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淺析隧道火災(zāi)成因與施救系統(tǒng)的選型

2012-11-21 14:46  建筑招聘網(wǎng)  【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,帶來道路交通的日新月異。與此同時(shí),隧道交通也迅猛發(fā)展。有穿山越嶺的鐵路、公路隧道,有穿越江河湖海的水下隧道,而隧道的消防安全問題也日益為人們所關(guān)注。隧道一旦發(fā)生火災(zāi),煙霧大、溫度高、能見度低,給火災(zāi)撲救和人員疏散帶來困難;隧道斷面小,車輛魚貫而入,發(fā)生火災(zāi)時(shí)人員、物質(zhì)和車輛疏散相當(dāng)困難。因此,火災(zāi)在車輛之間蔓延也比較快;隧道發(fā)生火災(zāi),溫度高、消防人員進(jìn)攻道路缺乏,很難接近火源撲救。撲救的困難勢(shì)必會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,因此,隧道的消防安全日趨引起人們的高度重視。

  一、隧道發(fā)生火災(zāi)的原因

  隧道火災(zāi)類型復(fù)雜,各類火災(zāi)都有可能發(fā)生,而車輛火災(zāi)是隧道火災(zāi)的主要因素。據(jù)統(tǒng)計(jì),公路隧道的火災(zāi)頻率為10-17次/億車。公里,平均頻率為13.5次/億車。公里。引起汽車火災(zāi)的原因是電氣線路短路起火,汽化器起火,載重汽車氣動(dòng)系統(tǒng)起火,汽車油箱著火等。如1964年日本關(guān)門隧道火災(zāi)就是因汽車電氣線路故障引起的。

  貨車上貨物引起火災(zāi),隧道內(nèi)有各種車輛通過,它們所載的貨物有的是可燃的或是易燃的,甚至裝載有爆炸品及其他特別危險(xiǎn)物品,1977年日本都天良野隧道火災(zāi),就是由于貨物遇火種引燃造成的;1996年11月18日21時(shí)45分,英法海隧道一列火車起火,這是英法海底隧道貫通以來所發(fā)生的最嚴(yán)重的事故,大火發(fā)生后,消防隊(duì)員全力撲救;馂(zāi)持續(xù)6小時(shí)之久,致使歐洲隧道公司不得 不關(guān)閉這段5公里長的隧道,此次火災(zāi)造成34人受傷,其中重傷2人。經(jīng)調(diào)查證實(shí),列車上裝載有大量的聚苯乙烯等易燃化工產(chǎn)品,加劇了火勢(shì)的迅速蔓延。

  車輛互相撞擊起火。由于受狹小空間的限制,隧道內(nèi)道路比較狹窄,能見度較差,情況復(fù)雜,容易發(fā)生車輛相撞事故。如1971年3月,法國一列貨物列車為一列油罐車在進(jìn)入克洛次隧道北口附近時(shí)相撞,油罐列車爆炸起火,貨物列車司機(jī)和副司機(jī)當(dāng)場(chǎng)死亡,部分隧道倒塌,經(jīng)整修96天才通車,造成嚴(yán)重的人員傷亡和重大的經(jīng)濟(jì)損失。鐵路軌道故障,貨物列車顛覆引起火災(zāi)。隧道自身的原因如電器線路,隧道檢修等也可導(dǎo)致隧道的火災(zāi)。

  二、隧道中的火災(zāi)隱患

  隧道的發(fā)展是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的。國情不同,地域差別;隧道設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)尤其消防方面的要求總是滯后隧道的發(fā)展;同時(shí)由于管理方面的差錯(cuò),致使隧道的火災(zāi)隱患較為突出。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

  通風(fēng)排氣道少。隧道內(nèi)通風(fēng)排氣道少,必然造成通風(fēng)不暢,溫度上升快,一氧化碳、二氧化碳及汽車尾氣等許多有毒有害氣體滯留在隧道內(nèi),不但傷害人體健康,而且還易發(fā)生火災(zāi)和爆炸,造成重大損失。

  水下隧道,鐵路隧道,缺少緊急出口通道,尤其是單孔隧道。當(dāng)前各隧道的外觀化較優(yōu)美,結(jié)構(gòu)各不相同,高度和密度也各有不同,但普遍缺少緊急進(jìn)出口,尤其是一些單孔隧道,江河湖海水下隧道,只能從兩端進(jìn)出,地鐵隧道也只能從車站進(jìn)出。有些隧道雖有少量進(jìn)出口,但標(biāo)志不醒目,或者作為他用。如果發(fā)生火災(zāi),不但消防和救護(hù)車輛無法迅速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng),人員及物質(zhì)的疏散也相當(dāng)困難,必然造成重大災(zāi)難。

  防火救護(hù)設(shè)備少。不少隧道沒有按要求設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)及自動(dòng)滅火系統(tǒng)聯(lián)運(yùn)控制系統(tǒng),有些隧道甚至缺少必要的消防水源和滅火器材,消火栓間距過大,無消火栓水泵接合器,也沒有設(shè)置必要的防火區(qū),救護(hù)工具缺少。一旦發(fā)生火災(zāi),現(xiàn)場(chǎng)人員無法及時(shí)滅火,救援人員也束手無策,巧婦難為無米之炊,此者在鐵路隧道中表現(xiàn)的尤為突出。

  此外,通過隧道運(yùn)輸可燃、易燃及爆炸危險(xiǎn)物品多,由于空間狹小,通風(fēng)不暢,許多有害物滯留在隧道中,遇高溫明火極易發(fā)生火災(zāi)和爆炸。1999年3月24日,位于法國監(jiān)管地段的勃朗峰隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi),該隧道是意大利和法國通過阿爾卑斯山的交通要道,寬8.6米,長11.5公里,中午11時(shí)許, 一輛滿載面粉和黃油的比利時(shí)長車在隧道中部失火,接著迅速殃及前后車輛,大火持續(xù)48小時(shí),造成41人死亡及重大財(cái)產(chǎn)損失的慘劇。

  通信不暢,嚴(yán)重制約了隧道火災(zāi)的撲救。長大隧道應(yīng)按要求設(shè)置的有線、無線通信均不能設(shè)置到位。

  三、隧道的火災(zāi)特點(diǎn)

  煙霧大,溫度高。隧道內(nèi)一旦發(fā)生火災(zāi),由于某種原因隧道空間小,還似處于密封狀態(tài),自然排煙及機(jī)械排煙條件差。因此煙霧大,同時(shí)燃燒產(chǎn)生的熱量難于擴(kuò)散,致使隧道溫度迅速上升;缺乏應(yīng)有的應(yīng)急照明系統(tǒng),火災(zāi)導(dǎo)致正常的照明系統(tǒng)破壞;能見度低,給撲救和疏散人員帶來極大的困難。

  疏散困難。隧道橫斷面小,空間狹窄。車輛魚貫而入,同時(shí)發(fā)生火災(zāi)時(shí),火勢(shì)在車輛之間蔓延迅速。缺乏必要的人員及車輛緊急疏散出口,造成人員及物質(zhì)的疏散困難。

  撲救困難。隧道發(fā)生火災(zāi),消防人員進(jìn)攻道路缺乏,很難接近火源撲救。高溫、低能見度、濃煙、缺氧,沒有現(xiàn)代化的消防救援撲救設(shè)施是很難接近火源的。同時(shí)通訊不暢,隧道內(nèi)外工作人員缺乏通信聯(lián)系,給火災(zāi)的撲救增加更大的困難。

  四、隧道防火措施

 、偬岣咚淼赖哪突鸬燃(jí),劃分防火分區(qū)。②設(shè)置必要的通風(fēng)排煙系統(tǒng),事故照明,事故廣播和疏散指示標(biāo)志。③對(duì)長大隧道應(yīng)設(shè)置消防應(yīng)急設(shè)施——火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)滅火系統(tǒng)及監(jiān)視控制系統(tǒng),顯示隧道的運(yùn)營狀況。④加強(qiáng)消防通信系統(tǒng),為確保隧道火災(zāi)的通信的暢通,隧道通訊由有線通訊和無線通信兩部分組成,事故發(fā)生時(shí)道路巡視人員或現(xiàn)場(chǎng)司乘人員能通過固定電話和移動(dòng)電話等方式將事故信息及時(shí)告知消防中心,實(shí)現(xiàn)通信聯(lián)絡(luò)功能,以便及時(shí)準(zhǔn)確處理事故。⑤設(shè)置必要的人員緊急疏散出口,隧道的疏散以人員為主物質(zhì)及車輛為輔,隧道一旦發(fā)生火災(zāi)事故,首先應(yīng)確保人員的疏散,物質(zhì)或機(jī)動(dòng)車輛在隧道火災(zāi)情況下的疏散已經(jīng)不現(xiàn)實(shí)。因此,按要求設(shè)置隧道人員緊急疏散出口必不可少。⑥加強(qiáng)隧道的消防管理,尤其是進(jìn)出隧道車輛的管理。

  五、隧道滅火系統(tǒng)的選擇

  為保障隧道的安全運(yùn)營,針對(duì)隧道火災(zāi)的特點(diǎn),對(duì)各種火災(zāi)事故的及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)滅火和救援,保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全,選擇一套安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、方便實(shí)用的消防滅火系統(tǒng)十分必要。

  目前在國內(nèi)外隧道中使用的自動(dòng)滅火系統(tǒng),主要有高科技脈沖自動(dòng)滅火、泡沫一水噴霧滅火系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)、細(xì)水噴霧滅火系統(tǒng)及純水的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。

  1、脈沖滅火系統(tǒng)瑞典消防科技部門研制成功撲救隧道火災(zāi)高科技脈沖設(shè)備,實(shí)用性較強(qiáng)。為了檢測(cè)脈沖系統(tǒng)在撲滅隧道火災(zāi)中的重要作用,在國際消防技術(shù)委員會(huì)的主持下,瑞典消防協(xié)會(huì)邀請(qǐng)英、法、德等國家專家在瑞典西海岸260公里長隧道中進(jìn)行滅火試驗(yàn)。試驗(yàn)在隧道中部點(diǎn)燃大火,環(huán)保部門檢測(cè)火災(zāi)不同階段的溫度和各種有害氣體含量,消防部門用脈沖設(shè)備迅速滅火,此后,又進(jìn)行多次試驗(yàn),每次試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)此種脈沖設(shè)備撲滅火災(zāi)具有以下特點(diǎn):

  滅火速度快。使用此設(shè)備時(shí),首先噴灑大量霧狀細(xì)小的水滴,迅速吸熱降溫,能在幾分鐘內(nèi)迅速控制和撲滅火災(zāi)。

  節(jié)省大量滅火用水。1升水噴灑的大量霧狀水滴可以撲滅200平方米的火災(zāi),和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)等設(shè)備相比,可以節(jié)省水95%,脈沖滅火設(shè)備主要用水作滅火劑,同時(shí)可增加其它滅火溶劑。水的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是能迅速吸大量熱,溫度越高,吸收的熱氣越多。此設(shè)備在滅火時(shí)噴灑出大量霧狀水滴,迅速吸熱,使火場(chǎng)溫度快速下降,將火控制和撲滅。此設(shè)備每升水噴出的水霧可以覆蓋200平方米,不但滅火速度快,而且節(jié)省大量的滅火用水和保護(hù)環(huán)境。

  此設(shè)備中的大功率高壓系統(tǒng)可促使噴水閥門加速開關(guān)周期,每開關(guān)一次只用10至30毫秒。速度快,噴水多,吸熱和滅火速度快。高壓閥安裝在驅(qū)動(dòng)設(shè)備和火災(zāi)水罐之間,把驅(qū)動(dòng)燃料和滅火劑分開,滅火時(shí)用25帕氣壓,迫使貯水器中水流出,設(shè)備啟動(dòng)后,閥門自動(dòng)打開噴水滅火。

  當(dāng)前已有不少國家的隧道使用該設(shè)備,此設(shè)備在撲滅隧道火災(zāi)時(shí),還應(yīng)備有相應(yīng)的防火設(shè)備,火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng),聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)消防水源等,以實(shí)現(xiàn)脈沖自動(dòng)滅火的功能。

  2、泡沫——水噴霧滅火系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)采用4.2m/s縱向風(fēng)速進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示此縱向風(fēng)速對(duì)泡沫~噴水聯(lián)用滅火系統(tǒng)只有很小的影響,所有實(shí)驗(yàn)皆在30秒內(nèi)撲滅火災(zāi)。

  當(dāng)系統(tǒng)的噴頭安裝在隧道墻壁上時(shí),滅火所需的時(shí)間相對(duì)較長(一般為2分鐘),原因是因?yàn)榫嚯x較遠(yuǎn),噴出的泡沫覆蓋不平均,噴霧強(qiáng)度較弱。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,噴灑強(qiáng)度為6.5L/min.㎡時(shí),足以撲滅隧道的一般液體火災(zāi)。

  3、水噴霧滅火系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果:在大部分的實(shí)驗(yàn)中水噴霧系統(tǒng)都能成功的將液體燃料的表面溫度降到它的燃點(diǎn)以下,當(dāng)液體燃料本身的燃點(diǎn)低于60攝氏度時(shí),此系統(tǒng)可以非常有效的滅火,但當(dāng)液體燃料燃點(diǎn)較低時(shí),此系統(tǒng)的滅火效果相對(duì)較差,該系統(tǒng)對(duì)大面積的液體火災(zāi)噴灑溫度要求大于較小面積的液體火災(zāi)。

  當(dāng)噴頭安裝位置在液體火災(zāi)上方時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)水花飛濺情況,而液體火災(zāi)也可能在系統(tǒng)停止供水之后才會(huì)熄火。

  該滅火系統(tǒng)的滅火能力并不完全依賴系統(tǒng)的噴霧強(qiáng)度,噴頭的種類及大小都是重要因素。

  實(shí)驗(yàn)結(jié)果:當(dāng)水噴霧噴頭可能被阻擋時(shí)所需噴霧強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)提高,當(dāng)液體燃燒本身的燃點(diǎn)高于60攝氏度時(shí),需要25 L/min.㎡的噴霧強(qiáng)度控制火災(zāi),而當(dāng)液體燃料本身的燃點(diǎn)高于120攝氏度,需要10 L/min.㎡的噴霧強(qiáng)度來控制火災(zāi)。

  4、細(xì)水噴霧滅火系統(tǒng)當(dāng)使用泡沫~水混合物的濃度越高時(shí),它的降溫能力就越低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表時(shí),使用泡沫~水混合的實(shí)驗(yàn)全部都無法滅火,但對(duì)火災(zāi)有抑制作用。與沒有泡沫時(shí)相比,使用泡沫~水混合物由于可燃物被泡沫覆蓋住,當(dāng)系統(tǒng)停止供應(yīng)時(shí),相對(duì)而言復(fù)燃的機(jī)會(huì)較小。水壓對(duì)火災(zāi)有一定的影響,水壓高時(shí)滅火效果更好,水壓低時(shí)滅火效果差。該系統(tǒng)在停止供應(yīng)后,火災(zāi)復(fù)燃的機(jī)率較大。

  結(jié)論:細(xì)水噴霧滅火系統(tǒng)需要較長的滅火時(shí)間而且依靠減少空氣中氧氣的濃度來滅火,大部分火災(zāi)不會(huì)被完全撲滅;馂(zāi)復(fù)燃機(jī)率較大。

  5、純水自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)該系統(tǒng)能有效降低火場(chǎng)溫度,對(duì)撲滅火災(zāi)有一定的作用。但大部分國家并不建議在遂道內(nèi)安裝該系統(tǒng)。國為主要的隧道火災(zāi)原始于汽車引擎,而汽車引擎都有引擎蓋覆蓋;蛭挥谄嚨撞恳韵,除非火已燒到一定的程度,否則無法激活自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng),另外純水的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的安裝將會(huì)引發(fā)以下問題:在無添加劑的情況下,汽油或其它化學(xué)物混合可能導(dǎo)致爆炸;當(dāng)明火被撲滅時(shí),有可能可燃?xì)怏w繼續(xù)產(chǎn)生,進(jìn)而引起爆炸;水可能載有燃燒的浮油四處流動(dòng),進(jìn)而擴(kuò)大燃燒區(qū)域;濃煙層被水冷卻進(jìn)而下降,導(dǎo)致隧道斷面充滿煙霧能見度低;對(duì)控制車輛火災(zāi)效果較差。

  上述滅火系統(tǒng)均應(yīng)與自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)及聯(lián)運(yùn)控制系統(tǒng)相匹配才能實(shí)現(xiàn)及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi),自動(dòng)控制和撲滅火災(zāi)的功能。

  通過對(duì)以上自動(dòng)滅火系統(tǒng)效果,經(jīng)濟(jì)性及維護(hù)管理等因素的比較得出以下結(jié)論:

  純水的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)對(duì)隧道情況來說并非是一個(gè)合適的滅火裝置,在大部分情況下并不建議采用。但較其它系統(tǒng)而言相對(duì)較為經(jīng)濟(jì)。

  不能依靠水噴霧滅火系統(tǒng)來控制或撲滅在隧道內(nèi)可能發(fā)生的低燃點(diǎn)液體火災(zāi),除非系統(tǒng)采用較高的噴灑強(qiáng)度。另外所使用的水可能會(huì)載有燃燒的浮油等物質(zhì)四處流動(dòng),進(jìn)而擴(kuò)大燃燒區(qū)域。

  對(duì)液體火災(zāi)來說,泡沫~水混合物的效果較單用水好,而且可以采用較低的噴灑強(qiáng)度,貨車火災(zāi)需要濃度三到四倍的泡沫水混合物來控制。

  良好的通風(fēng)環(huán)境的隧道反而會(huì)對(duì)細(xì)水霧自動(dòng)滅火系統(tǒng)的效果造成負(fù)面影響。

  從上述分析比較看,高科技脈沖滅火裝置是較先進(jìn)的撲滅隧道火災(zāi)設(shè)施,值得推廣,泡沫一水噴霧滅火系統(tǒng)滅火效果好,真正能起到自動(dòng)滅火的作用,泡沫一細(xì)水霧較泡沫一水噴霧節(jié)水(一般只有后者的1/10),泡沫一細(xì)水霧是泡沫一水噴霧的延伸和發(fā)展,后者對(duì)水質(zhì)、管道及壓力要求較高,相應(yīng)成本也較高,對(duì)控制火災(zāi)有較好的效果。

  根據(jù)不同的國情,不同的地域情況,選擇一套適合自身隧道的安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、方便實(shí)用滅火系統(tǒng)十分必要。

責(zé)任編輯:風(fēng)信子
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