一、前言
近年來(lái)，隨著公路交通事業(yè)的發(fā)展，公路等級(jí)的提高，對(duì)公路線型的要求也越來(lái)越高，為了克服高程障礙，優(yōu)化線路，縮短里程，修建隧道必不可少，而且數(shù)量越來(lái)越多，規(guī)模越來(lái)越大；北京、上海、廣州、南京、武漢等城市已建成和正在新建多條地鐵和過(guò)江隧道。我國(guó)首條海底隧道已在廈門(mén)開(kāi)建。至今，我國(guó)已成為世界上隧道和地下工程最多、最復(fù)雜、發(fā)展最快的國(guó)家。
隧道是公路交通的咽喉要道，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，環(huán)境密閉，空間狹窄，能見(jiàn)度差，流動(dòng)車(chē)輛多，車(chē)速快，尤其是海底隧道，一旦發(fā)生火災(zāi)，撲救相當(dāng)困難，往往造成重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，國(guó)內(nèi)缺乏這方面的具體統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，日本在1986 年進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，其分析結(jié)果為：高速公路隧道內(nèi)的火災(zāi)事故比率為每1 億車(chē)公里發(fā)生0.5起。這個(gè)比率與昭和40 年代后半期的每1 億車(chē)公路發(fā)生0.4 起相比，沒(méi)有多大變動(dòng)。另外，德國(guó)對(duì)漢堡連接聯(lián)邦高速公路的易北河隧道初期運(yùn)營(yíng)情況也進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，報(bào)告表明隧道中平均每月發(fā)生一次車(chē)輛起火事故。從上述結(jié)果可以看出：隧道火災(zāi)事故隨著高速公路的延伸而增多，其機(jī)率隨著隧道長(zhǎng)度和通行車(chē)輛的增加而增加。
從另一方面看，雖然公路隧道發(fā)生火災(zāi)次數(shù)不多，但火災(zāi)后果嚴(yán)重，尤其是海底公路隧道。這在國(guó)內(nèi)外具有血的教訓(xùn)，就近幾年而言：1995年4月10日奧地利Phaender隧道車(chē)禍并起火造成3 人死亡，1996 年3月18日意大利Palemo隧道油罐車(chē)爆炸造成5人死亡，1999年3月24日法國(guó)至意大利Montblanc 隧道(單管雙車(chē)道，11.6km) 一輛載重車(chē)起火造成39人死亡，1999 年5月29日奧地利Tauem隧道(單管雙車(chē)道，6.4km) 撞車(chē)并起火造成12人死亡；顯然，公路隧道消防愈來(lái)愈重要。
在隧道投入運(yùn)營(yíng)后，如何避免火災(zāi)等重大安全事故的發(fā)生，將災(zāi)害程度降到最低？這是設(shè)計(jì)伊始應(yīng)著重考慮的重要問(wèn)題，隧道中滅火關(guān)鍵在于滅火設(shè)備的選擇，超細(xì)干粉滅火劑是近年來(lái)在普通干粉上發(fā)展起來(lái)的一種新型滅火產(chǎn)品，由于其滅火范圍廣泛，滅火效率高，在國(guó)內(nèi)消防行業(yè)小有名氣，尤其適用于交通隧道（特別是海底隧道的消防工程）。
二、隧道火災(zāi)及消防特點(diǎn)
日本在1986 年隧道火災(zāi)起因統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：火災(zāi)起因主要為縱火、汽車(chē)裝載物起火、汽車(chē)本身起火、汽車(chē)相撞起火等。據(jù)德國(guó)GMT現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)實(shí)驗(yàn)表明：轎車(chē)失火后不到10min 就會(huì)形成大火，從中可以看出，隧道內(nèi)從失火到大火的時(shí)間相當(dāng)短。并且隧道內(nèi)部空間狹窄，隨著火災(zāi)擴(kuò)散，大量高溫有毒煙氣很快充滿(mǎn)隧道，溫度可達(dá)1200℃左右。
從消防角度看:公路隧道一般遠(yuǎn)離市區(qū)，一旦發(fā)生火災(zāi)，城市消防隊(duì)很難及時(shí)到火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，更不要說(shuō)穿過(guò)充滿(mǎn)大量高溫有毒煙氣的隧道抵達(dá)火源點(diǎn)。特別是象我院剛設(shè)計(jì)完的廣東雙和公路彩虹嶺隧道(單管雙車(chē)道,隧道長(zhǎng)為5075m) 那樣的特長(zhǎng)公路隧道，在火災(zāi)嚴(yán)重的情況下，雙車(chē)道中只有上風(fēng)方向右側(cè)的一條車(chē)道能抵達(dá)火源點(diǎn)，其消防難度可想而知。并且，在隧道內(nèi)不象在市區(qū)那樣有充足的消防水量和水壓，從而更不利于消防滅火。
三、常規(guī)的消防對(duì)策與不足
常規(guī)的消防對(duì)策是根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ026 - 90) ，在公路隧道中設(shè)消火栓滅火系統(tǒng)、自動(dòng)水噴淋滅火系統(tǒng)、滅火器。其中消火栓間距為50m。我們認(rèn)為常規(guī)消防對(duì)策有值得商討的地方，闡明如下。
從實(shí)際火災(zāi)后果來(lái)看火災(zāi)一般可分三類(lèi):第一類(lèi)為汽車(chē)火災(zāi),該類(lèi)火災(zāi)次數(shù)最多,一般可用滅火器將其撲滅,很少釀成大火。第二類(lèi)為裝載一般可燃物的貨車(chē)火災(zāi),釀成大火可能性較大。第三類(lèi)為裝載易燃易爆物的貨車(chē)火災(zāi)，可能性較小，但往往釀成大火。德國(guó)對(duì)易北河隧道初期運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)表明:盡管在平時(shí)每天貨車(chē)只占15%，但仍有30%的火災(zāi)是由貨車(chē)引起的，也就是說(shuō)貨車(chē)比小汽車(chē)更容易引起火災(zāi)。故必須加強(qiáng)對(duì)貨車(chē)火災(zāi)的防范措施，特別是裝載易燃易爆物的貨車(chē)火災(zāi)，如處理不當(dāng),會(huì)對(duì)人身和財(cái)產(chǎn)造成巨大的傷害和損失。但常規(guī)的消防對(duì)策處理裝載易燃易爆物的貨車(chē)火災(zāi)顯得力不從心，比如烷基鋁類(lèi)物質(zhì)，見(jiàn)空氣燃燒，遇水爆炸，如果采用水系滅火劑，會(huì)加大災(zāi)害的損失，如果采用氣體滅火，同樣是無(wú)能為力；在所有滅火劑中只有干粉滅火劑可以撲救，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有武漢綠色消防器材有限公司獨(dú)家研發(fā)成功特種超細(xì)干粉，它不斷可以撲救ABCE類(lèi)火災(zāi)，還能撲救烷基鋁類(lèi)金屬火災(zāi)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，也打破了國(guó)外壟斷。
雖然裝載一般可燃物的貨車(chē)火災(zāi)的后果一般沒(méi)有裝載易燃易爆物的貨車(chē)火災(zāi)嚴(yán)重,但其火災(zāi)次數(shù)卻要多得多,故撲滅裝載一般可燃物的貨車(chē)火災(zāi)是消防設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)。該類(lèi)火災(zāi)起因大多為汽車(chē)裝載物起火、汽車(chē)相撞起火,其中汽車(chē)相撞導(dǎo)致油箱汽油起火更應(yīng)引起重視;因?yàn)樗鼤?huì)很快引燃汽車(chē)車(chē)身及車(chē)上裝載的可燃物,在風(fēng)壓、溫度等外部環(huán)境作用下,火災(zāi)很可能燒到前后車(chē)輛,甚至?xí)又琳麄€(gè)隧道。所以,撲滅該類(lèi)火災(zāi)關(guān)鍵是撲滅初期油類(lèi)火災(zāi)。國(guó)外資料也證明:只要不耽誤初期滅火,該類(lèi)火災(zāi)很少釀成火災(zāi)事故。而常規(guī)的消防對(duì)策很不利于撲滅初期油類(lèi)火災(zāi),其消火栓系統(tǒng)不利于撲滅油類(lèi)火災(zāi),也不便于非消防專(zhuān)業(yè)人員使用,而撲滅初期火災(zāi)一般由非消防專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行。因此,在公路隧道（特別是海底隧道）消防設(shè)計(jì)中,除了具備常規(guī)消防滅火功能外,必須具備快速撲滅初期火災(zāi)的功能，而且要考慮多種火災(zāi)的可能，這是十分必要性的。
由于縱向式通風(fēng)能充分利用隧道內(nèi)通行車(chē)輛所產(chǎn)生的活塞風(fēng),不需設(shè)專(zhuān)用風(fēng)道,降低土建及設(shè)備等費(fèi)用20 %左右,故目前國(guó)內(nèi)外公路隧道一般均采用縱向式通風(fēng)。但這種通風(fēng)方式會(huì)導(dǎo)致大量高溫有毒煙火向下風(fēng)方向擴(kuò)散,消防人員根本無(wú)法使用火災(zāi)下風(fēng)方向的消火栓,如按規(guī)范要求,每50m 布一個(gè)消火栓,一旦在一個(gè)消火栓口處起火,那么其它消火栓就鞭長(zhǎng)莫及了,更不要說(shuō)保證有兩支水槍的充實(shí)水柱同時(shí)到達(dá)起火部位。
特別要說(shuō)明的是:自動(dòng)水噴淋系統(tǒng)在建筑防滅火中效果良好,但在公路隧道中的滅火效果卻值得商討。20 世紀(jì)50 年代末期以來(lái),日本先后在五座特長(zhǎng)公路隧道中安裝了自動(dòng)水噴淋系統(tǒng)在建筑消防滅火中效果良好,但在長(zhǎng)公路隧道中的滅火效果卻值得商討。20 世紀(jì)50 年代末期以來(lái),日本先后在五座特長(zhǎng)公路隧道中安裝了自動(dòng)水噴淋系統(tǒng),先后共發(fā)生了6 次火災(zāi),使用自動(dòng)水噴淋系統(tǒng)僅有日本坂公公路隧道1 次,但未能奏效。雖然起火后1min 時(shí)自動(dòng)水噴淋系統(tǒng)投入運(yùn)行,但作用到25min 時(shí)火災(zāi)繼續(xù)擴(kuò)大,并且發(fā)生了爆炸。為此,20 世紀(jì)80 年代以來(lái)很多國(guó)家對(duì)公路長(zhǎng)隧道安裝自動(dòng)水噴淋系統(tǒng)持否定態(tài)度。認(rèn)為它在不能有效滅火的情況下惡化環(huán)境降低能見(jiàn)度,不利于消防人員滅火,并且更可怕的是它會(huì)引起爆炸。
四、海底隧道的消防方案
1、消防對(duì)策
鑒于對(duì)常規(guī)消防對(duì)策的利弊分析,我們推薦如下對(duì)策,并有信心得到了消防主管部門(mén)認(rèn)可。
由于公路海底隧道火災(zāi)特點(diǎn)及消防難度,消防設(shè)計(jì)必須立足于自救。也就是說(shuō),在不依靠專(zhuān)業(yè)消防力量的前提下?lián)錅绺黝?lèi)火災(zāi)。 針對(duì)不同性質(zhì)火災(zāi)采取不同的消防措施。按常規(guī)來(lái)說(shuō)，汽車(chē)火災(zāi)發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)部分或乘客部分,一般可由司機(jī)或乘客用多用型滅火器將其撲滅在汽車(chē)內(nèi),故對(duì)該類(lèi)火災(zāi),只要在隧道兩側(cè)每隔一定距離設(shè)磷酸胺鹽干粉滅火器箱就可以了，但事實(shí)上，只要是發(fā)生火災(zāi)，當(dāng)事人都會(huì)驚慌失措，人工滅火大多不能實(shí)現(xiàn)，即使有人敢實(shí)施，也多半因?yàn)椴粫?huì)操作而達(dá)不到效果。
從當(dāng)前經(jīng)濟(jì)條件來(lái)看,完全由隧道消防設(shè)施來(lái)?yè)錅缪b載易燃易爆物的貨車(chē)火災(zāi)是完全可以的。
在隧道內(nèi)設(shè)置超細(xì)干粉自動(dòng)滅火系統(tǒng)用于撲滅各種類(lèi)型的汽車(chē)火災(zāi)（特別是裝載可燃物的貨車(chē)火災(zāi)）,應(yīng)該是當(dāng)前最好的方案；為了增強(qiáng)滅火效果,我們強(qiáng)調(diào)應(yīng)通過(guò)現(xiàn)代電子報(bào)警技術(shù)與滅火設(shè)備配套，將火災(zāi)撲滅在初期狀態(tài)，即“早期發(fā)現(xiàn)、快速抑制、高效滅火”。
2、超細(xì)干粉滅火劑（特種）的介紹
“ 哈龍 ”滅火劑是目前為止，被世界公認(rèn)的最好的滅火劑，但到上世紀(jì)八十年代，人們認(rèn)識(shí)到它對(duì)大氣臭氧層有強(qiáng)烈的破壞作用，已威脅到人類(lèi)的生存環(huán)境，各國(guó)相繼采取措施，逐步淘汰哈龍滅火劑；根據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境署《蒙特利爾協(xié)議書(shū)》和我國(guó)政府批準(zhǔn)執(zhí)行的《中國(guó)消耗臭氧層物質(zhì)逐步淘汰國(guó)家方案》規(guī)定，我國(guó)已于 2005 年 12 月 31 日完全停止哈龍 1211 的生產(chǎn)和使用， 2010 年將完全停止哈龍 1301 的生產(chǎn)和使用；因而干粉滅火劑以其經(jīng)濟(jì)、高效的滅火性能，成為我國(guó)滅火劑中的主力軍，被業(yè)界廣泛應(yīng)用，特別是近幾年一些科研單位和消防企業(yè)積極進(jìn)行干粉滅火劑新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和研究，使干粉家族新品倍出，尤以超細(xì)干粉滅火劑代表了干粉家族目前的最高水平。
按其使用范圍，干粉一般可分為普通干粉和多用途干粉兩大類(lèi)。普通干粉主要用于撲救甲、乙、丙類(lèi)液體火災(zāi)（B類(lèi)火災(zāi)）、可燃?xì)怏w火災(zāi)（C類(lèi)火災(zāi)）以及帶電設(shè)備火災(zāi)（E類(lèi)火災(zāi)），因而又稱(chēng)BC類(lèi)干粉。多用途干粉不僅適用于B類(lèi)火災(zāi)、C類(lèi)火災(zāi)和帶電設(shè)備火災(zāi)，還適用一般固體火災(zāi)（A類(lèi)火災(zāi)），因而又稱(chēng)ABC干粉；現(xiàn)在武漢綠色消防器材有限公司又開(kāi)發(fā)了特種超細(xì)干粉滅火劑，專(zhuān)用于撲救烷基鋁類(lèi)火災(zāi)和電纜深位火災(zāi)，這是目前我國(guó)唯一能撲救三乙基鋁等自燃金屬火災(zāi)的滅火劑，同時(shí)也是針對(duì)固體深位火災(zāi)而開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用滅火劑。
相對(duì)傳統(tǒng)型普通干粉而言，超細(xì)干粉滅火劑屬于目前干粉家庭中的科技含量最高的新產(chǎn)品，據(jù)公安部發(fā)布的GA578-2005《 超細(xì)干粉滅火劑》標(biāo)準(zhǔn)：超細(xì)干粉明確概念為：“ 通過(guò)加壓、噴射，產(chǎn)生具有滅火性能的冷氣溶膠，平均粒徑不大于 20μm 的固體粉末滅火劑?！?nbsp;
傳統(tǒng)干粉滅火劑是一種干燥的固體粉末，主要由一種或多種具有滅火能力的無(wú)機(jī)鹽組分和疏水組分、惰性填料組成。滅火組分是干粉滅火劑的核心,疏水組分主要有硅油和疏水白炭黑，惰性填料種類(lèi)繁多，主要起防振實(shí)、結(jié)塊，改善干粉運(yùn)動(dòng)性能，催化硅油聚合等作用。主要應(yīng)用于撲滅固體、液體、氣體及電器設(shè)備火災(zāi)等，但傳統(tǒng)干粉滅火劑的主成分為磷酸銨鹽，流動(dòng)性較差、易結(jié)塊、對(duì)保護(hù)物有一定腐蝕性，在應(yīng)用中全淹沒(méi)效果差，目前以充填手提式滅火器為主，由于必須采用硅油包裹工藝防潮，干粉粒徑在70微米左右，不能加工至20微米以下，滅火效果一般。
“東海龍王”牌特種超細(xì)干粉滅火劑是在普通干粉的基礎(chǔ)上研發(fā)的一種新型滅火劑，是目前國(guó)內(nèi)首家按新標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)國(guó)家固定滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)的滅火劑，而且它的主要滅火組分是采用一種新型礦物質(zhì)材料，完全區(qū)別于其它干粉的滅火劑，其主要特點(diǎn)表現(xiàn)在它可以自然防潮，具有良好的松散性、彌散性和良好的電絕緣性，并具有獨(dú)特的抗復(fù)燃性能，對(duì)深位火災(zāi)尤其有效；由于不須采用硅油包裹工藝防潮，因而具備能加工至微米及以下的條件，其滅火效率在普通干粉的基礎(chǔ)上提高了近十倍，能夠迅速地控制火勢(shì)和撲滅火災(zāi), 滅火時(shí)間在幾秒鐘內(nèi)完成, 而且不易受火場(chǎng)地形、溫度等環(huán)境條件的影響，能夠繞過(guò)遮擋物實(shí)施滅火，超細(xì)干粉成功地將干粉滅火拓展到自動(dòng)滅火領(lǐng)域。 對(duì)人畜無(wú)毒無(wú)害, 對(duì)環(huán)境的影響甚微。據(jù)國(guó)家科技部門(mén)的查新資料顯示，該滅火劑是目前世界上所有滅火劑中“滅火濃度最低、滅火效率最高、滅火速度最快”的一種。
3、超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)介紹
超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)采用氣粉分離的方式，平時(shí)在滅火劑粉罐里沒(méi)有壓力，確保滅火劑松散，氮?dú)馄績(jī)?nèi)儲(chǔ)存15Pma壓力，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生后，滅火控制系統(tǒng)的啟動(dòng)電源打開(kāi)氮?dú)馄可系钠款^閥，高壓氮?dú)饪焖龠M(jìn)入粉罐，一部分氣流攪動(dòng)滅火劑，使粉罐壓力瞬間上升到1.6Pma左右，這時(shí)壓力并關(guān)動(dòng)作，超細(xì)干粉滅火劑在氮?dú)獾膲毫︱?qū)動(dòng)下通過(guò)輸粉管和專(zhuān)用噴頭噴射到火場(chǎng)，啟動(dòng)過(guò)程不超過(guò)十秒。超細(xì)干粉滅火劑能在火場(chǎng)局部形成全淹沒(méi)方式滅火，安全可靠。
4、超細(xì)干粉自動(dòng)滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)
為了保證超細(xì)干粉自動(dòng)滅火系統(tǒng)的滅火有效性，在設(shè)計(jì)上我們根據(jù)公路隧道一般為單管雙車(chē)道、雙管四車(chē)道,單隧道寬度一般為10m 左右,我們可以將隧道每300m為一個(gè)大防護(hù)區(qū)，每個(gè)大防護(hù)區(qū)再按50m等分為6個(gè)小防護(hù)區(qū)。每個(gè)小防護(hù)區(qū)對(duì)稱(chēng)均布八個(gè)干粉噴頭（相當(dāng)于干粉炮的威力）
1） 其滅火劑量的計(jì)算如下：
a. 每個(gè)小防護(hù)區(qū)：長(zhǎng)50m，寬10m.，高7m，
其內(nèi)容積為：50×10×7＝3500m3
b.采用全湮沒(méi)滅火方式，設(shè)計(jì)濃度為0.18kg/ m3
每個(gè)小防護(hù)區(qū)需超細(xì)干粉滅火劑：
0.18 kg/ m3×3500 m3×0.85＝741kg
整取 750kg
b. 滅火裝置主要性能
型號(hào)及規(guī)格 型式 滅火劑量（kg） 增壓時(shí)間
（s） 噴射強(qiáng)度
（kg/s） 噴射剩余率
（％）
ZFC-750 組合分配 750 ≤30 ≥30 ≤15
火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)
2） 火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)
設(shè)置超細(xì)干粉自動(dòng)滅火系統(tǒng)時(shí),必需設(shè)置相應(yīng)的火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng),滿(mǎn)足對(duì)不同事故引發(fā)的火災(zāi)進(jìn)行探測(cè)。在隧道火災(zāi)這種復(fù)雜環(huán)境與工作條件下,武漢綠色消防器材有限公司通常采用一種自主研發(fā)的探測(cè)裝置，將線型定溫探測(cè)器設(shè)置于無(wú)縫鋼管內(nèi)，每個(gè)探測(cè)點(diǎn)端用易熔合金封頭，在沒(méi)有發(fā)生火災(zāi)時(shí)，探測(cè)裝置不會(huì)因?yàn)榄h(huán)境潮濕或其它惡劣條件而發(fā)生損壞和誤報(bào)，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，環(huán)境溫度上升到設(shè)定值，探測(cè)裝置的易熔合金封頭快速熔化，探測(cè)器露出并及時(shí)探測(cè)到信號(hào)，能萬(wàn)無(wú)一失地探測(cè)到真實(shí)的火災(zāi)信號(hào)，并啟動(dòng)滅火設(shè)備。
3）考慮到隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可能會(huì)涉及到兩個(gè)小防護(hù)區(qū)，故每個(gè)大防護(hù)區(qū)配置兩臺(tái)ZFC-750型滅火裝置，當(dāng)任意兩個(gè)小防護(hù)區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，兩臺(tái)滅火裝置同時(shí)啟動(dòng)；當(dāng)一個(gè)小防護(hù)區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，只一臺(tái)滅火裝置啟動(dòng)。并采用組合分配形式使噴頭交叉分布，探測(cè)裝置也呈交叉分布。
五、結(jié)論
超細(xì)干粉滅火劑是國(guó)內(nèi)替代“哈龍”的最新產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)目前僅有武漢綠色消防器材有限公司生產(chǎn)，并獨(dú)家通過(guò)國(guó)家固定式滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的型式檢驗(yàn)，其滅火裝置的科技含量高，目前在冶金、電力、石油石化等行業(yè)廣泛應(yīng)用，以滅火速度快、滅火效率高得到普遍認(rèn)同，而且在汽車(chē)自動(dòng)滅火方面，為國(guó)內(nèi)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)艙滅火推出了新的理念，為交通事業(yè)的安全作出了很大貢獻(xiàn)，如果將超細(xì)干粉自動(dòng)滅火系統(tǒng)應(yīng)用于海底隧道等場(chǎng)所進(jìn)行安全保護(hù)，其良好的滅火性能和環(huán)保安全特征，必將成為隧道滅火的安全保護(hù)神。
