城市地下交通隧道自動(dòng)滅火系統(tǒng)選用探討

張杰 汪華良

摘要：在現(xiàn)代城市建設(shè)中，地下交通隧道已是不可缺少的道路系統(tǒng)，而近年來(lái)卻報(bào)道出多起隧道火災(zāi)事故。在城市隧道火災(zāi)起因、火災(zāi)特點(diǎn)、火災(zāi)危害性分析的基礎(chǔ)上，對(duì)比分析了目前常用滅火系統(tǒng)的滅火原理、優(yōu)缺點(diǎn)及在隧道中的適用性，發(fā)現(xiàn)水系自動(dòng)滅火系統(tǒng)適用性較高。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)隧道結(jié)構(gòu)、滅火特征、經(jīng)濟(jì)造價(jià)等因素進(jìn)行綜合選擇。

關(guān)鍵詞：城市隧道;火災(zāi)事故;滅火系統(tǒng)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市人口的逐漸增多，城市交通面臨著非常大的壓力。因此，為減少城市道路用地、縮短行車?yán)锍獭⑹鑼?dǎo)交通，城市地下交通隧道在各城市呈現(xiàn)出集聚增長(zhǎng)趨勢(shì)。然而，由于隧道的特殊結(jié)構(gòu)（空間狹小、縱深較長(zhǎng)、出入口數(shù)量少、封閉性強(qiáng)），一旦隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，其破壞性和危險(xiǎn)性巨大，往往會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。

一、城市交通隧道火災(zāi)分析

（一）火災(zāi)起因分析

1.車輛故障。由于城市交通車輛的逐年增加，發(fā)生故障的頻率也逐漸增高。當(dāng)車輛行駛至地下隧道時(shí)，出現(xiàn)漏油、溫度反常等故障，從而引發(fā)隧道火災(zāi)。

2.交通事故。一般情況下，城市隧道中光線相對(duì)較暗、車速限制較低、車輛變道受管控，當(dāng)駕駛員視線模糊或存在違章行為時(shí)，極易發(fā)生交通事故，造成火災(zāi)。

3.人為原因。不法分子擅入破壞、縱火引起火災(zāi)，施工人員或維保人員在工作中進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)產(chǎn)生明火、巡檢人員攜帶火源或其他熱源管理不當(dāng)造成火災(zāi)事故。

（二）火災(zāi)特點(diǎn)分析

1.煙氣蔓延迅速。城市交通隧道一旦發(fā)生火災(zāi)，將產(chǎn)生大量CO和其他有毒高溫?zé)煔猓捎谒淼浪闹苊荛]，兩側(cè)開(kāi)口，自然排煙難度大，煙氣首先沿隧道頂棚向外側(cè)蔓延，進(jìn)而迅速充滿隧道。

2.火災(zāi)隨機(jī)性大。由于隧道內(nèi)交通量不均衡、車載物品不確定、火源不確定、火災(zāi)荷載不確定，決定了隧道火災(zāi)的隨機(jī)性。另外，隧道發(fā)生火災(zāi)的時(shí)間和地點(diǎn)也具有很大的隨機(jī)性，并且規(guī)模和形態(tài)不恒定。

3.人員逃生困難、救援難度大。隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，勢(shì)必會(huì)造成交通堵塞，加上煙氣蔓延迅速，能見(jiàn)度低，隧道中人員逃生困難，救援人員進(jìn)入隧道滅火，實(shí)施救援的難度較大。

4.易發(fā)生二次事故。交通隧道中的火災(zāi)會(huì)產(chǎn)生大量高溫氣流和強(qiáng)烈熱輻射，隨風(fēng)傳播的高溫氣流一旦遇到易燃物將迅速燃燒，甚至爆炸，從而形成二次事故。

（三）火災(zāi)危害分析

1.造成人員傷亡。隧道火災(zāi)對(duì)人的傷害主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：一是空氣溫度高于人體所能承受的最高溫度，造成燒傷或燙傷;二是由于空間相對(duì)密閉，可燃物燃燒會(huì)消耗大量氧氣，容易形成窒息;三是可燃物在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的CO、CO2、HCN和其他有毒氣體，極易造成人員中毒。

2.破壞隧道結(jié)構(gòu)。當(dāng)隧道內(nèi)火災(zāi)發(fā)生到一定規(guī)模時(shí)，將導(dǎo)致隧道襯砌被燒壞，使得隧道結(jié)構(gòu)承載力降低。而防排水體系受到破壞時(shí)，將造成不同程度地滲水。

3.損壞隧道設(shè)施。隧道火災(zāi)對(duì)設(shè)施、設(shè)備的破壞主要表現(xiàn)在：燒毀照明系統(tǒng)，使能見(jiàn)度急劇下降;損壞通風(fēng)系統(tǒng)，令隧道排煙困難;破壞電氣設(shè)備、元器件及電氣線路，無(wú)法正常提供動(dòng)力、供電照明;損害通信、監(jiān)控等設(shè)施，使得遠(yuǎn)程監(jiān)控中心無(wú)法迅速做出應(yīng)急管理措施。

4.導(dǎo)致交通癱瘓。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，隧道內(nèi)車輛駛出難，救援車輛駛進(jìn)易難，該道路段將發(fā)生交通堵塞，嚴(yán)重時(shí)將致使市區(qū)交通癱瘓。

綜上，城市地下交通隧道發(fā)生火災(zāi)將造成不可預(yù)估的后果，須設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)，在最短的時(shí)間內(nèi)撲滅初期火災(zāi)，減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。而目前自動(dòng)滅火系統(tǒng)種類較多，相關(guān)規(guī)范也無(wú)明確要求，因此下文將對(duì)常見(jiàn)自動(dòng)滅火系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比分析。

二、自動(dòng)滅火系統(tǒng)對(duì)比分析

（一）水噴霧滅火系統(tǒng)

水噴霧滅火系統(tǒng)是通過(guò)噴頭將水流分解成水霧進(jìn)行冷卻滅火的一種固定式滅火系統(tǒng)。其滅火原理為水霧蒸發(fā)冷卻作用和缺氧窒息作用結(jié)合達(dá)到滅火效果。

優(yōu)點(diǎn)：水噴霧滅火系統(tǒng)降溫效果好，可持續(xù)降低煙塵，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，滅火條件要求低。缺點(diǎn)：耗水量較高，滅火后需排積水，電氣絕緣性差，工程造價(jià)較高。

該系統(tǒng)應(yīng)用于城市交通隧道，不但可降溫滅火，還可排除高溫?zé)煔?，有利于人員逃生，適用性較好。

（二）氣體滅火系統(tǒng)

氣體滅火系統(tǒng)是以液體、液化氣體或氣體狀態(tài)存貯于壓力容器內(nèi)，滅火時(shí)以氣體（包括蒸汽、氣霧）狀態(tài)噴射作為滅火介質(zhì)的滅火系統(tǒng)。其滅火原理為噴放的氣體體積急劇膨脹并吸收大量的熱，可降低火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的溫度，同時(shí)稀釋被保護(hù)空間的氧氣濃度達(dá)到窒息滅火的效果。

優(yōu)點(diǎn)：化學(xué)穩(wěn)定性高、易儲(chǔ)存、腐蝕性小、不導(dǎo)電、無(wú)毒、不對(duì)設(shè)備產(chǎn)生損壞。缺點(diǎn)：噴放大量氣體會(huì)降低空間氧氣濃度，因而具有一定的窒息性，管道沿程壓力損失較大，需設(shè)儲(chǔ)存站，且經(jīng)濟(jì)成本較高。

雖然氣體滅火系統(tǒng)滅火效率高，但應(yīng)用于隧道中時(shí)，易造成逃生人員窒息，因此適用性一般。

（三）氣溶膠滅火系統(tǒng)

該系統(tǒng)按產(chǎn)生方式可分為熱氣溶膠和冷氣溶膠，目前國(guó)內(nèi)工程上應(yīng)用的氣溶膠滅火裝置都屬于熱型。在熱作用下，滅火氣溶膠主要會(huì)形成氣相化學(xué)抑制和固相化學(xué)抑制，并全淹沒(méi)燃燒表面使其缺氧，最終滅火。

優(yōu)點(diǎn)：氣溶膠反應(yīng)器安裝靈活，無(wú)需管網(wǎng)，可帶電滅火。缺點(diǎn)：氣溶膠滅火系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高，不適于爆炸場(chǎng)所。

某些情況下，隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)人員較多，且存在車輛爆炸的可能性，因此氣溶膠滅火系統(tǒng)在隧道中的適用性一般。

（四）細(xì)水霧滅火系統(tǒng)

細(xì)水霧滅火系統(tǒng)是通過(guò)供應(yīng)設(shè)備使管道中的水流在噴頭處瞬間被撕裂成細(xì)水霧，并利用大量均勻細(xì)水霧汽化吸熱，隔離火源，形成窒息等功效，達(dá)到火源熄滅的滅火系統(tǒng)。

優(yōu)點(diǎn)：可帶電滅火，用水量少，對(duì)人體無(wú)害，對(duì)環(huán)境無(wú)影響，持續(xù)滅火能力強(qiáng)。缺點(diǎn)：需敷設(shè)管道，設(shè)置專用噴頭及高壓泵，一次性投資較高。

細(xì)水霧在空間相對(duì)密閉的環(huán)境中更容易降溫，降低煙氣濃度，因此在隧道中的適用性較好。

（五）超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)

超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)是由干粉供應(yīng)源通過(guò)輸送管道連接到固定的噴嘴上，通過(guò)噴嘴噴放超細(xì)干粉的滅火系統(tǒng)。其滅火原理為切割火焰，破壞燃燒鏈，稀釋氧氣，冷卻降溫，窒息滅火。

優(yōu)點(diǎn)：超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)便，無(wú)需管道，絕熱性能好，滅火效率高，施工周期短，系統(tǒng)工程投資低;缺點(diǎn)：干粉在一定期限內(nèi)結(jié)塊，需定期維護(hù)，維保成本高，滅火時(shí)對(duì)設(shè)備有污染。

超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)應(yīng)用于隧道時(shí)，噴放的大量干粉可能會(huì)損壞設(shè)備和其他車輛，甚至對(duì)逃生人員的眼睛、呼吸道、口腔粘膜造成損傷，因此適用性較差。

綜上，各類自動(dòng)滅火系統(tǒng)都具有各自的有缺點(diǎn)，理論上，水噴霧滅火系統(tǒng)和細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在城市交通隧道內(nèi)的適用性較好。而在實(shí)際工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)隧道結(jié)構(gòu)，滅火系統(tǒng)的滅火特征，經(jīng)濟(jì)造價(jià)等因素進(jìn)行綜合選擇。

三、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)城市地下交通隧道發(fā)生火災(zāi)的原因、火災(zāi)特征及火災(zāi)危險(xiǎn)性分析發(fā)現(xiàn)，隧道火災(zāi)危險(xiǎn)性巨大，須設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)。對(duì)比國(guó)內(nèi)常用滅火系統(tǒng)滅火原理及優(yōu)缺點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，水系自動(dòng)滅火系統(tǒng)較適用于城市交通隧道。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，還應(yīng)綜合考慮隧道結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)滅火特征、經(jīng)濟(jì)造價(jià)等因素，將城市隧道火災(zāi)損失降到最低。

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作者簡(jiǎn)介：張杰（1990—），男，四川德陽(yáng)人，碩士研究生，主要從事消防安全理論研究。

基金項(xiàng)目：四川省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2017JZ0022）。