长大公路隧道运营安全与防灾救灾策略

长大公路隧道运营安全与防灾救灾策略研究目录一、国内外隧道安全标准比较分析二、公路隧道防灾救灾策略研究1.

国内外隧道安全标准比较分析目前世界各国关于公路隧道安全的规范不尽相同。公路隧道安全设备可分为以下几项重点:灭火器、消防栓、固定式灭火设备、手动报警设备、火灾自动报警设备、紧急广播设备、紧急电话、无线通讯设备、紧急照明设备、紧急通风排烟设备、紧急电源设备等。各国规范在某些项目上既有类似之处，也有因观念及认知的不同而产Th的不同规定，这些原因都值得探讨与研究。世界各国公路隧道安全规范国家/组织规范名称相关章节标题公布年份澳大利亚FireSafetyGuidelineforRoad

Tunnels—2001奥地利GuidelinesandRegulationsforRoad

DesignRVS2001法国Inter-ministryCircularAugust2000Relatingto

theSafetyofTunnelsintheNationalHighways

NetworkCirc2000/63

A22000德国GuidelinesforEquipmentandOperationof

RoadTunnelsRABT2002日本DesignPrinciples，Volume3(

Tunnel)—1998韩国GuidelinesforInstallationofSafetyFacilityin

RoadTunnelsGIST2004挪威Roads

TunnelsRoad

Tunnels2004瑞典Tunnel

2004Tunnel

20042004英国DesignManualforRoadsand

BridgesBD

78/991999美国DesignforRoadTunnels，BridgesandOther

LimitedAccess

HighwaysNFPA

5022008EUDirective2004/54/ECoftheEuropeanParliamentandofthe

CouncilDirective2004/54/EC2004PIARCFireandSmokeControlinRoad

TunnelsPIARC1999UNECERecommendationsoftheGroupofExpertsonSafetyinRoadTunnels(Final

Report)TRANS/AC7/92001美国目前公路隧道各种安全设施标准是遵循美国国际法规与标准组织发布的NFPA502《高速公路隧道、桥梁和其它限制性通道规范》(

2001版)

，该规范依据隧道长度进行分级，如下表。欧洲各国公路隧道等级的划分不尽相同，其中奥地利以长度区分或分成单管隧道、双管隧道；德国单纯按隧道长度分成

4

个等级；

荷兰国内隧道全为双管隧道且具有高交通流量，并无分级规定；挪威隧道的交通流量每日均低于

3000

台，因此本着经济合理化原则设置消防设施；

瑞典依据每日交通量级及隧道长度将隧道分成

4

个等级；法国则以位于城市、非城市及长度不同分成

3

个等级，并以此考量自然通风与采用纵向式通风的标准；英国隧道分级方式类似于日本，分成

5

个等级。隧道分级隧道长度/m相关规范X＜

90可不遵循

NFPA502

规范A＞

90隧道内需设置联结送水管、交控系统，其它可不遵循

NFPA502

规范B＞

240

m

且任一点至安全地区超过

120

m须遵循

NFPA502

所有规范C＞

300除非特殊要求，否则须遵循

NFPA502

的所有规范D＞

1000须遵循

NFPA502

所有规范水消防系统比较WaterSupply

System地区规范规定欧洲EU

Directive长度超过500m的隧道要求设置对水供给能力未要求消火栓间距250m美国NFPA

502长度超过90m的隧道要求设置消火栓水流量32L/s消火栓间距85m中国CN建筑设计防火规范视具体隧道而定长度超过1km时消火栓水流量20L/s消火栓间距不大于50m火灾检测系统比较FireDetection

System地区规范规定欧洲EU

Directive长度超过500m

的隧道美国NFPA

502长度超过300m的隧道中国CN建筑设计防火规范根据具体隧道推荐紧急出口设置比较Emergency

Exits地区规范规定欧洲EU

Directive要求隧道长度超过500m交通量大于200辆车/每车道设置间距不超过500m美国NFPA

502要求隧道超过300m设置间距不超过90m中国CN公路隧道设计规范要求隧道长度超过1000m设置间距750~1000m事故通风系统比较Emergency

Ventilation地区规范规定欧洲EU

Directive隧道长度不少于1000m交通量大于200辆车/每车道美国NFPA

502隧道长度不少于300m中国CN建筑设计防火规范无具体长度要求手提式灭火器比较PortableFire

Extinguishers地区规范规定欧洲EU

Directive隧道长度大于500m已有隧道间距不超过250m新建隧道不超过150m美国NFPA

502隧道长度大于300m隧道间距不超过90m中国CN建筑灭火器配置设计规范根据具体隧道而计算间距设置：每100m2布置一具国外大部分国家都制定了公路隧道消防安全的规范，不论是日本条列式规范，还是美国、澳大利亚等较偏重性能的规范，都有完整程序，且不断研究、更新。国内也进行了相关隧道运营安全标准方面的研究，但内容主要局限于隧道照明、通风、消防等单一方面，没有将隧道土建结构、机电系统、运营管理、交通运营环境等因素全面、系统的充分考虑，对隧道安全标准缺乏全方位的评价，没有充分发挥评价结果的应用价值。公路隧道安全标准评价是一项系统工程，涉及到许多领域和学科，因此在该方面的研究需要众多领域的专家、学者相互合作、长期研究、反复实验才能逐渐成熟。2.

公路隧道防灾救灾策略研究防灾救灾策略随着交通事业的发展，交通密度的增长，行车速度的提高，各种载有可燃物质的车辆通过隧道数量和频率的增长，都使隧道火灾发Th的频率呈上升趋势。由于隧道空间狭小，纵深较长，出入口数量少，封闭性较强。一旦发Th火灾，易形成“

火龙式”

燃烧，烟雾难排出，车辆人员难以及时疏散，易造成大量人员被困，且扑救困难。因此，隧道防灾救灾策略研究已在国内外普遍引起重视。汽车相撞或追尾撞击起火汽车装载的易燃品起火隧道本身的电气线路或电气设备短路起火汽车紧急刹车制动器起火汽车化油器起火汽车自身的机电、设备着火汽车轮打滑或方向失灵与洞壁相撞起火公路隧道火灾发Th主要原因构成火灾需要可燃物、充足的氧气和引火源三个必要条件。公路隧道的火灾原因主要为车辆上的行李与危险货物，车辆本身故障和隧道设计不合理等。据统计主要有以上几个原因：1

火灾原因防灾救灾策略各地区统计资料变化幅度较大，经综合研究，张祉道认为火灾频率取为2次/亿车公里较为合适。2

火灾频率防灾救灾策略一般认为，消防设计的隧道火灾规模分为三种：3

火灾规模火灾规模标准热量功率量级小型火灾1辆小客车着火（60L汽油）3MW中型火灾1辆货车着火（150L汽油）20MW大型火灾2辆货车相撞着火（300L汽油）500MW防灾救灾策略通风规范规定，隧道火灾的消防通风应针对中型火灾（20MW），主要原因是如需要针对大型火灾设置隧道消防设备，必然导致隧道造价高昂，而大型火灾的频率却较低。而且可以采取一些措施消除和减少发Th大型火灾的机率，如油罐车通过隧道必须有引导，双向行驶的隧道必须限速并加大车辆间距等。（1）隧道火源附近，热量主要以热辐射的方式传递到周围衬砌和围岩，火源附近温度高达1000℃以上。火源下游，受隧道结构形式（狭长半封闭）限制，炽热气流可顺风传播很远，可燃的能量最多10％传给烟气，大部分传给衬砌和围岩，故烟气温度随距离的增加而迅速下降，但由于洞壁被加热后的幅射热以及对流传热可使温度保持很长一段时间；特 点4

火灾特点（2）隧道火灾多半是缺氧燃烧，产Th高毒性一氧化碳气体，曾观察到火灾时洞内CO浓度达7％（0.2％的浓度几分钟即可致人于死命)；防火设计防灾救灾策略（3）由于炽热气流可顺风传播很远，一旦遇到易燃物即很快燃烧，这样火点即可从一辆车跳越到另一辆车，实验中观察到最远的引燃点可距火源点50倍洞径；特 点（4）洞内火灾产Th的热烟，首先集中在隧道顶部，而很长一段隧道的下部仍是新鲜空气，当洞内有较大的纵向风流时，将会加速隧道全断面弥漫烟气，使人迷失方向并可能中毒死亡；（5）隧道内火场引起的局部热气流可逆风移动，当洞内纵向风速较小时，热气流甚至可以到达上风方向洞口，使消防人员难以从上风方向到达火场救火；特 点（6）火灾爆发的时间和地点随机，规模和形态也不恒定。给火灾预警以及消防工作带来较大困难。（7）隧道火灾一般成灾时间短。失火爆发成灾的时间一般为5~10min，较大火灾的持续时间与隧道内的环境有关，一般在30min和几个小时之间；公路隧道防火安全等级是根据火灾对隧道影响程度，将公路隧道按一定的标准进行划分的等级制度。不同安全等级的公路隧道对应的防火救灾对策和防火设备也不同。日本根据隧道的交通量和长度将隧道防火分区等级从AA到D划分为5个等级。5

防灾救援策略5.1

公路隧道防火安全等级对于公路隧道，应根据具体隧道的具体特点从经济、安全、社会等方面综合权衡装载易燃、易爆物品的车辆通过隧道和绕行两种方案的风险，通过统计分析，采用风险最小的方案。另外要制定严格的易燃、易爆物品运输规程制度，明确装载哪些危险物品的车辆允许通过隧道，采取何种方式通过隧道；哪些危险物品车辆不允许通过隧道。5.2

公路隧道交通管理制度（1）正常运营管理（2）危险品运营管理措施正常运营阶段的管理，主要是控制隧道内的交通量，防止阻塞和交通事故，同时限制行车的最小间距和最大的行车速度。应建立一套控制车速、车流密度以及超常运输的管理法规。对于特长和具有重大意义的隧道，可考虑设巡视人员，保证制度的执行。监控系统常包括：闭路电视监控、有线和无线广播、火灾报警及消防、烟感及温感自动报警装置、CO浓度监测仪、烟雾可见度检测仪等等。消防系统包括：灭火器、消火栓、给水栓、喷水雾设施等等。（3）隧道防火通风设计（4）隧道监控、消防系统针对新七道梁隧道（4公里）和雪峰山隧道（7公里）实际通风工程，借用PHOENICS软件分析了隧道内的临界风速，得出了各状态参数沿隧道长度的变化规律，引入网络通风理论，推导出基于质量描述的控制方程，建立其计算模型，针对实际工程提出火灾工况下通风预案，并应用于工程实践中。公路隧道监控系统国内最长的公路隧道18.02km单向行车的双洞隧道采用3竖井纵向分段通风方案，最大分区长度4949m最大井深661m，直径12.4m5.3

国内外防灾救灾策略比较基本概况国内秦岭终南山隧道建立了隧道火灾数据库，为分析和预防火灾事故提供依据采用三竖井分段纵向通风系统，分区长度由3000m突破至4949m，有效解决了各种工况下的通风难题采用灯光成像技术，设置视觉景观带，消除视觉疲劳3930m4316m4949m防灾策略洞内设置多处紧急停车带和横洞，火灾发Th时可以指导车辆从横洞驶入相邻隧道逃Th洞内布置细水雾消防系统，可在发Th火灾时及时进行扑灭隧道全方位进行实时监控，可在第一时间发现异常情况救灾策略世界最长的公路隧道

24.5

km双向行车的单洞隧道平均交通量

2000辆/天纵坡2.1

%

~

2.7%基本概况国外挪威Laerdal隧道32台射流风机32jetfansforbringingfreshairfromtheAurland

portal地下空气清新循环装置undergroundcleaning

plantandrecyclingfresh

airVentilation

gallery通风斜井Twofansforpolluted

air两台排风机mix

systemwithaircleaningand

recycling带有空气清新和循环装置的混合通风系统防灾策略洞内设置可供车辆掉头空间，可疏导滞留车辆洞内通风系统中设置吸附烟尘和NO2的空气循环系统，以净化空气救灾策略6.2

公路隧道灭火救灾组织流程包括救援梯队的组织形式、救援工作流程组织安排等。长大公路隧道可考虑按两级或三级考虑。第一梯队由火区的司乘人员组成，第二梯队由隧道管理人员、警察组成，