何潇剑

（中铁第六勘察设计院集团有限公司，天津 300308）

1 引言

随着城市建设的不断发展，区域路网不断完善，城市交通隧道修建的越来越多，与一般隧道相比，城市交通隧道交通高峰时间长，交通量峰值大。由于隧道建筑结构复杂，近乎封闭区间，一旦发生火灾，人员疏散逃生和消防救援都比较困难。目前，国内规范标准不够完善，尚无专门的城市交通隧道防火设计规范，进行工程设计时，一般参考相关规范[1-5]，GB 50016—2014《建筑设计防火规范》仅对城市交通隧道消防设计提出原则性标准，消防系统只有常规消火栓系统和灭火器，交通运输部行业标准JTG D70/2—2014《公路隧道设计规范 第二册交通工程及附属设施》做了进一步完善，补充了固定式水成膜泡沫灭火装置，至于自动灭火系统的设计，上述规范均未提出具体要求。因此，城市交通隧道消防系统设计时应根据具体工程特点进行优化设计，同时，对一些关键的技术问题进行深入探讨。

2 工程概况

虎头山隧道是汕头市“东延、南拓”城市空间发展规划的重要节点工程，项目起点位于虎头山北麓，北接苏埃海底通道，向南以隧道形式穿越虎头山，隧道封闭段东线长度为640 m，西线长度为649 m，为城市主干道快速通道工程，距离隧道南端200 m 东侧设有隧道管理附属用房。

3 隧道消防系统方案分析与研究

虎头山隧道以客运为主，同时，会有部分货车通过，根据相关研究，隧道内主要发生的火灾类型为A、B 类火灾，B 类火灾更为突出，根据国内城市交通隧道常用的消防系统，对下面3 种消防设计方案进行分析研究。

3.1 方案一：消火栓系统+灭火器

方案一是国内城市交通隧道消防设计的常用方案，消火栓系统一般以城市自来水或消防水池作为水源，消火栓在隧道一侧按照一定距离间隔设置，灭火器在隧道两侧按照一定距离交错设置，该方案可以有效扑灭A 类火灾。固体物质着火后由于缺乏流动性，水体易附着于燃烧物表面，使燃烧物和空气隔绝，从而有效扑灭A 类火灾。对于B 类油类或流淌火灾，控火灭火效果一般。灭火器使用方便、性能可靠，可以有效扑灭各类初期小范围火灾。

3.2 方案二：消火栓系统+灭火器+固定式水成膜泡沫灭火装置

方案二是在方案一的基础上增设了固定式水成膜泡沫灭火装置，其主要用来弥补方案一对于B 类火灾的缺陷，加强了城市交通隧道消防灭火效能，采用固定式水成膜泡沫灭火装置，发生B 类油类或流淌火灾时，在泡沫和水成膜的双重作用下，能够迅速冷却并覆盖油面，使燃烧物与空气隔绝，以达到扑灭B 类火灾的效果。

3.3 方案三：消火栓系统+灭火器+泡沫-水喷雾联用灭火系统

该方案是在方案二的基础上，由泡沫-水喷雾联用灭火系统代替固定式水成膜泡沫灭火装置，固定式水成膜泡沫灭火装置需要人工手动，发生消防时属于被动灭火，泡沫-水喷雾联用灭火系统可以自动控制，亦可远程操作，属于自动灭火系统，加强了隧道消防灭火系统的设防标准。灭火时首先喷出泡沫，泡沫与水的混合比为3%，之后喷水进行冷却。扑灭A 类火灾时，泡沫液沿固体表面流淌并覆盖于表面，比单纯以水为灭火介质的覆盖率更高，相对灭火盲点较少，灭火效果更好；扑灭B 类火灾时，覆盖于油面的泡沫，能隔绝空气和抑止油气蒸发，同时泡沫析出的液体又能对燃油起到冷却作用，因此，对隧道内发生的油类火灾及流淌火灾，能在极短时间内扑灭。

根据上述分析研究，对3 种消防方案进行性能综合比较，见表1。

表1 3 种消防方案性能综合比较

方案三中泡沫-水喷雾联用灭火系统是一种较新的隧道消防系统，近年来被国内外影响力较大的长大隧道广泛使用，如汕头苏埃通道、深圳马峦山隧道，日本东京湾隧道，但工程投资较高，一般适用于水下隧道和封闭段长度大于3 000 m的城市交通隧道，方案一设防标准较低，对B 类火灾控火灭火效果极其有限，一般适用于封闭段长度小于500 m 的隧道。综合考虑，汕头市虎头山隧道采用方案二较为合适，即隧道消防设计采用消火栓系统+灭火器+固定式水成膜泡沫灭火装置。

4 隧道消防系统设计

4.1 消火栓系统

因隧道北部受场地限制，消防泵房和消防水池设置在隧道大里程端，消防水池有效容积为216 m3，从隧道南部规划一路引入1 根DN200 mm 给水管，沿桥梁敷设至隧道北部洞口附属用房，向消防水池补水，经消防泵房消防泵加压后引出2 根DN150 mm 消火栓总管，沿2 条隧道纵向敷设，全线贯通，形成安全可靠的消火栓总管环网，隧道室内外消火栓共用消防管网。隧道消防最不利点位于西线小里程端洞口位置，消火栓压力需求值约为0.62 MPa,为满足要求，消防泵房内设置消防主泵2 台（一用一备，流量Q=30 L/S，扬程H=65 m，功率N=35 kW），稳压泵2 台（一用一备，流量Q=3.0 L/s，扬程H=80 m，功率N=5.0 kW），气压罐1 个，有效容积300 L。

隧道室内消防用水量为10 L/s，室外20 L/s，最不利点水枪充实水柱不小于10 m，火灾持续时间2 h。沿行车方向右侧每隔40 m 设1 个消火栓箱，内设2 个单口单阀消火栓，2 根φ65 mm 麻质水带，2 支φ19 mm 水枪，在总管最高点设放气阀，在最低点设放水阀。

4.2 固定式水成膜泡沫灭火装置

在隧道内所有消火栓箱处均共箱设置固定式水成膜泡沫灭火装置。该装置主要由水成膜泡沫液桶、软管卷盘、负压式比例混合器、泡沫喷枪、水龙带导向架及消防按钮等组成。其中，水成膜泡沫浓缩液浓度为3%，容量为40 L，系统设计流量为1 L/s，喷射时间不小于22 min，射程不小于6 m，主要供驾驶员或消防队员灭火使用。

4.3 灭火器

隧道及设备管理用房按严重危险级考虑，在隧道车行道左侧，每40 m 设1 个干粉灭火器箱，与消火栓箱交错设置，内装4 瓶5 kg 磷酸铵盐干粉灭火器、防毒面具10 套。另外，在每个消火栓及水成膜泡沫灭火箱内再放置4 瓶5 kg 磷酸铵盐干粉灭火器。虎头山隧道消防系统布置图如图1 所示。

图1 虎头山隧道消防系统布置图

5 隧道消防系统关键问题探讨

5.1 对消火栓设置间距的探讨

GB 50016—2014《建筑设计防火规范》、JTG D70/2—2014《公路隧道设计规范第二册交通工程及附属设施》要求：当隧道内设置消火栓系统时，消火栓间距不应超过50 m，国内设计的城市交通隧道也大都按此执行，无论几个车道的隧道消火栓间距都按50 m 设计，部分隧道较为保守，按45 m 取值，笔者认为这种设计方法过于机械，是否能够满足消防要求，还需要进行深入探讨。隧道消防设计时，正确的做法应该是执行规范：“消火栓的保护距离应满足同层2 支水枪2 股水柱同时到达”，按此要求进行计算确定，以汕头市虎头山隧道为例，隧道限界高5 m，隧道宽12.25 m，消火栓保护半径为43.55 m，经计算，消火栓间距S 为：(43.552-12.252）0.5=41.79 m，取整，按40 m 考虑较为合适。隧道消火栓间距布置图如图2所示。

图2 隧道消火栓间距布置图

5.2 消防泵房与消防水池设置位置的探讨

关于城市交通隧道消防泵房与消防水池的设置位置，规范没有严格要求，消防设计时应根据具体情况进行研究分析，当隧道下穿自然水体或道路，附近地面没有位置设置消防泵房和消防水池时，可设置于隧道行车入口端侧墙上，泵房地面距离隧道出入口接地点应满足消防规范要求，即不大于10 m，国内已经运营的典型隧道有洛新快速通道工程；当隧道穿越山岭时，如出口两端用地紧张，可取消消防泵房，仅设置高位消防水池，隧道内外消防系统采用常高压方式，国内已经运营的典型隧道有深圳盐田坳隧道；当城市交通隧道附近有位置设置附属用房时，消防泵房和消防水池应优先考虑和附属用房合建，既可以减少工程造价，又便于平时运营维护，汕头市虎头山隧道采用此种设计方案。

6 结语

1）城市交通隧道在目前规范不完善的情况下，应对多种消防方案进行比选，当隧道长度小于500 m 时建议采用方案一；当隧道下穿水域或长度超过3 000 m 时建议采用方案三；介于二者之间时采用方案二。汕头市虎头山隧道消防系统设计采用方案二，即隧道内设置消火栓系统、灭火器和固定式水成膜泡沫灭火装置。

2）隧道消火栓间距应根据消防规范计算确定，不应简单的取值50 m 或45 m，虎头山隧道按照消防规范要求，经计算取值为40 m；隧道消防泵房与消防水池设置位置，规范未做统一要求，应根据隧道所处地理位置，周边情况具体确定，虎头山隧道采用与附属用房合设的方案。

3）隧道各个消防系统的设计要满足规范要求，当和规范不一致或规范未做具体要求时，要依据隧道本身的特点，对一些关键的技术问题进行探讨，在此基础上完成隧道消防系统设计。