超长公路隧道消防系统选择

文/李冠洋 大连市市政设计研究院有限责任公司 辽宁大连 116011



超长公路隧道消防系统选择

文/李冠洋 大连市市政设计研究院有限责任公司 辽宁大连 116011

【摘要】通过现行规范及工程实例，对国内外目前通常采用的几种消防系统进行了分析。超长隧道采用消火栓系统、灭火器及泡沫-水喷雾系统的组合形式，能比较有效的保障隧道消防安全。本文通过工程实例，具体说明了此组合的配置要求和参数选择。

【关键词】超长隧道；消防系统选择；泡沫-水喷雾系统

1、概述

隧道结构复杂且属于较封闭空间，公路隧道发生火灾的主要原因包括：车辆电路短路、车辆碰撞、车辆装载货物自燃等原因。一旦发生火灾，热量不易消散，火灾温度较高，火灾扑救相当困难。一般隧道火灾发生随隧道长度和交通量增加而增加。对于超长隧道，人员、车辆疏散困难，容易造成重大伤亡事故。

2、主要设计原则

超长隧道内消防系统的主要设计原则如下：

（1）在隧道消防安全技术体系中，对隧道内的初期火灾，采取“自救为主，外援为辅”的基本原则，特别是超长隧道通过设置自动消防设施，如水喷雾灭火系统、泡沫-水喷雾灭火系统等，控制及抑制火灾发展，保障人员安全疏散和应急救援、以及保护隧道的主体结构及重要设施，以确保隧道的营运安全。

（2）在隧道消防系统设计中，将不同的消防系统通过各种组合方式，形成安全可靠、经济合理、组合最优的方案。

（3）隧道给水应安全可靠。通过消防泵房、消防水池的合理设计，隧道给水应满足隧道内各用水点对水量、水质和水压要求。

（4）各段隧道内同一时间内发生火灾数按一次考虑。

3、消防系统分析

对于超长隧道，通常采用的几种消防系统组合形式包括：

（1）消火栓系统+灭火器+固定式水成膜泡沫灭火系统；

（2）消火栓系统+灭火器 +自动喷水系统；

（3）消火栓系统+灭火器 +自动泡沫—喷淋系统；

消火栓系统加灭火器加固定式水成膜泡沫灭火的组合系统在隧道消防中已经广泛应用，并有良好使用效果。消火栓系统：是成熟可靠的消防系统，可扑灭多种类型火灾。水成膜泡沫灭火装置：成熟有效的灭火药剂，对扑灭隧道内油类火灾有很好的效果。灭火器设置：使用方便、性能可靠，能及时扑灭隧道内各类初期火灾。隧道内设置泡沫——喷淋灭火系统，属于自动灭火系统。由压力水、泡沫液容器、比例混合器、软管、泡沫枪及箱体等组成的灭火系统。依靠泡沫和水成膜双重作用能够快速压制火灾，冷却油面，并使燃油与空气隔离，对扑灭隧道内油类火灾有很好的效果。此系统需考虑隧道内通风系统的影响，并且系统投资较大，但对于超长隧道应考虑设置。对于隧道内设置自动喷水系统，由于水雾等因素对隧道内灭火的不利影响，美国、日本等均不推荐使用。

我国现有《公路隧道交通工程设计规范》中没有明确要求使用泡沫喷淋系统，但指出：有条件的特别是特长隧道可考虑设置泡沫喷淋系统。《建筑设计防火规范》对隧道内是否设置自动喷水灭火系统也没有作明确的规定。但根据上海市地方标准《道路隧道设计规范》及北京市地方标准《城市地下联系隧道防火设计规范》的规定，一、二类及长度大于1000m的三类隧道宜设置水喷雾灭火系统。从现有国内城市交通隧道应用情况来看，上海翔殷路隧道、上海上中路隧道、上海长江隧道、杭州市庆春路过江隧道、杭州市钱江隧道、南京长江隧道、厦门翔安隧道、天津海河隧道等均采用了泡沫－水喷雾灭火系统。

4、工程实例

大连东星路工程东起东港商务区，西至会展路，全长8.8km，是连接东港商务区和星海湾的区域性主要通道。本工程中，西段隧道，南线全长4.070km；北线全长4.180km，双向4车道，属于一类城市交通隧道或超长隧道，西段隧道消防系统采用：消火栓系统、泡沫-水喷雾联用灭火系统及灭火器设置。现针对西段超长隧道的消防设计说明如下：

（1）消火栓系统：隧道内消火栓系统用水量为20 L /s，火灾延续时间按3h计。消火栓系统最不利点供水压力为0.30MPa。

（2）灭火器布置：隧道内可能发生的火灾多为A、B、E类火灾，灭火器选用磷酸铵盐干粉灭火器及水成膜泡沫灭火器。在每孔隧道的两侧，单侧每隔90m，两侧交错设置灭火器箱一组，每组内设6kg装磷酸铵盐灭火器2 具、6L水成膜泡沫灭火器2 具。

（3）泡沫-水喷雾灭火系统技术参数：

持续喷射时间：泡沫混合液喷射时间20分钟，水喷雾保护时间≥1小时；泡沫液选型：3%水成膜泡沫液（AFFF）；泡沫混合液供给强度q：6.5L/min.m2；泡沫混合比：3%；隧道专用泡沫喷头最低工作压力：0.35MPa；系统响应时间：不大于45s；系统的作用面积：不大于600m2。喷头选用远近程组合的隧道专用水成膜泡沫喷头，喷头最大布置间距为5米，喷头流量为393L/min。每25米设置一套隧道专用泡沫喷雾控制阀组,系统设计流量考虑相邻分区(50米)同时动作流量最大值。

系统设计流量考虑相邻分区同时动作流量最大值。

故系统设计流量Q系=1.05×97%×Q实=66.7L/s；

泡沫设计流量=1.05×3%×Q系 =2.1L/s

经济流速供水管v=1.2～2.0m/s。水喷雾总管DN300 ，泡沫总管DN65，敷设在隧道的单侧顶板下全线环通。

泡沫储存量=3%×Q系×T×1.1；采用3m3的泡沫罐充装。

（4）消防泵房：在西段隧道南北线两端各设一座消防泵房。消防泵房内包括水喷雾水泵泵组、泡沫泵组、泡沫罐、消火栓泵组、稳压泵装置等。南北线两端各设一座消防水池，消防水池容积780m³。

（5）消火栓系统管线布置：由消防泵房内消火栓泵组引出两根DN150的出水管，全线布置，形成安全可靠的消火栓总管环网。在每条隧道内单侧每隔45m设置一组消火栓箱。在消火栓总管上每隔5 组消火栓设一只阀门。在隧道两端道口处设置2 套水泵接合器。在两端的水泵接合器附近设置室外消火栓，并在隧道两端道口处各设2 只室外消火栓。隧道洞口外的消火栓用水量为30L/s。

结论：

超长公路隧道初期火灾以自救为主，对隧道消防系统的设计需充分考虑其可靠性、可操作性及灭火效果。超长隧道采用消火栓系统、泡沫-水喷雾联用灭火系统及灭火器组合消防系统，选取合理的设计参数，对于保障隧道安全必将起到重要作用。