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1、公路隧道 2 0 1 3 年第 3 期 总第 8 3 期 山区高 速公 路隧道消 防系统设计研 究 马 民生 张永涛 同 鑫 王伟力 王少 飞 1 陕西省交通建设集团公司西安7 1 0 0 6 5 2 西安公路研究院西安7 1 0 0 5 8 3 招商局重庆交通科研设计院有限公司 重庆4 0 0 0 6 7 摘 要 国内近年发生多起公路隧道火灾事故 造成了较大的经济损失和不良的社会影响 我国公路隧道运营安 全工作仍面临着较大压力和挑战 当前公路隧道消防系统设计存在诸多不足 主要表现为缺少技术标准支持 建 设管理较为混乱 建议加快制订 完善相关标准规范体系 并加强对公路隧道消防工程建设的全程监管
2、 对公路隧 道消防系统设计 中的 1 O项疑议问题进行分析 并提出相应的技术见解 和解决措施 关 键词公路隧道消防系统防火救灾 截至 2 0 1 2年 全国公路隧道为 1 0 0 2 2 处 总计 8 0 5 2 7 万延米 随着我 国公路隧道 由大规模建设 时期 向运营管理阶段的逐步过渡 公路 隧道安全管 理工作得到一定程度 的重视 但 近年来 国内 发生多起公路隧道火灾事故 见表 1 造成 了较 大的经济损失和不 良的社会影响 这表明我 国公路 隧道运营安全工作仍 面临着很大压力和挑战 表 1 我国部分公路隧道火灾事故 时间 地点 事故原因 人员伤亡和经济损失 中断交通时间 隧道内截流沟铁
3、框架钢筋凿穿接送职 1 9 7 6 上海打浦路 隧道 工上下班客车的油箱 并与地 面摩擦产 5 人 死亡 3 3人受伤 生的火星引燃 汽油 1 9 8 7 上海打浦路隧道 因雨天潮湿 隧道内电气线路漏电起火 1 9 9 1 上海延安东路隧道 公交车辆电气线路故障起火 琥 珀山隧道 2 0 0 1 货车电瓶起火 隧道关闭 1 4 h 3 1 2国道陕西商南县境 浙 江猫狸岭隧道 未造成 人员伤 亡 但 造 2 0 0 2 货 车发动机 着火 中断交通 1 8 d 甬台温 高速公路 成较大的经济损失 温泉隧道 隧道 内设施造成严重 2 0 0 6 货车轮胎爆裂起火 京珠高速公 路 损毁 大宝 山隧
4、道 2人 死 亡 经 济 损 失 南行隧道 封 闭一 2 0 0 8 二甲苯 泄漏并剧烈燃烧 京珠高速公路 较大 个多月进行维修 秦岭终南 山隧道 无人员 伤亡 无车辆 损 东线隧道封闭 4 O 2 0 0 9 小货车载运的棉被燃烧 坏 隧道内设施也未遭 rai n 西线隧道封 包茂高速公路 到破坏 闭 6 1 mi n 浙江大溪岭隧道 直接 经济 损失 近 1 0 0 0 2 O 1 O 大货车轮胎起火 隧道关闭 7 h 甬台温高速公路 万元 无 锡惠山隧道 2 0 1 O 夜班接送车起火 人为纵火 2 4人死亡 1 9 人受伤 无锡市内环路 2 0 1 0 厦门翔安隧道 小面包 车 自燃
5、隧道关闭数小时 乌坑坝隧道 2 O 1 l 大货 车 自燃 京珠高速公路 渔泉溪隧道 7 0 d内连续 发 生 4起 2 O 1 1 载重货车轮胎起火 沪蓉西高速公路 火灾事故 16 马民生等 山区高速公路隧道 消防系统设计研 究 续表 时间 地点 事故原因 人员伤亡和经济损失 中断交通时间 浮沱隧道 2 O 1 l 车辆追尾 沪陕高速公路 七 道梁 隧道 2 O 1 l 交通事故导致载运 的危化 品爆 炸 隧道结构受损严重 兰临高速公路 秦岭终南山隧道 未造成人 员伤亡及财 2 O 1 2 货车 自燃 包茂高速公路 产损失 无锡惠 山隧道 2 O 1 2 小轿车 自燃 未造成人员伤亡 无锡市
6、内环路 1 公 路隧道消 防系统设计不足 之处 1 1 技术标准不足 与铁路隧道 相 比 在 很长一段 时间里 我 国公 路隧道发展较 为缓慢 最 初在设计 高速公路 隧道 时 多是套用 或照搬 铁路隧 道设计标准 对其 土建 工程设计考虑得较周详 而对交通安全设计却 考虑 得很欠 缺 7 如 公 路 隧道设 计 规范 J T J 0 2 6 9 0 8 对消防系统设计仅作 了简单规定 我 国工程 技术人员在总结国外先进经验的基础上 对公 路隧 道消防技术开展了很多探索性 的研究工作 为编制 公 路 隧 道 交 通 工 程 设 计 规 范 J T J T D 7 1 2 0 0 4 l 9 j
7、 和 建 筑 设 计 防 火 规 范 G B 5 O 0 1 6 2 0 0 6 口 0 提供 了大量的参考资料 但上述两部规范 中缺项和不适应 的地方较多 在具体执行过程 中还 存在权威性不够等问题 1 目前 国内仅有云南省 建设厅发布实施 了由云南省消 防协会主编的 公路 隧道消防技术规程 D B J 5 3 1 4 2 O 0 5 并在诸 多公路隧道大省 市 区 得 到参 照使用 成 为事实 上的 国家标准 此外 公路项 目安全性 评价指 南 J T G T B 0 5 2 0 0 4 对公路 隧道防火安全评 价也缺少指导性 的规定 1 2 建设管理不足 公路隧道消 防系 统设计 施 工
8、 及交 竣 工验 收 本应有公安消防部 门全程参与 但事实上 国内 高速公路隧道建设 方案论证 设计 文件评审 施工 过程控制及交 竣 工验收过程 中 公安消防部 门对 其监督 指导和管理基本 处于真空状 态 这 或许是 我国公路隧道火灾事故频繁发生的重要因素之一 2 公路隧道消防系统设计问题分析 2 1 防火安全等级 为改善公路隧道运营安全状况 提高公路 隧道 运营管理水平 很多 国家针对本地 区公路隧道 实际 情况 先 后 制 定 出相 应 的公 路 隧道 安 全 等 级 标 准 1 4 1 5 我 国相关标准 规范从交通工程角度对公 路隧 道 安 全 设 施 配 置 和 设 置 做 出
9、了规 定 和 要 求 g 但在防火安全方面考虑不足 笔者认为公 路隧道安全等级划分应 引入运营风险分析 即在对 公路隧道运 营风险进行分析评估 的基 础上确立其 安全等级 简而言之 风险等级高的公路隧道 其安 全等级相应也应较高 文献 2 对此已有详细论述 2 2 消火栓布设 目前 广东 重庆 福建 河南 新疆等地 已开始 建设 3车道 4 车道高速公路隧道 公路隧道交通 工程设计规范 J T J T D7 1 2 0 0 4 和 建筑设计 防 火规范 GB 5 O O 1 6 2 O 0 6 对此类大跨径扁平公路 隧道 的消火栓布设间距均未做出明确规定 公路隧道消火栓布设间距计算公式为 S
10、2 二 1 式中S 消火栓布设间距 m 如图 1 所示 尺 消火栓保护半径 m 6 消火栓保护宽度 公路隧道宽度 1 1 1 消火栓保护半径为 R 一 0 8 Ld 0 7 S k 式中L d 水带长度 r n 取 2 5 m S 消火栓充 实水 柱 长度 I n 如 图 2所 示 即 一旦 二 r 一 si n a 式中H 公路隧道高度 ml H2 消火栓安装高度 m 取 1 1 m a 水枪喷射角度 取 4 5 根据表 2 建议 2车道公路 隧道 消火栓 间距应 不大于 5 o m 3车道公路隧道消火栓间距应不大于 4 5 m 4车道公路 隧道消火栓间距应不大于 4 0 n l 1 7 公
11、路 隧道 2 0 1 3年第 3 期 总第 8 3 期 图 1 公路隧道消火栓布置示意图 图 2 公路隧道消火栓充实水柱长度示意图 表 2 公 路隧道 消火栓布设 间距 隧道类型 隧道参数 m 计算间距 m 建议间距 埘 2车道公 路隧道 以 宽 l l 4 6 8 0 9 5 0 巫镇高 速公 路 隧道 高 7 O 2 为例 3车道公 路隧道 以 宽 1 6 1 5 3 广乐高速公路隧道 高 8 5 9 8 4 4 3 1 8 4 5 为例 4车道公路隧道 以 乌市绕城高速公路 宽 1 8 9 4 9 4 0 9 7 8 4 0 高 9 2 0 4 西 山隧道为例 2 3 灭火器布设 根据
12、建筑灭火器配置设计规范 GB 5 0 1 4 O 一 2 0 0 5 1 将一般公路隧道危 险等级确定 为中危 险 级 对于通行油罐车 可燃气体 运输车 比例较高 的 公路隧道 其危险等级可确定为严重危险级 公路 隧道灭火器配置以扑救 B类火灾为基准 确定最低 配置基准为 1 0 r n 2 B 每具灭火器的最小灭火级别 在综合考虑配置数量 驾乘人 员灭火 技能水平 公 路隧道车辆燃油火灾初期火灾特点等 因素后 确定 为 8 9 B 灭火器可选用 磷酸铵盐 干粉 灭火 器和泡 沫灭火器 2车道公路隧道可在 隧道一侧 与消火栓 洞室 同址 设置灭火器 3 车道公路隧道宜在隧道两侧交 错设置灭火器
13、 4车道公路隧道应在隧道两侧交错 设置灭火器 1 8 公路隧道 各消防洞室 内的灭火器数量计 算公 式为 K K L D L mW 3 式 中 N 一 公 路 每处 消 防洞 室 内 的灭 火 器 数 量 具 K 一灭火没施修正系数 未设消火栓系统 的公路隧道取 1 0 没消火栓系统的 公路隧道取 0 7 K 一 一隧道长度修正系数 特长公路隧道 双向交通 长公路隧道取 1 3 其余公 路隧道取 1 0 L一消防洞 室 的设 置 间距 m W 一 公路隧道宽度 m U一公路隧道灭火器 的配置基准 取 1 0 m B Q T 一 拟选用灭 火器所对应 的配置灭火级 别 取 8 9 B 2 4 气
14、体灭火系统设置 部分长大公路隧道设有地下变电室 监控值班 室 为防止其 内部发生 电气火灾 一般应考虑设置 气体灭火系统 从灭火机理 灭 火效能 分解产物 的 影响 使用范围 成本及安装维 护费用等方面统筹 考虑 建议设置 S型热气溶胶预制灭火系统 热气 溶胶灭火系统的设计灭火浓度 为 8 1 O 灭火 剂用量为 1 0 0 1 4 0 g m 是其他气体灭 火系统 的 1 5左右 在公路隧道洞 内监控值班室等 防护 区 灭火剂喷放时间不应大于 9 0 s 在公路 隧道地下变 电室等防护区 灭火剂喷放时间不应大于 1 2 0 s 2 5 泡沫一 水喷雾系统设置 世界道路协会 P I ARC 研
15、究报告l I 指出 欧洲 国家通常不使用 自动喷淋灭火系统 某些隧道由于 特殊的保护 目的而使用 自动喷淋灭火系统 在 日 本 在那些长度较长或交通繁忙的隧道 中使用 自动 喷淋灭火系统以冷却起火 的车辆 在美 国 只有少 数允许运输危险货物 的隧道配备特殊类型 的 自动 喷淋灭火 系统 大多数 国家没有在隧道 中配备 自 动喷淋灭火系统的原因在于 迄今为止 自动喷淋灭 火系统尚未证 明能够 扑灭 隧道 中的火灾 另一 方 面 自动喷淋灭火 系统可用来 冷却车辆 阻止火 势 蔓延到其他车辆 降低着火区域 的财产损失 或防 止衬砌材料二次着火 日本 的经验表 明 自动喷淋 灭火系统在降低火场周
16、围方面具有一定 的效果 有 利于远处人员逃生 马民生等 山区高速公路隧道消防系统设计研 究 国内仅有少 数公 路水下隧道设 置 了泡沫一 水喷 雾系统 如上海翔殷路 隧道 南京 长江隧道 厦 门翔 安隧道等 泡沫一 水喷雾系统在运 营中也暴 露 出一 些问题 1 泡沫液腐蚀性 能强 公 路隧道消 防管道和 排水设施有被腐蚀现象 2 喷射 后产 生大量 的泡 沫堆 积在 废水 泵房 里 影响公路隧道排水系统的正常功能 3 泡沫一 水喷雾系统构成较为复杂 费用较高 管理养护不便 4 不能实现远程人工控制 笔者认为 对 山区高速公路 隧道而言 设置 泡 沫一 水喷雾系统的必要性并不强 2 6 消防车 消防摩托车配备 消防车是 消防 队抵达 火灾现场后最 重要 的消 防装备 四川武警消 防部 队购置世界第二辆 国内 第一辆双头消防车 专 门用于隧道灭火 上海临沂 消防中队配备 了亚洲第 一辆高配置 消防用双头 车 由德 国 Ma n公司专门设计 服务 2 0 1 0年上海世博 会安保工程 见图 3 用于弄堂 隧道灭火 图 3 上海世博 园双 头消 防车 我 国陕西秦岭终南 山隧道 1 8 0
