城市下穿隧道消防安全探讨

　建筑防火设计　

城市下穿隧道消防安全探讨

李　杰

(成都市消防支队, 四川成都610016)

　　摘　要:通过对下穿隧道的火灾特点和原因进行分析, 结合国内外隧道火灾的案例, 从隧道结构的耐火极限、安全疏散、灭火设施设备、排烟与通风系统、火灾报警与通信设施、消防供电等方面, 针对性地提出了对城市下穿隧道的防火设计以及消防管理的建议。

关键词:隧道; 消防安全; 安全疏散

中图分类号:T U 921, X924　　　文献标识码:B 文章编号:1009-0029(2006) 03-0354-03

路口修建了11条下穿隧道, 最长的隧道达1470m , 有

效地改善了城市的通行能力。

然而, 下穿隧道的火灾不仅能严重威胁人的生命和财产安全, 并且对交通设施、人类的生活活动也造成巨大的损坏。由于下穿隧道火灾的扑救较建筑火灾更为困难, 因此, 如何确保城市下穿隧道的消防安全, 杜绝群死群伤等恶性事故的发生就成为了公安消防部门的一项重要职责。2　下穿隧道火灾的特点

下穿隧道由于受净空限制, 发生火灾后火焰向上传播的空间很小, 而火焰主要在水平方向延伸, 炽热气流可顺风传扩很远, 可燃能量最多10%传给烟气, 大部分传给隧道壁, 同时, 热的烟气层和顶壁通过辐射将热传递给火焰而加剧火灾的发展速率。隧道火灾多半是缺氧燃烧, 产生高毒性一氧化碳, 能使人即刻失去知觉, 中毒身亡。隧道内起火后发展很快,

且由于燃烧产

1　概　述

近年来, 成都市作为西部大开发重点城市, 经济正飞速发展, 城市机动车的增长渐为迅猛。据统计, 自1995年以来, 成都市的机动车平均每年以10万辆的速度递增。至今成都市私家车拥有量已占全国第三, 其平均增长率达25%, 与道路的平均增长4%～8%形成反差, 这样的增长给城市道路交通带来了巨大的压力。为改善城市交通, 缓解城市交通压力, 成都市在主要交通

Study on the safe evacuation for across Chang -jiang river tunnel under an underventilated fire

CHEN Yo ng -jun , GON G Xiao , XU Zhi-sheng

2. Cent ral South U niner sity , Chang sha 410075, China ) Abstract :Gr eat loss due t o the t unnel fir es ha ppened in recent year s sho ws that t he tunnel fire safety is a pr oblem. In this paper , a st udy has been conducted for acro ss Chang jiang r iver tunnel of Nanjing . A nalysis t he character istic o f the tunnel

图8　ASET 与RSET 比较(疏散间距为80m )

1

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(1. N anjing F ire D etachment , N anjing 210008, China;

fir es, int ro duces a commo n metho d t o the safe eva cuation design of t unnel, enactments fir e scene. Based on the analysis of the A SET and RSET , g ets primary pr oject for space betw een o f evacuation ostium s and flow capacity o f eva cuation sliding boar d.

Key words :tunnel fir es; fir e scene; evacuatio n time

参考文献:

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作者简介:陈咏军(1971-) , 男, 南京市消防支队防火处, 主要从事建筑工程消防审核、防火监督管理, 江苏省南京市北京西路1号, 210008。

收稿日期:2005-10-23

物的热量不易散发, 因此, 温度升高很快。隧道内火场引起的局部的热气流可逆风移动, 加之下穿隧道进出口均高于隧道地下部分, 因此热烟气很容易到达进出口使消防人员和救护人员很难接近燃烧部位实施灭火和救人。隧道横断面小, 道路狭窄, 发生火灾时除人员疏散困难以外, 物质疏散也极其困难, 要在窄长的道路上掉头疏散几乎不可能, 且每一辆车都有油箱, 高温极易使汽油燃烧, 进一步加剧火势的发展。3　火灾的原因

车辆火灾是隧道火灾的主要危险, 据有关资料介绍, 汽车大约每行车1×107km, 平均发生0. 5～1. 5次火灾, 引起火灾的原因有电气线路短路起火、汽化器起火、载重汽车气动系统起火等, 货车上的货物引起火灾, 隧道内各种车辆通过时所载的货物可能是可燃或易燃物品, 遇明火发生燃烧或自燃。车辆互相撞击起火, 由于下穿隧道的入口是下坡, 出口是上坡, 且隧道内道路比较狭小, 能见度较差, 非常容易发生车辆相撞事故引起燃烧。

4　城市下穿隧道消防设计要点4. 1　耐火极限

由于下穿隧道为钢筋混凝土结构, 而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而产生炸裂, 最终会一层一层剥落, 使钢筋暴露在高温中产生变形, 从而垮塌, 影响疏散和救援。因此, 下穿隧道混凝土结构耐火极限不应低于3h 。

下穿隧道由于入口是下坡, 出口是上坡, 极易发生车辆相撞事故。因此应严格控制其坡度以确保安全, 一般不超过5%, 且在隧道内严禁铺设高压电线、可燃气体和液体管道。布置在隧道内的设备用房应沿隧道的两边布置, 并用甲级防火门与车道隔开。

4. 2　安全疏散

参照《公路隧道设计规范》中双孔隧道之间宜每隔200～300m 设置人行横洞的要求, 在城市下穿隧道中结合断面形式设置横向疏散通道, 并设一个能双向开启的甲级防火门, 以便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安全疏散到地面。火灾扑救时消防队员也可利用此通道进入火场进行扑救作业。4. 3　灭火设施设备

应设置消火栓系统、固定灭火系统和移动式灭火器。设置的消火栓系统其供水干管依托城市管网现状实行可靠的双向供水, 用水量不应小于20L/s, 水压应

保证最不利点消火栓充实水柱不小于10m, 在隧道单

侧设置墙壁式标准消火栓箱, 栓口离地面的高度不宜大于1. 1m , 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50m , 在总管上每隔5支消火栓宜设置蝶阀以便检修, 且箱体应喷涂荧光发光材料以便及时发现。设置固定灭火系统时, 由于下穿隧道的火灾通常以汽车火灾为主, 目前隧道中采用的固定灭火系统主要是水喷雾灭火系统和轻水泡沫灭火系统。水喷雾灭火系统可参考日本采用的布置方式, 其具体做法是:沿着隧道纵向30～50m 为一个保护区域喷水强度为6L/(min ・m 2) , 火灾时水喷雾系统经水力电动阀与干管连接与报警阀联动。上海新建的大连路外环线隧道均安装了水喷雾灭火系统。轻水泡沫系统的具体的做法, 是在隧道一侧安装轻水泡沫箱, 由轻水泡沫液管、软管负压比例混合器泡沫喷枪, 报警按钮和导向架组成, 安装间距不大于50m 。南京玄武湖隧道, 宁波涌江隧道均安装了该轻水泡沫灭火系统。灭火器选用能扑灭A 、B 、C 类火灾的灭火器(灭火级别5A 、4B) , 将每两具放置在隧道两侧设置喷涂荧光材料的灭火器箱内, 其间距不大于50m 。对隧道中发生次数最多的汽车火灾, 一般用灭火器将其扑灭, 很少酿成大火。装载一般可燃物的货车火灾, 酿成大火可能性较大, 装载易燃、易炸物品的货车火灾可能性较小, 但往往酿成大火。虽然装载一般可燃物的货车火灾后果一般没有装载易燃、易炸物的货车火灾严重, 但其火灾次数却要多出许多, 故扑灭装载一般可燃物的货车火灾是消防设计的重点, 该类火灾起因大多是因为汽车装载物起火, 汽车相撞起火, 其中汽车相撞导致油箱汽油起火更应重视, 因为它会很快引燃汽车车身及车上装载的可燃物, 在风压等外部环境作用下, 火灾很可能烧到前后车辆, 甚至会蔓延整个隧道, 所以扑灭该类火灾关键是扑灭初期油类火灾。国外资料也证明, 只要不耽误初期灭火, 就很少会酿成火灾事故, 而扑灭初期火灾一般由非消防专业人员进行。因此在城市下穿隧道设计中, 应采用消火栓系统、能扑灭A 、B 、C 类火灾的灭火器及轻水泡沫灭火系统。

4. 4　排烟与通风系统

隧道内着火后, 热气流上升, 在隧道顶部形成一定厚度的热烟气流, 由于着火点不断产生热源, 隧道顶部的热烟气流得以迅速扩大体积向两侧扩充, 同时冷气空间着火点流动, 当洞内有较多的纵向风流时会使隧道全段面弥漫烟气, 使人走失方向并可能中毒身亡。因此, 下穿隧道设计参照《公路隧道通风照明设计规范》, 大于500m 的隧道应设置机械排烟, 其排烟量参照《人

防设计规范》执行, 排烟风机应在250℃高温时至少能工作1h , 且采用不燃烧材料制作的排烟风机。隧道火灾时的排烟应结合隧道的通风控制统一考虑, 采用纵向通风方式的隧道其排烟风速应根据隧道内最不利火灾规模确定。下穿隧道设计是双洞单向行驶, 因此火灾时通风的方式是根据人员疏散和灭火有所不同的, 人员疏散阶段发生火灾的隧道进出口风机均应向出口方向吹风, 在隧道内形成纵向风流, 风速不应大于2m/s, 而相邻隧道进出口射流风机均应向洞内吹风, 使洞内形成正压, 要求在所有开放的人行及车行横道中形成吹向火灾隧道的新鲜风流, 以免火灾隧道烟气窜入。风速可取为0. 25m /s 。灭火阶段, 火灾隧道则应开动所有射流风机向隧道出口吹风, 使洞内纵向风速在2. 5m /s 以上, 便于消防人员从上风方向到达火场救灾, 而相邻隧道则应开动全部风机吹风方向与自然风方向一致。4. 5　火灾报警与通信设施

隧道火灾报警系统应包括手动和自动两种触发装置, 手动报警按钮在隧道出入口及隧道内每隔50～100m 在距地面1. 2～1. 5m 处设置, 并通常与消火栓箱, 灭火器共用一个箱体。由于车行隧道内的火灾是以火燃烧为主要形式, 为避免误报, 火灾探测器应选择能捕捉火灾特有燃烧变化频率和火灾特有光谱分布特性的双波段辐射探测器, 探测器宜安装在隧道侧面距地面1. 5m 处。电缆通道发生明火的可能性很小, 但是存在电缆的过热发热现象, 所以, 电缆通道内应设线性感温探测器。通信设施除安装能确保移动电话通话的设施外, 还应在隧道内每隔100m 设置有明显荧光标志的紧急电话, 确保能及时报警, 并在隧道内设紧急广播系统与火灾报警系统联动, 其扬声器的间距一般为50m, 安装在侧墙上部。4. 6　监控系统

为确保行车和隧道的安全, 应建立一个综合智能交通监控系统与城市交通监控中心联动。它由隧道信号控制子系统、地面信号控制子系统、违章抓拍子系统、闭路电视监控子系统、火灾报警子系统以及公安无线通信六大系统组成, 其优点是:当隧道发生交通事故和火灾的时候, 隧道信号监控系统会自动终止信号灯, 自动调用各外围路口的火灾控制模式, 自动发布火灾信息, 以便在大范围内及时实施交通管制, 减少车辆进入隧道, 保证在进入隧道的车辆快速通过隧道区域, 为下阶段的火灾工作奠定基础。

将火灾报警系统作为隧道监控系统的一部分与城市交通监控中心联动, 随时监控隧道内车行的状况并在隧道的出入口设置电子显示屏, 对进出车辆进行提示, 确保发生紧急情况能及时的疏散隧道内的车辆, 阻止隧道外的车辆进入。

4. 7　下穿隧道的消防供电及其它

超过1500m 的下穿隧道消防用电设备的电源应采用一级负荷供电, 500～1500m 的下穿隧道消防用电设备的电源应采用二级负荷供电。其电线电缆应采取保护措施, 并分别保证在火灾时能持续供电不少于3h 和2h , 隧道内的其他电气线路应具有耐高温性能, 还应在隧道内两侧1. 5m 以下设置消防应急照明和疏散指示标志, 且连续供电时间不应小于3h 。隧道内的排水设施除应考虑排除渗水、雨水、隧道清洗等水量, 另外还应考虑消防灭火时的水量, 并应采取防止事故时可燃液体或有害液体沿隧道漫流的措施。

5　对下穿隧道消防安全管理的相关建议

应严格限制下穿隧道内车辆通行的速度, 禁止装载易燃易爆物品的车辆通行。凡进入隧道的车辆必须是车况良好, 防止在隧道内抛锚。应面向全社会对下穿隧道的防灾设施进行科普教育与宣传, 做到会报警、会扑救初期火灾。对隧道的管理者进行培训, 对隧道内的消防设施设备、报警设备进行经常性、定期检修, 保证消防设施设备的完整好用, 公安消防部门要制订防灾预案, 并按计划与各相关部门进行每年不少于一次的针对性的实地救援及防灾演习, 并通过演习完善预案, 实现与多警种, 多个部门的联动。加强抢险救援队伍的建设, 购置适用于地下建筑的排烟设施和个人防护装备及具有红外摄像仪的隧道火灾救援车, 确保下穿隧道及城市消防安全。

Discussion on fire safety of city tunnel

LI Jie

(Cheng du Fire D et achment , Cheng du 610016, China )

Abstract :Based o n the analysis of the fir e char acteristics and rea so n in the cit y tunnel fire and case study on t he tunnel fir e at ho me and abr oad, sug gestions o n fir e pro tectio n design and managem ent of city tunnel wer e giv en fr om the fo llo wing aspects:fir e endur ance o f t he tunnel structur e, safe evacuatio n, fir e fig hting equipment , smoke vent and v ent ilatio n sy st em , fir e alarm and communicatio n sy stem and fire pow er supply. Key words :tunnel ; fire safer ty ; safe evacuatio n

作者简介:李　杰, 男, 成都市消防支队防火处处长, 高级工程师, 四川省成都市华兴上街20号, 610016。

收稿日期:2005-10-27