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篇1

關鍵詞：城市交通隧道；消防安全；防火技術設計

一、概述

交通隧道一般包括公路隧道、鐵路隧道和地鐵隧道及城市其他交通隧道等。近年來，由于不斷增長的交通流量和路況改善以及運輸物品的復雜性，增加了交通隧道的火災風險，引發(fā)了不少嚴重的火災事故。例如1999年3月24日發(fā)生在法國和意大利之間的Mont Blanc隧道火災，死亡41人，36輛汽車被毀；1999年5月29日發(fā)生的奧地利Tauern Motorway隧道火災，死亡12人，傷50人；2000年11月11日奧地利卡布倫山過山纜車火災，死亡155人，傷18人。

二、隧道的防火技術設計

在公路隧道防火設計中主要應考慮結構耐火和防坍塌，降低隧道內的材料的燃燒性能，設置火災探測與報警、監(jiān)控信號系統(tǒng)，規(guī)劃與設置分隔、救援、疏散和避難應急系統(tǒng)以及煙氣控制系統(tǒng)等。

（一）隧道的結構保護

隧道內的火災往往持續(xù)時間較長，如Mont Blane隧道火災持續(xù)55h， 36輛車被卷入火災。研究表明，混凝土結構表面受熱后，會產(chǎn)生爆裂現(xiàn)象，且在混凝土底層冷卻之后，還將會出現(xiàn)深裂紋。結構的荷載壓力和混凝土含水率（包括物理水含量和分子結合水）越高，產(chǎn)生爆裂的可能性越大，即使在混凝土配料中加入聚丙烯纖維也不會有明顯改善。未經(jīng)保護的混凝土，如果其質量含水率超過 3%，在遇到高溫或火焰作用后5～30min，內就會產(chǎn)生爆裂，深度甚至可達40～50mm。這是造成隧道跨塌的主要原因。一般在150℃～200℃時，混凝土表面開始爆裂。 混凝土發(fā)生爆裂后，不僅直接威脅救援與逃生，還會使增強鋼筋直接暴露在火災中，減少承載結構的橫截面面積。

因此，隧道結構耐火設計應考慮其內部可能達到的最高溫度、升溫特性以及結構體的火災行為，確定相適應的設定火災規(guī)模與時間―溫度曲線，能保證隧道結構在所規(guī)定類型火災條件下的完整性與穩(wěn)定性。

（二）通風及防排煙

根據(jù)隧道火災事故分析，由一氧化碳導致的死亡約占總數(shù)的50%，因直接燒傷、爆炸力及其他有毒氣體引起死亡的約50%。通常，采用通風、防排煙措施控制煙氣產(chǎn)物及運動可以改善火災環(huán)境，并降低火場溫度以及熱煙氣和火災熱分解產(chǎn)物的濃度、改善視線。

隧道通風主要有自然、橫向、半橫向和縱向通風四種方式。隧道內的通風系統(tǒng)在火災中要起到排煙的作用，其通風管道和排煙設備必須具備一定的耐火性能。對于隧道通風設計，一般需要針對特定隧道的特性參數(shù)（如長度、橫截面、分級、主導風、交通流向與流量、貨物類型、設定火災參數(shù)等）通過工程分析方法進行設計。我國規(guī)定通行機動車的一、二、三級隧道應設置機械排煙系統(tǒng)，四類隧道可采用自然排煙方式。機械排煙系統(tǒng)可與隧道的通風系統(tǒng)合用，且通風系統(tǒng)應符合機械排煙系統(tǒng)的有關要求。隧道火災避難設施內應設置獨立的機械加壓送風系統(tǒng)，其送風的余壓值應為30～50Pa。

（三）安全疏散與避難設施

人員在隧道內的正常疏散速度為1.5m/s，但在有煙氣的情況下可能只有1m/s。一般人的極限輻射熱耐受值為2～2.5kW/m2，消防人員在帶有空氣呼吸裝置時的耐受極限為30min，5kW/m2。一般，160℃的煙氣層的輻射熱為2kW/m2，270℃的煙氣層的輻射熱為5kW/m2。人員在疏散時的最高空氣溫度不應超過80℃，在此溫度下的耐受時間約為15min。

避難設施不僅可為逃生人員提供保護，還可用于消防隊員暫時逃避煙霧和熱氣的場所。在中、長隧道設計中，必須考慮人員安全避難所的設置，考慮通道的布置、隔間及空間的分配以及相應的輔助設施的需要。有些火災表明，火災時有些人雖已進入安全避難所，但由于熱和煙氣的泄漏，最終還是導致了死亡。因此，安全避難所的最低耐火極限除應與隧道結構的耐火極限一致，還應能夠隔絕高熱和阻止煙氣進入，通常應考慮在這些區(qū)域設置獨立的送風系統(tǒng)。一、二、三類采用縱向通風方式的單孔隧道或一、二類水底隧道，應根據(jù)實際情況設置直通室外的人員疏散出口或獨立避難所等避難設施。

（四）自動噴水滅火系統(tǒng)

自動噴水滅火系統(tǒng)是建筑物內應用最廣泛的一種滅火設施。但從現(xiàn)有試驗和使用情況看，目前在公路交通隧道內應用自動噴水滅火系統(tǒng)及其有效性仍存在很大爭議。一般，交通隧道內設置自動噴水滅火系統(tǒng)應充分考慮以下情況：

（1）隧道內的火災通常發(fā)生在車輛的下部、車廂里或車輛的發(fā)動機部分，安裝在隧道上部的噴頭往往達不到滅火效果。

（2）從火災引燃到噴頭動作之間有一段延遲時間，隧道內快速增長的火災使噴灑的細小水滴汽化而產(chǎn)生大量高溫蒸汽，不但難將火災撲滅反而會增加對逃生人員的危害性。

（3）隧道內部狹長，車輛行使形成的活塞風使熱量和燃燒產(chǎn)物會沿著隧道快速蔓延，僅啟動起火點上方的噴頭往往不起作用。

（4）滅火系統(tǒng)動作后產(chǎn)生的冷卻作用往往使沿隧道頂棚的熱煙氣層降低并破壞煙氣分層。

（5）系統(tǒng)中噴出的水會使路面變得濕滑、危險，并可能導致可燃液體火災進一步擴大。

（6）水源及相應排水系統(tǒng)、泵站，系統(tǒng)維護、電力保障等。

根據(jù)世界道路協(xié)會（PLARC）的有關報告，大多數(shù)國家認為絕大多數(shù)隧道火災發(fā)生于油箱和車廂內，自動噴水滅火系統(tǒng)作用不大。因此，在歐洲，自動噴水滅火系統(tǒng)僅用于特殊的目的。例如挪威有兩條隧道中安裝的自動噴水滅火系統(tǒng)是為了保護添加了聚亞氨酯的隧道內襯。比利時、丹麥、法國、意大利、荷蘭和英國的隧道則從不安裝自動噴水滅火系統(tǒng)。在日本，只有10km以上的長隧道和3km以上且通行載重貨車的短隧道要求安裝自動噴水滅火系統(tǒng)。在美國，只有幾條允許裝載危險品的車輛通行的隧道安裝了自動噴水滅火系統(tǒng)。NFPA502也建議僅當車輛運輸危險貨物時，才考慮采用水成膜泡沫雨淋系統(tǒng)。而我國《建筑設計防火規(guī)范》GB50016-2006對此未規(guī)定?，F(xiàn)在比較認同的是:排煙速度> 6m/s 時，不能采用自動水噴淋系統(tǒng)。而隧道火災時排煙速度一般> 6m/s。而常規(guī)的消防對策推薦自動水噴淋系統(tǒng)，很令人費解。

（五）其他消防設施