淺析隧道火災成因與施救系統(tǒng)的選型

經(jīng)濟的高速發(fā)展，帶來道路交通的日新月異。與此同時，隧道交通也迅猛發(fā)展。有穿山越嶺的鐵路、公路隧道，有穿越江河湖海的水下隧道，而隧道的消防安全問題也日益為人們所關注。隧道一旦發(fā)生火災，煙霧大、溫度高、能見度低，給火災撲救和人員疏散帶來困難；隧道斷面小，車輛魚貫而入，發(fā)生火災時人員、物質(zhì)和車輛疏散相當困難。因此，火災在車輛之間蔓延也比較快；隧道發(fā)生火災，溫度高、消防人員進攻道路缺乏，很難接近火源撲救。撲救的困難勢必會造成嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失，因此，隧道的消防安全日趨引起人們的高度重視。

一、隧道發(fā)生火災的原因

隧道火災類型復雜，各類火災都有可能發(fā)生，而車輛火災是隧道火災的主要因素。據(jù)統(tǒng)計，公路隧道的火災頻率為10-17次/億車。公里，平均頻率為13.5次/億車。公里。引起汽車火災的原因是電氣線路短路起火，汽化器起火，載重汽車氣動系統(tǒng)起火，汽車油箱著火等。如1964年日本關門隧道火災就是因汽車電氣線路故障引起的。

貨車上貨物引起火災，隧道內(nèi)有各種車輛通過，它們所載的貨物有的是可燃的或是易燃的，甚至裝載有爆炸品及其他特別危險物品，1977年日本都天良野隧道火災，就是由于貨物遇火種引燃造成的；1996年11月18日21時45分，英法

海隧道一列火車起火，這是英法海底隧道貫通以來所發(fā)生的最嚴重的事故，大火發(fā)生后，消防隊員全力撲救?；馂某掷m(xù)6小時之久，致使歐洲隧道公司不得不關閉這段5公里長的隧道，此次火災造成34人受傷，其中重傷2人。經(jīng)調(diào)查證實，列車上裝載有大量的聚苯乙烯等易燃化工產(chǎn)品，加劇了火勢的迅速蔓延。

車輛互相撞擊起火。由于受狹小空間的限制，隧道內(nèi)道路比較狹窄，能見度較差，情況復雜，容易發(fā)生車輛相撞事故。如1971年3月，法國一列貨物列車為一列油罐車在進入克洛次隧道北口附近時相撞，油罐列車爆炸起火，貨物列車司機和副司機當場死亡，部分隧道倒塌，經(jīng)整修96天才通車，造成嚴重的人員傷亡和重大的經(jīng)濟損失。鐵路軌道故障，貨物列車顛覆引起火災。隧道自身的原因如電器線路，隧道檢修等也可導致隧道的火災。

二、隧道中的火災隱患

隧道的發(fā)展是隨著.經(jīng)濟和交通的發(fā)展應運而生的。國情不同，地域差別；隧道設計規(guī)范及標準尤其消防方面的要求總是滯后隧道的發(fā)展；同時由于管理方面的差錯，致使隧道的火災隱患較為突出。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

通風排氣道少。隧道內(nèi)通風排氣道少，必然造成通風不暢，溫度上升快，一氧化碳、二氧化碳及汽車尾氣等許多有毒有害氣體滯留在隧道內(nèi)，不但傷害人體健康，而且還易發(fā)生火

災和爆炸，造成重大損失。

水下隧道，鐵路隧道，缺少緊急出口通道，尤其是單孔隧道。當前各隧道的外觀化較優(yōu)美，結(jié)構(gòu)各不相同，高度和密度也各有不同，但普遍缺少緊急進出口，尤其是一些單孔隧道，江河湖海水下隧道，只能從兩端進出，地鐵隧道也只能從車站進出。有些隧道雖有少量進出口，但標志不醒目，或者作為他用。如果發(fā)生火災，不但消防和救護車輛無法迅速到達現(xiàn)場，人員及物質(zhì)的疏散也相當困難，必然造成重大災難。

防火救護設備少。不少隧道沒有按要求設置火災自動報警系統(tǒng)及自動滅火系統(tǒng)聯(lián)運控制系統(tǒng)，有些隧道甚至缺少必要的消防水源和滅火器材，消火栓間距過大，無消火栓水泵接合器，也沒有設置必要的防火區(qū)，救護工具缺少。一旦發(fā)生火災，現(xiàn)場人員無法及時滅火，救援人員也束手無策，巧婦難為無米之炊，此者在鐵路隧道中表現(xiàn)的尤為突出。

此外，通過隧道運輸可燃、易燃及爆炸危險物品多，由于空間狹小，通風不暢，許多有害物滯留在隧道中，遇高溫明火極易發(fā)生火災和爆炸。1999年3月24日，位于法國監(jiān)管地段的勃朗峰隧道內(nèi)發(fā)生火災，該隧道是意大利和法國通過阿爾卑斯山的交通要道，寬8.6米，長11.5公里，中午11時許，一輛滿載面粉和黃油的比利時長車在隧道中部失火，接著迅速殃及前后車輛，大火持續(xù)48小時，造成41人死亡

及重大財產(chǎn)損失的慘劇。

通信不暢，嚴重制約了隧道火災的撲救。長大隧道應按要求設置的有線、無線通信均不能設置到位。

三、隧道的火災特點

煙霧大，溫度高。隧道內(nèi)一旦發(fā)生火災，由于某種原因隧道空間小，還似處于密封狀態(tài)，自然排煙及機械排煙條件差。因此煙霧大，同時燃燒產(chǎn)生的熱量難于擴散，致使隧道溫度迅速上升；缺乏應有的應急照明系統(tǒng)，火災導致正常的照明系統(tǒng)破壞；能見度低，給撲救和疏散人員帶來極大的困難。

疏散困難。隧道橫斷面小，空間狹窄。車輛魚貫而入，同時發(fā)生火災時，火勢在車輛之間蔓延迅速。缺乏必要的人員及車輛緊急疏散出口，造成人員及物質(zhì)的疏散困難。

撲救困難。隧道發(fā)生火災，消防人員進攻道路缺乏，很難接近火源撲救。高溫、低能見度、濃煙、缺氧，沒有現(xiàn)代化的消防救援撲救設施是很難接近火源的。同時通訊不暢，隧道內(nèi)外工作人員缺乏通信聯(lián)系，給火災的撲救增加更大的困難。

四、隧道防火措施

①提高隧道的耐火等級，劃分防火分區(qū)。②設置必要的通風排煙系統(tǒng)，事故照明，事故廣播和疏散指示標志。③對長大隧道應設置消防應急設施火災自動報警系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)及監(jiān)視控制系統(tǒng)，顯示隧道的運營狀況。④加強消防通信系統(tǒng)，為確保隧道火災的通信的暢通，隧道通訊由有線通訊和無線通信兩部分組成，事故發(fā)生時道路巡視人員或現(xiàn)場司乘人員能通過固定電話和移動電話等方式將事故信息及時告知消防中心，實現(xiàn)通信聯(lián)絡功能，以便及時準確處理事故。⑤設置必要的人員緊急疏散出口，隧道的疏散以人員為主物質(zhì)及車輛為輔，隧道一旦發(fā)生火災事故，首先應確保人員的疏散，物質(zhì)或機

動車輛在隧道火災情況下的疏散已經(jīng)不現(xiàn)實。因此，按要求設置隧道人員緊急疏散出口必不可少。⑥加強隧道的消防管理，尤其是進出隧道車輛的管理。

五、隧道滅火系統(tǒng)的選擇

為保障隧道的安全運營，針對隧道火災的特點，對各種火災事故的及時發(fā)現(xiàn)及時滅火和救援，保證人民生命財產(chǎn)安全，選擇一套安全可靠、經(jīng)濟合理、方便實用的消防滅火系統(tǒng)十分必要。

目前在國內(nèi)外隧道中使用的自動滅火系統(tǒng)，主要有高科技脈沖自動滅火、泡沫一水噴霧滅火系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)、細水噴霧滅火系統(tǒng)及純水的自動噴水滅火系統(tǒng)。

1、脈沖滅火系統(tǒng)

瑞典消防科技部門研制成功撲救隧道火災高科技脈沖設備，實用性較強。為了檢測脈沖系統(tǒng)在撲滅隧道火災中的重要作用，在國際消防技術(shù)委員會的主持下，瑞典消防協(xié)會邀請英、法、德等國家專家在瑞典西海岸260公里長隧道中進

行滅火試驗。

試驗在隧道中部點燃大火，環(huán)保部門檢測火災不同階段的溫度和各種有害氣體含量，消防部門用脈沖設備迅速滅火，此后，又進行多次試驗，每次試驗結(jié)果證實此種脈沖設備撲滅火災具有以下特點：

滅火速度快。使用此設備時，首先噴灑大量霧狀細小的水滴，迅速吸熱降溫，能在幾分鐘內(nèi)迅速控制和撲滅火災。

節(jié)省大量滅火用水。1升水噴灑的大量霧狀水滴可以撲滅200平方米的火災，和自動噴水滅火系統(tǒng)等設備相比，可以節(jié)省水95%，脈沖滅火設備主要用水作滅火劑，同時可增加其它滅火溶劑。水的獨特優(yōu)點是能迅速吸大量熱，溫度越高，吸收的熱氣越多。此設備在滅火時噴灑出大量霧狀水滴，迅速吸熱，使火場溫度快速下降，將火控制和撲滅。此設備每升水噴出的水霧可以覆蓋200平方米，不但滅火速度快，而且節(jié)省大量的滅火用水和保護環(huán)境。

此設備中的大功率高壓系統(tǒng)可促使噴水閥門加速開關周期，每開關一次只用10至30毫秒。速度快，噴水多，吸熱和滅火速度快。高壓閥安裝在驅(qū)動設備和火災水罐之間，把驅(qū)動燃料和滅火劑分開，滅火時用25帕氣壓，迫使貯水器中水流出，設備啟動后，閥門自動打開噴水滅火。

當前已有不少國家的隧道使用該設備，此設備在撲滅隧道火災時，還應備有相應的防火設備，火災自動報警系統(tǒng)，聯(lián)

動控制系統(tǒng)消防水源等，以實現(xiàn)脈沖自動滅火的功能。

2、泡沫水噴霧滅火系統(tǒng)

實驗結(jié)果表明，當采用4.2m/s縱向風速進行實驗時，實驗結(jié)果顯示此縱向風速對泡沫~噴水聯(lián)用滅火系統(tǒng)只有很小的影響，所有實驗皆在30秒內(nèi)撲滅火災。

當系統(tǒng)的噴頭安裝在隧道墻壁上時，滅火所需的時間相對較長（一般為2分鐘），原因是因為距離較遠，噴出的泡沫覆蓋不平均，噴霧強度較弱。實驗結(jié)果表明，噴灑強度為6.5L/min.㎡時，足以撲滅隧道的一般液體火災。

3、水噴霧滅火系統(tǒng)

實驗結(jié)果：在大部分的實驗中水噴霧系統(tǒng)都能成功的將液體燃料的表面溫度降到它的燃點以下，當液體燃料本身的燃點低于60攝氏度時，此系統(tǒng)可以非常有效的滅火，但當液體燃料燃點較低時，此系統(tǒng)的滅火效果相對較差，該系統(tǒng)對大面積的液體火災噴灑溫度要求大于較小面積的液體火災。

當噴頭安裝位置在液體火災上方時，可能會出現(xiàn)水花飛濺情況，而液體火災也可能在系統(tǒng)停止供水之后才會熄火。

該滅火系統(tǒng)的滅火能力并不完全依賴系統(tǒng)的噴霧強度，噴頭的種類及大小都是重要因素。

實驗結(jié)果：當水噴霧噴頭可能被阻擋時所需噴霧強度會相應提高，當液體燃燒本身的燃點高于60攝氏度時，需要25L/min.㎡的噴霧強度控制火災，而當液體燃料本身的燃點

高于120攝氏度，需要10L/min.㎡的噴霧強度來控制火災。

4、細水噴霧滅火系統(tǒng)

當使用泡沫~水混合物的濃度越高時，它的降溫能力就越低。實驗結(jié)果表時，使用泡沫~水混合的實驗全部都無法滅火，但對火災有抑制作用。與沒有泡沫時相比，使用泡沫~水混合物由于可燃物被泡沫覆蓋住，當系統(tǒng)停止供應時，相對而言復燃的機會較小。水壓對火災有一定的影響，水壓高時滅火效果更好，水壓低時滅火效果差。該系統(tǒng)在停止供應后，火災復燃的機率較大。

結(jié)論：細水噴霧滅火系統(tǒng)需要較長的滅火時間而且依靠減少空氣中氧氣的濃度來滅火，大部分火災不會被完全撲滅?；馂膹腿紮C率較大。

5、純水自動噴水滅火系統(tǒng)

該系統(tǒng)能有效降低火場溫度，對撲滅火災有一定的作用。但大部分國家并不建議在遂道內(nèi)安裝該系統(tǒng)。國為主要的隧道火災原始于汽車引擎，而汽車引擎都有引擎蓋覆蓋?；蛭挥谄嚨撞恳韵拢腔鹨褵揭欢ǖ某潭?，否則無法激活自動噴水滅火系統(tǒng)，另外純水的自動噴水滅火系統(tǒng)的安裝將會引發(fā)以下問題：在無添加劑的情況下，汽油或其它化學物混合可能導致爆炸；當明火被撲滅時，有可能可燃氣體繼續(xù)產(chǎn)生，進而引起爆炸；水可能載有燃燒的浮油四處流動，進而擴大燃燒區(qū)域；濃煙層被水冷卻進而下降，導致隧道斷面

充滿煙霧能見度低；對控制車輛火災效果較差。

上述滅火系統(tǒng)均應與自動報警系統(tǒng)及聯(lián)運控制系統(tǒng)相匹配才能實現(xiàn)及時發(fā)現(xiàn)火災，自動控制和撲滅火災的功能。

通過對以上自動滅火系統(tǒng)效果，經(jīng)濟性及維護管理等因素的比較得出以下結(jié)論：

純水的自動噴水滅火系統(tǒng)對隧道情況來說并非是一個合適的滅火裝置，在大部分情況下并不建議采用。但較其它系統(tǒng)而言相對較為經(jīng)濟。

不能依靠水噴霧滅火系統(tǒng)來控制或撲滅在隧道內(nèi)可能發(fā)生的低燃點液體火災，除非系統(tǒng)采用較高的噴灑強度。另外所使用的水可能會載有燃燒的浮油等物質(zhì)四處流動，進而擴大燃燒區(qū)域。

對液體火災來說，泡沫~水混合物的效果較單用水好，而且可以采用較低的噴灑強度，貨車火災需要濃度三到四倍的泡沫水混合物來控制。

良好的通風環(huán)境的隧道反而會對細水霧自動滅火系統(tǒng)的效果造成負面影響。

從上述分析比較看，高科技脈沖滅火裝置是較先進的撲滅隧道火災設施，值得推廣，泡沫一水噴霧滅火系統(tǒng)滅火效果好，真正能起到自動滅火的作用，泡沫一細水霧較泡沫一水噴霧節(jié)水（一般只有后者的1/10），泡沫一細水霧是泡沫一水噴霧的延伸和發(fā)展，后者對水質(zhì)、管道及壓力要求較高，相應成本也較高，對控制火災有較好的效果。

根據(jù)不同的國情，不同的地域情況，選擇一套適合自身隧道的安全可靠、經(jīng)濟合理、方便實用滅火系統(tǒng)十分必要。