水下公路隧道消防系統關鍵技術要點分析

夏維

（中國公路工程咨詢集團有限公司，北京 100089）

0 引言

當前，我國城鎮化建設水平逐漸提升，大量人口從鄉村向鄰近城市轉移，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。

目前，由于水下公路隧道消防系統設計施工相關標準還不夠全面，相關標準的系統性操作有待提高，使得水下公路隧道消防系統存在一定安全隱患，由此可見，開展水下公路隧道消防系統關鍵技術研究具有一定的迫切性和現實性。

1 水下公路隧道火災情況概述

1.1 水下公路隧道及其火災特點

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，巴比倫就已經建成第一個水下隧道，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30 年代之后，科學技術迅猛發展，水下隧道建設技術也得到顯著提升，至80 年代前后，世界范圍內已經修建100 余條水下隧道。

本文所研究的對象主要是指現代社會修建的可供車輛通行的標準化、現代化水下公路隧道。

水下公路隧道具有相當強的封閉性，斷面相對較小，在發生火災時，與傳統的地面建筑火災相比，存在比較明顯的區別。在實踐中，水下公路隧道火災一般存在以下重要特點：

一是隨機性大。水下公路隧道的基礎構造物一般不具備可燃性，其發生的火災一般是內部行駛車輛引發的，具體誘發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，具有相當強的隨機性，很難根據某些線索推斷并在此基礎上阻斷火災發生。

二是時間短且發展速度快。從空間結構角度而言，隧道是一個狹長甬道，在火災發生時，很容易受到縱向風的影響，在很短的時間內，火災就會發展到相當猛烈的程度，因此，隧道火災的撲救難度普遍較大。

三是危害性大。隧道存在較強的特殊性，屬于半密閉結構，同時，隧道內部還有汽車運行產生的大量尾氣，二者導致隧道內部空氣含氧量相對較低。當隧道內發生火災時，會產生大量的不完全燃燒產物，在隧道內部形成濃煙并迅速擴散，在很短的時間內就會導致隧道內部溫度上升。在現實中，隧道火災通常會導致較大的人員傷亡及財產損失，特別是在交通密度較大的隧道中，營救難度通常很大，社會危害性極其嚴重[1]。

1.2 水下公路隧道火災產生的根本原因

對水下公路隧道火災產生的根本原因進行分析與探究也是非常重要的，現實中，水下公路隧道發生火災的主要原因一般包括：

一是隧道內部車輛碰撞。隧道內部空間狹小，車輛相對較多，通行視野較差，很容易導致內部車輛碰撞，嚴重者導致車輛起火，進而誘發隧道火災。

二是隧道內部車輛故障。車輛在隧道內部如果出現電氣線路故障、制動故障等情況，也很容易導致火災發生。

三是隧道內部車輛搭載貨物自燃。水下公路隧道通常會為載貨車輛提供通行服務，部分貨車搭載著易燃易爆物品，在隧道內部如果自燃，則會導致火災發生；如果其他車輛引發的火災蔓延到搭載易燃易爆物品的貨車上，則會進一步加大火災的危害程度。

2 國內外水下公路隧道消防現狀

2.1 國外水下公路隧道消防現狀

與國內相比，國外水下公路隧道建設時間相對較早，發展時間較長，內部設施建設及相關法律法規均具備較強的成熟性。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，其現代化程度較高。該水下公路隧道的消防設施也比較齊備，共有4 個供水水源，分別設置有4 座800m3的消防水池，同時配備了各類專業消防設施，包括穩壓泵、泡沫產生器、連接管道等，基本能夠滿足實際消防需求[2]。

2.2 國內水下公路隧道消防現狀

國內水下公路隧道建設時間相對較短，消防設施建設力度及完善程度仍有一些不足，但是隨著時代的發展，我國水下公路隧道的消防設施建設正在向著全面化、實用化的方向發展。在實踐中，近幾年新建的水下公路隧道消防系統基本都采用了先進的消防系統，如泡沫-水噴霧自動滅火系統、消火栓系統等，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，其消防系統就達到了比較完善的程度，在隧道的敞開段、暗埋段、盾構段，均按照50m 的間距設置了用水量為20L/s 的消火栓箱，在暗埋段、盾構段設置了泡沫-水噴霧自動滅火系統，每間隔25m 設置一個雨淋閥組，其流量按照不利情況進行設計，基本能夠滿足大多數情形下的消防需要。

在相關法律文件方面，我國當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《泡沫滅火系統設計規范》（GB 50151—2010）這一標準性文件中，對于公路隧道中泡沫-水噴霧自動滅火系統防火分區等的設置參數并沒有進行明確規定，僅確定了消火栓箱的設置間距、泡沫混合液連續供給時間，無法對隧道消防提供有效指導。

根據上述內容可知，當前我國水下公路隧道消防系統的建設已經達到了比較完善的程度，在實踐中的現代化水平相對較高。但是在法律文件方面有待完善，很難為現代水下公路隧道消防系統的建設提供明確指引[4]。

3 水下公路隧道消防系統關鍵技術要點

3.1 消防系統設置要點

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的危害性不同，因此，其內部消防系統的設置也應當結合隧道的實際長度進行選擇。具體為：

一是當水下公路隧道長度在500m 以下時，設置滅火器即可。

二是當水下公路隧道長度在500m 以上、1000m 以下時，需要設置室內外消火栓系統、水成膜泡沫滅火裝置、滅火器。

三是當水下公路隧道長度在1000m 以上、3000m以下時，需要設置室內外消火栓系統、水成膜泡沫滅火裝置、滅火器，可以根據需求設置泡沫-水噴霧自動滅火系統。

四是當水下公路隧道長度在3000m 以上時，需要設置室內外消火栓系統、水成膜泡沫滅火裝置、滅火器、泡沫-水噴霧自動滅火系統。

3.2 消火栓系統設置要點

消火栓系統是水下公路隧道消防系統的核心內容，具體設置要點如下：

首先，在隧道盾構段、引道段、明挖暗埋段均應當設置消火栓系統，水下公路隧道消防體系中的消火栓系統主要結構包括消火栓箱、供水管道、泵機組、報警器。

其次，應對隧道內部的各項關鍵要素進行詳細設置，例如，室內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，在發生火災時，應當保證4 個水槍能夠同時發揮作用。

最后，隧道內部消火栓箱是重要的供水設備，因此應當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

水成膜泡沫滅火裝置的先進性相對較強，其布設要點包括：

首先，該設備的布設間距應當控制在50m 以內，在實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應符合要求，主要包括流量大于30L/min、供給強度大于5L/（min·m2）、持續供給時間大于20min、軟管長度大于25m 等。最后，水成膜泡沫滅火裝置的結構應當完整，一套完整的裝置一般包括軟管、泡沫容器、負壓式比例混合器、導向架、噴槍以及其他重要組件。

3.4 泡沫-水噴霧自動滅火系統設置要點

泡沫-水噴霧自動滅火系統是當前時代背景下較為先進的消防系統之一，其在隧道火災中的實際表現相對較強，在長距離隧道中具有安裝必要性。首先，該系統的組成結構包括組合噴頭、控制閥組、水噴霧泵組、供水管道、泡沫液管道、儲液罐等。其次，泡沫-水噴霧自動滅火系統的各項參數均應滿足實際要求，主要包括供給強度大于6.5L/（min·m2）、持續供給時間大于10min、防護分區為25m 等。最后，相關技術人員在長期實踐過程中發現，當隧道內部存在高大車輛，且隧道為雙向六車道時，傳統的單側遠近組合噴頭很難發揮最佳效果，因此，在雙向六車道的大型隧道中，可以在隧道兩側均設置噴頭。

3.5 滅火器設置要點

在水下公路隧道消防系統中，無論任何長度的隧道，均需要設置滅火器，滅火器體積小，靈活性相對較強，能夠輕松撲滅小型火災，同時彌補部分特殊情形下其他消防設施無法實現全面覆蓋的缺陷。首先，在隧道內部，需要在隧道盾構段、引道段、明挖暗埋段三個重要段落的兩側，按照特定長度（一般為25m），交錯設置滅火器。其次，隧道火災一般為電氣火災，因此可以選用磷酸銨鹽干粉滅火器，該滅火器在隧道火災中能夠發揮較好的滅火效果。最后，出于便攜考慮，滅火器應盡量選擇體積較小的，總重量在6kg 左右為最佳標準[5]。

3.6 防災救援點的消火栓系統設置

防災救援點是水下公路隧道消防系統的重要組成部分。首先，在其內部應設置高壓細水霧消火栓系統，該系統的主要組成部分為高壓泵組、系統過濾裝置、水箱、消火栓箱等，能夠獨立執行隧道內部滅火任務。其次，相關技術人員應當在隧道內部設置消防泵房，為了滿足實際工作情境中的進水壓力要求，應在主泵附近設置補水增壓泵。最后，在防災救援點附近600m 內，應當設置48 組消火栓箱，以滿足各種場景下的火災撲救需求。

3.7 水下公路隧道消防系統水源選擇要點

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于水體質量沒有特殊要求，在實踐中，相關單位一般會選擇市政水源、消防水池作為水下公路隧道消防系統的水體來源，如果上述兩種資源無法滿足消防需求，也可以引進天然水源作為消防水源。但是，在采用天然水源為消防系統進行供水時，相關工作人員應當充分結合實際情況，采取必要技術措施保證供水的穩定性。例如，較長的水下公路隧道一般都在遠離市區的偏遠地區，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，相關技術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，同時穩定性也相對較強，但是，此種方法在實踐中一般需要消耗較高的建設成本。山澗溪流及隧道滲透水收集的難度相對較低，不需要消耗較高的建筑成本，但是此種方法的穩定性相對較差，無法實現長期穩定供水，在處理大型火災時很容易出現水資源供給不足的問題。總之，水源的選擇并不是固定的，相關工作人員應當根據水下公路隧道所在地的實際情況合理選擇，同時應當綜合考慮建設成本、水源可靠性這兩個關鍵要素。

4 結語

綜上所述，在水下公路隧道火災預防重要性日益增長的時代背景下，保證其消防設施的完善與標準對于保障人民群眾生命財產安全具有十分重要的價值與意義。本文選取了水下公路隧道這一典型的水下隧道類別，對其在消防系統設計過程中的關鍵技術要點進行了全面分析。當前，我國與水下公路隧道消防相關的規范性文件中，對于消防系統的規定相對較少，因此，相關單位可以充分結合自身的實際情況，以本文提出的技術要點為參考，對自身存在的不足進行查找與完善，以提升自身的消防安全水平。