| 城市隧道火灾消防对策初探 |
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| 作者：石 芳
2004-10-12 8:49:00 |
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摘要: 首先对城市隧道的特点进行了分析, 其次从城市隧道防火设计的耐火等级、防火分隔, 安全疏散设施, 灭火设施,防排烟设施, 火灾报警设施, 通讯设施以及消防安全管理等方面, 有针对性地提出了消防对策。
关键词: 城市隧道火灾; 消防对策
随着我国改革开放进程的加快, 城市现代化建设快节奏的向前推进, 拥挤的交通给人们的生活带来诸多不便, 很大程度上影响了经济建设的发展。城市隧道作为改善城市环境, 缓解城市交通的有效措施应运而生。综观我国, 从20 世纪60 年代上海第一条打浦路水底隧道投入运行, 到目前的上海外环线越江沉管隧道,大连路至延安东路越江隧道, 外滩观光隧道, 南京玄武湖东西向隧道, 宁波甬江隧道等陆续开通, 城市隧道工程大量涌现。但是, 由于我国尚未制定相应的防火设计规范, 城市隧道火灾作为当前城市隧道设计和运营管理中的一个重要问题, 对其消防对策的探索已经成为一个非常有价值的重要课题。
1 城市隧道火灾的特点
城市隧道火灾主要包括隧道和汽车的电气火灾,汽车机械事故火灾, 车辆交通事故火灾, 车载可燃货物火灾等类型。近50 年来, 城市隧道火灾不计其数, 特大火灾就有几十起, 现将不完全统计的世界隧道火灾列于表1:
城市隧道火灾由于受到地下封闭环境的制约, 其火灾特点主要有:
1.1 烟雾大, 升温快
火灾时发烟量主要与可燃物物理、化学特性, 燃烧状态和供气程度有关。城市隧道由于内部空间较小, 基本处于密闭状态, 火灾发生时, 隧道中空气不足, 多产生不完全燃烧, 发烟量一般较大, 而且产生的热烟难以扩散, 导致城市隧道火灾初期升温迅速, 并产生较强的热冲击。德国研究机构在模拟小汽车引发的可燃液体火灾得到的RABT 曲线中, 温度在5 m in 内快速升高到1200℃, 并在1200℃处持续90 m in。
1.2 疏散困难
城市隧道发生火灾时主要依靠事故照明和疏散指示标志来保证安全疏散, 火灾时产生的大量烟气使能见度急剧下降, 加之隧道横断面小, 道路狭长, 不仅人员难以疏散, 而且由于阻塞车辆的影响, 物资疏散也极其困难。
1.3 扑救难度大
城市隧道由于空间相对封闭, 发生火灾后温度高(有时可达1000℃以上) , 短时间内隧道基础设施会受到巨大损坏, 隧道拱顶随时有烧塌崩落的危险。同时,在浓烟、有毒气体和狭窄通道的阻碍下, 大型消防设备及灭火人员难以接近火源, 加之隧道内通讯设备的干扰较大, 使扑救人员与地面指挥通讯联系不便, 这些都给灭火救援增添了巨大难度。
2 城市隧道的防火设计
城市隧道的防火设计应立足于自防自救, 高效、快捷扑灭初期火灾的原则, 参照有关技术规范, 借鉴日本、德国、荷兰等发达国家的经验, 依据城市隧道内可燃物数量、种类、隧道长度、地理条件、通风与排烟等因素, 科学合理地从建筑防火, 安全疏散设施, 灭火设施,火灾报警设施, 防排烟设施, 通讯设施等方面进行防火设计。
2.1 建筑防火设计
2. 1. 1 耐火等级
城市隧道的构件主要为混凝土构件, 研究结果表明: 混凝土结构受热后由于产生高压水蒸气而导致表层受压, 使混凝土产生爆裂。当充分干燥的混凝土长时间暴露在高温下时, 混凝土内各种材料的结合水将会蒸发, 从而使混凝土失去结合力产生爆裂, 最终会一层一层地穿透整个隧道的混凝土拱顶结构, 使增强钢筋暴露在高温中, 产生变形, 从而跨塌, 影响疏散和救援。因此为保证疏散和救援人员安全, 隧道结构能否耐受短时间内快速升温的热冲击和长时间的高温作用应作为建筑防火设计中首先考虑的因素。城市隧道承重结构体的耐火极限不应低于3 h; 拱顶应设置抗热冲击和耐高温的防火内衬, 使其耐火极限不应低于3 h。
2. 1. 2 防火分隔
鉴于城市隧道的使用要求和火灾危险性, 同一隧道内可不划分防火分区。但是, 隧道内变电所、管廊、专用安全疏散通道、通风机房等作为保障隧道日常运行和应急救援的重要设施, 应设甲级防火门与车行隧道分隔。电缆管廊应每隔100 米设置横向隔断, 以防止火灾沿电缆迅速蔓延。
2.2 安全疏散设施设计
2. 2. 1 安全疏散通道
根据荷兰及欧洲的一系列隧道火灾模拟实验, 普通人在火灾初发阶段, 烟雾浓度未造成影响的情况下,可逃生的最大距离为250 m ,《公路隧道设计规范》中要求相邻双孔隧道之间宜每隔200～ 300 m 设置人行横洞。城市隧道设计中应结合隧道断面形式设置如横通道, 地下管廊, 凹廊避难所等多种避难形式。目前, 国内新建的南京玄武湖隧道, 上海外环线隧道等均在隧道横断面中布置2 m 宽的安全疏散通道, 并设置正压送风, 两孔车道每隔50 m 设一个甲级防火门, 当一孔隧道内发生火灾时, 人员可以由防火门进入安全疏散通道, 再转入另一孔隧道迅速疏散至地面, 消防队员也可以利用此疏散通道进入火场进行扑救, 从根本上解决了人员的安全疏散。
2. 2. 2 应急照明
应急照明能在城市隧道供电中断及火灾时起到诱导疏散的作用。《公路隧道通风照明设计规范》中规定:“长度大于1000 m 的隧道应设置应急照明系统。”城市隧道的应急照明应由交流及直流电源供电, 照明中断时间不应超过0.3 s, 直流供电时维持时间不应小于30 m in。所有线路应采用耐火电缆, 以保证在750～850℃的火焰燃烧下维持3 h 正常供电。应急照明灯通常布置在隧道中心顶部, 并沿隧道全长间隔布置, 宜采用对火灾发生时的烟雾有较强穿透性能的高压钠灯作为光源, 洞内路面亮度不应小于中间段亮度的10% 和0.2 cd/m2 (cd: 发光强度)。
2. 2. 3 疏散指示标志
城市隧道应在车行路线两侧墙面距路面1. 2～1.5 米处设置灯光疏散指示标志, 设置间距应根据安全通道的间距而定。同时应在安全通道入口处设置安全出口标志, 安全通道内应按照《建筑设计防火规范》设置疏散指示标志, 以准确引导人员疏散。同样, 在隧道入口处设置公路情报板, 车行路线上设置行车诱导标志, 以保证火灾时准确引导车辆疏散。
2.3 灭火设施设计
城市隧道灭火系统设计应包括消火栓系统, 固定灭火系统和灭火器配置的设计。
2. 3. 1 消火栓系统
城市隧道消火栓用水量不应小于20 L/s, 水压应保证最不利点消火栓水枪充实水柱不小于10m。在每孔隧道单侧设置墙壁式消火栓箱(内设 消火栓, 水带, 宜附设消防软管卷盘) , 设置间距应保证有2 支水枪的充实水柱同时到达隧道内任何部位, 且不应大于50 m。在消火栓总管上每隔5 只消火栓宜设一只蝶阀, 并在最高点设放气阀, 最低点设放水阀。消火栓箱体的油漆宜使用荧光涂料。
2. 3. 2 固定灭火系统
城市隧道火灾通常以汽车火灾为主, 火焰因受车道顶板及侧墙影响, 扩散速度要比地面火灾快。通过设置固定灭火系统向包括火源在内的固定范围喷射, 可以有效地压制火势, 冷却热气流, 阻止火势蔓延, 便于火灾扑救。目前城市隧道中采用的固定灭火系统主要有水喷雾灭火系统和轻水泡沫灭火系统两种。日本多采用水喷雾设备, 具体做法是沿隧道纵向30～ 50 m为一个保护区域, 喷水强度为6 L/m2·m in, 火灾时水喷雾系统经水力电动阀与干管连接并与报警阀联动,考虑火灾可能发生在两个喷水区域交界处, 同时开启2～ 3 个区域。上海新建的大连路、外环线隧道均安装了水喷雾灭火系统。欧美各国近十几年来纷纷采用轻水泡沫灭火系统, 具体做法是在隧道一侧安装轻水泡沫箱, 主要由轻水泡沫液桶、软管、负压比例混合器、泡沫喷枪、报警按钮和导向架等组成, 间距不宜大于50米。火灾时, 压力水经过比例混合器, 与泡沫液按规定比例自动混合, 经发泡枪产生泡沫, 并喷射泡沫混合液在燃烧表面形成一层薄膜, 抑制燃油蒸发, 冷却油面以达到快速灭火的效果。目前, 南京玄武湖东西向隧道,宁波甬江隧道均设置了轻水泡沫灭火系统。
2. 3. 3 灭火器配置
城市隧道火灾主要引发部位有汽车油箱、驾驶室、行李或货物、客车座位等, 火灾类型一般为AB 类混合火灾, 部分可能因隧道内部电器设施引起。因此, 在隧道的两侧应设置能扑灭ABC 类火灾的灭火器箱, 如干粉、轻水泡沫灭火器(灭火级别为5A 或4B) 各2 具, 其间距不应大于50 m。
2.4 火灾报警设施设计
城市隧道的火灾报警系统作为隧道监控系统的一部分, 包括手动和自动两种触发装置, 主要由火灾报警控制器、中文彩色图形终端、火灾探测器和手动报警按钮等组成。系统应具备报警、必要时对消防设备控制及反馈、显示报警点及消防设备状态和与中央计算机系统通信等功能。
2. 4. 1 手动报警按钮
在隧道侧壁距地面1. 2～ 1.5 m 处应设置手动报警按钮直接向火灾报警控制器输送信号, 间距不宜大于50 m , 为便于使用, 通常与灭火器, 消火栓共用一个箱体。
2. 4. 2 火灾探测器
由于车行隧道内火灾多以火焰燃烧为主要形式,为避免隧道内照明灯、汽车灯具等灯光引起误报, 宜选用能捕捉火焰特有的燃烧变化频率和火灾特有的光谱分布特性的双波长辐射探测器, 探测器宜安装在隧道侧壁距地面1.5 m 处。电缆通道和安全通道发生明火可能性很小, 但是存在电缆的过流发热现象, 因此在通道内宜敷设线形感温探测器, 以电缆长度不超过200 m 设置。
2.5 防排烟设施设计
城市隧道火灾的危害主要来自烟雾,《公路隧道通风照明设计规范》中规定:“长度大于1500 m 且交通量较大的隧道应考虑排烟措施。”隧道火灾中烟雾具有很强的扩散作用, 在不同隧道气流条件下, 火灾烟雾有自由扩散、受限扩散和强制扩散3 种基本形式, 扩散模式仅与隧道通风方式有关。因此, 城市隧道应结合通风控制和通风方式, 在充分利用运营排风方式的基础上考虑其防排烟设计。隧道机械通风可分为纵向式(风流沿隧道纵向流动, 如射流风机式, 洞口集中送入式和排出式)、半横向式(由隧道通风道送风或排风, 由洞口沿隧道纵向排风或抽风。)、全横向式(分别设有送排风道, 通风气流在隧道内作横向流动) 和在这三种方式基础上的组合通风方式。防排烟设计时, 半横向和全横向通风可以通过主风道实现排烟要求; 纵向通风方式主要通过控制风速、风向及竖井排烟等手段达到缩短火灾时烟雾在车道内行程的目的。目前城市隧道主要采用的是射流通风方式, 它是一种较理想的纵向通风方式, 其利用射流风机的调节作用控制纵向气流的方向,从而控制烟雾以2～ 3m/s 速度扩散。由于烟雾扩散速度要小于车行速度, 所以火灾前方的车辆可不受火灾的阻塞迅速向前疏散, 火灾后方的人员可以在通风系统控制下的无烟环境中安全撤离。例如南京玄武湖东西向隧道根据在满足火灾规模为20MW (一辆装满可燃货物的大型卡车的热释放速率) 的条件下, 保持隧道断面风速为2.12 m/s, 阻止烟雾向后续车辆扩散需要的总推力, 沿隧道纵向布置了20 台直径710 射流风机。风机均为耐高温风机, 在250℃时能连续工作1 小时。
2.6 通信设施设计
2. 6. 1 紧急广播
隧道内应设置紧急广播系统, 为隧道内紧急情况下的人员疏散广播, 可与火灾自动报警系统联动广播。扬声器间距一般为50 m , 安装于侧墙上部。
2. 6. 2 紧急电话
为便于司乘人员快捷准确报警, 城市隧道在隧道侧墙上应设置紧急电话与控制中心联络。在重要设备用房也应设置与控制中心联络的分机。
2. 6. 3 消防无线通讯系统
城市隧道的无线通信系统应设有消防无线引入,并提供消防无线用户之间, 消防无线用户与相应的中心台和移动消防指挥车之间通信的中继转接服务, 以确保火灾救援时消防队员之间的通信联络。
3 城市隧道的消防管理
实践证明, 城市隧道火灾的预防除了注重防火设计, 还要坚持经常性的消防管理, 严防火灾事故的发生。城市隧道主管部门应注意以下几点:
3.1 加强通行车辆管理
由于隧道火灾大多是由车辆引起的, 因而要十分重视加强车辆管理, 要求车辆在隧道内不准超车, 车速不得大于规定值。对装载爆炸品及其他特别危险品车辆, 应限制进入隧道。凡进入隧道的车辆必须是车况良好, 防止在隧道内“抛锚”。
3.2 认真落实消防安全责任制和消防安全措施
城市隧道主管部门要认真学习贯彻《中华人民共和国消防法》, 认真落实各级领导消防责任人及岗位职工的消防安全责任。同时, 对已设置的消防设施要定期检查维修, 确保其完整好用。应制定灭火和应急预案,定期组织演练。要加强对职工消防常识的培训, 做到会报警, 会扑救初期火灾, 会组织逃生自救, 使各项防火措施、管理责任制真正落实到人。
3.3 加强火灾抢险救援队伍的建设
城市隧道主管部门应结合隧道实际情况, 配备相应灭火救援车辆和专用器材装备, 有针对性地开展经常性的灭火演习, 做到一旦发生火灾事故, 能及时有效地把火灾事故损失控制在最小程度。
4 结束语
总之, 城市隧道安全防火问题在我国还是一个新的课题。近年来, 国内外已发生多起重大隧道火灾, 其教训值得我们深思。亟待国家相关部门尽快制定出具有我国特色的城市隧道防火规范, 使城市隧道的防火设计、施工验收、管理工作真正做到有据可依, 有章可循, 以保障交通运输安全, 防止和减少火灾事故的发生, 这是解决城市隧道消防安全的关键, 也是依法治火的关键。
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【文章出处：石 芳】 |
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