在城市公路隧道中應用自動噴水滅火系統的可行性討論

韓嘯

摘 要：隨著隧道火災的頻繁發生，能否在隧道中采用自動噴水滅火系統逐漸成為研究的熱點。本文介紹了自動噴水滅火系統在國內外隧道中的應用現狀，總結了在隧道中采用自動噴水滅火系統的優缺點及爭論，并根據國外對隧道中采用自動噴水滅火系統進行的試驗，得出該系統可降低隧道溫度且能防止火勢蔓延的結論，從而證明自動噴水滅火系統在隧道中具有良好的應用前景。

關鍵詞：城市公路隧道消防;自動噴水滅火系統;應用前景

一、自動噴水滅火系統在隧道中的應用現狀

自動噴水滅火系統按噴頭的開閉形式可分為開式自動噴水滅火系統和閉式自動噴水滅火系統。其中，開式自動噴水滅火系統可分為雨淋滅火系統、水幕系統、水噴霧滅火系統、雨淋自動噴水——泡沫聯用系統等;閉式自動噴水滅火系統則可分為干式、濕式、預作用自動噴水滅火系統，以及重復啟閉預作用滅火系統、閉式自動噴水——泡沫聯用系統等。

世界道路協會（PIARC）在《隧道中火災與煙氣控制》[1]報告里列舉了西方國家在隧道內使用自動噴水滅火系統的情況。

在歐洲，特殊用途的隧道才必須安裝自動噴水滅火系統。挪威有兩條隧道安裝了自動噴水滅火系統，目的是保護添加了聚亞氨酯的隧道內襯。荷蘭有一條貨運鐵路（Betuweroute），總長15千米，沿線共有5條隧道，由于該鐵路線上有危險物品運送，故隧道中安裝了無延時的自動噴水——泡沫聯用系統。測試結果顯示該系統不僅能滅油火，還能很好地保護混凝土結構，且與排水系統聯用后還可防止液態油和可燃性氣體的復燃[2]。

日本通常在隧道的重要地段安裝自動噴水滅火系統：根據隧道長度和交通量將隧道劃分為AA、A、B、C和D五個等級（表1），并根據不同等級規定隧道中的噴頭配置標準[6]（表2）。

在美國，只有少數運送危險貨品的隧道中安裝了自動噴水滅火系統。例如，位于華盛頓州的FirstHill和MtBaker隧道中安裝了自動噴水——泡沫聯用系統，該系統可在報警后1分鐘內自動運行，也可手動操作[3]。

在第5屆國際公路鐵路隧道安全會議上，一篇關于澳大利亞的隧道安全措施和理念的報告[4]指出：目前世界上除日本外，澳大利亞在所有新建隧道中安裝了自動噴水滅火系統并將其作為一種設計標準，新加坡新建隧道也將自動噴水滅火系統作為必需的安全輔助設施。

在我國，上海市延安路隧道設計了水噴霧滅火系統，北京金融街地下工程也設計采用了預作用自動噴水系統，其他一些過江隧道也都開始采用水噴霧滅火系統。

二、隧道中使用自動噴水滅火系統的爭論焦點

目前，國際學術界對在隧道中使用自動噴水滅火系統的優缺點達成了共識，在隧道中使用自動噴水滅火系統各有利弊。

在隧道中使用自動噴水滅火系統的優點主要體現在：①冷卻車輛，防止火勢蔓延，控制火災范圍;②主動噴水，及時滅火，防止小火釀成大災;③保護隧道結構，減少破壞程度，降低災后重建費用;④為人員疏散贏得時間。

在隧道中使用自動噴水滅火系統的缺點主要體現在：①車輛內部著火時自動噴水僅能冷卻車輛外殼，滅火效果差;②撲滅火勢后，可能會繼續產生可燃氣體，甚至引起爆炸;③若石油等化學物質著火，噴水則會引起爆炸;④噴水擾亂了頂部煙氣層，煙氣會充滿整個隧道，導致能見度降低，人員呼吸困難;⑤維護費用高;⑥噴頭的手動操作難度較大。

世界道路協會（PIARC）在《隧道中火災與煙氣控制》報告中提出：自動噴水滅火系統是一種安全保障設施，需在人員撤離后才能啟動，故應由專人控制，不能任其自動運行。同時，在國際大型公路鐵路隧道研討會上，一些與會代表指出：荷蘭Betuweroute隧道中安裝無延時自動噴水——泡沫聯用系統的做法是以犧牲人員安全為代價來保護隧道結構;而來自荷蘭Betuweroute隧道的代表則強調，他們擁有訓練有素的列車員以及完備的安全設施，隧道每隔600米就有一道緊急疏散門，且隧道內裝有緊急縱向通風系統，足以確保受災人員安全撤離。

對于是否應該在隧道中使用自動噴水滅火系統，是否應該在人員撤離之后再啟動，以及是否應該把自動噴水滅火系統視為一種安全保障設施，目前仍存在很多爭議。

三、隧道中使用自動噴水滅火系統的試驗評估

以美國Memorial隧道的消防測試為例，相關人員用自動噴水——泡沫聯用系統進行了5次柴油池滅火試驗，其中有3次是利用天花板上的噴頭滅火，還有兩次則是利用側壁的噴頭（安裝于路面以上2.1米處）滅火。結果顯示：①較大的縱向氣流速度（如4m/s以上）對自動噴水滅火系統沒有不利影響;②天花板上的噴頭可在30秒內滅火;③與天花板上的噴頭滅火相比，側壁的噴頭滅火時間較長，這可能是因為火源放熱更快或水噴霧過細所致。上述試驗雖然表明了自動噴水滅火系統可以撲滅油池火災，但并不能保證該方法對車輛火災的滅火可靠性[5]。

芬蘭的技術研究中心用水噴霧系統對油池火災和艦船上的車輛火災進行了一系列測試，結果顯示：①水噴霧中添加泡沫后滅火效果較好;②噴霧密度對滅火效果有影響，但并不是噴霧密度越高越好;③在油池火災測試中水噴霧可滅火，而泡沫的作用則是阻止火勢蔓延（即使已停止噴水）;④水壓對滅火效果也有影響，高壓水才能滅火;⑤對于汽車火災，水噴霧系統可控制火勢，但不能滅火。

四、研究結論

在隧道發生火災時啟動自動噴水滅火系統，能夠達到快速滅火、冷卻車輛和保護隧道結構的效果，但噴水會干擾頂部煙霧層，不利于人員疏散。

對于疏散設施完善、消防要求標準高、隧道結構保護要求高的大型隧道，可考慮采用自動噴水滅火系統，但必須在人員疏散完畢后才可啟動，并由專人進行控制。

參考文獻：

[1]隧道中火災與煙氣控制[A].世界道路協會（PIARC）.世界道路協會報，1999，107-108.

[2]開發、試驗和建造隧道設施[A].Timmer G.關于公路和鐵路隧道的會議，2011，65-67.

[3]日本道路協會.公路隧道中安裝安全設施指導原則和解釋[M].2013（03）.

[4]隧道防火滅火現狀及其發展趨勢[J].羅昭輝.公路隧道.2008（01）.

[5]AlanBeard，RichardCarvel.隧道安全手冊[M].2005（01）.

[6]由負責隧道建設和運行的日本土地基礎和運輸部（MOLIT）、日本高速公路公共公司（JH）、京都高速公路公共公司（MEPC）和阪神高速公路公共公司（HEPC）四個組織共同規定。