成功 丁學(xué)姣

摘要：特長隧道的水消防系統(tǒng)設(shè)計與分析是一項關(guān)鍵而復(fù)雜的公路工程，由于隧道的封閉性和特殊的環(huán)境，事故一旦發(fā)生往往會對車輛和人員安全造成極大威脅。因此，提高隧道的安全性成為當(dāng)務(wù)之急。隧道內(nèi)部可能發(fā)生多種類型的火災(zāi)，包括油料火災(zāi)、車輛火災(zāi)等，因此水消防系統(tǒng)的設(shè)計需要考慮不同場景下的滅火效果，需要結(jié)合隧道的特殊環(huán)境和火災(zāi)特性，精心設(shè)計水消防系統(tǒng)，以確保在各種情況下都能夠快速、有效滅火。隧道火災(zāi)是一種高溫高能量、煙氣濃度大的復(fù)雜災(zāi)害，傳統(tǒng)的滅火手段難以應(yīng)對，水消防系統(tǒng)因其高效、迅速的滅火特性，成為隧道滅火的有效手段之一，研究水消防系統(tǒng)的設(shè)計與分析，可提高對隧道火災(zāi)的防范和控制能力。

關(guān)鍵詞：特長隧道；消防水池；有效容積；水消防系統(tǒng)

一、對特長隧道水消防系統(tǒng)配置的要求

特長隧道水消防系統(tǒng)配置需要滿足幾點要求。配置應(yīng)能夠全面覆蓋特長隧道的各個區(qū)域，包括進(jìn)口、出口、通道、服務(wù)區(qū)等，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，結(jié)合隧道長度和交通量大小確定隧道消防系統(tǒng)設(shè)置規(guī)模，確保任何可能發(fā)生火災(zāi)的區(qū)域都能夠受到有效滅火保護(hù)；系統(tǒng)配置應(yīng)考慮到特長隧道內(nèi)可能發(fā)生的多種火源和不同火勢情況，確保水消防系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同的火災(zāi)場景，采用靈活的滅火方式；水消防系統(tǒng)應(yīng)具備高效的滅火能力，能夠在火災(zāi)發(fā)生時迅速響應(yīng)、釋放大量水霧或霧化水，迅速冷卻火源、抑制火勢，確?；馂?zāi)得到迅速控制；水消防系統(tǒng)配置應(yīng)與隧道的緊急疏散系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，確保在滅火過程中不影響人員的安全疏散^[1]。此外，也應(yīng)考慮提供水噴淋系統(tǒng)的局部控制開關(guān)，以便應(yīng)急人員在必要時手動控制噴淋；水泵采用自動和手動控制，啟停信號須反饋到消防控制室，自動控制裝置須與消防水池的液位顯示控制裝置聯(lián)動，整合智能監(jiān)測技術(shù)，實時監(jiān)測隧道內(nèi)的溫度、煙霧濃度等參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的滅火決策，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和準(zhǔn)確性；在滅火劑選擇上，應(yīng)考慮采用清潔、無毒、環(huán)保的水霧或霧化水，以確保在滅火過程中對環(huán)境和人員的安全避免造成二次傷害，符合綠色施工理念，追求環(huán)保和可持續(xù)性（如表1）。

二、公路特長隧道火災(zāi)危險性分析

（一）缺氧燃燒產(chǎn)生濃煙毒氣，救援難度大

火災(zāi)產(chǎn)生的濃煙不僅對呼吸系統(tǒng)構(gòu)成威脅，同時也會阻隔視線，使救援人員難以定位火源和被困人員；火災(zāi)會耗盡隧道內(nèi)的氧氣，導(dǎo)致缺氧，對被困人員和救援人員的生命安全構(gòu)成直接威脅；火災(zāi)時，隧道中的建筑材料、車輛等燃燒會釋放出有毒氣體，如一氧化碳、氰化物等，對人體健康造成影響^[2]。

（二）交通量大，火災(zāi)發(fā)生概率高

公路特長隧道火災(zāi)危險性在交通量大的情況下確實會顯著增加。在高交通量的隧道內(nèi)，車輛攜帶燃油和其他易燃物品可能會導(dǎo)致火勢更加猛烈，產(chǎn)生更多的濃煙和有毒氣體，增加火災(zāi)危險性；高交通量隧道內(nèi)車輛密度大，車輛之間的距離較小，一旦發(fā)生事故或火災(zāi)，可能導(dǎo)致火勢迅速擴大，增加事故發(fā)生概率；大量車輛在隧道內(nèi)行駛，一旦火災(zāi)發(fā)生，疏散通道可能會迅速堵塞，增加被困人員的疏散難度，進(jìn)而影響救援工作的展開^[3]。

（三）救援困難，易發(fā)生二次傷害

火災(zāi)危險性與救援困難導(dǎo)致易發(fā)生二次傷害的問題確實存在。隧道內(nèi)部空間有限，火災(zāi)導(dǎo)致煙霧濃烈，狹窄的通道和車輛阻塞可能妨礙救援人員迅速進(jìn)入隧道和被困人員的安全撤離；火災(zāi)導(dǎo)致缺氧和產(chǎn)生大量濃煙，難以確保救援人員在進(jìn)入隧道時擁有足夠的氧氣供應(yīng)，并且濃煙可能攜帶有毒氣體，增加了二次傷害風(fēng)險；火源可能位于隧道的不同位置，而且火勢發(fā)展速度不確定，這使得救援人員很難提前做好充分準(zhǔn)備^[4]。

三、公路特長隧道水消防系統(tǒng)設(shè)計與分析

（一）消火栓給水系統(tǒng)

根據(jù)《公路隧道消防技術(shù)規(guī)程》（DBJ53-14-2005）規(guī)定，隧道采用常高壓系統(tǒng)，即隧道消防用水經(jīng)消防水泵提升至山上高位水池，高位水池再向隧道消防給水管網(wǎng)供水，如果需要提升水源的水壓，可以考慮配置水泵系統(tǒng)，水泵應(yīng)具備足夠的流量和揚程，以應(yīng)對不同位置的火源，保證消火栓系統(tǒng)正常運行；消火栓給水系統(tǒng)的布局需要考慮隧道的長度、寬度、高度以及可能的火災(zāi)場所，合理布局可以確保消防水源覆蓋全隧道，并在緊急情況下提供足夠的水量（水量如表2）；消火栓的位置應(yīng)布置在隧道內(nèi)各個關(guān)鍵區(qū)域，根據(jù)隧道長度和特點確定合理的消火栓數(shù)量，確保在任何位置都能夠迅速取水；消火栓給水系統(tǒng)的管道系統(tǒng)需要合理設(shè)計，包括主管道、支管道和分水器等，管道直徑和材質(zhì)選擇應(yīng)符合隧道的消防水源需求，確保在火災(zāi)時提供足夠的水壓和流量；考慮給水系統(tǒng)的可靠性，可以設(shè)計備用供水系統(tǒng)，確保在一個系統(tǒng)發(fā)生故障時，另一個系統(tǒng)能夠順利接替，保持消防用水的持續(xù)性。

（二）消防水池高程設(shè)計及系統(tǒng)超壓時減壓措施

消防水池的高程設(shè)計和系統(tǒng)超壓時的減壓措施對確保系統(tǒng)正常運行和安全性至關(guān)重要^[5]。消火栓給水系統(tǒng)消防水池高程設(shè)計：高位水池設(shè)置高程按滿足隧道內(nèi)最不利點消火栓滅火時的壓力要求進(jìn)行設(shè)置，高位水池容積滿足消防滅火水量要求，消防水池的高程應(yīng)考慮到隧道內(nèi)不同區(qū)域的水源需求，確保能夠提供足夠的水壓和流量，水池的高程需要根據(jù)隧道的高程變化進(jìn)行合理調(diào)整；確保消防水池的最低水位高程足夠高，以滿足系統(tǒng)的最小運行水壓需求，通過水池設(shè)計和設(shè)置水池低水位控制裝置來實現(xiàn)，如果系統(tǒng)中包含水泵，水泵的提升高程需要滿足系統(tǒng)各個消火栓點的水壓要求，水泵提升高程要考慮到隧道的長度、高度和水源位置等因素。系統(tǒng)超壓時的減壓措施：在給水系統(tǒng)中設(shè)置減壓閥，以防止系統(tǒng)在水源壓力過高時導(dǎo)致消火栓和管道損壞，減壓閥應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的水源壓力和管道材質(zhì)等因素進(jìn)行合理設(shè)置；設(shè)置安全閥來防止系統(tǒng)壓力超過安全范圍。安全閥的設(shè)置壓力應(yīng)該略高于系統(tǒng)的正常工作壓力，一旦系統(tǒng)超壓，安全閥就會打開釋放壓力；在系統(tǒng)中設(shè)置壓力容器，用于緩沖系統(tǒng)壓力的波動，壓力容器可以通過吸收過剩的水壓來保護(hù)系統(tǒng)免受損害；引入智能監(jiān)測與控制系統(tǒng)，實時監(jiān)測系統(tǒng)的水壓情況，對減壓設(shè)備和閥門進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，確保其正常運行，防止因設(shè)備故障而導(dǎo)致系統(tǒng)壓力異常。

（三）高位水池有效容積設(shè)計

特長隧道水消防系統(tǒng)的高位水池是用于提供滅火用水的部分，設(shè)計高位水池有效容積時，需要考慮隧道長度、水源壓力、系統(tǒng)消防需求等多個因素：根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求和消火栓的水壓需求，確定高位水池容積；確保水池能夠在火災(zāi)發(fā)生時提供足夠的水壓和流量；考慮消火栓的布局和分布，確保水池容積能夠覆蓋不同位置的消火栓，保證在整個隧道內(nèi)都能夠迅速取水；水池的有效容積應(yīng)當(dāng)足夠滿足整個隧道長度內(nèi)的滅火需求；隧道長度越大，需要的有效容積也越大；高位水池的有效容積與水源壓力有關(guān)；較高的水源壓力可以減少所需的水池容積，但需要確保水源壓力在系統(tǒng)正常工作范圍內(nèi)；考慮高位水池容積與系統(tǒng)的穩(wěn)定性關(guān)系，確保在緊急情況下系統(tǒng)能夠提供可靠水源，滿足隧道內(nèi)的滅火需求；設(shè)計高位水池的水位控制系統(tǒng)，確保水池在正常運行時保持適當(dāng)水位，以滿足系統(tǒng)的消防水源需求?？紤]水池中水的質(zhì)量和溫度，如果隧道地區(qū)存在嚴(yán)寒天氣，需要采取防凍措施，確保水池水源在任何時候都能夠正常使用；在設(shè)計中考慮設(shè)置備用供水系統(tǒng)，以確保在一個系統(tǒng)發(fā)生故障時，另一個系統(tǒng)能夠順利接替，保持消防用水的持續(xù)供應(yīng)。

（四）隧道外消火栓和水泵接合器設(shè)置

在特長隧道水消防系統(tǒng)中，隧道外消火栓和水泵接合器的參數(shù)設(shè)置涉及到系統(tǒng)的水源供給和滅火效能。

1.隧道外消火栓參數(shù)設(shè)置：在隧道口水泵接合器同側(cè)設(shè)置隧道外消火栓，確定隧道外消火栓的水壓要求，以確保水源能夠在遠(yuǎn)距離內(nèi)提供足夠水壓，尤其是在系統(tǒng)的最高點；根據(jù)特長隧道的長度和滅火需求確定隧道外消火栓的流量要求，確保隧道外消火栓能夠提供足夠的水流以滿足隧道內(nèi)各個位置的需要，每個室外消火栓、水泵接合器流量均應(yīng)按10～15L/S計算，消防一次滅火用水量不含室外消火栓用量（如表3）；考慮隧道外消火栓的設(shè)計，確保其能夠覆蓋隧道內(nèi)各個區(qū)域，包括隧道頂部和隧道交叉口等位置?？紤]隧道外消火栓的耐久性和防凍性，尤其是在寒冷地區(qū)，選擇耐高低溫的材料，確保系統(tǒng)能夠在各種氣候條件下正常運行。

2.水泵接合器參數(shù)設(shè)置：

隧道洞口行車方向右側(cè)設(shè)水泵接合器，用于消防車對隧道內(nèi)消防管網(wǎng)補水，設(shè)定水泵接合器的自動啟動和停止參數(shù)，以確保系統(tǒng)在需要時能夠迅速響應(yīng)；同時設(shè)置帶伸縮器的Y型過濾器，防止水中雜質(zhì)堵塞水成膜泡沫滅火裝置；根據(jù)系統(tǒng)的消防水源需求，確定水泵的流量和揚程要求，確保水泵能夠提供足夠的水流和水壓；考慮水泵接合器的供水持續(xù)時間，即水泵能夠持續(xù)運行的時間，這與水泵的油箱容量、燃油效率等因素有關(guān)；配備水泵接合器的監(jiān)測和報警系統(tǒng)，以實時監(jiān)測水泵的運行狀態(tài)，設(shè)定報警參數(shù)，確保在異常情況下能夠及時發(fā)出警報；考慮在可能發(fā)生電力中斷的情況下，設(shè)置水泵接合器的備用電源，例如發(fā)電機或蓄電池系統(tǒng)。

結(jié)語

綜上所述，通過隧道消防系統(tǒng)的隧道外消火栓、水泵接合器等參數(shù)的設(shè)置以及高位水池有效容積的設(shè)計，合理規(guī)劃和科學(xué)配置參數(shù)，確保系統(tǒng)在火災(zāi)緊急情況下的高效運行和可靠性。設(shè)計不僅考慮滅火需求，更應(yīng)關(guān)注系統(tǒng)的穩(wěn)定性和合規(guī)性。在未來的實踐中，期望優(yōu)化設(shè)計能夠為特長隧道的安全性和緊急滅火工作提供有力支持，保障行車安全和隧道使用順暢。

參考文獻(xiàn)

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[2]廖朝華，郭小紅.公路隧道設(shè)計手冊[S].北京：人民交通出版社，2012.

[3]中華人民共和國交通運輸部.公路隧道設(shè)計規(guī)范第二冊交通工程與附屬設(shè)施：JTGD70/2—2014[S]．北京：人民交通出版社，2014.

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[5]彭怡，徐大偉.公路隧道消防給水系統(tǒng)中常高壓系統(tǒng)與臨時高壓系統(tǒng)對比分析[J].2022，48（01）：111-117.

作者簡介：成功（1992- ），男，漢族，河北保定人，碩士研究生，中級工程師，研究方向：建筑給排水工程；丁學(xué)姣（1991- ），女，漢族，天津人，碩士研究生，中級工程師，研究方向：建筑給排水工程。