國(guó)內(nèi)公路隧道消防滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范的梳理

文/黃裕 上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司 上海 200092

我國(guó)已經(jīng)成為世界最大的地上地下空間和隧道市場(chǎng)國(guó)家。為落實(shí)擴(kuò)大內(nèi)需、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、改善人民群眾的出行條件，我國(guó)公路鐵路隧道、城市軌交、海底隧道都在進(jìn)行大規(guī)模的建設(shè)推進(jìn)。故對(duì)公路隧道的設(shè)計(jì)技術(shù)、安全風(fēng)險(xiǎn)的保障均提出了更高層面的要求。特別是近年來國(guó)內(nèi)外有關(guān)隧道火災(zāi)的報(bào)道屢見不鮮，提高了大家對(duì)隧道消防安全的重視。

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)公路隧道建設(shè)起步較晚，公路隧道消防相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)還不完善，公路隧道內(nèi)滅火設(shè)施的設(shè)置情況與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有較大的差距。近年來某些省市、行業(yè)相繼發(fā)布了一些標(biāo)準(zhǔn)來約束設(shè)計(jì)，但國(guó)家層面還尚未出臺(tái)針對(duì)公路隧道消防的設(shè)計(jì)規(guī)范，使得設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生了不少困惑和爭(zhēng)議之處。因此，開展現(xiàn)有規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的分析研究，可為我國(guó)公路隧道消防滅火規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的制定、完善提供借鑒和參考。

1、規(guī)范簡(jiǎn)讀

目前已實(shí)施的與公路隧道消防滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)大致分以下幾類：

第一類是國(guó)家規(guī)范 如：建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB50016-2014 2018版[1] 以下簡(jiǎn)稱建規(guī)）；消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（GB50794-2014）[2]，這兩本規(guī)范適用于城市交通隧道；第二類是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范第二冊(cè) 交通工程與附屬設(shè)施（JTGD70/2-2014[3] 以下簡(jiǎn)稱隧規(guī)），適用于各等級(jí)公路隧道；第三類是地方標(biāo)準(zhǔn)：1.上海市地方標(biāo)準(zhǔn)：道路隧道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（DG/TJ08-2033-2017）[4]，適用于采用盾構(gòu)法、沉管法、明挖法建造的城市和公路機(jī)動(dòng)車專用道路隧道；2.北京市地方標(biāo)準(zhǔn)：城市地下聯(lián)系隧道防火設(shè)計(jì)規(guī)范（DB11/T1246—2015）[5]，適用于通行非危險(xiǎn)化學(xué)品機(jī)動(dòng)車的新建、改建和擴(kuò)建的城市地下聯(lián)系隧道；云南省地方標(biāo)準(zhǔn)：公路隧道消防技術(shù)規(guī)程（DBJ53-14-2005）[61]，適用于高速公路和一級(jí)公路隧道，以及長(zhǎng)度超過1000m的二級(jí)公路隧道，不適用于城市隧道、水下隧道；湖南省地方標(biāo)準(zhǔn)：公路隧道消防技術(shù)規(guī)范（DB43/729-2012）[7]，適用于高速公路隧道、一級(jí)隧道、城市交通隧道以及水下交通隧道。

2、隧道的防火分級(jí)及消防滅火系統(tǒng)的確定

2.1 防火分級(jí)

建規(guī)將單孔和雙孔隧道按照封閉段長(zhǎng)度和交通情況分為一、二、三、四類；隧規(guī)根據(jù)隧道單洞長(zhǎng)度和設(shè)計(jì)年度預(yù)測(cè)單洞年平均日交通量劃分為A+ A B C D 五級(jí)（單洞和雙洞不同）。上海地方標(biāo)準(zhǔn)將隧道根據(jù)封閉段長(zhǎng)度和預(yù)測(cè)單洞年平均日交通量分為一、二、三、四、五 5個(gè)等級(jí)（單洞和雙洞相同）。北京地方標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)封閉段長(zhǎng)度和交通情況將隧道分為一、二、三、四類。云南省地方標(biāo)準(zhǔn)將隧道的防火等級(jí)根據(jù)公路等級(jí)、隧道長(zhǎng)度和交通量劃分為I II III 3個(gè)等級(jí)。湖南省地方標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)隧道類型、火災(zāi)規(guī)模、隧道長(zhǎng)度、日均交通量將防火等級(jí)劃分為I II III IV 4個(gè)等級(jí)。

綜上來看，目前國(guó)內(nèi)還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來明確隧道的防火等級(jí)，雖基本根據(jù)隧道封閉段長(zhǎng)度、交通量、交通情況（含火災(zāi)規(guī)模）進(jìn)行分類，但也各有說法。另外，并非每條隧道道路專業(yè)都能提供較為準(zhǔn)確的年平均日交通量。而對(duì)于交通情況而言，是否可進(jìn)行交通管制，是否通行危險(xiǎn)化學(xué)品，通行危險(xiǎn)化學(xué)品的種類都需相關(guān)部門進(jìn)行評(píng)估來確定，這就使防火等級(jí)的劃分增加了很多的變數(shù)。所以筆者認(rèn)為，在隧道的定性過程中，從嚴(yán)而定防火等級(jí)是比較可靠的做法。

2.2 消防滅火系統(tǒng)的確定

表1 消防滅火系統(tǒng)的比較

從表1可以看出，隧道消防的滅火設(shè)施主要分為二類，第一類為人工手動(dòng)滅火系統(tǒng)，包括滅火器、消火栓系統(tǒng)和固定式泡沫滅火裝置。滅火器和消火栓系統(tǒng)均為消防滅火中最經(jīng)濟(jì)有效的設(shè)施，兩者造價(jià)低廉，可靠性高，對(duì)初起火災(zāi)有非常好的控制作用，滅火器更是操作簡(jiǎn)單，行車人員都能迅速使用。固定式泡沫滅火裝置，可彌補(bǔ)滅火器噴射時(shí)間較短的缺點(diǎn)，增加行車人員對(duì)于初期汽油類火災(zāi)的自救撲滅能力。第二類為自動(dòng)滅火系統(tǒng)，包括水噴霧系統(tǒng)、細(xì)水霧系統(tǒng)和泡沫-水噴霧聯(lián)用滅火系統(tǒng)等。水噴霧系統(tǒng)和細(xì)水霧系統(tǒng)具有控制初期火災(zāi)，阻止火勢(shì)蔓延，冷卻降溫的效果。泡沫-水噴霧聯(lián)用滅火系統(tǒng)既可控制又可撲滅初期火災(zāi)。在設(shè)計(jì)中，根據(jù)隧道類型、防火等級(jí)對(duì)滅火設(shè)施進(jìn)行選擇，隧道防火分級(jí)越高，使用的系統(tǒng)越多且越復(fù)雜。

值得注意的是，僅湖南地標(biāo)提到了細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，但并沒有明確采用低壓、中壓或高壓中的哪一類。細(xì)水霧系統(tǒng)的原理與水噴霧系統(tǒng)一致，但壓力更高，產(chǎn)生的水滴粒徑更細(xì)，更容易汽化，有良好的除煙、防毒與降溫作用，用水量少于水噴霧系統(tǒng)，水漬損失小，但造價(jià)昂貴，系統(tǒng)復(fù)雜。近來有試驗(yàn)指出，低壓細(xì)水霧系統(tǒng)比高壓細(xì)水霧系統(tǒng)更適用于隧道消防[8,9]。目前，細(xì)水霧系統(tǒng)在鐵路隧道消防中已有不少應(yīng)用[10,11,12]，在公路隧道中的應(yīng)用暫時(shí)還較少。

在有明確地方標(biāo)準(zhǔn)的幾個(gè)省市，滅火設(shè)施的選擇較有約束性，而國(guó)內(nèi)的其他大部分省市地區(qū)，主要還是以隧規(guī)、消規(guī)為參考依據(jù)，在自動(dòng)滅火系統(tǒng)的選擇上隨意性較大，即使是我國(guó)已建成的最長(zhǎng)秦嶺終南山隧道（18.02km）也僅僅設(shè)置了滅火器、消火栓、固定式水成膜泡沫滅火裝置這三種[8,9]，而其他長(zhǎng)度較短，交通情況比較簡(jiǎn)單的隧道而言，通常僅設(shè)置滅火器和消火栓。筆者建議可結(jié)合隧道的實(shí)際用途、交通流量和火災(zāi)危險(xiǎn)性來確定需設(shè)置的自動(dòng)滅火系統(tǒng)類型，并盡早征詢消防局、交通局等管理部門的意見，綜合考慮當(dāng)?shù)氐膶?shí)際消防力量，保證隧道消防的安全性下，適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)性。

2.3 主要消防滅火系統(tǒng)參數(shù)的比較

2.3.1 室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)

表2 室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)的主要參數(shù)比較

一般封閉段在500m以上的隧道，均應(yīng)考慮設(shè)置室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)，但是從表2也可以看出，各地的消火栓系統(tǒng)對(duì)于主要設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定是有一定區(qū)別的。其中隧規(guī)與其他標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)明顯的區(qū)別。第一個(gè)區(qū)別：隧規(guī)對(duì)室外消火栓系統(tǒng)的用水量沒有明確的規(guī)定，僅僅在10.2.9條內(nèi)提到了“在洞口附近應(yīng)設(shè)置室外消火栓和消防水泵接合器，其數(shù)量應(yīng)根據(jù)隧道消防用水量計(jì)算確定?！贝艘滓鹪O(shè)計(jì)上的歧義，導(dǎo)致部分設(shè)計(jì)人員計(jì)算消防水池容積時(shí)的一次火災(zāi)用水量只考慮室內(nèi)消火栓用水量而忽略室外消火栓用水量。另外，筆者認(rèn)為，水泵接合器的作用是向室內(nèi)管網(wǎng)輸水，故水泵接合器的數(shù)量應(yīng)與室內(nèi)消火栓的用水量一致。而室外消火栓的設(shè)置，除了滅火以外，還應(yīng)滿足消防隊(duì)員前來撲救隧道火災(zāi)時(shí)作為首先進(jìn)攻、火災(zāi)偵查和自我保護(hù)的作用，其數(shù)量并不應(yīng)根據(jù)室內(nèi)消防用水量簡(jiǎn)單確定，所以這樣的規(guī)定是值得商榷的，應(yīng)補(bǔ)充具體的室外消火栓用水量標(biāo)準(zhǔn)。第二個(gè)區(qū)別：隧規(guī)對(duì)于封閉段長(zhǎng)度大于3km的隧道，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間規(guī)定為4h，均大于其他規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。比如，同樣3km的城市隧道，按照云南地標(biāo)，若市政供水不能提供兩路供水，則室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)在消防水池內(nèi)的儲(chǔ)水量為20×3.6×3+30×3.6×3=540m3，按照隧規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)，則為20×3.6×4+30×3.6×4=720m3，多了180m3的儲(chǔ)水量，如再疊加水噴霧等其他消防系統(tǒng)的用水量，消防水池的儲(chǔ)水量將達(dá)1000m3以上。這么巨大的消防水池若需建造在山體上，那開挖量、施工難度、建設(shè)成本將會(huì)相當(dāng)高。

除了室內(nèi)外消火栓用水量各地略有區(qū)別外，上海、云南、湖南三地的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)室內(nèi)消火栓的充實(shí)水柱規(guī)定也有所不同。云南地標(biāo)為13m；上海的規(guī)定為≮0.3MPa，根據(jù)消火栓水龍帶等的配置，換算成充實(shí)水柱為15m左右；湖南標(biāo)準(zhǔn)是按計(jì)算確定，一般隧道的高度界限在5m，換算成充實(shí)水柱長(zhǎng)度為5.7m，若要保證火災(zāi)發(fā)生時(shí)有2股充實(shí)水柱同時(shí)達(dá)到，則消火栓的布置間距根據(jù)隧道寬度需要適當(dāng)減小，消火栓數(shù)量則會(huì)增多，而提高充實(shí)水柱，消火栓泵的揚(yáng)程就需要適當(dāng)取大。筆者認(rèn)為，相較而言還是應(yīng)該適當(dāng)提高水槍的充實(shí)水柱，按不小于13m設(shè)計(jì)比較合適。

2.3.2 固定式水成膜泡沫滅火系統(tǒng)

此系統(tǒng)在各規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中的表述不同，隧規(guī)稱之為固定式水成膜泡沫滅火裝置；上海地標(biāo)稱之為泡沫消火栓系統(tǒng)；云南地標(biāo)稱之為水成膜泡沫滅火裝置；湖南地標(biāo)稱之為固定泡沫滅火裝置。實(shí)際在隧道中的應(yīng)用均為介質(zhì)為3%水成膜泡沫液的泡沫消火栓，可與消火栓箱協(xié)調(diào)安裝在同一洞室內(nèi)。

從表3可看出，隧規(guī)和上海地標(biāo)在主要參數(shù)上的規(guī)定較為一致，但云南地標(biāo)區(qū)別較大，云南地標(biāo)有泡沫混合液供給強(qiáng)度的要求，其他兩地均為流量的要求。但筆者認(rèn)為隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)的范圍及物品有不確定性，難以計(jì)算出最大流淌面積，對(duì)于泡沫消火栓來說，流量比強(qiáng)度的規(guī)定更為合適。重要的是，云南地標(biāo)的實(shí)施時(shí)間為2005年，其參考的是已作廢的《低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50151-92》，而新版《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50151-2010）》 已于2010年實(shí)施，且此新規(guī)范中的4.5.4條明確了公路隧道泡沫消火栓箱的設(shè)置規(guī)定。故筆者認(rèn)為云南地標(biāo)在此系統(tǒng)中的參數(shù)規(guī)定已不具有約束意義，在固定式水成膜泡沫滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，參考隧規(guī)和上海地標(biāo)較為合適。

2.3.3 水噴霧滅火系統(tǒng)和泡沫-水噴霧聯(lián)用滅火系統(tǒng)

隧規(guī)和建規(guī)中并無提到水噴霧系統(tǒng)和泡沫-水噴霧聯(lián)用滅火系統(tǒng)。湖南地標(biāo)只提到了泡沫-水噴霧聯(lián)用滅火系統(tǒng)。從表4可以看出，上海地標(biāo)和北京地標(biāo)在水噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的參數(shù)規(guī)定區(qū)別較大。因?yàn)樗畤婌F滅火系統(tǒng)既可用于撲救固體物質(zhì)火災(zāi)、丙類液體火災(zāi)、飲料酒火災(zāi)和電氣火災(zāi)，并可用于可燃?xì)怏w和甲、乙、丙類液體的生產(chǎn)、儲(chǔ)存裝置或裝卸設(shè)施的防護(hù)冷卻[14]。從各參數(shù)的確定上來看，北京地標(biāo)將水噴霧系統(tǒng)作為獨(dú)立的滅火系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而上海地標(biāo)則將此系統(tǒng)僅用于防護(hù)冷卻，起滅火作用還是考慮采用泡沫-水噴霧聯(lián)用滅火系統(tǒng)。但上海地標(biāo)的參數(shù)規(guī)定與《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50219-95）已作廢》這本規(guī)范較為一致，而新版《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50219-2014）》[14]中則提高了水噴霧系統(tǒng)用于防護(hù)冷卻作用時(shí)的持續(xù)時(shí)間，同時(shí)加快了響應(yīng)時(shí)間，筆者認(rèn)為在設(shè)計(jì)中應(yīng)從嚴(yán)而選。

從表5可看出，上海、北京、湖南三地在泡沫-水噴霧聯(lián)用滅火系統(tǒng)中各項(xiàng)參數(shù)的規(guī)定區(qū)別不大。對(duì)于滅火系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，上海較湖南的規(guī)定更嚴(yán)格一些。值得一提的是，泡沫-水噴霧系統(tǒng)的保護(hù)區(qū)面積在三地標(biāo)準(zhǔn)中均沒有確定值，和常規(guī)水噴霧系統(tǒng)一致，均按實(shí)際保護(hù)對(duì)象的具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。綜合幾本標(biāo)準(zhǔn)來看，可根據(jù)隧道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和隧道路面寬度、高度，以25m長(zhǎng)度為一個(gè)保護(hù)區(qū)，火災(zāi)時(shí)開啟相鄰的2個(gè)保護(hù)區(qū)來進(jìn)行劃分，總面積不大于600m2?，F(xiàn)今，市面上已有不少消防設(shè)備廠家對(duì)隧道專用泡沫噴霧噴頭進(jìn)行了比較深入的試驗(yàn)研究，對(duì)于常見的單車道、雙車道和三車道的隧道寬度都有相應(yīng)不同流量系數(shù)、保護(hù)面積的噴頭與之匹配，可在設(shè)計(jì)中充分考慮環(huán)境特點(diǎn)，在保證滅火效果的同時(shí)，選取經(jīng)濟(jì)合理的噴頭組合方案。

2.3.4 滅火器的配置

除隧規(guī)以外，所有規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)均只規(guī)定了隧道需要配置適用A、B、C類型火災(zāi)的滅火器，而未規(guī)定具體的充裝材質(zhì)，常規(guī)使用的為磷酸銨鹽干粉滅火器。

表6中可看出，對(duì)于每個(gè)滅火器設(shè)置點(diǎn)的滅火器數(shù)量有兩種表述類型。建規(guī)、上海地標(biāo)、北京地標(biāo)根據(jù)隧道分級(jí)規(guī)定了不少于2具或者4具，而遂規(guī)、云南和湖南地標(biāo)規(guī)定滅火器的數(shù)量為2-3具或者2-5具。筆者認(rèn)為，“不少于”這個(gè)表達(dá)太為寬泛，令設(shè)計(jì)難以下手，隨意性大。參考《建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50140-2005）》[15]6.1.2條規(guī)定“每個(gè)設(shè)置點(diǎn)的滅火器數(shù)量不宜多于5具?！惫示C合考慮明確設(shè)置2-5具更為合適。另外，從表5也可看出，僅隧規(guī)和北京地標(biāo)規(guī)定了滅火器的充裝量，云南地標(biāo)則在條文解釋推薦了滅火器的型號(hào)，其他幾本規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)未提及此參數(shù)。而充裝量是滅火器配置中很重要的參數(shù)，充裝量代表了每具滅火器的滅火級(jí)別，如5-8kg充裝量可滿足A、B、C類火災(zāi)嚴(yán)重危險(xiǎn)級(jí)的配置基準(zhǔn)，而若使用3kg的充裝量只可滿足中危險(xiǎn)級(jí)的配置基準(zhǔn)，所以無充裝量的具體規(guī)定，只講配置點(diǎn)滅火器數(shù)量和配置點(diǎn)間距則意義不大也不合理。筆者更為推薦云南地標(biāo)的滅火器設(shè)計(jì)方法，與建筑設(shè)計(jì)中滅火器的設(shè)計(jì)方法類似：根據(jù)隧道通行車輛的種類不同分為不同的危險(xiǎn)等級(jí)，根據(jù)隧道長(zhǎng)度類型、隧道內(nèi)滅火系統(tǒng)設(shè)置情況（是否設(shè)置消火栓系統(tǒng)等）、滅火器設(shè)置距離、單洞隧道建筑凈寬和每具滅火器最小配置滅火級(jí)別進(jìn)行滅火器種類和數(shù)量選擇。

結(jié)語：

由于國(guó)內(nèi)尚無公路隧道消防設(shè)計(jì)的國(guó)家規(guī)范，故在設(shè)計(jì)過程中需要交叉查閱多本規(guī)范，而各本規(guī)范的實(shí)施有先后性、各地編制規(guī)范考量的角度也不同，難免讓設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中有各種疑惑之處。建議國(guó)家相關(guān)部委可以盡快將《公路隧道消防技術(shù)規(guī)范》的實(shí)施提上日程，統(tǒng)一各類隧道消防中的設(shè)計(jì)參數(shù)，從工程源頭保證隧道消防的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

表3 固定式水成膜泡沫滅火系統(tǒng)的主要參數(shù)比較

表4 水噴霧滅火系統(tǒng)的主要參數(shù)比較

表5 泡沫-水噴霧聯(lián)用滅火系統(tǒng)的主要參數(shù)比較

表6 滅火器配置的比較

本文將隧規(guī)、上海、北京、云南、湖南地方標(biāo)準(zhǔn)，在防火分級(jí)、滅火設(shè)施的確定、隧道常見滅火系統(tǒng)的主要參數(shù)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的比較。提出了公路隧道消防設(shè)計(jì)中的一些心得體會(huì)和個(gè)人看法。以期為公路隧道消防給水設(shè)計(jì)起到借鑒作用。希望業(yè)界同行能積極討論，不當(dāng)之處還請(qǐng)同行海涵。