浅谈隧道火灾成因与施救系统的选型

社会经济的高速发展，带来道路交通的日新月异。与此同时，隧道交通也迅猛发展。有穿山越岭的铁路、公路隧道，有穿越江河湖海的水下隧道，而隧道的消防安全问题也日益为人们所关注。隧道一旦发生火灾，烟雾大、温度高、能见度低，给火灾扑救和人员疏散带来困难；隧道断面小，车辆鱼贯而入，发生火灾时人员、物质和车辆疏散相当困难。因此，火灾在车辆之间蔓延也比较快；隧道发生火灾，温度高、消防人员进攻道路缺乏，很难接近火源扑救。扑救的困难势必会造成严重的人员伤亡和财产损失，因此，隧道的消防安全日趋引起人们的高度重视。

　　一、隧道发生火灾的原因

　　隧道火灾类型复杂，各类火灾都有可能发生，而车辆火灾是隧道火灾的主要因素。据统计，公路隧道的火灾频率为10-17次/亿车·公里，平均频率为13.5次/亿车·公里。引起汽车火灾的原因是电气线路短路起火，汽化器起火，载重汽车气动系统起火，汽车油箱着火等。如1964年日本关门隧道火灾就是因汽车电气线路故障引起的。

　　货车上货物引起火灾，隧道内有各种车辆通过，它们所载的货物有的是可燃的或是易燃的，甚至装载有爆炸品及其他特别危险物品，1977年日本都天良野隧道火灾，就是由于货物遇火种引燃造成的；1996年11月18日21时45分，英法海隧道一列火车起火，这是英法海底隧道贯通以来所发生的最严重的事故，大火发生后，消防队员全力扑救。火灾持续6小时之久，致使欧洲隧道公司不得　　不关闭这段5公里长的隧道，此次火灾造成34人受伤，其中重伤2人。经调查证实，列车上装载有大量的聚苯乙烯等易燃化工产品，加剧了火势的迅速蔓延。

　　车辆互相撞击起火。由于受狭小空间的限制，隧道内道路比较狭窄，能见度较差，情况复杂，容易发生车辆相撞事故。如1971年3月，法国一列货物列车为一列油罐车在进入克洛次隧道北口附近时相撞，油罐列车爆炸起火，货物列车司机和副司机当场死亡，部分隧道倒塌，经整修96天才通车，造成严重的人员伤亡和重大的经济损失。铁路轨道故障，货物列车颠覆引起火灾。隧道自身的原因如电器线路，隧道检修等也可导致隧道的火灾。

　　二、隧道中的火灾隐患

　　隧道的发展是随着社会经济和交通的发展应运而生的。国情不同，地域差别；隧道设计规范及标准尤其消防方面的要求总是滞后隧道的发展；同时由于管理方面的差错，致使隧道的火灾隐患较为突出。主要表现在以下几个方面：

　　通风排气道少。隧道内通风排气道少，必然造成通风不畅，温度上升快，一氧化碳、二氧化碳及汽车尾气等许多有毒有害气体滞留在隧道内，不但伤害人体健康，而且还易发生火灾和爆炸，造成重大损失。

　　水下隧道，铁路隧道，缺少紧急出口通道，尤其是单孔隧道。当前各隧道的外观化较优美，结构各不相同，高度和密度也各有不同，但普遍缺少紧急进出口，尤其是一些单孔隧道，江河湖海水下隧道，只能从两端进出，地铁隧道也只能从车站进出。有些隧道虽有少量进出口，但标志不醒目，或者作为他用。如果发生火灾，不但消防和救护车辆无法迅速到达现场，人员及物质的疏散也相当困难，必然造成重大灾难。

　　防火救护设备少。不少隧道没有按要求设置火灾自动报警系统及自动灭火系统联运控制系统，有些隧道甚至缺少必要的消防水源和灭火器材，消火栓间距过大，无消火栓水泵接合器，也没有设置必要的防火区，救护工具缺少。一旦发生火灾，现场人员无法及时灭火，救援人员也束手无策，巧妇难为无米之炊，此者在铁路隧道中表现的尤为突出。

　　此外，通过隧道运输可燃、易燃及爆炸危险物品多，由于空间狭小，通风不畅，许多有害物滞留在隧道中，遇高温明火极易发生火灾和爆炸。1999年3月24日，位于法国监管地段的勃朗峰隧道内发生火灾，该隧道是意大利和法国通过阿尔卑斯山的交通要道，宽8.6米，长11.5公里，中午11时许，一辆满载面粉和黄油的比利时长车在隧道中部失火，接着迅速殃及前后车辆，大火持续48小时，造成41人死亡及重大财产损失的惨剧。

　　通信不畅，严重制约了隧道火灾的扑救。长大隧道应按要求设置的有线、无线通信均不能设置到位。

　　三、隧道的火灾特点

　　烟雾大，温度高。隧道内一旦发生火灾，由于某种原因隧道空间小，还似处于密封状态，自然排烟及机械排烟条件差。因此烟雾大，同时燃烧产生的热量难于扩散，致使隧道温度迅速上升；缺乏应有的应急照明系统，火灾导致正常的照明系统破坏；能见度低，给扑救和疏散人员带来极大的困难。

　　疏散困难。隧道横断面小，空间狭窄。车辆鱼贯而入，同时发生火灾时，火势在车辆之间蔓延迅速。缺乏必要的人员及车辆紧急疏散出口，造成人员及物质的疏散困难。
扑救困难。隧道发生火灾，消防人员进攻道路缺乏，很难接近火源扑救。高温、低能见度、浓烟、缺氧，没有现代化的消防救援扑救设施是很难接近火源的。同时通讯不畅，隧道内外工作人员缺乏通信联系，给火灾的扑救增加更大的困难。

　　四、隧道防火措施

　　①提高隧道的耐火等级，划分防火分区。②设置必要的通风排烟系统，事故照明，事故广播和疏散指示标志。③对长大隧道应设置消防应急设施——火灾自动报警系统、自动灭火系统及监视控制系统，显示隧道的运营状况。④加强消防通信系统，为确保隧道火灾的通信的畅通，隧道通讯由有线通讯和无线通信两部分组成，事故发生时道路巡视人员或现场司乘人员能通过固定电话和移动电话等方式将事故信息及时告知消防中心，实现通信联络功能，以便及时准确处理事故。⑤设置必要的人员紧急疏散出口，隧道的疏散以人员为主物质及车辆为辅，隧道一旦发生火灾事故，首先应确保人员的疏散，物质或机动车辆在隧道火灾情况下的疏散已经不现实。因此，按要求设置隧道人员紧急疏散出口必不可少。⑥加强隧道的消防管理，尤其是进出隧道车辆的管理。

　　五、隧道灭火系统的选择

　　为保障隧道的安全运营，针对隧道火灾的特点，对各种火灾事故的及时发现及时灭火和救援，保证人民生命财产安全，选择一套安全可靠、经济合理、方便实用的消防灭火系统十分必要。

　　目前在国内外隧道中使用的自动灭火系统，主要有高科技脉冲自动灭火、泡沫一水喷雾灭火系统、水喷雾灭火系统、细水喷雾灭火系统及纯水的自动喷水灭火系统。

　　1、脉冲灭火系统

　　瑞典消防科技部门研制成功扑救隧道火灾高科技脉冲设备，实用性较强。为了检测脉冲系统在扑灭隧道火灾中的重要作用，在国际消防技术委员会的主持下，瑞典消防协会邀请英、法、德等国家专家在瑞典西海岸260公里长隧道中进行灭火试验。试验在隧道中部点燃大火，环保部门检测火灾不同阶段的温度和各种有害气体含量，消防部门用脉冲设备迅速灭火，此后，又进行多次试验，每次试验结果证实此种脉冲设备扑灭火灾具有以下特点：

　　灭火速度快。使用此设备时，首先喷洒大量雾状细小的水滴，迅速吸热降温，能在几分钟内迅速控制和扑灭火灾。

　　节省大量灭火用水。1升水喷洒的大量雾状水滴可以扑灭200平方米的火灾，和自动喷水灭火系统等设备相比，可以节省水95%，脉冲灭火设备主要用水作灭火剂，同时可增加其它灭火溶剂。水的独特优点是能迅速吸大量热，温度越高，吸收的热气越多。此设备在灭火时喷洒出大量雾状水滴，迅速吸热，使火场温度快速下降，将火控制和扑灭。此设备每升水喷出的水雾可以覆盖200平方米，不但灭火速度快，而且节省大量的灭火用水和保护环境。

　　此设备中的大功率高压系统可促使喷水阀门加速开关周期，每开关一次只用10至30毫秒。速度快，喷水多，吸热和灭火速度快。高压阀安装在驱动设备和火灾水罐之间，把驱动燃料和灭火剂分开，灭火时用25帕气压，迫使贮水器中水流出，设备启动后，阀门自动打开喷水灭火。

　　当前已有不少国家的隧道使用该设备，此设备在扑灭隧道火灾时，还应备有相应的防火设备，火灾自动报警系统，联动控制系统消防水源等，以实现脉冲自动灭火的功能。

　　2、泡沫——水喷雾灭火系统

　　实验结果表明，当采用4.2m/s纵向风速进行实验时,实验结果显示此纵向风速对泡沫~喷水联用灭火系统只有很小的影响，所有实验皆在30秒内扑灭火灾。

　　当系统的喷头安装在隧道墙壁上时，灭火所需的时间相对较长（一般为2分钟），原因是因为距离较远，喷出的泡沫覆盖不平均，喷雾强度较弱。实验结果表明，喷洒强度为6.5L/min·㎡时，足以扑灭隧道的一般液体火灾。

　　3、水喷雾灭火系统

　　实验结果：在大部分的实验中水喷雾系统都能成功的将液体燃料的表面温度降到它的燃点以下，当液体燃料本身的燃点低于60摄氏度时，此系统可以非常有效的灭火，但当液体燃料燃点较低时，此系统的灭火效果相对较差，该系统对大面积的液体火灾喷洒温度要求大于较小面积的液体火灾。

　　当喷头安装位置在液体火灾上方时，可能会出现水花飞溅情况，而液体火灾也可能在系统停止供水之后才会熄火。

　　该灭火系统的灭火能力并不完全依赖系统的喷雾强度，喷头的种类及大小都是重要因素。

　　实验结果：当水喷雾喷头可能被阻挡时所需喷雾强度会相应提高，当液体燃烧本身的燃点高于60摄氏度时，需要25L/min·㎡的喷雾强度控制火灾，而当液体燃料本身的燃点高于120摄氏度，需要10L/min·㎡的喷雾强度来控制火灾。

　　4、细水喷雾灭火系统

　　当使用泡沫~水混合物的浓度越高时，它的降温能力就越低。实验结果表时，使用泡沫~水混合的实验全部都无法灭火，但对火灾有抑制作用。与没有泡沫时相比，使用泡沫~水混合物由于可燃物被泡沫覆盖住，当系统停止供应时，相对而言复燃的机会较小。水压对火灾有一定的影响，水压高时灭火效果更好，水压低时灭火效果差。该系统在停止供应后，火灾复燃的机率较大。

　　结论：细水喷雾灭火系统需要较长的灭火时间而且依靠减少空气中氧气的浓度来灭火，大部分火灾不会被完全扑灭。火灾复燃机率较大。

　　5、纯水自动喷水灭火系统

　　该系统能有效降低火场温度，对扑灭火灾有一定的作用。但大部分国家并不建议在遂道内安装该系统。国为主要的隧道火灾原始于汽车引擎，而汽车引擎都有引擎盖覆盖。或位于汽车底部以下，除非火已烧到一定的程度，否则无法激活自动喷水灭火系统，另外纯水的自动喷水灭火系统的安装将会引发以下问题：在无添加剂的情况下，汽油或其它化学物混合可能导致爆炸；当明火被扑灭时，有可能可燃气体继续产生，进而引起爆炸；水可能载有燃烧的浮油四处流动，进而扩大燃烧区域；浓烟层被水冷却进而下降，导致隧道断面充满烟雾能见度低；对控制车辆火灾效果较差。

　　上述灭火系统均应与自动报警系统及联运控制系统相匹配才能实现及时发现火灾，自动控制和扑灭火灾的功能。

　　通过对以上自动灭火系统效果，经济性及维护管理等因素的比较得出以下结论：

　　纯水的自动喷水灭火系统对隧道情况来说并非是一个合适的灭火装置，在大部分情况下并不建议采用。但较其它系统而言相对较为经济。

　　不能依靠水喷雾灭火系统来控制或扑灭在隧道内可能发生的低燃点液体火灾，除非系统采用较高的喷洒强度。另外所使用的水可能会载有燃烧的浮油等物质四处流动，进而扩大燃烧区域。

　　对液体火灾来说，泡沫~水混合物的效果较单用水好，而且可以采用较低的喷洒强度，货车火灾需要浓度三到四倍的泡沫水混合物来控制。

　　良好的通风环境的隧道反而会对细水雾自动灭火系统的效果造成负面影响。

　　从上述分析比较看，高科技脉冲灭火装置是较先进的扑灭隧道火灾设施，值得推广，泡沫一水喷雾灭火系统灭火效果好，真正能起到自动灭火的作用，泡沫一细水雾较泡沫一水喷雾节水（一般只有后者的1/10），泡沫一细水雾是泡沫一水喷雾的延伸和发展，后者对水质、管道及压力要求较高，相应成本也较高，对控制火灾有较好的效果。

　　根据不同的国情，不同的地域情况，选择一套适合自身隧道的安全可靠、经济合理、方便实用灭火系统十分必要。