水下公路隧道消防系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)分析

夏維

（中國公路工程咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100089）

0 引言

當(dāng)前，我國城鎮(zhèn)化建設(shè)水平逐漸提升，大量人口從鄉(xiāng)村向鄰近城市轉(zhuǎn)移，極大地增加了城市的交通壓力。在這一背景下，為了緩解交通壓力，部分有條件的城市建立了水下公路隧道，為城市交通壓力的緩解作出較為突出的貢獻(xiàn)。

目前，由于水下公路隧道消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還不夠全面，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)性操作有待提高，使得水下公路隧道消防系統(tǒng)存在一定安全隱患，由此可見，開展水下公路隧道消防系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究具有一定的迫切性和現(xiàn)實(shí)性。

1 水下公路隧道火災(zāi)情況概述

1.1 水下公路隧道及其火災(zāi)特點(diǎn)

廣義的水下隧道是指通過人工方法挖掘的、處于水下的一種可供人員通行的隧道。早在公元前2160年左右，巴比倫就已經(jīng)建成第一個(gè)水下隧道，總長度為900m，可供人員通行；近代以來，英國在1825 年修建第一條泰晤士河水下隧道；20 世紀(jì)30 年代之后，科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，水下隧道建設(shè)技術(shù)也得到顯著提升，至80 年代前后，世界范圍內(nèi)已經(jīng)修建100 余條水下隧道。

本文所研究的對(duì)象主要是指現(xiàn)代社會(huì)修建的可供車輛通行的標(biāo)準(zhǔn)化、現(xiàn)代化水下公路隧道。

水下公路隧道具有相當(dāng)強(qiáng)的封閉性，斷面相對(duì)較小，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，與傳統(tǒng)的地面建筑火災(zāi)相比，存在比較明顯的區(qū)別。在實(shí)踐中，水下公路隧道火災(zāi)一般存在以下重要特點(diǎn)：

一是隨機(jī)性大。水下公路隧道的基礎(chǔ)構(gòu)造物一般不具備可燃性，其發(fā)生的火災(zāi)一般是內(nèi)部行駛車輛引發(fā)的，具體誘發(fā)原因包括車輛碰撞事故、車載爆炸物爆炸、車上易燃物引燃、人為縱火等多種情況，具有相當(dāng)強(qiáng)的隨機(jī)性，很難根據(jù)某些線索推斷并在此基礎(chǔ)上阻斷火災(zāi)發(fā)生。

二是時(shí)間短且發(fā)展速度快。從空間結(jié)構(gòu)角度而言，隧道是一個(gè)狹長甬道，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，很容易受到縱向風(fēng)的影響，在很短的時(shí)間內(nèi)，火災(zāi)就會(huì)發(fā)展到相當(dāng)猛烈的程度，因此，隧道火災(zāi)的撲救難度普遍較大。

三是危害性大。隧道存在較強(qiáng)的特殊性，屬于半密閉結(jié)構(gòu)，同時(shí)，隧道內(nèi)部還有汽車運(yùn)行產(chǎn)生的大量尾氣，二者導(dǎo)致隧道內(nèi)部空氣含氧量相對(duì)較低。當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的不完全燃燒產(chǎn)物，在隧道內(nèi)部形成濃煙并迅速擴(kuò)散，在很短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)導(dǎo)致隧道內(nèi)部溫度上升。在現(xiàn)實(shí)中，隧道火災(zāi)通常會(huì)導(dǎo)致較大的人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失，特別是在交通密度較大的隧道中，營救難度通常很大，社會(huì)危害性極其嚴(yán)重[1]。

1.2 水下公路隧道火災(zāi)產(chǎn)生的根本原因

對(duì)水下公路隧道火災(zāi)產(chǎn)生的根本原因進(jìn)行分析與探究也是非常重要的，現(xiàn)實(shí)中，水下公路隧道發(fā)生火災(zāi)的主要原因一般包括：

一是隧道內(nèi)部車輛碰撞。隧道內(nèi)部空間狹小，車輛相對(duì)較多，通行視野較差，很容易導(dǎo)致內(nèi)部車輛碰撞，嚴(yán)重者導(dǎo)致車輛起火，進(jìn)而誘發(fā)隧道火災(zāi)。

二是隧道內(nèi)部車輛故障。車輛在隧道內(nèi)部如果出現(xiàn)電氣線路故障、制動(dòng)故障等情況，也很容易導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生。

三是隧道內(nèi)部車輛搭載貨物自燃。水下公路隧道通常會(huì)為載貨車輛提供通行服務(wù)，部分貨車搭載著易燃易爆物品，在隧道內(nèi)部如果自燃，則會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生；如果其他車輛引發(fā)的火災(zāi)蔓延到搭載易燃易爆物品的貨車上，則會(huì)進(jìn)一步加大火災(zāi)的危害程度。

2 國內(nèi)外水下公路隧道消防現(xiàn)狀

2.1 國外水下公路隧道消防現(xiàn)狀

與國內(nèi)相比，國外水下公路隧道建設(shè)時(shí)間相對(duì)較早，發(fā)展時(shí)間較長，內(nèi)部設(shè)施建設(shè)及相關(guān)法律法規(guī)均具備較強(qiáng)的成熟性。例如，英法海峽隧道就是其中的典型代表，該隧道由三條平行隧道構(gòu)成，三條隧道的長度均為51km，其中，海底段的隧道長度為38km，是世界上最長的海底隧道，其現(xiàn)代化程度較高。該水下公路隧道的消防設(shè)施也比較齊備，共有4 個(gè)供水水源，分別設(shè)置有4 座800m3的消防水池，同時(shí)配備了各類專業(yè)消防設(shè)施，包括穩(wěn)壓泵、泡沫產(chǎn)生器、連接管道等，基本能夠滿足實(shí)際消防需求[2]。

2.2 國內(nèi)水下公路隧道消防現(xiàn)狀

國內(nèi)水下公路隧道建設(shè)時(shí)間相對(duì)較短，消防設(shè)施建設(shè)力度及完善程度仍有一些不足，但是隨著時(shí)代的發(fā)展，我國水下公路隧道的消防設(shè)施建設(shè)正在向著全面化、實(shí)用化的方向發(fā)展。在實(shí)踐中，近幾年新建的水下公路隧道消防系統(tǒng)基本都采用了先進(jìn)的消防系統(tǒng)，如泡沫-水噴霧自動(dòng)滅火系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)等，提升了水下公路隧道的消防能力[3]。

例如，在南京長江越江隧道中，其消防系統(tǒng)就達(dá)到了比較完善的程度，在隧道的敞開段、暗埋段、盾構(gòu)段，均按照50m 的間距設(shè)置了用水量為20L/s 的消火栓箱，在暗埋段、盾構(gòu)段設(shè)置了泡沫-水噴霧自動(dòng)滅火系統(tǒng)，每間隔25m 設(shè)置一個(gè)雨淋閥組，其流量按照不利情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，基本能夠滿足大多數(shù)情形下的消防需要。

在相關(guān)法律文件方面，我國當(dāng)前的水下公路隧道消防法律文件的完善程度仍顯不足。例如，在《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50151—2010）這一標(biāo)準(zhǔn)性文件中，對(duì)于公路隧道中泡沫-水噴霧自動(dòng)滅火系統(tǒng)防火分區(qū)等的設(shè)置參數(shù)并沒有進(jìn)行明確規(guī)定，僅確定了消火栓箱的設(shè)置間距、泡沫混合液連續(xù)供給時(shí)間，無法對(duì)隧道消防提供有效指導(dǎo)。

根據(jù)上述內(nèi)容可知，當(dāng)前我國水下公路隧道消防系統(tǒng)的建設(shè)已經(jīng)達(dá)到了比較完善的程度，在實(shí)踐中的現(xiàn)代化水平相對(duì)較高。但是在法律文件方面有待完善，很難為現(xiàn)代水下公路隧道消防系統(tǒng)的建設(shè)提供明確指引[4]。

3 水下公路隧道消防系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

3.1 消防系統(tǒng)設(shè)置要點(diǎn)

水下公路隧道的長度存在比較明顯的差異，不同長度水下公路隧道火災(zāi)的危害性不同，因此，其內(nèi)部消防系統(tǒng)的設(shè)置也應(yīng)當(dāng)結(jié)合隧道的實(shí)際長度進(jìn)行選擇。具體為：

一是當(dāng)水下公路隧道長度在500m 以下時(shí)，設(shè)置滅火器即可。

二是當(dāng)水下公路隧道長度在500m 以上、1000m 以下時(shí)，需要設(shè)置室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)、水成膜泡沫滅火裝置、滅火器。

三是當(dāng)水下公路隧道長度在1000m 以上、3000m以下時(shí)，需要設(shè)置室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)、水成膜泡沫滅火裝置、滅火器，可以根據(jù)需求設(shè)置泡沫-水噴霧自動(dòng)滅火系統(tǒng)。

四是當(dāng)水下公路隧道長度在3000m 以上時(shí)，需要設(shè)置室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)、水成膜泡沫滅火裝置、滅火器、泡沫-水噴霧自動(dòng)滅火系統(tǒng)。

3.2 消火栓系統(tǒng)設(shè)置要點(diǎn)

消火栓系統(tǒng)是水下公路隧道消防系統(tǒng)的核心內(nèi)容，具體設(shè)置要點(diǎn)如下：

首先，在隧道盾構(gòu)段、引道段、明挖暗埋段均應(yīng)當(dāng)設(shè)置消火栓系統(tǒng)，水下公路隧道消防體系中的消火栓系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)包括消火栓箱、供水管道、泵機(jī)組、報(bào)警器。

其次，應(yīng)對(duì)隧道內(nèi)部的各項(xiàng)關(guān)鍵要素進(jìn)行詳細(xì)設(shè)置，例如，室內(nèi)消火栓與室外消火栓在用水量上存在一定差異，分別為20L/s、30L/s，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證4 個(gè)水槍能夠同時(shí)發(fā)揮作用。

最后，隧道內(nèi)部消火栓箱是重要的供水設(shè)備，因此應(yīng)當(dāng)保證其間距能夠滿足用水需求，最大間距不能超過50m。

3.3 水成膜泡沫滅火裝置要點(diǎn)

水成膜泡沫滅火裝置的先進(jìn)性相對(duì)較強(qiáng)，其布設(shè)要點(diǎn)包括：

首先，該設(shè)備的布設(shè)間距應(yīng)當(dāng)控制在50m 以內(nèi)，在實(shí)踐中通常可以放在消火栓箱附近。其次，水成膜泡沫滅火裝置參數(shù)應(yīng)符合要求，主要包括流量大于30L/min、供給強(qiáng)度大于5L/（min·m2）、持續(xù)供給時(shí)間大于20min、軟管長度大于25m 等。最后，水成膜泡沫滅火裝置的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)完整，一套完整的裝置一般包括軟管、泡沫容器、負(fù)壓式比例混合器、導(dǎo)向架、噴槍以及其他重要組件。

3.4 泡沫-水噴霧自動(dòng)滅火系統(tǒng)設(shè)置要點(diǎn)

泡沫-水噴霧自動(dòng)滅火系統(tǒng)是當(dāng)前時(shí)代背景下較為先進(jìn)的消防系統(tǒng)之一，其在隧道火災(zāi)中的實(shí)際表現(xiàn)相對(duì)較強(qiáng)，在長距離隧道中具有安裝必要性。首先，該系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)包括組合噴頭、控制閥組、水噴霧泵組、供水管道、泡沫液管道、儲(chǔ)液罐等。其次，泡沫-水噴霧自動(dòng)滅火系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)均應(yīng)滿足實(shí)際要求，主要包括供給強(qiáng)度大于6.5L/（min·m2）、持續(xù)供給時(shí)間大于10min、防護(hù)分區(qū)為25m 等。最后，相關(guān)技術(shù)人員在長期實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)隧道內(nèi)部存在高大車輛，且隧道為雙向六車道時(shí)，傳統(tǒng)的單側(cè)遠(yuǎn)近組合噴頭很難發(fā)揮最佳效果，因此，在雙向六車道的大型隧道中，可以在隧道兩側(cè)均設(shè)置噴頭。

3.5 滅火器設(shè)置要點(diǎn)

在水下公路隧道消防系統(tǒng)中，無論任何長度的隧道，均需要設(shè)置滅火器，滅火器體積小，靈活性相對(duì)較強(qiáng)，能夠輕松撲滅小型火災(zāi)，同時(shí)彌補(bǔ)部分特殊情形下其他消防設(shè)施無法實(shí)現(xiàn)全面覆蓋的缺陷。首先，在隧道內(nèi)部，需要在隧道盾構(gòu)段、引道段、明挖暗埋段三個(gè)重要段落的兩側(cè)，按照特定長度（一般為25m），交錯(cuò)設(shè)置滅火器。其次，隧道火災(zāi)一般為電氣火災(zāi)，因此可以選用磷酸銨鹽干粉滅火器，該滅火器在隧道火災(zāi)中能夠發(fā)揮較好的滅火效果。最后，出于便攜考慮，滅火器應(yīng)盡量選擇體積較小的，總重量在6kg 左右為最佳標(biāo)準(zhǔn)[5]。

3.6 防災(zāi)救援點(diǎn)的消火栓系統(tǒng)設(shè)置

防災(zāi)救援點(diǎn)是水下公路隧道消防系統(tǒng)的重要組成部分。首先，在其內(nèi)部應(yīng)設(shè)置高壓細(xì)水霧消火栓系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要組成部分為高壓泵組、系統(tǒng)過濾裝置、水箱、消火栓箱等，能夠獨(dú)立執(zhí)行隧道內(nèi)部滅火任務(wù)。其次，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)在隧道內(nèi)部設(shè)置消防泵房，為了滿足實(shí)際工作情境中的進(jìn)水壓力要求，應(yīng)在主泵附近設(shè)置補(bǔ)水增壓泵。最后，在防災(zāi)救援點(diǎn)附近600m 內(nèi)，應(yīng)當(dāng)設(shè)置48 組消火栓箱，以滿足各種場(chǎng)景下的火災(zāi)撲救需求。

3.7 水下公路隧道消防系統(tǒng)水源選擇要點(diǎn)

在滅火過程中，選擇合適、充沛的水源也是非常重要的。具體而言，水下公路隧道消防用水對(duì)于水體質(zhì)量沒有特殊要求，在實(shí)踐中，相關(guān)單位一般會(huì)選擇市政水源、消防水池作為水下公路隧道消防系統(tǒng)的水體來源，如果上述兩種資源無法滿足消防需求，也可以引進(jìn)天然水源作為消防水源。但是，在采用天然水源為消防系統(tǒng)進(jìn)行供水時(shí)，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合實(shí)際情況，采取必要技術(shù)措施保證供水的穩(wěn)定性。例如，較長的水下公路隧道一般都在遠(yuǎn)離市區(qū)的偏遠(yuǎn)地區(qū)，選擇市政水源、消防水池作為其供水來源具有很大的難度。在這種情況下，相關(guān)技術(shù)人員可以選擇深井供水、山澗溪流及隧道滲透水供水等方法，其中，深井供水基本能夠滿足消防需求，同時(shí)穩(wěn)定性也相對(duì)較強(qiáng)，但是，此種方法在實(shí)踐中一般需要消耗較高的建設(shè)成本。山澗溪流及隧道滲透水收集的難度相對(duì)較低，不需要消耗較高的建筑成本，但是此種方法的穩(wěn)定性相對(duì)較差，無法實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定供水，在處理大型火災(zāi)時(shí)很容易出現(xiàn)水資源供給不足的問題?？傊?，水源的選擇并不是固定的，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)水下公路隧道所在地的實(shí)際情況合理選擇，同時(shí)應(yīng)當(dāng)綜合考慮建設(shè)成本、水源可靠性這兩個(gè)關(guān)鍵要素。

4 結(jié)語

綜上所述，在水下公路隧道火災(zāi)預(yù)防重要性日益增長的時(shí)代背景下，保證其消防設(shè)施的完善與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全具有十分重要的價(jià)值與意義。本文選取了水下公路隧道這一典型的水下隧道類別，對(duì)其在消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了全面分析。當(dāng)前，我國與水下公路隧道消防相關(guān)的規(guī)范性文件中，對(duì)于消防系統(tǒng)的規(guī)定相對(duì)較少，因此，相關(guān)單位可以充分結(jié)合自身的實(shí)際情況，以本文提出的技術(shù)要點(diǎn)為參考，對(duì)自身存在的不足進(jìn)行查找與完善，以提升自身的消防安全水平。