汕頭市虎頭山隧道消防系統(tǒng)設(shè)計與探討

何瀟劍

（中鐵第六勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，天津 300308）

1 引言

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，區(qū)域路網(wǎng)不斷完善，城市交通隧道修建的越來越多，與一般隧道相比，城市交通隧道交通高峰時間長，交通量峰值大。由于隧道建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，近乎封閉區(qū)間，一旦發(fā)生火災(zāi)，人員疏散逃生和消防救援都比較困難。目前，國內(nèi)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不夠完善，尚無專門的城市交通隧道防火設(shè)計規(guī)范，進(jìn)行工程設(shè)計時，一般參考相關(guān)規(guī)范[1-5]，GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》僅對城市交通隧道消防設(shè)計提出原則性標(biāo)準(zhǔn)，消防系統(tǒng)只有常規(guī)消火栓系統(tǒng)和滅火器，交通運(yùn)輸部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JTG D70/2—2014《公路隧道設(shè)計規(guī)范 第二冊交通工程及附屬設(shè)施》做了進(jìn)一步完善，補(bǔ)充了固定式水成膜泡沫滅火裝置，至于自動滅火系統(tǒng)的設(shè)計，上述規(guī)范均未提出具體要求。因此，城市交通隧道消防系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)具體工程特點進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，同時，對一些關(guān)鍵的技術(shù)問題進(jìn)行深入探討。

2 工程概況

虎頭山隧道是汕頭市“東延、南拓”城市空間發(fā)展規(guī)劃的重要節(jié)點工程，項目起點位于虎頭山北麓，北接蘇埃海底通道，向南以隧道形式穿越虎頭山，隧道封閉段東線長度為640 m，西線長度為649 m，為城市主干道快速通道工程，距離隧道南端200 m 東側(cè)設(shè)有隧道管理附屬用房。

3 隧道消防系統(tǒng)方案分析與研究

虎頭山隧道以客運(yùn)為主，同時，會有部分貨車通過，根據(jù)相關(guān)研究，隧道內(nèi)主要發(fā)生的火災(zāi)類型為A、B 類火災(zāi)，B 類火災(zāi)更為突出，根據(jù)國內(nèi)城市交通隧道常用的消防系統(tǒng)，對下面3 種消防設(shè)計方案進(jìn)行分析研究。

3.1 方案一：消火栓系統(tǒng)+滅火器

方案一是國內(nèi)城市交通隧道消防設(shè)計的常用方案，消火栓系統(tǒng)一般以城市自來水或消防水池作為水源，消火栓在隧道一側(cè)按照一定距離間隔設(shè)置，滅火器在隧道兩側(cè)按照一定距離交錯設(shè)置，該方案可以有效撲滅A 類火災(zāi)。固體物質(zhì)著火后由于缺乏流動性，水體易附著于燃燒物表面，使燃燒物和空氣隔絕，從而有效撲滅A 類火災(zāi)。對于B 類油類或流淌火災(zāi)，控火滅火效果一般。滅火器使用方便、性能可靠，可以有效撲滅各類初期小范圍火災(zāi)。

3.2 方案二：消火栓系統(tǒng)+滅火器+固定式水成膜泡沫滅火裝置

方案二是在方案一的基礎(chǔ)上增設(shè)了固定式水成膜泡沫滅火裝置，其主要用來彌補(bǔ)方案一對于B 類火災(zāi)的缺陷，加強(qiáng)了城市交通隧道消防滅火效能，采用固定式水成膜泡沫滅火裝置，發(fā)生B 類油類或流淌火災(zāi)時，在泡沫和水成膜的雙重作用下，能夠迅速冷卻并覆蓋油面，使燃燒物與空氣隔絕，以達(dá)到撲滅B 類火災(zāi)的效果。

3.3 方案三：消火栓系統(tǒng)+滅火器+泡沫-水噴霧聯(lián)用滅火系統(tǒng)

該方案是在方案二的基礎(chǔ)上，由泡沫-水噴霧聯(lián)用滅火系統(tǒng)代替固定式水成膜泡沫滅火裝置，固定式水成膜泡沫滅火裝置需要人工手動，發(fā)生消防時屬于被動滅火，泡沫-水噴霧聯(lián)用滅火系統(tǒng)可以自動控制，亦可遠(yuǎn)程操作，屬于自動滅火系統(tǒng)，加強(qiáng)了隧道消防滅火系統(tǒng)的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。滅火時首先噴出泡沫，泡沫與水的混合比為3%，之后噴水進(jìn)行冷卻。撲滅A 類火災(zāi)時，泡沫液沿固體表面流淌并覆蓋于表面，比單純以水為滅火介質(zhì)的覆蓋率更高，相對滅火盲點較少，滅火效果更好；撲滅B 類火災(zāi)時，覆蓋于油面的泡沫，能隔絕空氣和抑止油氣蒸發(fā)，同時泡沫析出的液體又能對燃油起到冷卻作用，因此，對隧道內(nèi)發(fā)生的油類火災(zāi)及流淌火災(zāi)，能在極短時間內(nèi)撲滅。

根據(jù)上述分析研究，對3 種消防方案進(jìn)行性能綜合比較，見表1。

表1 3 種消防方案性能綜合比較

方案三中泡沫-水噴霧聯(lián)用滅火系統(tǒng)是一種較新的隧道消防系統(tǒng)，近年來被國內(nèi)外影響力較大的長大隧道廣泛使用，如汕頭蘇埃通道、深圳馬巒山隧道，日本東京灣隧道，但工程投資較高，一般適用于水下隧道和封閉段長度大于3 000 m的城市交通隧道，方案一設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)較低，對B 類火災(zāi)控火滅火效果極其有限，一般適用于封閉段長度小于500 m 的隧道。綜合考慮，汕頭市虎頭山隧道采用方案二較為合適，即隧道消防設(shè)計采用消火栓系統(tǒng)+滅火器+固定式水成膜泡沫滅火裝置。

4 隧道消防系統(tǒng)設(shè)計

4.1 消火栓系統(tǒng)

因隧道北部受場地限制，消防泵房和消防水池設(shè)置在隧道大里程端，消防水池有效容積為216 m3，從隧道南部規(guī)劃一路引入1 根DN200 mm 給水管，沿橋梁敷設(shè)至隧道北部洞口附屬用房，向消防水池補(bǔ)水，經(jīng)消防泵房消防泵加壓后引出2 根DN150 mm 消火栓總管，沿2 條隧道縱向敷設(shè)，全線貫通，形成安全可靠的消火栓總管環(huán)網(wǎng)，隧道室內(nèi)外消火栓共用消防管網(wǎng)。隧道消防最不利點位于西線小里程端洞口位置，消火栓壓力需求值約為0.62 MPa,為滿足要求，消防泵房內(nèi)設(shè)置消防主泵2 臺（一用一備，流量Q=30 L/S，揚(yáng)程H=65 m，功率N=35 kW），穩(wěn)壓泵2 臺（一用一備，流量Q=3.0 L/s，揚(yáng)程H=80 m，功率N=5.0 kW），氣壓罐1 個，有效容積300 L。

隧道室內(nèi)消防用水量為10 L/s，室外20 L/s，最不利點水槍充實水柱不小于10 m，火災(zāi)持續(xù)時間2 h。沿行車方向右側(cè)每隔40 m 設(shè)1 個消火栓箱，內(nèi)設(shè)2 個單口單閥消火栓，2 根φ65 mm 麻質(zhì)水帶，2 支φ19 mm 水槍，在總管最高點設(shè)放氣閥，在最低點設(shè)放水閥。

4.2 固定式水成膜泡沫滅火裝置

在隧道內(nèi)所有消火栓箱處均共箱設(shè)置固定式水成膜泡沫滅火裝置。該裝置主要由水成膜泡沫液桶、軟管卷盤、負(fù)壓式比例混合器、泡沫噴槍、水龍帶導(dǎo)向架及消防按鈕等組成。其中，水成膜泡沫濃縮液濃度為3%，容量為40 L，系統(tǒng)設(shè)計流量為1 L/s，噴射時間不小于22 min，射程不小于6 m，主要供駕駛員或消防隊員滅火使用。

4.3 滅火器

隧道及設(shè)備管理用房按嚴(yán)重危險級考慮，在隧道車行道左側(cè)，每40 m 設(shè)1 個干粉滅火器箱，與消火栓箱交錯設(shè)置，內(nèi)裝4 瓶5 kg 磷酸銨鹽干粉滅火器、防毒面具10 套。另外，在每個消火栓及水成膜泡沫滅火箱內(nèi)再放置4 瓶5 kg 磷酸銨鹽干粉滅火器?；㈩^山隧道消防系統(tǒng)布置圖如圖1 所示。

圖1 虎頭山隧道消防系統(tǒng)布置圖

5 隧道消防系統(tǒng)關(guān)鍵問題探討

5.1 對消火栓設(shè)置間距的探討

GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》、JTG D70/2—2014《公路隧道設(shè)計規(guī)范第二冊交通工程及附屬設(shè)施》要求：當(dāng)隧道內(nèi)設(shè)置消火栓系統(tǒng)時，消火栓間距不應(yīng)超過50 m，國內(nèi)設(shè)計的城市交通隧道也大都按此執(zhí)行，無論幾個車道的隧道消火栓間距都按50 m 設(shè)計，部分隧道較為保守，按45 m 取值，筆者認(rèn)為這種設(shè)計方法過于機(jī)械，是否能夠滿足消防要求，還需要進(jìn)行深入探討。隧道消防設(shè)計時，正確的做法應(yīng)該是執(zhí)行規(guī)范：“消火栓的保護(hù)距離應(yīng)滿足同層2 支水槍2 股水柱同時到達(dá)”，按此要求進(jìn)行計算確定，以汕頭市虎頭山隧道為例，隧道限界高5 m，隧道寬12.25 m，消火栓保護(hù)半徑為43.55 m，經(jīng)計算，消火栓間距S 為：(43.552-12.252）0.5=41.79 m，取整，按40 m 考慮較為合適。隧道消火栓間距布置圖如圖2所示。

圖2 隧道消火栓間距布置圖

5.2 消防泵房與消防水池設(shè)置位置的探討

關(guān)于城市交通隧道消防泵房與消防水池的設(shè)置位置，規(guī)范沒有嚴(yán)格要求，消防設(shè)計時應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行研究分析，當(dāng)隧道下穿自然水體或道路，附近地面沒有位置設(shè)置消防泵房和消防水池時，可設(shè)置于隧道行車入口端側(cè)墻上，泵房地面距離隧道出入口接地點應(yīng)滿足消防規(guī)范要求，即不大于10 m，國內(nèi)已經(jīng)運(yùn)營的典型隧道有洛新快速通道工程；當(dāng)隧道穿越山嶺時，如出口兩端用地緊張，可取消消防泵房，僅設(shè)置高位消防水池，隧道內(nèi)外消防系統(tǒng)采用常高壓方式，國內(nèi)已經(jīng)運(yùn)營的典型隧道有深圳鹽田坳隧道；當(dāng)城市交通隧道附近有位置設(shè)置附屬用房時，消防泵房和消防水池應(yīng)優(yōu)先考慮和附屬用房合建，既可以減少工程造價，又便于平時運(yùn)營維護(hù)，汕頭市虎頭山隧道采用此種設(shè)計方案。

6 結(jié)語

1）城市交通隧道在目前規(guī)范不完善的情況下，應(yīng)對多種消防方案進(jìn)行比選，當(dāng)隧道長度小于500 m 時建議采用方案一；當(dāng)隧道下穿水域或長度超過3 000 m 時建議采用方案三；介于二者之間時采用方案二。汕頭市虎頭山隧道消防系統(tǒng)設(shè)計采用方案二，即隧道內(nèi)設(shè)置消火栓系統(tǒng)、滅火器和固定式水成膜泡沫滅火裝置。

2）隧道消火栓間距應(yīng)根據(jù)消防規(guī)范計算確定，不應(yīng)簡單的取值50 m 或45 m，虎頭山隧道按照消防規(guī)范要求，經(jīng)計算取值為40 m；隧道消防泵房與消防水池設(shè)置位置，規(guī)范未做統(tǒng)一要求，應(yīng)根據(jù)隧道所處地理位置，周邊情況具體確定，虎頭山隧道采用與附屬用房合設(shè)的方案。

3）隧道各個消防系統(tǒng)的設(shè)計要滿足規(guī)范要求，當(dāng)和規(guī)范不一致或規(guī)范未做具體要求時，要依據(jù)隧道本身的特點，對一些關(guān)鍵的技術(shù)問題進(jìn)行探討，在此基礎(chǔ)上完成隧道消防系統(tǒng)設(shè)計。