国省干线公路隧道火灾致因分析

李瑞平[1]，王月2，乔建刚2

(1. 山西省公路局阳泉公路分局，山西 阳泉 045000)，山西  045000；2. 河北工业大学 土木与交通学院，天津  300401)

摘要：公路隧道因环境较为密闭，一旦发生火灾会造成严重的后果，为了提高公路隧道的安全性，在分析隧道火灾燃烧时序基础上，提出隧道火灾四个阶段燃烧过程，从驾驶员、车辆、物料、环境方面，应用危险源分析法系统分析出了公路隧道火灾原因，并揭示了公路隧道火灾致因机理，为公路隧道火灾的减少和防治提出了一种新的研究思路。

关键词：隧道火灾、系统分析、原因

0 引言

随着我国公路隧道总里程和交通量的逐渐增加，公路隧道交通安全问题日益显现。公路隧道具有环境较为封闭，通风较差特点，一旦发生火灾，引起路面燃烧，产生大量的烟和有毒气体不能及时排出，严重威胁了人身安全，同时对公路隧道和路面结构形成严重的破坏，造成巨大的经济损失。对此目前国内外专家学者开展大量的研究，取得可信的成果，主要有： Wu Ke等研究了熟石灰对沥青混合料的阻燃机理，得到阻隔、冷却、稀释等综合效应的结果[1]。Li B等得到阻燃沥青混合料能降低燃烧时间和表面温度[2]。Tao Xu等通过对阻燃沥青结合料SARA馏分热分解进行研究，揭示了阻燃剂的阻燃机理[3]。谭忆秋等通过DSC差热扫描分析试验，提出了A-T阻燃体系的阻燃机理和路用性能 [4]。钱国平提出磷渣微粉基材阻燃剂可使引燃时间变长，热释放速率变缓，放热总量降低[5]。王嵩得到沥青混合料燃烧时间是汽油的两倍以上，且加入阻燃剂可以降低混合料燃烧的表面温度[6]。沙爱民等得到温拌剂可以降低施工温度约15℃，对水稳定性抗疲劳性能有不利影响，可显著减少混合料的燃烧时间和烟气[7]。乔建刚提出了公路隧道温拌阻燃沥青路面阻燃效果评价方法等[8]。可见，国内外研究主要是关于温拌阻燃沥青性能、混合料路用性能以及节能减排效果方面的研究，但在路面火灾致因方面研究更少，因此为防止公路隧道发生火灾时对人体和公路隧道路面结构的破坏，确保了人的生命安全和减少人民财产损失非常必要。

1 火灾燃烧过程

通过大量观察车辆在公路隧道在发生火灾的过程，归纳为四个阶段：

（1）火灾初期阶段，车辆刚开始燃烧，伴随着燃烧会产生烟气、CO2、HCN等气体。

（2）火灾发展阶段，由于车辆燃烧导致热量传递到公路隧道结构，引起沥青路面温度升高，随之产生沥青烟、苯并芘等致癌气体。

（3）火灾持续阶段，由于路面达到燃点而发生燃烧，因路面的连续性，导致路面燃烧火灾进一步扩大，使公路隧道设施破坏。路面燃烧会增加SO2、NOX、CO等气体的生成量。

（4）火灾结束阶段，车辆和公路隧道设施燃烧结束，路面和公路隧道结构被破坏，空气中由于通风不畅弥漫着各种有毒气体。

由此可见，公路隧道发生火灾时一般汽车先燃烧，随后路面升温导致沥青释放出产生沥青烟、苯并芘等有毒气体，接着路面燃烧会产生SO2、NOX等多种有毒气体，在出现公路隧道结构破坏，从火灾的燃烧过程发现影响因素是复杂的、较多的。火灾规模的不同，对公路隧道结构的破坏程度也不同。

2 火灾原因分析

在分析隧道火灾燃烧过程的基础上，从人-机-物料-环方面，应用第一类危险源、第二类危险源角度系统分析火灾产生原因。

2.1摩擦生热着火

首先由于汽车胎压过低或轮胎老化，导致轮胎与地面接触面积增加，滚动摩擦阻力变大，造成轮胎温度快速增高，轮胎摩擦生热引起路面着火；其次车辆高速行驶的状态下紧急制动使制动鼓温度升高，传热造成轮胎温度过高，达到燃点，引燃路面，导致公路隧道火灾发生。

2.2汽车的故障着火

汽车的使用一定时间后，在高温影响下线路老化易出现短路、油路故障，造成车辆的漏油，因汽油容易挥发，当挥发的汽油遇上高热部件产生火星，达到汽油燃点，使汽车自燃导致公路隧道火灾发生。

2.3车辆碰撞交通事故

公路隧道内由于视野较差，容易引起驾驶疲劳，当前车突然刹车时，如果后车来不及反应，很容易引起严重追尾事故的发生，巨大的撞击能量会引起油管破裂，造成汽油泄漏现象，一旦撞击产生火花与之相遇，就会发生起火事故，导致公路隧道发生火灾。

2.4可燃物燃烧

公路隧道内通风条件较差，尤其夏季，当交通流密度较大时车辆产生的温度难以扩散，容易形成高温环境，公路隧道内行驶的货车载有各种各样的化学品和可燃物，如果车上的可燃物受到摩擦、撞击、挤压等影响，造成可燃物泄漏，当车辆在高温或遇上明火时，就会造成化学品和可燃物的燃烧，引发公路隧道火灾。

3 结语

通过公路隧道的的调研分析，提出隧道火灾四个阶段燃烧过程，从驾驶员、车辆、物料、环境方面，分析出了公路隧道公路隧道火灾原因主要有火源、可燃物、交通事故三类，并揭示了公路隧道火灾致因，为公路隧道火灾的防治提出了一种新的研究思路。

参考文献

[1]Wu Ke,Zhu Kai, Kang Cheng et al.An experimental investigation of flame retardant mechanism of hydrated lime in asphalt mastic [J]. Materials and Design, 2016,103:223-229.

[162]Li B, Wen Y,Li X et al.Laboratory evaluation of pavement performance and burning behavior of flame-retardant asphalt mixtures[J]. Journal of Testing and Evaluation, 2017,45(1): 9-17.
[3]Tao Xu, Yang Wang, Wenjing Xia et al.Effects of flame retardants on thermal decomposition of SARA fractions separated from asphalt binder[J].Construction and Building Materials, 2018,173(9):209-219.

[4]纪伦,谭忆秋,张磊,齐光远.公路隧道路面用沥青的阻燃技术研究[J].公路交通科技,2010,27(03):23-27+33.

[5]钱国平,王坤,郑卫芳.磷渣微粉基隧道沥青路面阻燃剂的制备及其性能试验[J].长沙理工大学学报(自然科学版),2016,13(01):14-20.

[6]王嵩. 公路隧道沥青路面燃烧机制及影响因素的研究[D].重庆交通大学,2016.

[7]蒋玮,沙爱民,赵辉,叶万里.温拌阻燃沥青混合料设计与性能评价[J].合肥工业大学学报(自然科学版),2018,41(05):671-676.

[8]乔建刚;尹朋招;李志刚;郭蕊公路隧道温拌阻燃沥青路面阻燃效果仿真研究,中外公路，2023,43(01),168-172

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基金项目: 国家重点研发计划重点专项（2017YFC0805404）；山西省公路局阳泉分局科技计划项目

作者简介：李瑞平（1968.9— ），男，汉族，山西阳泉，工程师，本科学历，研究方向：土木工程。