提升隧道火灾扑救能力的研究
程守一
摘要：随着国家经济发展，基础建设日益完善，公路隧道的长度和数量增长迅速。陕西地区多山岭，特别是秦岭一带，随着西部大开发的进行，公路隧道的建设工程日益增大，例如，西汉高速，其全线2/3都是由隧道构成，151座隧道和540座桥梁构成了世界上最大的隧道群。其中特长隧道有10座、长隧道10座、中隧道63座、短隧道68座。如此巨大规模的隧道存在着事故、火灾发生的隐患，导致了危险事件的高发性。文章通过研究隧道火灾的特点，分析隧道火灾造成的危害，并在此基础上提出了针对隧道火灾的应对措施，努力将隧道火灾给人民生命财产带来的损失降到最低。
关键词：隧道火灾;火灾频率;高发性;应对措施
随着公路隧道规模的增多，行车速度以及行车密度不断加大，各种隧道事故发生的数量也随之上升，其中隧道火灾是最危险且严重的一种，一旦隧道中发生火灾，由于隧道较长，道路容易造成堵塞，消防车难以及时到达火灾现场，并且隧道内空气较稀薄，人员一旦被困很容易造成身体缺氧，会给救援增加一定的难度与挑战。文章通过对隧道火灾的危害性进行论述，总结隧道火灾的特点，并提出了一些自己针对隧道火灾研究的控制方法。
1 隧道火灾的危害
1.1 高温对隧道结构的破坏
隧道近似封闭环境，火灾时将产生大量的热，5～10min隧道内温度将迅速提升到1000℃以上，在充分燃烧的条件下，甚至可能达到1300℃。当隧道内温度达到300～400℃时，
混凝土与钢筋黏着力基本丧失，当温度达到800～900℃时，混凝土强度基本丧失[1]。如此高温不仅将隧道内部设施损坏，还会对衬砌产生巨大的破坏，导致建筑结构承载力降低或完全丧失，同时会对隧道防水体系造成损坏，致使隧道不同程度的渗漏水，影响隧道火灾后的正常运营。
1.2 高温、烟气对隧道内人员安全的危害
隧道火灾发展极其迅速，外界氧气难以迅速补充，因而多数隧道火灾是不完全燃烧，会产生大量的一氧化碳及烟雾等有害气体，当氧气浓度低于10%，一氧化碳的浓度高于0.12%，被困人员可能会丧失判断及行为能力，失去逃生的机会[2]。同时，发生火灾时隧道内会迅速聚集大量的热，当被困人员环境温度低于80℃时，有生存的可能性;温度处于80～180℃之间时处于危险状态;当温度高于180℃时则会进入致死作用区[3]。
1.3 社会影响大
隧道一般是交通要道，其重要性和唯一性决定如果发生火灾将产生巨大的社会影响，隧道火灾可能只导致一辆车的损失，也可能造成群死群伤、交通中断、车损洞毁的火灾严重后果，也会造成恶劣的社会影响和巨大的经济损失以及民众的不便[4]。例如2008年京珠高速大宝山隧道追尾碰撞起火造成2人死亡、5人受伤、2辆货车烧毁，隧道严重损坏，封闭维修1个月[5]。
2 隧道火灾的特点
2.1 救援难度大
（1）隧道火灾所产生的高温会导致隧道内线路及电气设备的损坏，使照明、通信等基础设施无法正常使用，同时当温度高于250℃时，通风系统将无法正常运行，导致救援难度增大[6]。
（2）隧道内环境成狭长型，较为密闭，发生火灾后，高温浓烟无法及时排出，导致能见度低，灭火救援人员无法看清现场具体情况，同时高温导致工作环境恶劣，进一步加快消防救援人员的体能消耗。下表1为消防员在宽度13.5m的隧道下，在不同条件下进行的测试结果。
（3）根据陕西消防力量部署情况，隧道所處地点一般离消防队或消防站距离较远，第一批到达力量较少，同时，发生火灾后隧道内会发生拥堵等障碍物较多的情况，作业空间狭窄，消防器材难以运输到火点附近，作战力量不能满足应有的需求。
（4）水源及灭火剂不足，隧道一般距离水源较远，陕西地界特别是秦岭一带海拔高，由于保温措施不到位，冬季消防管道系统极易结冰，导致消火栓不能正常使用;部分隧道由于年久失修，消火栓水压也达不到灭火作战要求。
下表2为不同车辆火灾时着火面积、释放热量以及灭火时所需要的最小水量。
（5）通信困难，隧道火灾时洞内声音嘈杂，信号干扰大，洞内固定通信设备可能已被损坏[7]。通过测试，手持对讲机一对一呼叫时在1500m内可以进行有效通话，与车载台一对一呼叫，在2500m内效果良好。针对长隧道如秦岭2号隧道，全长6125m，若火灾发生在隧道中间处，指挥员在外部将无法使用对讲机与隧道内消防人员进行有效的沟通，外部人员无法及时了解内部情况以及下达作战命令。
2.2 火势发展迅速
由于建筑结构的特殊性，成管道状，进出通道少，可燃物多，隧道内的通风管道、地沟及通道与外界相通，发生火灾后，这些通道可能成为火灾蔓延的途径，通常在10min后就会达到猛烈的燃烧态势。火灾高温所产生的火风压会导致隧道内部的气流紊乱，可燃物由于不完全燃烧所产生的一氧化碳等物质随着高温气流流动，遇到新鲜的空气以及可燃物时，会产生新的燃烧，也就会出现火势从一辆车到另一辆车的跳跃式发展。遇到隧道内有油罐车或者其他装载易燃易爆物质的车辆时，可能引发更严重的后果。
2.3 火灾情况复杂，作业量大，不确定性多
由于交通情况、隧道内可燃物以及隧道的火灾荷载不同，所以隧道火灾内情况复杂，不确定因素多，消防人员可能需要进行灭火、救援、疏散、堵漏等不同类型的作业[8]。交通拥堵导致被困人员疏散困难;同时影响消防人员进入火场，不利于开展灭火救援。隧道内被困车辆可能携带易燃易爆及有毒物质，出现爆炸或者有毒气体泄漏情况，这给作业增加了危险性。高温的炙烤可能会导致隧道拱顶塌落，给作业人员以及被疏散人群增添风险。发生火灾后，由于驾驶员心理素质不同，一些驾驶员由于对火灾恐惧慌不择路的撤离，可能会出现新的事故，引发二次事故，影响疏散进度并增大消防人员的工作量。
3 隧道火灾的控制
3.1 应急联动，实行交通管制
隧道火灾发生后立即启动应急联动预案，通知交通、医疗等部门进行联动，通知高速管理部门进行外围警戒，车辆分流，在高速公路入口相关路段发布灾害信息，严禁车辆进入。若着火隧道为单洞隧道，在事故隧道前1500m实行双向警戒，若为双洞，视火灾大小、种类实施警戒、疏散和分流拥堵车辆。在隧道入口前500m处设置第二道警戒，并利用隧道信息知识指示板发布灾害信息[9]。
3.2 增强初期到达力量，开展火情侦查
经过以往战例归纳发现，灭火救援力量在火灾发生10min内到达现场可以有效控制火势，因此发生火情后，应当迅速调集力量，视发生火灾的隧道所处的地理位置，可以不按辖区调动力量，从距离上调动最近的消防力量。同时携带充足的救援设备，如灭火剂、抢险救援、通风排烟、照明等设备，保证灭火力量以及灭火设备的充足。开展火情侦查，在入口处设置安全哨，观察隧道内情况，并登记进入隧道灭火救援人员以及气瓶压力。通常组织一个三人侦查组，携带全套个人防护装备，进入火场，迅速探明火点位置、灾害种类、被困群众位置以及隧道内部构造情况。
3.3 组织排烟、降温
隧道内高温、热烟气不仅威胁被困人员的生命安全，同时也给灭火救援工作带来了巨大的不便。积极采取排烟可以有效地将隧道内有毒热烟气排除，减少轰然可能性，给灭火救援以及疏散工作创造条件。
3.3.1 用固定设施进行排烟
在正常情况下固定排烟设施用作排风通风，在火灾情况下用作排烟降温使用。从排烟方向可以分为横向和纵向。由于固定排烟设施的耐火性不高，隧道射流风机可以在-25～50℃环境下持续工作运行，但是在250℃的高温下只能运行1h。随着隧道火灾火势发展，温度变高，火灾的热阻效应增强，烟囱效应增强，排烟风机会丧失排烟能力。因此在火灾发生后，消防救援队伍需要借助移动排烟设施来进行排烟[10]。
3.3.2 用移动排烟设备进行排烟
（1）普通消防站常配备的排煙装备按排烟方式分有正、负压式移动排烟风机。按照驱动力可分为内燃机式消防排烟机、水驱动排烟机和电动式消防排烟机。通常在上风向使用正压式排烟机，在下风向使用负压式排烟机。在可燃、易燃蒸汽的火场，如油罐车火灾，由于隧道的密闭性油蒸汽不易扩散，遇到明火可能会引起爆炸，因此禁止在隧道内使用内燃机排烟，防止火花引起二次灾害[11]。
（2）使用多功能水枪，用于排烟降温，排烟水枪体积小，携带方便，可以使用开花、喷雾等多种形式，在火灾扑救过程中不仅可以灭火，也可以给救援人员开辟进攻通道，提供掩护，起到排烟、降温以及稀释的作用。
（3）使用排烟消防车进行排烟，大功率消防车排烟量一般为10万m3/h以上，其具有移动速度快、排烟量大、排烟时间长等特点。特别在大型隧道火灾发展阶段，使用小功率的排烟机并不能很好的起到排烟效果，而使用排烟消防车可以有效迅速地实施排烟通风，为灭火救援提供有利的条件。
3.4 火灾扑救
3.4.1 固定设施灭火
在隧道火灾发生初期，通常使用隧道内安装的固定灭火系统对其进行控制。常见的隧道内固定灭火设施有喷水灭火系统、固定式水喷雾系统、固定式水成膜泡沫灭火装置等，火灾初期经监控报警自主工作或者由人工手动开启进行灭火[12]。然而由于一些主、客观原因如灭火剂准备不足、年久失修可能导致灭火设施不能正常使用或者使用效果不佳，在火灾猛烈燃烧的阶段下甚至可能导致灭火设施被破坏。
3.4.2 内攻灭火法
当隧道内火灾火势较小或处于阴燃等稳定状态，而且经过侦查后隧道内没有爆炸、坍塌等危险时，消防人员在佩戴好全套个人防护装备的情况下，可以携带安全导绳或者救生照明线，携带灭火、救援器材，携带照明、通讯工具，设计好撤离讯号，在经过隧道口安全员的登记后由上风方向进入火场内部进行灭火。以组为单位，相互配合，一组灭火另一组进行掩护，轮流交替实施灭火作业。
3.4.3 转移处置法
当隧道内着火车辆处于隧道深处，不易开展灭火救援行动，且目前处于阴燃或者火势较小、没有爆炸危险的稳定燃烧状况下，可以将着火车辆使用牵引绳由拖车拉出隧道，置于安全地带，再进行灭火、堵漏等作业。
3.4.4 封洞窒息法
当隧道内人员疏散完毕后，确认隧道内没有被困人员以及消防工作人员后，可以就地取材、制作沙袋等物品，将洞口堵住，隔绝空气，熄灭火灾。需要注意的是，封洞时先从上风方向进行封洞作业，再对下风方向进行封洞，开洞时先从下风方向开动，确认没有复燃可能性后在进行开洞作业。同时在进行封洞作业时需要将通风口也堵上[13]。必要时，为加速火灾的扑灭，可以向隧道内灌水或者泡沫，覆盖可燃物，来达到灭火目的。
4 结语
为了进一步提升隧道火灾扑救能力，在今后的工作中应加强以下几点工作：（1）根据隧道情况以及特点，完善灭火战斗救援预案;（2）针对隧道火灾扑救难点，开展灭火救援专业训练，连同联动部门定期进行协同演练，提高消防与各部门协同作战处置能力和水平;（3）加强消防特勤器材的配备，尤其是排烟器材、防护器材、通信器材、照明器材等，以增强处置能力和手段，提高战斗力。
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Abstract：With the economic development of the country and the increasing improvement of infrastructure construction， the length and number of highway tunnels are growing rapidly. Shaanxi region is full of mountain ranges， especially around the Qinling Mountains， and with the development of western China， the construction works of highway tunnels are increasing， for example， the Xihan Expressway， 2/3 of its entire route is composed of tunnels， 151 tunnels and 540 bridges constitute the world"s largest tunnel group. Among them， there are 10 extra-long tunnels， 10 long tunnels， 63 medium tunnels and 68 short tunnels. Such a huge scale of tunnels has the potential for accidents and fires to occur， leading to a high incidence of dangerous events. In this article， we study the characteristics of tunnel fires， analyze the hazards caused by tunnel fires， and propose countermeasures for tunnel fires on this basis， to minimize the damage caused by tunnel fires to people"s lives and properties.
Keywords：tunnel fire; fire frequency; high incidence; countermeasures
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