公路隧道火災安全疏散設計研究

楊　洪

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司)

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公路隧道火災安全疏散設計研究

楊洪

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司)

摘要：對公路隧道火災發生的原因以及災后安全疏散的影響因素做簡要分析，闡明公路隧道火災的判斷依據以及安全疏散通道設計理念，并且對安全疏散的方式以及安全疏散方式的選擇進行探究。

關鍵詞：公路；隧道；安全疏散；設計研究

1公路隧道火災原因及安全疏散因素分析

1.1　公路隧道火災原因及特點

隧道火災的形成需要三個條件，分別是可燃物、助燃物以及火源。隧道火災是一種劇烈的燃燒過程，伴隨著發光發熱。隧道越長或者交通流動量越大，則火災事故越危險。由于公路隧道的特殊性，所以火災原因也多種多樣，主要有交通事故起火、隧道內電氣設備故障著火、人為縱火等等。隧道相對比較封閉，所以發生火災后，溫度迅速升高，煙霧濃度大，很難進行撲救和對人員有效疏散。從很多案例中不難發現，火災導致煙霧濃度急劇升高是導致人窒息死亡的重要原因。

公路隧道空間狹小，環境比較封閉，所以與地面火災具有很大的區別，主要表現在：

(1)公路隧道火災爆發時間很短，一般為2～10 min，而且持續時間很長，持續時間很容易受到外界環境影響，一般能夠持續30 min甚至幾個小時。

(2)隧道內的風向很容易導致火災溫度過高，順風下側的空氣會高達1 000 ℃，風向下側甚至會出現新火點。而且火災很容易導致空氣壓力分布發生變化，如果風力不大，則上層熱氣流很容易發生回流現象，加劇火災局勢，妨礙救援工作。

(3)公路隧道相對比較封閉，所以火災燃燒物不容易完全燃燒，會產生大量有毒煙霧，導致能見度降低，影響救援工作進行，甚至會對人體造成巨大傷害。

(4)隧道火災燃燒過程中會對襯砌混凝土結構產生破壞，影響災后使用。

(5)公路隧道比較封閉，空間狹小，安全疏散工作很難進行，很容易發生次生傷害。

1.2　火災安全疏散判定準則及影響因素分析

1.2.1火災危險臨界條件

(1) 火災上部有強烈的熱輻射，會對人體構成威脅，一般火災危險臨界條件為輻射強度達到2.5 kW/m2。

(2) 公路隧道發生火災時會產生大量的煙霧，當煙氣溫度超過80 ℃時，會對人體呼吸道和皮膚產生嚴重的灼傷。

(3)火災煙霧濃度很高，而且大都是有毒煙霧，其中CO濃度達到0.25%時，會對人體構成致命傷害。

(4)公路隧道能見度較低，光照效果不好，當火災發生時，能見度達到(低于)10 m時，會嚴重影響人員行動。

1.2.2人員疏散的安全性基本判據

當公路隧道發生火災后，救援人員能否對被困人員進行安全疏散主要取決于當火災發展到會對人體造成致命威脅前，能否對人員進行有效疏散。如果能夠在火災達到最危急時刻前對人員進行有效疏散，則可以認定人員疏散安全有效。

1.2.3安全疏散行動過程的影響因素

(1)隧道空間尺寸、通風系統、設計交通量等隧道設計參數。

(2)火源位置參數：功率、火源位置、火災規模。

(3)火災救援車輛承載人數、車輛數等等。

(4)火災初期人員反映和探測時間。

2公路隧道人員疏散的安全判據

公路隧道發生火災后，疏散過程包括這幾個方面：第一、火災下游車輛從出口離開，或者駛入另一隧道。第二、火災上游車輛駛入另一隧道。第三、火災上游車輛停止前行，駕駛人員及乘客通過人行道或者車行道進入另一隧道。第四、消防人員禁止車輛及人員進入隧道，將車行橫道作為主要疏散區域。

公路隧道由于其密封性特點，火焰和煙霧無法進行有效沉降和快速蔓延，所以，隧道內不同位置的人員所處危險狀態也不同。在對隧道內人員實施營救時，必須考慮不同人員的位置，判斷其危急狀態，計算撤離所需時間，然后進行有序疏散，保證當火災達到最危險狀態時，能夠全面疏散隧道內人員，保證安全。

3公路隧道火災安全疏散設計的理念

3.1　以人為本

公路隧道發生火災時，必須堅持“以人為本”的原則，對隧道內人員進行有效疏散和救援。

3.2　因地制宜

公路隧道的施工功能以及施工情況等都有所不同，所以環境條件復雜，在進行救援行動時，應該結合公路隧道的工程特點制定合理有效的救援措施，提高救援效果。

3.2　高效、可靠

公路隧道發生火災時，安全疏散設計最重要的就是能否保證救援高效安全，所以要確保疏散過程不能忽視任何盲點，保障疏散通暢有效。必須保證安全疏散系統安全有效。

4公路隧道火災安全疏散設計

4.1　安全疏散的方式

安全疏散有兩種最基本的方式，主要從疏散和救援兩方面考慮，分別是一孔隧道疏散至另一孔隧道以及一孔隧道疏散至安全區域，再由安全區域的出口疏散至地面。公路隧道在風力作用下，著火點前方有煙霧，后方有車輛，火災附近人員必須抓緊時間撤離隧道。如果火災彌漫到附近的停滯車輛，則疏散工作更加困難。所以必須從火災隧道最近的疏散口撤離，可以逃離至安全區或者另一隧道。隧道內火災熱氣流很容易逆風而動，所以救援人員很難從火災正面進入火場，阻塞車輛也很難從后方隧道駛入，所以救援人員及車輛必須從另一孔隧道進入，到達火災點。安全區域及火災車道安全區域。如果安全區域沒有與地面直接相連的設施，則火勢很容易蔓延，煙霧濃度迅速增加，從而威脅人員生命。公路隧道可以根據隧道的斷面形式和部位，選擇不同的安全疏散方式。

(1)直接安全口。兩車道之間都應該設置安全口，方便人員疏散和救援工作進行。但是設置直接安全口很容易受到隧道斷面制約，所以車道孔應相鄰，并用防火分隔墻分開。

(2)安全通道，可向車道開設安全口，安全通道兩端與地面的疏散措施相互連接。安全通道根據隧道斷面形式有多種設置位和進人方式。圓形斷面隧道安全通道通常設置在車道板下，不僅可以設置獨立的服務隧道，而且進出可以通過爬梯和滑梯，便捷性高。

(3)連接通道。連接通道將隧道分成若干部分，并在兩條隧道的車道孔之間設置車輛和行人的通道，連接通道的標高與車道標高相同，更加有利于平面疏散，而且極大的縮短了疏散距離，是盾構法隧道最主要的疏散方式。

(4)疏散樓梯。現在很多公路隧道都設有疏散樓梯，例如上海上中路隧道以及法國A86公路隧道。疏散樓梯設置在雙層隧道的上下層，其中配備有疏散樓梯和升降梯。

(5)避難室。避難室指的是地下隧道在隧道結構之外設置的避難場所。設置避難室可以有效減少火災時的人員傷亡。避難室與隧道車道相互獨立，形成防火分區，并且內部配備有氣閘，可以防止火災發生時煙霧蔓延對人體造成傷害。避難室的大小可以根據隧道規格和設置間距以及人流量、車流量進行調整。法國8A6公路隧道避難室最多可以容納50人。然而避難室的設置目前僅限于陸地上的隧道，對于水底隧道，其理論上可以實現，但是實際上仍然存在很多問題，無法實現。

4.2　安全疏散措施的選擇

當公路隧道發生火災時，如何采取最合理的救援措施決定了能否對車輛及人員進行安全疏散。在設計過程中，必須綜合考量公路隧道的車流量、行駛車輛性質、人流量以及當地環境等因素。科學預測火災發生時所需要的隧道安全等級。如果公路隧道處于城市中心或者人流量較多的區域，則火災后危害性更大，必須加強安全等級。

安全疏散的效果很大程度上取決于疏散距離以及救援便捷程度。所以針對不同的安全疏散方式，必須考量隧道的主體特征進行選擇。

安全疏散設計還必須考量風險評估。公路隧道火災復雜程度高，難以預測，所以應該盡可能的設計多種安全疏散方式；如果采用多種安全疏散方式，則前后順序應該根據火災實情做出判斷；對于疏散人群車輛的數量以及模擬過程必須進行系統分析計算，選擇最合適的疏散間距；最后還要從實際施工考慮安全疏散方案是否具有可行性，進而做出合理調整。

5結語

本文對公路隧道的特點以及火災發生的特殊性做出分析，并且詳細討論了公路隧道疏散通道設計的注意事項以及設計方式。在進行公路隧道設計時，必須綜合考量隧道本身的特點，并且結合周邊環境以及人流量選擇科學合理的設計方式。

參考文獻：

[1]王華牢,劉學增,馬小君.長大公路隧道火災安全疏散研究[J].公路交通科技,2010,(4)：12.

[2]易賽莉.公路隧道火災煙氣特性數值模擬分析[J].公路交通科技,2011,(1):12-13.

收稿日期：2014-12-21

中圖分類號：U445

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2015)08-0107-02