淺談城市隧道消防設(shè)計
摘要：本文就隧道火災(zāi)的成因及特點，結(jié)合《建筑設(shè)計防火規(guī)范》、《公路隧道交通工程設(shè)計規(guī)范》（JTG/TD71-2004）簡單分析隧道消防給水及滅火系統(tǒng)的組成。
關(guān)鍵詞：隧道，消防，用水量，管道，消火栓
1、概述
《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50016-2006)要求隧道的防火設(shè)計應(yīng)根據(jù)隧道的分類采取一定結(jié)構(gòu)耐火等級，設(shè)置人行、車行橫通道或疏散通道等防火措施外，還應(yīng)設(shè)置消防給水與滅火設(shè)施、通風和排煙系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)等。其中消防給水及滅火系統(tǒng)等設(shè)施是隧道工程的重要配套工程，以在火災(zāi)發(fā)生時迅速可靠地撲滅各類火災(zāi)，減少火災(zāi)造成的損失，保證人身和財產(chǎn)的安全。
2、隧道消防給水與滅火系統(tǒng)的選取
隧道消防給水與滅火系統(tǒng)的選擇是針對預(yù)期火災(zāi)種類制定的，其滅火設(shè)施主要用于隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，供司乘人員、隧道管理人員及消防人員撲救初期火災(zāi)使用，應(yīng)具有迅速、有效滅火功能�！督ㄖO(shè)計防火規(guī)范》（GB50016-2006）“城市交通隧道”一章，對交通隧道的消防安全確定了原則性設(shè)計要求；其中對二類隧道消防給水與滅火設(shè)施要求為：火災(zāi)延續(xù)時間不應(yīng)小于3小時，隧道內(nèi)宜設(shè)置消火栓給水系統(tǒng)，應(yīng)在隧道兩側(cè)配置ABC類滅火器。
早期由交通部發(fā)布的《公路隧道交通工程設(shè)計規(guī)范》（JTG/TD71-2004），作為推薦性行業(yè)標準，要求一級公路隧道消防設(shè)施必須配置滅火器，應(yīng)配置消火栓和固定式水成膜泡沫滅火裝置。由于城市交通隧道火災(zāi)危險性越來越引起人們的重視以及目前還缺少專項針對城市交通隧道的防火設(shè)計規(guī)范，借鑒國內(nèi)外的經(jīng)驗及參考公路隧道的要求，近幾年國內(nèi)建成的城市交通隧道在配置消火栓、滅火器的基礎(chǔ)上大多還配置其他的滅火設(shè)施，主要有水噴霧系統(tǒng)、水成膜滅火系統(tǒng)、水噴霧-泡沫聯(lián)用系統(tǒng)等形式，如上海市延安東路南線隧道（1994年開工,1996年11月建成通車）采用了消火栓系統(tǒng)、水噴霧系統(tǒng)和滅火器系統(tǒng)；寧波市常洪隧道（1999年6月開工，2002年3月竣工）、南京玄武湖隧道（2001年11月動工，2003年4月通車）、鼓樓立交隧道（1994年10月動工，1995年11月建成）等采用消火栓系統(tǒng)、水成膜滅火系統(tǒng)和滅火器設(shè)置等。
國外城市隧道中,日本隧道的消防設(shè)施較為完善,大都配置了消火栓系統(tǒng)、水噴霧系統(tǒng)、滅火器等裝置,也有的采用了較為先進的水噴霧-泡沫聯(lián)用系統(tǒng)等。但是,在隧道內(nèi)應(yīng)用自動噴水滅火或水噴霧滅火系統(tǒng)及其有效性上，目前國內(nèi)、外隧道專家對此存在很大爭議,主要是滅火成功率差。主要理由是：典型的火災(zāi)通常發(fā)生在車輛下部或車廂內(nèi)部，頂部噴水沒有滅火效果，如在火災(zāi)開始和噴頭動作之間發(fā)生延誤，在巨熱火焰上噴一層水霧，實質(zhì)上壓不住火焰，反而會產(chǎn)生大量過熱蒸汽，蒸汽比延誤更具危害性；隧道是狹長的，其橫向和縱向有坡度，且是強制通風，又無防火分隔，因此熱量不會局限于著火點；因為熱氣層流沿著隧道頂部運動，噴頭動作可能不會固定在火焰上，大量動作噴頭將遠離火場，產(chǎn)生冷卻效果，致使煙霧層下降，影響逃生及消防人員視線；噴水會引起煙霧分層，導(dǎo)致紊流，將空氣和煙霧混合，威脅隧道人員安全，其次汽車火災(zāi)一般都從車內(nèi)起火,噴頭水一般只能灑到車頂上,形成大量的熱蒸汽,對人體有一定的危害性。由此可以看出，自動噴水滅火系統(tǒng)在隧道內(nèi)的使用中持“不推薦”態(tài)度。
歐美各國近十年來，紛紛采用輕水泡沫滅火系統(tǒng)，具體做法是在隧道內(nèi)安裝輕水泡沫箱。該裝置能噴射低倍數(shù)空氣泡沫，用以撲滅由石油類產(chǎn)品引起的B類火災(zāi)，以及木材、紡織品等一般固體物質(zhì)引起的A類火災(zāi)。它具有結(jié)構(gòu)緊湊，使用靈活等特點，在某些場合的使用能彌補大型固定式滅火系統(tǒng)機動性能差，占地面積大的不足，又避免了手提式滅火器容量小，保護面積小的缺點。其工作原理為：當水流經(jīng)過混合器管路進入比例混合器的噴嘴向擴散管噴出，進入噴嘴時，口徑縮小，流量增大，通過擴散作用，在噴嘴出口與擴散管之間形成負壓，與大股壓力水流匯合形成3%的泡沫混合液，該泡沫混合液被輸送至泡沫產(chǎn)生設(shè)備，產(chǎn)生空氣泡沫撲救A、B類火災(zāi)。滅火劑儲存箱中儲存的滅火劑為3%的水成膜泡沫滅火劑（AFFF）。
鑒于上述原因,同時參照公路隧道方面現(xiàn)行規(guī)范—《公路隧道交通工程設(shè)計規(guī)范》（JTG/TD71-2004）有關(guān)規(guī)定，城市隧道的消防給水和滅火系統(tǒng)可采用:消火栓系統(tǒng)、固定式水成膜泡沫滅火系統(tǒng)及滅火器。其各系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:
消火栓系統(tǒng)—成熟可靠的消防系統(tǒng),可撲滅多種類型火災(zāi),由專業(yè)消防人員操作,能大大降低火災(zāi)損失。固定式水成膜泡沫滅火系統(tǒng)—依靠泡沫和水成膜的雙重作用，能夠快速壓制火勢，冷卻熱氣流，阻止火災(zāi)蔓延,實踐證明效果很好。滅火器配置—使用方便、性能可靠,通過正確使用能及時撲滅隧道內(nèi)各類火災(zāi)。
3、系統(tǒng)設(shè)計
3.1消火栓系統(tǒng)
3.1.1設(shè)計參數(shù)
按照《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016-2006）的要求,消防用水量應(yīng)按其火災(zāi)延時內(nèi)，全線同一時間發(fā)生一次火災(zāi)，經(jīng)計算確定隧。遂道內(nèi)部消火栓用水量為20L/s,隧道洞口外消火栓用水量為30L/s，火災(zāi)延續(xù)時間為3hr。
3.1.2水源及供水方式
隧道工程的消防用水可由市政給水管道，消防水池或地表水源供給，城市隧道消防用水首先是利用市政給水管供給。我國大部分城市市政給水壓力一般在0.18～0.3Mpa范圍，再加上隧道工程和地面的高差，市政給水一般均能滿足人防消防給水的水壓要求，無需設(shè)消防給水泵。但一定要經(jīng)過計算，使市政給水管道的供水量和水壓都能滿足最不利點滅火設(shè)備的要求。只有在市政給水管不能滿足消防用水量要求時，才考慮在隧道內(nèi)或附近合適位置設(shè)置消防水池，或利用就近的天然湖泊、河流、小溪等地表水。利用天然水源供水時，應(yīng)保證枯水期最低水位仍能滿足消防用水量。
3.1.3系統(tǒng)布置
消防給水管網(wǎng)應(yīng)布置成換環(huán)狀；向環(huán)狀管網(wǎng)供水的給水管不應(yīng)少于兩條，當其中一條發(fā)生故障時，其余的進水管應(yīng)能滿足消防用水量的供給要求，通常從市政給水管道上分別引出兩條消防管道，在兩側(cè)隧道內(nèi)全線貫通,并于敞開段處連通,從而形成安全可靠的消防供水環(huán)網(wǎng)從而形成安全可靠的供水系統(tǒng)。環(huán)狀管道應(yīng)采用閥門分成獨立的若干段，每段消火栓的數(shù)量不宜超過5個，并在其最高點設(shè)放氣閥，最低點設(shè)泄水閥。為便于布管及管線緊湊,通常在每孔隧道的外側(cè)，每隔45m設(shè)消火栓箱一套，同時在箱內(nèi)報警按鈕各一個。在火災(zāi)初期的時候可由缺乏專業(yè)消防技能的就近人員直接取用，投入滅火自救，從而為撲滅火源，控制火情，最大限度地爭取到寶貴時間。每支水槍流量不小于5L/s，最不利點消火栓充實水柱長度不小于10m。在敞開段消火栓箱則設(shè)于兩側(cè)擋墻內(nèi),間距、布置同前。按照規(guī)范要求，在隧道出入口處應(yīng)設(shè)置室外消火栓，以滿足室外消防用水量大小要求。同時，根據(jù)其用水量大小，鑒于隧道整體狹長，不同于一般建筑物，在隧道兩端分別設(shè)置2個地上式水泵結(jié)合器。
3.2固定式水成膜泡沫滅火系統(tǒng)
3.2.1設(shè)計參數(shù)
單臺水成膜泡沫滅火栓用水量：1L/s，泡沫混合器處所需壓力：0.45MPa。
3.2.2系統(tǒng)給水方式
水成膜泡沫滅火栓系統(tǒng)用水經(jīng)消防泵房加壓后在隧道洞內(nèi)連通，形成安全可靠的供水系統(tǒng)。
3.2.3系統(tǒng)布置
在每孔隧道的車行道右側(cè)洞壁，每隔45m設(shè)置一套箱式水成膜泡沫滅火系統(tǒng)裝置。噴射時間大于35分鐘。
3.3固定滅火器配置
根據(jù)危險等級分類標準，城市地下隧道危險等級為嚴重危險級，兩側(cè)交錯布置。同時根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》，二類隧道應(yīng)在隧道兩側(cè)設(shè)置ABC類滅火器，每個設(shè)置點不應(yīng)少于4具。其滅火級別不應(yīng)低于5A或4B。因隧道內(nèi)與建筑物內(nèi)不同，從消防洞室去滅火器到火災(zāi)現(xiàn)場均可直線到達，在每孔隧道的兩側(cè)，相距約45m均設(shè)置滅火器箱一組，兩側(cè)呈交錯布置，交錯后間距約22m，固定式滅火器箱和消火栓箱、水成膜泡沫滅火栓箱合并布置，既統(tǒng)一美觀，又便于管理、使用。
4.結(jié)論：
對于城市隧道,盡管可以從保證人員安全的角度,充分考慮各種可能的情況,配備相應(yīng)的消防設(shè)備,但如果沒有正規(guī)化、科學(xué)化的管理,各種硬件設(shè)備也無法充分發(fā)揮作用。因此,隧道管理方需要建立完善的防、救災(zāi)管理制度,制定切實可行的救援預(yù)案。必要時,可以通過立法等手段保證各項制度的執(zhí)行。
參考文獻：
[1]《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50016-2006)（京建生等）
[2]《公路隧道交通工程設(shè)計規(guī)范》（JTG/TD71-2004）（姬為宇等）
[3]《給水排水設(shè)計手冊》（建筑給水排水）（陳秀生等）
