超長公路隧道消防系統選擇

【摘要】通過現行規范及工程實例，對國內外目前通常采用的幾種消防系統進行了分析。超長隧道采用消火栓系統、滅火器及泡沫-水噴霧系統的組合形式，能比較有效的保障隧道消防安全。本文通過工程實例，具體說明了此組合的配置要求和參數選擇。

【關鍵詞】超長隧道；消防系統選擇；泡沫-水噴霧系統

1、概述

隧道結構復雜且屬于較封閉空間，公路隧道發生火災的主要原因包括：車輛電路短路、車輛碰撞、車輛裝載貨物自燃等原因。一旦發生火災，熱量不易消散，火災溫度較高，火災撲救相當困難。一般隧道火災發生隨隧道長度和交通量增加而增加。對于超長隧道，人員、車輛疏散困難，容易造成重大傷亡事故。

2、主要設計原則

超長隧道內消防系統的主要設計原則如下：

（1）在隧道消防安全技術體系中，對隧道內的初期火災，采取“自救為主，外援為輔”的基本原則，特別是超長隧道通過設置自動消防設施，如水噴霧滅火系統、泡沫-水噴霧滅火系統等，控制及抑制火災發展，保障人員安全疏散和應急救援、以及保護隧道的主體結構及重要設施，以確保隧道的營運安全。

（2）在隧道消防系統設計中，將不同的消防系統通過各種組合方式，形成安全可靠、經濟合理、組合最優的方案。

（3）隧道給水應安全可靠。通過消防泵房、消防水池的合理設計，隧道給水應滿足隧道內各用水點對水量、水質和水壓要求。

（4）各段隧道內同一時間內發生火災數按一次考慮。

3、消防系統分析

對于超長隧道，通常采用的幾種消防系統組合形式包括：

（1）消火栓系統+滅火器+固定式水成膜泡沫滅火系統；

（2）消火栓系統+滅火器 +自動噴水系統；

（3）消火栓系統+滅火器 +自動泡沫—噴淋系統；

消火栓系統加滅火器加固定式水成膜泡沫滅火的組合系統在隧道消防中已經廣泛應用，并有良好使用效果。消火栓系統：是成熟可靠的消防系統，可撲滅多種類型火災。水成膜泡沫滅火裝置：成熟有效的滅火藥劑，對撲滅隧道內油類火災有很好的效果。滅火器設置：使用方便、性能可靠，能及時撲滅隧道內各類初期火災。隧道內設置泡沫——噴淋滅火系統，屬于自動滅火系統。由壓力水、泡沫液容器、比例混合器、軟管、泡沫槍及箱體等組成的滅火系統。依靠泡沫和水成膜雙重作用能夠快速壓制火災，冷卻油面，并使燃油與空氣隔離，對撲滅隧道內油類火災有很好的效果。此系統需考慮隧道內通風系統的影響，并且系統投資較大，但對于超長隧道應考慮設置。對于隧道內設置自動噴水系統，由于水霧等因素對隧道內滅火的不利影響，美國、日本等均不推薦使用。

我國現有《公路隧道交通工程設計規范》中沒有明確要求使用泡沫噴淋系統，但指出：有條件的特別是特長隧道可考慮設置泡沫噴淋系統。《建筑設計防火規范》對隧道內是否設置自動噴水滅火系統也沒有作明確的規定。但根據上海市地方標準《道路隧道設計規范》及北京市地方標準《城市地下聯系隧道防火設計規范》的規定，一、二類及長度大于1000m的三類隧道宜設置水噴霧滅火系統。從現有國內城市交通隧道應用情況來看，上海翔殷路隧道、上海上中路隧道、上海長江隧道、杭州市慶春路過江隧道、杭州市錢江隧道、南京長江隧道、廈門翔安隧道、天津海河隧道等均采用了泡沫-水噴霧滅火系統。

4、工程實例

大連東星路工程東起東港商務區，西至會展路，全長8.8km，是連接東港商務區和星海灣的區域性主要通道。本工程中，西段隧道，南線全長4.070km；北線全長4.180km，雙向4車道，屬于一類城市交通隧道或超長隧道，西段隧道消防系統采用：消火栓系統、泡沫-水噴霧聯用滅火系統及滅火器設置。現針對西段超長隧道的消防設計說明如下：

（1）消火栓系統：隧道內消火栓系統用水量為20L/s，火災延續時間按3h計。消火栓系統最不利點供水壓力為0.30MPa。

（2）滅火器布置：隧道內可能發生的火災多為A、B、E類火災，滅火器選用磷酸銨鹽干粉滅火器及水成膜泡沫滅火器。在每孔隧道的兩側，單側每隔90m，兩側交錯設置滅火器箱一組，每組內設6kg裝磷酸銨鹽滅火器2 具、6L水成膜泡沫滅火器2 具。

（3）泡沫-水噴霧滅火系統技術參數：

持續噴射時間：泡沫混合液噴射時間20分鐘，水噴霧保護時間≥1小時；泡沫液選型：3%水成膜泡沫液（AFFF）；泡沫混合液供給強度q：6.5L/min.㎡；泡沫混合比：3%；隧道專用泡沫噴頭最低工作壓力：0.35MPa；系統響應時間：不大于45s；系統的作用面積：不大于600㎡。噴頭選用遠近程組合的隧道專用水成膜泡沫噴頭，噴頭最大布置間距為5米，噴頭流量為393L/min。每25米設置一套隧道專用泡沫噴霧控制閥組，系統設計流量考慮相鄰分區（50米）同時動作流量最大值。

系統設計流量考慮相鄰分區同時動作流量最大值。

故系統設計流量Q系=1.05×97%×Q實=66.7L/s；

泡沫設計流量=1.05×3%×Q系 =2.1L/s

經濟流速供水管v=1.2～2.0m/s。水噴霧總管DN300 ，泡沫總管DN65，敷設在隧道的單側頂板下全線環通。

泡沫儲存量=3%×Q系×T×1.1；采用3m3的泡沫罐充裝。

（4）消防泵房：在西段隧道南北線兩端各設一座消防泵房。消防泵房內包括水噴霧水泵泵組、泡沫泵組、泡沫罐、消火栓泵組、穩壓泵裝置等。南北線兩端各設一座消防水池，消防水池容積780m3。

（5）消火栓系統管線布置：由消防泵房內消火栓泵組引出兩根DN150的出水管，全線布置，形成安全可靠的消火栓總管環網。在每條隧道內單側每隔45m設置一組消火栓箱。在消火栓總管上每隔5 組消火栓設一只閥門。在隧道兩端道口處設置2 套水泵接合器。在兩端的水泵接合器附近設置室外消火栓，并在隧道兩端道口處各設2 只室外消火栓。隧道洞口外的消火栓用水量為30L/s。

結論：

超長公路隧道初期火災以自救為主，對隧道消防系統的設計需充分考慮其可靠性、可操作性及滅火效果。超長隧道采用消火栓系統、泡沫-水噴霧聯用滅火系統及滅火器組合消防系統，選取合理的設計參數，對于保障隧道安全必將起到重要作用。