公路隧道防火的现状与对策

公路隧道防火的现状与对策

1隧道火灾安全分析自2005年年底以来，中国已完成公路隧道1577个，全长1527公里。它是世界上最大的公路隧道之一。然而,随着公路建设发展,中西部地区的公路建设将加快进程,公路隧道建设的规模将增加,可以预见火灾发生的频率将随着隧道里程的增加而增加,鉴于隧道火灾的沉痛教训,隧道的火灾安全问题已成为国内外专家共同关注的焦点。对隧道的火灾事故的特点及其因进行了分析,并对防火措施进行分类评价,对今后隧道的防火措施的应用提出了一些建议。2火灾原因分析公路隧道火灾事故与其他火灾事故相比有其自身的特点,隧道内有限的逃生条件和热烟排除出口使得公路隧道火灾具有燃烧后周围温度升高较块、持续时间长、着火范围较大、消防扑救与进入困难等特点。公路隧道火灾通常发生于车辆上,这些车辆装有燃油等可燃物,即使无货物,火灾荷载也很大,燃烧产生的热量多,火灾规模扩大的较快,隧道内着火后其温度升高得很块,起火10分钟后就可以发展成灾,顶板处的温度可以达到1200℃左右。同时隧道是封闭环境,然后产生的热量难以通过隧道结构散出,使得火灾时整个隧道内温度都很高,且会保持一段时间。隧道火灾成灾时间短、温度高、缺氧燃烧产生高毒性CO气体的特点,对灭火救灾工作亦会产生较大的障碍。火灾事故的起因并不是单一的,是多种因素综合导致。按照引发火灾的事故类型可将公路隧道火灾分成三类:交通事故火灾、车辆故障火灾及其他事故火灾。对各种统计数据进行分析发现:由交通事故引起的火灾占到事故总量的50~60%,车辆故障引起的火灾约占10~20%,其他事故引起的占20~40%。可见,交通事故是引起隧道火灾的主要原因,占到事故总量的一半以上。交通事故引发的火灾往往受到人为因素及路面状况因素的影响,其中以人为因素为主。车辆故障引起的火灾主要是指车辆机械原因和电气事故造成的火灾,包括发动机着火、电机故障和刹车片过热等事故。这类火灾和车辆状况和日常保养有关,且随机性大,难于防范。3道的钢筋混凝土结构隧道结构防火保护的目的是:采取一定措施,使隧道的钢筋混凝土结构在火灾发生时保持完整性和稳定性,从而大大减少维修费用,缩短工程修复时间。总结相关资料,将隧道结构的防火措施分为以下几种。3.1自动喷墨灭火系统喷淋灭火系统分为消火栓系统、水成膜泡沫灭火系统、自动喷水灭火系统及泡沫-水喷淋系统。其中消火栓系统和水成膜泡沫系统较为常用。水成膜泡沫灭火系统是20世纪60年代发展起来的一种高校泡沫灭火系统,灭火剂中含有氟炭表面活性剂及炭氢表面活性剂,它依靠泡沫和水沫双重作用来达到灭火的目的。自动喷水灭火系统又名为水喷淋系统。根据世界道路协会(PIARC)的相关报告,大多数国家人为绝大多数隧道火灾发生于邮箱和车厢内,自动喷水灭火系统作用不大,而且需要可靠的水源作保证,并且造价及维护费用很高,故这种防火措施多在经济发达的日本和美国使用。3.2提高混凝土的耐久性耐火纤维混凝土品种较多,是在普通混凝土掺加纤维材料,从而在基本维持原有强度的条件下改善混凝土的耐火性能。比较常见的是在混凝土中添加聚丙烯纤维,可以增强混凝土的耐火性能,其原理是,在火灾高温的情况下,聚丙烯纤维熔化,形成连通的微小孔洞,增加水分传输路径,使混凝土内的水蒸气顺着这些小孔排出,减小了混凝土内的压力,从而在一定程度上避免混凝土的爆裂。使用耐火纤维混凝土有着缩短隧道建造工期、降低建造成本、很好的耐久性、不会造成环境污染等很多优点。耐火纤维混凝土造价比普通混凝土略高,根据材料不同,超出5%~10%左右。唯一的缺点是,目前使用的聚丙烯纤维燃烧后会产生有毒的气体。3.3区域工程一般大,一般不稳定将隧道防火板材按预定形状和截面特性粘贴在隧道表面,由于隧道防火板自身热导率低、隔热性好、耐久性强,高温时脱去一部分结晶水,减缓了隧道的温升,提高了隧道的耐火极限。板材厚度在10~50mm,耐火极限可达1.0~4.0h,且有良好的装饰效果。该类板材主要为硅酸钙类等轻质材料,由于材料轻,强度较低,粘贴施工工程繁琐,紧固螺栓稍有不慎,板材就会产生裂纹,板材的耐水性较差,工程造价较高。如果防火板材用钢制龙骨固定,高温下龙骨会变软、熔化,板材脱落,将不能达到设计要求的防火保护的效果。由于隧道开挖形状一般都为曲线形,安装在衬砌上的板材要适应不同的曲率,不容易统一产品尺寸标准。3.4无机纤维防火护层材料作为炉衬材料的保温作用喷射无机纤维就是将粒状无机纤维通过喷射施工方式,喷打在被附着隧道衬体(表面)上,粒状棉与粒状棉再相互聚集形成附着在表面上有一定形状的纤维层材料。火灾发生时具有良好的保温隔热性能,减缓了隧道的温升,提高了隧道的耐火极限。厚度在10~50mm,耐火极限可达1.0~4.0h。喷射无机纤维防火护层材料不含有机成分,不会出现任何的盐析、分解、降解反应,就不会带来与之相关的开裂、脱落等老化失效问题,而占主要成分的无机纤维本身就可以作为炉衬材料在火场中起隔热保温的作用。但是由于喷射无机纤维防火护层材料的制造工艺及设备较为复杂,施工必须使用专用的设备一喷射机,这些设备目前在我国制造厂家很少,而引进国外的生产施工设备,价格非常昂贵,使得该材料在我国的推广比较艰难。3.5隧道防火涂料隧道防火涂料在火灾中涂层不膨胀,依靠材料的不燃性、低导热性及涂层中材料的吸热性,延缓钢筋的温升。大量的实验表明,由于隧道防火涂料本身具有良好的隔热性能,它可以有效地降低混凝土的升温速率,从而可以避免混凝土的爆裂。隧道防火涂料涂层厚度在7~10mm,耐火极限可达1.0~1.5h。国外隧道防火涂料的生产已有20余年的历史,我国是从2000年前后开始的。各种结构防火措施中,隧道防火涂料在性能、成本和施工的方便性方面具有优势。结合我国经济发展情况,应鼓励研究和推广使用安全经济的隧道防火涂料。4隧道混凝土防护公路隧道火灾发生频率受隧道规模、形式、交通量、交通流组成以及隧道管理水平等多因素影响,降低事故频率,降低火灾对隧道混凝土结构的破坏,应深入分析火灾的起因、特点和危害,并提出相应的防护措施。4.1为了降低隧道混凝土结构的破坏,应减缓混凝土表面温升的速度;增加水分传输路径的方式减缓蒸汽压力的升高,避免混凝土爆裂;减少混凝土碎片的散落。根据试验验证,防火板材、无机纤维喷射层、耐火纤维混凝土措施,