公路隧道消防滅火系統優化設計研究

夏學潮

（1. 中鐵第五勘察設計院集團有限公司；2. 蘇州眾通規劃設計有限公司）

1 引言

隨著公路隧道工程建設的進一步發展，在工程建設投入使用期間，工程技術人員需在考慮引發隧道交通事故的各種因素的基礎上，做好公路隧道消防滅火系統的優化設計，以此來規避公路隧道工程在使用過程中可能引發的各類交通安全風險。與此同時，隧道工程建設企業也應重視對隧道消防滅火系統的優化設計，力求將危害發生的頻率降到最低。

2 公路隧道火災特征分析

2.1 煙霧濃度非常大

針對公路隧道的內部環境而言，其本身環境結構為半封閉式，因此，當隧道內部因交通意外發生火災，那么勢必會產生大量彌漫性煙霧，此時為了及時驅散隧道內的煙霧，公路隧道上方通常會設置斜井，用于通風換氣和煙霧的疏散，但因受到內部氣壓等因素的影響，在短時間內也無法完成煙霧的全部驅散。因此，工程技術人員要針對公路隧道火災煙霧的特性，對公路隧道內部斜井進行合理的規劃設計，結合現有的消防滅火系統設施，對煙霧進行正確的處理，合理減輕煙霧濃度，在此期間，不可盲目加大內部風壓，避免因內部空氣突然涌入而加劇火勢的蔓延，造成煙霧過濃遮擋視線，影響公路隧道內部消防滅火工作的順利進行。

2.2 一氧化碳等有害氣體的危害高

一般情況下，當公路隧道內部發生火災，火勢會沿著隧道路段迅速蔓延，其內部的氧氣含量會隨著時間的推移被逐漸降低，當氧氣含量達到一定的水平后，火災會演變為無氧燃燒，此時會產生大量的一氧化氮、一氧化碳等有害氣體。隨著火勢的加劇，此類有害氣體的濃度會越來越高，嚴重危及到公路隧道內部行車人員的生命安全，并產生嚴重的后果。與此同時，因火勢的加劇，內部空氣的溫度急劇上升，炙熱的空氣可將沿途的可燃物引燃，進而引發二次火災等嚴重的問題，影響消防滅火工作的開展。

2.3 受災人員疏散困難

針對公路隧道內部空間發生的火災，其本身具有較強的突發性，又因公路隧道內部的環境較為封閉，加之煙霧眾多，消防人員在短時間內無法組織行車人員進行疏散逃生，與此同時，經過案例分析表明，多數行車人員并未具備火災逃生的經驗和面臨火災發生時的正確自保措施，在吸入大量有毒氣體的前提下，極易造成人員的傷亡。另外，因公路隧道內部火勢的蔓延速度相對較快，在火災發生后，要及時疏通公路隧道內部的汽車，避免因擁堵造成汽車燃燒，以至于更嚴重的后果。

3 公路隧道消防安全隱患分析

3.1 隧道消防設備不完善

現今多數的公路隧道消防滅火系統建設尚不完善。與此同時，受隧道周邊地形等因素的干擾和限制，在火災發生時，隧道周邊水源的找尋較為困難，同時，公路隧道消防滅火系統對水源點的條件要求較為嚴格，水源水位的高低以及水池的存水量都有嚴格的限定，針對此情況，消防工程人員可運用鉆孔技術設置符合隧道消防滅火系統建設的水源點，結合水泵抽水作用至水位達到公路隧道消防滅火系統設計的相關標準，保障隧道消防滅火系統有充足的用水。與此同時，受氣候條件的影響，工程技術人員可采取相應的措施，避免蓄水池內水的蒸發，以確保水源的有效維護，避免蓄水池缺水等問題。另外，在加強公路隧道消防設備完善的前提下，消防技術人員要加強對消防設施操作技術的熟練程度，保證公路隧道消防設施設計企業與施工單位在設備操作上的一致性，規避因設備操作不當而引發的安全問題，同時，要定期對隧道內的消防設備進行排查和檢驗，保障消防設備的質量和有效性[1]。

3.2 消防管理運營體系存在缺陷

針對公路隧道消防滅火系統的設計優化，現階段，多數的公路隧道建筑工程企業內部的監理部門、施工設計部門以及運維部門等主體部門缺乏對消防滅火系統的安全管控意識，同時，沒有形成具體的消防管控體系。然而，公路隧道消防運營涉及多方面的協調配合，因其管控力度不足，不僅給公路隧道消防系統的運行帶來一定的阻礙，甚至會影響到后續消防滅火系統投入使用的整體效果。與此同時，公路收費運營期間，各公路工程部門人員對其消防滅火系統的維護較少，多數情況下，只有在消防系統出現問題時才會進行維修檢查，這對公路隧道消防滅火系統后續的正常運行造成了較大的困擾[2]。

4 公路隧道消防滅火系統的優化設計

4.1 隧道消防設備具體技術要求

4.1.1 滅火器

現階段，滅火器是公路隧道消防滅火系統中運用最為廣泛的消防設備，其具備體積較小且操作簡單的優勢，在火勢蔓延初期，通過滅火器的操作，可迅速控制火情，因此，在公路隧道中安置滅火器，對后續的隧道消防滅火工作具有重要作用。

4.1.2 消火栓

消火栓作為公路隧道消防滅火系統的重要消防設施之一，其作用可有效隔斷公路隧道內部空間可燃物與助燃物間的聯系，迅速隔絕火勢源頭，消除火源。與此同時，消火栓的應用可有效抑制火情蔓延，對于及時撲救火災有著重要的意義。另外操作消火栓要同時結合公路隧道內安裝的消防管路，并通過水泵抽水進行消防滅火操作。

4.1.3 水成膜泡沫滅火裝置

首先，水成膜泡沫滅火劑相較于以上兩種消防滅火方式，具有更為便捷且高效的滅火性能。其作用原理是通過泡沫材料形成一層阻燃層，從而有效阻斷燃燒物體與空氣的接觸面積，進而阻斷火災的燃燒。其特征是對氧氣有良好的阻隔效果，能有效規避液體可燃物的燃燒和散熱，因此水成膜泡沫滅火劑可有效規避液體燃料的起火[3]。

4.1.4 高位消防水池

通常情況下，工程技術人員會將高位消防水池建設在公路隧道入口處的正上方。依據工程建設標準，其容量不小于400m3，水池深度大約為4m，水池內壁多采用混凝土進行澆筑施工，其供水原理是通過其自身的高位差進行供水。在公路隧道消防系統內部，因考慮消防管網的壓力，多數情況下，消防栓的數量設置較少，高位消防水池的設計，可有效彌補因消防栓數量不足而引發的消防滅火供水不足現象，確保公路隧道內部消防滅火系統的正常運行。

4.1.5 隧道泡沫水-噴霧自動滅火系統

泡沫水-噴霧自動滅火系統多應用于公路隧道的環境中，憑借其特殊的優勢，多適用于包括火源點在內的固定范圍內的噴水滅火，并可以在短時間內壓制火勢，對隧道內的受災車輛進行及時的冷卻滅火。同時，泡沫水-噴霧自動滅火系統對液態火的撲滅效果更佳，對固態火勢在一定程度上只能起到抑制作用，系統開啟后，可能會破壞隧道內部的煙氣層。因此，在開啟泡沫水噴霧自動滅火系統的同時，還要做好通風系統的管控調節，保證隧道內的煙氣擴散，保持環境的能見度。

4.2 隧道監控設計組成

通常情況下，公路隧道消防滅火系統中的監控設計主要包括：主機、服務器、報警處理器、通訊計算機等，同時，與設置在公路隧道配電室的工控系統一同組成公路隧道消防滅火系統的控制系統，并以太網光纖收發器實現信息的有效傳遞與共享。其中監控系統的主機主要作用是監控公路、隧道消防滅火系統的實時狀態，當出現火情時，及時傳遞報警上報指令，收集消防滅火的相關數據及圖像，并進行分析，從而形成有效的數據報告，輔助消防人員及時做出火情的預判和施救操作。同時，公路隧道內部的通風、照明等都是由監控系統的輔助計算機完成監控任務，必要及時結合監控屏幕和通訊器等設備，實現公路隧道內部的整體監控[4]。

4.3 火災自動報警系統的技術要求及設計對策

4.3.1 火災自動報警系統功能

1）火災報警功能

公路隧道消防滅火系統的火災報警設計應具有自檢設置，工程技術人員可針對公路隧道內部的消防設施，設置相關的監控檢查指標，并將其錄入監控系統，并定期對其進行定位檢查。一旦消防設施工作狀態出現異常或故障，火災報警功能啟動發出報警指令到控制臺，以備后續工程技術人員的及時修復[5]。

2）消防控制功能

在公路隧道消防滅火系統的控制功能中，其最主要的是通風排煙功能的設計。依據公路隧道消防建設的相關要求，工程技術人員在對消防滅火系統進行規劃時，須同時實現消防報警與通風排煙系統之間的聯動，在中控機傳輸火災報警信號時，系統第一時間開啟通風排煙設備，實現對公路隧道內部煙霧的及時驅散和科學通風[6]。

4.3.2 火災自動報警系統組成

公路隧道消防滅火系統中的火災自動報警系統主要包括：報警裝置、觸發裝置、聯動裝置等。當隧道內火災發生時，由于可燃物燃燒會產生大量的煙霧或有毒氣體，此時會觸發隧道內的煙霧探測器，火災探測器傳輸電信號至火災自動報警裝置，再由其傳輸報警信號，完成對火災事故的報警。與此同時，工程設計人員還要將煙霧探測器裝置在控制室及其他設備室內，滿足室內的火災探測需求，同時保證控制室內每個房間都設有專用的消防電話[7]。

5 結語

綜上所述，針對公路隧道消防滅火系統的優化設計，對于后續公路隧道工程的發展具有重要意義。工程設計人員要謹防公路隧道消防隱患，有針對性地對隧道消防工作做出研究和相應的措施，保障公路隧道消防系統建設能夠符合工程建設的相關標準，規避火災隱患，推進我國公路隧道工程建設的穩步發展。