城市江底交通隧道火灾特点和救援处置对策

2017-10-21杜承勇

中国应急救援 2017年5期

杜承勇

城市江底交通隧道火灾特点和救援处置对策

杜承勇

针对城市江底交通隧道火灾救援前沿问题，通过分析其火灾致灾因素、火灾危险特性及灭火救援难点，从完善救援组织规划、熟悉疏散救援路径、及时调集救援力量、开展内外火情侦查、合理组织人车疏散、正确利用通风排烟、安全实施内攻灭火七个方面，有针对性地分析了南京长江隧道的火灾救援处置对策，为消防部队处置此类火灾事故提供参考。

消防城市江底交通隧道火灾特点灭火救援

1 引言

随着我国经济建设和城镇化建设的飞速发展，城市江底交通隧道作为改善城市环境、缓解城市交通压力、方便人民生活出行的有效措施在沿江各大城市大量涌现，根据南京市2014-2030年远期规划，南京市将规划建设21条城市江底交通隧道。但是，随着现代江底交通隧道长度日益增加、通行车量日益增长，其建筑空间特性、交通工具及其运输方式给灭火救援工作带来了一定的难度，因此，对于城市江底交通隧道灭火救援工作必须高度重视、认真研讨，以适应扑救现代火灾发展的需要。

2 城市江底交通隧道火灾特点

2.1 火灾致灾因素

通过对近些年城市江底交通隧道火灾案例的分析，引发火灾的原因主要有：

2.1.1 车辆自身故障

如紧急刹车时制动器起火、汽车化油器起火或车辆的机电、设备着火等车辆自身的故障导致汽车在行进过程中引发火灾。1977年3月上海打浦路江底隧道内，一辆大客车因油箱被地面露出的钢筋戳破漏油起火，造成5人死亡、23人受伤。

2.1.2 车辆交通事故

车辆在隧道内行驶时，因与隧道壁或隧道内设施相撞或车辆之间发生相撞事故，撞击引燃燃料和车体引发火灾。2000年6月日本奈良县御所市水底隧道内，一辆客车与隧道相撞发生火灾，造成2辆汽车被烧毁、19人受伤。

2.1.3 隧道电器设施故障

隧道内安装的电气线路和电气设备(照明灯、风机等)，在工作运行过程中可能因短路等故障引发火灾。

2.1.4 人为引发因素

隧道在施工过程中，由于工人违禁用火等操作不当，引燃隧道内可燃物导致火灾，另外，人为的恐怖活动也可能造成隧道火灾。

2.2 火灾危险特性

城市江底交通隧道的地理位置、空间特性、交通工具及运输方式，决定了其火灾危险具有以下特性：

2.2.1 燃烧形式多元化

隧道火灾的可燃物主要由交通工具及其车载货物提供，可能出现气相、液相、固相可燃物燃烧，从国内外隧道火灾统计资料看，固体物质火灾发生频率较高，液体火灾、混合物火灾造成重特大火灾的频率较高。隧道横断面尺寸越大，其火灾燃烧形式与地面建筑火灾相似；隧道的暗埋长度越长，其火灾燃烧形式与地下建筑火灾相似。

2.2.2 火灾蔓延跳跃性

隧道火灾的扩大蔓延途径主要是热对流和热辐射，但是，即使车辆之间存在一定的距离，当燃烧产生的热量足够点燃相邻车辆或者车上的可燃货物时，火灾也能够形成跳跃式蔓延。尤其是当油罐车或者其他运输易燃物品的车辆起火时，还可能会发生爆炸。

2.2.3 次生灾害危害重

隧道火灾蔓延过程中常常会引发交通事故、人员中毒、爆炸等次生灾害，不仅会助长火势的扩大蔓延，给火灾中的人员安全疏散和灭火救援增加难度；而且，由于次生灾害的随机性和突发性，还会对隧道内的驾乘人员和救援人员带来意想不到的潜在威胁。

2.3 灭火救援难点

受城市江底交通隧道纵向坡度大、隧道长度长、通行汽车携带汽油、运输物品不详等不利因素影响，实施灭火救援时存在以下难点：

2.3.1 火势发展迅猛

火灾中产生的烟气流由于隧道净高限制迅速向水平方向蔓延，四周导热性能差的墙壁促使火灾初期温度迅速攀升。德国有关隧道火灾燃烧试验数据表明，一辆小汽车在隧道火灾中充分燃烧后，温度在5min内就会迅速升高到1200℃。同时，炙热气流顺风传播，导致形成的火焰跳跃式蔓延将进一步加剧火势发展。

2.3.2 侦查灭火受限

隧道火灾高温和缺氧的恶劣环境等使火情侦查进程缓慢或被阻断，容易错过最佳的灭火时机。同时，隧道火灾现场没有明显的、可以缓冲的灭火救援场地，随着火灾的迅速蔓延，原先设定的警戒区、灭火行动区等安全区域会在短时间内转变为危险区域。同时，隧道火灾特有的次生灾害的潜在危险，也会极大地降低救援人员的生命安全性。

2.3.3 疏散引导困难

火灾时，隧道作为人员疏散通道和灭火救援场地，同时又是火灾烟气扩散、燃烧蔓延的通道，隧道内烟雾大、能见度低、视距短，车辆与人员在同一通道上“并行”疏散，驾驶员对烟火的恐惧造成反应失控，很容易发生新的交通事故。同时，受隧道空间狭长、封闭的制约，安全出口数量有限，内部车辆很难改变行驶方向，人员、车辆极易被困。

图1 明挖暗埋段横截面示意

图2 江中盾构段隧道横截面示意

3 南京长江隧道概况

南京长江隧道作为南京市一条重要的城市过江快速通道，位于南京长江大桥与三桥之间，为左右线单独设计的双管单层隧道，左线全长4332.4m、右线全长4329.5m，其中盾构段长度2992m、直径14.93m，设计车速为80km/h，车道宽度3.5m×2+3.75m，车道净高4.5m，平时仅限通行非危险化学品等机动车辆。

3.1 明挖暗埋段

采用明挖法施工，垂直于两孔隧道长度方向，横截面如图1所示。在中间廊道隔墙上每隔60m设有一处甲级防火门连接左右线隧道，当两孔隧道的某一条隧道发生火灾时，被困人员可以通过防火门进入非着火隧道逃生，消防救援人员也可以通过防火门直接进入着火隧道。左右两孔隧道在火灾时互为疏散、救援通道。暗埋段在中间廊道隔墙上布置有消火栓箱、雨淋阀组箱和灭火器箱，隧道两侧墙体上部均匀布置泡沫-水喷雾联用喷头，在中间廊道隔墙内敷设消防给水管道。

3.2 江中盾构段

采用盾构机掘进开挖施工，隧道横断面由车道板分为上部行车层和下部服务层两部分，如图2所示。行车层在车辆前进方向的左侧，每隔80m设有一处宽0.8m的疏散滑道呈空间弧形延伸到下部服务层，口部钢质盖板可现场手动或控制中心远程控制；同时，在疏散滑道同侧每隔320m设置一处通至服务层的救援爬梯，爬梯盖板仅由救援人员从服务层开启。服务层左侧为疏散滑道设置空间，右侧为隧道强、弱电缆通道，中间为疏散通道和检修救援专用通道，疏散通道与两端工作井的疏散楼梯相连并可直通室外；检修救援专用通道火灾时可通行电瓶车输送救援人员。盾构段在两侧墙体上布置消火栓箱、雨淋阀组箱和灭火器箱，隧道墙体上部均匀布置射流风机、泡沫-水喷雾联用喷头，行车道设置线型光纤光栅感温探测器与图像型火灾探测器的组合；消防管道设置在服务层左侧空间上部内，电缆通道内选用线型感温探测器，

3.3 盾构工作井

作为盾构进出洞的工作井设在浦口、梅子洲两端，共分为上、下三层，地下1层为设备机房层、地下2层为车道层、地下3层为安全通道及电缆通道。在车道层两端分别设置一处连接左右线隧道的车行横通道，如图3所示，可供行驶车辆掉头或供消防车直接进入着火隧道。盾构工作井内设疏散楼梯直接通至地面，平时放置的2台电瓶车在火灾时可输送消防救援人员或被困人员。

4 城市江底交通隧道火灾救援处置对策

城市江底交通隧道因地势所限设置逃生出口困难、救援条件恶劣，特殊的火灾环境对人员逃生和灭火救援都是一个严重的挑战，而且火灾在短时间内就能对隧道结构和设施造成很大的破坏，这些不利因素都要求在对江底隧道实施灭火救援时，需要采取与地面建筑或交通隧道等不同的处置对策。笔者结合南京长江江底隧道工程的实例，有针对性地对城市江底交通隧道灭火救援对策进行探讨。

图3 盾构工作井车行横通道布置示意

图4 灭火救援工作流程示意

4.1 完善救援组织规划

救援组织的规划包括救援力量的组织和救援工作流程的安排。隧道火灾的救援力量一般由发生火灾车辆的司乘人员、隧道管理部门人员、交通管理部门人员和消防救援人员等组成，从一些隧道火灾案例资料分析，专业消防人员到达火灾现场的时间不宜超过10min。隧道运营单位平时应制定科学、合理的应急预案，并按计划开展联合演练，具体灭火救援组织流程如图4所示。主要包括三方面：（1）发现火灾并进行告警，启动预案联动各设施；消防队员赶赴现场，（2）根据火灾发生地点，合理疏散引导被困人员、车辆进行有序疏散和撤离；（3）根据部门职能，有序开展灭火救援工作。

4.2 熟悉疏散救援路径

要实现对城市江底交通隧道火灾实施科学、有效的灭火救援，消防队员在平时必须要熟悉隧道的疏散、救援路径。其中，隧道明挖段的疏散、救援路径与地面交通隧道相似，但是，江中盾构段的疏散、救援路径因位于江底，与隧道盾构段采取的横断面设计密切相关。

就南京长江隧道而言，根据应急预案中应急疏散计划，当盾构段发生火灾时，着火点前部的车辆应迅速前行驶出着火隧道，着火点后部位于明挖暗埋段的车辆可经过工作的车行横通道进入另一条隧道疏散。着火隧道中部的车辆因掉头困难多停留在隧道内，车辆上的驾乘人员可以根据广播提示，沿车辆前进方向左侧的疏散滑道，有序滑入服务层的疏散通道内，再根据灯光疏散指示标志指示的方向，乘坐电瓶车或步行到达最近工作井后，由工作井内的疏散楼梯疏散至地面安全地带。对于救援人员而言，可以从地面沿工作井楼梯进入地下3层的安全通道，乘坐电瓶车经盾构段服务层的检修救援专用通道，到达距着火点最近的救援爬梯，由救援爬梯进入行车层实施灭火救援。

4.3 及时调集救援力量

一旦发生城市江底交通隧道火灾，消防队要在第一时间了解火灾燃烧物质、发生的具体位置，人员伤亡和被困情况，事故车辆停靠具体地点等有关情况，要加强救援第一出动力量，迅速调集事故点附近消防队和特勤队到场，视情要求隧道公司、公安、救护及市政供水、供电等部门到场协助救援。根据火灾事故类型，及时调集救援所需要的大型排烟车、破拆工具车、防化车等特种装备，夜间还应调派照明车辆。同时，火灾事故处置时，根据灾情的大小、复杂程度及参战力量的多少，视情成立由到场的党政领导组成的应急救援总指挥部和公安消防部队负责人组成的现场抢险救援指挥部，分级实施统一指挥。

4.4 开展内外火情侦查

4.4.1 外部观察

及时实施交通管制，封闭事故隧道，严禁后续车辆驶入，对隧道口实施警戒，并根据事故的性质和危害程度，合理确定警戒范围。也可以观察隧道洞口的冒烟情况，结合烟熏痕迹、烟气高度和洞口温度初步确定火势大小，判断是否需要申请增援力量。到达现场后，也可利用隧道监控中心的视频监控系统，重点确认起火部位及物品、可利用的救援途径及固定灭火、通风排烟设施的启动情况。

4.4.2 深入侦查

根据事故现场负责程度、面积大小，视情组成3-4个侦查小组，每组2-3人，所有人员携带空气呼气器、强光照明、导向绳、生命呼救器、热成像仪或有毒气体探测仪、通信器材等装备，根据任务分工，从工作井、明挖段等不同地面出入口进入着火隧道。重点掌握被困人员数量和位置、燃烧物质的种类、火灾蔓延态势、战斗行动的可行性和危险性、消防设施是否发挥作用等，为指挥决策提供可靠依据。对于南京长江隧道，根据起火部位的不同，侦查人员及后续的消防救援人员可以选择进入路线主要有：

（1）从起火隧道的上游即上风方向直接进入隧道；

（2）在明挖暗埋段，消防队员先进入非着火隧道，到达距火源较近的人行横通道时，通过中间隔墙上的甲级防火门进入着火隧道；

（3）在江中盾构段，消防队员从地面进入工作井地下3层的安全通道，乘坐电瓶车沿服务层的检修救援专用通道到达火源附近的下部，再通过救援爬梯到达行车层着火点附近。

4.5 合理组织人车疏散

确认发生火灾后，隧道控制中心应迅速启动火灾应急疏散预案，除采取措施禁止新的车辆进入隧道外，还应根据起火位置的不同，通过广播通知、组织和引导隧道内车辆、人员进行紧急疏散。消防队到达现场后迅速确定救援路径进入隧道实施救援。具体组织方式为：

4.5.1 进口暗埋段火灾

火源前方的车辆应迅速向前驶出隧道，后方车辆立即停车，所有司乘人员下车后根据广播提示有序通过隔墙上甲级防火门进入非着火隧道疏散。消防疏散搜救小组由非着火隧道进入，通过着火点附近中间廊道隔墙上的防火门，直接进入着火隧道施救。

4.5.2 江中盾构段火灾

火源前方的车辆迅速向前驶出隧道，后方车辆停止行驶，暗埋段车辆可经工作井的车行横通道进入非着火隧道。盾构段的受困人员经行车层的疏散滑道滑至服务层的人员疏散通道，沿疏散指示标志经工作井后内楼梯疏散至地面安全区域；暗埋段的受困人员，可通过中间廊道隔墙上甲级防火门直接进入非着火隧道疏散。消防疏散搜救小组乘坐电瓶车沿服务层的检修救援专用通道到达火源附近的下部，通过救援爬梯进入火场实施救援。

4.5.3 出口暗埋段火灾

着火隧道盾构段内的所有车辆都应停止行驶，暗埋段车辆可以经过工作井的车行横通道进入非着火隧道。受困人员疏散路径、消防救援路径均与盾构段内部火灾时相同。

4.6 正确利用通风排烟

火灾现场的高温烟气流动，一方面影响隧道内部的温度和可见度，另一方面也降低驾乘人员和救援人员的判断和行动能力。隧道的通风、排烟系统是否能够发挥作用，一定程度上决定人员逃生和灭火救援的成功率。消防队员在隧道管理部门人员配合下，应正确利用隧道内设置的通风、排烟系统，同时发挥所携带的移动排烟装备作用，有效地组织通风、排烟，保障人员疏散和灭火救援的安全。

图5 隧道横向（半横向）排烟模式示意

4.6.1 固定通风排烟

常见的城市江底交通隧道排烟模式主要有：纵向排烟、横向（半横向）排烟及重点排烟，及由上述三种基本模式组合的模式。如图5所示，南京长江隧道盾构段采用的是和平时通风系统共用的横向（半横向）排烟模式。确认火灾发生后，依据灭火应急疏散预案，消防人员会同隧道控制中心，根据起火点的位置、救援进度，正确启动固定通风、排烟系统。

（1）进口暗埋段火灾：为防止烟雾反向蔓延，启动暗埋段的射流送风机向隧道内正压送风，同时，启动进口侧风井处机房的轴流排烟风机，并远程打开工作井处的常闭排烟口进行排烟。

（2）盾构段火灾（含出口工作井）：启动出口侧风井处机房轴流排烟风机，并远程打开出口端工作井处的常闭排烟口进行排烟；同时，启动隧道两端工作井行车道下的轴流送风机，向服务层的人员疏散通道进行正压送风。

（3）出口暗埋段火灾：隧道内射流风机由正常运营通风模式转为防灾通风模式。

4.6.2 移动排烟装备

城市江底交通隧道火灾中，消防队应利用大功率排烟车、LUF路虎雪炮机器人、隧道专用排烟车、干粉排烟车、电动排烟机及水驱动排烟机等装备，必要时，可以通过涡喷消防车“强风-细水雾”射流的方式，向隧道内实施正压通风、驱赶烟雾。

4.7 安全实施内攻灭火

经过隧道内外部火情侦查后，消防指挥员正确判断火灾发展的阶段。针对南京长江隧道，火灾初起阶段时，消防车可直接从着火隧道两端进入实施灭火救援行动；火灾猛烈阶段时，担负火场供水任务的水罐车，经工作井的车行横通道，从非着火隧道进入着火隧道出水灭火并保障火场不间断供水。担负内攻的消防队员，为确保个人防护安全，要穿戴防护服，携带防爆照明灯具、空（氧）气呼吸器、紧急呼救器、通信器材、救生安全绳等装备、器材。灭火小组从着火隧道上风方向或暗埋段非着火隧道人行横通道直接进入火场，也可以经服务层人员疏散通道到达着火点附近的救援爬梯，从爬梯进入火场实施内攻灭火。一般选择进风口作为进行内攻灭火的主攻口，在开花或喷雾水枪交替掩护下，进攻小组通过梯次进攻形成“梯队”内攻态势。接近火源后，内攻队员首先要利用隧道已有的室内消火栓系统出水灭火，同时利用手台机动泵由消防水罐车补充出水。救援小组同时对被困人员进行施救，有效及时地开展救援行动。