倪卓敏

【摘 要】本文結(jié)合工程實例，主要介紹了造成長隧道火災(zāi)的起因，消防方案選擇，消防設(shè)計原則，幾種主要消防設(shè)施簡介以及光纖感溫系統(tǒng)在消防中的作用。

【關(guān)鍵詞】高速公路隧道；防火滅火；消防設(shè)計；光纖感溫系統(tǒng)

1.引言

隨著改革開放的深入，我國經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展取得了巨大的成就，高速公路建設(shè)事業(yè)也取得蓬勃發(fā)展。長隧道的規(guī)模和數(shù)量日益增多，加上現(xiàn)代化交通系統(tǒng)的迅速發(fā)展，嚴(yán)重增加了隧道火災(zāi)的危險性。如果發(fā)生火災(zāi)，撲救非常困難，往往造成嚴(yán)重的財產(chǎn)損失甚至人員傷亡。所以在隧道設(shè)計的時候，應(yīng)該堅持以"預(yù)防為主，防消結(jié)合"的方針政策， 采取有效的防火以及滅火措施，設(shè)計高有效的消防系統(tǒng)，這才是關(guān)鍵所在。

2.火災(zāi)的種類及特點

隧道可能發(fā)生的火災(zāi)類別大概有4種。第一類是指列車裝載的可燃固體燃燒；第二類是指列車裝載的可燃液體或列車的油箱燃燒的火災(zāi)；第三類是指列車轉(zhuǎn)載的可燃燒氣體導(dǎo)致的火災(zāi)；第四類為帶電物體燃燒導(dǎo)致的火災(zāi)。

由于受隧道空間的限制，發(fā)生火災(zāi)后火焰和煙霧無法向上擴散，迫使其往縱向擴散，以至于很快充滿隧道。這就給人員疏散和滅火造成非常大的困難。

3. 防火與滅火措施

3.1 防火措施

根據(jù)隧道火災(zāi)的原因，在消費設(shè)計中通常采取以下6種措施：

（1） 在隧道進(jìn)口設(shè)立管理站，嚴(yán)格加強交通安全和消防管理；

（2） 限時限速，限制易燃易爆品和其他危險品載入隧道；

（3） 各種電氣線路必須配有保護(hù)套，另外電纜采用阻燃電纜；

（4） 長隧道內(nèi)要多設(shè)電視監(jiān)控系統(tǒng)，每隔一段要設(shè)立事故報警按紐， 還有安全通道、應(yīng)急燈以及通風(fēng)機等；

（5） 選用抗高溫、耐潮濕的防火涂料；

（6） 所有燈具、電話箱、滅火設(shè)備箱體均要求用非燃燒材料制作。

3.2 滅火措施

根據(jù)隧道以及火宅等特別，起火原因等，滅火措施常用形式一般包括消防栓滅火系統(tǒng)、泡沫滅火系統(tǒng)、水成膜泡沫滅火系統(tǒng)3個系統(tǒng)

3.2.1 消火栓滅火消防系統(tǒng)

消防栓滅火系統(tǒng)非常有限，對以下起火不起作用：1、閃點≤28°C）的易燃液體，2、閃點≥28℃的易燃液體，3、閃點≥60℃的易燃液體。這時候不僅起不到作用，相反有時會助長火勢蔓延。

3.2.2 空氣泡沫滅火消防系統(tǒng)

該系統(tǒng)利用其產(chǎn)生的泡沫層對易燃、可燃液體完全覆蓋，因此具有一定滅火作用，但這種方法對油罐車傾覆后流散出來的易燃液體達(dá)不到完全覆蓋， 因而也起不到徹底地滅火效果。

3.2.3 水成膜泡沫滅火消防系統(tǒng)

目前我國大多數(shù)采用水成膜泡沫滅火消防系統(tǒng)。這種方法有AFFF和AFFF/ATC兩種類型泡沫劑。它不僅具有一般泡沫滅火劑的作用，還可以在燃燒物的表面形成水膜，隔離空氣。很快就可以成為一個隔熱屏障，吸收熱量，釋放出蒸汽，從而稀釋燃燒物面上的空氣含氧量，達(dá)到降低溫度，阻止燃燒，從而滅火。

另外，水成膜泡沫滅火劑在發(fā)泡的時候所需的能量很少，泡沫流動性能也很好，并且具有自封能力強，滅火速度快等高效的特點。同時該法已為歐美各國隧道消防中廣泛使用，也成為國內(nèi)隧道最主要、有效的滅火系統(tǒng)。

4. 消防設(shè)計原則

列車車輛所用的材料要做到不可燃，還需設(shè)置一定的消防設(shè)施，具體設(shè)計原則如下：

（1）必須 “以防為主，防、消結(jié)合”，加強對進(jìn)隧道車輛的安全檢查措施，嚴(yán)格杜絕把火災(zāi)隱患帶入隧道中；

（2）對列車輸送人、貨貨物，要把旅客列車、油罐車當(dāng)成消防重點；

（3）水源、泵房、水池要單獨設(shè)置，長隧道內(nèi)應(yīng)該每隔50米設(shè)置消防栓箱和水成膜泡沫滅火系統(tǒng)；

（4）消防系統(tǒng)應(yīng)該采用水成膜泡沫滅火系統(tǒng)，消防用水量最好按照同一時間內(nèi)發(fā)生一次火災(zāi)來考慮；

（5）用水量：洞內(nèi)按2個消火栓（4支水槍），每支水槍出水量5L/s計；洞外消火栓按10L/s計。

（6）火災(zāi)延續(xù)時間按4-6小時考慮；

以作者所在的樂昌至廣州高速公路項目為例，樂廣高速坪石至樟市段全長約160km，共19座隧道需進(jìn)行消防設(shè)計，其中隧道長度500m以下的隧道7座，隧道長度大于500共12座，其中大瑤山一號隧道及長基嶺隧道長度大于3000m。隧道內(nèi)的火災(zāi)主要以汽車交通事故或汽車燃燒引起火災(zāi)為主，火災(zāi)類型有A、B、C類與金屬火災(zāi)，其中主要以B類火災(zāi)為主，隧道消防系統(tǒng)根據(jù)此特點進(jìn)行設(shè)計。根據(jù)《公路隧道交通工程設(shè)計規(guī)范》以及現(xiàn)行的《建筑設(shè)計防火規(guī)范》，并根據(jù)隧道長度及交通量的大小確定隧道消防系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)模。

跌馬橋隧道、天頂隧道等6座隧道長度較短，每座隧道內(nèi)消防設(shè)施均僅需配置化學(xué)滅火器系統(tǒng)即可。滅火器洞室設(shè)置間距為50m，隧道行車方向右側(cè)布置；每個滅火器洞室內(nèi)放置手提式磷酸銨干粉滅火器（MF/ABC6）7具。

大瑤山一號隧道、長基嶺隧道等12座長隧道設(shè)置水消防滅火系統(tǒng)。其中消防栓洞室與滅火器洞室同設(shè)一處，隧道行車方向右側(cè)布置，設(shè)計間距50m。每處洞室設(shè)MF/ABC8型干粉滅火器3具，SN65單頭雙栓減壓穩(wěn)壓消火栓一個，25m水龍帶兩條，19mm開花直射水槍兩個，SPMZ30型水成膜泡沫滅火系統(tǒng)一套，選用抗寒型泡沫液。

隧道消防設(shè)施配置表

5. 光纖感溫在消防中的應(yīng)用

5.1 光纖感溫系統(tǒng)的特點

隧道中的火災(zāi)多數(shù)是開放性的，它帶有濃煙，其熱輻射率高達(dá)數(shù)兆瓦級，在幾分鐘內(nèi)便可以形成大火。 通常一起火災(zāi)在8—10分鐘完全形成。如果當(dāng)有燃料泄漏時， 1-3分鐘內(nèi)便完全可以形成火災(zāi)。而很多“隧道火災(zāi)”實例的測試表明，在大約5分鐘，火災(zāi)車輛的溫度升至約200攝氏度。 在嚴(yán)重火災(zāi)發(fā)生的4分鐘內(nèi)，火災(zāi)上方的熱空氣層可以測試到溫度每分鐘上升50攝氏度左右。

隧道通風(fēng)溫度測試有很大影響。在縱向風(fēng)大于2m/s時，火焰向上飄動，火災(zāi)點頂部的溫度僅達(dá)到60攝氏度。不僅如此，在距火災(zāi)發(fā)生地20米遠(yuǎn)的位置，其頂部溫度降到50攝氏度以下。因此，在高速氣流時熱幅射的升溫梯度是一個非常好的報警相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

為了確保火災(zāi)報警的可靠，火災(zāi)探測系統(tǒng)要能夠記錄開放式火災(zāi)的輻射區(qū)域。另外由于表面熱幅射所傳遞的溫度要比熱氣體對流所傳遞的要快很多，所以火災(zāi)探測系統(tǒng)應(yīng)能夠迅速探測溫度這個變化。最新的光纖感溫探測系統(tǒng)就提供了幾乎完美的探測性能。下面對其簡單介紹。

經(jīng)過物理實驗知道：溫度、壓力和張力會影響玻璃纖維。并且能夠改變光纖中的光線傳導(dǎo)特性，從而使光線在傳導(dǎo)中會發(fā)生散射，并且會在石英玻璃纖維中發(fā)生衰減，故產(chǎn)生外部物理影響的具體位置就能夠被確定，因此光纖就能夠作為一種線性的傳感器。

光纖感溫探測系統(tǒng)是一種利用光纖作為感溫探測器的高端新技術(shù)，基本原理在于利用光纖中石英分子鍵受溫度變高而產(chǎn)生的一類振動。而這種振動會導(dǎo)致在光纖中傳導(dǎo)的光產(chǎn)生散射，根據(jù)散射量的大小可以計算出溫度的變化。光纖感溫探測系統(tǒng)就是將環(huán)境溫度這種變化以連續(xù)的線性方式顯示出來。光纖感溫探測系統(tǒng)的另一個嶄新的技術(shù)是可以準(zhǔn)確地定位溫度變化的確切位置。系統(tǒng)通過OTDK、OFDR（光時域及光頻域反射測量法）及連續(xù)FFT（快速傅立葉變換）對訊息進(jìn)行外理，將微小的時空差別以頻率方式體現(xiàn)出來實現(xiàn)精確定位，從而構(gòu)成一套精密的光纖線性感溫探測系統(tǒng)。

5.2 光纖感溫探測系統(tǒng)在隧道中的使用

仍以樂廣高速公路為例，采用分布式光纖感溫探測系統(tǒng)，主要包括：光纖測溫主機、探測光纖和光纖接線盒、火災(zāi)報警控制器、手動報警按鈕、監(jiān)視模塊等。

（1）光纖測溫主機

依據(jù)后向拉曼（Raman） 散射效應(yīng)，光纖測溫主機通過連接的探測光纖組成了一個智能的火災(zāi)探測系統(tǒng)，對報警區(qū)域長度及報警點進(jìn)行整體編程。根據(jù)不同的實際應(yīng)用，不同的報警點既可以為定溫報警，也可以為差溫報警。報警點及區(qū)域長度可調(diào)整到符合實際狀況。設(shè)置于隧道口變電所的監(jiān)控系統(tǒng)機柜中。

（2）手動報警按鈕

手動報警按鈕用于現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)火警后向火災(zāi)報警控制器發(fā)送報警信號，當(dāng)人工確認(rèn)發(fā)生火災(zāi)后，按下此鈕，即可向火災(zāi)報警控制主機發(fā)送報警信號，控制主機接受到報警信號后，顯示出報警按鈕的編號或位置并發(fā)出警報。每50m設(shè)置于隧道內(nèi)消火栓旁，安裝在隧道壁1.5m高處，便于使用及維修。

（3）火災(zāi)報警控制主機

火災(zāi)報警控制主機接收來探測器和手動火災(zāi)報警按鈕的信號，并通過標(biāo)準(zhǔn)通信端口及光端機將信號傳送到隧道管理站或監(jiān)控（分）中心計算機系統(tǒng)，同時火災(zāi)報警主機通過連接就近本地控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)的冗余傳輸。設(shè)置于隧道口變電所的監(jiān)控系統(tǒng)機柜中。

（4）探測光纖

探測光纖沿隧道縱向拱頂安裝，光纖傳感器安裝在隧道的拱頂居中位置，光纖外套上標(biāo)明長度的標(biāo)識，以便與隧道的長度對照。光纖采用強度高的線夾和支架進(jìn)行固定。

（5）實施方案

當(dāng)檢測到火災(zāi)信號，火災(zāi)報警主機發(fā)生報警并將信號傳送至隧道現(xiàn)場管理站，由隧道現(xiàn)場管理站計算機系統(tǒng)接收，并由交通控制計算機進(jìn)行信息管理并報警。

火災(zāi)報警控制器可收集隧道內(nèi)手動報警按鈕、光纖感溫主機反饋的報警信息和工作狀態(tài)，并上傳到監(jiān)控中心火災(zāi)報警工作站。

火災(zāi)報警控制器應(yīng)有事件記憶功能，并具有時間設(shè)定、自動登記與顯示、復(fù)位、探測器巡檢和控制器測試等鍵盤操作功能，并能外接便攜機進(jìn)行系統(tǒng)測試、維修及打印。

參考文獻(xiàn)：

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