公路隧道的火灾问题探析

2022-09-11

交通问题是制约地方经济发展的重要因素。自我国第一条沪嘉高速公路通车以来, 国内高速公路建设得到了快速的发展。公路隧道作为公路交通的重要组成部分, 其安全运行越来越受到各级主管部门的高度重视。由于其建筑结构复杂, 环境密闭, 一旦发生火灾, 扑救十分困难。尤其是隧道中部发生火灾, 由于通风不足, 排气管道少造成的浓烟将会把较多的车辆和随车人员堵在隧道内, 而且容易造成车辆连续燃烧或爆炸的连锁反应, 使隧道的结构及照明等设施遭到致命性的破坏, 甚至产生垮塌, 往往会造成惨重的人员伤亡和重大的经济损失。

1 公路隧道火灾的原因和特点

1.1 火灾的原因

车辆火灾是隧道火灾的主要来源。由于车辆超速行驶和隧道能见度低, 常常会发生车辆之间的碰撞或者车辆与隧道设施相撞, 发生交通事故导致火灾;车辆机件摩擦、化油器回火、电器线路短路、车辆漏油等会引起车辆因本身故障起火, 从而引发火灾;车辆上装载的可燃或易燃的物品可能会因各种原因引发火灾。隧道内的设施也可能会因为各种原因着火而引起隧道火灾。

1.2 火灾的特点

公路隧道的建筑特点决定了隧道突发性火灾事故主要有一下几个特点。

(1) 火灾蔓延速度快, 火能从一个燃料的火源跳跃一段相当长的距离传到下一个燃料点, 随着温度的升高, 车内的燃料、轮胎会引起更加激烈的燃烧。

(2) 浓烟扩散快、毒性大、能见度低、温度较高, 有毒浓烟迅速积聚, 不易排出, 很容易造成人员中毒、窒息死亡。

(3) 疏散营救困难。由于火灾蔓延速度很快, 可能使隧道内的照明系统、监控系统和自动报警系统等在短时间内失效, 这就延迟了消防车辆到达现场的时间, 事故发生后造成交通堵塞, 消防车无法靠近火源, 而且隧道狭小能进去火场内部的消防人员有限, 浓烟积聚, 不易观察到起火的部位, 使得火灾扑救变得十分困难。

2 公路隧道火灾烟气流动和烟气分布分析

公路隧道内发生火灾, 会迅速传播并加热空气, 而且火灾会产生浓度很高的CO。在近乎封闭的空间中, CO都会由通风气流传播到整个风道, 造成烟雾地带。而在纵向风速达到一定值时, 隧道火灾存在滚退分层现象。在隧道同一断面上, 形成下部为新鲜气流向火源方向流动, 上部为烟流逆风方向的现象[1]。

根据烟气流动特性分析, 将整个隧道分为火源区和扩散区两个区域。在火源区, 火源不断释放热量产生大量烟气, 烟气的质量流量不再保持恒定。在扩散区域火灾的热释放率为零, 并没有新的烟气质量流产生。在扩散区, 烟气温度分布主要受到烟气流速、隧道壁面温度和辐射换热系数的影响, 而在火源区除了上述因素外, 还受到火源释放率和烟气发生量的影响[2]。

3 隧道火灾的防范和应急措施

隧道防火灾应贯彻“以防为主、防消结合”的原则, 集中考虑人员的生命安全、财产保护及隧道使用的连续性这三方面的防火安全设计要求。

3.1 做好火灾源头的控制

禁止运装化学危险品的车辆通过隧道, 通过交通法规和管理手段减小在隧道内发生火灾的可能性, 加强隧道内行车安全宣传, 加强安全措施和标准建设, 对有关公路隧道建设过程中涉及到的安全标准等问题制定一套统一的标准。

3.2 加强对隧道本身的建设

隧道内部应有有完善的自动检测、报警和灭火系统, 能自动捕捉检测区域内火灾初期的烟雾或热气, 在联控系统的控制下启动消防灭火、紧急广播和闭路电视监控等系统。光纤光栅感温火灾探测是目前运用较多的一种系统, 如图1所示[3]。

隧道的主体主体钢筋混凝土结构的保护层应具有足够的耐火能力;隧道内的装修材料、排风管、电缆等应考虑耐高温的要求, 并考虑消防电源, 以防爆炸对电源的破坏;通风设计时应考虑隧道火灾时的排烟问题, 选择可逆型风机便于火灾时排烟;隧道内应备有足够的水源和设置防火隔离措施或避难设施;定期对隧道内的机电设施和消防设施进行检查和维护, 保证设备始终保持良好的运行状态。

3.3 提高隧道火灾的处理能力

根据各个地区不同情况, 可针对性的组建隧道应急救缓队伍, 定期展开救缓演练, 发生事故时, 立即参与救缓工作。路政人员和高速交警要配合好消防部门和120急救中心的工作, 救缓队员要根据风力、风向及火灾现场不同的情况采取相应的措施, 以保证事故造成的损失降到最小。

3.4 事故人员的逃生

隧道内起火后, 人员车辆应迅速逃离现场, 在条件允许的情况下应向逆风向逃离, 避免拥挤、碰撞。在发生火灾时, 人要经过两个阶段:意识到火情发生并制定行动措施, 开始逃离到逃离结束。人员安全的逃离时间是火灾爆发成灾之前, 在自然通风方式的隧道内, 安全距离为离火源最近的通风口。根据不同人员在火灾现场的心理活动差异 (随着年龄的增加容易慌乱) , 在自然通风方式的隧道内, 假设火灾爆发的时间为5分钟, 按最慢的逃生速度0.8m/s计算, 在5分钟内的最远距离为240m。也就是说人员是有机会在火灾爆发之前到达安全的地方的。