彭錦志

（長沙科銳消防工程技術(shù)有限公司，湖南 長沙 410004）

特長公路隧道消防給水系統(tǒng)設(shè)計探討

彭錦志

（長沙科銳消防工程技術(shù)有限公司，湖南 長沙 410004）

隨著特長公路隧道數(shù)量逐步增長，火災(zāi)事故頻頻發(fā)生。為減少火災(zāi)損失，有必要加強消防設(shè)施建設(shè)力度。消防給水系統(tǒng)是隧道消防系統(tǒng)的重要組成部分。本文在同類隧道設(shè)計經(jīng)驗基礎(chǔ)上，分析總結(jié)了特長公路隧道消防給水系統(tǒng)各組成要素及系統(tǒng)配置方案，以期為日后類似消防給水系統(tǒng)設(shè)計提供參考和借鑒。

特長公路隧道；消防給水系統(tǒng)；設(shè)計問題；系統(tǒng)配置方案

近年來，我國公路隧道建設(shè)取得了顯著成績，截至2015年底，全國公路隧道為14006處、1268.39萬米，增加1602處、192.72萬米。其中，特長隧道744處、329.98萬米，長隧道3138處、537.68萬米。公路隧道每年凈增里程1000km以上，我國已成為世界上公路隧道最多、發(fā)展最快的國家。但與此同時，隧道火災(zāi)事故時有發(fā)生，自2005～2015年，共發(fā)生公路隧道火災(zāi)30余起，造成了重大人員傷亡和財產(chǎn)損失，這表明我國公路隧道消防安全面臨著巨大壓力和挑戰(zhàn)。如何合理設(shè)計和運用消防給水系統(tǒng)是公路隧道火災(zāi)防控一個重要課題，尤其對于特長公路隧道，對消防給水系統(tǒng)設(shè)計進行深入探討提升火災(zāi)防控水平，對保證人員生命及財產(chǎn)安全具有重要意義。

1 特長公路隧道消防設(shè)計存在的問題

公路隧道通行車輛類別多，其中不乏裝載危險化學(xué)品的油罐車、槽車，對于特長公路隧道，在其特有的狹長有限空間內(nèi)，一旦發(fā)生意外事故，極易演變?yōu)榛馂?zāi)，危險性大，若無合理的消防設(shè)計保駕護航，后果將是災(zāi)難性的。而我國目前公路隧道消防設(shè)計還存在如下主要問題。

（1）公路隧道消防設(shè)計與一般建筑消防設(shè)計有很大差別，我國還沒有針對性的、完善的公路隧道消防技術(shù)國家規(guī)范。目前公路隧道消防設(shè)計主要參照《公路隧道設(shè)計規(guī)范（第二冊）》（JTGD70/2-2014）、《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50016-2014）、《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）等規(guī)范進行。其中公路工程行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路隧道設(shè)計規(guī)范（第二冊）》（JTGD70/2-2014）涉及到公路隧道消防設(shè)計的章節(jié)較簡略，對于公路隧道消防技術(shù)的規(guī)定不夠完善；《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50016-2014）和《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）只對城市交通隧道消防設(shè)計作了規(guī)定，該類隧道由于處于城市內(nèi)或城市附近，一般采用市政管網(wǎng)供水，與其它公路隧道差別較大。（2）我國在隧道消防系統(tǒng)的運營管理尚不完善，而公路特長隧道一般所在地區(qū)偏遠、作業(yè)環(huán)境艱苦，增大了消防系統(tǒng)即時監(jiān)控、日常維護保養(yǎng)和檢修等的難度。（3）特長公路隧道所處的地理條件往往大相徑庭，是否方便取水、水源是否穩(wěn)定、現(xiàn)場是否具備合適的救援場地等都是設(shè)計面臨的難題。

2 消防水源及供水設(shè)施探討

2.1 水源

消防水源確定是消防水系統(tǒng)設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，由于公路隧道所處地理環(huán)境復(fù)雜，地勢各異，水文條件千差萬別，一般可用水源有如下幾類：（1）河（溪）流、湖泊：均屬于地表水，便于取水，水質(zhì)和水量不穩(wěn)定，可靠性較差。（2）泉水、深井、隧道滲透水：均屬于地下水，受季節(jié)和氣候影響相對較小，水質(zhì)及水量相對穩(wěn)定。（3）雨水：在干旱或地下水難以采集的地區(qū)，對隧道主線和匝道敞開段雨水收集尤為重要。（4）廢水：在干旱地區(qū)，水源寶貴，可收集隧道內(nèi)的消防廢水、沖洗廢水及結(jié)構(gòu)滲入水等廢水進行凈化。（5）市政給水：水質(zhì)好，水量大，但有局限性，不能給偏遠地區(qū)所用。

2.2 給水形式

消防給水形式通常可分為常高壓、臨時高壓和低壓。對于多數(shù)特長公路隧道，特別是山嶺隧道，一般設(shè)置高位消防水池，存儲不小于一次火災(zāi)用水量，并通過水池和隧道所在位置的高差提供供水壓力，采用常高壓給水系統(tǒng)；對于部分隧道水源充足、電源可靠，但無法達到常高壓的要求，通過水泵向隧道消防管網(wǎng)供水，采用臨時高壓給水系統(tǒng)；低壓給水系統(tǒng)可靠性較低，不建議在特長公路隧道內(nèi)采用。

2.3 供水設(shè)備

對于公路隧道消防的供水設(shè)備主要包括消防水泵、消防水池、水泵接合器和氣壓給水設(shè)備等。

（1）消防水泵。消防水泵根據(jù)動力情況，可采用電動機或柴油機直接傳動，當(dāng)采用電動機驅(qū)動時，應(yīng)選擇干式安裝方式；當(dāng)采用柴油機消防水泵時，應(yīng)采用壓縮式點火型柴油機，同時，根據(jù)所處地理位置考慮海拔高度和環(huán)境溫度的影響。消防水泵應(yīng)設(shè)備用泵，其性能應(yīng)與工作泵一致。消防水泵房應(yīng)采取通風(fēng)、排水及防水淹沒等措施，對于冬季結(jié)冰地區(qū)應(yīng)做好防凍措施，使環(huán)境溫度不低于5℃。（2）高位消防水池和低位消防水池。對于一般的公路山嶺隧道，多采用常高壓給水系統(tǒng)，高位消防水池設(shè)置高山上，確保最不利消火栓的供水壓力不小于0.3MPa，當(dāng)栓口出水壓力超過0.7MPa時水槍反作用力過大而不利于操作，應(yīng)采取減壓措施。消防水池須在48h內(nèi)儲滿且蓄水量滿足一次滅火需求，且應(yīng)設(shè)置就地水位顯示裝置，并在監(jiān)控中心或值班室等地點設(shè)置顯示消防水池水位的裝置，同時應(yīng)有最高和最低報警水位，可通過水位高度來控制消防水泵啟停。在條件允許的情況下，高位消防水池和低位消防水池的有效容積均不小于一次火災(zāi)滅火需水量，水池出水管應(yīng)保證消防水池的有效容積能被全部利用。（3）水泵接合器。在隧道的出入口處設(shè)水泵接合器，以便當(dāng)系統(tǒng)管網(wǎng)供水得不到保證時，可通過外界取水由消防車進行供給，提高系統(tǒng)可靠性。（4）氣壓給水設(shè)備。當(dāng)采用臨時高壓給水系統(tǒng)時，需設(shè)置氣壓給水設(shè)備和穩(wěn)壓泵進行增壓和調(diào)節(jié)水量。

2.4 供水管網(wǎng)

公路隧道消防給水應(yīng)采用環(huán)狀管網(wǎng)，對于單向雙洞隧道相鄰兩洞的給水管網(wǎng)可布成一個環(huán)狀，從高位水池或水泵房引出不少于兩條進水管向環(huán)狀管網(wǎng)供水，當(dāng)其中一條發(fā)生故障時，其余進水管應(yīng)能保證消防用水量和水壓要求，消防干管在進入隧道前應(yīng)設(shè)置過濾器，給水管道應(yīng)采用閥門分成若干獨立段，每段內(nèi)消火栓的數(shù)量不宜超過5個。嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的消防給水管道及相關(guān)閥門配件應(yīng)采取防凍措施。系統(tǒng)中采用的設(shè)備、器材、管材管件、閥門和配件等系統(tǒng)組件的產(chǎn)品工作壓力等級應(yīng)滿足系統(tǒng)最大運行壓力要求。

2.5 隧道排水

隧道排水主要排除隧道內(nèi)的廢水和雨水，廢水泵房一般設(shè)置在隧道和工作井的最低處, 用以排除消防廢水、結(jié)構(gòu)滲漏水、沖洗廢水等。雨水泵房設(shè)置在隧道洞口處, 用以排除雨天時截流的洞口銜接道路上的雨水。對于高、低位消防水池和隧道內(nèi)的排水需有專門的引流設(shè)施或進行再利用。

3 消防水系統(tǒng)的選擇探討

公路隧道火災(zāi)類型多為A類和B類，滅火劑一般選用水或泡沫，水是最常用的滅火劑，主要作用是冷卻。泡沫是撲救可燃易燃液體的有效滅火劑，主要是在液體表面生成凝聚泡沫漂浮層，起窒息和冷卻作用。

3.1 系統(tǒng)種類

對于公路隧道，研究和應(yīng)用較多水滅火設(shè)施的種類一般包括消火栓系統(tǒng)、固定式水成膜泡沫滅火裝置、自動噴水滅火系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)及其泡沫聯(lián)用系統(tǒng)、細水霧滅火系統(tǒng)等。（1）消火栓系統(tǒng)：使用較普遍，對水源要求較低，但需要專業(yè)人員進行操作。（2）固定式水成膜泡沫滅火裝置：在公路隧道應(yīng)用廣泛，需與消火栓系統(tǒng)配合設(shè)置，水成膜泡沫滅火劑由于氟碳表面活性劑急劇降低了水溶液的表面張力，使油表面上形成一層水膜，以抑制燃料的蒸發(fā)，加速泡沫流動，以將火撲滅，需要人工操作。（3）水噴霧滅火系統(tǒng)及其泡沫聯(lián)用系統(tǒng)：國內(nèi)在水下隧道應(yīng)用較多，由于水霧體積小，數(shù)量多，表面積大，直接噴至燃燒對象表面，可使流體表面乳化，具有滅火和防護冷卻作用，但水霧會降低煙氣層高度，影響人員疏散。而泡沫—水噴霧聯(lián)用滅火系統(tǒng)可有效覆蓋油面，隔絕空氣并抑制油氣蒸發(fā)，對撲滅A、B類火災(zāi)十分有效，但系統(tǒng)設(shè)備多，造價高，管路布置較復(fù)雜。（4）細水霧滅火系統(tǒng)：適用于A、B、C類火災(zāi)，對水質(zhì)、水壓要求較高，水霧粒徑小，易受通風(fēng)系統(tǒng)影響，在公路隧道火災(zāi)防控中應(yīng)用較少，還處于研究和探討階段。（5）自動噴水滅火系統(tǒng)：在隧道火災(zāi)中會破壞煙氣層的分層效應(yīng)，不利于人員疏散。同時受高溫作用，水滴易氣化，形成高溫蒸汽，對人體威脅較大，在隧道中應(yīng)用較少。

3.2 特長公路隧道消防水滅火系統(tǒng)的選擇

結(jié)合特長公路隧道實際情況，參照國內(nèi)外相關(guān)實例及研究成果，特長公路隧道消防水滅火系統(tǒng)的配置方案如下：（1）消火栓系統(tǒng)+水成膜泡沫滅火裝置。該配方案在公路隧道應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)成熟可靠，能撲滅多種類型火災(zāi)，水成膜泡沫滅火裝置與消火栓系統(tǒng)配合設(shè)置，只需一套給水系統(tǒng)，工程造價較低，但不具備自動滅火功能。（2）消火栓系統(tǒng)+水噴霧滅火系統(tǒng)+水成膜泡沫滅火裝置。在上一配置方案基礎(chǔ)上增設(shè)水噴霧滅火系統(tǒng)，具有自動滅火功能，水噴霧滅火系統(tǒng)獨立設(shè)置，增加了工程造價，火災(zāi)初期由水噴霧滅火系統(tǒng)進行防控，可起到冷卻控火作用。（3）消火栓系統(tǒng)+泡沫-水噴霧聯(lián)用滅火系統(tǒng)。該方案在國內(nèi)的水下隧道內(nèi)應(yīng)用較廣泛，火災(zāi)發(fā)生時，泡沫-水噴霧聯(lián)用滅火系統(tǒng)，先噴射低倍數(shù)泡沫滅火，再噴霧冷卻，具有滅火、防護冷卻作用。

4 某特長公路隧道消防給水系統(tǒng)設(shè)計

4.1 工程概況

某高速公路特長山嶺隧道地表最大高程約1.1km，隧道最大埋深約550m，采用雙洞單向兩車道，兩洞全長約6.5km，按同一時間發(fā)生一次火災(zāi)考慮。

4.2 消防水源及供水設(shè)施設(shè)計

該隧道處于屬亞熱帶氣候帶，雨量充沛，地處山區(qū)，無法由市政管網(wǎng)供水，根據(jù)現(xiàn)場情況就近利用溪流的天然地表水作為消防水源，設(shè)置滾水壩進行收集，并儲存于低位集水池內(nèi)，同時設(shè)置高位消防水池，兩水池的有效容量均大于一次火災(zāi)消防用水量，由低位集水池向高位消防水池進行補水。采用常高壓給水系統(tǒng)，利用高位水池高差實現(xiàn)重力供水。

供水干管采用DN200的熱鍍鋅無縫鋼管，高位消防水池通過兩根DN200消防干管直接向隧道內(nèi)給水管網(wǎng)供水，隧道外采用焊接連接，隧道內(nèi)采用卡箍溝槽式連接。水泵房設(shè)置在隧道洞口較高一端。水泵房內(nèi)設(shè)兩臺消防水泵，一用一備，由高位消防水池水位自動控制，也可由現(xiàn)場及監(jiān)控室遠程控制。

4.3 消防給水系統(tǒng)設(shè)計

采用消火栓系統(tǒng)+水成膜泡沫滅火裝置的配置方案，消火栓系統(tǒng)設(shè)計流量不小于30L/s，火災(zāi)延續(xù)時間4h，低位集水池和高位消防水池的有效容量均為500m3，在洞內(nèi)采用雙口雙栓消火栓，消防設(shè)備洞室設(shè)置在行車方向右側(cè)側(cè)壁，布設(shè)間距為50m，洞室內(nèi)配置雙口雙栓消火栓1套，DN65水帶2條（25m），配備一套30L環(huán)保型水成膜泡沫滅火裝置，泡沫液濃度為3%，噴射距離大于6m，噴射時間不小于22min，噴射軟管不短于25m，配置手提式磷酸銨鹽干粉滅火器4具。在隧道緊急停車帶處及兩端洞口外設(shè)置地上式消火栓，在兩端洞口外設(shè)水泵接合器。

5 結(jié)語

我國特長公路隧道消防給水系統(tǒng)設(shè)計還處于探索與發(fā)展階段，相關(guān)設(shè)計也無相應(yīng)的、強制的國家規(guī)范或設(shè)計細則為依據(jù)，使得設(shè)計隨意性較大，本文從消防水源及供水設(shè)施、消防水系統(tǒng)的選擇兩方面進行了歸納闡述。

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1671-0711（2016）12（下）-0147-03