淺談高速公路山區(qū)長(zhǎng)隧道消防系統(tǒng)的運(yùn)維管理

趙永生

(八達(dá)嶺高速公路管理分公司，北京 100192)

1 概述

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和私家車保有量的不斷提升，通過高速公路駕車出行已成為常見的出行方式之一，提供更加安全、暢通的高速公路出行服務(wù)已成為當(dāng)下高速公路運(yùn)營(yíng)單位的重要工作.高速公路山區(qū)長(zhǎng)隧道具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，縱深較長(zhǎng)等特點(diǎn)，洞內(nèi)為半封閉空間，特殊事件可達(dá)性低，聯(lián)絡(luò)與救援困難，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，若不采取妥當(dāng)措施，極易產(chǎn)生重大后果.

高速公路山區(qū)長(zhǎng)隧道消防系統(tǒng)作為隧道機(jī)電設(shè)施中的重要組成部分，逐漸引起了大家的重視.消防系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行與否，將直接影響到高速公路長(zhǎng)隧道的安全保障能力.采取適宜的管理措施，確保消防系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定可用，可有效減少火災(zāi)事故造成的損失，降低隧道內(nèi)二次事故發(fā)生的幾率.

2 高速公路長(zhǎng)隧道火災(zāi)事故分析

高速公路長(zhǎng)隧道消防系統(tǒng)的運(yùn)維管理和火災(zāi)事故的成因、特點(diǎn)以及消防組織等因素有較大的相關(guān)性，只有更好地統(tǒng)計(jì)分析火災(zāi)事故特點(diǎn)，才能更好地開展運(yùn)維工作，才能達(dá)到有的放矢、快速高效的工作目標(biāo).

2.1 隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)的主要原因

根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，高速公路隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)的主要原因可分為3類，分別是“人”“車”“隧”.

“人”指的是車輛駕駛?cè)藛T的不當(dāng)操作造成的火災(zāi)事故，包括疲勞駕駛或違規(guī)操作導(dǎo)致車輛之間不慎碰撞、剮蹭、連環(huán)相撞等事故引起的火災(zāi).

“車”指的是車輛本身因素造成的火災(zāi)，包括因車輛自身日常安全檢查、維修保養(yǎng)不到位導(dǎo)致的電氣線路短路、車輛自燃事故，以及裝載的貨物儲(chǔ)存不當(dāng)導(dǎo)致貨物自燃的事故.

“隧”指的是因隧道本身發(fā)生突發(fā)情況造成的火災(zāi)事故，包括隧道發(fā)生工程塌方、設(shè)備短路造成的火災(zāi)事故.

2.2 隧道內(nèi)火災(zāi)的主要特點(diǎn)

2.2.1 火災(zāi)環(huán)境特殊

高速公路長(zhǎng)隧道單洞長(zhǎng)度一般大于1 000 m[1]，空間狹長(zhǎng)，內(nèi)部空間小，為半封閉空間，如果發(fā)生火災(zāi)，火勢(shì)發(fā)展迅速，排煙相對(duì)困難，能見度差，燃燒溫度高，容易形成溫室效應(yīng)，給應(yīng)急處置工作帶來極大的困難，容易導(dǎo)致人員傷亡，并造成極大的經(jīng)濟(jì)損失.

隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，受限于隧道內(nèi)空氣不多，多產(chǎn)生不完全燃燒，煙霧較大，起火點(diǎn)附近能見度低，會(huì)產(chǎn)生濃度較高的CO，對(duì)逃生人流產(chǎn)生不利影響.

在發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，啟動(dòng)通風(fēng)設(shè)施后，風(fēng)機(jī)在降低CO濃度、提高能見度的同時(shí)，會(huì)導(dǎo)致火勢(shì)加劇，火災(zāi)蔓延并迅速加熱空氣，順風(fēng)時(shí)空氣溫度可到1 200 ℃，極易將事故地周邊的車輛、機(jī)電設(shè)施等可燃物引燃[2].火焰高溫烘烤洞壁也會(huì)對(duì)隧道內(nèi)土建設(shè)施造成不利影響，在救火過程中，容易發(fā)生洞頂或洞壁混凝土脫落現(xiàn)象.

2.2.2 隧道火災(zāi)有著獨(dú)特的物理特性

高速公路上行駛車輛具有高車流量和高車輛行駛速度的特點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致高速公路長(zhǎng)隧道內(nèi)空氣長(zhǎng)期存在一定的對(duì)流速度，十分有利于火災(zāi)的蔓延.同時(shí)，隧道處于山體內(nèi)部或地下，密封條件好，熱量不容易散出，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，升溫速度快、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng).隧道內(nèi)火災(zāi)產(chǎn)生的大量含有CO的高濃度煙霧，會(huì)大大降低隧道內(nèi)的能見度，且短時(shí)間內(nèi)難以排出.而這也是隧道火災(zāi)事故更容易造成人員傷亡的主要原因.

2.2.3 車輛、人員疏散工作較難

高速公路雙向分離行駛的特點(diǎn)使得發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火災(zāi)事故點(diǎn)后續(xù)的車輛較難掉頭駛離隧道，人員棄車跑離隧道對(duì)司乘人員個(gè)人身體素質(zhì)有一定的要求且所需時(shí)間較長(zhǎng).高速公路長(zhǎng)隧道相較于城市公路隧道，車流量高峰周期較難確定，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，隧道中車輛數(shù)量、堵塞情況和疏散的把控十分困難.由于救援面小，路線單一，處置過程中應(yīng)急處置路線與車輛、人員疏散路線高度重疊，稍有不慎，極易出現(xiàn)二次事故.

當(dāng)火勢(shì)較大、洞內(nèi)溫度過高時(shí)，隧道洞頂襯砌有脫落的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)應(yīng)急力量、逃生人流、車輛造成二次傷害，使得火災(zāi)事故應(yīng)急處置的難度大大增加.

2.2.4 火災(zāi)導(dǎo)致的后果更加嚴(yán)重

高速公路長(zhǎng)隧道作為高速公路網(wǎng)中的關(guān)鍵設(shè)施，可替代性弱，火災(zāi)事故后封路施工對(duì)整個(gè)高速公路網(wǎng)的影響較大，且火災(zāi)導(dǎo)致的機(jī)電設(shè)施損壞、襯砌混凝土強(qiáng)度降低、襯砌結(jié)構(gòu)損壞等情況，修復(fù)難度也較大.

2.2.5 火災(zāi)事故不可預(yù)見性

從隧道內(nèi)火災(zāi)事故的引發(fā)原因分析，除“隧”可通過運(yùn)營(yíng)單位主動(dòng)作為、精細(xì)養(yǎng)護(hù)降低火災(zāi)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)外，“人”和“車”兩類存在不可控的情況，司機(jī)的駕駛技能和身體狀況，車輛的本身情況和所運(yùn)載的貨物是不可知的，高車流量下極難進(jìn)行預(yù)測(cè)工作.

不同類型火災(zāi)的應(yīng)對(duì)措施、發(fā)展蔓延規(guī)律、擴(kuò)散速度各不相同，如何采取適宜措施較難把握.

2.3 消防組織一般形式

隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，為了盡可能減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，把火災(zāi)控制在萌芽階段，實(shí)際工作中，按到場(chǎng)時(shí)間順序，一般分為3組應(yīng)急力量.

第1組是事故車司機(jī)、乘客及附近車輛的司乘人員，他們是總是首先發(fā)現(xiàn)和面臨火災(zāi)，但一般沒有專門的消防技能，可通過車輛自帶的滅火器和洞壁消防箱內(nèi)的干粉滅火器對(duì)一般火情進(jìn)行先期處理.

第2組是隧道運(yùn)管單位的應(yīng)急處置人員，他們有一定的消防技能，會(huì)使用隧道內(nèi)的消防設(shè)施，可利用水成膜滅火系統(tǒng)和水消防系統(tǒng)對(duì)一般火災(zāi)進(jìn)行初期處置.但是遇?；肥鹿驶蜉^大的火災(zāi)事故時(shí)，隧道運(yùn)營(yíng)單位會(huì)通過情報(bào)板、隧道內(nèi)廣播系統(tǒng)、交通指示燈、緊急電話等提示現(xiàn)場(chǎng)的司乘人員優(yōu)先疏散，隧道應(yīng)急處置人員的主要工作也是提示其他車輛不要再進(jìn)入隧道、協(xié)助交管部門疏散人員.

第3組是專業(yè)消防部門，他們有專業(yè)的消防技能和豐富的火災(zāi)處置經(jīng)驗(yàn)，有專門的應(yīng)急處置工具，可使用消防車、消火栓等消防設(shè)備對(duì)火情進(jìn)行有效控制.

3 隧道消防系統(tǒng)現(xiàn)狀

高速公路隧道消防系統(tǒng)的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)目前主要根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范 第二冊(cè) 交通工程與附屬設(shè)施》(JTG D70/2—2014)確定，通過綜合衡量隧道單洞長(zhǎng)度和設(shè)計(jì)年度預(yù)測(cè)隧道單洞年平均日交通量?jī)蓚€(gè)因素，確定隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)的消防設(shè)施種類[3].高速公路隧道消防系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)目前主要依據(jù)《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTG H12—2015)執(zhí)行.

高速公路山區(qū)長(zhǎng)隧道一般均有較為齊備的消防系統(tǒng)，為便于管理，筆者所在的單位在管理過程中，一般將消防系統(tǒng)分為4部分，分別為火災(zāi)監(jiān)測(cè)、水消防系統(tǒng)、干粉滅火器和電光標(biāo)志[4].

3.1 火災(zāi)監(jiān)測(cè)

隧道內(nèi)常用的火災(zāi)監(jiān)測(cè)設(shè)施主要有光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)、線型感溫光纖火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)和雙波長(zhǎng)火焰探測(cè)器.筆者所在的隧道由安裝于洞壁的雙波長(zhǎng)火災(zāi)探測(cè)器及手動(dòng)報(bào)警按鈕組成，雙波長(zhǎng)火災(zāi)探測(cè)器可根據(jù)火災(zāi)中輻射光的波長(zhǎng)及火焰閃爍頻率判定火災(zāi)，監(jiān)視角度為水平方向180°，垂直方向180°，探測(cè)距離約60 m，具有響應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)、易于維護(hù)的特點(diǎn)，通過與隧道內(nèi)視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)互補(bǔ)，可有效實(shí)現(xiàn)快速探測(cè)、及時(shí)提醒的功能.

當(dāng)有人員觸動(dòng)手動(dòng)報(bào)警按鈕或雙波長(zhǎng)火災(zāi)探測(cè)器自動(dòng)檢測(cè)到火災(zāi)信號(hào)后，火災(zāi)報(bào)警控制器上便會(huì)顯示報(bào)警點(diǎn)或火情點(diǎn)的位置，并將信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)，防控軟件中便會(huì)通過聲音及彈出相應(yīng)圖像的方式，向監(jiān)控室值守人員預(yù)警.

3.2 水消防系統(tǒng)

水消防系統(tǒng)一般由消火栓、水成膜泡沫滅火裝置、消防供水設(shè)施和電伴熱系統(tǒng)組成，其中電伴熱系統(tǒng)是寒冷地區(qū)確保冬季有消防用水的關(guān)鍵保障設(shè)施，也是消防系統(tǒng)保障工作中的難點(diǎn).

消火栓和水成膜泡沫滅火裝置位于隧道內(nèi)洞壁設(shè)備箱中，設(shè)置于行車方向右側(cè)，即應(yīng)急車道側(cè)，間距50 m，消火栓一般配備2支水槍、2條20 m水龍帶、水成膜泡沫滅火裝置一般配備一個(gè)40 L的水成膜泡沫原液儲(chǔ)存箱.水成膜泡沫滅火裝置主要用于撲滅油類物質(zhì)引起的火災(zāi)，使用時(shí)儲(chǔ)存箱中的泡沫經(jīng)水射器按比例與水混合后噴出，在燃燒物質(zhì)與空氣間形成隔斷的保護(hù)膜，從而達(dá)到滅火的目的.

消防供水設(shè)施由消防水池、水泵房、消防管道、減壓閥組、室外消火栓、室外接合器組成.限于隧道分布特點(diǎn)，筆者所在單位現(xiàn)有的消防水池均為地位清水池，經(jīng)水泵房直接輸送到隧道內(nèi)，水泵房中均設(shè)2臺(tái)立式消防水泵，1用1備，火災(zāi)事故時(shí)，可直接向隧道內(nèi)消防水管提供工作壓力.配備2臺(tái)穩(wěn)壓泵，1用1備，1套氣罐作為平常壓力維持.

電伴熱系統(tǒng)由發(fā)熱電纜、探測(cè)點(diǎn)及溫度控制器及其控制系統(tǒng)組成，可采用本地自動(dòng)/手動(dòng)控制、監(jiān)控中心遠(yuǎn)程遙控控制，主要通過將發(fā)熱電纜延管道、閥門、消防設(shè)備以均勻纏繞的方式加熱，管道外側(cè)包裹保溫材料，通過探測(cè)器了解實(shí)時(shí)溫度，溫度控制器根據(jù)需求控制發(fā)熱電纜啟動(dòng)/關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)以相對(duì)較少的能量獲得最好的使用效果[5].

3.3 干粉滅火器

在行車方向右側(cè)，即應(yīng)急車道側(cè)間距50 m設(shè)置洞壁消防箱，內(nèi)置磷酸銨干粉手提式滅火器，并在箱體上分設(shè)置消防指示標(biāo)志.

3.4 電光標(biāo)志

設(shè)于隧道洞壁的功能指示標(biāo)志，主要有緊急電話指示標(biāo)志、消防設(shè)備指示標(biāo)志、人行橫通道指示標(biāo)志、車行橫通道指示標(biāo)志、疏散指示標(biāo)志等.

4 消防系統(tǒng)的運(yùn)維管理

隧道消防系統(tǒng)作為預(yù)防性設(shè)施，它的存在感很弱，在運(yùn)維管理過程中，體現(xiàn)的往往是“運(yùn)管十年功、使用一分鐘”的特點(diǎn)，在很多隧道中，消防系統(tǒng)中的大部分設(shè)備在實(shí)際工作中使用頻率很低，甚至有部分隧道的消防系統(tǒng)，除檢修外，數(shù)年才會(huì)正常使用一次.消防系統(tǒng)的正常使用頻率低，代表著隧道安全運(yùn)行的周期長(zhǎng)，但就設(shè)施的運(yùn)維管理工作來說，隧道長(zhǎng)時(shí)間未發(fā)生火災(zāi)，消防系統(tǒng)未正常使用，這極易導(dǎo)致運(yùn)維管理人員產(chǎn)生疏忽大意的思想，若不能持之以恒地以高標(biāo)準(zhǔn)做好消防系統(tǒng)的運(yùn)維管理工作，消防系統(tǒng)在發(fā)生火災(zāi)事件時(shí)則無法發(fā)揮作用，將給通行隧道的車戶及隧道運(yùn)管單位造成極其嚴(yán)峻的后果.消防系統(tǒng)的運(yùn)維管工作一般從運(yùn)維人員管理、設(shè)施狀態(tài)監(jiān)測(cè)、多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)互補(bǔ)、演練實(shí)踐檢驗(yàn)等方面入手，通過完善的PDCA閉環(huán)管理，借助信息化數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，將專業(yè)技術(shù)人員從繁雜的重復(fù)性工作中釋放出來，在降低運(yùn)維管理成本的同時(shí)，降低因持續(xù)開展重復(fù)性工作產(chǎn)生的慣性思維而導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)，提升消防系統(tǒng)的實(shí)際保障能力[6].

4.1 制度護(hù)航，確保整體工作高效

沒有一個(gè)嚴(yán)格的制度保障，是很難做好隧道消防系統(tǒng)保障工作的.為此，以隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范為根基，制定了隧道消防系統(tǒng)運(yùn)維管理制度，根據(jù)開展工作內(nèi)容的差異，對(duì)運(yùn)維隊(duì)伍相關(guān)工作進(jìn)行明確分工，責(zé)任到人；制訂全年性工作實(shí)施方案，并在每月對(duì)工作進(jìn)行細(xì)化分解，確保各項(xiàng)工作開展有序；制定日常巡查、清潔維護(hù)及定期檢測(cè)的頻次、范圍、內(nèi)容的量化考評(píng)指標(biāo)，督促各班組工作到位，保障有力.

4.2 完善預(yù)案，確保應(yīng)急工作有章可循

對(duì)隧道內(nèi)由突發(fā)事件引起的或可能造成隧道管理過程中出現(xiàn)中斷、阻塞，財(cái)產(chǎn)損失、重大人員傷亡及嚴(yán)重社會(huì)危害的事件進(jìn)行識(shí)別，分成交通類、消防類、治安類、機(jī)電類、結(jié)構(gòu)類、擁堵類、天氣類和其他類8大類突發(fā)事件，結(jié)合每個(gè)隧道的地理位置、設(shè)施情況、周邊環(huán)境因素等信息，編制應(yīng)急預(yù)案，明確處置流程，形成了“一隧一預(yù)，一類一方法”的應(yīng)急保障機(jī)制.特別是針對(duì)火災(zāi)類突發(fā)事件，細(xì)化監(jiān)控室的具體設(shè)備操作程序和信息傳遞流程，明確應(yīng)急小組的現(xiàn)場(chǎng)處置工作內(nèi)容，確保發(fā)生火災(zāi)事件時(shí)，第一時(shí)間將信息傳遞至隧道內(nèi)司乘人員，為他們安全疏散爭(zhēng)取更多的時(shí)間，及時(shí)將信息傳遞到各個(gè)應(yīng)急單位，采取適宜措施，力爭(zhēng)將人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失控制到最低.

4.3 抓住重點(diǎn)，確保關(guān)鍵系統(tǒng)穩(wěn)定可用

水消防設(shè)施是長(zhǎng)隧道消防系統(tǒng)的重要組成部分，水消防系統(tǒng)中的水位、水壓、水溫幾個(gè)指標(biāo)，是消防系統(tǒng)能否正常實(shí)現(xiàn)功能的核心要素.消防水池的水位直接代表著隧道消防系統(tǒng)的當(dāng)前可用水量，水壓直接代表著隧道消防系統(tǒng)的處突能力，水溫直接代表著消防用水的可用性，特別是在冬季冰凍期，若不對(duì)水溫進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，極易出現(xiàn)因電伴熱設(shè)施偶發(fā)性故障導(dǎo)致消防管道結(jié)冰、凍裂事件，對(duì)消防系統(tǒng)的可用性造成較大的影響.為便于管理，在消防管道中設(shè)置溫度傳感器、壓力傳感器，在消防水池設(shè)置液位儀，在消防水泵設(shè)置狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀，通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)入光纖傳輸系統(tǒng)，將消防系統(tǒng)中數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送至隧道監(jiān)控中心，降低系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)難度，確保消防系統(tǒng)穩(wěn)定可用.

4.4 系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，有效提升抗風(fēng)險(xiǎn)能力

根據(jù)運(yùn)營(yíng)期的高速公路隧道火災(zāi)基本都與車輛有關(guān)的特點(diǎn)，充分發(fā)揮雙波長(zhǎng)火災(zāi)探測(cè)器和視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)功能，通過不同設(shè)施分別對(duì)隧道內(nèi)光線頻譜探測(cè)和異常車輛監(jiān)測(cè)，綜合分析隧道內(nèi)車輛通行狀況，自動(dòng)檢測(cè)異常事件，實(shí)時(shí)提醒，從而降低火災(zāi)事件的發(fā)現(xiàn)時(shí)長(zhǎng)，提升火災(zāi)事件的發(fā)現(xiàn)率，為及時(shí)采取適宜的應(yīng)對(duì)措施創(chuàng)造更多的可能[7-8].

4.5 應(yīng)急演練，定期檢驗(yàn)實(shí)戰(zhàn)能力

應(yīng)急演練是檢驗(yàn)消防系統(tǒng)功能完善性的重要手段，通過火災(zāi)事件的全過程模擬應(yīng)急處置，可很好地檢驗(yàn)監(jiān)測(cè)設(shè)施的靈敏度和響應(yīng)時(shí)效性、水消防系統(tǒng)和滅火器的易用性、電光標(biāo)志指示功能的適用性.根據(jù)隧道運(yùn)維管理實(shí)際情況，一般將演練工作進(jìn)行分級(jí)，以月為周期開展分項(xiàng)性的應(yīng)急演練，對(duì)系統(tǒng)中部分設(shè)施進(jìn)行針對(duì)性的操作練習(xí)；以年為周期，對(duì)消防系統(tǒng)整體功能進(jìn)行測(cè)試演練；不定期邀請(qǐng)交通、消防相關(guān)專業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行聯(lián)合應(yīng)急演練.通過三級(jí)演練模式，提升隧道消防系統(tǒng)整體保障能力.

5 結(jié)論

高速公路隧道消防系統(tǒng)的運(yùn)維管理有別于系統(tǒng)建設(shè)，是一項(xiàng)長(zhǎng)期性不間斷的工作，是一項(xiàng)容錯(cuò)率為零的系統(tǒng)保障工作.做好消防系統(tǒng)的運(yùn)維管理工作，時(shí)刻確保它的可用性，是隧道管理工作中的重要環(huán)節(jié)，也是客戶安全通行高速公路隧道的重要保障.