浅谈公路隧道防火灾设计

浅谈公路隧道防火灾设计

马炜东

磐安县公路管理局浙江磐安322300

摘要：磐安县从1989年建造第一座梅枝岭隧道起，到2016年底全县已建造运用了45座隧道，其中特长隧道2座、长隧道7座、中隧道15座、短隧道21座；目前隧道总长度达到40818.5米。公路隧道在山区公路得到广泛运用，但随着隧道增多火灾及事故有上升趋势，预防公路隧道火灾从设计开始。

关键词：公路隧道；火灾特点；防火灾措施设计

0前言

隧道是人类利用地下空间的一种形式。按照用途分，隧道主要分为交通隧道、水工隧道、矿山隧道、市政隧道、人防隧道和军事隧道。公路交通隧道是与人类社会生活、生产活动关系最为密切的一类隧道。本文试从公路隧道分类及标准、隧道火灾危险性及特点、隧道防火设计要求进行阐述。

1公路隧道分类及标准：

1．1现行国家标准《建设设计防火规范》（GB50016—2014）单孔和双孔隧道分类表

单位：米

1．2现行行业标准《公路隧道设计规范》（JTCD70—2004）对隧道进行分类

1．3列出两个规范分类表以防火灾设计提供依据。

1．4比较两表，分类和标准有差异；现行《公路隧道设计规范》以断面分为特大、大断面、中断面、小断面，在理论上存在缺陷，如断面界点50m2是分为大断面，还是分为中断面。规范要明确以上包括本数，以下不包括本数。

2.隧道的火灾危险性及其特点：从隧道火灾致灾因素、火灾特点、火灾危害性等方面准确分析隧道的火灾危险性，对隧道中采取针对性的防火技术措施，设置必要的消防应急设施，实施运行消防安全管理，具有重大的现实意义和指导作用。

2．1火灾致灾因素主要以下三种：

2．1．1由于车辆自身故障导致在行进中起火自燃或发生车祸引起火灾；

2．1．2由于运输易燃易爆危险品的车辆物料泄漏遇明火导致发生爆炸或燃烧；

2．1．3由于隧道内电气设备或电气线路发生故障引发火灾。

2．2公路隧道火灾特点：

2．2．1火灾多样性。从国内外隧道火灾统计资料来看，隧道火灾中A类（固体火灾）火灾发生频率较高，B类（液体和可溶化性物质）火灾、混合物品火灾造成重特大隧道火灾的频率较高。

2．2．2起火点的移动性。交通工具的可移动性，决定了隧道火灾起火点会随着车辆运行发生的位置而改变。

2．2．3燃烧形式多样性。隧道火灾的可燃物主要是交通工具及其车载货物提供，可能出现气相、液相、固相可燃物燃烧；燃烧产物中一氧化碳生成较多，属于典型的缺氧燃烧，极易引发次生灾害。

2．2．4火灾蔓延跳跃性、火灾烟气流动性、安全疏散局限性、灭火救援艰难性。

3公路隧道防火设计要求：

针对公路隧道火灾特点，对隧道建筑工程采取主动防火和被动防火两种措施。主动防火设计从防止火灾发生和对火灾采取及时扑救的角度出发，包括火灾探测、监控、报警、灭火及疏散系统，防排烟系统，内部照明系统，消防设备布置，以及隧道的运营管理和灾情发生时的应急方案等一系统设计；被动防火设计主要是通过采取提高衬砌混凝土材料的耐火性能、喷涂防火涂料、安装防火板材等防火保护措施来保证隧道结构的安全，使灾后只需进行简单修护而不影响隧道的正常使用。

3．1隧道结构耐火设计

3．1．1构件燃烧性能要求：为了减少隧道内固定火灾荷载，隧道衬砌、附属构筑物、疏散通道的建筑的建造材料及其内部装修材料，除施工嵌封材料外均应采用不燃材料（A级材料），柔性接头可采用难燃材料（B1级材料）。隧道内灯具、紧急电话箱（亭）应采用不燃材料制作的防火桥架。隧道内的电缆等应采用阻燃电缆或矿物绝缘电缆，其桥架应采用不燃烧材料制作的防火桥架。

3．1．2隧道结构耐火极限要求：用于安全疏散、紧急避难和灭火求援的平行导洞、横向联络道、竖井、专用疏散避难通道、独立避难间等，其承重结构耐火极限不应低于隧道主体结构耐火极限的要求。

隧道内附属构筑物（如风机房、变压器洞室、水泵房、柴油发机机房等）应采用耐火极限不低于2.00h防火隔墙和耐火极限不低于1.50h的楼板、顶板乙级防火门与隧道分开；附属构筑物（用房）内部的建筑构件应满足现行国家标准《建筑设计防火规范》（GB50016—2014）的规定。

3．1．3隧道结构防火隔热措施：隧道结构防火隔热措施包括喷涂防火涂料或防火材料、在衬砌中添加聚丙烯纤维或安装防火板等，隧道主体结构和附属构筑物等设计，要充分考虑隧道结构防火要求，采用相应的衬砌结构形式，当其结构不能满足规定的耐火极限要求时，应采取防火措施以达到耐火极限要求。

4．隧道防火分隔设计：隧道防火分区按照功能分区划分。隧道内地下设备用房的每个防火分区的最大允许面积不应大于1500m2，防火分区间应采用防火墙或耐火极限不低于3.00h的耐火构件，将隧道附属构造物（用房），如辅助坑道以及专用避难疏散通道、独立避难间等，与隧道分隔开，形成相互独立的防火分区。

5．隧道的安全疏散设施：主要包括安全出口和疏散通道。安全出口即在两车道孔之间的隔墙上开设直接的安全门，作为两孔互为备用的疏散口，人员疏散和救援可作为第二安全出口，但必须至少设置1个直通室外的安全出口；建筑面积不大于500m2且无人值守的设备用房可设置1个直通室外的安全出口。

6．隧道的消防设施配置：隧道的消防设施主要有消火栓系统、自动喷水灭火系统、火灾自动报警系统、防排烟系统、通信系统、疏散照明和指示标志系统、灭火器等。

6．1常用灭火设施布置：

6．1．1消火栓系统。除四类隧道和行人或通行非机动车辆的三类隧道外，隧道内应设置消防给水系统，且宜独立设置。隧道内的消火栓用水量不应小于20L/S（升/秒，下同），隧道外的消火栓用水量不应小于30L/S。对于长度小于1000m的三类隧道，隧道内外的消火栓用水量可分别为10L/S和20L/S。消火栓给水管网应布置成环状；严寒地区隧道外的消火栓及给水管道应采取防冻措施。隧道内消火栓的间距不应大于50m。

6．1．2自动喷水灭火系统。对于危险级别较高的隧道，为保护隧道的主体结构，有些还采用自动喷水灭火系统，其类一般为喷雾或泡沫水喷雾联用灭火系统，以达到更好的灭火及保护效果。水雾喷头宜采用侧式安装的隧道专用远近射程水雾喷头。

6．1．3灭火器。隧道内灭火器设置按中危险级考虑。隧道内应设置

ABC类灭火器，设置点间距不应大于100m。运行机动车的一、二类隧道和运行机动车并设置3条及以上车道的三类隧道，在隧道两侧均应设置灭火器，每个设置点不少于4具；其它隧道，可在隧道一侧设置，每个设置点不应少于2具。

6．2报警设施设计：通行机动车辆的一、二类隧道应设置火灾自动报警系统，其配套设备用房，变压器室、配电室、机房等应配有警铃、手报、广播、探测器等相应的报警和警报系统。

6．3隧道防排烟系统设计：隧道工程的防排烟范围包括行车道、专用疏散通道和设备管理用房等。采取的排烟模式通常可分为纵向、横向（半横向）及重点模式，以及由基本模式派生的各种组合模式。

排烟模式应根据隧道种类、火灾疏散方式，并结合隧道正常工况的通风模式确定，将烟气控制在最小范围之内，以保证人员疏散路径满足逃生环境要求，并为消防灭火创造条件，长度大于3000m的隧道，宜采用纵向分段排烟方式或重点排烟方式；长度不达于3000m的单洞单向交通隧道，宜采用纵向排烟方式；单洞双向交通隧道，宜采用重点排烟方式。

7．隧道通信系统：包括消防专用电话系统、广播系统、电视监控系统和消防无线通信系统等。

8．隧道消防供电设计：一、二类隧道的消防用电按一级负荷要求供电；三类隧道的消防用电应按二级负荷要求供电。高速公路隧道应设置不间断照明供电系统。应急照明应采用双回路供电方式，并保证照明中断时间不超过0.3S。一、二类隧道内疏散照明和疏散指示标志的连续供电时间不应小于1.5h，其它隧道不应小于1.0h。公路隧道应采用阻燃耐火型电缆；城市隧道应采用无卤、低烟、阻燃耐火型电缆；大隧道应急照明宜采用矿物绝缘电缆。

9．结束语：隧道以缩短行车里程，提高线型标准，减少土地，保护生态环境等优点，在山区公路得到广泛应用。公路隧道的设计、施工、建造与公路隧道防灾设计同步，一方面按《建筑设计防火规范》要求设计；另一方面，在实践中不断充实公路隧道安全营运这门学科。

参考文献：

[1]《建筑设计防火规范》（GB50016—2014）

[2]《公路隧道设计规范》（JJTCD70—2004）

作者简介：

马炜东（1960—）男，公路工程师，主要从事公路工程