隧道防災救援設計

1、隧道防災救援設計摘要： 本文分析了隧道火災發(fā)生的原因及特點，并以窯頭嶺隧道為例設計了窯頭嶺隧道防災救援計劃。分析了隧道防災救援的設計思路并詳細論述了隧道火災救援措施的設置，論述了隧道火災救援應急處理流程，從人員車輛疏散、火災處理與維護和回復正常通車上那個階段詳細的論述了窯頭嶺隧道防災救災過程關鍵詞：公路長大隧道；防災救援1 前言 隧道在優(yōu)化線路線形、大幅度縮短線路長度、降低路線標高、克服不良地質(zhì)條件、提高行車舒適性等方面,顯示出了巨大的優(yōu)越性。隨著我國經(jīng)濟建設和社會的發(fā)展以及高速公路建設步伐的加快,公路等級越來越高,公路建設逐漸向山區(qū)發(fā)展,公路隧道工程也得到迅猛發(fā)展,特長公路隧道不斷納入規(guī)劃和

2、建設中。絕大多數(shù)隧道地處山區(qū),人煙稀少,水源缺乏,交通不便;隧道為一管狀結(jié)構(gòu),近似密閉狀態(tài),燃燒產(chǎn)生的熱量不易散發(fā),不可能自然排煙,煙霧比較大,大量高溫有毒煙氣很快充滿隧道;同時,隧道空間狹小,道路狹窄,車輛、人員密集,一旦發(fā)生火災等緊急事故時常伴隨嚴重的交通阻塞,車輛、人員和物資疏散極其困難,消防人員難以接近火源點,撲救困難;如果施救不及時和方法不當,必然會造成嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失,帶來危害時常是毀滅性的,社會影響大。1999年發(fā)生的意大利勃朗峰隧道和奧地利陶恩隧道等重大火災事例,充分說明了公路隧道火災的危害性。為確保隧道的安全和正常運營,需要科學合理地進行消防與防災救援設計,做好預案研

3、究。本文以窯頭嶺長公路隧道為例,來探討長大公路隧道的消防與防災救援設計。2. 隧道火災發(fā)生的原因及特點引起隧道火災的原因是多種多樣的，但概括起來主要集中在：隧道電氣線路或電氣設備短路起火；汽車化油器燃燒起火；緊急剎車時制動器起火；汽車交通事故起火和車上裝載的易燃物品爆炸起火等幾個方面，即：隧道內(nèi)火災事故的危險性與隧道長度和交通量成正比。因行車密度增長，使帶有各種可燃物質(zhì)（油、化工原料等）的車輛通過隧道的數(shù)量和頻率都在增長，因此火災事故也就增多了；隧道內(nèi)的照明質(zhì)量下降，行車速度的提高及隧道內(nèi)線路質(zhì)量的下降，隧道報警系統(tǒng)不完備和車輛違章駕駛，使火災事故增多；特長公路隧道的涌現(xiàn)使得隧道內(nèi)電氣設備增多

4、。增大了電氣起火的頻率；人為破壞（如故意縱火、抽煙、恐怖主義等）。研究隧道火災事故表明，影響火災量級的最終造成危害的主要參數(shù)是“時間”：即發(fā)現(xiàn)火災的時間；發(fā)出警報的時間；確定火源的時間；實現(xiàn)應急反應過程的時間。隧道火災的特點主要表現(xiàn)在：失火爆發(fā)成災的時間快，一般為210min；火災的持續(xù)時間較長，它與隧道外的環(huán)境有關，一般在30min至幾個小時之間。隧道火災產(chǎn)生煙霧濃度大，傳播迅速，毒性強；火災溫度高。隧道內(nèi)一旦起火，順風下側(cè)的空氣溫度可達到1000以上；隧道火災將極大的影響隧道內(nèi)空氣壓力的分布，而隧道空氣壓力的變化可導致通風氣流流動狀態(tài)紊亂。如果風速不夠大，上層的熱氣流將相反于壓力通風的方向

5、流動，發(fā)生“回流現(xiàn)象”，將會阻礙救火工作的進行；隧道火災使襯砌混凝土強度降低，襯砌結(jié)構(gòu)的整體性受到破壞，影響隧道的安全使用。安全疏散困難，極易發(fā)生此生災害。隧道中發(fā)生火災時，人們情緒緊張，由于擁擠等導致發(fā)生意外傷亡。2工程概況 窯頭嶺長公路隧道窯頭嶺隧道位于乳源縣桂頭鎮(zhèn)內(nèi)，隧道穿越低山丘陵區(qū)，隧道進口里程DK1963+680；出口里程DK1964+750，隧道全長1070m，隧道最大埋深78.05m，位于線路DK1964+068，隧道進出口設單面斜坡。3消防與防災救援設計3.1消防與防災救援設計的目的、原則和標準的消防與防災救援設計。窯頭嶺隧道消防與防災救援的基本目的:將隧道內(nèi)發(fā)生的緊急事態(tài)迅

6、速通知中心控制室和后續(xù)車輛?？刂剖聭B(tài)擴大。窯頭嶺隧道消防與防災救援按照“以防為主、防消結(jié)合”的設計原則進行設計,主要立足于防災。隧道內(nèi)一旦出現(xiàn)火災,應做到早發(fā)現(xiàn)、早撲滅,避免小火釀成大災。對于隧道內(nèi)發(fā)生的初期火災,應采取“自救為主,外援為輔”的原則,確保隧道使用者能夠方便地使用隧道內(nèi)的消防報警和滅火設備。一旦發(fā)生較大火災,應為隧道內(nèi)人員提供基本的逃生手段。隧道內(nèi)一旦發(fā)生火災或者交通事故，有釀成重大災害的可能。為能迅速把火災控制在最小限度，配備所有的設施是萬全之策。但實際上要以統(tǒng)一規(guī)模求得萬無一失并非易事，投資效果是否合理也難以說清，重要的是弄清楚與該隧道所適應的防災設施的要求，選定適當?shù)脑O備。

7、基于這種思想，根據(jù)窯頭嶺隧道的規(guī)模和交通量，隧道消防等級屬于二類，根據(jù)JTGD70-2004公路隧道設計規(guī)范，按表1所示的防災設施的設置標準進行設計。隧道消防與防災救援系統(tǒng)除隧道結(jié)構(gòu)采用耐火材料等防災措施外，還設置了報警設施、警報設施、消防設施和完善的防災系統(tǒng)。表1 緊急救災設備的設置標準 隧道等級設備特長隧道長隧道中隧道短隧道報警設施警報設施消防設施其他設施注：表中“ ”表示應予考慮的設備。3.2防火措施窯頭嶺隧道防災貫徹“防患于未然”的方針，借鑒國內(nèi)外隧道火災和消防的經(jīng)驗教訓，根據(jù)隧道火災的起因，確定采用的防火措施，最大程度地減少火災發(fā)生和蔓延的可能性。同時，還設置完善的監(jiān)測、報警、通信設

8、備，以盡可能早地發(fā)現(xiàn)火災并通報火災情況。防火措施包括：設置窯頭嶺隧道監(jiān)控所，配備必要的監(jiān)控管理設備，加強隧道消防管理和交通管理；在公路隧道內(nèi)，發(fā)生火災或其它事故時，應盡快向隧道中心控制室報警，如不通過中心控制室進行隨機應變的處理，將有可能發(fā)生雙重性災害的危險。隧道內(nèi)禁止超車，禁止隨意停車，限制載有易燃易爆物及其他危險物品的車輛進入隧道或由專業(yè)車輛引入。隧道所用的材料耐火極限為1.52.0h，風機具有耐高溫功能并具有可逆運轉(zhuǎn)功能，防災風機按一類負荷供電。隧道內(nèi)部裝修采用12mm厚SD型高溫隔熱防火涂料噴涂。隧道內(nèi)的燈具、電話箱和滅火器箱體等采用不易燃材料制成，電纜采用阻燃電纜，各類電氣線路均穿管

9、保護。風機房、變電所與隧道之間所有相同的門均采用甲級防火門 ，耐火極限不小于2h，相同的孔洞用難燃材料阻塞，隧道洞室間采用防火門隔斷。經(jīng)常檢查隧道的防火措施，杜絕火災隱患。3.3報警、緊急警報系統(tǒng)3.3.1 報警設施報警設施的作用是：在發(fā)生火災等事故時，發(fā)出緊急信號、迅速通知隧道中心控制室、請求救援等。（1） 手動報警器隧道內(nèi)每50m設置一處手動報警器，與消火栓、滅火器等設施共同設置，用于事故的當事者或發(fā)現(xiàn)者啟動手動報警器，把事故通知隧道中心控制室。（2） 自動報警器火災自動報警系統(tǒng)采用DTS200光纜分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)，專門用于對隧道內(nèi)環(huán)境溫度和火情實施在線監(jiān)控，并同火災控制程序相連，將火災

10、報警區(qū)的火災的信息及系統(tǒng)運轉(zhuǎn)和故障信號輸入隧道中心控制室。在任何時刻和無人干預的情況下，無間隙、不間斷地對隧道內(nèi)所有空間（包括中控室）進行自動監(jiān)測。（3） 緊急電話隧道內(nèi)每200m設置一處緊急電話，作為內(nèi)部專用安全電話，單獨運行，不進入程控電話交換系統(tǒng)，只是在發(fā)生交通事故或火災等緊急情況時，為司機或乘客在緊急情況下進行呼救求援聯(lián)絡而安裝的專用電話。3.3.2 緊急警報設施在隧道內(nèi)發(fā)生火災事故或交通事故的情況下，因受狹窄空間的限制，會引起交通混亂、火災蔓延。此時，應用報警設施向隧道中心控制室傳達發(fā)生的異常事故，然后通過隧道內(nèi)外的一系列緊急警報設施，迅速反映隧道內(nèi)狀況，使車輛停止進入，防止事故擴大

11、。緊急警報設施的組成包括：報警顯示板在隧道入口附近或隧道內(nèi)安裝報警顯示板，并考慮了其充分的可視距離和信息傳遞能力，以便于駕駛員看到其顯示字幕后即可掌握隧道內(nèi)狀況，并能在行駛途中做出適當處理。平時顯示各種信號，事故發(fā)生時可通知后續(xù)車輛停止進洞。另外，采用醒目的、能在瞬間提供信號的光電式顯示系統(tǒng)。閃光燈、報警燈在報警顯示板附近安裝閃光燈、報警燈，異常情況時，閃爍紅色光芒，向駕駛員報警，提請駕駛員注意看到報警顯示板。音響信號發(fā)生器隧道內(nèi)發(fā)生異常事故時，設置音響信號發(fā)生器，可發(fā)出警笛等音響信號，以喚起駕駛員的注意。3.4消防滅火系統(tǒng)3.4.1概述消防設施是隧道內(nèi)發(fā)生汽車火災時，進行滅火或控制火勢的設施

12、，參照公路隧道設計規(guī)范及公路隧道交通工程設計規(guī)范的有關規(guī)定，并借鑒國外 有關消防閨房以及國內(nèi)已建成的長大隧道的消防經(jīng)驗，窯頭嶺隧道設置的消防滅火系統(tǒng)由隧道洞外供水系統(tǒng)和洞內(nèi)消防設施組成。3.4.2 供水系統(tǒng)洞外供水系統(tǒng)由取水設施、集水池、加壓泵房、高位蓄水池和供水管網(wǎng)組成。根據(jù)地質(zhì)勘察資料，窯頭嶺隧道消防水源取自其附近的武水流域，取水設施由滾水壩、沉砂井等設施組成。在隧道進出口兩端及單側(cè)管道末端通過橫洞連通，形成可靠的環(huán)狀管網(wǎng)供水，由集水池經(jīng)加壓泵站向蓄水池引水，而后由蓄水池送到隧道各用水點。管網(wǎng)保持常有氺狀態(tài)，一旦發(fā)生火災，即可投入使用。隧道內(nèi)外消防供水管道采用DN150加厚熱鍍鋅焊接鋼管。

13、3.4.3 洞內(nèi)消防設施洞內(nèi)消防設施，除安裝消火栓系統(tǒng)、化學滅火器系統(tǒng)、水成膜泡沫滅火系統(tǒng)外，為了進一步加強滅火能力，還安裝了專供消防隊使用的給水栓供水系統(tǒng)及消防車等。消防設施包括：消火栓系統(tǒng)消火栓是主要的滅火設備，消火栓系統(tǒng)使用廣泛、經(jīng)濟有效。隧道內(nèi)消火栓系統(tǒng)由SG24/SNS65型雙出口消火栓（一個）、25m水龍頭帶（兩根）、水槍（兩只）等組成，消火栓出口栓口處最大剩余壓力為0.5MPa，于隧道內(nèi)右側(cè)每隔50m設置一處。滅火器系統(tǒng)滅火器是以小規(guī)模的初期火災為對象而設置的消防器具，易于搬運，操作簡單。隧道內(nèi)的滅火器洞室設在隧道的兩側(cè)，每50m設置一處，內(nèi)設MFZL8型手提式干粉滅火器（三只）

14、。水成膜泡沫滅火系統(tǒng)由于隧道內(nèi)火災多為有機固體、電氣、油類災害，因此，除消火栓和滅火器外，另設置水成膜泡沫滅火裝置，濃度為3%，噴射時間不小于22min，水成膜系統(tǒng)含軟管盤帶、泡沫液混合氣、負壓式比例混合器、泡沫噴槍、導向架等，放置在消防栓洞室內(nèi)。給水栓供水系統(tǒng)給水栓是隧道管理人員和消防人員所用的專用設施，其放水量比隧道內(nèi)消火栓大，設置在隧道的緊急停車帶及洞口附近，供消防取水之用，以配合消火栓和滅火器撲救較大的火災。消防車窯頭嶺隧道配置泡沫消防車2輛，兩輛分別設在隧道進口和出口。一旦發(fā)生火警，消防人員迅速進入隧道，開動消防車直接進入失火現(xiàn)場，可避免因隧道內(nèi)堵車等原因而造成延誤。表 消防及火災救

15、援設備位置及間距設施種類設置位置設置間距設置高度窯頭嶺隧道監(jiān)控中心乳源縣桂頭鎮(zhèn)報警設施手動報警器側(cè)墻單側(cè)50m車道面上1.5m自動報警器側(cè)墻單側(cè)6m左右檢修道上1.0m緊急電話側(cè)墻上安裝的電話箱內(nèi)200m檢修道上1.5m緊急警報設施警報顯示板隧道洞口附近隧道內(nèi)緊急停車帶消防設施滅火器側(cè)墻兩側(cè)50m消火栓側(cè)墻單側(cè)50m水成膜泡沫滅火系統(tǒng)側(cè)墻單側(cè)50m給水栓隧道洞口附近隧道內(nèi)緊急停車帶500m消防車隧道洞口附近3.5 防災排煙與救援系統(tǒng)長大公路隧道通風是防災救災不可缺少并行之有效的重要手段，絕不能忽視。不管采用何種通風方式，都必須驗算火災狀態(tài)下的通風排煙能力。窯頭嶺隧道采用自然通風，在發(fā)生火災后通

16、風排煙能力較弱，但由于隧道長度1500m，可不考慮排煙措施，且由于隧道凈空等方面的原因，不能設置風機，故只要加強其它防災措施來這方面的缺陷即可。合理地進行火災區(qū)段劃分，然后按區(qū)段設置在火災發(fā)生時的人員撤離路線是防災救援設計的關鍵。此處將隧道劃分為2個防火區(qū)段，每500米一個區(qū)段。3.6 救援組織計劃隧道火災初期階段，應按照以應急疏散為主，應急疏散和滅火救援協(xié)調(diào)統(tǒng)一的原則設定安全疏散路線和滅火救援路線?；馂乃淼赖臏缁鹁仍畱趹笔枭⒒就瓿珊笳归_；隧道內(nèi)發(fā)生嚴重交通堵塞時，應先清障再疏散，同時展開滅火救援。滅火救援交通流向應避免與應急疏散交通流向產(chǎn)生交叉，以防止產(chǎn)生新的交通事故和其他災害。發(fā)生嚴

17、重交通阻塞的交通，消防車不宜靠近堵塞區(qū)域，滅火救援人員應充分利用隧道內(nèi)消防設施實施滅火救援。隧道火災救援處理一般包括人員車輛疏散、火災處理與維護和恢復正常通車三個階段。3.6.1 疏散階段隧道監(jiān)控系統(tǒng)通過檢測或人工報警發(fā)現(xiàn)隧道發(fā)生火災，并經(jīng)過監(jiān)控員圖像確認后，立即提示監(jiān)控員啟動火災控制預案。此階段控制預案內(nèi)容包括：（1） 通知隧道管理人員（必要時通知相關消防單位、醫(yī)療急救單位）進行滅火救援工作；（2） 洞口前方可變情報板顯示“隧道火災封道”、“禁止車輛駛?cè)搿钡葟娭菩畔?；洞口信號燈顯示紅色；（3） 火災點上游車道標志燈顯示紅X。火災下游的車道標志保持綠色，知道監(jiān)控員確認下游車輛全部駛離隧道后，再

18、陸續(xù)顯示紅X；通過火災點區(qū)段疏散指示燈，誘導受困人員（含車輛）正確疏散必要時監(jiān)控員通過隧道廣播指揮系統(tǒng)引導受困人員迅速撤離；隧道內(nèi)外情報板相應顯示“前方火災禁止通行”、“請盡快撤離”等信息；（4） 洞口信號燈顯示轉(zhuǎn)向標志，洞口等待車輛轉(zhuǎn)向另一方向車道遠離隧道行駛； 3.6.2 火災處理與維護階段（1） 監(jiān)控員或現(xiàn)場事件處理人員在確認隧道內(nèi)所有受困人員全部撤離后，現(xiàn)場處理人員進場展開滅火、搶救、修復、清掃等操作，控制系統(tǒng)相應進入時間處理階段；（2） 火災發(fā)生隧道內(nèi)的所有車道標志燈全部顯示紅色；消防救援車輛有火災隧道排煙方向上有及非火災隧道洞口兩端進入；照明控制應滿足現(xiàn)場搶救、維護工作的需要；（3） 如果火災滅火后維護處理需較長時間，隧道上游車輛需要及時誘導從上游出口繞行。在火災隧道洞口情報板顯示“車輛繞行、限速40km/h”，“請勿超車”，“保持車距注意安全”等信息；洞口信號燈顯示紅色。3.恢復正常通車階段火災滅火救援結(jié)束，洞內(nèi)受損設施恢復，現(xiàn)場搶救人員、車輛及設施撤離后，可恢復發(fā)生火災隧道的正常交通，相應控制內(nèi)容為：首先洞內(nèi)車道標志全部顯示綠色；洞內(nèi)情報板顯示“限速80km/h”