公路隧道火灾事故处置关键技术研究

吴超 韩佳

近年来，随着社会经济的快速发展，公路隧道发展迅猛，但由于公路隧道结构和运营方式的一些特性，使得公路隧道发生火灾的频率较高，同时造成的损失和影响较大。公路隧道火灾事故处置技术是指消防队伍为完成某项任务（例如灭火、救人、排烟等）可运用的方式方法，大多是对装备和消防设施的利用。本文围绕消防队伍现有装备以及隧道内的固定设施，结合其火灾事故特性，分析、研究公路隧道火灾事故处置中运用的关键技术。

1 安全防护技术分析

安全防护技术主要是消防员在灾害现场处置时，为避免火场和救援现场受到高温、烟气、掉落物以及其他有害环境伤害而采取的技术措施。这里的安全防护技术，包括消防员个人的防护装备和在事故处置过程中可采取的防护技术。

（1）对进出隧道的人员，要指派专门的人员对其进行安全检查，保证进入隧道内的消防员个人防护装备务必佩戴齐全，并准确记录出入隧道的时间。根据装备可提供的安全防护时间，及时提醒指挥员进行内攻力量协调轮换，保证内攻人员在有限时间内可以安全作业。

（2）在火灾事故现场设置安全员，随时观察事故的发展和隧道结构的情况，一旦发现爆炸、坍塌等征兆险情，立即发出声、光、电等报警信号，提醒内攻人员第一时间撤离和采取保护性措施。

（3）当隧道洞体结构发生变化、隧道顶部有混凝土等坠落时，要在工程技术人员或相关专家的指导下，对洞体进行加固处理。对己经坍塌的事故现场，应采取支撑、撑顶等技术措施，防止隧道二次坍塌威胁救援人员的安全。

（4）当隧道火灾处于猛烈燃烧阶段时，由于火源的热辐射和高温烟气的热对流作用，使得隧道壁温度较高，如需对隧道壁进行冷却时，不能采用直流射流直射到墙体上，防止热气浪反扑伤人。冷却时应采用开花射流形式，并全面积冷却；防止因温度差较大破坏了隧道结构，导致隧道坍塌，例如，对己灼热的拱顶、衬砌和围岩应禁止直流射水冷却。

（5）在对车内被困人员进行救援时，如需破拆，要选择好破拆的位置和方法，消防员在做好个人防护的同时，不能忽视被困人员的防护，可用护垫、战斗服等覆盖被困者的裸露部位，防止火花飞溅伤人；同时还应注意防止未打开的安全气囊在破拆过程中突然打开造成对被困人员的二次伤害。

2 火灾事故侦察技术分析

公路隧道发生火灾后，为了做好火情侦察工作，为指挥员提供决策依据，消防员应当利用好各种侦察技术措施，尽快掌握火灾情况。

2.1 外部侦察

外部侦察主要是通过外部观察、询问知情人、监控中心侦察等手段对隧道内现场情况进行详细了解。

外部观察法是基于洞口的喷烟情况和洞口的温度，烟气的高度、烟熏状况、洞口隧道的温度初步判断火势的大小，确定进出风口，选择进攻洞口。

询问知情人是通过询问报警人或者从隧道中逃生的乘客、驾驶员，了解着火的大致位置，着火车辆类别，引发火灾的原因：碰撞、侧翻还是自燃，人员被困情况等；询问隧道的相关技术人员，了解隧道构造和平面布置情况，掌握可供内攻的路线。

监控中心侦察是通过公路隧道内交通监测设施（包括交通检测器、视频监视控制设备、摄像机等）进行事故侦察。通过监控中心，进一步确认车辆着火情况；了解现场己经采取的应急措施情况，如隧道内各疏散通道的打开情况，排烟设施开启情况以及初期火灾扑救情况等。

2.2 内部侦察

内部侦察，主要是由消防员佩戴便携的侦察装备进入隧道内部进行火情的侦察。侦察方法主要有利用观察法、红外热成像仪侦察。内部侦察内容包括以下几点：一是查明起火对象的情况，包括车体、货物等燃烧情况；二是查明人员被困情况，其中包括被困人员所处位置、数量等；三是查明火势发展趋势及其危害程度，查清燃烧范围，是否存在爆炸、垮塌等风险。火情侦察完毕后，侦察人员应立即向上级汇报侦察情况，为指挥员决策提供依据。

3 车辆诱导和人员疏散技术分析

公路隧道发生火灾事故时，需要对隧道内外车辆和隧道内被困人员做好引导和疏散，以减轻火灾事故现场的交通和人员的疏散压力，下面对隧道内车辆诱导和人员疏散技术进行分析。

3.1 车辆诱导

公路隧道火灾事故发生时，可以通过隧道内交通信号灯为隧道内外的车辆提供指示信息，保证事故隧道内的交通可以及时控制，并防止车辆继续进入火灾事故隧道，增加疏散救援难度。可变限速标志可全天候工作，主要用于为隧道内车辆提供限速指示信息。当事故发生时，可利用可变限速标志，对己进入隧道但未到达事故地点的车辆进行及时有效的限速提醒，避免事故的进一步扩大。

非事故隧道因为由单向交通变为双向交通，使得非事故隧道内的交通量增加，因此车辆排出的有毒气体也随之增加。为防止一氧化碳和烟雾浓度指标超标或发生阻塞，通过控制洞内通行和“×”禁行来加强交通组织，达到尽快疏散隧道内行人和车辆的目的。具体操作程序可以根据隧道发生事故时的具体情况而定。同时值班员、救援人员还可以通过隧道设置的紧急广播系统向隧道内进行广播，传递避难导向的信息。

3.2 人员疏散

通过对隧道火灾时温度分布、烟气蔓延和能见度分布规律的分析发现，隧道内烟气分层较为明显，下层的烟气密度较小。被困人员可通过以下方式进行疏散：

（1）利用隧道内紧急疏散通道疏散。有些公路隧道设置被完全隔离的纵向通道，可供人员紧急疏散，它与运行隧道之间设置防火分隔。部分交通隧道设有地下逃生通道，位于行车的路面底下，火灾时人员可以打开路面逃生井盖直接进入下部的逃生通道进行逃生，但往往这些井盖比较隐蔽，因此在人员疏散时，利用地下逃生通道相对于利用其它通道疏散难度较大。

（2）利用隧道内横通道疏散。根据《公路隧道交通工程设计规范》，车行横通道、人行横通道可以结合地质情况设置，一般不宜大于750 m，在两种横通道两端设置防火卷帘门。在人行和车行横通道，应设置用于指示人员和车辆疏散的指示标志。隧道发生火灾事故时，可按照人员和车辆指示标志方向，通过横通道到达相邻的安全隧道中避难、疏散。

4 排烟技术分析

隧道中，烟气影响着隧道内部可见度和温度，且在组织通风时，并不是风速越大越好，根据不同处置时段，需要实现不同的通风效果，因此对烟气流动的控制也显得尤为重要。通过隧道内固定设备和消防移动排烟装备排烟通风，可以实现对隧道内烟气的控制。

4.1 固定设备排烟技术

4.1.1 射流风机排烟

射流风机为分段纵向式通风，其采用机械通风的方式，将隧道内受污染的空气从不同的地段排出。火灾发生时，可及时开启利用射流风机纵向通风排烟，在不同的事故处置阶段，要采用不同的风流控制措施。

（1）在人员疏散完毕前，为保证烟气不产生回流现象影响火源上游的人员疏散，火灾事故隧道内风流方向为纵向，由火源上游流向火源下游，风速在临界风速为宜；非火灾事故隧道内风流方向与火灾隧道相反，风速控制在一般较事故隧道风速高约2 m/s左右。

（2）在人员疏散完毕后，可不考虑烟气对人员疏散的影响，为将隧道内烟气尽快排出，可将射流风机开启最大的通风速度，同时保持火灾隧道内风流方向为纵向，由火源上游流向火源下游，为内攻近战人员提供保护。

4.1.2 通风井通风排烟

通风竖井在隧道发生火灾后，所产生的风压对隧道内温度、烟气扩散影响很大，因此，不同情况下，需要开启对应的通风模式。通风井的通风控制应使火灾事故隧道内风流为纵向，与本隧道的设计行车方向相同。通风井的通风控制，可以根据火源相对于通风井的位置划分不同区段，控制风流由送风井向隧道内流动，由隧道向排风井流动，风速通常以 3 m/s为一个风速段。按人员疏散完毕前和完毕后，将风速控制方式分为两种。人员疏散完毕前，隧道内既要保证排烟，又要保证人员疏散的安全。人员疏散完毕后，尽量将烟气控制在火源至排风口区段，由排风口排出。

4.2 移动装备排烟技术

4.2.1 移动排烟装备

（1）移动排烟机和排烟消防车

消防队伍配备的移动排烟机主要有水驱动排烟机、机械排烟机两种。水驱动排烟机排烟量为1 000~30 000 m³/h，机械排烟机排烟量为3600 m³/h~15 000 m³/h。移动排烟机由于其功率相对较小，排烟量也有限。机械排烟机也可以通过对发动机的改进提高排烟效率。消防队伍配备的排烟消防车排烟量一般为30 000～240 000 m³/h。

（2）涡喷消防车涡喷消防车能吹除有效空间内的有毒烟气，并吹入大量含氧量高的空气（涡喷发动机尾气的氧含量约20%）。公路隧道发生火灾时，内部充满大量烟气，由于隧道出入口较少，如果在隧道口设置涡喷消防车进行排烟，对于距离洞口不远处的火灾事故排烟会有较好的效果。例如2011年4月8日，新七道梁隧道内发生火灾，兰州支队到场后，利用涡喷车在距离事故现场约80 m处使用“强风—细水雾”射流，对隧道进行排烟降毒取得了较好的效果，为内攻创造了条件。

（3）排烟机器人

隧道火灾产生的高温浓烟，致使人员很难进行近距离作战，排烟机器人可以远程操控，深入隧道内部，近距离地对火场进行排烟，有效控制烟气的流向。排烟机器人的最大特点就是在排烟时，能有效防止火场热辐射和烟气对人员生命安全的危害。

4.2.2 排烟技术分析

隧道发生火灾后，可以根据实际情况利用移动排烟装备，配合射流风机和通风井通风排烟，尤其在人员疏散时，要保证事故隧道内的风速，避免烟气产生回流现象。

（1）“一”型式排烟

“一”型式排烟这种方式主要适用于在人员疏散完毕后，在火灾事故隧道采取一定的排烟措施，利用移动装备，在火灾事故隧道的上游采取正压送风式排烟；或者在火源上游、下游分别采取正压式通风和负压式通风，这样可较单一洞口排烟产生更大的风流，提高排烟的效率。由排烟车、排烟机器人、移动排烟机在事故隧道内组合式排烟，其控制风速应该保证大于临界风速。有条件的可以将涡喷消防车设置在正压通风处，采用“强风—细水雾”射流，对隧道内部实施排烟。

（2）“T”型式和“L”型式排烟

由于救援需要，需要打开横通道时，应在临近火源的横通道处和火灾事故隧道内进行排烟降毒，创造有利的救援条件。如需打开隧道间通道时，应做到以下几点：

一是保证烟流不会从火灾事故隧道通过横通道影响非火灾事故隧道，横通道的风速应该由非火灾隧道流向火灾隧道。打开隧道横通道时，应该将移动排烟装备（比如移动排烟机）设置在横通道处，保证烟气不会流向非火灾事故隧道；二是防止火灾事故隧道烟流发生回流，目的是为了保证火源上游的人员疏散安全；三是根据《公路隧道通风照明设计规范》的要求，横通道内的风速应控制在7 m/s内。其中，人员疏散完毕前，采用“L”型式排烟，人员疏散完毕后，采用“T”型式排烟。

5 隧道封堵技术分析

公路隧道发生火灾时，可以对隧道的进、出风口进行封堵，以达到对火灾窒息灭火的目的。

5.1 封堵墙设置方法和需求

5.1.1 封堵墙设置

用于设置封堵墙的材料要求密不透气、耐高温，可选择稻草、黄麻制作的编织袋等就近取泥土或黄沙充装。沙袋务必逐层压实，封堵墙必须砌筑成梯形，底部厚度不得小于3 m。当完成洞口三分之二的封堵任务时，应设置高密度人工水幕，切断烟火外窜，为上部堵洞作业提供保护。

5.1.2 管道设置

封堵时应在封堵墙上设置管道，以便封堵后利用其采集隧道内气样、检测隧道内温度。其设置方法是：在下、中、上3个不同高度的部位，纵向插入直径为不小于50mm左右的铁管、水泥管、钢管或阻燃处理的工程塑料管，管道外口应用木塞等封闭。

5.2 封堵后的维护

5.2.1 冷却稀释

冷却稀释通常需每隔一段时间（通常是30 min）利用水枪开花射流向沙袋外表面射水一次，以降低封堵墙外表面温度。封堵作业完成后，可根据实际情况，利用预先埋设的管道向隧道内灌注液态氮、水蒸气、二氧化碳来对隧道内部实施降温，同时还可以起到冲淡火区内氧气浓度的作用。

5.2.2 实时监测

隧道封闭后要做好隧道外围警戒工作，设置警告牌，禁止无关人员靠近。要经常性地观测内部情况，定时测定从洞内流出的水体温度，对隧道内气体进行采样分析，得出温度和各种气体浓度变化规律，以便分析隧道内火灾事故情况。

6 结语

公路隧道火灾事故处置是一种过程复杂、涉及面广、参与力量多、社会关注度高的应急救援行动，本文是侧重于安全防护技术、火情侦察技术、车辆诱导和人员疏散技术、火场排烟技术以及封堵技术五个关键处置技术的研究，具有一定的局限性，对于该类火灾事故处置所需其他救援技术还需进一步研究。