浅析城市交通隧道的防火设计

摘要：文章对城市交通隧道防火设计的有关问题进行了探讨，并结合消防工作实际，提出了见解和看法。

关键词：城市交通隧道；防火设计；安全疏散设计；电气防火设计

中图分类号：TU921文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）08-0041-02

一、概述

交通隧道建设的发展交通隧道防火显得越来越重要。现行《建筑设计防火规范》（GB50016-2006，以下简称《建规》）对城市交通隧道的范围进行了界定——城市范围内满足机动车辆、非机动车辆和人员通行的隧道（不含地铁）。因此对不同规模的交通隧道如何进行合理的建筑防火设计是个值得探讨的问题。

笔者在总结分析国内外部分城市交通隧道火灾事故的基础上，结合《建规》内容，对城市交通隧道的防火设计提出一些看法，谨供大家探讨。

二、城市交通隧道火灾原因及其危害性

交通隧道的功能主要是通行汽车，因此汽车起火（包括交通事故时起火）是引起隧道火灾的主要原因。从国内外一些隧道火灾来看也确是如此。另据同外有关统计资料介绍，汽车大约每跑1000km平均发生0.5～1.5次火灾；在隧道内汽车每行驶5000万辆公里有一次火警发生，即长度为2km，车流量为3.4万车次/日的隧道每两年有可能发一次火警。可见隧道内汽车起火的机率还是不低的。

城市交通隧道因汽车起火酿成的火灾例子很多。1979年7月11日， 日本大坂隧道内4 辆卡车与两辆轿车连续相撞， 轿车油箱破裂起火，致使隧道内的174辆汽车全部烧毁，7人死亡2人受伤， 隧道内千余平方米的顶部崩落。

三、火灾特点

（一）火情发展快

汽车起火若扑救不及时，将会导致火情迅速扩展。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。其次，隧道发生火灾因燃烧产生的热量不易散发，使洞内空气温度急剧上升（据测定温度约达1300℃）在通风气流作用下，炽热的空气又把沿途可燃物体加热，以致引起火源“跳越”。

（二）烟雾大，传播快

由于隧道自然通风条件差，即使设有机通风也不可能使洞内空气环境与洞外一样。因此隧道发生火灾时因通风不良，使氧不足会产生大量的烟雾和有害气体（主要是一氧化碳），若没有可靠的排烟措施，烟雾会很快扩散到整个隧道城市交通隧道由于内部空间较小，且基本处于密闭状态，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，而且产生的热烟气难以扩散，导致火灾初期升温迅速，并产生较强的热冲击。

（三）人员和物质疏散困难，易造成群死群伤和重大经济损失

城市交通隧道发生火灾时一般无法利用自然光进行照明，主要依靠事故照明和疏散指示标志来保证疏散，火灾时产生的大量烟气使能见度急剧下降，加之隧道横截面小，道路狭长，不仅人员疏散困难，而且由于车辆交通阻塞的影响，物质疏散也及其困难。由于人员和物质的疏散困难，加上火场温度高，高温持续时间长，易造成火烧连营之势，导致群死群伤和重大经济损失。

（四）火灾扑救难度大，对施救部门的要求高

城市交通隧道由于空间相对封闭，发生火灾后温度高，易对隧道的结构造成破坏，隧道拱顶随时有烧塌崩落的危险。同时在浓烟、有毒气体、狭窄通道和滞留车辆的阻碍下，大型消防设备及灭火人员难以第一时间接近火源，加之隧道内通讯设备受干扰较大，使扑救人员和地面指挥通讯联系不便，这些都给灭火救援增添了巨大困难。此外，城市交通隧道火灾一般由消防、交警、医疗等多部门联合施救，火灾现场人员、车辆众多，情况复杂，对各施救部门的分工、协调和统一指挥要求很高。近年来，国内外城市交通隧道火灾因处置不当、各部门分工协调不到位等原因导致灭火救援失败，甚至引发二次灾害事故的例子也时有发生。

四、隧道防火设计

城市交通隧道的防火设计应立足于自防自救，方便人员和车辆疏散，高效、快捷扑灭初期火灾的原则，依照《建规》和《公路隧道设计规范》等国家标准和设计规范的要求，结合隧道长度、地理条件、可燃物情况等因素，科学合理地从建筑防火、安全疏散、电气防火设计、自动消防设计等四个方面进行设计。

（一）建筑防火设计

1．隧道结构的防火保护。《建规》规定，一类城市交通隧道的承重结构的耐火极限不应低于2h，二类隧道不低于1.5h，水底隧道拱顶应设置抗热冲击和耐高温的防火内衬，隧道内装修材料除嵌缝材料外，应采用不燃材料。为了在火灾时维护隧道的结构不被损害，不至于造成人员恐慌甚至大量伤亡，为消防救援和灭火提供必要的时间，应该对隧道结构的耐火性提出一定的要求。

解决结构本身耐火性差与耐火极限要求高这一矛盾的办法主要有以下三种： （1）在经济条件允许的情况下对比较重要的城市隧道（战备、人行、主干道隧道）或隧道内重要路段加设自动喷水灭火系统并加大通风排烟量，以达到扑灭火灾和降低隧道火灾中烟气对内部的温升作用。（2）采用一定耐火等级的防火板作模板，与固定件一起浇铸到高强度混凝土上作为保护层，很多欧洲大陆隧道例如BELLIARD—KORETENBERG—ROODEBBEEK就采用了一种27mm厚的防火板（PROMATECTH）来提高隧道内部的耐火性。此做法已通过依据RWS温升曲线（该曲线要维持2h耐火极限，最高温度为1350℃）的测试和评估。（3）用多种粘性防火喷涂材料直接喷涂在隧道内壁，或在施工中对现场浇注的混凝土进行喷洗同时去除固化物。开罗的AL—HAZARD隧道（2.5km）就是使用了耐火粘性喷涂材料（FIREMASTERF IREBARR ER 135），喷涂厚度为47mm。据资料显示只要此材料在火灾中没有受到机械破坏，就可以重复使用。

2．隧道的防火分隔。为防止火灾的扩大和蔓延，把火灾控制在一定的范围内，以便减少火灾带来的人员伤亡和财产损失是十分必要的，但如何划分防火分区，不同的防火设计规范，根据建筑物的使用性质不同而有所不同。

（二）安全疏散设计

根据欧洲隧道火灾模拟试验，人员在隧道内的正常疏散速度为1.5m/s，在有烟气的情况下只有1m/s，一般人在疏散时能承受的最高空气温度不超过80℃，在此温度下的最高耐受时间仅仅约为15min，因此在城市交通隧道设计中，对车辆、人员疏散和避难场所设置要求是很高的。针对上述情况，规范对一、二、三类城市交通隧道的安全疏散设计做了明确规定：一是双孔隧道应设置车行横通道或车行疏散通道；车行横通道间隔及隧道通向车行疏散通道的入口间隔，水底隧道宜为500～1500m，非水底隧道宜为200～500m；车行横通道应沿垂直隧道长度方向设置，并应通向相邻隧道；车行疏散通道应沿隧道长度方向在双孔中间设置，并应直通隧道外；车行横通道和车行疏散通道的净宽度不应小于4.0m，净高度不应小于4.5m。二是双孔隧道应设置人行横通道或人行疏散通道；人行横通道间隔及隧道通向人行疏散通道的入口间隔宜为250～300m；人行疏散横通道应沿垂直双孔隧道长度方向设置，并应通向相邻隧道。三是采用纵向通风方式的单孔隧道或一、二类水底隧道，应根据实际情况设置直通室外的人员疏散出口或独立避难所等避难设施。

（三）电气防火设计

城市交通隧道火灾一般延续时间较长，且火场环境条件恶劣、温度高，因此对城市交通隧道的消防供电等级、用电设备和配电线路的要求较高。一、二类隧道的消防用电应按照一级负荷供电，三类隧道按二级负荷供电，隧道内严禁设置高压电线电缆和可燃气体管道，电缆线槽应和其他管道分开埋设，消防用电线路的敷设和防火保护应符合《建规》要求。

应急照明和疏散指示标志能在城市交通隧道供电中断和火灾中起到提供紧急照明和诱导疏散的作用。城市交通隧道两侧应设置消防应急照明灯具和疏散指示标志，其高度不宜大于1.5m，一、二类隧道内消防应急照明灯具和疏散指示标志的连续供电时间不应小于3.0h，三类隧道不应小于1.5h；应急照明灯通常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做为光源，其照度应能满足规范要求；隧道内设置的各类消防设施均应采取与隧道内环境条件相适应的保护措施，并应设置明显的发光消防疏散指示标志。此外，应在隧道入口处设置公路情报板，并在车行路线上设置行车诱导标志，以确保火灾时准确引导车辆疏散。

（四）自动消防设施设计

超过200m隧道工程设计自动报警系统、自动灭火系统、机械防排烟设施的消防设计以及内部红外线远程监视、监控系统装备，中央控制室可设在指挥调度室、收资站、交通管理中心或者与距当地较近的119、110指挥中心联网等便于指挥联络的地点；距地面1.5m处每4m设手动报警按钮，隧道内消防栓的给水管径不得小于100mm，间距不小于50m，出水量按40L/s计，均采用双阀双栓的多功能水枪和防腐麻质内衬裹水袋，内设一备一用的特制消防栓，距离隧道出入口15m内有1～2个消防水泵接合器，各种型号手提灭火器按间距不大于50m， 沿隧道两侧交叉布置，每配置点不少于4具不同规格的灭火器。重要、复杂和大于500m的隧道应考虑水喷淋或水喷雾自动灭火设施，以隧道纵断50m为一个保护区域，两个区域同时喷水为一个灭火区域。可以按供水强度按水喷雾自动灭火6.0L/min·m²计。

通行机动车的一、二、三类隧道应设置机械排烟系统，隧道的机械排烟系统可以和通风系统合用，系统排烟风机必须能在250℃环境条件下连续正常运行不小于1h，排烟管道的耐火极限不应低于1h。此外，隧道内的火灾避难设施应设置独立的机械加压送风系统，其送风余压值应在30～50Pa之间。

五、结语

城市交通隧道的防火设计在我国还是一个比较崭新的课题，希望随着社会的发展各类国家标准和防火规范能不断完善，能使城市交通隧道的防火设计和消防设施日益完备，做到即安全可靠又经济合理，更好地为我国经济建设和社会发展服务。

作者简介：计朝晖（1981－），女,江苏南京人，南京消防助理工程师，研究方向：建筑消防安全。