隧道防灾救援设计

隧道防灾救援设计

摘要：

本文分析了隧道火灾发生的原因及特点，并以窑头岭隧道为例设计了窑头岭隧道防灾救援计划。分析了隧道防灾救援的设计思路并详细论述了隧道火灾救援措施的设置，论述了隧道火灾救援应急处理流程，从人员车辆疏散、火灾处理与维护和回复正常通车上那个阶段详细的论述了窑头岭隧道防灾救灾过程

关键词：公路长大隧道；防灾救援 1 前言

隧道在优化线路线形、大幅度缩短线路长度、降低路线标高、克服不良地质条件、提高行车舒适性等方面,显示出了巨大的优越性。随着我国经济建设和社会的发展以及高速公路建设步伐的加快,公路等级越来越高,公路建设逐渐向山区发展,公路隧道工程也得到迅猛发展,特长公路隧道不断纳入规划和建设中。

绝大多数隧道地处山区,人烟稀少,水源缺乏,交通不便;隧道为一管状结构,近似密闭状态,燃烧产生的热量不易散发,不可能自然排烟,烟雾比较大,大量高温有毒烟气很快充满隧道;同时,隧道空间狭小,道路狭窄,车辆、人员密集,一旦发生火灾等紧急事故时常伴随严重的交通阻塞,车辆、人员和物资疏散极其困难,消防人员难以接近火源点,扑救困难;如果施救不及时和方法不当,必然会造成严重的人员伤亡和财产损失,带来危害时常是毁灭性的,社会影响大。1999年发生的意大利勃朗峰隧道和奥地利陶恩隧道等重大火灾事例,充分说明了公路隧道火灾的危害性。

为确保隧道的安全和正常运营,需要科学合理地进行消防与防灾救援设计,做好预案研究。本文以窑头岭长公路隧道为例,来探讨长大公路隧道的消防与防灾救援设计。

2.隧道火灾发生的原因及特点

引起隧道火灾的原因是多种多样的，但概括起来主要集中在：隧道电气线路或电气设备短路起火；汽车化油器燃烧起火；紧急刹车时制动器起火；汽车交通事故起火和车上装载的易燃物品爆炸起火等几个方面，即：隧道内火灾事故的危险性与隧道长度和交通量成正比。因行车密度增长，使带有各种可燃物质（油、化工原料等）的车辆通过隧道的数量和频率都在增长，因此火灾事故也就增多了；隧道内的照明质量下降，行车速度的提高及隧道内线路质量的下降，隧道报警系统不完备和车辆违章驾驶，使火灾事故增多；特长公路隧道的涌现使得隧道内电气设备增多。增大了电气起火的频率；人为破坏（如故意纵火、抽烟、恐怖主义等）。

研究隧道火灾事故表明，影响火灾量级的最终造成危害的主要参数是“时间”：即发现火灾的时间；发出警报的时间；确定火源的时间；实现应急反应过程的时间。隧道火灾的特点主要表现在：失火爆发成灾的时间快，一般为2~10min；火灾的持续时间较长，它与隧道外的环境有关，一般在30min至几个小时之间。隧道火灾产生烟雾浓度大，传播迅速，毒性强；火灾温度高。隧道内一旦起火，顺风下侧的空气温度可达到1000℃以上；隧道火灾将极大的影响隧道内空气压力的分布，而隧道空气压力的变化可导致通风气流流动状态紊乱。如果风速不够大，上层的热气流将相反于压力通风的方向流动，发生“回流现象”，将会阻碍救火工作的进行；隧道火灾使衬砌混凝土强度降低，衬砌结构的整体性受到破坏，影响隧道的安全使用。安全疏散困难，极易发生此生灾害。隧道中发生火灾时，人们情绪紧张，由于拥挤等导致发生意外伤亡。

2 工程概况

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窑头岭长公路隧道窑头岭隧道位于乳源县桂头镇内，隧道穿越低山丘陵区，隧道进口里程DK1963+680；出口里程DK1964+750，隧道全长1070m，隧道最大埋深78.05m，位于线路DK1964+068，隧道进出口设单面斜坡。

3 消防与防灾救援设计

3.1 消防与防灾救援设计的目的、原则和标准的消防与防灾救援设计。 窑头岭隧道消防与防灾救援的基本目的:

①将隧道内发生的紧急事态迅速通知中心控制室和后续车辆。 ②控制事态扩大。

窑头岭隧道消防与防灾救援按照“以防为主、防消结合”的设计原则进行设计,主要立足于防灾。隧道内一旦出现火灾,应做到早发现、早扑灭,避免小火酿成大灾。对于隧道内发生的初期火灾,应采取“自救为主,外援为辅”的原则,确保隧道使用者能够方便地使用隧道内的消防报警和灭火设备。一旦发生较大火灾,应为隧道内人员提供基本的逃生手段。

隧道内一旦发生火灾或者交通事故，有酿成重大灾害的可能。为能迅速把火灾控制在最小限度，配备所有的设施是万全之策。但实际上要以统一规模求得万无一失并非易事，投资效果是否合理也难以说清，重要的是弄清楚与该隧道所适应的防灾设施的要求，选定适当的设备。基于这种思想，根据窑头岭隧道的规模和交通量，隧道消防等级属于二类，根据《JTGD70-2004公路隧道设计规范》，按表1所示的防灾设施的设置标准进行设计。隧道消防与防灾救援系统除隧道结构采用耐火材料等防灾措施外，还设置了报警设施、警报设施、消防设施和完善的防灾系统。

表1 紧急救灾设备的设置标准 隧道等级 特长隧道 设备 报警设施 警报设施 消防设施 其他设施 长隧道 中隧道 短隧道 注：表中“ ”表示应予考虑的设备。 3.2防火措施

窑头岭隧道防灾贯彻“防患于未然”的方针，借鉴国内外隧道火灾和消防的经验教训，根据隧道火灾的起因，确定采用的防火措施，最大程度地减少火灾发生和蔓延的可能性。同时，还设置完善的监测、报警、通信设备，以尽可能早地发现火灾并通报火灾情况。防火措施包括：

①设置窑头岭隧道监控所，配备必要的监控管理设备，加强隧道消防管理和交通管理；在公路隧道内，发生火灾或其它事故时，应尽快向隧道中心控制室报警，如不通过中心控制室进行随机应变的处理，将有可能发生双重性灾害的危险。

②隧道内禁止超车，禁止随意停车，限制载有易燃易爆物及其他危险物品的车辆进入隧道或由专业车辆引入。

③隧道所用的材料耐火极限为1.5~2.0h，风机具有耐高温功能并具有可逆运转功能，防灾风机按一类负荷供电。

④隧道内部装修采用12mm厚SD型高温隔热防火涂料喷涂。

⑤隧道内的灯具、电话箱和灭火器箱体等采用不易燃材料制成，电缆采用阻燃电缆，各类电气线路均穿管保护。

⑥风机房、变电所与隧道之间所有相同的门均采用甲级防火门 ，耐火极限不小于2h，相同的孔洞用难燃材料阻塞，隧道洞室间采用防火门隔断。

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⑦经常检查隧道的防火措施，杜绝火灾隐患。 3.3报警、紧急警报系统 3.3.1 报警设施

报警设施的作用是：在发生火灾等事故时，发出紧急信号、迅速通知隧道中心控制室、请求救援等。

（1）手动报警器

隧道内每50m设置一处手动报警器，与消火栓、灭火器等设施共同设置，用于事故的当事者或发现者启动手动报警器，把事故通知隧道中心控制室。

（2）自动报警器

火灾自动报警系统采用DTS200光缆分布式温度监测系统，专门用于对隧道内环境温度和火情实施在线监控，并同火灾控制程序相连，将火灾报警区的火灾的信息及系统运转和故障信号输入隧道中心控制室。在任何时刻和无人干预的情况下，无间隙、不间断地对隧道内所有空间（包括中控室）进行自动监测。

（3）紧急电话

隧道内每200m设置一处紧急电话，作为内部专用安全电话，单独运行，不进入程控电话交换系统，只是在发生交通事故或火灾等紧急情况时，为司机或乘客在紧急情况下进行呼救求援联络而安装的专用电话。

3.3.2 紧急警报设施

在隧道内发生火灾事故或交通事故的情况下，因受狭窄空间的限制，会引起交通混乱、火灾蔓延。此时，应用报警设施向隧道中心控制室传达发生的异常事故，然后通过隧道内外的一系列紧急警报设施，迅速反映隧道内状况，使车辆停止进入，防止事故扩大。紧急警报设施的组成包括：

①报警显示板

在隧道入口附近或隧道内安装报警显示板，并考虑了其充分的可视距离和信息传递能力，以便于驾驶员看到其显示字幕后即可掌握隧道内状况，并能在行驶途中做出适当处理。平时显示各种信号，事故发生时可通知后续车辆停止进洞。另外，采用醒目的、能在瞬间提供信号的光电式显示系统。

②闪光灯、报警灯

在报警显示板附近安装闪光灯、报警灯，异常情况时，闪烁红色光芒，向驾驶员报警，提请驾驶员注意看到报警显示板。

③音响信号发生器

隧道内发生异常事故时，设置音响信号发生器，可发出警笛等音响信号，以唤起驾驶员的注意。

3.4消防灭火系统 3.4.1概述

消防设施是隧道内发生汽车火灾时，进行灭火或控制火势的设施，参照《公路隧道设计规范》及《公路隧道交通工程设计规范》的有关规定，并借鉴国外 有关消防闺房以及国内已建成的长大隧道的消防经验，窑头岭隧道设置的消防灭火系统由隧道洞外供水系统和洞内消防设施组成。

3.4.2 供水系统

洞外供水系统由取水设施、集水池、加压泵房、高位蓄水池和供水管网组成。根据地质勘察资料，窑头岭隧道消防水源取自其附近的武水流域，取水设施由滚水坝、沉砂井等设施组成。在隧道进出口两端及单侧管道末端通过横洞连通，形成可靠的环状管网供水，由集水池经加压泵站向蓄水池引水，而后由蓄水池送到隧道各用水点。管网保持常有氺状态，

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一旦发生火灾，即可投入使用。隧道内外消防供水管道采用DN150加厚热镀锌焊接钢管。

3.4.3 洞内消防设施

洞内消防设施，除安装消火栓系统、化学灭火器系统、水成膜泡沫灭火系统外，为了进一步加强灭火能力，还安装了专供消防队使用的给水栓供水系统及消防车等。消防设施包括：

①消火栓系统

消火栓是主要的灭火设备，消火栓系统使用广泛、经济有效。隧道内消火栓系统由SG24/SNS65型双出口消火栓（一个）、25m水龙头带（两根）、水枪（两只）等组成，消火栓出口栓口处最大剩余压力为0.5MPa，于隧道内右侧每隔50m设置一处。

②灭火器系统

灭火器是以小规模的初期火灾为对象而设置的消防器具，易于搬运，操作简单。隧道内的灭火器洞室设在隧道的两侧，每50m设置一处，内设MFZL8型手提式干粉灭火器（三只）。

③水成膜泡沫灭火系统

由于隧道内火灾多为有机固体、电气、油类灾害，因此，除消火栓和灭火器外，另设置水成膜泡沫灭火装置，浓度为3%，喷射时间不小于22min，水成膜系统含软管盘带、泡沫液混合气、负压式比例混合器、泡沫喷枪、导向架等，放置在消防栓洞室内。

④给水栓供水系统

给水栓是隧道管理人员和消防人员所用的专用设施，其放水量比隧道内消火栓大，设置在隧道的紧急停车带及洞口附近，供消防取水之用，以配合消火栓和灭火器扑救较大的火灾。

⑤消防车

窑头岭隧道配置泡沫消防车2辆，两辆分别设在隧道进口和出口。一旦发生火警，消防人员迅速进入隧道，开动消防车直接进入失火现场，可避免因隧道内堵车等原因而造成延误。

表 消防及火灾救援设备位置及间距 设施种类 窑头岭隧道监控中心 手动报警器 报警设施 自动报警器 紧急电话 紧急警报设施 警报显示板 灭火器 消火栓 消防设施 水成膜泡沫灭火系统 给水栓 消防车 设置位置 乳源县桂头镇 侧墙单侧 侧墙单侧 侧墙上安装的电话箱内 隧道洞口附近 隧道内紧急停车带 侧墙两侧 侧墙单侧 侧墙单侧 隧道洞口附近 隧道内紧急停车带 隧道洞口附近 设置间距 50m 6m 200m 50m 50m 50m 500m 设置高度 车道面上1.5m 左右检修道上1.0m 检修道上1.5m 3.5 防灾排烟与救援系统

长大公路隧道通风是防灾救灾不可缺少并行之有效的重要手段，绝不能忽视。不管采用何种通风方式，都必须验算火灾状态下的通风排烟能力。窑头岭隧道采用自然通风，在发生火灾后通风排烟能力较弱，但由于隧道长度<1500m，可不考虑排烟措施，且由于隧道净空等方面的原因，不能设置风机，故只要加强其它防灾措施来这方面的缺陷即可。

合理地进行火灾区段划分，然后按区段设置在火灾发生时的人员撤离路线是防灾救援设

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计的关键。此处将隧道划分为2个防火区段，每500米一个区段。 3.6 救援组织计划 隧道火灾初期阶段，应按照以应急疏散为主，应急疏散和灭火救援协调统一的原则设定安全疏散路线和灭火救援路线。

火灾隧道的灭火救援应在应急疏散基本完成后展开；隧道内发生严重交通堵塞时，应先清障再疏散，同时展开灭火救援。

灭火救援交通流向应避免与应急疏散交通流向产生交叉，以防止产生新的交通事故和其他灾害。

发生严重交通阻塞的交通，消防车不宜靠近堵塞区域，灭火救援人员应充分利用隧道内消防设施实施灭火救援。

隧道火灾救援处理一般包括人员车辆疏散、火灾处理与维护和恢复正常通车三个阶段。 3.6.1 疏散阶段

隧道监控系统通过检测或人工报警发现隧道发生火灾，并经过监控员图像确认后，立即提示监控员启动火灾控制预案。此阶段控制预案内容包括：

（1）通知隧道管理人员（必要时通知相关消防单位、医疗急救单位）进行灭火救援工作；

（2）洞口前方可变情报板显示“隧道火灾封道”、“禁止车辆驶入”等强制信息；洞口信号灯显示红色；

（3）火灾点上游车道标志灯显示红X。火灾下游的车道标志保持绿色，知道监控员确认下游车辆全部驶离隧道后，再陆续显示红X；通过火灾点区段疏散指示灯，诱导受困人员（含车辆）正确疏散必要时监控员通过隧道广播指挥系统引导受困人员迅速撤离；隧道内外情报板相应显示“前方火灾禁止通行”、“请尽快撤离”等信息；

（4）洞口信号灯显示转向标志，洞口等待车辆转向另一方向车道远离隧道行驶； 3.6.2 火灾处理与维护阶段

（1）监控员或现场事件处理人员在确认隧道内所有受困人员全部撤离后，现场处理人员进场展开灭火、抢救、修复、清扫等操作，控制系统相应进入时间处理阶段；

（2）火灾发生隧道内的所有车道标志灯全部显示红色；消防救援车辆有火灾隧道排烟方向上有及非火灾隧道洞口两端进入；照明控制应满足现场抢救、维护工作的需要；

（3）如果火灾灭火后维护处理需较长时间，隧道上游车辆需要及时诱导从上游出口绕行。在火灾隧道洞口情报板显示“车辆绕行、限速40km/h”，“请勿超车”，“保持车距注意安全”等信息；洞口信号灯显示红色。

3.恢复正常通车阶段

火灾灭火救援结束，洞内受损设施恢复，现场抢救人员、车辆及设施撤离后，可恢复发生火灾隧道的正常交通，相应控制内容为：

首先洞内车道标志全部显示绿色；洞内情报板显示“限速80km/h”、“保持车距注意安全”等信息；关闭洞口转向标志，显示绿灯，开放隧道通行；洞口情报板显示“前方进入隧道”、“注意安全”、“限速80km/h”等正常提示信息。

具体的救援流程图如下

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4.结束语

隧道内火灾发生的时间、地点均不可预测，很难完全杜绝，且长大公路隧道火灾危害大，社会影响大，应重视防灾设计，消防与防灾救援系统是保证隧道安全运营不可缺少的一个环节。

长大公路隧道的消防与防灾救援系统具有内容多、难度大、标准高、技术复杂等特点，需要由中心计算机系统统一控制、指挥、管理。其中消防报警系统是整个监控系统中的一个子系统，为达到防灾救援的目的，消防系统还需与完善的交通监视和控制系统、通信系统、运营通风系统、照明系统等多个系统组成一个有机整体。

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