车辆电气设备故障、线路短路、汽车发动机过热、载重汽车气动系统发生故障等引发火灾。隧道内道路较长路面窄小, 能见度较差, 车速控制不好, 容易发生车辆相撞事故, 从而引发隧道火灾。隧道内运输易燃易爆物品等危险品的车辆遇明火或热源发生燃烧或爆炸所引发的火灾。
火灾作为公路隧道的主要灾害, 其危险性表现在以下几点。
公路隧道内空间小、道路狭窄、通风条件差, 一旦发生火灾, 势必人员伤亡多, 经济损失大。火灾蔓延速度快。公路隧道的管道、风道等结构特性都十分有利于火势的蔓延, 若在发生火灾时未能及时控制通风设备, 则火势蔓延速度会更快。由于公路隧道无窗户, 出入口少, 火灾发生后浓烟积聚不散无法排出, 而且以1m/s的速度向四处扩散迅速充满全洞, 造成缺氧和能见度降低, 人员疏散和逃生困难。扑救困难。由于隧道出入口少, 通道狭窄, 施救人员很难接近火源灭火;在高温、浓烟环境下, 容易发生视线不清、缺氧等对人的生命构成严重威胁的现象;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。
安全疏散是防火设计中的关键技术。特别是在较长的隧道中, 对疏散方式和疏散距离的确定非常重要。欧洲国家以一个带着两个孩子的妇女遭遇火灾时疏散到达安全地带的时间和距离为标准。通常, 为应急一般性火灾, 应以300m为设计标准在隧道内设置逃生口或避难所, 安全避难所的设置应以消防队员赶到现场施救之前为人员提供暂时保护为原则。较长的隧道应采用双向分离的两孔隧道, 隧道间应设置在运营阶段维护和防灾中都具有重要作用的消防联络通道。
隧道内必须合理、醒目地设置能够帮助人员逃生的信号和标记, 且应设计和安装在较低的位置, 确保不会被烟雾遮盖。当灾难发生时, 人员能够较容易地辨别和找到安装在隧道内的紧急逃生设备或紧急出口。
目前, 国内外隧道固定消防技术主要有灭火器、消火栓、高压水喷淋技术以及高压水喷雾系统。隧道内, 每隔100m～200m设置一个应急点, 应急点备有一个电话、两个灭火器和一个消防栓。应急设施的作用是为了将初期火灾扑灭, 通常由非专业人员使用, 消防设施应配备详细的使用说明。消火栓一般为专业人员在火灾扩大而灭火器不起作用时使用。消防栓设计的标准间距为50m。近年来国内外采用水喷淋和水喷雾等高压水射流技术进行防灾救援。高压水喷雾灭火系统具有较强的灭火减烟功能, 而且具有用水量少、管道细小、消防供给水简单等优点。
通风设计思路如图1所示。
交通量的确定应该是一个严谨的科学统计、计算和推导的过程, 但由于主观或客观原因往往造成交通量预算与实际运营相差巨大, 特别是近些年经济发展较快, 交通量的猛增远远超出了设计时的预测, 导致隧道通风设备不够或通风方式严重地不适应。如何准确地预测交通量, 值得研究人员进一步地深入研究和探索。
很多公路隧道的通风计算, 直接按交通量和行车速度取值的方法设计, 与实际情况不相符。交通工程学理论认为, 车流密度、交通量和实际行车速度三者之间有明确的对应关系:当车流密度与交通量较小时, 洞内线形行车速度最大;当车流密度、交通量逐渐增大时, 车速会随之减小, 直至达到一个合理速度, 这时交通量最大, 所以在通风计算中应根据交通量科学合理地进行车速计算。
国内隧道设计中, 隧道线形是技术人员确定的。他们在决策时, 一般很少按照JTJ026.1-1999《公路隧道通风照明设计规范》设计规范, 考虑隧道纵坡对运营通风的影响, 而事实上, 隧道纵坡对需风量的影响非常大, 因此, 在隧道设计中, 应对隧道纵坡进行合理取值。
《公路隧道通风照明设计规范》中所给出的各类汽车基本排放量仍停留在1995年。规范中虽然也给出了CO的1%～2%的年折减系数, 但具体设计时应该取多少, 随意性很大, 有的甚至于根据“人为”需要来调整。而实际上折减系数对需风量影响非常大, 因此, 具体计算中究竟取多少很值得技术人员深入研究。
隧道通风计算中交通组成是一个重要指标, 它直接影响需风量。目前, 交通组成依据隧道工程可行性研究报告, 但往往缺少发动机汽柴比。具体计算中, 通常参照目前市场上各种车型大概的发动机汽柴比来确定。因设计中缺乏对具体路线的交通流组成特性以及隧道远景发展趋势的考虑, 严重影响了通风设计的准确性, 所以在工程可行性研究时, 应该认真调查分析和科学预测各种车型的发动机汽柴比。
公路隧道的通风, 除应满足正常运营, 还必须满足火灾发生时的通风需求。由于隧道火灾的随机性, 通常很难做到提前预防, 加之隧道环境封闭, 灭火救灾困难, 一旦发生火灾, 损失巨大。所以, 隧道应设计横向和纵向两种通风方式。此外, 在研究具体通风方案时, 不仅应该对隧道防火区段的划分、横通道的设置、横通道的开启与关闭、烟流排出的路径与速度、逃生通道的空气补给等进行准确地定位, 也应对避难洞的新风需求、隔温安全段的长度和降温措施及火灾时的风机控制等进行详细地设计和计算。设计时, 可以分阶段分层次进行, 对隧道的正常通风、安全等级以及防灾救灾预案的制定等进行综合考虑。
隧道防灾和救灾是集技术、管理为一体的综合体系, 应在对公路隧道灾难的成因、特点与危害深刻认识的基础上, 研究和借鉴先进的隧道设计技术, 加大隧道灾害的综合防控科研攻关力度。
摘要：本文基于笔者多年从事隧道防火设计的相关工作经验, 以公路隧道防火设计为研究对象, 论文首先分析了公路隧道火灾的主要原因、特点与危害, 进而详细探讨了公路隧道防灾与通风设计的方案, 全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华, 相信对从事相关工作的同行能有所裨益。
关键词：隧道,防火,设计,方案
[1] 阎慧群, 雷兵, 王清远, 等.隧道火灾高温后混凝土的力学性能研究[J].科技资讯, 2008 (5) .
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