張杰 汪華良

摘要：在現(xiàn)代城市建設中，地下交通隧道已是不可缺少的道路系統(tǒng)，而近年來卻報道出多起隧道火災事故。在城市隧道火災起因、火災特點、火災危害性分析的基礎上，對比分析了目前常用滅火系統(tǒng)的滅火原理、優(yōu)缺點及在隧道中的適用性，發(fā)現(xiàn)水系自動滅火系統(tǒng)適用性較高。在實際工程設計中應根據隧道結構、滅火特征、經濟造價等因素進行綜合選擇。

關鍵詞：城市隧道;火災事故;滅火系統(tǒng)

隨著我國經濟的不斷發(fā)展，城市人口的逐漸增多，城市交通面臨著非常大的壓力。因此，為減少城市道路用地、縮短行車里程、疏導交通，城市地下交通隧道在各城市呈現(xiàn)出集聚增長趨勢。然而，由于隧道的特殊結構（空間狹小、縱深較長、出入口數量少、封閉性強），一旦隧道內發(fā)生火災，其破壞性和危險性巨大，往往會造成巨大的經濟損失和人員傷亡。

一、城市交通隧道火災分析

（一）火災起因分析

1.車輛故障。由于城市交通車輛的逐年增加，發(fā)生故障的頻率也逐漸增高。當車輛行駛至地下隧道時，出現(xiàn)漏油、溫度反常等故障，從而引發(fā)隧道火災。

2.交通事故。一般情況下，城市隧道中光線相對較暗、車速限制較低、車輛變道受管控，當駕駛員視線模糊或存在違章行為時，極易發(fā)生交通事故，造成火災。

3.人為原因。不法分子擅入破壞、縱火引起火災，施工人員或維保人員在工作中進行非標準化作業(yè)產生明火、巡檢人員攜帶火源或其他熱源管理不當造成火災事故。

（二）火災特點分析

1.煙氣蔓延迅速。城市交通隧道一旦發(fā)生火災，將產生大量CO和其他有毒高溫煙氣，由于隧道四周密閉，兩側開口，自然排煙難度大，煙氣首先沿隧道頂棚向外側蔓延，進而迅速充滿隧道。

2.火災隨機性大。由于隧道內交通量不均衡、車載物品不確定、火源不確定、火災荷載不確定，決定了隧道火災的隨機性。另外，隧道發(fā)生火災的時間和地點也具有很大的隨機性，并且規(guī)模和形態(tài)不恒定。

3.人員逃生困難、救援難度大。隧道內發(fā)生火災時，勢必會造成交通堵塞，加上煙氣蔓延迅速，能見度低，隧道中人員逃生困難，救援人員進入隧道滅火，實施救援的難度較大。

4.易發(fā)生二次事故。交通隧道中的火災會產生大量高溫氣流和強烈熱輻射，隨風傳播的高溫氣流一旦遇到易燃物將迅速燃燒，甚至爆炸，從而形成二次事故。

（三）火災危害分析

1.造成人員傷亡。隧道火災對人的傷害主要表現(xiàn)在三個方面：一是空氣溫度高于人體所能承受的最高溫度，造成燒傷或燙傷;二是由于空間相對密閉，可燃物燃燒會消耗大量氧氣，容易形成窒息;三是可燃物在燃燒時會產生大量的CO、CO2、HCN和其他有毒氣體，極易造成人員中毒。

2.破壞隧道結構。當隧道內火災發(fā)生到一定規(guī)模時，將導致隧道襯砌被燒壞，使得隧道結構承載力降低。而防排水體系受到破壞時，將造成不同程度地滲水。

3.損壞隧道設施。隧道火災對設施、設備的破壞主要表現(xiàn)在：燒毀照明系統(tǒng)，使能見度急劇下降;損壞通風系統(tǒng)，令隧道排煙困難;破壞電氣設備、元器件及電氣線路，無法正常提供動力、供電照明;損害通信、監(jiān)控等設施，使得遠程監(jiān)控中心無法迅速做出應急管理措施。

4.導致交通癱瘓。發(fā)生火災時，隧道內車輛駛出難，救援車輛駛進易難，該道路段將發(fā)生交通堵塞，嚴重時將致使市區(qū)交通癱瘓。

綜上，城市地下交通隧道發(fā)生火災將造成不可預估的后果，須設置自動滅火系統(tǒng)，在最短的時間內撲滅初期火災，減少人員傷亡和財產損失。而目前自動滅火系統(tǒng)種類較多，相關規(guī)范也無明確要求，因此下文將對常見自動滅火系統(tǒng)進行對比分析。

二、自動滅火系統(tǒng)對比分析

（一）水噴霧滅火系統(tǒng)

水噴霧滅火系統(tǒng)是通過噴頭將水流分解成水霧進行冷卻滅火的一種固定式滅火系統(tǒng)。其滅火原理為水霧蒸發(fā)冷卻作用和缺氧窒息作用結合達到滅火效果。

優(yōu)點：水噴霧滅火系統(tǒng)降溫效果好，可持續(xù)降低煙塵，系統(tǒng)簡單，滅火條件要求低。缺點：耗水量較高，滅火后需排積水，電氣絕緣性差，工程造價較高。

該系統(tǒng)應用于城市交通隧道，不但可降溫滅火，還可排除高溫煙氣，有利于人員逃生，適用性較好。

（二）氣體滅火系統(tǒng)

氣體滅火系統(tǒng)是以液體、液化氣體或氣體狀態(tài)存貯于壓力容器內，滅火時以氣體（包括蒸汽、氣霧）狀態(tài)噴射作為滅火介質的滅火系統(tǒng)。其滅火原理為噴放的氣體體積急劇膨脹并吸收大量的熱，可降低火災現(xiàn)場的溫度，同時稀釋被保護空間的氧氣濃度達到窒息滅火的效果。

優(yōu)點：化學穩(wěn)定性高、易儲存、腐蝕性小、不導電、無毒、不對設備產生損壞。缺點：噴放大量氣體會降低空間氧氣濃度，因而具有一定的窒息性，管道沿程壓力損失較大，需設儲存站，且經濟成本較高。

雖然氣體滅火系統(tǒng)滅火效率高，但應用于隧道中時，易造成逃生人員窒息，因此適用性一般。

（三）氣溶膠滅火系統(tǒng)

該系統(tǒng)按產生方式可分為熱氣溶膠和冷氣溶膠，目前國內工程上應用的氣溶膠滅火裝置都屬于熱型。在熱作用下，滅火氣溶膠主要會形成氣相化學抑制和固相化學抑制，并全淹沒燃燒表面使其缺氧，最終滅火。

優(yōu)點：氣溶膠反應器安裝靈活，無需管網，可帶電滅火。缺點：氣溶膠滅火系統(tǒng)運行維護費用較高，不適于爆炸場所。

某些情況下，隧道發(fā)生火災時人員較多，且存在車輛爆炸的可能性，因此氣溶膠滅火系統(tǒng)在隧道中的適用性一般。

（四）細水霧滅火系統(tǒng)

細水霧滅火系統(tǒng)是通過供應設備使管道中的水流在噴頭處瞬間被撕裂成細水霧，并利用大量均勻細水霧汽化吸熱，隔離火源，形成窒息等功效，達到火源熄滅的滅火系統(tǒng)。

優(yōu)點：可帶電滅火，用水量少，對人體無害，對環(huán)境無影響，持續(xù)滅火能力強。缺點：需敷設管道，設置專用噴頭及高壓泵，一次性投資較高。

細水霧在空間相對密閉的環(huán)境中更容易降溫，降低煙氣濃度，因此在隧道中的適用性較好。

（五）超細干粉滅火系統(tǒng)

超細干粉滅火系統(tǒng)是由干粉供應源通過輸送管道連接到固定的噴嘴上，通過噴嘴噴放超細干粉的滅火系統(tǒng)。其滅火原理為切割火焰，破壞燃燒鏈，稀釋氧氣，冷卻降溫，窒息滅火。

優(yōu)點：超細干粉滅火系統(tǒng)安裝簡便，無需管道，絕熱性能好，滅火效率高，施工周期短，系統(tǒng)工程投資低;缺點：干粉在一定期限內結塊，需定期維護，維保成本高，滅火時對設備有污染。

超細干粉滅火系統(tǒng)應用于隧道時，噴放的大量干粉可能會損壞設備和其他車輛，甚至對逃生人員的眼睛、呼吸道、口腔粘膜造成損傷，因此適用性較差。

綜上，各類自動滅火系統(tǒng)都具有各自的有缺點，理論上，水噴霧滅火系統(tǒng)和細水霧滅火系統(tǒng)在城市交通隧道內的適用性較好。而在實際工程設計過程中，應根據隧道結構，滅火系統(tǒng)的滅火特征，經濟造價等因素進行綜合選擇。

三、結語

通過對城市地下交通隧道發(fā)生火災的原因、火災特征及火災危險性分析發(fā)現(xiàn)，隧道火災危險性巨大，須設置自動滅火系統(tǒng)。對比國內常用滅火系統(tǒng)滅火原理及優(yōu)缺點發(fā)現(xiàn)，水系自動滅火系統(tǒng)較適用于城市交通隧道。在實際工程設計過程中，還應綜合考慮隧道結構、系統(tǒng)滅火特征、經濟造價等因素，將城市隧道火災損失降到最低。

參考文獻：

劉洋.頂部豎井城市隧道火災模型實驗與數值模擬研究[D].中國石油大學，2015.

王少飛，林志，余順.公路隧道火災事故特性及危害[J].消防科學與技術，2011，（04）：337-340.

林帥，周博，田鵬，等.城市綜合管廊自動滅火系統(tǒng)選用探討[J].消防界：電子版，2016，（06）：65-66.

劉幼瓊，王延濤.綜合管廊的滅火技術和救援措施研究[J].住宅與房地產，2017，（26）.

作者簡介：張杰（1990—），男，四川德陽人，碩士研究生，主要從事消防安全理論研究。

基金項目：四川省科技計劃項目（2017JZ0022）。