大型火灾消防盲区的消防设施配置——以公路隧道为例

重庆交通大学 陈 强

大型火灾消防盲区的消防设施配置
——以公路隧道为例

重庆交通大学 陈 强

近年来，我国公路隧道的数量和规模都在不断扩大，隧道安全问题也随之日渐突出，尤其是隧道消防问题已不得不引起人们的重视。但目前我国还没有专门的隧道消防等级标准以及相应的消防设施配置标准，这不仅给我国的公路隧道安全带来很大隐患，有时还会造成经济上的浪费。为此，笔者对公路隧道消防等级的划分以及消防设施配置等问题进行了分析和探讨，以期有助于提高我国隧道消防设施配置的合理性。

一、常用消防设施灭火能力比较

目前，我国公路隧道内配置的消防设施主要有灭火器、消防栓（普通、泡沫）、自动灭火系统（水喷雾、泡沫–水喷雾）和隧道专用消防车。

1.灭火器。灭火器主要用于扑灭隧道内由单辆汽车引发的小型火灾，射程为2 ～ 5 m，适合消防第一梯队（火灾车辆司乘人员）使用。

2.消防栓。公路隧道内配置的消防栓一般有普通型和泡沫型两种。

（1）普通消防栓。普通消防栓主要用于对A类火灾的灭火，对其他类型火灾尤其是油类火灾的灭火效果不好，对扑救热释放率小于15 MW的A类火灾效果较好。

（2）泡沫灭火栓。泡沫灭火栓是一种以固定方式扑灭B类火灾的消防器材。该装置能喷射低倍数空气泡沫，用以扑灭由石油类产品引发的B类火灾，以及由木材、纺织品等一般固体物质引发的A类火灾。

3.自动灭火系统。目前，国内外公路隧道内配置较多的自动灭火系统是用控制初期火灾、进行防护并冷却火灾区域的水喷雾自动灭火系统和用以控制并扑灭初期火灾的泡沫–水喷雾联用自动灭火系统。

（1）水喷雾自动灭火系统。在公路隧道内设置水喷雾自动灭火系统的主要目的并不是用来灭火，而是用于降低公路隧道内的温度，保护隧道内部结构，并有利于人员逃生。水喷雾自动灭火系统可用于扑救固体火灾、闪点高于60 ℃的液体火灾以及电气火灾，但对油类火灾灭火效果不佳。该系统对热释放率小于20 MW的公路隧道火灾的扑救控制效果较好。

（2）泡沫–水喷雾联用自动灭火系统。该系统依靠泡沫和水膜的双重作用进行灭火，前期喷泡沫灭火，后期喷水冷却防止复燃。

根据试验，泡沫–水喷雾联用自动灭火系统能够在启动2 m in内扑灭热释放效率为200 MW的油类火灾（喷射强度28.95 L/（min·m2）），能够在启动4 s内扑灭热释放效率为18 MW的A类火灾。

4.消防车。针对公路隧道内火灾的一般特点，多配置泡沫消防车。泡沫消防车车内一般可储存水4 t左右、泡沫2 t左右，射程一般大于50 m，主要用于扑救隧道内火灾温度高、释热率比较大的大型火灾。

二、公路隧道不同火灾级别的消防设施配置

1.火灾级别的划分。目前，有很多国外机构对公路隧道内的火灾热释放率进行实验研究，尤其是荷兰对这方面的研究比较全面和深入，给出了火灾的规模、热释放率以及相应的火灾场景。本文，笔者依据相关研究成果，将公路隧道火灾划分为以下4个级别：

（1）小型火灾。小型火灾的热释放率为3 ～ 5 MW，火灾场景为一辆小汽车完全燃烧。

（2）中小型火灾。中小型火灾的热释放率为15 ～ 20 MW，火灾场景为一辆公共汽车/货车完全燃烧。

（3）中型火灾。中型火灾的热释放率为50 ～ 100 MW，火灾场景为装载重卡车完全燃烧。

（4）大型火灾。大型火灾的热释放率为300 MW以上，火灾场景为装有50 m3汽油的油罐车完全燃烧。

2.消防设施配置。消防设施的配置应该从安全和经济两方面综合考虑，对于各级别的火灾，既要分析其必选消防设施（最低配置标准），也要考虑完全满足安全需要的宜选设施。

（1）小型火灾的消防设施配置。根据荷兰纵向通风隧道实验，当热释放率在6 MW时，火源附近几米内的烟雾温度低于150 ℃，在距火源几米范围内就可以灭火，且对隧道内部损坏不大。因此，对于小型火灾，选用灭火器即可基本满足灭火需求。此外，可以考虑在选用灭火器的基础上，增设普通消防栓以完全满足消防安全需要。即小型火灾的消防设施配置为：灭火器（必选）、普通消防栓（宜选）、泡沫消防栓（宜选）。

（2）中小型火灾的消防设施配置。中小型火灾的最高温度为 800 ℃，消防人员仍能靠近火场进行灭火，但由于普通消防栓对热释放效率为15 WM以上的火灾灭火效果不好，因此必须使用泡沫消防栓。但从完全满足消防安全考虑，宜配置主动灭火系统（水喷雾）。即此级别的必选消防设施为灭火器、普通消防栓、泡沫消防栓，宜选设施为主动灭火系统（水喷雾）。

（3）中型火灾的消防设施配置。此级别火灾50 m处的烟雾温度约为800 ℃，穿着消防服能在距火源20 m处灭火，隧道内部有损坏，预计火灾下游150 ～ 300 m处有增压机掉落。对于中型火灾，消防栓的灭火能力已经不能满足灭火要求，需要选用自动灭火系统（泡沫–水喷雾）。经济能力不足的，可以仅在风机和机电洞口附近重点布设自动灭火系统。即中型火灾的必选消防设施为灭火器、消防栓系统、自动灭火系统重点布设，宜选设施为自动灭火系统全线布设。

（4）大型火灾的消防配置。火灾热释放率在100 WM时，预计持续时间为2 h，火灾下游20 m处烟雾温度高达1 400 ℃，火灾下游300 ～ 500 m处的增压机都会受到损坏。发生大型火灾时，自动灭火系统的灭火能力已无法满足消防要求，必须使用隧道专用消防车才能进行彻底灭火。此外，还必须在风机和机电洞口附近布设自动灭火系统。

3.大型火灾消防盲区及其消防设施配置。如果大型火灾发生在消防车不能及时到达的隧道区段，那么大火就可能由于无法得到及时控制而演变成灾难。因此，配置大型火灾的消防设施时必须重视这种情况，把该区段视为大型火灾消防盲区，而大型火灾消防配置的关键就在于降低盲区的危害。

（1）大型火灾消防盲区。发生大型火灾后，如果消防车在黄金救援6 min之内没有到达火灾区域，那么火灾就极有可能因得不到有效控制而演变成灾难。隧道内，消防车在黄金救援6 min内无法到达的这段区域就是隧道的大型火灾盲区，如图1所示。

图1 公路隧道内的大型火灾消防盲区

（2）降低盲区危害。一方面，可通过隧道消防车的合理布置，尽可能地减小隧道盲区的长度；另一方面，可在盲区布设自动灭火系统对火灾进行控制，为消防车的到达争取时间。公路隧道大型火灾消防车以及自动灭火系统的具体配置见表1。

表1 公路隧道大型火灾消防车以及自动灭火系统的配置

三、公路隧道消防等级划分以及相应消防设施配置要求

目前，我国还没有专门的公路隧道消防等级划分标准。实践中，可根据工程经验，参考《公路隧道消防技术规程》（云南DBJ/53–14–2005）中的有关规定配置消防设施。

根据公路等级、隧道长度和交通量，一般可将将隧道防火等级划分为I级、II级、III级、Ⅳ 级等4级，并且规定I、II、III、Ⅳ级的消防设施配置分别以大型火灾、中小型火灾、中型火灾、小型火灾的消防设施配置为标准。

如将长度大于500 m、年交通量在60 000 ～ 100 000的八车道高速公路隧道的消防等级设为最高级I级，则其消防设施配置就应以大型火灾的配置为标准， 将灭火器和消防栓系统列为必选设施、消防车以及自动灭火系统配置见表1。

II级防火等级的消防设施配置应以中型火灾的配置要求为标准：灭火器（必选）、普通消防栓（必选）、泡沫消防栓（必选）、自动灭火系统、风机附近布设（必选）、自动灭火系统全线布设（宜选）。

公路隧道III、Ⅳ级消防等级的详细划分标准及相应消防设施配置见表2。

表2 隧道消防等级Ⅲ、Ⅳ的划分以及相应的消防设施配置

1.隧道消防等级与《公路隧道交通工程设计规范》（JTG/ T D71）中的隧道监控等级A、B、C、D级的划分原理相同，但侧重点不同：消防等级考虑消防工程的特殊性，侧重于消防设施的设置。

2.长度＜1 000 m的隧道一般不设消防栓灭火系统，特殊隧道可根据交通量组成及运营管理需求酌情设置。

3.对于纵坡大于4%且平曲线半径＜250 m的隧道，其消防灭火设施的设置应在原定等级上提高一级。