公路隧道防火與通風設計方案探討

熊玖林

【摘要】城市公路隧道的地下深度大，內(nèi)部空間具有狹長的特點，出入口的數(shù)量很少，發(fā)生火災的情況下很容易出現(xiàn)大量溫度高、有毒性的煙氣聚集問題，導致滅火救援工作面臨一定的困難。在不斷實踐與研究中，當遇有瓦斯情況時，采用瓦斯通風技術(shù)能在很大程度上保證隧道施工安全性，保障工作人員人身安全，在該技術(shù)作用下還能提升施工速度，為隧道施工質(zhì)量提供保障。本文分析了公路隧道火災滅火救援存在的問題，提出了對策方案，對于提高消防救援隊伍應對公路隧道火災具有一定的指導意義。

【關(guān)鍵詞】公路隧道;防火;通風設計

中圖分類號：U458 文獻標識碼：A 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.35.067

近年來我國隧道建設技術(shù)日新月異，開式、閉式、屏蔽門式、無軌頂排煙等通風排煙系統(tǒng)逐漸推廣，深埋、地下旅客自動輸送系統(tǒng)、長大區(qū)間、穿江海隧道、大型綜合地下車輛段等特殊結(jié)構(gòu)相繼涌現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)標準則無法全面覆蓋，各種復雜形式隧道的火災煙控理論和技術(shù)亟待突破。此外，國內(nèi)外針對通風排煙系統(tǒng)綜合檢測裝置的研究，大部分還處于零散研究階段，迫切需要一整套隧道火災通風排煙理論、方法、檢測裝置、試驗測試平臺及系統(tǒng)。

1、公路隧道施工特點

與其他建筑物形式相比，公路隧道有著明顯的區(qū)別，該類建筑物是封閉空間中進行的，路基、橋梁等建筑項目都是在開放環(huán)境中實施的，而公路隧道項目一般都是建設在非平穩(wěn)的道路區(qū)域范圍內(nèi)，為了能夠消除這些障礙的影響，在山巖或者自然區(qū)域內(nèi)實施必要的人工處理，所有工作基本都是在封閉空間中進行的，要做好專門的測量和控制工作，準備充足的資料，同時還應該進行必要的地質(zhì)狀態(tài)分析，然后能夠充分的了解地質(zhì)情況，可以給公路隧道項目的建設提供良好的基礎(chǔ)。公路隧道項目的實施選擇合適的施工方式尤為關(guān)鍵，能夠使得項目順利實施，保證項目建設質(zhì)量合格。

2、公路隧道防火通風設計的意義

2.1防火

公路隧道內(nèi)部發(fā)生的相關(guān)火災數(shù)量呈現(xiàn)大幅度增加的趨勢，通常隧道部分是公路的主要干道，其結(jié)構(gòu)比較復雜，屬于相對密閉的狹小空間，內(nèi)部的能見度相對比較差，流動的車輛比較多，車輛通行的速度比較快，如果出現(xiàn)了火情，想要撲滅火災相對難度系數(shù)比較大，隧道內(nèi)部發(fā)生了火災險情，造成的財產(chǎn)以及生命的損失是非常慘重的，而且隧道如果起火以后，通常需要花費很長的時間才可以恢復正常的運營，這樣的情況將會給社會生活的正常秩序帶來非常重大的負面影響，目前公路隧道內(nèi)部火災的有效防治以及撲滅已經(jīng)成為消防部門亟待應對的關(guān)鍵課題。

2.2通風

隧道洞身屬構(gòu)造剝蝕、溶蝕低中山地貌，地形較陡，隧道區(qū)地層巖性較復雜，因此加強施工通風顯得尤為重要。由于瓦斯氣體本身主要通過巖體向外擴散，并保存部分在巖體內(nèi)部，所以施工監(jiān)管人員需要在隧道施工前到實地勘察，掌握隧道地質(zhì)情況。如果在隧道內(nèi)部存在瓦斯氣體則進行施工風險識別和風險評估，制定出相應的預防方案，將瓦斯爆炸風險降到最低。在隧道工程施工建設中，如果在煤系地層施工中瓦斯壓力較高，會非常容易導致瓦斯爆炸，進而危害到隧道施工安全。因此，必須采用瓦斯通風技術(shù)，做好隧道通風工作，為安全施工提供保障。結(jié)合隧道工程實際情況，制定相應的通風方案，明確通風量，合理控制好風向、風量，從而有效避免瓦斯災害，確保隧道工程安全質(zhì)量。

3、公路隧道防火通風設計要點

3.1防火相關(guān)要求

（1）相關(guān)的設計部門需要設計科學合理的平面以及線性規(guī)劃，設計合理的隧道斷面形狀，如果是比較長的隧道應設計成雙線雙洞的模式，設置有效的防火分區(qū)，并且增加輔助用的服務通道;盡量擴大路面通行的空間，對于必要的路障以及交通管制設施需要配備齊全，配置有效的交通疏導系統(tǒng)，防止交通事故的發(fā)生。（2）對于隧道內(nèi)部的相關(guān)機電設備的日常維修保養(yǎng)要做到及時和有效，確保在長期的使用過程中，相關(guān)設備可以安全平穩(wěn)運行。預防由于保養(yǎng)不到位導致的設備故障，防止由于設備的老化以及故障導致的火災。（3）有關(guān)部門需要定期組織相關(guān)事故的演練，以便在突發(fā)事件發(fā)生后能夠有條不紊地實施各類救援工作，預先設想各種隧道內(nèi)部可能出現(xiàn)的險情，制定相關(guān)的預案，有效提升應對事故和突發(fā)事件的處理能力。

3.2測試分析技術(shù)

應該積極使用先進的測試分析技術(shù)，在隧道口距離100m、300m、500m的位置設置發(fā)煙罐，準確模擬現(xiàn)場區(qū)域的火災煙氣環(huán)境，在隧道內(nèi)部區(qū)域設置風機設備、排煙車設備、機動排煙設備、水槍噴霧射水基礎(chǔ)系統(tǒng)，分別針對排煙的效果進行測試分析，完成測試后研究具體的狀況，分析結(jié)果。結(jié)果分析可以發(fā)現(xiàn)：第一，在隧道內(nèi)部區(qū)域設置風機設備進行排煙，可以利用風機正轉(zhuǎn)的形式和反轉(zhuǎn)的形式，因地制宜設定排煙方向，而且出現(xiàn)火災煙霧的位置和通風口距離越近，排煙的效果越好。第二，采用排煙車設備進行隧道區(qū)域的火災排煙處理，能靈活針對排煙的位置和方向進行調(diào)整，而且排煙車具有可移動性，因此能按照煙氣出現(xiàn)的位置，實時調(diào)整距離。第三，采用機動排煙設備時，由于隧道內(nèi)部區(qū)域的空間很大，應用的效果并不是非常明顯，即使設置兩臺機動排煙機，都無法全面地排出煙霧。所以，應在隧道火災排煙時，進行局部性煙氣流動方向的處理，結(jié)合機動排煙機設備的應用效果進行控制。第四，使用噴霧水槍執(zhí)行相應的排煙操作時，比機動排煙機設備的應用效果稍好一些，能起到煙氣驅(qū)趕和阻截的作用，不留死角。

3.3通風安全監(jiān)測

在運用瓦斯通風技術(shù)時，首要任務是測定隧道內(nèi)風速，在具體操作中將風表指針歸到0位，然后讓風表順著風流方向成垂直關(guān)系，當翼輪轉(zhuǎn)動后記錄表內(nèi)讀數(shù)（格/分鐘）;在對該工程的斷面測風時，應保證測風次數(shù)至少為3次，誤差控制在5%以內(nèi)，進而得出更加準確的測風處隧道斷面積。為了進一步監(jiān)測隧道工程施工作業(yè)區(qū)域瓦斯情況，工作人員可以充分利用監(jiān)測監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，借助該系統(tǒng)實施通信測試，并合理發(fā)揮出斷點儀、監(jiān)測瓦斯管道、風電瓦斯閉鎖等功能。此外，利用井下數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡的作用實現(xiàn)遠程檢測、跟蹤，發(fā)揮出超限報警功能性，有利于提升隧道工程瓦斯檢測效率。結(jié)合風速測定結(jié)果，參考通風管理規(guī)定、具體操作步驟實施施工。根據(jù)隧道工程施工情況，本次研究主要利用壓入式通風方法，借助主風機的作用將其安裝到隧道洞門，使得新鮮空氣壓入其中，通過新鮮空氣的壓入擠出洞內(nèi)污濁空氣，在此種循環(huán)作用下排出瓦斯氣體。在此隧道工程的正洞進口，利用巷道通風，借助風筒壓入方式對施工作業(yè)面實施通風，為保證通風達到需求，選用大功率通風機向外抽風，促使隧道洞內(nèi)形成負壓，將污濁空氣抽出。具體使用哪種方法需工作人員從實際情況出發(fā)，合理制定瓦斯通風技術(shù)應用方案，選用合適的通風機并通過瓦斯監(jiān)測器監(jiān)測，保證隧道施工安全。

3.4固定與移動排煙設施相結(jié)合

一是及時按照火災事故狀態(tài)下的預設程序啟動隧道內(nèi)的射流和軸流風機，如果預設程序排煙不理想，應及時調(diào)整射流風機和軸流風機的開啟方向。排煙時，應注意非事故隧道的壓力要略高于事故隧道，防止事故隧道煙氣通過人行或車行橫洞流向非事故隧道。二是采用2臺排煙消防車從事故隧道上風方向進入交替推進送風排煙，并噴射水霧降塵，或者噴射專門降塵劑。排煙車各占據(jù)一個車道，一臺排煙車作業(yè)時，另一臺排煙車則向前進行100～150m，待2臺排煙車之間的煙霧基本吹散干凈時，開啟下風方向排煙車，然后依次交替操作。這種方法相比一臺排煙車單獨作業(yè)，將節(jié)省一半的時間。三是排煙機操作人員和其他相關(guān)人員要佩戴聽力保護裝置，以免聽力受到損害。

3.5制定瓦斯通風技術(shù)實施方案

通過實施全斷面的超前探測方式提前掌握巖層瓦斯含量，如果掌子面與探孔底處于10m時，需要實施二次探孔施工，保持每次30m的深度。隧道內(nèi)的瓦斯?jié)舛葴y定使用甲烷檢測儀器，該儀器能夠得到較為準確的量測結(jié)果。根據(jù)隧道工程施工情況，本次研究主要利用3V電壓、50mA電流的KG9701型瓦斯傳感器，該傳感器在檢測隧道施工環(huán)境以及瓦斯?jié)舛然A(chǔ)上還能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)調(diào)節(jié)功能。為保證瓦斯通風技術(shù)發(fā)揮作用，利用計算機圖形系統(tǒng)構(gòu)建隧道工程施工三維通風網(wǎng)絡模型，通過分析、評估、計算出該隧道工程的通風系數(shù)，并確定通風較為困難的工作面，借助該系統(tǒng)實現(xiàn)高效管理，為隧道施工管理人員提供準確的數(shù)據(jù)信息，從而進一步明確施工方案，保障安全性?？偟膩碚f，施工管理人員應當提高對隧道施工通風工作的重視度，提升一線作業(yè)人員的安全意識，完善瓦斯通風安全監(jiān)測制度并落到實處。此外，在施工中指派專人巡檢、監(jiān)測隧道施工現(xiàn)場瓦斯?jié)舛?，切實保證隧道工程施工安全性。在具體施工過程中，施工單位要多配置一組備用通風設備，然后通過2組風機輪換通風的方式實現(xiàn)隧道內(nèi)24h不間斷通風。為避免通風設備斷電問題，還要為通風機準備備用發(fā)電機，并定時對發(fā)電機實施試運行與檢修工作。同時，將通風設備的運行用電與其他隧道用電實施線路分離，保障通風機有穩(wěn)定持續(xù)的電力供應。

結(jié)束語：

公路隧道的消防減災等運營安全隱患已經(jīng)引起了公路隧道現(xiàn)場施工作業(yè)人員及相關(guān)公路隧道規(guī)劃設計工程技術(shù)人員的高度關(guān)注，并且已經(jīng)變成公路隧道建設的一類重要技術(shù)措施。針對公路隧道出現(xiàn)火災險情的狀況，相關(guān)消防救援人員不可能在第一時間抵達事故現(xiàn)場，所以相關(guān)火場被困人員需要馬上進行自救。唯有嚴格落實“以預防為主，防消相結(jié)合”的正確消防防火理念，才可以確保隧道公路長期處于暢通無阻的正常運行狀態(tài)，這是非常理想的。

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