城市隧道消防水系统设计研究

城市隧道消防水系统设计研究

陈福军

成都市市政工程设计研究院有限公司   四川 成都    610023

摘要：在我国，由于道路交通流量的不断增加，道路交通拥堵问题日趋严重，因此，地下隧道应运而生，并得到了快速发展。城市地下通道的构造较为密闭，仅有一个出口与外部通道相连，因此，在地下通道内，如果出现了火灾，火焰将会快速地向出口两侧扩散，从而造成巨大的生命和财产损失。所以，在巷道中一旦出现了火情，一个合理、行之有效的灭火体系就可以在第一时间将火情控制住，避免火情蔓延。在对每一个消防水系统的灭火原理进行了分析之后，并与现有隧道工程的消防水系统配置相联系，从而对城市隧道消防水系统方案选择展开了深入的探讨。

关键词：城市隧道；消防水系统；设计

0引言

在总结了各常见规范对城市隧道消防水系统种类的配置要求之后，对城市隧道常见的消防水系统进行了比较，具体包括：消火栓系统、水喷雾系统、固定式水成膜系统以及泡沫-水喷雾系统，其灭火机理、灭火经济性、灭火效率以及现有隧道所配置的消火水系统案例进行了总结，并提出了不同隧道类型应配置的消防水系统种类以及安装要求。在此基础上，针对二级城镇隧道的实际情况，建立一套适用于隧道内外消火栓的新型结构体系，为今后隧道内、外消火栓的给水不能满足实际需求的情况下，提供借鉴。

1消防水系统比选

1.1规范规定差异性

在现有的相关标准中，都要求在500米以上的市政通道内，必须安装消防栓门。但在其它类型的消水体系上，各标准有差异，具体表现为：1）在《消规》中，当有危险化学品运输工具通过时，需在地下通道增设发泡式喷头或喷淋装置。（2)《公路隧道设计规范第二册交通工程与附属设施》JTGD70/2-2014 （以下简称《公路隧道规范》）中，对 A类或更高等级的公路隧道，要求增设一套固定型水成膜体系。（3)《道路隧道设计规范》 DG/TJ08-2033-2008，简称《道路隧道规范》）和《公路水下隧道设计规范》 JTG/T3371-2022，《水下隧道规范》均提出了在该工程中还应增设水喷雾系统、泡沫-水喷雾系统和泡沫消火栓系统等，但对于各个灭火系统所应采用的巷道长度和种类均没有明确的规定。在城镇地下隧道中，由于户外消火栓的安装间隔不同，《消规》中要求户外消火栓与洞口之间的间隔不能低于5 m，也不能超过40 m，但《水下隧道规范》中要求户外消火栓与洞口之间的间隔不能超过10 m。

1.2消火栓系统

消火栓使用的是水，是一种专门用来灭火 A级固态火焰的液体，在出现火情时，对易燃易爆材料进行冷却，使其熄灭。由于其成本低，维护方便，灭火迅速等特点，在国内外得到了广泛的应用。针对巷道中有固定距离的变接点，为了防止变接点对其安装位置的影响，提出了一种新的解决方案。根据规范，其布置间距优选为40 m，并在每个消火栓箱中设置2个消火栓，以确保2条足够的水柱可以到达隧道的任意位置[1]。但是，对于户外消火栓安装间隔的不同，因为小巷中出现了一场大火，烟雾会从洞穴入口扩散出去，如果户外消火栓安装在洞穴入口附近，那么在安装户外消火栓的时候，会受到烟雾的干扰，看不清周围的情况，而且，高温和剧毒的烟雾还会给救援人员带来危险，所以户外消火栓安装位置不宜太接近洞穴入口，不宜超过40 m。

1.3水喷雾系统

水喷雾系统指的是以水为灭火剂，并以水雾滴的形式进行喷洒。但是，在隧道中出现的初期火灾，通常都会出现在汽车的底部，但是，由于水喷雾系统不能立刻将其浸渍、渗透到汽车着火的位置，所以，它的扑救效率很低，而且还会有进一步扩大的危险，所以，在城市隧道中，不建议使用水喷雾系统来扑救。

1.4固定式水成膜系统

该系统采用泡沫作为灭火剂，遇火时会喷射出大量的泡沫，粘附在易燃物体上使之与氧隔绝，从而起到灭火作用。它一般是在消火栓箱中增加泡沫枪、泡沫混合机和泡沫罐子，与消火栓共同使用一条消防给水管路，当有火情时，泡沫液体和给水管路中的有压水混合，产生不低于0.35 MPa的混合泡沫来扑救，其供水量可以按照《道路隧道规范》中规定的1 L/s来计算。一般可利用泡沫消防系统对危险化学品进行灭火，达到灭火目的。此外，在城市隧道中不允许行驶危化品车辆的时候，如果隧道的长度大于1000 m，那么就会产生更多的火灾风险，这时就需要安装固定式水成膜系统来提高消防系统的可靠性。但是，因为水成膜是一种腐蚀性物质，为了确保灭火剂的有效性，需要在不超过2年的时间里，对泡沫液进行一次性能检测，这就会增加人力成本[2]。如果隧道的长度大于3000 m，那么在每个消防栓箱中都需要安装一个泡沫罐，这样的话，经济效益就会变得很低，这时就可以使用一个气泡-水喷洒系统来代替泡沫-消防栓系。

1.5泡沫-水喷雾系统

这个系统指的是将泡沫灭火系统与水喷雾灭火系统结合起来，利用水喷洒管道及泡沫管道，将水和泡沫液运输到隧道内的泡沫-水喷雾阀组箱。当发生火情时，使用喷嘴持续喷洒泡沫混合物，持续时间不低于20分钟，然后以洒水方式降低温度，避免再次着火。这种方法可以在火灾发生的最初阶段，使用泡沫来迅速扑救，之后再使用水喷雾系统来冷却，因此与单一的泡沫灭火系统相比，更加经济有效，灭火的可靠性也更高[3]。但泡沫-水喷淋系统需在隧道中布设2个独立的供水网络，且泡沫的强腐蚀性，使其必须定期进行维修和保养，费用很高。南京市定淮门和南京长江隧道是目前国家重点建设的城市轨道交通项目，但由于3000米级别的一类隧道存在较大的火灾荷载和较高的火灾风险，目前仍然需要使用泡沫-水雾灭火技术。其参数可根据《公路隧道规范》以及《道路隧道规范》中要求设计。

2消防水系统设计

2.1消防供水

一般情况下，消防系统的供水模式包括了市政供水、消防水池/油箱等。但是，因为消防用水量比较苛刻，所以需要保证不间断的供水，而市政供水模式一般会有检修时间段，如果出现了火灾，那么就不能保证消防的持续供水，所以，本项目使用了消防水池对消防系统进行供水的模式。

2.2消防泵房设计

2.2.1消防水泵设置方案选择

针对隧道内、外消火栓泵的配置，有两种方式，一种是共享消火栓泵（方案一），另一种是单独设置隧道内、外消火栓泵（方案二，一般在地面民用建筑物中使用），这两种方式在消火栓网络上都没有太大的差别，但是，方案二会增加消防泵房的占地面积，从而提高了地下建筑的建设费用，并且两套消防泵还会增加电气控制柜、设备购置和维修费用，所以，本研究采取了一套隧道内、外消火栓系统共享消火栓泵的方式[４]。

2.2.2泵房管线设计方案选择

当前，在城市道路使用内外消火栓共享泵时，大部分的外部消火栓都是与内部消防栓环相连的单一外部消火栓。但是，因为户外消火栓还肩负着使用水泵接合器来为室内消火栓系统提供水源的任务，所以，如果将户外消火栓与室内消火栓环管上，那么输水道很有可能会演变为“消防水池-消防泵房-消火栓管网-室外消火栓-水泵接合器-消火栓管网-室外消火栓”，从而产生一个无效循环，室外消火栓不能发挥到向室内消火栓输送消防用水的作用[5]。为此，他们提出了一种新的管线设计，也就是：隧道内、外消火栓共享消火栓泵，但在消火栓泵出水的管线上，分别设有单独的室外、室内消火栓网络，两个部分为相应的消火栓系统提供水源。

结语

本文通过对各种消防水系统系统的灭火机理、经济性以及现有的隧道灭火系统的设计实例的分析，给出了消防水灭火系统在隧道中的应用方案。并对以消防水池为给水形式的巷道内、外消火栓系统的设计方案进行了探讨。

参考文献：

[1]黄光宇.特长城市隧道消防系统设计及参数选择[J].中国给水排水,2018,34(24):79-83.

[2]胡振海.浅谈消防水系统结构的优化设计[J].消防界(电子版),2016,(12):44.

[3]张红兵.城市隧道水消防系统设计综述[J].城市建筑,2014,(04):43-44.

[4]朱志华.谈城市隧道给排水及消防系统设计方案[J].山西建筑,2012,38(19):142-143.

[5]石磊,谢晓晴.城市水下长隧道的消防水系统设计探讨[J].中国给水排水,2010,26(04):42-44+48.