在城市公路隧道中應用自動噴水滅火系統(tǒng)的可行性討論

韓嘯

摘 要：隨著隧道火災的頻繁發(fā)生，能否在隧道中采用自動噴水滅火系統(tǒng)逐漸成為研究的熱點。本文介紹了自動噴水滅火系統(tǒng)在國內(nèi)外隧道中的應用現(xiàn)狀，總結了在隧道中采用自動噴水滅火系統(tǒng)的優(yōu)缺點及爭論，并根據(jù)國外對隧道中采用自動噴水滅火系統(tǒng)進行的試驗，得出該系統(tǒng)可降低隧道溫度且能防止火勢蔓延的結論，從而證明自動噴水滅火系統(tǒng)在隧道中具有良好的應用前景。

關鍵詞：城市公路隧道消防;自動噴水滅火系統(tǒng);應用前景

一、自動噴水滅火系統(tǒng)在隧道中的應用現(xiàn)狀

自動噴水滅火系統(tǒng)按噴頭的開閉形式可分為開式自動噴水滅火系統(tǒng)和閉式自動噴水滅火系統(tǒng)。其中，開式自動噴水滅火系統(tǒng)可分為雨淋滅火系統(tǒng)、水幕系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)、雨淋自動噴水——泡沫聯(lián)用系統(tǒng)等;閉式自動噴水滅火系統(tǒng)則可分為干式、濕式、預作用自動噴水滅火系統(tǒng)，以及重復啟閉預作用滅火系統(tǒng)、閉式自動噴水——泡沫聯(lián)用系統(tǒng)等。

世界道路協(xié)會（PIARC）在《隧道中火災與煙氣控制》[1]報告里列舉了西方國家在隧道內(nèi)使用自動噴水滅火系統(tǒng)的情況。

在歐洲，特殊用途的隧道才必須安裝自動噴水滅火系統(tǒng)。挪威有兩條隧道安裝了自動噴水滅火系統(tǒng)，目的是保護添加了聚亞氨酯的隧道內(nèi)襯。荷蘭有一條貨運鐵路（Betuweroute），總長15千米，沿線共有5條隧道，由于該鐵路線上有危險物品運送，故隧道中安裝了無延時的自動噴水——泡沫聯(lián)用系統(tǒng)。測試結果顯示該系統(tǒng)不僅能滅油火，還能很好地保護混凝土結構，且與排水系統(tǒng)聯(lián)用后還可防止液態(tài)油和可燃性氣體的復燃[2]。

日本通常在隧道的重要地段安裝自動噴水滅火系統(tǒng)：根據(jù)隧道長度和交通量將隧道劃分為AA、A、B、C和D五個等級（表1），并根據(jù)不同等級規(guī)定隧道中的噴頭配置標準[6]（表2）。

在美國，只有少數(shù)運送危險貨品的隧道中安裝了自動噴水滅火系統(tǒng)。例如，位于華盛頓州的FirstHill和MtBaker隧道中安裝了自動噴水——泡沫聯(lián)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在報警后1分鐘內(nèi)自動運行，也可手動操作[3]。

在第5屆國際公路鐵路隧道安全會議上，一篇關于澳大利亞的隧道安全措施和理念的報告[4]指出：目前世界上除日本外，澳大利亞在所有新建隧道中安裝了自動噴水滅火系統(tǒng)并將其作為一種設計標準，新加坡新建隧道也將自動噴水滅火系統(tǒng)作為必需的安全輔助設施。

在我國，上海市延安路隧道設計了水噴霧滅火系統(tǒng)，北京金融街地下工程也設計采用了預作用自動噴水系統(tǒng)，其他一些過江隧道也都開始采用水噴霧滅火系統(tǒng)。

二、隧道中使用自動噴水滅火系統(tǒng)的爭論焦點

目前，國際學術界對在隧道中使用自動噴水滅火系統(tǒng)的優(yōu)缺點達成了共識，在隧道中使用自動噴水滅火系統(tǒng)各有利弊。

在隧道中使用自動噴水滅火系統(tǒng)的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：①冷卻車輛，防止火勢蔓延，控制火災范圍;②主動噴水，及時滅火，防止小火釀成大災;③保護隧道結構，減少破壞程度，降低災后重建費用;④為人員疏散贏得時間。

在隧道中使用自動噴水滅火系統(tǒng)的缺點主要體現(xiàn)在：①車輛內(nèi)部著火時自動噴水僅能冷卻車輛外殼，滅火效果差;②撲滅火勢后，可能會繼續(xù)產(chǎn)生可燃氣體，甚至引起爆炸;③若石油等化學物質著火，噴水則會引起爆炸;④噴水擾亂了頂部煙氣層，煙氣會充滿整個隧道，導致能見度降低，人員呼吸困難;⑤維護費用高;⑥噴頭的手動操作難度較大。

世界道路協(xié)會（PIARC）在《隧道中火災與煙氣控制》報告中提出：自動噴水滅火系統(tǒng)是一種安全保障設施，需在人員撤離后才能啟動，故應由專人控制，不能任其自動運行。同時，在國際大型公路鐵路隧道研討會上，一些與會代表指出：荷蘭Betuweroute隧道中安裝無延時自動噴水——泡沫聯(lián)用系統(tǒng)的做法是以犧牲人員安全為代價來保護隧道結構;而來自荷蘭Betuweroute隧道的代表則強調，他們擁有訓練有素的列車員以及完備的安全設施，隧道每隔600米就有一道緊急疏散門，且隧道內(nèi)裝有緊急縱向通風系統(tǒng)，足以確保受災人員安全撤離。

對于是否應該在隧道中使用自動噴水滅火系統(tǒng)，是否應該在人員撤離之后再啟動，以及是否應該把自動噴水滅火系統(tǒng)視為一種安全保障設施，目前仍存在很多爭議。

三、隧道中使用自動噴水滅火系統(tǒng)的試驗評估

以美國Memorial隧道的消防測試為例，相關人員用自動噴水——泡沫聯(lián)用系統(tǒng)進行了5次柴油池滅火試驗，其中有3次是利用天花板上的噴頭滅火，還有兩次則是利用側壁的噴頭（安裝于路面以上2.1米處）滅火。結果顯示：①較大的縱向氣流速度（如4m/s以上）對自動噴水滅火系統(tǒng)沒有不利影響;②天花板上的噴頭可在30秒內(nèi)滅火;③與天花板上的噴頭滅火相比，側壁的噴頭滅火時間較長，這可能是因為火源放熱更快或水噴霧過細所致。上述試驗雖然表明了自動噴水滅火系統(tǒng)可以撲滅油池火災，但并不能保證該方法對車輛火災的滅火可靠性[5]。

芬蘭的技術研究中心用水噴霧系統(tǒng)對油池火災和艦船上的車輛火災進行了一系列測試，結果顯示：①水噴霧中添加泡沫后滅火效果較好;②噴霧密度對滅火效果有影響，但并不是噴霧密度越高越好;③在油池火災測試中水噴霧可滅火，而泡沫的作用則是阻止火勢蔓延（即使已停止噴水）;④水壓對滅火效果也有影響，高壓水才能滅火;⑤對于汽車火災，水噴霧系統(tǒng)可控制火勢，但不能滅火。

四、研究結論

在隧道發(fā)生火災時啟動自動噴水滅火系統(tǒng)，能夠達到快速滅火、冷卻車輛和保護隧道結構的效果，但噴水會干擾頂部煙霧層，不利于人員疏散。

對于疏散設施完善、消防要求標準高、隧道結構保護要求高的大型隧道，可考慮采用自動噴水滅火系統(tǒng)，但必須在人員疏散完畢后才可啟動，并由專人進行控制。

參考文獻：

[1]隧道中火災與煙氣控制[A].世界道路協(xié)會（PIARC）.世界道路協(xié)會報，1999，107-108.

[2]開發(fā)、試驗和建造隧道設施[A].Timmer G.關于公路和鐵路隧道的會議，2011，65-67.

[3]日本道路協(xié)會.公路隧道中安裝安全設施指導原則和解釋[M].2013（03）.

[4]隧道防火滅火現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J].羅昭輝.公路隧道.2008（01）.

[5]AlanBeard，RichardCarvel.隧道安全手冊[M].2005（01）.

[6]由負責隧道建設和運行的日本土地基礎和運輸部（MOLIT）、日本高速公路公共公司（JH）、京都高速公路公共公司（MEPC）和阪神高速公路公共公司（HEPC）四個組織共同規(guī)定。