长大公路隧道消防设计探讨

实验室信息

长大公路隧道消防设计探讨
发布时间 2007/8/3 点击 2494 次

随着国民经济的发展,公路日益延伸,公路隧道随之增加,其火灾也日益增多。国内缺乏这方面的具体统计数据,日本在1986 年进行了统计,其分析结果为:高速公路隧道内的火灾事故比率为每1 亿车公里发生0. 5 起。这个比率与昭和40 年代后半期的每1 亿车公路发生0.4 起相比,没有多大变动。另外,德国对汉堡连接联邦高速公路的易北河隧道初期运营情况也进行了统计,报告表明隧道中平均每月发生一次车辆起火事故。从上述结果可以看出:隧道火灾事故随着高速公路的延伸而增多,其机率随着隧道长度和通行车辆的增加而增加。
    从另一方面看,虽然公路隧道发生火灾次数不多,但火灾后果严重,尤其是长大公路隧道。这在国内外具有血的教训,就近几年而言:1995 年4 月10 日奥地利Phaender 隧道车祸并起火造成3 人死亡,1996 年3 月18 日意大利Palemo 隧道油罐车爆炸造成5 人死亡,1999 年3 月24 日法国至意大利Montblanc 隧道(单管双车道,11. 6km) 一辆载重车起火造成39 人死亡,1999 年5 月29日奥地利Tauem隧道(单管双车道,6. 4km) 撞车并起火造成12 人死亡。显然,长大公路隧道消防愈来愈重要。
    1 火灾的起因与特点
    日本在1986 年隧道火灾起因统计结果表明:火灾起因主要为纵火、汽车装载物起火、汽车本身起火、汽车相撞起火等。据德国GMT现场火灾实验表明:轿车失火后不到10min 就会形成大火,从中可以看出,隧道内从失火到大火的时间相当短。并且隧道内部空间狭窄,随着火灾扩散,大量高温有毒烟气很快充满隧道,温度可达1200 ℃左右。
    从消防角度看:公路隧道一般远离市区,一旦发生火灾,城市消防队很难及时到火灾现场,更不要说穿过充满大量高温有毒烟气的隧道抵达火源点。特别是象我院刚设计完的广东双和公路彩虹岭隧道(单管双车道,隧道长为5075m) 那样的特长公路隧道,在火灾严重的情况下,双车道中只有上风方向右侧的一条车道能抵达火源点,其消防难度可想而知。并且,在隧道内不象在市区那样有充足的消防水量和水压,从而更不利于消防灭火。
    2 常规的消防对策与不足
    常规的消防对策是根据《公路隧道设计规范》(JTJ026 - 90) 对长大公路隧道消防的规定,在长大公路隧道中设消火栓灭火系统、自动水喷淋灭火系统、灭火器。其中消火栓间距为50m。我们认为常规消防对策有值得商讨的地方,阐明如下。
    从实际火灾后果来看火灾一般可分三类:第一类为汽车火灾,该类火灾次数最多,一般可用灭火器将其扑灭,很少酿成大火。第二类为装载一般可燃物的货车火灾,酿成大火可能性较大。第三类为装载易燃易爆物的货车火灾,可能性较小,但往往酿成大火。德国对易北河隧道初期运营统计表明:尽管在平时每天货车只占15 % ,但仍有30 %的火灾是由货车引起的,也就是说货车比小汽车更容易引起火灾。故必须加强对货车火灾的防范措施,特别是装载易燃易爆物的货车火灾,如处理不当,会对人身和财产造成巨大的伤害和损失。但常规的消防对策处理装载易燃易爆物的货车火灾显得力不从心。
    虽然装载一般可燃物的货车火灾的后果一般没有装载易燃易爆物的货车火灾严重,但其火灾次数却要多得多,故扑灭装载一般可燃物的货车火灾是消防设计的一个重点。该类火灾起因大多为汽车装载物起火、汽车相撞起火,其中汽车相撞导致油箱汽油起火更应引起重视;因为它会很快引燃汽车车身及车上装载的可燃物,在风压、温度等外部环境作用下,火灾很可能烧到前后车辆,甚至会蔓延至整个隧道。所以,扑灭该类火灾关键是扑灭初期油类火灾。国外资料也证明:只要不耽误初期灭火,该类火灾很少酿成火灾事故。而常规的消防对策很不利于扑灭初期油类火灾,其消火栓系统不利于扑灭油类火灾,也不便于非消防专业人员使用,而扑灭初期火灾一般由非消防专业人员进行。因此,长大公路隧道消防设计中,除了具备常规消防灭火功能外,必须具备快速扑灭初期油类火灾的功能。
    由于纵向式通风能充分利用隧道内通行车辆所产生的活塞风,不需设专用风道,降低土建及设备等费用20 %左右,故目前国内外长大公路隧道一般均采用纵向式通风。但这种通风方式会导致大量高温有毒烟火向下风方向扩散,消防人员根本无法使用火灾下风方向的消火栓,如按规范要求,每50m 布一个消火栓,一旦在一个消火栓口处起火,那么其它消火栓就鞭长莫及了,更不要说保证有两支水枪的充实水柱同时到达起火部位。
    特别要说明的是:自动水喷淋系统在建筑消防灭火中效果良好,但在长公路隧道中的灭火效果却值得商讨。20 世纪50 年代末期以来,日本先后在五座特长公路隧道中安装了自动水喷淋系统,先后共发生了6 次火灾,使用自动水喷淋系统仅有日本坂公路隧道1 次,但未能奏效。虽然起火后1min 时自动水喷淋系统投入运行,但作用到25min 时火灾继续扩大,并且发生了爆炸。为此,20 世纪80 年代以来很多国家对公路长隧道安装自动水喷淋系统持否定态度。认为它恶化环境降低能见度,不利于消防人员灭火,并且更可怕的是它会引起爆炸。现在比较认同的是:排烟速度> 6m/s 时,不能采用自动水喷淋系统。而隧道火灾时排烟速度一般> 6m/s。而常规的消防对策推荐自动水喷淋系统,很令人费解。
    3 推荐对策及评价
    鉴于对常规消防对策的利弊分析,我们在贵州崇遵高速公路青杠哨公路隧道(双管四车道,每条隧道长均为2623m) 推荐了如下对策,并得到了消防主管部门认可。
    由于长大公路隧道火灾特点及消防难度,消防设计必须立足于自救。也就是说,在不依靠城市消防力量的前提下扑灭各类火灾。考虑到本工程水源为隧道出口端的小沟溪水,旱季流量小,并且供电可靠性低,为此在隧道口附近设置高位水池,并储存全部消防用水量,保证在任何时候管网最不利点的消防水压和流量,从而不必设专用消防水泵,降低对电源的要求。同时,消防供水干管成环状,实现可靠的双向供水,并且配备专职消防管理人员。
    针对不同性质火灾采取不同的消防措施。汽车火灾发生在发动机部分或乘客部分,一般可由司机或乘客用多用型灭火器将其扑灭在个别汽车内,故对该类火灾,只要在隧道两侧每隔一定距离设磷酸胺盐干粉灭火器箱就可以了。
    从当前经济条件来看,完全由隧道消防设施来扑灭装载易燃易爆物的货车火灾一般不太经济。本工程中隧道近远期交通量反差较大,对近远期分开处理,近期由于交通量不大,让油罐车等装载易燃易爆物车辆夜晚定点通行,以免重大火灾发生;远期交通量增大后,就在离隧道一定距离内设专用泡沫消防车,以扑灭该类重大火灾。但在西藏拉贡机场公路协荣隧道(单管双车道,隧道长为2426m) 消防设计中,对该类火灾采取了另外一种处理方式,考虑到近期交通量大,但有绕道而行的可能,故禁止油罐车等装载易燃易爆物货车在隧道内通行。当然对个别重要的隧道,经济条件许可时,也可完全由隧道消防设施来扑灭该类火灾,即增设手动泡沫喷淋系统。因为我们可以禁止装载易燃易爆物车辆通行,但仍有犯禁车辆通过隧道。
    设置了消火栓系统用于扑灭装载一般可燃物的货车火灾,为了增加灭火效果,增设了具有快速高效扑灭初期油类火灾功能的轻水泡沫灭火装置,该装置设有消防软管卷盘,由于直流开水枪口径小,流量不大,其反作用力小,使用方便,未经专业训练的人员都可操作,是非职业消防人员扑火初期火灾的有力武器。灭火剂选用环保型轻水泡沫灭火剂,该灭火剂灭火效率为蛋白泡沫的3 倍左右。这种设计在日本很常见,并且效果良好。为了安全起见,不设自动水喷淋灭火系统。
    为了保证有两支水枪的充实水柱同时到达隧道内任何部位,消防箱内必须设一个双口消火栓或2个单口消火栓。同时,为了减少消防箱数量,每个消火栓箱内应设4 根水带,2支水枪。公路隧道一般为单管双车道、双管四车道、三管六车道及双管六车道,故单隧道宽度一般为10～15m 左右,经计算消防箱间距一般为45m左右。本工程间距定为45m ,布置如图1 所示,计算如下。
    隧道宽度L = 10m
    消火栓枪保护半径:R = 2 ×25 ×0. 8 + 10 ×0. 71 = 40 + 7. 1 =47. 1m
    消火栓间距:S = (47.12 - 102 )0.5 = 46m ,取45m。

    4 有待研究的问题
    设置手动泡沫喷淋系统时,必需设置相应的火灾探测系统,满足对不同事故引发的火灾进行探测。在隧道火灾这种复杂环境与工作条件下,对感温探测器、喷淋喷头的特殊要求以及布置间距有待于进一步明确。
    在离隧道一定距离内设专用泡沫消防车扑灭装载易燃易爆物货车,设几台泡沫消防车合适,设在何处合理,能否与其它公路隧道共用,共用前提是什么,这类问题有待于进一步研究。
    当长大公路隧道> 20km 后,可否采用隔离封闭基础上定点降温灭火。如果可以,具体做法待于进一步探讨。
[来源：来宝网]

首页|我要求购| 展会信息| 关于本站| 联系我们

来宝网移动站