公路隧道消防设计与探讨

公路隧道消防设计与探讨公路隧道消防设计与探讨 摘 要 在缺乏行业消防设计规范的情况下 根据隧道火灾 的起因 种类和特点 提出防火和灭火的措施 认为消火栓的布 置间距应在保证最少 支水枪的充实水柱同时到达隧道内任何部 位的前提下 根据具体情况经过计算确定 水喷淋灭火系统对隧 道的消防的有效性还有待探讨 关键词 公路隧道 防火 灭火 消防设计 随着改革开放的深入 我国经济建设和社会发展取得了巨 大的成就 国家每年投入大量资金进行公路等基础设施建设 福建 属于多山省份 近年来 随着公路交通事业的发展 公路等级的提 高 对公路线型的要求也越来越高 为了克服高程障碍 优化线路 缩短里程 修建隧道必不可少 而且数量越来越多 规模越来越大 隧道是公路交通的咽喉要道 结构复杂 环境密闭 空间狭窄 能见 度差 流动车辆多 车速快 一旦发生火灾 扑救相当困难 往往造成 重大的人员伤亡和财产损失 故在隧道设计时 应贯彻预防为主 防消结合的方针 采取有效的防火与灭火措施 使火灾控制在最 低限度 使隧道真正起到安全输送人员和物资的作用 1 火灾的起因 种类及特点 1 1 火灾的起因 公路隧道一般远离市区 是车辆流通的必经之道 火灾的起 因主要有以下 5 种可能 1 人为纵火 2 汽车本身系统故障起火 3 汽车装载的货物遇明火或热源引起燃烧或自燃 4 汽车相撞起 火 5 电气线路短路起火 1 2 火灾的种类及特点 根据隧道火灾的起因和物质燃烧的特性分析 隧道可能发 生的火灾种类大致有 a b c e4 类 a 类指汽车装载的可燃固体燃 烧的火灾或常温下呈半凝固状态的重油燃烧的火灾 b 类指汽车 装载的可燃液体燃烧的火灾或汽车本身的油箱燃烧的火灾 c 类 指汽车运载的可燃气体燃烧的火灾 e 类为带电物体燃烧的火灾 其中以汽车相撞引发的 a b 类火灾最为常见 这些火灾由于受隧 道空间的限制 火焰和烟雾无法向上发展 迫使其往纵向扩散 并 且很快充满隧道 据资料 1 报道 两辆货车或公共汽车相撞酿成的 火灾 在起火 25s 后就充分发展 3min 左右火源上方顶部温度已 达到 1000 左右 10min 内达 1000 以上 如此迅猛的火势给人员 疏散和灭火造成很大的困难 2 防火与灭火措施 2 1 防火措施 根据隧道火灾的起因 设计时 通常采取以下几种防火措施 1 在隧道进口设管理站 加强交通安全管理和消防管理 2 限制车速 限制载有易燃易爆物品及其他危险品的车辆 进入隧道或由专业车辆引入 3 各种电气线路采取穿管保护 电缆采用阻燃电缆或耐火 电缆 4 长隧道内设置电视监控系统 事故报警按纽 避难通道 应急灯 电话以及通风机等 5 选用耐高温 耐潮湿环境的防火涂料 6 所有的灯具 电话箱 灭火设施箱体均要求用非燃烧 材料制作 2 2 灭火措施 2 2 1 灭火剂的选择 由于当前我国尚没有隧道消防设计规范 所以隧道消防设 计时 通常根据隧道内可能发生的火灾种类选择灭火剂 一般有 1 干粉 磷酸铵盐干粉灭火剂 可用于扑救除活泼金属外的其它各 类火灾 对火灾种类复杂的隧道特别适用 设计时 通常选用磷酸 铵盐干粉灭火剂 2 水 是自然界中广泛存在的天然灭火剂 取之 方便 价格便宜 可用于扑救隧道内的 a 类火灾 同时 由于水在温 度升高时 吸收大量的热 能有效地降低燃烧物质和周围物质的温 度 使燃烧停止 所以 对于隧道内除 a 类外的其它各类火灾 还 具有冷却降温和冲淡稀释作用 3 泡沫 主要用于扑救隧道内的 b 类火灾 特别是隧道内最可能引发的汽油火灾 由于水成膜泡沫能 在油类的表面形成一层很薄的水膜 抑制油品向上蒸发 依靠水膜 和泡沫的双重作用 使燃油与空气隔绝 迅速而有效地将火扑灭 有实验 2 表明水成膜泡沫灭火剂的灭火效率约为普通蛋白泡沫 的 3 倍 故目前我院隧道设计均选用水成膜泡沫灭火剂 但对于水 溶性 b 类火灾 如醇 酮 醚 酯等火灾 水成膜泡沫很快被破 坏而不起作用 所以本人认为 在经济条件许可时 应首选抗溶性 水成膜泡沫灭火剂 因为它既适合扑救水溶性 b 类火灾 同样适合 扑救非水溶性 b 类火灾 2 2 2 灭火设施 隧道内一旦发生火灾 受空间狭小的限制 容易造成交通混 乱 为了疏散车辆和人员 必须尽可能地把火灾限制在最小范围内 要 做到这一点 隧道内必须配置强而有效的灭火设施 根据隧道的长 度 我们把隧道分为三类 与 公路隧道设计规范 jtjo26 90 略 有不同 第一类为 500m 以下的隧道 称之为短隧道 由于汽车在 隧道内通行的时间不足 1min 火灾危险小 故设计时一般只考 虑配置便携式磷酸铵盐干粉灭火器 第二类为 500 1000m 含 500m 的隧道 称之为中隧道 火灾危险性较大 除配置便携式磷酸 铵盐干粉灭火器外 还配置水 水成膜泡沫两用灭火设施 这种灭 火设施的配置只能根据火灾种类选择水或水成膜泡沫之一进行 灭火 第三类为 1000m 含 1000m 以上的隧道 称之为长隧道 火灾 危险性大 起火后容易造成重大的火灾损失 除配置便携式磷酸铵 盐干粉灭火器外 还分别配置消火栓灭火设施和水成膜泡沫灭火 设施 这种灭火设施的配置 在用水成膜泡沫灭火设施灭火的同时 还 可用消火栓灭火设施对火灾周围进行冷却 根据火场灭火情况 一 般首先发现火灾并面临火灾的是司机和乘客 他们没有专门的灭 火技能 必须使用隧道内配置的消防设施 对他们来说便携式磷酸 铵盐干粉灭火器是最好的灭火设施 随着火灾的发展 隧道管理所 兼职消防人员到达隧道 他们具有专门的灭火技能 但不携带消防 设备 对他们来说 使用隧道内配置的消火栓或水成膜泡沫灭火设 施是最好的灭火手段 由于隧道一般都远离市区 社会消防队员总 是最迟到达火灾现场 他们具有特殊的灭火技能 且自带灭火设备 对 于他们来说 一般只要求供给充足的水源 为满足他们的需要 我 们在隧道进出口设置了室外消火栓和水泵接合器 由于福建公路 建设起步较晚 隧道灭火尚无经验 根据上海延安东路过江隧道 灭火统计资料 2 隧道通车 5 年多发生过中小型火灾十余次 其中 65 的火灾是第一发现者即司机和乘客扑灭的 35 的火灾是第 一发现者和随后到达的隧道管理所兼职消防队员共同扑灭的 日 本道路公社团所属的隧道 1960 年至 1980 年期间共发生 24 次火 灾 其中 15 次是在社会消防队员到达火灾现场之前 由司机 乘 客以及隧道管理所兼职消防队员共同扑灭的 这些火场经验说明 了隧道内配置消防设施立足自救的重要性和必要性 3 工程实例 福建双湖公路寿宁段罗宁隧道 全长 1368m 属二级公路长 隧道 要求设计为单洞双车道双向行车 最大车速为 40km h 隧道 横向宽度 9m 双车道路面宽度 7 5m 车道净高 5m 本人认为该隧 道虽然属二级公路隧道 但为单洞双车道双向行车隧道 交通事故 概率相对双洞四车道即单洞双车道单向行车隧道高 火灾危险性 较大 必须立足于自救 故设计时 按照上述的灭火措施进行隧道 内灭火设施配置 即每隔 50m 设消防洞室一处 每处消防洞室内 配置消火栓箱和水成膜泡沫灭火装置箱各一个 消火栓箱内设 snj65 室内减压稳压消火栓 1 个 25m 长直径 65 的衬胶水龙带 2 条 直径 19 水枪 1 支 同时还配消防水喉 水成膜泡沫灭火装置 箱内设 30l 水成膜泡沫液贮罐 1 个 比例混合器 1 个 泡沫喷射枪 1 支 25m 长直径 20 的喷射胶管 1 条 泡沫混合液流量为 30l min 混 合液的质量分数为 3 喷射时间 30min 以上 同时洞内还配 4 具 8kg 的便携式磷酸铵盐干粉灭火器 建筑灭火器配置设计规 范 规定 b 类轻危险级场所 灭火器最大保护半径为 15m 考虑隧 道内与建筑物内不同 从消防洞室取灭火器到火灾现场均可直线 到达 参照 1997 年日本隧道设计要领 设置间距取 50m 4 需要探讨的问题 4 1 消火栓的布置间距 按照 公路隧道设计规范 jtj026 90 要求 消防水栓每隔 50m 设一个 本人认为应按照隧道的宽度 配置的水龙带长度以 及水枪的充实水柱由计算确定 下面以布罗宁隧道消火栓布置为 例进行计算分析 参照室内消火栓的布置 消火栓保护半径 式中 r 消火栓保护半径 m ld 水龙带敷设长度 m 考虑水带的转弯曲折 折减系数取 0 9 即 ld 2250 9m ls 水枪充实水柱在平面上的投影长度 m 根据火场经验 水 枪射流上倾角度一般不超过 45 故按 45 考虑 sk 水枪充实水柱 m 直径 19 的水枪 当流量为 5l s 时 其充 实水柱为 11 3m 则 消火栓的布置间距 s r2 b2 0 5 式中 s 2 支水枪的充实水柱同时到达隧道内任何部位时消 火栓的间距 m r 消火栓保护半径 m b 消火栓的最大保护宽度 m 即隧道的最大宽度 9m 则 s 532 92 0 5 52m 按照 公路隧道设计规范 jtj026 90 要求 设计时消防洞 室间距取 50m 需要探讨的是 这是在每个消火栓配置 2 条水龙带 串联使用的情况下计算的 但是国内很多隧道消火栓的间距按 50m 布置 而每个消火栓仅配置一条水龙带 本人认为这种布置只 能保证一支水枪充实水柱到达隧道内任何部位 一旦火灾发生在 该消火栓处 人们无法靠近使用 其他消火栓也爱莫能助 整个消 防系统就形同虚设 要保证 2 支水枪的充实水同时到达隧道内的 任何部位 按上述公式计算 消火栓的间距不得大于 29m 同样 隧 道宽度不同 消火栓的布置间距也不一样 所以本人认为消火栓的 布置间距应在保证最少 2 支水枪的充实水柱的同时到达隧道内 任何部位的前提下 根据具体情况经过计算确定 4 2 水喷淋系统 公路隧道设计规范 jtj026 90 中要求长隧道内应设水喷 淋系统 每隔 5m 设喷头 1 只 这种设计方案国外很多国家持不推 荐态度 他们认为隧道初期火灾通常发生在乘客内部 或车辆下部 或 顶部为防水设计的发动机厢内 顶部喷水没有灭火效果 而且受空 间限制 隧道顶部的温度极高 在巨热的火焰上喷水 不会压制火 焰 相反使烟雾层向下移动 并与空气混合 不但降低了能见度 同 时还威胁隧道中人员的人身安全 1 日本曾经在 5 座设置水喷淋 系统的长隧道中 共发生 6 次火灾 投入运行的只有日本坂隧道 1 次 但没有效果 虽然水喷淋系统在起火后 1min 就自动投入运行 但喷水 25min 后火势不但没有得到控制 反而继续扩大 而且还发 生了爆炸 共烧毁汽车 174 辆 死亡 7 人 在美国众多的隧道中 也