城市公路隧道的火场排烟技术

张智

摘要：城市公路隧道的地下深度大，內部空间具有狭长的特点，出入口的数量很少，发生火灾的情况下很容易出现大量温度高、有毒性的烟气聚集问题，导致灭火救援工作面临一定的困难。本文为增强城市公路隧道火场的灭灾救援效果，积极使用先进的火场排烟技术，加快排烟速度，确保城市公路隧道的安全水平。

关键词：城市公路隧道;火场;排烟技术

城市公路隧道火场排烟技术的应用，需要全面分析发生火灾过程中烟气聚集的原因和特点，因地制宜地使用先进技术增强火场排烟效果，提升救援工作的便利性、安全性、可靠性，为维护城市公路隧道火灾安全性提供一定的帮助。

一、城市公路隧道火场的排烟问题发生的原因

（一）隧道狭窄、长度大

一般情况下，我国公路隧道具有狭长的特点，主要为短（250m内）、中（250—1000m）、长（1000—3000m）、特长（3000m以上）几种，不同隧道的长度存在一定的差异性，而且空间狭小，一旦发生火灾事故，造成的危害有所不同，火场的排烟难度也会有所不同。

（二）排烟的机械设备很少

一般情况下，城市公路隧道中的火灾排烟通风机械设备会和运营通风系统之间相互合并，在隧道顶部区域设置轴流风机设备和射流风机设备，利用向着隧道内部压入新鲜空气的方式将浑浊空气排出。在发生火灾事故时，开启其中的通风系统排烟，很难保证火场排烟的工作效果，不利于火场安全性的维护和控制[1]。

（三）侦查工作的难度过高

通常状况下，在城市公路隧道内部出现火灾事故时，温度很高，烟气数量很大，可见度非常低。在内部区域存在大量浓烟时，很难利用监控设备全面观察和了解现场状况。与此同时，内部温度很高，烟雾浓度大，会导致侦查工作人员难以进入其中了解情况，最终的侦查结果准确性降低，对排烟工作的正常实施造成影响。

（四）排烟的难度很高

由于隧道只设置了两端的出入口与外界相互联系，在出现火灾事故之后，排烟的方向和途径存在一定的局限性。在初期火灾阶段，有人被困其中的状况下，如果盲目应用功率很大的机械设备排烟，就会影响正常疏散，导致救援的安全性降低。与此同时，消防与排烟设备的应用数量存在限制，空间不足，会使整体的排烟水平降低。

二、城市公路隧道的火场排烟技术

（一）排烟量控制技术

要想确保火场排烟效果符合标准，就应严格执行排烟量的计算工作，将最小排烟量控制在标准范围，以免影响火场的安全性[2]。如下图所示，应按照相关流程和方案进行计算。

按照我国的防烟排烟技术标准，在城市公路隧道火场方面，应使用轴对称型烟羽流烟气生成量计算公式：

mp=

公式中的mp代表的是烟气羽流质量流量，单位为kg/s，Qc代表的是火源热释放速率对流部分，单位为kW，约等于0.7Q，而Q则代表的是火源热释放速率。按照有关的火灾调查研究可以了解到，一段城市公路隧道在明确火灾发生过程中最高火源功率为20MW的情况下，Z1所代表的火焰极限高度大约是，其中Z代表的是燃料面到烟气层次底部区域的高度，单位是米。如果燃料面属于行车道路的路面，在所有烟气全部排出的情况下，烟气层次底部区域主要就是隧道拱顶下部分表面的高度，此情况下，Z就是行车道路面到隧道顶部区域的高度，如果ZUP=5.75m，那么可以将上述公式的内容所计算的mp带入到下列公式，就可以将烟气产生速率计算出来：

公式中的V代表的是火灾烟气的形成速率，单位为m3/s，ρ0代表的是环境空气密度，单位是kg/m3，一般情况下，ρ0的取值范围是每立方米1.2kg。T0代表的是环境温度，取值是K，T代表的是火灾烟气层次的平均温度指标，单位是K0，在此过程中，T可以利用公式计算：，根据公式的计算可以了解到，隧道需要设置的最低排烟数量需要与产生烟雾的速率相同，结合漏风的影响因素、阻力损失影响因素等，将排烟的数量控制为高出计算排烟量的指标，确保火灾排烟的效果[3]。

（二）合理使用测试分析技术

为确保火灾排烟技术的应用效果，应该积极使用先进的测试分析技术，在隧道口距离100m、300m、500m的位置设置发烟罐，准确模拟现场区域的火灾烟气环境，在隧道内部区域设置风机设备、排烟车设备、机动排烟设备、水枪喷雾射水基础系统，分别针对排烟的效果进行测试分析，完成测试后研究具体的状况，分析结果。结果分析可以发现：第一，在隧道内部区域设置风机设备进行排烟，可以利用风机正转的形式和反转的形式，因地制宜设定排烟方向，而且出现火灾烟雾的位置和通风口距离越近，排烟的效果越好。第二，采用排烟车设备进行隧道区域的火灾排烟处理，能灵活针对排烟的位置和方向进行调整，而且排烟车具有可移动性，因此能按照烟气出现的位置，实时调整距离。第三，采用机动排烟设备时，由于隧道内部区域的空间很大，应用的效果并不是非常明显，即使设置两台机动排烟机，都无法全面地排出烟雾。所以，应在隧道火灾排烟时，进行局部性烟气流动方向的处理，结合机动排烟机设备的应用效果进行控制。第四，使用喷雾水枪执行相应的排烟操作时，比机动排烟机设备的应用效果稍好一些，能起到烟气驱赶和阻截的作用，不留死角[4]。

（三）合理应用排烟关键性的技术方法

第一，在最初发生火灾事故的阶段，需要针对通风系统中的风机设备运行数量进行调整，尽可能减小风速，以免在纵向风流的涡流影响或是湍流影响下出现隧道内烟雾弥漫的现象，避免烟雾快速扩散，在火场周围人员全部疏散后，才能正常开启风机设备加快风速，尽可能向着疏散的方向进行排烟。第二，着重使用消防排烟车设备。在引导疏散火场前方车辆之后，将排烟车设备行驶到隧道内部区域，与火场的起火点之间相互接近，执行相应的排烟作业，如果起火的位置在隧道中间部分，两边区域都有疏散的人员，就需要设置排烟风管，通过风管将烟雾直接排放到隧道外部。第三，使用移动类型的排烟机械设备，对火场的烟气流动方向进行调整，虽然在隧道内部的移动设备应用效果存在一定限制，但能实现局部的重压防烟目的和负压排烟目的，在某些空间内打造暂时性没有烟气的区域，创建良好的营救伤员条件和灭火操作条件。第四，使用喷雾水枪技术，从根本上减小烟气温度，降低颗粒的含量，起到灭火、救援、排烟方面的掩护作用。在局部区域或短小的隧道火场中，也可以通过水体中设置消炎化学剂的方式辅助提升排烟水平[5]。

（四）明确技术应用的要点

第一，指挥工作人员需要结合火场的具体状况，因地制宜，制定完善的指挥工作计划方案，不仅要有效预防出现火势蔓延和扩大的现象，还要保证疏散工作人员和救援工作人员的安全，使用科学的方式增强排烟整体水平，准确明确操作方向。第二，强化射水力度。为预防高温烟气排放期间点燃其他可燃物质引发火势蔓延的问题，应在可燃物体上面射水做好保护工作，排烟口的位置也应利用射水的方式保护。第三，重点执行排烟工作人员的安全防护。一旦在隧道内出现火灾事故，热量就很难快速消散，温度很高，存在一定的危险性，所以在进入隧道操作之前，工作人员应做好自身安全防护的工作，按照标准要求穿着隔热服，佩戴呼吸器，设置完善的通信联络系统，随时针对现场区域的排烟状况进行报告。第四，完成扑灭工作后，需要继续排烟操作，加快排出速度，便于恢复正常通车[6]。

三、结语

综上所述，我国城市公路隧道内部发生火灾事故后，排烟效果不良就是因为隧道的空间小、长度长，并且机械设备的操作效果存在一定的局限，很难从根本上增强整体的排烟有效性。因此，在具体工作中应使用关键技术，准确计算排烟数量，做好测试工作和测试结果的分析工作，便于选择最佳的排烟技术措施，保证安全水平。

参考文献：

[1]吕科磊，刘万福，戚务勤，等.纵向排烟对环路隧道火灾排烟效果实验[J].科学技术与工程，2019，19（24）：430-434.

[2]于丽，田源，李博，等.蒙特卡洛法對城市公路隧道火灾规模研究[J].消防科学与技术，2018，37（12）：1631-1635.

[3]钟茂华，刘畅，杨宇轩，等.地铁单面坡隧道列车火灾通风模式研究[J].中国安全生产科学技术，2018，14（12）：5-13.

[4]张轩轩，牛国庆，李垣志.城市公路隧道近火源区质量卷吸速率研究[J].中国科学技术大学学报，2019，49（04）：329-342.

[5]濮凡，李贤斌，尧小婷，等.扁平空间火场排烟风机开启时机优化研究[J].地下空间与工程学报，2020，26（S1）：381-388.

[6]余顺，江星宏，曾知法.城市小净距隧道下穿回填区既有道路技术研究[J].地下空间与工程学报，2020，26（S1）：169-175，190.