公路隧道防火的現(xiàn)狀與對策

公路隧道防火的現(xiàn)狀與對策

1隧道火災(zāi)安全分析自2005年年底以來，中國已完成公路隧道1577個，全長1527公里。它是世界上最大的公路隧道之一。然而,隨著公路建設(shè)發(fā)展,中西部地區(qū)的公路建設(shè)將加快進(jìn)程,公路隧道建設(shè)的規(guī)模將增加,可以預(yù)見火災(zāi)發(fā)生的頻率將隨著隧道里程的增加而增加,鑒于隧道火災(zāi)的沉痛教訓(xùn),隧道的火災(zāi)安全問題已成為國內(nèi)外專家共同關(guān)注的焦點。對隧道的火災(zāi)事故的特點及其因進(jìn)行了分析,并對防火措施進(jìn)行分類評價,對今后隧道的防火措施的應(yīng)用提出了一些建議。2火災(zāi)原因分析公路隧道火災(zāi)事故與其他火災(zāi)事故相比有其自身的特點,隧道內(nèi)有限的逃生條件和熱煙排除出口使得公路隧道火災(zāi)具有燃燒后周圍溫度升高較塊、持續(xù)時間長、著火范圍較大、消防撲救與進(jìn)入困難等特點。公路隧道火災(zāi)通常發(fā)生于車輛上,這些車輛裝有燃油等可燃物,即使無貨物,火災(zāi)荷載也很大,燃燒產(chǎn)生的熱量多,火災(zāi)規(guī)模擴(kuò)大的較快,隧道內(nèi)著火后其溫度升高得很塊,起火10分鐘后就可以發(fā)展成災(zāi),頂板處的溫度可以達(dá)到1200℃左右。同時隧道是封閉環(huán)境,然后產(chǎn)生的熱量難以通過隧道結(jié)構(gòu)散出,使得火災(zāi)時整個隧道內(nèi)溫度都很高,且會保持一段時間。隧道火災(zāi)成災(zāi)時間短、溫度高、缺氧燃燒產(chǎn)生高毒性CO氣體的特點,對滅火救災(zāi)工作亦會產(chǎn)生較大的障礙。火災(zāi)事故的起因并不是單一的,是多種因素綜合導(dǎo)致。按照引發(fā)火災(zāi)的事故類型可將公路隧道火災(zāi)分成三類:交通事故火災(zāi)、車輛故障火災(zāi)及其他事故火災(zāi)。對各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn):由交通事故引起的火災(zāi)占到事故總量的50~60%,車輛故障引起的火災(zāi)約占10~20%,其他事故引起的占20~40%?？梢?交通事故是引起隧道火災(zāi)的主要原因,占到事故總量的一半以上。交通事故引發(fā)的火災(zāi)往往受到人為因素及路面狀況因素的影響,其中以人為因素為主。車輛故障引起的火災(zāi)主要是指車輛機(jī)械原因和電氣事故造成的火災(zāi),包括發(fā)動機(jī)著火、電機(jī)故障和剎車片過熱等事故。這類火災(zāi)和車輛狀況和日常保養(yǎng)有關(guān),且隨機(jī)性大,難于防范。3道的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)防火保護(hù)的目的是:采取一定措施,使隧道的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在火災(zāi)發(fā)生時保持完整性和穩(wěn)定性,從而大大減少維修費用,縮短工程修復(fù)時間?？偨Y(jié)相關(guān)資料,將隧道結(jié)構(gòu)的防火措施分為以下幾種。3.1自動噴墨滅火系統(tǒng)噴淋滅火系統(tǒng)分為消火栓系統(tǒng)、水成膜泡沫滅火系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)及泡沫-水噴淋系統(tǒng)。其中消火栓系統(tǒng)和水成膜泡沫系統(tǒng)較為常用。水成膜泡沫滅火系統(tǒng)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一種高校泡沫滅火系統(tǒng),滅火劑中含有氟炭表面活性劑及炭氫表面活性劑,它依靠泡沫和水沫雙重作用來達(dá)到滅火的目的。自動噴水滅火系統(tǒng)又名為水噴淋系統(tǒng)。根據(jù)世界道路協(xié)會(PIARC)的相關(guān)報告,大多數(shù)國家人為絕大多數(shù)隧道火災(zāi)發(fā)生于郵箱和車廂內(nèi),自動噴水滅火系統(tǒng)作用不大,而且需要可靠的水源作保證,并且造價及維護(hù)費用很高,故這種防火措施多在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的日本和美國使用。3.2提高混凝土的耐久性耐火纖維混凝土品種較多,是在普通混凝土摻加纖維材料,從而在基本維持原有強度的條件下改善混凝土的耐火性能。比較常見的是在混凝土中添加聚丙烯纖維,可以增強混凝土的耐火性能,其原理是,在火災(zāi)高溫的情況下,聚丙烯纖維熔化,形成連通的微小孔洞,增加水分傳輸路徑,使混凝土內(nèi)的水蒸氣順著這些小孔排出,減小了混凝土內(nèi)的壓力,從而在一定程度上避免混凝土的爆裂。使用耐火纖維混凝土有著縮短隧道建造工期、降低建造成本、很好的耐久性、不會造成環(huán)境污染等很多優(yōu)點。耐火纖維混凝土造價比普通混凝土略高,根據(jù)材料不同,超出5%~10%左右。唯一的缺點是,目前使用的聚丙烯纖維燃燒后會產(chǎn)生有毒的氣體。3.3區(qū)域工程一般大,一般不穩(wěn)定將隧道防火板材按預(yù)定形狀和截面特性粘貼在隧道表面,由于隧道防火板自身熱導(dǎo)率低、隔熱性好、耐久性強,高溫時脫去一部分結(jié)晶水,減緩了隧道的溫升,提高了隧道的耐火極限。板材厚度在10~50mm,耐火極限可達(dá)1.0~4.0h,且有良好的裝飾效果。該類板材主要為硅酸鈣類等輕質(zhì)材料,由于材料輕,強度較低,粘貼施工工程繁瑣,緊固螺栓稍有不慎,板材就會產(chǎn)生裂紋,板材的耐水性較差,工程造價較高。如果防火板材用鋼制龍骨固定,高溫下龍骨會變軟、熔化,板材脫落,將不能達(dá)到設(shè)計要求的防火保護(hù)的效果。由于隧道開挖形狀一般都為曲線形,安裝在襯砌上的板材要適應(yīng)不同的曲率,不容易統(tǒng)一產(chǎn)品尺寸標(biāo)準(zhǔn)。3.4無機(jī)纖維防火護(hù)層材料作為爐襯材料的保溫作用噴射無機(jī)纖維就是將粒狀無機(jī)纖維通過噴射施工方式,噴打在被附著隧道襯體(表面)上,粒狀棉與粒狀棉再相互聚集形成附著在表面上有一定形狀的纖維層材料?；馂?zāi)發(fā)生時具有良好的保溫隔熱性能,減緩了隧道的溫升,提高了隧道的耐火極限。厚度在10~50mm,耐火極限可達(dá)1.0~4.0h。噴射無機(jī)纖維防火護(hù)層材料不含有機(jī)成分,不會出現(xiàn)任何的鹽析、分解、降解反應(yīng),就不會帶來與之相關(guān)的開裂、脫落等老化失效問題,而占主要成分的無機(jī)纖維本身就可以作為爐襯材料在火場中起隔熱保溫的作用。但是由于噴射無機(jī)纖維防火護(hù)層材料的制造工藝及設(shè)備較為復(fù)雜,施工必須使用專用的設(shè)備一噴射機(jī),這些設(shè)備目前在我國制造廠家很少,而引進(jìn)國外的生產(chǎn)施工設(shè)備,價格非常昂貴,使得該材料在我國的推廣比較艱難。3.5隧道防火涂料隧道防火涂料在火災(zāi)中涂層不膨脹,依靠材料的不燃性、低導(dǎo)熱性及涂層中材料的吸熱性,延緩鋼筋的溫升。大量的實驗表明,由于隧道防火涂料本身具有良好的隔熱性能,它可以有效地降低混凝土的升溫速率,從而可以避免混凝土的爆裂。隧道防火涂料涂層厚度在7~10mm,耐火極限可達(dá)1.0~1.5h。國外隧道防火涂料的生產(chǎn)已有20余年的歷史,我國是從2000年前后開始的。各種結(jié)構(gòu)防火措施中,隧道防火涂料在性能、成本和施工的方便性方面具有優(yōu)勢。結(jié)合我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況,應(yīng)鼓勵研究和推廣使用安全經(jīng)濟(jì)的隧道防火涂料。4隧道混凝土防護(hù)公路隧道火災(zāi)發(fā)生頻率受隧道規(guī)模、形式、交通量、交通流組成以及隧道管理水平等多因素影響,降低事故頻率,降低火災(zāi)對隧道混凝土結(jié)構(gòu)的破壞,應(yīng)深入分析火災(zāi)的起因、特點和危害,并提出相應(yīng)的防護(hù)措施。4.1為了降低隧道混凝土結(jié)構(gòu)的破壞,應(yīng)減緩混凝土表面溫升的速度;增加水分傳輸路徑的方式減緩蒸汽壓力的升高,避免混凝土爆裂;減少混凝土碎片的散落。根據(jù)試驗驗證,防火板材、無機(jī)纖維噴射層、耐火纖維混凝土措施,