國內公路隧道消防滅火系統設計規范的梳理

黃裕

【摘要】目前我國公路隧道消防技術標準尚未完善，在設計過程中，常遇到設計依據不足，各地標準多樣甚至互相矛盾等問題，導致隧道消防滅火的設計隨意性較大。鑒于此，本文對國內幾本涵蓋隧道消防滅火系統的主要規范和標準進行了梳理，對比了隧道防火等級、滅火設施的確定，同時對各消防滅火系統的主要參數進行了比較，以期為公路隧道消防技術標準的制定及公路隧道消防滅火系統的設計提供參考。

【關鍵詞】公路隧道;規范;隧道消防;消防滅火系統

我國已經成為世界最大的地上地下空間和隧道市場國家。為落實擴大內需、促進經濟發展、改善人民群眾的出行條件，我國公路鐵路隧道、城市軌交、海底隧道都在進行大規模的建設推進。故對公路隧道的設計技術、安全風險的保障均提出了更高層面的要求。特別是近年來國內外有關隧道火災的報道屢見不鮮，提高了大家對隧道消防安全的重視。

與發達國家相比，我國公路隧道建設起步較晚，公路隧道消防相關規范、標準還不完善，公路隧道內滅火設施的設置情況與發達國家相比還有較大的差距。近年來某些省市、行業相繼發布了一些標準來約束設計，但國家層面還尚未出臺針對公路隧道消防的設計規范，使得設計過程中產生了不少困惑和爭議之處。因此，開展現有規范、標準的分析研究，可為我國公路隧道消防滅火規范、標準的制定、完善提供借鑒和參考。

1、規范簡讀

目前已實施的與公路隧道消防滅火系統設計相關的規范、標準大致分以下幾類：

第一類是國家規范 如：建筑設計防火規范（GB50016-2014 2018版[1] 以下簡稱建規）;消防給水及消火栓系統技術規范（GB50794-2014）[2]，這兩本規范適用于城市交通隧道;第二類是行業標準：公路隧道設計規范第二冊 交通工程與附屬設施（JTGD70/2-2014[3] 以下簡稱隧規），適用于各等級公路隧道;第三類是地方標準：1.上海市地方標準：道路隧道設計標準（DG/TJ08-2033-2017）[4]，適用于采用盾構法、沉管法、明挖法建造的城市和公路機動車專用道路隧道;2.北京市地方標準：城市地下聯系隧道防火設計規范（DB11/T1246—2015）[5]，適用于通行非危險化學品機動車的新建、改建和擴建的城市地下聯系隧道;云南省地方標準：公路隧道消防技術規程（DBJ53-14-2005）[61]，適用于高速公路和一級公路隧道，以及長度超過1000m的二級公路隧道，不適用于城市隧道、水下隧道;湖南省地方標準：公路隧道消防技術規范（DB43/729-2012）[7]，適用于高速公路隧道、一級隧道、城市交通隧道以及水下交通隧道。

2、隧道的防火分級及消防滅火系統的確定

2.1防火分級

建規將單孔和雙孔隧道按照封閉段長度和交通情況分為一、二、三、四類;隧規根據隧道單洞長度和設計年度預測單洞年平均日交通量劃分為A+ A B C D 五級（單洞和雙洞不同）。上海地方標準將隧道根據封閉段長度和預測單洞年平均日交通量分為一、二、三、四、五 5個等級（單洞和雙洞相同）。北京地方標準根據封閉段長度和交通情況將隧道分為一、二、三、四類。云南省地方標準將隧道的防火等級根據公路等級、隧道長度和交通量劃分為I II III 3個等級。湖南省地方標準根據隧道類型、火災規模、隧道長度、日均交通量將防火等級劃分為I II III IV 4個等級。

綜上來看，目前國內還沒有一個統一的標準來明確隧道的防火等級，雖基本根據隧道封閉段長度、交通量、交通情況（含火災規模）進行分類，但也各有說法。另外，并非每條隧道道路專業都能提供較為準確的年平均日交通量。而對于交通情況而言，是否可進行交通管制，是否通行危險化學品，通行危險化學品的種類都需相關部門進行評估來確定，這就使防火等級的劃分增加了很多的變數。所以筆者認為，在隧道的定性過程中，從嚴而定防火等級是比較可靠的做法。

2.2消防滅火系統的確定

從表1可以看出，隧道消防的滅火設施主要分為二類，第一類為人工手動滅火系統，包括滅火器、消火栓系統和固定式泡沫滅火裝置。滅火器和消火栓系統均為消防滅火中最經濟有效的設施，兩者造價低廉，可靠性高，對初起火災有非常好的控制作用，滅火器更是操作簡單，行車人員都能迅速使用。固定式泡沫滅火裝置，可彌補滅火器噴射時間較短的缺點，增加行車人員對于初期汽油類火災的自救撲滅能力。第二類為自動滅火系統，包括水噴霧系統、細水霧系統和泡沫-水噴霧聯用滅火系統等。水噴霧系統和細水霧系統具有控制初期火災，阻止火勢蔓延，冷卻降溫的效果。泡沫-水噴霧聯用滅火系統既可控制又可撲滅初期火災。在設計中，根據隧道類型、防火等級對滅火設施進行選擇，隧道防火分級越高，使用的系統越多且越復雜。

值得注意的是，僅湖南地標提到了細水霧滅火系統，但并沒有明確采用低壓、中壓或高壓中的哪一類。細水霧系統的原理與水噴霧系統一致，但壓力更高，產生的水滴粒徑更細，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，水漬損失小，但造價昂貴，系統復雜。近來有試驗指出，低壓細水霧系統比高壓細水霧系統更適用于隧道消防[8，9]。目前，細水霧系統在鐵路隧道消防中已有不少應用[10，11，12]，在公路隧道中的應用暫時還較少。

在有明確地方標準的幾個省市，滅火設施的選擇較有約束性，而國內的其他大部分省市地區，主要還是以隧規、消規為參考依據，在自動滅火系統的選擇上隨意性較大，即使是我國已建成的最長秦嶺終南山隧道（18.02km）也僅僅設置了滅火器、消火栓、固定式水成膜泡沫滅火裝置這三種[8，9]，而其他長度較短，交通情況比較簡單的隧道而言，通常僅設置滅火器和消火栓。筆者建議可結合隧道的實際用途、交通流量和火災危險性來確定需設置的自動滅火系統類型，并盡早征詢消防局、交通局等管理部門的意見，綜合考慮當地的實際消防力量，保證隧道消防的安全性下，適當考慮經濟性。

2.3 主要消防滅火系統參數的比較

2.3.1室內外消火栓系統

一般封閉段在500m以上的隧道，均應考慮設置室內外消火栓系統，但是從表2也可以看出，各地的消火栓系統對于主要設計參數的規定是有一定區別的。其中隧規與其他標準有兩個明顯的區別。第一個區別：隧規對室外消火栓系統的用水量沒有明確的規定，僅僅在10.2.9條內提到了“在洞口附近應設置室外消火栓和消防水泵接合器，其數量應根據隧道消防用水量計算確定?！贝艘滓鹪O計上的歧義，導致部分設計人員計算消防水池容積時的一次火災用水量只考慮室內消火栓用水量而忽略室外消火栓用水量。另外，筆者認為，水泵接合器的作用是向室內管網輸水，故水泵接合器的數量應與室內消火栓的用水量一致。而室外消火栓的設置，除了滅火以外，還應滿足消防隊員前來撲救隧道火災時作為首先進攻、火災偵查和自我保護的作用，其數量并不應根據室內消防用水量簡單確定，所以這樣的規定是值得商榷的，應補充具體的室外消火栓用水量標準。第二個區別：隧規對于封閉段長度大于3km的隧道，火災延續時間規定為4h，均大于其他規范和標準。比如，同樣3km的城市隧道，按照云南地標，若市政供水不能提供兩路供水，則室內外消火栓系統在消防水池內的儲水量為20×3.6×3+30×3.6×3=540m3，按照隧規的標準，則為20×3.6×4+30×3.6×4=720m3，多了180m3的儲水量，如再疊加水噴霧等其他消防系統的用水量，消防水池的儲水量將達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、建設成本將會相當高。

除了室內外消火栓用水量各地略有區別外，上海、云南、湖南三地的標準對室內消火栓的充實水柱規定也有所不同。云南地標為13m;上海的規定為≮0.3MPa，根據消火栓水龍帶等的配置，換算成充實水柱為15m左右;湖南標準是按計算確定，一般隧道的高度界限在5m，換算成充實水柱長度為5.7m，若要保證火災發生時有2股充實水柱同時達到，則消火栓的布置間距根據隧道寬度需要適當減小，消火栓數量則會增多，而提高充實水柱，消火栓泵的揚程就需要適當取大。筆者認為，相較而言還是應該適當提高水槍的充實水柱，按不小于13m設計比較合適。

2.3.2 固定式水成膜泡沫滅火系統

此系統在各規范和標準中的表述不同，隧規稱之為固定式水成膜泡沫滅火裝置;上海地標稱之為泡沫消火栓系統;云南地標稱之為水成膜泡沫滅火裝置;湖南地標稱之為固定泡沫滅火裝置。實際在隧道中的應用均為介質為3%水成膜泡沫液的泡沫消火栓，可與消火栓箱協調安裝在同一洞室內。

從表3可看出，隧規和上海地標在主要參數上的規定較為一致，但云南地標區別較大，云南地標有泡沫混合液供給強度的要求，其他兩地均為流量的要求。但筆者認為隧道內發生火災的范圍及物品有不確定性，難以計算出最大流淌面積，對于泡沫消火栓來說，流量比強度的規定更為合適。重要的是，云南地標的實施時間為2005年，其參考的是已作廢的《低倍數泡沫滅火系統設計規范（GB50151-92》，而新版《泡沫滅火系統設計規范（GB50151-2010）》 已于2010年實施，且此新規范中的4.5.4條明確了公路隧道泡沫消火栓箱的設置規定。故筆者認為云南地標在此系統中的參數規定已不具有約束意義，在固定式水成膜泡沫滅火系統的設計中，參考隧規和上海地標較為合適。

2.3.3 水噴霧滅火系統和泡沫-水噴霧聯用滅火系統

隧規和建規中并無提到水噴霧系統和泡沫-水噴霧聯用滅火系統。湖南地標只提到了泡沫-水噴霧聯用滅火系統。從表4可以看出，上海地標和北京地標在水噴霧系統設計中的參數規定區別較大。因為水噴霧滅火系統既可用于撲救固體物質火災、丙類液體火災、飲料酒火災和電氣火災，并可用于可燃氣體和甲、乙、丙類液體的生產、儲存裝置或裝卸設施的防護冷卻[14]。從各參數的確定上來看，北京地標將水噴霧系統作為獨立的滅火系統進行設計，而上海地標則將此系統僅用于防護冷卻，起滅火作用還是考慮采用泡沫-水噴霧聯用滅火系統。但上海地標的參數規定與《水噴霧滅火系統設計規范（GB50219-95）已作廢》這本規范較為一致，而新版《水噴霧滅火系統設計規范（GB50219-2014）》[14]中則提高了水噴霧系統用于防護冷卻作用時的持續時間，同時加快了響應時間，筆者認為在設計中應從嚴而選。

從表5可看出，上海、北京、湖南三地在泡沫-水噴霧聯用滅火系統中各項參數的規定區別不大。對于滅火系統的響應時間，上海較湖南的規定更嚴格一些。值得一提的是，泡沫-水噴霧系統的保護區面積在三地標準中均沒有確定值，和常規水噴霧系統一致，均按實際保護對象的具體情況進行設計。綜合幾本標準來看，可根據隧道的結構特點和隧道路面寬度、高度，以25m長度為一個保護區，火災時開啟相鄰的2個保護區來進行劃分，總面積不大于600m2?，F今，市面上已有不少消防設備廠家對隧道專用泡沫噴霧噴頭進行了比較深入的試驗研究，對于常見的單車道、雙車道和三車道的隧道寬度都有相應不同流量系數、保護面積的噴頭與之匹配，可在設計中充分考慮環境特點，在保證滅火效果的同時，選取經濟合理的噴頭組合方案。

2.3.4 滅火器的配置

除隧規以外，所有規范和標準均只規定了隧道需要配置適用A、B、C類型火災的滅火器，而未規定具體的充裝材質，常規使用的為磷酸銨鹽干粉滅火器。

表6中可看出，對于每個滅火器設置點的滅火器數量有兩種表述類型。建規、上海地標、北京地標根據隧道分級規定了不少于2具或者4具，而遂規、云南和湖南地標規定滅火器的數量為2-3具或者2-5具。筆者認為，“不少于”這個表達太為寬泛，令設計難以下手，隨意性大。參考《建筑滅火器配置設計規范（GB50140-2005）》[15]6.1.2條規定“每個設置點的滅火器數量不宜多于5具?！惫示C合考慮明確設置2-5具更為合適。另外，從表5也可看出，僅隧規和北京地標規定了滅火器的充裝量，云南地標則在條文解釋推薦了滅火器的型號，其他幾本規范標準未提及此參數。而充裝量是滅火器配置中很重要的參數，充裝量代表了每具滅火器的滅火級別，如5-8kg充裝量可滿足A、B、C類火災嚴重危險級的配置基準，而若使用3kg的充裝量只可滿足中危險級的配置基準，所以無充裝量的具體規定，只講配置點滅火器數量和配置點間距則意義不大也不合理。筆者更為推薦云南地標的滅火器設計方法，與建筑設計中滅火器的設計方法類似：根據隧道通行車輛的種類不同分為不同的危險等級，根據隧道長度類型、隧道內滅火系統設置情況（是否設置消火栓系統等）、滅火器設置距離、單洞隧道建筑凈寬和每具滅火器最小配置滅火級別進行滅火器種類和數量選擇。

結語：

由于國內尚無公路隧道消防設計的國家規范，故在設計過程中需要交叉查閱多本規范，而各本規范的實施有先后性、各地編制規范考量的角度也不同，難免讓設計人員在設計過程中有各種疑惑之處。建議國家相關部委可以盡快將《公路隧道消防技術規范》的實施提上日程，統一各類隧道消防中的設計參數，從工程源頭保證隧道消防的安全性和經濟性。

本文將隧規、上海、北京、云南、湖南地方標準，在防火分級、滅火設施的確定、隧道常見滅火系統的主要參數進行了較為系統的比較。提出了公路隧道消防設計中的一些心得體會和個人看法。以期為公路隧道消防給水設計起到借鑒作用。希望業界同行能積極討論，不當之處還請同行海涵。

參考文獻：

[1]GB50016-2014 2018版 建筑設計防火規范

[2]GB50794-2014消防給水及消火栓系統技術規范

[3]JTGD70/2-2014公路隧道設計規范第二冊交通工程與附屬設施

[4]DG/TJ08-2033-2017道路隧道設計標準

[5]B11/T1246-2015城市地下聯系隧道防火設計規范

[6]DBJ53-14-2005公路隧道消防技術規程

[7]DB43/729-2012公路隧道消防技術規范

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[13]GB50151-2010泡沫滅火系統設計規范

[14]GB50219-2014水噴霧滅火系統設計規范

[15]GB50140-2005建筑滅火器配置設計規范