港珠澳大桥正式开通，海底隧道消防落地案例集锦

出现交通事故怎么办？

可通过洞壁报警系统求助

几分钟内调动救急车辆赶赴现场

深海隧道里，出现交通事故怎么办？这是摆在设计师面前的第一个难题。“主动预防比被动等待发生要有效得多，因此首先是做好预防工作的设计。” 中交公路规划设计院有限公司高级工程师、港珠澳大桥岛隧工程设计分部分项负责人张志刚博士说，预防系统包括车辆进入隧道前的减光罩和进入隧道后的漫反射洞壁以及贴近洞壁的防撞侧石。

从海面大桥进入隧道的车辆，由于海面的自然光线与隧道内的灯光亮度悬殊比较大，为了给车主带来安全驾驶光线，让车主在进入隧道前有一个适应过程，大桥建设者在东西人工岛隧道出入口上方的敞开段均设置了110米距离的减光罩。

其次，在每个行车孔的左右都有两条贴近墙壁的人行道，它还有一个重要功能就是防撞，也就是防止行驶的汽车撞到隧道壁，“尽管沉管的墙壁是钢筋混凝土结构，但还是要尽量避免对洞壁的撞击，减少不必要的二次伤害”。

进入隧道后，隧道洞壁的装饰板采用有良好的光学性能、表面漫反射、反射率不小于0.7的防火材料，给驾驶者比较舒适的视觉效果。

如果一旦发生交通事故，事故人员可以通过洞壁上的求助报警系统向运营指挥中心发出求助，同时指挥中心可以通过隧道内的实时监控设备发现事故现场，并在几分钟时间内，调动救急或消防车辆赶赴现场，指挥交通，将事故车辆和受伤人员拖离现场。

发生火灾如何逃生？

系统按预定紧急预案启动

根据情况进行火灾扑救及现场救援

“隧道防火设计考虑了主动防火和被动防火两种方式。”张志刚说，主动防火包括手提式灭火器、“泡沫+水喷雾”等消防系统；被动式防火系统主要是指结构防火保护，整个隧道的主体结构耐火极限温度为1200℃、持续2小时。

据悉，港珠澳大桥主体工程海底隧道消防救援设施由众多系统构成，包括火灾报警系统、消防设备联动控制系统、消防灭火系统、隧道通风排烟系统、救援与疏散系统、供水管网设施、相关配套系统。火灾发生时根据火灾规模及现场实际情况，各系统按预定紧急预案启动，进行火灾扑救及现场救援。

中间服务管廊每隔67.5米安装了3个一组的电动排烟阀，一旦发生火灾并出现烟雾时，监控感应系统就会通过电脑指令打开就近的电动排烟阀，通过人工岛上的大型轴流风机抽出；隧道内人员可及时拉开常闭式安全门进入安全通道，进入人工岛安全区域。此外，为了防止隧道火灾发生，该项目在设计时禁止危险品车辆驶入隧道。

防火材料

• 在120分钟内保证被保护的混凝土结构表面温度不高于380℃，或距离混凝土表面25毫米处的钢筋温度不高于300℃；

• 接头处采用防火措施隔热后环境温度最高温度不大于150℃。

青岛胶州湾隧道是连接青岛市主城与辅城的重要通道，全长9850ｍ，下穿胶州湾湾口海域，隧道长约7800ｍ，海底段隧道长4095ｍ（见图１）。隧道为城市快速道路隧道，设双向六车道（且只允许客车通行），隧道纵剖面为Ｖ型坡。海底段还设有服务隧道。由于本工程隧道横断面大、埋深深、长度长，并且隧道所处的地理位置较重要，所以隧道消防很重要，有必要对隧道消防进行认真探讨。

（1）必须设计自动灭火系统的条件

本隧道工程的隧道横断面面积大（标准断面处面积约为270m³）、埋深深（隧道埋深最深达80多ｍ）、长度长（隧道长约7800ｍ），这种特殊建筑物一旦发生火灾，现场火势产生的高温往往会超过1000℃，如不及时扑灭，就会造成内部设施损坏和部分隧道结构崩塌，后果严重，所以必须加强消防设施，保证及时扑灭各种火灾。但如果设置自动灭火系统等消防设施，其投资、平时运行费（主要是泡沫液费用等）、消防管理费用均会增加很多。为此，本文从消防手段的可能性，再结合本隧道的工程结构特点来探讨必须设计自动灭火系统的条件。

高层和低层消防给水系统的划分，主要取决于当地、当时的消防车的供水能力。对低层消防给水系统而言，室内设置的消防给水系统仅用于扑灭初期火灾，后期火灾依靠消防车扑救，消防时消防车利用自带水及室外水源。对高层消防给水系统而言，室内消防给水系统应具备扑救室内大火的能力。参考建筑消防给水系统的思路，从消防手段的可行性出发，对城市道路隧道消防给水系统也分两种标准：①以隧道专用消防车扑灭火灾为主，隧道内设置的消火栓系统为辅的消防模式；②以隧道内设置自动灭火系统为主，消火栓系统为辅的消防模式。这两种消防给水系统模式的划分，主要取决于消防车能否及时赶到火灾现场。如果消防车能够在5～10min内赶到火灾现场，可不设自动灭火系统。把时间定为5-15min的原因如下：根据Ingason于2001年在通风情况下的隧道火灾试验结果发现，小型小客车的热释放率约2.5MW，大型小客车的热释放率约5 MW，自起火后，达到最大热释放率的时间最快约10min；而大客车的最大热释放率在起火后10min达到20MW。另一方面，一般而言隧道火灾在10 MW前可进行初期灭火，在30 MW前可由正式配备的消防人员灭火，当隧道火灾未发展到100 MW以前，隧道主体结构本身尚能保持完整不损坏，在这段时间内能保证不会因为结构崩塌而危及人身安全。

对于特长城市道路隧道工程而言，消防车能否在5～10min内赶到火灾现场，主要取决于实际距离和交通量。就本工程而言，隧道建成初期，车流交通量比较少，采用第一种消防系统模式（即近期模式）比较合理。即在隧道两端口部设置消防站，在2、3号风井处的消防泵房边分别设置消防副站，并配备隧道专用消防车，即可满足隧道专用消防车到火灾点的时间不超过5～10min。根据日本坂隧道（Nihonzaka）救灾经验，救灾时消防车可由对向车道顺向进入，也可由其反方向或最接近事故地点的线路、避难通道进入。随着交通量的增加，近期模式将变得不合理，介时可采用第二种消防系统模式（即远期模式）。本院目前和青岛国信胶州湾交通公司共同研究如下课题：①青岛胶州湾隧道交通量变化规律；②交通量变化和消防车速度关系；③必须采用第二种消防系统模式的时间，以便让消防给水系统近期方案和远期方案和谐过度，在隧道工程安全的前提下使消防设施的投资降到最低。

（2）自动灭火系统的选择

对于公路隧道而言，自动灭火系统主要指自动喷水（包括水喷雾）灭火系统、高压细水雾系统和泡沫水喷雾系统。目前，日本及澳洲对自动灭火系统持肯定态度，不仅在隧道中广泛设置，并且形成规范及标准，其中日本规范认为：长度大于3000m且交通量大于每天4000辆的单孔双向隧道应该设置水喷雾系统。而欧洲除瑞典与荷兰对自动灭火系统保持积极态度外，包括挪威等大部分国家与美国一样对公路隧道装设自动喷水灭火系统保持消极态度，直到2008年，美国NFPA502将自动喷水设备收录到附录中，并声明该部分并非NFPA法规要求部分，收录的目的仅为提供隧道装设自动喷水设备相关信息。其他国家只有少数隧道因特殊要求设自动喷水灭火系统和泡沫水喷雾系统，不过设置该系统的隧道数量很少，除日本外，其他国家设置自动灭火系统的隧道加起来不超过20座。但美国与荷兰对于其他自动灭火系统并不排斥，如泡沫水喷雾系统。美国有6座隧道装设泡沫水喷雾系统，主要原因是这些公路隧道通行无人守护的危险物品车辆。至于高压细水雾系统则是比较新的系统，目前奥地利的Mona-Lisa、Alpineg公路隧道，连接瑞典与丹麦的OereundsLink的公路、铁路双用海下隧道设置该系统。笔者认为这也和欧美国家人口少，公路交通量小，消防救援快有关。而日本刚好相反：人口密集，公路交通量大，消防救援难。

但隧道投入使用后，随着时间的推移，公路交通量的增加，消防火灾事故越来越多，并且火灾后果也更为严重。如1999年3月24号法国意大利间的MontBlanct隧道（11.6km）火灾，持续2天，死39人，约100ｍ的混凝土结构完全坍塌，维修3年。奥地利Auern隧道（6.4km）火灾，死12人，约500ｍ隧道受损，维修3个月。瑞士St.gottard隧道（16.9km）火灾，持续2天，死11人，约300ｍ隧道上方的混凝土因无法承受高温而崩塌，维修2个月。但与上述三个隧道火灾规模相比有过之而无不及的日本坂隧道（2ｋｍ）火灾，发生于1979年7月11日，共189部车辆烧毁，产生的热量使火势持续160小时，火灾现场至少400人，死7人、伤1人，隧道修复只花了35天，可以推测其隧道顶部结构因火灾导致的剥落很薄，原因是设计了自动灭火系统。

2007年8月，在WP3公路隧道及地下工程设施固定式灭火设备工程指南中，公布了欧盟UP-TUN计划的成果：①自动灭火系统设计的目的，并非扑灭火灾，而是要冷却并控制火灾，以减低火灾所造成的危害和影响；②没有受到遏制的燃烧火源，其隧道内温度可以在很短时间内达到1000℃以上，从而使自动灭火系统的作用将变得非常重要；③水系统的冷却效果大于水蒸气造成的危险；④自动灭火系统可以限制火势的扩大，减少大量浓烟的产生。这一成果全面扭转了人们对自动灭火系统在公路隧道中运用的态度。笔者认为自动灭火系统能有效保护隧道结构这一点对海下隧道至关重要，如果海下隧道结构破坏严重，一旦破坏到地质断层，使海水进入隧道，会产生严重的后果，甚至会使隧道报废。所以，远期必须设置自动灭火系统。 

目前，用于隧道消防比较成熟的自动灭火系统，主要为自动喷水（包括水喷雾）灭火系统、高压细水雾系统、泡沫水喷雾系统，优缺点见表１

从表１可以看出，泡沫水喷雾系统和高压细水 雾灭火系统性价比较高，考虑到远期设置自动灭火 系统的目的是扑灭火灾，笔者认为泡沫水喷雾系统 为远期的自动灭火系统比较合理。当然随着技术的 发展，如果介时有更合适的自动灭火系统，本工程将 选择其作为本隧道远期的自动灭火系统。 

（3）消防给水方式及消防模式 

由于消防设施采取分期实施，同时也考虑两种系统水压差太大，本工程消火栓系统和自动灭火系统分别独立设计，给设计和使用带来方便。近期只设计隧道消火栓系统和消防排水系统，预留远期的自动灭火系统设施、管网等位置。消火栓系统设计的主要思路是考虑到本隧道为Ｖ型坡，左右两边分别设消防给水分区，这样有利有消防设施配备。

由于隧道最深处埋深达80ｍ，左右两侧均分设上下两个消防给水分区，这样有利于降低设备管材的成本。所以如图２所示，隧道一共分为Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ４个消防给水分区。由于隧道两端均只有１路DN300给水引入管，并且隧道两端冬季时气温很低，在室外做消防水池保温成本很高，为此，分别在２、３号风井附近设消防泵房和消防水池。Ａ、Ｄ两区采用稳高压消防给水系统，Ｂ、Ｃ两区采用常高压系统。

由于近远期消防模式不同，不同消防给水分区的消防给水方式不同，还有火灾大小不同，使用的消防设施自然不同，针对不同时期、不同区段、发生不同大小火灾时，对应的灭火设施使用情况综合于表２

英吉利海峡隧道又称英法海底隧道，是一座长50km的铁路隧道，也是世界上海底部分最长的隧道，海底部分长达37.9km，被称为近现代世界七大工程奇迹之一。该隧道位于英吉利海峡多佛尔水道下，连接英国福克斯通和法国加来科凯勒。该隧道由欧洲隧道公司建造，于1988年动工，1994年建成通车。目前，英吉利海峡隧道主要承担三个方面的运输任务：（1）欧洲之星：高速旅客列车；（2）欧隧穿梭：滚装汽车摆渡列车；（3）国际货运列车。

英吉利海峡隧道共有3条平行隧道，其中2条单线铁路隧道（主隧道），内径7.6m，二者相距30m，在二者中间位置设有服务隧道，直径为4.8m，如图1所示。每条单线铁路隧道有一单线铁路与一人行道。服务隧道用作通风、维修、消防救援及整体安全。铁路隧道与服务隧道之间每隔375m设一横向通道，用于隧道维修和发生事故时紧急疏散乘客。两条铁路隧道之间每隔250m设有直径2m的缓解活塞效应的通风管，用于降低列车活塞风的影响。

英吉利海峡隧道“双洞单线+服务隧道”的模式使得在发生火灾时，列车上的人员可以通过横向通道迅速进入服务隧道及另一条铁路隧道避难逃生，进而保证了人员安全。此外，在主隧道内任意一点着火，外部消防救援人员及装备均可以通过服务隧道于10min内到达着火点进行灭火救援。

（1）隧道火灾事故及应急管理

自建成开始，英吉利海峡隧道就面临着严重的火灾安全问题。截至目前，该隧道已发生三起重大火灾事故∶1996年隧道大火、2006年隧道大火和2008年隧道大火。

1996年11月18日，一列运有29辆载重卡车（HGV）驶向英国的摆渡列车在英吉利海峡隧道法国段19km处，一辆位于尾车厢的载重卡车突然起火，火势很快蔓延到其他车辆，火灾发生20min后百余名消防队员紧急到现场灭火，救护人员迅速疏散了3名机务组人员和31名乘客。由于通风条件不好，其中有8人不同程度中毒，但无生命危险。经过紧急扑救，次日上午7时才将大火扑灭。在这次火灾事故中共有6辆卡车被烧毁，11辆卡车与火车头被烧坏，造成46m长隧道严重受损，隧道关闭6个月。

2006年8月21日，载重汽车摆渡列车上的一辆卡车着火，致使隧道关闭数小时。2008年9月11日，载重汽车摆渡列车发生火灾，火灾持续了16h，因为温度超过了1000℃，使隧道损坏长度超过650m，800m范围内火场和铁轨损坏，隧道近5个月无法正常运营。

在英吉利海峡隧道通车运营的20多年间，虽然曾发生过多起重大火灾事故，造成了巨大的财产损失，严重影响了交通运行，但并未造成重大人员伤亡，这主要得益于科学合理的隧道结构设计和高标准的应急管理措施。

为保证隧道的安全运行，欧洲隧道公司除在列车行驶速度和服务方面做出努力外，还在安全方面采取了多项重要举措。例如，在隧道内安装了3套用于隧道运营管理的控制和信息交流系统，备有自动灭火装置、防震系统，修建了防弹墙、安全通道，甚至设置了动物捕捉器，以对付因迷路而闯入隧道的动物。每隔1.75km安装一个监测器，随时测定温度、烟尘及一氧化碳的含量。在隧道内设有两套独立的通风系统：一套是常规通风系统（NVS），通过通风井中的轴流风机向服务隧道及主隧道内不断输送新鲜空气，风量可达160m3/s，保证隧道的正常运营需求；另一套是紧急通风系统（SVS），该系统只与主隧道相通，与服务隧道不通，平时不工作，只有当隧道发生火灾等紧急情况时启动，可向事故主隧道提供100m3/s的新鲜空气。

另外，列车行驶会使隧道内温度上升(上升至70℃)，为了保持隧道温度在25～30℃，隧道内壁安装有冷却水管。在服务隧道入口装有可抵御1000℃以上高温的防火门，服务隧道还设有压缩空气，可以阻止烟雾进入隧道。乘客从着火隧道疏散后，可在另一条隧道内乘车返回出发地，或到服务隧道乘柴油车继续前行，这就最大程度上保证了隧道内人员的生命安全。

（2）列车车厢防火设计

英吉利海峡隧道火灾防护主要采用“规划排除”原则，即在火灾发生概率小的地方采用通用的防火安全法则，在火灾发生概率大的重点部位安装火灾探测系统和自动灭火系统，以控制初期火灾，防止火灾蔓延。其中，列车火灾是火灾防护的重中之重。

列车车厢由高强度耐火材料制成，车厢两端是防火门，车厢内安装有火焰和烟雾探测器、灭火器、电话、电视监视器、电台、扩音器、电子显示牌、自动灭火系统等。如有燃油在车厢内起火，自动灭火装置便立刻启动灭火。如果灭火失败，火势无法控制，列车员(每3节车厢配一名)立即将乘客疏散到其他车厢，然后灭火。如果火势仍然无法控制，列车可以甩掉起火车厢，一分为二地分别驶向两端车站，而乘客可安全进入服务隧道及另一铁路隧道，着火车厢火灾则由外部消防救援人员介入灭火。

（3）隧道固定灭火技术

2008年，英吉利海峡隧道再次发生大火后，欧隧公司认为再也不能承受类似1996年和2008年的重大火灾事故了，提出了SAFE项目，即通过在两条主隧道中部的4个“救援站”（又称“安全岛”）设置隧道固定灭火系统（FFFS），抑制列车火灾，为外部消防救援赢得时间和条结尾件，使救援人员能够靠近着火点灭火，从而提升隧道防火安全性能。同时，帮助减轻火灾给隧道基础设施带来的破坏，降低昂贵的维修费和保险费。如图2所示。

SAFE项目的目标与原则：（1）针对重型卡车（HGV）火灾；（2）不对主体隧道结构进行重大改动；（3）火灾后能快速恢复；（4）固定灭火系统可靠性高、实用性强。欧隧公司先后评估了多种固定灭火技术，最终确定选用固定式细水雾（喷雾）灭火系统，其中最主要的原因是认为该系统具有双重作用：一是产生一个细水雾雾场，有助于减少热辐射，使救援人员能够靠近着火点；二是雾滴蒸发吸收大量热量，产生大量水蒸气，发挥“blanket”效应，迅速阻断空气流动并窒息灭火。

隧道固定式细水雾灭火系统采用分区灭火保护的方式，每个救援站长度为870m，分为29个灭火分区，每个灭火分区30m，这些分区长度正好与火车车厢长度匹配。在隧道两侧布置专用高压细水雾喷头，喷头安装高度3m，压力11.5MPa，保证细水雾能迅速覆盖列车，如图3所示。单个救援站的总泵流量为4000L/min（包含冗余量），压力为11.5MPa。

另外，SAFE项目还在救援站安装集成火灾探测系统、控制系统、视频监控系统。SAFE项目固定式细水雾灭火系统的工作流程为：正常运营时，细水雾系统待压准备，当着火列车停止1～2min后，系统自动完成着火位置的探测判定，并自动启动着火分区及相邻两个分区的细水雾，且持续喷放直到消防员决定是否关闭。

日本是世界上较早开始设计建造海底隧道的国家。著名的日本青函隧道就是当前世界上第二长的一条隧道（当前世界第一长隧道：瑞士圣哥达铁路隧道），因连接日本本州青森地区和北海道函馆地区而得名。青函隧道为双线隧道，全长为53860米，其中海底部分为23300米。

1、青函海底隧道内部全部采用耐火的非燃烧材料,一般耐火极限都在2小时以上,隧道顶部还进行了防火喷涂,耐火极限更高。墙、柱等一般都不釆用装饰材料,广告牌、标志牌、灯箱等都采用非燃材料制成。

2、青函海底隧道采用双孔道,即本坑和作业坑呈并列状,通过联络诱导路(疏散坑道)相连接。在23公里长的海底部分共有40条疏散通道,平均500米/个,每条通道约长30米,宽3.4米,坡度不超过1米,并采用厚度为40厘米的密封防护钢门隔断,可防烟、防火、防水、防原子。一旦出事,可在较短时间内把乘客迅速疏散到安全地段。

3、在隧道南北两端各设置了一个车站(吉冈海底站、龙飞海底站)亦作为避难场所,采用侧式站台。列车发生火灾或遇到其它灾害时(地震、水灾)可在两个车站停车进入避难,每站可容纳500-1000人。并设置了防火门、报警装置、水幕、电话、闭路电视、排烟排水等完备的防灾设施。

4、隧道划分若干防火分区,采用防火门和固定式水喷淋系统进行分隔,水幕隔热率为46-55%。

5、海底隧道的电缆均采用阻燃电缆或耐火无毒型电缆,并采取防潮、防腐、防水措施加以保护。

6、隧道内设置了八台列车火灾监测设备,列车通过时会准确测出列车顶部、中部和下部的温度,发现异常,自动报警。并安装了闭路电视监控系，由指令中心遥控并自动记录。

7、在疏散通道和避难场所的侧墙上部共设置了173个事故扬声器,间距约50米/个,还有事故照明灯具75个,疏散诱导灯若干,照明强度不低于1勒克斯。隧道内供电方式采用4电源制,确保不停电,同时还有自备发电系就以备急用。

8、灭火设施：在隧道顶部和底部轨道处设有固定式高速水喷雾灭火系就,以侧喷为主,喷头间距不大于4米,喷射角60°一140°,在疏散通道与主隧道连接处,两侧设有消火栓,配备有多功能水枪2-3支,水带若干,消火检出水量7吨/分,还配有干粉、卤代烷(如1301、1211等)手提式灭火器,以及导管冷却设备。

9、其它防灾设施：排水装置,排水量15万吨/分。排烟采用大功率机械排烟方式,可远距离遥控启动,高温下能保持正常工作状态。发生一定强度的地震,安全监拉仪器会使高速行驶的列车自动停止,判断灾害强度,确认安全,下达有关指令。