公路隧道消防設(shè)計(jì)與探討

1、 公路隧道消防設(shè)計(jì)與探討 摘 要: 在缺乏行業(yè)消防設(shè)計(jì)規(guī)范的狀況下,依據(jù)隧道火災(zāi)的起因、種類和特點(diǎn), 提出防火和滅火的措施,認(rèn)為消火栓的布置間距應(yīng)在保證最少,支水槍的充實(shí)水柱同時(shí)到達(dá)隧道內(nèi)任何部位的前提下, 依據(jù)詳細(xì)狀況經(jīng)過計(jì)算確定,水噴淋滅火系統(tǒng)對(duì)隧道的消防的有效性還有待探討. 關(guān)鍵詞: 大路隧道;防火;滅火;消防設(shè)計(jì) 隨著改革開放的深化,我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)進(jìn)展取得了巨大的成就.國(guó)家每年投入大量資金進(jìn)行大路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè).福建屬于多山省份,近年來, 隨著大路交通事業(yè)的進(jìn)展,大路等級(jí)的提高,對(duì)大路線型的要求也越來越高.為了克服高程障礙,優(yōu)化線路,縮短里程,修建隧道必不行少,而且數(shù)量越來越多,規(guī)

2、模越來越大.隧道是大路交通的咽喉要道, 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,環(huán)境密閉,空間狹窄,能見度差,流淌車輛多,車速快,一旦發(fā)生火災(zāi),撲救相當(dāng)困難,往往造成重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失.故在隧道設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)貫徹預(yù)防為主,防消結(jié)合的方針, 實(shí)行有效的防火與滅火措施,使火災(zāi)掌握在最低限度,使隧道真正起到平安輸送人員和物資的作用. 1 火災(zāi)的起因、種類及特點(diǎn) 1.1 火災(zāi)的起因 大路隧道一般遠(yuǎn)離市區(qū),是車輛流通的必經(jīng)之道,火災(zāi)的起因主要有以下5 種可能:(1)人為縱火;(2)汽車本身系統(tǒng)故障起火;(3)汽車裝載的貨物遇明火或熱源引起燃燒或自燃;(4)汽車相撞起火;(5)電氣線路短路起火. 1.2 火災(zāi)的種類及特點(diǎn) 依據(jù)隧道火

3、災(zāi)的起因和物質(zhì)燃燒的特性分析,隧道可能發(fā)生的火災(zāi)種類大致有A,B,C,E4類. A類指汽車裝載的可燃固體燃燒的火災(zāi)或常溫下呈半凝固狀態(tài)的重油燃燒的火災(zāi);B類指汽車裝載的可燃液體燃燒的火災(zāi)或汽車本身的油箱燃燒的火災(zāi);C類指汽車運(yùn)載的可燃?xì)怏w燃燒的火災(zāi);E類為帶電物體燃燒的火災(zāi).其中以汽車相撞引發(fā)的A,B類火災(zāi)最為常見.這些火災(zāi)由于受隧道空間的限制,火焰和煙霧無法向上進(jìn)展,迫使其往縱向集中,并且很快布滿隧道.據(jù)資料1報(bào)道,兩輛貨車或公共汽車相撞釀成的火災(zāi), 在起火25s后就充分進(jìn)展,3min左右火源上方頂部溫度已達(dá)到1000左右,10min內(nèi)達(dá)1000以上.如此迅猛的火勢(shì)給人員疏散和滅火造成很大的

4、困難. 2 防火與滅火措施 2.1 防火措施 依據(jù)隧道火災(zāi)的起因,設(shè)計(jì)時(shí),通常實(shí)行以下幾種防火措施: (1) 在隧道進(jìn)口設(shè)管理站,加強(qiáng)交通平安管理和消防管理; (2) 限制車速,限制載有易燃易爆物品及其他危急品的車輛進(jìn)入隧道或由專業(yè)車輛引入; (3) 各種電氣線路實(shí)行穿管愛護(hù),電纜采納阻燃電纜或耐火電纜; (4) 長(zhǎng)隧道內(nèi)設(shè)置電視監(jiān)控系統(tǒng),事故報(bào)警按紐, 避難通道,應(yīng)急燈,電話以及通風(fēng)機(jī)等; (5) 選用耐高溫、耐潮濕環(huán)境的防火涂料; (6) 全部的燈具、電話箱、滅火設(shè)施箱體均要求用非燃燒材料制作. 2.2 滅火措施 2.2.1 滅火劑的選擇 由于當(dāng)前我國(guó)尚沒有隧道消防設(shè)計(jì)規(guī)范, 所以隧道消防

5、設(shè)計(jì)時(shí),通常依據(jù)隧道內(nèi)可能發(fā)生的火災(zāi)種類選擇滅火劑. 一般有(1)干粉,磷酸銨鹽干粉滅火劑,可用于撲救除活潑金屬外的其它各類火災(zāi),對(duì)火災(zāi)種類簡(jiǎn)單的隧道特殊適用.設(shè)計(jì)時(shí),通常選用磷酸銨鹽干粉滅火劑.(2)水,是自然界中廣泛存在的自然滅火劑,取之便利,價(jià)格廉價(jià),可用于撲救隧道內(nèi)的A類火災(zāi).同時(shí),由于水在溫度上升時(shí),汲取大量的熱,能有效地降低燃燒物質(zhì)和四周物質(zhì)的溫度,使燃燒停止, 所以, 對(duì)于隧道內(nèi)除A類外的其它各類火災(zāi),還具有冷卻降溫柔沖淡稀釋作用.(3)泡沫,主要用于撲救隧道內(nèi)的B類火災(zāi),特殊是隧道內(nèi)最可能引發(fā)的汽油火災(zāi).由于水成膜泡沫能在油類的表面形成一層很薄的水膜,抑制油品向上蒸發(fā),依靠水膜

6、和泡沫的雙重作用,使燃油與空氣隔絕,快速而有效地將火撲滅.有試驗(yàn)2表明水成膜泡沫滅火劑的滅火效率約為一般蛋白泡沫的3倍.故目前我院隧道設(shè)計(jì)均選用水成膜泡沫滅火劑.但對(duì)于水溶性B類火災(zāi), 如醇、酮、醚、酯等火災(zāi),水成膜泡沫很快被破壞而不起作用, 所以本人認(rèn)為,在經(jīng)濟(jì)條件許可時(shí),應(yīng)首選抗溶性水成膜泡沫滅火劑,由于它既適合撲救水溶性B類火災(zāi),同樣適合撲救非水溶性B類火災(zāi). 2.2.2 滅火設(shè)施 隧道內(nèi)一旦發(fā)生火災(zāi),受空間狹小的限制,簡(jiǎn)單造成交通混亂,為了疏散車輛和人員,必需盡可能地把火災(zāi)限制在最小范圍內(nèi),要做到這一點(diǎn),隧道內(nèi)必需配置強(qiáng)而有效的滅火設(shè)施.依據(jù)隧道的長(zhǎng)度,我們把隧道分為三類(與大路隧道設(shè)

7、計(jì)規(guī)范JTJO26-90 略有不同).第一類為500m以下的隧道,稱之為短隧道,由于汽車在隧道內(nèi)通行的時(shí)間不足1min, 火災(zāi)危急小, 故設(shè)計(jì)時(shí)一般只考慮配置便攜式磷酸銨鹽干粉滅火器.其次類為500-1000m(含500m)的隧道,稱之為中隧道,火災(zāi)危急性較大,除配置便攜式磷酸銨鹽干粉滅火器外,還配置水-水成膜泡沫兩用滅火設(shè)施.這種滅火設(shè)施的配置只能依據(jù)火災(zāi)種類選擇水或水成膜泡沫之一進(jìn)行滅火,第三類為1000m(含1000m)以上的隧道,稱之為長(zhǎng)隧道,火災(zāi)危急性大,起火后簡(jiǎn)單造成重大的火災(zāi)損失,除配置便攜式磷酸銨鹽干粉滅火器外,還分別配置消火栓滅火設(shè)施和水成膜泡沫滅火設(shè)施.這種滅火設(shè)施的配置,

8、在用水成膜泡沫滅火設(shè)施滅火的同時(shí),還可用消火栓滅火設(shè)施對(duì)火災(zāi)四周進(jìn)行冷卻.依據(jù)火場(chǎng)滅火狀況,一般首先發(fā)覺火災(zāi)并面臨火災(zāi)的是司機(jī)和乘客,他們沒有特地的滅火技能,必需使用隧道內(nèi)配置的消防設(shè)施,對(duì)他們來說便攜式磷酸銨鹽干粉滅火器是最好的滅火設(shè)施.隨著火災(zāi)的進(jìn)展,隧道管理所兼職消防人員到達(dá)隧道,他們具有特地的滅火技能,但不攜帶消防設(shè)備,對(duì)他們來說,使用隧道內(nèi)配置的消火栓或水成膜泡沫滅火設(shè)施是最好的滅火手段.由于隧道一般都遠(yuǎn)離市區(qū),社會(huì)消防隊(duì)員總是最遲到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng),他們具有特別的滅火技能,且自帶滅火設(shè)備,對(duì)于他們來說,一般只要求供應(yīng)充分的水源,為滿意他們的需要,我們?cè)谒淼肋M(jìn)出口設(shè)置了室外消火栓和水泵接合

9、器.由于福建大路建設(shè)起步較晚, 隧道滅火尚無閱歷,依據(jù)上海延安東路過江隧道滅火統(tǒng)計(jì)資料2,隧道通車5年多發(fā)生過中小型火災(zāi)十余次,其中65%的火災(zāi)是第一發(fā)覺者即司機(jī)和乘客撲滅的,35%的火災(zāi)是第一發(fā)覺者和隨后到達(dá)的隧道管理所兼職消防隊(duì)員共同撲滅的.日本道路公社團(tuán)所屬的隧道,1960年至1980年期間共發(fā)生24次火災(zāi),其中15次是在社會(huì)消防隊(duì)員到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)之前,由司機(jī)、乘客以及隧道管理所兼職消防隊(duì)員共同撲滅的.這些火場(chǎng)閱歷說明白隧道內(nèi)配置消防設(shè)施立足自救的重要性和必要性. 3 工程實(shí)例 福建雙湖大路壽寧段羅寧隧道,全長(zhǎng)1368m,屬二級(jí)大路長(zhǎng)隧道,要求設(shè)計(jì)為單洞雙車道雙向行車,最大車速為40km/

10、h,隧道橫向?qū)挾?m,雙車道路面寬度7.5m,車道凈高5m.本人認(rèn)為該隧道雖然屬二級(jí)大路隧道,但為單洞雙車道雙向行車隧道,交通事故概率相對(duì)雙洞四車道即單洞雙車道單向行車隧道高,火災(zāi)危急性較大,必需立足于自救,故設(shè)計(jì)時(shí),根據(jù)上述的滅火措施進(jìn)行隧道內(nèi)滅火設(shè)施配置,即每隔50m設(shè)消防洞室一處,每處消防洞室內(nèi)配置消火栓箱和水成膜泡沫滅火裝置箱各一個(gè).消火栓箱內(nèi)設(shè)SNJ65 室內(nèi)減壓穩(wěn)壓消火栓1個(gè),25m長(zhǎng)直徑65的襯膠水龍帶2條,直徑19水槍1支,同時(shí)還配消防水喉.水成膜泡沫滅火裝置箱內(nèi)設(shè)30L水成膜泡沫液貯罐1個(gè),比例混合器1個(gè),泡沫噴射槍1支,25m長(zhǎng)直徑20的噴射膠管1條.泡沫混合液流量為30L

11、/min,混合液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%, 噴射時(shí)間30min以上.同時(shí)洞內(nèi)還配4具8kg的便攜式磷酸銨鹽干粉滅火器(建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,B類輕危急級(jí)場(chǎng)所,滅火器最大愛護(hù)半徑為15m,考慮隧道內(nèi)與建筑物內(nèi)不同,從消防洞室取滅火器到火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)均可直線到達(dá),參照1997年日本隧道設(shè)計(jì)要領(lǐng),設(shè)置間距取50m). 4 需要探討的問題 4.1 消火栓的布置間距 根據(jù)大路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ026-90要求,消防水栓每隔50m設(shè)一個(gè),本人認(rèn)為應(yīng)根據(jù)隧道的寬度、配置的水龍帶長(zhǎng)度以及水槍的充實(shí)水柱由計(jì)算確定.下面以布羅寧隧道消火栓布置為例進(jìn)行計(jì)算分析(參照室內(nèi)消火栓的布置). 消火栓愛護(hù)半徑 式中:R-消火栓愛護(hù)

12、半徑,m; Ld-水龍帶敷設(shè)長(zhǎng)度m;考慮水帶的轉(zhuǎn)彎曲折,折減系數(shù)取0.9.即Ld=2250.9m Ls-水槍充實(shí)水柱在平面上的投影長(zhǎng)度m;依據(jù)火場(chǎng)閱歷,水槍射流上傾角度一般不超過45,故按45考慮; Sk水槍充實(shí)水柱,m;直徑19的水槍,當(dāng)流量為5L/s時(shí),其充實(shí)水柱為11.3m 則 消火栓的布置間距S=(R2-b2)0.5 式中:S-2支水槍的充實(shí)水柱同時(shí)到達(dá)隧道內(nèi)任何部位時(shí)消火栓的間距,m; R-消火栓愛護(hù)半徑,m; b-消火栓的最大愛護(hù)寬度,m,即隧道的最大寬度9m. 則S=(532-92)0.5=52m 根據(jù)大路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ026-90要求,設(shè)計(jì)時(shí)消防洞室間距取50m.需要探討的

13、是,這是在每個(gè)消火栓配置2條水龍帶串聯(lián)使用的狀況下計(jì)算的.但是國(guó)內(nèi)許多隧道消火栓的間距按50m布置,而每個(gè)消火栓僅配置一條水龍帶,本人認(rèn)為這種布置只能保證一支水槍充實(shí)水柱到達(dá)隧道內(nèi)任何部位,一旦火災(zāi)發(fā)生在該消火栓處,人們無法靠近使用,其他消火栓也愛莫能助,整個(gè)消防系統(tǒng)就形同虛設(shè).要保證2 支水槍的充實(shí)水同時(shí)到達(dá)隧道內(nèi)的任何部位,按上述公式計(jì)算,消火栓的間距不得大于29m.同樣,隧道寬度不同,消火栓的布置間距也不一樣.所以本人認(rèn)為消火栓的布置間距應(yīng)在保證最少2支水槍的充實(shí)水柱的同時(shí)到達(dá)隧道內(nèi)任何部位的前提下,依據(jù)詳細(xì)狀況經(jīng)過計(jì)算確定. 4.2 水噴淋系統(tǒng) 大路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ026-90中要求

14、長(zhǎng)隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)水噴淋系統(tǒng),每隔5m設(shè)噴頭1只.這種設(shè)計(jì)方案國(guó)外許多國(guó)家持不推舉態(tài)度,他們認(rèn)為隧道初期火災(zāi)通常發(fā)生在乘客內(nèi)部,或車輛下部,或頂部為防水設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)廂內(nèi),頂部噴水沒有滅火效果.而且受空間限制,隧道頂部的溫度極高,在巨熱的火焰上噴水,不會(huì)壓制火焰,相反使煙霧層向下移動(dòng),并與空氣混合,不但降低了能見度,同時(shí)還威逼隧道中人員的人身平安1.日本曾經(jīng)在5座設(shè)置水噴淋系統(tǒng)的長(zhǎng)隧道中,共發(fā)生6次火災(zāi),投入運(yùn)行的只有日本坂隧道1次,但沒有效果.雖然水噴淋系統(tǒng)在起火后1min 就自動(dòng)投入運(yùn)行, 但噴水25min后火勢(shì)不但沒有得到掌握,反而連續(xù)擴(kuò)大,而且還發(fā)生了爆炸,共燒毀汽車174輛! 死亡7人.在美國(guó)眾多的隧道中,也僅有3座設(shè)