公路隧道火災(zāi)預(yù)防安全分析

摘要：隧道火災(zāi)對(duì)隧道的破壞是巨大的，通過(guò)對(duì)隧道火災(zāi)事故原因的分析，本文提出的公路隧道火災(zāi)預(yù)防措施，對(duì)我國(guó)隧道火災(zāi)預(yù)防方法和防火設(shè)計(jì)有一定的積極意義。　　關(guān)鍵詞：公路隧道；

火災(zāi)；

事故樹(shù)分析法　　在隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)保證生命安全的有效安全體系取決于一些子系統(tǒng)的相互協(xié)調(diào)作用。它們包括火災(zāi)探測(cè)、報(bào)警、事故定位、通風(fēng)控制、人員疏散、煙流的通風(fēng)控制和滅火系統(tǒng)。給定的各種子系統(tǒng)是相互依賴(lài)的，因此，缺少任何一個(gè)子系統(tǒng)都會(huì)影響取得總系統(tǒng)的安全等級(jí)。目前，通過(guò)在隧道火災(zāi)方面取得的經(jīng)驗(yàn)，以及來(lái)自于各種研究和開(kāi)發(fā)，包括理論分析研究和通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試對(duì)隧道防災(zāi)設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供了重要參數(shù)，并在火災(zāi)中發(fā)揮了各系統(tǒng)的作用，發(fā)展更完善的公路隧道火災(zāi)防災(zāi)救援安全體系結(jié)構(gòu)已成為可能。而火災(zāi)預(yù)防安全體系又是最重要的，本文依托秦嶺終南山特長(zhǎng)公路隧道防災(zāi)救援技術(shù)課題的研究[1]，對(duì)火災(zāi)預(yù)防安全體系進(jìn)行了論述，其它子系統(tǒng)安全性將在其它文章進(jìn)行論述?！　?.公路隧道火災(zāi)事故成因　　1.1

公路隧道交通環(huán)境　　公路隧道交通環(huán)境是由“人—車(chē)—隧道”組成的系統(tǒng)?！　?.“隧道”的因素——隧道環(huán)境特征　　(1)

阻斷特征。正在駕駛車(chē)輛高速行駛的駕駛員，遠(yuǎn)方1km甚至再遠(yuǎn)點(diǎn)的地方突然出現(xiàn)一座橫在前方的大山，必然會(huì)影響駕駛員對(duì)路線(xiàn)走勢(shì)的判斷，產(chǎn)生一種“阻斷感”。　　(2)

“瓶頸”感。隧道不可能象路段上那樣將路基做得較寬，另外，由于隧道中視線(xiàn)受阻以及“墻效應(yīng)”影響，都會(huì)使人感覺(jué)隧道有一種狹窄感，就像瓶頸一樣?！　?3)

管道特征。隧道本身就像一條長(zhǎng)長(zhǎng)的管道，不管發(fā)生任何情況，前方出入口均只有一個(gè)，這樣對(duì)駕駛員會(huì)產(chǎn)生慢進(jìn)洞、快出洞的心理，車(chē)速不知不覺(jué)就會(huì)加速，隧道越長(zhǎng)，這種情況越明顯?！　?4)

車(chē)流特征。由于隧道內(nèi)禁止超車(chē)，車(chē)流就如同不可壓縮的流體一樣，只能跟在別的車(chē)輛后面“隨波逐流”，這種環(huán)境容易造成駕駛員的煩躁心理。　　2.“人”的因素——隧道中駕駛員的反應(yīng)　　(1)

阻斷感對(duì)于駕駛員來(lái)說(shuō)心理上容易產(chǎn)生緊張、恐懼感。進(jìn)入隧道洞口時(shí)會(huì)產(chǎn)生“黑洞效應(yīng)”，正常人的眼睛適應(yīng)需要l0~15s，這就有可能導(dǎo)致汽車(chē)車(chē)流中的車(chē)輛相撞。這是洞口是事故多發(fā)地段的主要原因?！　?2)

在隧道這個(gè)半封閉的管道中，僅靠燈光照明，遠(yuǎn)沒(méi)有洞外日光明亮、舒適，而周?chē)吹降闹皇怯邢薜目臻g和視線(xiàn)范圍，環(huán)境狀況遠(yuǎn)不如外面開(kāi)闊、悅目，尤其車(chē)輛被夾在兩邊的邊墻中，活動(dòng)范圍有限，難免產(chǎn)生一種壓抑、不悅感。　　(3)

洞內(nèi)車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)聲，輪胎與路面的摩擦聲，車(chē)輛與隧道中空氣的摩擦聲，洞內(nèi)風(fēng)聲和各種噪聲等相互交織在一起，并通過(guò)墻體的反射，形成一種混響噪聲，再加上車(chē)輛在洞內(nèi)的震動(dòng)引起的共振，容易引起駕駛員的煩躁、不安?！　?4)

洞內(nèi)車(chē)輛排放的有害氣體，如CO在通風(fēng)不良的情況下在某些地段的積蓄會(huì)使人感到不適，當(dāng)超過(guò)一定濃度時(shí)會(huì)使人中毒窒息。而排放出的煙霧則造成隧道霧狀環(huán)境，使透視率降低，使駕駛員的視線(xiàn)受阻，對(duì)行車(chē)安全亦不利?！　?5)

由于駕駛員可能對(duì)洞內(nèi)有關(guān)信號(hào)、報(bào)警、消防等設(shè)施缺乏相應(yīng)的認(rèn)識(shí)，在發(fā)生緊急情況時(shí)對(duì)出現(xiàn)的某些燈光提示信號(hào)，報(bào)警聲響缺乏理解，以致延誤時(shí)間、失去救援良機(jī)。　　(6)

隧道環(huán)境中大量安裝的監(jiān)控設(shè)備，各種配電洞、消防、滅火器洞、風(fēng)機(jī)等如果無(wú)規(guī)律排列，會(huì)在駕駛員的心目中造成雜亂無(wú)章的感覺(jué)。同樣，照明器的排列不當(dāng)亦會(huì)對(duì)駕駛員形成眩目感，這種對(duì)大腦皮質(zhì)紊亂的刺激，不利于規(guī)則、連續(xù)、完整的思維過(guò)程的形成?！　?7)

由于懼怕一旦洞內(nèi)發(fā)生非常情況時(shí)無(wú)法脫身，加上前述幾點(diǎn)因素，駕駛員駕車(chē)進(jìn)入洞內(nèi)后想急于離開(kāi)隧道環(huán)境，而導(dǎo)致違章超速，甚至超車(chē)進(jìn)而誘發(fā)事故。　　3.“車(chē)”的因素——高速隧道內(nèi)的車(chē)輛狀況因素　　高速公路上車(chē)輛需要有較好的車(chē)況和技術(shù)性能。由于部分車(chē)輛設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，技術(shù)性能差，各部件不適應(yīng)高速度運(yùn)行的需要，以至機(jī)械部件失靈，造成交通事故；另一種情況是爆胎。部分汽車(chē)輪胎不能適應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)行。在高速、長(zhǎng)時(shí)間行駛后，輪胎內(nèi)部產(chǎn)生熱量積聚，引發(fā)高壓爆胎。車(chē)輛的被動(dòng)安全性能差，導(dǎo)致交通事故帶來(lái)的損失更加嚴(yán)重。

2 隧道火災(zāi)事故樹(shù)分析　　為清楚地分析隧道的火災(zāi)成因，本節(jié)將安全系統(tǒng)工程中的事故樹(shù)分析法FTA（Fault Tree

Analysis）引入隧道火災(zāi)預(yù)防體系進(jìn)行隧道火災(zāi)成因分析。FTA是以系統(tǒng)不希望發(fā)生的重大或較大事件（頂端事件）作為分析目標(biāo)，通過(guò)層層分析其發(fā)生的各種可能的原因。一般是將特定的事故和各層原因（危險(xiǎn)因素）之間用邏輯門(mén)符號(hào)連接起來(lái)，得到形象、簡(jiǎn)潔的表達(dá)其邏輯關(guān)系的邏輯圖形，稱(chēng)其為事故樹(shù)?！　∨c門(mén)(AND

gate)表示僅當(dāng)所有輸入事件發(fā)生時(shí)才發(fā)生。與門(mén)的符號(hào)見(jiàn)圖1；或門(mén)(OR

gate)表示至少一個(gè)輸入事件發(fā)生時(shí)就發(fā)生?；蜷T(mén)的符號(hào)見(jiàn)圖2；當(dāng)一張紙上畫(huà)不完一張事故樹(shù)時(shí)，可使用轉(zhuǎn)入（圖3）、轉(zhuǎn)入（圖4）符號(hào)；不需再往下分析的事件（底事件）符號(hào)見(jiàn)圖5；菱形

此事故樹(shù)僅由或門(mén)及與門(mén)組成，所有的基本事件可以包含重復(fù)事件，但這些事件都是互相統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的。用布爾代數(shù)可以表示事件之間的邏輯關(guān)系；再求出事故樹(shù)的最小割集，即隧道火災(zāi)預(yù)防系統(tǒng)的事故模式。事故樹(shù)定性分析的任務(wù)就是求出事故樹(shù)的全部最小割集。由于全部最小割集反映了系統(tǒng)的全部事故模式，所以全部最小割集的集合又稱(chēng)之為系統(tǒng)的事故譜。通過(guò)對(duì)事故譜的分析，可以找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，從而提高隧道火災(zāi)預(yù)防系統(tǒng)的安全性與可靠性。求隧道火災(zāi)事故樹(shù)的全部最小割集的程序如下：　　T=A1X1B1

=(X2+A2)X1(B2+B3+B4+X7)?　　=(X2+X3+X4+X5+X6)X1(X7+X8+X9+X10+X11+X12+X13+X14+X15)　　經(jīng)過(guò)布爾代數(shù)運(yùn)算，引起隧道火災(zāi)事故發(fā)生的組合計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

圖6中各字母表示含意：T表示隧道火災(zāi)；A1表示隧道中的可燃燒物；A2隧道外界帶入的可燃燒物；A3車(chē)輛運(yùn)輸?shù)目扇紵锲罚籅1隧道中火源；B2隧道中的電氣設(shè)備起火；B3人為縱火B(yǎng)4車(chē)輛發(fā)生交通事故起火；X1空氣；X2隧道內(nèi)裝為可燃燒物；X3機(jī)動(dòng)車(chē)輛的燃料；X4行人帶入的可燃燒物品；X5一般可燃燒物品；X6易燃易爆物品；X7車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)起火；X8雷擊起火；X9電氣設(shè)備短路起火；X10電線(xiàn)電負(fù)荷過(guò)大起火；X11故意縱火；X12非故意縱火；X13車(chē)輛對(duì)撞起火；X14車(chē)輛追尾起火；X15車(chē)輛撞中隧道內(nèi)結(jié)構(gòu)物起火。　　從表1中可以清楚地看到：在本文所列舉的所有基本事件中，隧道火災(zāi)發(fā)生有45種可能性。在假定各基本事件的發(fā)生概率相等的情況下，分析各基本事件對(duì)頂端事件發(fā)生所產(chǎn)生的影響程度，稱(chēng)之為基本事件結(jié)構(gòu)重要度分析，基本事件結(jié)構(gòu)重要度用

表示。對(duì)事故樹(shù)較小的情況下對(duì)其分析常用的有直接排序法?！　≈苯优判蚍ㄊ前椿臼录诟罴械牡匚?，根據(jù)一定的判斷原則進(jìn)行排序的方法。判斷基本事件對(duì)于頂端事件（隧道火災(zāi)）的影響的結(jié)構(gòu)重要度的程度有下列五條原則：　　1.

各最小割集的基本事件數(shù)不相等時(shí)，在事件數(shù)少的割集內(nèi)的基本事件比事件數(shù)多的割集內(nèi)的基本事件結(jié)構(gòu)重要度大；　　2.

在同一個(gè)或幾個(gè)具有相同事件數(shù)的最小割集內(nèi)出現(xiàn)的幾個(gè)基本事件，彼此間的結(jié)構(gòu)重要度相同；　　3.

最小割集內(nèi)基本事件個(gè)數(shù)相等時(shí)，在各個(gè)最小割集內(nèi)，重復(fù)出現(xiàn)次數(shù)多的基本事件較出現(xiàn)次數(shù)少的基本事件結(jié)構(gòu)重要度大；　　4.

兩個(gè)事件以同樣的次數(shù)重復(fù)出現(xiàn)在幾個(gè)最小割集內(nèi)，出現(xiàn)在少事件最小割集內(nèi)的基本事件結(jié)構(gòu)重要度比出現(xiàn)在多事件最小割集內(nèi)的基本事件結(jié)構(gòu)重要度大[2]?！　≡谝陨戏治鏊淼阑馂?zāi)的最小割集

中基本事件 均為3個(gè)，含 (i=2，3，4，5，6)事件的組合占總數(shù)的9/45；含

(i=7，8，9，10，11，12，13，14，15)事件的組合占總數(shù)的5/45?！　』谝陨戏治隹芍?，由表1可知，基本事件

的結(jié)構(gòu)重要度排序?yàn)椋骸　(1)>I(2)=I(3)=I(4)=I(5)=I(6)>I(7)=I(8)=I(9)=I(10)=I(11)=I(12)=I(13)=I(14)=I(15)　　從基本事件的結(jié)構(gòu)重要度分析知在隧道內(nèi)減少可燃燒物品數(shù)量或采用阻燃或不燃物品做內(nèi)裝是減少隧道火災(zāi)發(fā)生概率的有效措施。在防止起明火的影響因素涉及到交通管理、隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及管理人員等諸多方面。以下從交通管理、隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面研究隧道火災(zāi)的預(yù)防措施。　　3.

公路隧道火災(zāi)預(yù)防措施　　3.1

行車(chē)管理　　公路行車(chē)管理子系統(tǒng)也必須通過(guò)措施達(dá)到安全狀態(tài)?？梢酝ㄟ^(guò)以下措施：　　1.客貨車(chē)道分離?？拓涇?chē)分道后，客車(chē)的運(yùn)行更為通暢?！　?.依國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)規(guī)定隧道內(nèi)不得隨意停車(chē)和超車(chē)，小車(chē)的最小間距應(yīng)是50m，大客車(chē)最小間距為100m，貨車(chē)間距應(yīng)保證在150m以上，大客車(chē)和重型載重車(chē)應(yīng)安排距離警告設(shè)備，同時(shí)限制車(chē)距，有利于被圍人員的撤退和消防人員迅速到達(dá)火場(chǎng)及時(shí)展開(kāi)有效的滅火戰(zhàn)斗?！　?.車(chē)輛進(jìn)入隧道前需要減速，隧道內(nèi)限制車(chē)速，避免一旦事故發(fā)生時(shí)，車(chē)輛擁堵不堪、造成更大的死傷亡與損失?！　?.強(qiáng)制采用車(chē)隊(duì)警告電子設(shè)備，并有相應(yīng)車(chē)速限制與監(jiān)視?！　?.自動(dòng)進(jìn)行交通管制，當(dāng)隧道發(fā)生事故時(shí)應(yīng)迅速阻止洞外車(chē)輛進(jìn)洞，以利于快速組織救援，減小損失?！　?.在隧道進(jìn)口外1km處設(shè)置觀(guān)察檢查處，通過(guò)人工和儀器觀(guān)察進(jìn)洞車(chē)輛，防止病車(chē)和具有危險(xiǎn)性的車(chē)輛進(jìn)入隧道內(nèi)。　　7.若車(chē)輛發(fā)生故障應(yīng)盡量讓其?？吭诰o急停車(chē)帶，不阻塞后續(xù)車(chē)輛?！　?.2

人員的管理和培訓(xùn)　　1.隧道管理人員　　作為隧道的管理者在應(yīng)對(duì)隧道火災(zāi)時(shí)要做到處變不驚，指揮若定，有效地控制火災(zāi)，安全疏散人員，將火災(zāi)損失降到最低限度，必須具備以下技能和素質(zhì)?！　∷淼酪兹家妆锲奋?chē)輛通過(guò)隧道的預(yù)防火災(zāi)工作和安全管理工作，要在隧道管理部門(mén)的領(lǐng)導(dǎo)下開(kāi)展，隧道管理部門(mén)應(yīng)組織安檢人員學(xué)習(xí)有關(guān)規(guī)章制度，提高業(yè)務(wù)素質(zhì)?？偨Y(jié)經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)展評(píng)比，實(shí)行獎(jiǎng)懲，全面提高管理水平。應(yīng)加強(qiáng)防災(zāi)、減災(zāi)演習(xí)。從中國(guó)貓貍嶺隧道火災(zāi)事故看出，隧道管理人員的應(yīng)變能力和救災(zāi)綜合能力應(yīng)在演練中提高。針對(duì)洞內(nèi)火災(zāi)或其它災(zāi)害，3個(gè)月進(jìn)行一次小演習(xí)，6個(gè)月一次中演習(xí)，12個(gè)月一次大演習(xí)，使人員和設(shè)備常處于一種戒備狀態(tài)。從以往一些隧道的情況看，時(shí)間長(zhǎng)了，人懶了，業(yè)務(wù)生疏了，設(shè)備銹住了，一旦發(fā)生事故，應(yīng)對(duì)能力就會(huì)低下，釀成大規(guī)模災(zāi)害就在所難免?！　∷淼拦芾碚邞?yīng)通過(guò)檢修保持洞內(nèi)有關(guān)設(shè)施標(biāo)志醒目，尤其是消防箱的標(biāo)志更應(yīng)醒目?！　?.

隧道管理部門(mén)應(yīng)設(shè)置安全監(jiān)察辦公室，定期對(duì)隧道的安全工作進(jìn)行檢查和評(píng)估，并根據(jù)隧道的運(yùn)行情況提出新的措施、方法。在獲得基礎(chǔ)火災(zāi)安全信息資料時(shí)可以通過(guò)的以下設(shè)計(jì)的火災(zāi)安全檢查表（Fire

Safety Check

List）進(jìn)行獲取，它是一種最基礎(chǔ)的系統(tǒng)安全定性分析法?！　∵M(jìn)行安全檢查前，需要把系統(tǒng)分為若干層次，每一層次又分為若干單元。根據(jù)有關(guān)的安全規(guī)范、規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)等，把要檢查的項(xiàng)目、要點(diǎn)按一定順序列成表格，作為檢查的依據(jù)。根據(jù)檢查隧道火災(zāi)的對(duì)象和目的的不同，火災(zāi)檢查表可分為裝運(yùn)易燃易爆物品車(chē)輛防火安全檢查表、隧道消防報(bào)警設(shè)施安全檢查表、日常安全檢查表、火災(zāi)隱患整改安全檢查表等，樣表如表2

2.隧道的使用者　　作為隧道的使用者應(yīng)有以下責(zé)任和義務(wù)：　　(1)

了解隧道交通潛在的危險(xiǎn)性；提高其安全防范意識(shí)。使其交通行為自覺(jué)地規(guī)范化，司乘人員應(yīng)了解隧道內(nèi)有關(guān)設(shè)施和在緊急情況下的正確使用方法?！　?2)

隧道一旦發(fā)生火災(zāi)，使用者有義務(wù)傳遞信息或協(xié)助傳遞信息，有義務(wù)承擔(dān)滅火或協(xié)助滅火；消防部門(mén)、交通警察有義務(wù)與公路部門(mén)一道及時(shí)有效地搞好減災(zāi)和救助工作?！　?3)

必須嚴(yán)格遵守隧道防火安全和交通安全管理法規(guī)?！　?.3

裝載易燃易爆物品車(chē)輛通行對(duì)策　　引起隧道火災(zāi)的原因是多種多樣的，但分析世界各國(guó)發(fā)生的交通隧道火災(zāi)，可以發(fā)現(xiàn)由于車(chē)上裝載易燃物品爆炸起火而引發(fā)火災(zāi)的頻率是相當(dāng)高的，而且，由于易燃、易爆物品燃燒猛烈、撲救困難，因此造成了巨大的人員和財(cái)產(chǎn)損失。因此，裝載易燃易爆物品車(chē)輛通行隧道時(shí)可采用如下對(duì)策：易燃易爆品車(chē)輛通行隧道其危險(xiǎn)性是巨大的，按其性能參數(shù)，對(duì)載有易燃易爆物品車(chē)輛的通行管理方式有三種：一是允許通過(guò)；　　二是限制通過(guò)；三是禁止通過(guò)，讓其繞道通過(guò)?！　?.4

預(yù)防隧道火災(zāi)對(duì)隧道設(shè)計(jì)的要求　　隧道設(shè)計(jì)者在隧道設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行火災(zāi)防治基本對(duì)策的總體設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)的原則包括：主體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)層應(yīng)具有足夠的耐火能力；隧道軸線(xiàn)選擇和出入口規(guī)劃布局應(yīng)考慮行車(chē)安全和火災(zāi)時(shí)煙霧的蔓延；出入口設(shè)計(jì)在技術(shù)上應(yīng)可識(shí)別并阻止載有危險(xiǎn)品的車(chē)輛進(jìn)入隧道；隧道內(nèi)的裝修材料應(yīng)采用不燃材料；隧道內(nèi)每隔一定距離設(shè)置一電視攝像頭，出入口外設(shè)置電視監(jiān)控裝置。隧道內(nèi)設(shè)自動(dòng)噴水滅火起動(dòng)裝置，照明燈全亮?xí)r風(fēng)機(jī)立即反轉(zhuǎn)全速排煙，排風(fēng)管考慮耐高溫要求，洞口警鈴長(zhǎng)鳴，火災(zāi)信號(hào)燈閃爍；隧道內(nèi)應(yīng)備有足夠的水源(消防給水)；隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)有防火隔離設(shè)施；通風(fēng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮隧道火災(zāi)時(shí)的排煙，并設(shè)人員疏散通道(與隧道內(nèi)公用溝管線(xiàn)廊兼用)；必須設(shè)有可靠的電源(設(shè)置自各發(fā)電機(jī)組，在30S內(nèi)自動(dòng)投入運(yùn)轉(zhuǎn)，考慮消防電源，配備耐火線(xiàn)或阻燃電纜)；設(shè)有可靠的控制和顯示設(shè)備；隧道內(nèi)設(shè)置緊急誘導(dǎo)和避難設(shè)施；選擇可逆型風(fēng)機(jī)（用于排煙）。