一定程度的劣化现象，据现场管理人员介绍，钻孔取芯强度试验，衬砌整体强度未受大的影响。 

    发生火灾时，出事点前后均有车辆行驶，但交通量不大。由于该车停靠在紧急停车带，前方车辆很快驶出洞外，后方车辆基本上也朝前驶出洞外，部分车辆后退倒出 进洞口，未使用横通道。由于中控室发现火灾及时，使其已进入隧道内的一辆易燃物品车辆倒车退出洞口，避免了第二次火灾事故。与此同时，进洞口前的情报板及 时显示出火灾警示信息，防止后续车辆继续进入洞内，避免了更大的灾难。 

    火灾发生后，最早到达出事点的交警巡逻车向外传递信息。中央控制室通过摄像机和火灾感应器很快发现洞内情况，11min后，管理人员赶到出事地点，当时火 势已大，该车辆旁边的消防箱已烧坏，无法使用，管理人员曾试图使用其它较近的消防设备，但设备规模有限，加之火势很猛，只好放弃最后的希望。但管理人员对 疏散车辆交通发挥了作用。 

    持续2h的洞内火灾，未造成人员伤亡，但造成了较大的经济损失和中断交通18天，造成不良的社会影响，其教训是深刻的。 

2.2 勃朗峰隧道（Mont Blanc）火灾 
    该隧道位于法国与意大利间，全长11.6km，建于1965年，为单洞双向交通，采用全横向通风，送、排风道设于隧道底部，有主从式监控中心两个。隧道由 法国和意大利共同管理。1999年3月24日早上由一辆装黄油的车自燃引起大火，尽管实施了紧急救援，但仍造成了燃死41人，燃毁43辆车，交通中段一年 半以上的重大损失。意大利及法国有关技术人员已对该事故从发生过程的每一分钟作了详尽分析，并总结了如下重要经验： 

    （1）首先应于洞外一定范围进行预监控与检测，避免有问题的车辆进洞。 

    （2）对向交通条件下火灾时的洞内风速应该≤1.5m/s，以避免产生混流，影响火灾排烟与救援。单向行车火灾时的洞内风速可以稍高一点。 

    （3）应注意保持车距，车距对大货车而言，宜控制在150m以上。 

    （4）避难洞室间距应控制在300m，面积应有30m2以上，以保证人可以在洞内呆2t。勃朗峰隧道改造后，将把避难通道与下部送风道连通，以保证火灾时人能进入新鲜空气风道逃难，并保证每隔600m的排风量为150m3/s，满足40MW热量的排放。 

    （5）将设置专门的值班救护所，共设置三个，以保证救援人员5min内能够到达事故现场。 

    （6）完善两个监控中心，一个为主，一个支持，以保证系统的完好。 

    （7）隧道的原排风能力太低，仅为每5.8km，150m3/s。现改为150m3/s/600m，并增加适量射流风机进行风量调节。 

    （8）增加隧道自动喷淋系统，以便尽快对火灾进行扑救。 

2.3 托恩隧道（Tauern Tunnel）火灾 
    该隧道位于奥地利境内，全长6.4km，建于1975年，纵坡1.5%，每昼夜交通量14300辆，19%为大型载重车，为全横向通风。1999年5月 29日凌晨4：49分，洞内正在维修作业，局部封闭一个车道。一辆大卡车从后部将4辆小车撞坏并引起大火，火灾持续4h，烧死13人，烧毁34辆车。从火 灾发生至报警仅1min，救援人员赶到现场时已无法接近现场，火灾发生后45min救援才得以展开。这次火灾烧坏结构长度达600m，估计火灾点附近的温 度1100℃。修复工作共花费1000万奥地利先令，共计3个月，而收费损失达4000万先令。通过对这次事故的详尽分析，奥地利技术人员提出了一系列提 高隧道营运安全的措施。这些措施包括： 
    （1）采用先进的线性火灾检测装置。 

    （2）隧道排气能力2min内达到最大，排风能力为12m3/km，新鲜风的送风能力为190m3/s/km。 

    （3）自动进行交通管制，当发生事故时应迅速阻止车辆进洞，以减小损失。 

    （4）紧急电话距离调整为212m。 

    （5）汽车横洞间距由1600m，调整为800m，并迅速实施二期工程，尽快改为单向行车。 

    （6）设置两个独立的消防水池，并分别位于两个洞口。 

    （7）每隔150m应设置有逃离方向的指示标志。 

    （8）调整火灾排烟口的百叶，使其在火灾排烟能方便启动。 

    （9）设置避难室，面积2.2m×2.3m，保护5~7人避难，并按一定间距设置新鲜空气供应站，每站保证能在火灾时为106人提供新鲜空气，新鲜空气供应量为2.75m3/min。 

    （10）长度大于1000m的隧道宜采用混凝土路面。 

2.4 圣哥达隧道（St. Gotthard Tunnel）火灾 
    2001年10月24日，世界最长的运营公路隧道之一的瑞士St. Gotthard隧道发生火灾，造成11人死亡。事故发生在距隧道南口1.5km处， 一辆行驶的货车由于轮胎爆裂而突然转向逆行车道，并与对面驶来的货车相撞起火，其中一辆车上所载的轮胎使火灾情况更加严重。在200m的范围内，大火的温 度高达1200℃，引起隧道顶板大块坍塌。该隧道于1980年开通，被认为是欧洲最安全的公路隧道之一。每250m有4.5m宽的横通道，并与距主隧道 30m面积为7.5m2的平行导洞相连，平行导洞内装备有与主隧道完全独立的通风系统，这次事故中约有100人借助这些设施逃生。 

3. 我国公路隧道火灾防救的具体建议 
    从上述四座隧道火灾事故看，火灾的概率不低、危害较大，必须认真对待。现对我国公路隧道火灾防救提出如下具体建议： 

3.1 应重视防灾设计 
    建议从隧道线形、隧道结构、隧道路面、内装饰、标志标线等各个方面综合考虑隧道的安全要求，并根据隧道规模及交通量配备防灾系统。 

    （1）隧道平纵线形应尽量避免小半径曲线进洞； 

    （2）隧道洞门不宜过亮； 

    （3）隧道行车道宽度及余宽应保证； 

    （4）隧道路面应与洞外路面面层协调，不宜过分强调水泥混凝土路面；重庆渝合高速公路北碚隧道（4035m）采用重庆交通科研设计院研制的阻燃型沥青路面取得了很好的效果； 

    （5）隧道内装饰材料应有利于防火； 

    （6）隧道标志标线应清晰、醒目，并比洞外密度大； 

    （7）隧道路缘宜使用防撞吸能型侧石； 

    （8）单洞对向交通，则应在隧道行车道两侧设置紧急停车带，间距可采用700~800m； 

    （9）特长隧道应具有独立的避难通道。特长隧道能够同时实施双洞最为理想。对分期修建，则应在第一期隧道建设中配备避难通道，或配合合理的通风形式，巧妙 利用送风道进行避难。对单洞双向交通长度超过4000m的隧道，建议设置专门避难通道。目前，我国四川二郎山隧道（4160m）、鹧鸪山隧道 （4423m），重庆通渝隧道（4200m）均为单洞双向交通隧道，设置了专用的平行避难通道； 

    （10）每隔150m应设置有逃离方向的指示标志； 

    （11）隧道消防水排泄通道应与管线沟分离。 

3.2 建立隧道安全评价体系，对我国现有长和特长公路隧道进行安全考评 
    由于我国的长和特长公路隧道的火灾防救研究与经验不足，一些已建隧道的防灾能力严重不足，根据我院对部分特长公路隧道的检测发现：防灾设施规模不统一、工 作不正常，分期实施的通风系统不能满足防灾要求。为此建立隧道安全评价体系，对我国现有长和特长公路隧道进行安全考评很有必要。借鉴欧洲经验，建议从以下 几方面对隧道营运安全进行技术评价，并分级考评，根据评价结果迅速改进。 

    （1）防灾相关系统的工作状况：包括路面、标志、标线、消防水排水沟与电缆沟是否混合、照明和交通量检测； 

    （2）交通监视系统：包括摄像机、车队警告等； 

    （3）交通控制系统：包括车速、车队指示器及对向交通双侧设检修道等； 

    （4）通讯系统：包括紧急电话抗干扰，移动网络通讯等； 

    （5）防灾系统：包括火灾报警、灭火、通风系统以及火灾检测确认等； 

    （6）避难系统：包括救援室、防火避难室、避难通道； 

    （7）紧急救援设备：包括具有红外摄像仪的隧道火灾救援车。 

3.3 开展火灾防救教育与定期演习 
    从已发生的隧道火灾看，隧道使用者对安全设施不了解或不会使用，是火灾损失严重的重要原因。因此对公路隧道防灾设施进行科普教育与宣传，使隧道使用者对此 有所了解。一些隧道火灾应对措施不及时，防灾预案过于复杂，也是火灾损失严重的重要原因，因此有必要针对高速公路长和特长隧道，其它公路特长隧道应针对隧 道内可能出现的火灾及交通事故，制订周密的救援计划及简便的防灾预案，并按计划进行不少于1次/年的针对性实地救援及防灾演习，并通过演习完善防灾预案， 其它各种设施应与防灾设施紧密配合。 

3.4 制订完善的公路隧道安全设施养护计划 
    目前公路隧道普遍存在重建轻养，灾害时安全设施不能正常工作将失去其意义，为此安全设施的标志应保持完好、醒目。除对洞内消防设备、报警设备、洞外消防设 施进行的外观巡视，发现异常应及时处理外，建议按表1安全设施进行经常性、定期检修，在检修期间应有相应的防灾措施。安全设施设备完好率应不低于98%。 

3.5 隧道通风防灾 
    特长隧道的通风方案，除考虑正常情况的通风外，应当对火灾时的排烟作详细考虑，并按600m一段分段制订详细的火灾气流组织计划，并有足够的排烟能力。 

    隧道对向交通条件下火灾时的洞内风速应该≤1.5m/s，以避免产生混流，影响火灾排烟与救援。单向行车火灾时的洞内风速可用2~3m/s。 

    隧道通风防灾建议在安全设施的设计中把火灾检测设备、控制软件及洞内外交通指示设备，采用先进的总线控制方式，组成高效的监控模式，以充分发挥控制设备的作用。并在洞外提前监视，避免有问题车辆进洞，同时为通风的前馈式控制提供依据。