公路隧道消防滅火系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

夏學(xué)潮

（1. 中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司；2. 蘇州眾通規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司）

1 引言

隨著公路隧道工程建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展，在工程建設(shè)投入使用期間，工程技術(shù)人員需在考慮引發(fā)隧道交通事故的各種因素的基礎(chǔ)上，做好公路隧道消防滅火系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以此來規(guī)避公路隧道工程在使用過程中可能引發(fā)的各類交通安全風(fēng)險(xiǎn)。與此同時(shí)，隧道工程建設(shè)企業(yè)也應(yīng)重視對隧道消防滅火系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，力求將危害發(fā)生的頻率降到最低。

2 公路隧道火災(zāi)特征分析

2.1 煙霧濃度非常大

針對公路隧道的內(nèi)部環(huán)境而言，其本身環(huán)境結(jié)構(gòu)為半封閉式，因此，當(dāng)隧道內(nèi)部因交通意外發(fā)生火災(zāi)，那么勢必會(huì)產(chǎn)生大量彌漫性煙霧，此時(shí)為了及時(shí)驅(qū)散隧道內(nèi)的煙霧，公路隧道上方通常會(huì)設(shè)置斜井，用于通風(fēng)換氣和煙霧的疏散，但因受到內(nèi)部氣壓等因素的影響，在短時(shí)間內(nèi)也無法完成煙霧的全部驅(qū)散。因此，工程技術(shù)人員要針對公路隧道火災(zāi)煙霧的特性，對公路隧道內(nèi)部斜井進(jìn)行合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，結(jié)合現(xiàn)有的消防滅火系統(tǒng)設(shè)施，對煙霧進(jìn)行正確的處理，合理減輕煙霧濃度，在此期間，不可盲目加大內(nèi)部風(fēng)壓，避免因內(nèi)部空氣突然涌入而加劇火勢的蔓延，造成煙霧過濃遮擋視線，影響公路隧道內(nèi)部消防滅火工作的順利進(jìn)行。

2.2 一氧化碳等有害氣體的危害高

一般情況下，當(dāng)公路隧道內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)，火勢會(huì)沿著隧道路段迅速蔓延，其內(nèi)部的氧氣含量會(huì)隨著時(shí)間的推移被逐漸降低，當(dāng)氧氣含量達(dá)到一定的水平后，火災(zāi)會(huì)演變?yōu)闊o氧燃燒，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的一氧化氮、一氧化碳等有害氣體。隨著火勢的加劇，此類有害氣體的濃度會(huì)越來越高，嚴(yán)重危及到公路隧道內(nèi)部行車人員的生命安全，并產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。與此同時(shí)，因火勢的加劇，內(nèi)部空氣的溫度急劇上升，炙熱的空氣可將沿途的可燃物引燃，進(jìn)而引發(fā)二次火災(zāi)等嚴(yán)重的問題，影響消防滅火工作的開展。

2.3 受災(zāi)人員疏散困難

針對公路隧道內(nèi)部空間發(fā)生的火災(zāi)，其本身具有較強(qiáng)的突發(fā)性，又因公路隧道內(nèi)部的環(huán)境較為封閉，加之煙霧眾多，消防人員在短時(shí)間內(nèi)無法組織行車人員進(jìn)行疏散逃生，與此同時(shí)，經(jīng)過案例分析表明，多數(shù)行車人員并未具備火災(zāi)逃生的經(jīng)驗(yàn)和面臨火災(zāi)發(fā)生時(shí)的正確自保措施，在吸入大量有毒氣體的前提下，極易造成人員的傷亡。另外，因公路隧道內(nèi)部火勢的蔓延速度相對較快，在火災(zāi)發(fā)生后，要及時(shí)疏通公路隧道內(nèi)部的汽車，避免因擁堵造成汽車燃燒，以至于更嚴(yán)重的后果。

3 公路隧道消防安全隱患分析

3.1 隧道消防設(shè)備不完善

現(xiàn)今多數(shù)的公路隧道消防滅火系統(tǒng)建設(shè)尚不完善。與此同時(shí)，受隧道周邊地形等因素的干擾和限制，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，隧道周邊水源的找尋較為困難，同時(shí)，公路隧道消防滅火系統(tǒng)對水源點(diǎn)的條件要求較為嚴(yán)格，水源水位的高低以及水池的存水量都有嚴(yán)格的限定，針對此情況，消防工程人員可運(yùn)用鉆孔技術(shù)設(shè)置符合隧道消防滅火系統(tǒng)建設(shè)的水源點(diǎn)，結(jié)合水泵抽水作用至水位達(dá)到公路隧道消防滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保障隧道消防滅火系統(tǒng)有充足的用水。與此同時(shí)，受氣候條件的影響，工程技術(shù)人員可采取相應(yīng)的措施，避免蓄水池內(nèi)水的蒸發(fā)，以確保水源的有效維護(hù)，避免蓄水池缺水等問題。另外，在加強(qiáng)公路隧道消防設(shè)備完善的前提下，消防技術(shù)人員要加強(qiáng)對消防設(shè)施操作技術(shù)的熟練程度，保證公路隧道消防設(shè)施設(shè)計(jì)企業(yè)與施工單位在設(shè)備操作上的一致性，規(guī)避因設(shè)備操作不當(dāng)而引發(fā)的安全問題，同時(shí)，要定期對隧道內(nèi)的消防設(shè)備進(jìn)行排查和檢驗(yàn)，保障消防設(shè)備的質(zhì)量和有效性[1]。

3.2 消防管理運(yùn)營體系存在缺陷

針對公路隧道消防滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，現(xiàn)階段，多數(shù)的公路隧道建筑工程企業(yè)內(nèi)部的監(jiān)理部門、施工設(shè)計(jì)部門以及運(yùn)維部門等主體部門缺乏對消防滅火系統(tǒng)的安全管控意識(shí)，同時(shí)，沒有形成具體的消防管控體系。然而，公路隧道消防運(yùn)營涉及多方面的協(xié)調(diào)配合，因其管控力度不足，不僅給公路隧道消防系統(tǒng)的運(yùn)行帶來一定的阻礙，甚至?xí)绊懙胶罄m(xù)消防滅火系統(tǒng)投入使用的整體效果。與此同時(shí)，公路收費(fèi)運(yùn)營期間，各公路工程部門人員對其消防滅火系統(tǒng)的維護(hù)較少，多數(shù)情況下，只有在消防系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)才會(huì)進(jìn)行維修檢查，這對公路隧道消防滅火系統(tǒng)后續(xù)的正常運(yùn)行造成了較大的困擾[2]。

4 公路隧道消防滅火系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

4.1 隧道消防設(shè)備具體技術(shù)要求

4.1.1 滅火器

現(xiàn)階段，滅火器是公路隧道消防滅火系統(tǒng)中運(yùn)用最為廣泛的消防設(shè)備，其具備體積較小且操作簡單的優(yōu)勢，在火勢蔓延初期，通過滅火器的操作，可迅速控制火情，因此，在公路隧道中安置滅火器，對后續(xù)的隧道消防滅火工作具有重要作用。

4.1.2 消火栓

消火栓作為公路隧道消防滅火系統(tǒng)的重要消防設(shè)施之一，其作用可有效隔斷公路隧道內(nèi)部空間可燃物與助燃物間的聯(lián)系，迅速隔絕火勢源頭，消除火源。與此同時(shí)，消火栓的應(yīng)用可有效抑制火情蔓延，對于及時(shí)撲救火災(zāi)有著重要的意義。另外操作消火栓要同時(shí)結(jié)合公路隧道內(nèi)安裝的消防管路，并通過水泵抽水進(jìn)行消防滅火操作。

4.1.3 水成膜泡沫滅火裝置

首先，水成膜泡沫滅火劑相較于以上兩種消防滅火方式，具有更為便捷且高效的滅火性能。其作用原理是通過泡沫材料形成一層阻燃層，從而有效阻斷燃燒物體與空氣的接觸面積，進(jìn)而阻斷火災(zāi)的燃燒。其特征是對氧氣有良好的阻隔效果，能有效規(guī)避液體可燃物的燃燒和散熱，因此水成膜泡沫滅火劑可有效規(guī)避液體燃料的起火[3]。

4.1.4 高位消防水池

通常情況下，工程技術(shù)人員會(huì)將高位消防水池建設(shè)在公路隧道入口處的正上方。依據(jù)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，其容量不小于400m3，水池深度大約為4m，水池內(nèi)壁多采用混凝土進(jìn)行澆筑施工，其供水原理是通過其自身的高位差進(jìn)行供水。在公路隧道消防系統(tǒng)內(nèi)部，因考慮消防管網(wǎng)的壓力，多數(shù)情況下，消防栓的數(shù)量設(shè)置較少，高位消防水池的設(shè)計(jì)，可有效彌補(bǔ)因消防栓數(shù)量不足而引發(fā)的消防滅火供水不足現(xiàn)象，確保公路隧道內(nèi)部消防滅火系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4.1.5 隧道泡沫水-噴霧自動(dòng)滅火系統(tǒng)

泡沫水-噴霧自動(dòng)滅火系統(tǒng)多應(yīng)用于公路隧道的環(huán)境中，憑借其特殊的優(yōu)勢，多適用于包括火源點(diǎn)在內(nèi)的固定范圍內(nèi)的噴水滅火，并可以在短時(shí)間內(nèi)壓制火勢，對隧道內(nèi)的受災(zāi)車輛進(jìn)行及時(shí)的冷卻滅火。同時(shí)，泡沫水-噴霧自動(dòng)滅火系統(tǒng)對液態(tài)火的撲滅效果更佳，對固態(tài)火勢在一定程度上只能起到抑制作用，系統(tǒng)開啟后，可能會(huì)破壞隧道內(nèi)部的煙氣層。因此，在開啟泡沫水噴霧自動(dòng)滅火系統(tǒng)的同時(shí)，還要做好通風(fēng)系統(tǒng)的管控調(diào)節(jié)，保證隧道內(nèi)的煙氣擴(kuò)散，保持環(huán)境的能見度。

4.2 隧道監(jiān)控設(shè)計(jì)組成

通常情況下，公路隧道消防滅火系統(tǒng)中的監(jiān)控設(shè)計(jì)主要包括：主機(jī)、服務(wù)器、報(bào)警處理器、通訊計(jì)算機(jī)等，同時(shí)，與設(shè)置在公路隧道配電室的工控系統(tǒng)一同組成公路隧道消防滅火系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，并以太網(wǎng)光纖收發(fā)器實(shí)現(xiàn)信息的有效傳遞與共享。其中監(jiān)控系統(tǒng)的主機(jī)主要作用是監(jiān)控公路、隧道消防滅火系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)火情時(shí)，及時(shí)傳遞報(bào)警上報(bào)指令，收集消防滅火的相關(guān)數(shù)據(jù)及圖像，并進(jìn)行分析，從而形成有效的數(shù)據(jù)報(bào)告，輔助消防人員及時(shí)做出火情的預(yù)判和施救操作。同時(shí)，公路隧道內(nèi)部的通風(fēng)、照明等都是由監(jiān)控系統(tǒng)的輔助計(jì)算機(jī)完成監(jiān)控任務(wù)，必要及時(shí)結(jié)合監(jiān)控屏幕和通訊器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)公路隧道內(nèi)部的整體監(jiān)控[4]。

4.3 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的技術(shù)要求及設(shè)計(jì)對策

4.3.1 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)功能

1）火災(zāi)報(bào)警功能

公路隧道消防滅火系統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警設(shè)計(jì)應(yīng)具有自檢設(shè)置，工程技術(shù)人員可針對公路隧道內(nèi)部的消防設(shè)施，設(shè)置相關(guān)的監(jiān)控檢查指標(biāo)，并將其錄入監(jiān)控系統(tǒng)，并定期對其進(jìn)行定位檢查。一旦消防設(shè)施工作狀態(tài)出現(xiàn)異?；蚬收?，火災(zāi)報(bào)警功能啟動(dòng)發(fā)出報(bào)警指令到控制臺(tái)，以備后續(xù)工程技術(shù)人員的及時(shí)修復(fù)[5]。

2）消防控制功能

在公路隧道消防滅火系統(tǒng)的控制功能中，其最主要的是通風(fēng)排煙功能的設(shè)計(jì)。依據(jù)公路隧道消防建設(shè)的相關(guān)要求，工程技術(shù)人員在對消防滅火系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，須同時(shí)實(shí)現(xiàn)消防報(bào)警與通風(fēng)排煙系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)，在中控機(jī)傳輸火災(zāi)報(bào)警信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)第一時(shí)間開啟通風(fēng)排煙設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對公路隧道內(nèi)部煙霧的及時(shí)驅(qū)散和科學(xué)通風(fēng)[6]。

4.3.2 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)組成

公路隧道消防滅火系統(tǒng)中的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)主要包括：報(bào)警裝置、觸發(fā)裝置、聯(lián)動(dòng)裝置等。當(dāng)隧道內(nèi)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，由于可燃物燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的煙霧或有毒氣體，此時(shí)會(huì)觸發(fā)隧道內(nèi)的煙霧探測器，火災(zāi)探測器傳輸電信號(hào)至火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置，再由其傳輸報(bào)警信號(hào)，完成對火災(zāi)事故的報(bào)警。與此同時(shí)，工程設(shè)計(jì)人員還要將煙霧探測器裝置在控制室及其他設(shè)備室內(nèi)，滿足室內(nèi)的火災(zāi)探測需求，同時(shí)保證控制室內(nèi)每個(gè)房間都設(shè)有專用的消防電話[7]。

5 結(jié)語

綜上所述，針對公路隧道消防滅火系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對于后續(xù)公路隧道工程的發(fā)展具有重要意義。工程設(shè)計(jì)人員要謹(jǐn)防公路隧道消防隱患，有針對性地對隧道消防工作做出研究和相應(yīng)的措施，保障公路隧道消防系統(tǒng)建設(shè)能夠符合工程建設(shè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)避火災(zāi)隱患，推進(jìn)我國公路隧道工程建設(shè)的穩(wěn)步發(fā)展。