一、前言
近年來，隨著公路交通事業(yè)的發(fā)展，公路等級的提高，對公路線型的要求也越來越高，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)量越來越多，規(guī)模越來越大；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江隧道。我國首條海底隧道已在廈門開建。至今，我國已成為世界上隧道和地下工程最多、最復雜、發(fā)展最快的國家。
隧道是公路交通的咽喉要道，結(jié)構(gòu)復雜，環(huán)境密閉，空間狹窄，能見度差，流動車輛多，車速快，尤其是海底隧道，一旦發(fā)生火災，撲救相當困難，往往造成重大的人員傷亡和財產(chǎn)損失，國內(nèi)缺乏這方面的具體統(tǒng)計數(shù)據(jù)，日本在1986 年進行了統(tǒng)計，其分析結(jié)果為：高速公路隧道內(nèi)的火災事故比率為每1 億車公里發(fā)生0.5起。這個比率與昭和40 年代后半期的每1 億車公路發(fā)生0.4 起相比，沒有多大變動。另外，德國對漢堡連接聯(lián)邦高速公路的易北河隧道初期運營情況也進行了統(tǒng)計，報告表明隧道中平均每月發(fā)生一次車輛起火事故。從上述結(jié)果可以看出：隧道火災事故隨著高速公路的延伸而增多，其機率隨著隧道長度和通行車輛的增加而增加。
從另一方面看，雖然公路隧道發(fā)生火災次數(shù)不多，但火災后果嚴重，尤其是海底公路隧道。這在國內(nèi)外具有血的教訓，就近幾年而言：1995年4月10日奧地利Phaender隧道車禍并起火造成3 人死亡，1996 年3月18日意大利Palemo隧道油罐車爆炸造成5人死亡，1999年3月24日法國至意大利Montblanc 隧道(單管雙車道，11.6km) 一輛載重車起火造成39人死亡，1999 年5月29日奧地利Tauem隧道(單管雙車道，6.4km) 撞車并起火造成12人死亡；顯然，公路隧道消防愈來愈重要。
在隧道投入運營后，如何避免火災等重大安全事故的發(fā)生，將災害程度降到最低？這是設計伊始應著重考慮的重要問題，隧道中滅火關(guān)鍵在于滅火設備的選擇，超細干粉滅火劑是近年來在普通干粉上發(fā)展起來的一種新型滅火產(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、隧道火災及消防特點
日本在1986 年隧道火災起因統(tǒng)計結(jié)果表明：火災起因主要為縱火、汽車裝載物起火、汽車本身起火、汽車相撞起火等。據(jù)德國GMT現(xiàn)場火災實驗表明：轎車失火后不到10min 就會形成大火，從中可以看出，隧道內(nèi)從失火到大火的時間相當短。并且隧道內(nèi)部空間狹窄，隨著火災擴散，大量高溫有毒煙氣很快充滿隧道，溫度可達1200℃左右。
從消防角度看:公路隧道一般遠離市區(qū)，一旦發(fā)生火災，城市消防隊很難及時到火災現(xiàn)場，更不要說穿過充滿大量高溫有毒煙氣的隧道抵達火源點。特別是象我院剛設計完的廣東雙和公路彩虹嶺隧道(單管雙車道,隧道長為5075m) 那樣的特長公路隧道，在火災嚴重的情況下，雙車道中只有上風方向右側(cè)的一條車道能抵達火源點，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)的消防對策與不足
常規(guī)的消防對策是根據(jù)《公路隧道設計規(guī)范》(JTJ026 - 90) ，在公路隧道中設消火栓滅火系統(tǒng)、自動水噴淋滅火系統(tǒng)、滅火器。其中消火栓間距為50m。我們認為常規(guī)消防對策有值得商討的地方，闡明如下。
從實際火災后果來看火災一般可分三類:第一類為汽車火災,該類火災次數(shù)最多,一般可用滅火器將其撲滅,很少釀成大火。第二類為裝載一般可燃物的貨車火災,釀成大火可能性較大。第三類為裝載易燃易爆物的貨車火災，可能性較小，但往往釀成大火。德國對易北河隧道初期運營統(tǒng)計表明:盡管在平時每天貨車只占15%，但仍有30%的火災是由貨車引起的，也就是說貨車比小汽車更容易引起火災。故必須加強對貨車火災的防范措施，特別是裝載易燃易爆物的貨車火災，如處理不當,會對人身和財產(chǎn)造成巨大的傷害和損失。但常規(guī)的消防對策處理裝載易燃易爆物的貨車火災顯得力不從心，比如烷基鋁類物質(zhì)，見空氣燃燒，遇水爆炸，如果采用水系滅火劑，會加大災害的損失，如果采用氣體滅火，同樣是無能為力；在所有滅火劑中只有干粉滅火劑可以撲救，國內(nèi)已經(jīng)有武漢綠色消防器材有限公司獨家研發(fā)成功特種超細干粉，它不斷可以撲救ABCE類火災，還能撲救烷基鋁類金屬火災，填補了國內(nèi)空白，也打破了國外壟斷。
雖然裝載一般可燃物的貨車火災的后果一般沒有裝載易燃易爆物的貨車火災嚴重,但其火災次數(shù)卻要多得多,故撲滅裝載一般可燃物的貨車火災是消防設計的一個重點。該類火災起因大多為汽車裝載物起火、汽車相撞起火,其中汽車相撞導致油箱汽油起火更應引起重視;因為它會很快引燃汽車車身及車上裝載的可燃物,在風壓、溫度等外部環(huán)境作用下,火災很可能燒到前后車輛,甚至會蔓延至整個隧道。所以,撲滅該類火災關(guān)鍵是撲滅初期油類火災。國外資料也證明:只要不耽誤初期滅火,該類火災很少釀成火災事故。而常規(guī)的消防對策很不利于撲滅初期油類火災,其消火栓系統(tǒng)不利于撲滅油類火災,也不便于非消防專業(yè)人員使用,而撲滅初期火災一般由非消防專業(yè)人員進行。因此,在公路隧道（特別是海底隧道）消防設計中,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的功能，而且要考慮多種火災的可能，這是十分必要性的。
由于縱向式通風能充分利用隧道內(nèi)通行車輛所產(chǎn)生的活塞風,不需設專用風道,降低土建及設備等費用20 %左右,故目前國內(nèi)外公路隧道一般均采用縱向式通風。但這種通風方式會導致大量高溫有毒煙火向下風方向擴散,消防人員根本無法使用火災下風方向的消火栓,如按規(guī)范要求,每50m 布一個消火栓,一旦在一個消火栓口處起火,那么其它消火栓就鞭長莫及了,更不要說保證有兩支水槍的充實水柱同時到達起火部位。
特別要說明的是:自動水噴淋系統(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50 年代末期以來,日本先后在五座特長公路隧道中安裝了自動水噴淋系統(tǒng)在建筑消防滅火中效果良好,但在長公路隧道中的滅火效果卻值得商討。20 世紀50 年代末期以來,日本先后在五座特長公路隧道中安裝了自動水噴淋系統(tǒng),先后共發(fā)生了6 次火災,使用自動水噴淋系統(tǒng)僅有日本坂公公路隧道1 次,但未能奏效。雖然起火后1min 時自動水噴淋系統(tǒng)投入運行,但作用到25min 時火災繼續(xù)擴大,并且發(fā)生了爆炸。為此,20 世紀80 年代以來很多國家對公路長隧道安裝自動水噴淋系統(tǒng)持否定態(tài)度。認為它在不能有效滅火的情況下惡化環(huán)境降低能見度,不利于消防人員滅火,并且更可怕的是它會引起爆炸。
四、海底隧道的消防方案
1、消防對策
鑒于對常規(guī)消防對策的利弊分析,我們推薦如下對策,并有信心得到了消防主管部門認可。
由于公路海底隧道火災特點及消防難度,消防設計必須立足于自救。也就是說,在不依靠專業(yè)消防力量的前提下?lián)錅绺黝惢馂摹?針對不同性質(zhì)火災采取不同的消防措施。按常規(guī)來說，汽車火災發(fā)生在發(fā)動機部分或乘客部分,一般可由司機或乘客用多用型滅火器將其撲滅在汽車內(nèi),故對該類火災,只要在隧道兩側(cè)每隔一定距離設磷酸胺鹽干粉滅火器箱就可以了，但事實上，只要是發(fā)生火災，當事人都會驚慌失措，人工滅火大多不能實現(xiàn)，即使有人敢實施，也多半因為不會操作而達不到效果。
從當前經(jīng)濟條件來看,完全由隧道消防設施來撲滅裝載易燃易爆物的貨車火災是完全可以的。
在隧道內(nèi)設置超細干粉自動滅火系統(tǒng)用于撲滅各種類型的汽車火災（特別是裝載可燃物的貨車火災）,應該是當前最好的方案；為了增強滅火效果,我們強調(diào)應通過現(xiàn)代電子報警技術(shù)與滅火設備配套，將火災撲滅在初期狀態(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，被世界公認的最好的滅火劑，但到上世紀八十年代，人們認識到它對大氣臭氧層有強烈的破壞作用，已威脅到人類的生存環(huán)境，各國相繼采取措施，逐步淘汰哈龍滅火劑；根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境署《蒙特利爾協(xié)議書》和我國政府批準執(zhí)行的《中國消耗臭氧層物質(zhì)逐步淘汰國家方案》規(guī)定，我國已于 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、高效的滅火性能，成為我國滅火劑中的主力軍，被業(yè)界廣泛應用，特別是近幾年一些科研單位和消防企業(yè)積極進行干粉滅火劑新產(chǎn)品的開發(fā)和研究，使干粉家族新品倍出，尤以超細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。普通干粉主要用于撲救甲、乙、丙類液體火災（B類火災）、可燃氣體火災（C類火災）以及帶電設備火災（E類火災），因而又稱BC類干粉。多用途干粉不僅適用于B類火災、C類火災和帶電設備火災，還適用一般固體火災（A類火災），因而又稱ABC干粉；現(xiàn)在武漢綠色消防器材有限公司又開發(fā)了特種超細干粉滅火劑，專用于撲救烷基鋁類火災和電纜深位火災，這是目前我國唯一能撲救三乙基鋁等自燃金屬火災的滅火劑，同時也是針對固體深位火災而開發(fā)的專用滅火劑。
相對傳統(tǒng)型普通干粉而言，超細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《 超細干粉滅火劑》標準：超細干粉明確概念為：“ 通過加壓、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。”
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機鹽組分和疏水組分、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，惰性填料種類繁多，主要起防振實、結(jié)塊，改善干粉運動性能，催化硅油聚合等作用。主要應用于撲滅固體、液體、氣體及電器設備火災等，但傳統(tǒng)干粉滅火劑的主成分為磷酸銨鹽，流動性較差、易結(jié)塊、對保護物有一定腐蝕性，在應用中全淹沒效果差，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”牌特種超細干粉滅火劑是在普通干粉的基礎上研發(fā)的一種新型滅火劑，是目前國內(nèi)首家按新標準通過國家固定滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢測的滅火劑，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，并具有獨特的抗復燃性能，對深位火災尤其有效；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上提高了近十倍，能夠迅速地控制火勢和撲滅火災, 滅火時間在幾秒鐘內(nèi)完成, 而且不易受火場地形、溫度等環(huán)境條件的影響，能夠繞過遮擋物實施滅火，超細干粉成功地將干粉滅火拓展到自動滅火領(lǐng)域。 對人畜無毒無害, 對環(huán)境的影響甚微。據(jù)國家科技部門的查新資料顯示，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、超細干粉滅火系統(tǒng)介紹
超細干粉滅火系統(tǒng)采用氣粉分離的方式，平時在滅火劑粉罐里沒有壓力，確保滅火劑松散，氮氣瓶內(nèi)儲存15Pma壓力，當火災發(fā)生后，滅火控制系統(tǒng)的啟動電源打開氮氣瓶上的瓶頭閥，高壓氮氣快速進入粉罐，一部分氣流攪動滅火劑，使粉罐壓力瞬間上升到1.6Pma左右，這時壓力并關(guān)動作，超細干粉滅火劑在氮氣的壓力驅(qū)動下通過輸粉管和專用噴頭噴射到火場，啟動過程不超過十秒。超細干粉滅火劑能在火場局部形成全淹沒方式滅火，安全可靠。
4、超細干粉自動滅火系統(tǒng)設計
為了保證超細干粉自動滅火系統(tǒng)的滅火有效性，在設計上我們根據(jù)公路隧道一般為單管雙車道、雙管四車道,單隧道寬度一般為10m 左右,我們可以將隧道每300m為一個大防護區(qū)，每個大防護區(qū)再按50m等分為6個小防護區(qū)。每個小防護區(qū)對稱均布八個干粉噴頭（相當于干粉炮的威力）
1） 其滅火劑量的計算如下：
a. 每個小防護區(qū)：長50m，寬10m.，高7m，
其內(nèi)容積為：50×10×7＝3500m3
b.采用全湮沒滅火方式，設計濃度為0.18kg/ m3
每個小防護區(qū)需超細干粉滅火劑：
0.18 kg/ m3×3500 m3×0.85＝741kg
整取 750kg
b. 滅火裝置主要性能
型號及規(guī)格 型式 滅火劑量（kg） 增壓時間
（s） 噴射強度
（kg/s） 噴射剩余率
（％）
ZFC-750 組合分配 750 ≤30 ≥30 ≤15
火災探測系統(tǒng)
2） 火災探測系統(tǒng)
設置超細干粉自動滅火系統(tǒng)時,必需設置相應的火災探測系統(tǒng),滿足對不同事故引發(fā)的火災進行探測。在隧道火災這種復雜環(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)的探測裝置，將線型定溫探測器設置于無縫鋼管內(nèi)，每個探測點端用易熔合金封頭，在沒有發(fā)生火災時，探測裝置不會因為環(huán)境潮濕或其它惡劣條件而發(fā)生損壞和誤報，當火災發(fā)生時，環(huán)境溫度上升到設定值，探測裝置的易熔合金封頭快速熔化，探測器露出并及時探測到信號，能萬無一失地探測到真實的火災信號，并啟動滅火設備。
3）考慮到隧道發(fā)生火災時，可能會涉及到兩個小防護區(qū)，故每個大防護區(qū)配置兩臺ZFC-750型滅火裝置，當任意兩個小防護區(qū)發(fā)生火災時，兩臺滅火裝置同時啟動；當一個小防護區(qū)發(fā)生火災時，只一臺滅火裝置啟動。并采用組合分配形式使噴頭交叉分布，探測裝置也呈交叉分布。
五、結(jié)論
超細干粉滅火劑是國內(nèi)替代“哈龍”的最新產(chǎn)品，國內(nèi)目前僅有武漢綠色消防器材有限公司生產(chǎn)，并獨家通過國家固定式滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的型式檢驗，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)廣泛應用，以滅火速度快、滅火效率高得到普遍認同，而且在汽車自動滅火方面，為國內(nèi)汽車發(fā)動機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，如果將超細干粉自動滅火系統(tǒng)應用于海底隧道等場所進行安全保護，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神。
