隧道是一種與外界直接連通口有限的相對封閉的空間。隧道內(nèi)有限的逃生條件和熱煙排除出口使得隧道火災(zāi)具有燃燒后周圍溫度升高較快、持續(xù)時間長、著火范圍往往較大、消防撲救與進(jìn)入困難等特點(diǎn)，增加了疏散和救援人員的生命危險，隧道襯砌和結(jié)構(gòu)也受到破壞，其直接損失和間接損失巨大。因此，隧道設(shè)計中必須考慮其火災(zāi)防護(hù)措施。
隧道內(nèi)的火災(zāi)危險主要有客車的行李、危險貨物以及車輛和隧道本身。
隧道的消防安全控制目標(biāo)主要有:提供可能的疏散設(shè)施，減少人員傷亡;方便救援和滅火行動;避免隧道內(nèi)混凝土內(nèi)襯爆裂和通過對隧道結(jié)構(gòu)、設(shè)備的防護(hù)，減小隧道修復(fù)和因隧道中斷所造成的損失。
在公路隧道防火設(shè)計中主要應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)耐火和防坍塌，降低隧道內(nèi)的材料的燃燒性能，設(shè)置火災(zāi)探測與報警、監(jiān)控信號系統(tǒng)，規(guī)劃與設(shè)置分隔、救援、疏散和避難應(yīng)急系統(tǒng)以及煙氣控制系統(tǒng)等。

1、隧道的結(jié)構(gòu)保護(hù)

隧道內(nèi)的火災(zāi)往往持續(xù)時間較長，如MontBlanc隧道火災(zāi)持續(xù)55h，36輛車被卷入火災(zāi)。研究表明，混凝土結(jié)構(gòu)表面受熱后，會產(chǎn)生爆裂現(xiàn)象，且在混凝土底層冷卻之后，還將會出現(xiàn)深裂紋。結(jié)構(gòu)的荷載壓力和混凝土含水率(包括物理水含量和分子結(jié)合水)越高，產(chǎn)生爆裂的可能性越大，即使在混凝土配料中加入聚丙烯纖維也不會有明顯改善。未經(jīng)保護(hù)的混凝土，如果其質(zhì)量含水率超過3%，在遇到高溫或火焰作用后5-30min，內(nèi)就會產(chǎn)生爆裂，深度甚至可達(dá)40-50mm。這是造成隧道跨塌的主要原因。一般在150-200℃時，混凝土表面開始爆裂。
    隧道構(gòu)造形式有圓形、矩形或拱形。矩形結(jié)構(gòu)的失效通常是由于混凝土或其增強(qiáng)鋼筋的溫度升高而導(dǎo)致過早產(chǎn)生下垂塑性彎矩，矩形隧道較圓形隧道所受壓力荷載較小，產(chǎn)生爆裂情況較輕。圓形隧道的增強(qiáng)鋼筋在下垂彎矩下不承受張力，只承受壓力荷載。盾構(gòu)式的圓形隧道通常采用等級為C50的高標(biāo)號混凝土，在火災(zāi)中爆裂的可能性和深度都較高。
    混凝土發(fā)生爆裂后，不僅直接威脅救援與逃生，還會使增強(qiáng)鋼筋直接暴露在火災(zāi)中，減少承載結(jié)構(gòu)的橫截面面積。因此，隧道結(jié)構(gòu)耐火設(shè)計應(yīng)考慮其內(nèi)部可能達(dá)到的最高溫度、升溫特性以及結(jié)構(gòu)體的火災(zāi)行為，確定相適應(yīng)的設(shè)定火災(zāi)規(guī)模與時間-溫度曲線，能保證隧道結(jié)構(gòu)在所規(guī)定類型火災(zāi)條件下的完整性與穩(wěn)定性。
    隧道結(jié)構(gòu)的耐火保護(hù)一般可采用在混凝土中添加聚丙烯纖維或在混凝土內(nèi)襯下安裝防火絕熱保護(hù)層，或者在隧道內(nèi)安裝自動噴水滅火系統(tǒng)。

2、通風(fēng)及防排煙
    根據(jù)隧道火災(zāi)事故分析，由一氧化碳導(dǎo)致的死亡約占總數(shù)的50%，因直接燒傷、爆炸力及其他有毒氣體引起死亡的約50%。通常，采用通風(fēng)、防排煙措施控制煙氣產(chǎn)物及運(yùn)動可以改善火災(zāi)環(huán)境，并降低火場溫度以及熱煙氣和火災(zāi)熱分解產(chǎn)物的濃度、改善視線。但是，機(jī)械通風(fēng)會通過不同途徑對不同類型和規(guī)模的火災(zāi)產(chǎn)生影響，在某些情況下反而會加劇火災(zāi)發(fā)展和蔓延。實驗表明:在低速通風(fēng)時，對小轎車火災(zāi)的影響不大;可以降低小型油池火災(zāi)(~10m2)的熱釋放速率，而加強(qiáng)通風(fēng)控制的大型油池火災(zāi)(~100m2);在縱向機(jī)械通風(fēng)下，載重貨車的火災(zāi)增長率可以達(dá)到自然通風(fēng)的十倍。
    隧道通風(fēng)主要有自然、橫向、半橫向和縱向通風(fēng)四種方式。短隧道可以利用隧道內(nèi)的“活塞風(fēng)”采取縱向通風(fēng)，長隧道則需采用橫向和半橫向通風(fēng)。隧道內(nèi)的通風(fēng)系統(tǒng)在火災(zāi)中要起到排煙的作用，其通風(fēng)管道和排煙設(shè)備必須具備一定的耐火性能。
    對于隧道通風(fēng)設(shè)計，一般需要針對特定隧道的特性參數(shù)(如長度、橫截面、分級、主導(dǎo)風(fēng)、交通流向與流量、貨物類型、設(shè)定火災(zāi)參數(shù)等)通過工程分析方法進(jìn)行設(shè)計，并由多種場模型或區(qū)域模型對隧道內(nèi)的煙氣運(yùn)動進(jìn)行計算模擬，如FASIT、JASMIN等。
    目前有關(guān)隧道通風(fēng)排煙的研究大多集中在其對煙氣流動的影響，缺乏通風(fēng)對火災(zāi)自身的影響的研究。

3、安全疏散與避難設(shè)施
    人員在隧道內(nèi)的正常疏散速度為1.5m/s，但在有煙氣的情況下可能只有1m/s。一般人的極限輻射熱耐受值為2~2.5kW/m2，消防人員在帶有空氣呼吸裝置時的耐受極限為30min，5kW/m2。一般，160℃的煙氣層的輻射熱為2kW/m2，270℃的煙氣層的輻射熱為5kW/m2。人員在疏散時的最高空氣溫度不應(yīng)超過80℃，在此溫度下的耐受時間約為15min。
    避難設(shè)施不僅可為逃生人員提供保護(hù)，還可用于消防隊員暫時逃避煙霧和熱氣的場所。在中、長隧道設(shè)計中，必須考慮人員安全避難所的設(shè)置，考慮通道的布置、隔間及空間的分配以及相應(yīng)的輔助設(shè)施的需要。有些火災(zāi)表明，火災(zāi)時有些人雖已進(jìn)入安全避難所，但由于熱和煙氣的泄漏，最終還是導(dǎo)致了死亡。因此，安全避難所的最低耐火極限除應(yīng)與隧道結(jié)構(gòu)的耐火極限一致，還應(yīng)能夠隔絕高熱和阻止煙氣進(jìn)入，通常應(yīng)考慮在這些區(qū)域設(shè)置獨(dú)立的送風(fēng)系統(tǒng)。
    此外，在隧道內(nèi)的疏散口位置以及疏散門的形式非常重要。盡管側(cè)開、平開或?qū)﹂_門可以提供大小合適的開口以便人或機(jī)動車輛的通行，但進(jìn)入疏散通道或避難所的門應(yīng)采用能自動關(guān)閉的常閉防火門。防火門的耐火極限應(yīng)與相應(yīng)結(jié)構(gòu)的耐火極限一致，并具有良好的防煙、絕熱性能。

4、自動噴水滅火系統(tǒng)
    自動噴水滅火系統(tǒng)是建筑物內(nèi)應(yīng)用最廣泛的一種滅火設(shè)施。但從現(xiàn)有試驗和使用情況看，目前在公路交通隧道內(nèi)應(yīng)用自動噴水滅火系統(tǒng)及其有效性仍存在很大爭議。一般，交通隧道內(nèi)設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)應(yīng)充分考慮以下情況:
    (1)隧道內(nèi)的火災(zāi)通常發(fā)生在車輛的下部、車廂里或車輛的發(fā)動機(jī)部分，安裝在隧道上部的噴頭往往達(dá)不到滅火效果。
    (2)從火災(zāi)引燃到噴頭動作之間有一段延遲時間，隧道內(nèi)快速增長的火災(zāi)使噴灑的細(xì)小水滴汽化而產(chǎn)生大量高溫蒸汽，不但難將火災(zāi)撲滅反而會增加對逃生人員的危害性。
    (3)隧道內(nèi)部狹長，車輛行使形成的活塞風(fēng)使熱量和燃燒產(chǎn)物會沿著隧道快速蔓延，僅啟動起火點(diǎn)上方的噴頭往往不起作用。
    (4)滅火系統(tǒng)動作后產(chǎn)生的冷卻作用往往使沿隧道頂棚的熱煙氣層降低并破壞煙氣分層。
    (5)系統(tǒng)中噴出的水會使路面變得濕滑、危險，并可能導(dǎo)致可燃液體火災(zāi)進(jìn)一步擴(kuò)大。
    (6)水源及相應(yīng)排水系統(tǒng)、泵站，系統(tǒng)維護(hù)、電力保障等。
    根據(jù)世界道路協(xié)會(PIARC)的有關(guān)報告，大多數(shù)國家認(rèn)為絕大多數(shù)隧道火災(zāi)發(fā)生于油箱和車廂內(nèi)，自動噴水滅火系統(tǒng)作用不大。因此，在歐洲，自動噴水滅火系統(tǒng)僅用于特殊的目的。例如挪威有兩條隧道中安裝的自動噴水滅火系統(tǒng)是為了保護(hù)添加了聚亞氨酯的隧道內(nèi)襯。比利時、丹麥、法國、意大利、荷蘭和英國的隧道則從不安裝自動噴水滅火系統(tǒng)。在日本，只有10km以上的長隧道和3km以上且通行載重貨車的短隧道要求安裝自動噴水滅火系統(tǒng)。在美國，只有幾條允許裝載危險品的車輛通行的隧道安裝了自動噴水滅火系統(tǒng)。
NFPA502也建議僅當(dāng)車輛運(yùn)輸危險貨物時，才考慮采用水成膜泡沫雨淋系統(tǒng)。

5、其他消防設(shè)施
    隧道中的其他消防安全設(shè)施主要包括:應(yīng)急照明與信號系統(tǒng)、監(jiān)控與火災(zāi)報警系統(tǒng)、通訊設(shè)施、消防栓、消防泵及滅火器等。
    設(shè)計中是否采取某種系統(tǒng)以及采用何種類型的系統(tǒng)應(yīng)視特定隧道的具體情況而定。例如，在選擇自動報警系統(tǒng)時應(yīng)考慮到感煙探頭雖然比感溫探頭反應(yīng)快，但由于隧道內(nèi)車輛尾氣排放影響，誤報的可能性也較大。在奧地利，長度超過1500m的汽車隧道和流量高的隧道均設(shè)置了火災(zāi)探測器。瑞士、瑞典和日本也根據(jù)隧道情況要求設(shè)置火災(zāi)探測器。其他國家一般只在一些特殊的隧道內(nèi)安裝。
    在設(shè)計信號和通訊設(shè)施時，應(yīng)考慮到隧道內(nèi)的封閉環(huán)境、噪聲大對人員生理及心理影響，以及如何有效地向行車人員傳達(dá)信息，降低逃生人員地恐慌心理等。
    火災(zāi)發(fā)生時，電力系統(tǒng)的正常工作對于隧道中人員的逃生至關(guān)重要。因此，在一定的時間內(nèi)就要保護(hù)這些系統(tǒng)不受火災(zāi)的影響，其中包括消防泵房、火災(zāi)報警系統(tǒng)、疏散應(yīng)急照明系統(tǒng)和排煙管道系統(tǒng)等的用電。