雁門(mén)關(guān)高速公路隧道防火設(shè)計(jì)

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　一、雁門(mén)關(guān)高速公路隧道工程概況

　　雁門(mén)關(guān)高速公路隧道屬于特長(zhǎng)公路隧道，位于山西新源高速公路恒山雁門(mén)關(guān)西南部，該工程為上下行雙洞隧道，雙車(chē)道單向行車(chē)，隧道左洞長(zhǎng)5151m，右洞長(zhǎng)5235m，洞內(nèi)設(shè)計(jì)車(chē)速80㎞／h，設(shè)計(jì)交通量為1717輛／小時(shí)，是晉煤外運(yùn)的咽喉要道。2003年10月竣工后是國(guó)內(nèi)目前建成的最長(zhǎng)的公路隧道。

　　二、耐火等級(jí)

　　雁門(mén)關(guān)隧道主要為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，噴涂混凝土防火隔熱涂料，耐火時(shí)間不小于1.5小時(shí)。隧道內(nèi)的裝修材料選用不燃燒材料。

　　三、安全疏散設(shè)施

　　雁門(mén)關(guān)隧道上、下行線(xiàn)設(shè)雙孔隧道，相鄰雙孔隧道間隔約50米，兩條隧道之間通過(guò)車(chē)、人行橫道作為連接通道，供人員逃生和車(chē)輛疏散使用，其高度和寬度均能滿(mǎn)足救援車(chē)輛通行。上、下線(xiàn)之間設(shè)7個(gè)車(chē)行橫道、7個(gè)人行橫道，車(chē)、人行橫道間距約350米。每一橫道中央位置設(shè)置一套甲級(jí)防火卷簾，將上、下線(xiàn)分隔為相互獨(dú)立的區(qū)域，在火災(zāi)時(shí)將相鄰的隧道作為應(yīng)急救援、避難場(chǎng)所。

　　防火卷簾的控制箱與區(qū)域控制器相連接，可實(shí)現(xiàn)就地手動(dòng)、自動(dòng)和遠(yuǎn)程控制，監(jiān)控室可接收防火卷簾的門(mén)位信號(hào)和工作狀態(tài)信號(hào)。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，通過(guò)開(kāi)啟不同的人行和車(chē)行橫道上的防火卷簾，信號(hào)燈給出指示信號(hào)，提供車(chē)輛及人員疏散通道。通道內(nèi)的照明燈與防火卷簾聯(lián)動(dòng)控制，防火卷簾與照明燈同時(shí)打開(kāi)與關(guān)閉。

　　消防車(chē)和救援人員還可以在未著火的隧道利用聯(lián)絡(luò)通道進(jìn)入著火隧道實(shí)施滅火救援。

　　四、消防給水和滅火系統(tǒng)

　?。ㄒ唬┫浪?/p>

　　本工程的消防水源共設(shè)計(jì)了800T的消防用水。在隧道的南、北洞口各設(shè)1座200T的低位消防水池，洞口以上適當(dāng)高度各設(shè)1座200T高位消防水池。

　　南、北洞口管理站各設(shè)消防水泵房1處，水泵將低位消防水池的水送至高位消防水池。高位消防水池的水位采用自動(dòng)方式控制，控制系統(tǒng)主要通過(guò)水位檢測(cè)控制顯示儀檢測(cè)的高位消防水池水位，控制消防水泵的起停，確保高位消防水池的水量。

　　消防給水為常高壓系統(tǒng)，通過(guò)高位消防水池中的水位與地面高度差確保消防供水壓力，隧道消防用水時(shí)，由高位消防水池直接供給隧道內(nèi)的消防供水管網(wǎng)，以滿(mǎn)足消防水量和壓力的要求。隧道火災(zāi)延續(xù)時(shí)間按2h計(jì)算，消防用水量為40L∕S.隧道管理站配備4輛專(zhuān)用消防車(chē)輛。

　?。ǘ?消防給水管網(wǎng)

　　隧道內(nèi)沿電纜溝內(nèi)側(cè)蓋板下設(shè)置一條貫穿的DN150的給水總管，將上、下線(xiàn)的消防給水管線(xiàn)經(jīng)洞口連接成環(huán)狀管網(wǎng)供水系統(tǒng)。用支管與主隧道的消防設(shè)備箱相連，供給消防用水。洞內(nèi)消防管網(wǎng)采用無(wú)縫鋼管，布設(shè)閘門(mén)將消防管網(wǎng)分割成獨(dú)立段。由于雁門(mén)關(guān)屬于嚴(yán)寒地區(qū)，消防給水管道采取了嚴(yán)格的防凍措施。

　?。ㄈ缁鹪O(shè)施

　　沿著隧道縱向一側(cè)每隔50m暗裝方式設(shè)置一組組合消防箱，組合消防箱內(nèi)設(shè)置1套水成膜泡沫滅火裝置（PMZ-30型）；1套雙頭雙閥直徑65毫米室內(nèi)消火栓和2盤(pán)直徑65毫米襯膠防腐水帶，2支直徑19毫米水槍?zhuān)?具手提式水成膜泡沫滅火器（MQ9型）、2具手提式磷酸銨鹽干粉滅火器（MFZL8型）。

　　隧道內(nèi)共設(shè)置206組消防箱。箱體上設(shè)有蓄光自發(fā)光型設(shè)備標(biāo)志，便于發(fā)生火災(zāi)時(shí)人們方便取用。

　　在隧道左線(xiàn)左側(cè)、右線(xiàn)右側(cè)的12個(gè)緊急停車(chē)帶處和隧道南、北洞口處各設(shè)置1套室外地上消火栓，供專(zhuān)業(yè)消防隊(duì)伍及消防車(chē)取水。室外火栓的間距約700-850m，共設(shè)室外消火栓16套。

　　五、隧道的通風(fēng)、防排煙系統(tǒng)

　　隧道防煙分區(qū)與運(yùn)營(yíng)通風(fēng)系統(tǒng)分區(qū)一致。采用分段縱向式通風(fēng)，將左線(xiàn)劃分為3個(gè)區(qū)段，右線(xiàn)劃分為2個(gè)區(qū)段，將左、右線(xiàn)完全隔離，共分為5個(gè)單獨(dú)的區(qū)域。每個(gè)區(qū)域有獨(dú)立的送風(fēng)、排風(fēng)道。保證火災(zāi)時(shí)煙氣有獨(dú)立的排煙出口，隧道的煙氣通過(guò)斜、豎并排風(fēng)道排出。

　　在通風(fēng)排煙設(shè)計(jì)中左線(xiàn)采用雙豎井、雙斜井送排式加射流風(fēng)機(jī)縱向通風(fēng)。右線(xiàn)采用單豎井加隔板雙風(fēng)道送排式，加射流風(fēng)機(jī)縱向通風(fēng)。風(fēng)機(jī)選用112JTS型雙向可逆射流風(fēng)機(jī)。排煙風(fēng)機(jī)選用JG系列中軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)能滿(mǎn)足在250℃時(shí)正常運(yùn)行1h.

　　隧道設(shè)計(jì)擬定的排煙方向，與隧道的行車(chē)方向一致，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)隧道設(shè)計(jì)機(jī)械排煙風(fēng)速在2～3m／s范圍內(nèi)，控制煙氣的擴(kuò)散方向和速度，對(duì)于在燃燒點(diǎn)前端車(chē)輛及人員的可以從容逃生；在燃燒點(diǎn)后端的車(chē)輛及人員可以防止火災(zāi)蔓延和煙氣擴(kuò)散窒息傷亡，為滅火救援贏得時(shí)間。

　　六、監(jiān)控系統(tǒng)

　　（一）電視監(jiān)控系統(tǒng)

　　在隧道的左右線(xiàn)共設(shè)置了52臺(tái)防水護(hù)罩定焦黑白攝像機(jī)，在隧道左右線(xiàn)的出入口各設(shè)置1臺(tái)電動(dòng)聚焦云臺(tái)式彩色攝像機(jī)，共4臺(tái)。

　　隧道電視監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)隧道出、入口及隧道內(nèi)的交通流量、車(chē)流密度及道路使用狀況進(jìn)行監(jiān)視，可及時(shí)、直觀(guān)地得到隧道現(xiàn)場(chǎng)情況的畫(huà)面，幫助辨認(rèn)交通、火災(zāi)事故的類(lèi)型及其嚴(yán)重程度，還能夠?qū)σ曨l圖像進(jìn)行錄像、打印，以便分析及取證。

　　該系統(tǒng)能夠和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，接受來(lái)自隧道各種報(bào)警設(shè)備發(fā)出的報(bào)警信息，對(duì)攝像進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，自動(dòng)顯示報(bào)警區(qū)段及相鄰區(qū)段的圖像，并自動(dòng)錄像，自動(dòng)將時(shí)間、攝像機(jī)號(hào)碼（對(duì)應(yīng)相應(yīng)的隧道區(qū)段）記錄在錄像帶上。如果幾種報(bào)警設(shè)備同時(shí)報(bào)警，則以火災(zāi)報(bào)警區(qū)定為優(yōu)先顯示。

　?。ǘ┚o急電話(huà)及有線(xiàn)廣播系統(tǒng)

　　隧道左右線(xiàn)共設(shè)置緊急電話(huà)36部，當(dāng)隧道發(fā)生火災(zāi)或其它交通異常情況時(shí)，駕駛員可通過(guò)緊急電話(huà)向監(jiān)控室報(bào)警，監(jiān)控室及時(shí)顯示隧道分機(jī)呼叫發(fā)生時(shí)間、分機(jī)地址、左右隧道方向等信息。

　　緊急電話(huà)系統(tǒng)與閉路電視系統(tǒng)具有聯(lián)動(dòng)功能，當(dāng)緊急電話(huà)呼叫時(shí)，攝像機(jī)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)事故發(fā)生地點(diǎn)，及時(shí)掌握事故現(xiàn)場(chǎng)信息。

　　由于隧道自身的屏蔽問(wèn)題，在隧道內(nèi)設(shè)置能保持移動(dòng)通訊暢通的設(shè)施，移動(dòng)通訊在火災(zāi)狀態(tài)下能保持連續(xù)。

　　本工程的有線(xiàn)廣播和緊急電話(huà)系統(tǒng)采用二合一的方案，有線(xiàn)廣播集成到緊急電話(huà)系統(tǒng)中，用緊急電話(huà)主機(jī)控制，有線(xiàn)廣播的選址功放放置于就近的緊急電話(huà)中，在上、下線(xiàn)各設(shè)有18套選址功放和高音和緊急電話(huà)系統(tǒng)采用二合一的方案，有線(xiàn)廣播集成到緊急電話(huà)系統(tǒng)中，用緊急電話(huà)主機(jī)控制，有線(xiàn)廣播的選址功放放置于就近的緊急電話(huà)中，在上、下線(xiàn)各設(shè)有18套選址功放和高音喇叭。在監(jiān)控室可通過(guò)閉路電視的監(jiān)控發(fā)現(xiàn)事故點(diǎn)，利用隧道廣播系統(tǒng)進(jìn)行事故廣播。

　　火災(zāi)事故廣播時(shí)能及時(shí)發(fā)出攝像機(jī)聯(lián)動(dòng)信息，控制攝像機(jī)及時(shí)監(jiān)視。

　?。ㄈ┗馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)1 線(xiàn)型光纖定溫火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)雁門(mén)關(guān)隧道在左、右線(xiàn)分別連續(xù)設(shè)置一條約11000m的線(xiàn)型光纖定溫火災(zāi)探測(cè)器并與兩臺(tái)火災(zāi)報(bào)警控制器連接。線(xiàn)性感溫探測(cè)器安裝在隧道頂部，居中布置。

　　該系統(tǒng)主要由線(xiàn)性激光光纖傳感器、火災(zāi)檢測(cè)控制主機(jī)及圖文顯示控制操作終端構(gòu)成。圖文顯示控制操作終端以連續(xù)溫度變化圖表顯示整條光纖的環(huán)境溫度，能獲取沿探測(cè)光纜的溫度和位置信息，可實(shí)現(xiàn)以下主要功能：

　?。?）以線(xiàn)性形式對(duì)整個(gè)隧道進(jìn)行連續(xù)性探測(cè)，探測(cè)的每個(gè)測(cè)量點(diǎn)溫度數(shù)值能與隧道的部位相對(duì)應(yīng)，該工程設(shè)定每l米為一個(gè)探測(cè)點(diǎn)，。由這些溫度和位置數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能在監(jiān)視器上產(chǎn)生一條實(shí)時(shí)溫度分布圖。通過(guò)設(shè)置溫度報(bào)警范圍，探測(cè)溫度超過(guò)設(shè)定溫度，火災(zāi)報(bào)警控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

　?。?）只要光纖有一端仍與控制單元相連接，所有未受影響的光纖都將繼續(xù)提供溫度和位置信息，隨著火勢(shì)的蔓延，這種實(shí)時(shí)信息即可用溫度－距離軌跡來(lái)體現(xiàn)，可對(duì)火災(zāi)的規(guī)模及火勢(shì)蔓延的方向進(jìn)行判斷。

　?。?）監(jiān)控室可根據(jù)線(xiàn)型光纖定溫火災(zāi)探測(cè)器的報(bào)警位置，自動(dòng)切換附近攝像機(jī)畫(huà)面顯示在控制臺(tái)視頻監(jiān)視器，并自動(dòng)錄像。

　　2 手動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在隧道內(nèi)，每50米設(shè)置1個(gè)具有獨(dú)立地址編碼和線(xiàn)路隔離功能，內(nèi)置微型處理器（CPU），有發(fā)光二極管指示開(kāi)關(guān)狀態(tài)的手動(dòng)報(bào)警按鈕。

　　在火災(zāi)情況下人工按動(dòng)報(bào)警按鈕，即可將信號(hào)傳到監(jiān)控室，發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)，顯示出報(bào)警的部位，同時(shí)經(jīng)過(guò)閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)自動(dòng)將報(bào)警部位處的攝像機(jī)監(jiān)視畫(huà)面顯示在相應(yīng)的工作站顯示器和大屏幕投影屏上，值班員經(jīng)確認(rèn)后進(jìn)行發(fā)布，并提供控制方案。啟動(dòng)照明、通風(fēng)、廣播等消防系統(tǒng)，發(fā)布交通誘導(dǎo)信息。

　　七、PLC控制系統(tǒng)

　　PLC系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域控制器和監(jiān)控室主控PLC構(gòu)成，它主要通過(guò)區(qū)域控制器對(duì)交通信號(hào)誘導(dǎo)系統(tǒng)、車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)、通風(fēng)控制系統(tǒng)及高位消防水池水位系統(tǒng)進(jìn)行控制。實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)信息的采集和現(xiàn)場(chǎng)及遠(yuǎn)程控制，并在監(jiān)控室實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)和協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)隧道消防救援系統(tǒng)的有效運(yùn)行。

　　八、交通信號(hào)

　　誘導(dǎo)系統(tǒng)交通信號(hào)誘導(dǎo)系統(tǒng)，主要包括設(shè)在隧道洞口附近的可變情報(bào)板、洞口交通信號(hào)燈、車(chē)道控制標(biāo)志、可變限速標(biāo)志、車(chē)行橫洞誘導(dǎo)信號(hào)燈。隧道管理站可根據(jù)交通運(yùn)行情況，在火災(zāi)等緊急情況下，對(duì)交通信號(hào)誘導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行信息的編輯和發(fā)布，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)顯示隧道內(nèi)的緊急情況，保證對(duì)車(chē)輛提供交通誘導(dǎo)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛誘導(dǎo)及疏散。

　　九、車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)

　　通過(guò)車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)交通擁擠和堵塞區(qū)域，并報(bào)警，以便防止因交通阻滯而導(dǎo)致發(fā)生不良交通工況，甚至發(fā)生火災(zāi)，采取相應(yīng)的預(yù)防方案。

　　十、消防用電

　?。ㄒ唬┫离娫锤鶕?jù)隧道負(fù)荷的用途及重要性，隧道內(nèi)的用電設(shè)施為一級(jí)負(fù)荷。保證兩套獨(dú)立電源，互為備用，當(dāng)一路電源發(fā)生故障時(shí)，另一路可自動(dòng)投入。

　　主電源從南洞口35kY新莊總降壓站引出8路10kV電源向隧道的用電設(shè)備供電。

　　每個(gè)變電站設(shè)有一臺(tái)快速啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源，當(dāng)10kV主電源停電后5秒內(nèi)自行啟動(dòng)備用電源（柴油發(fā)電機(jī)）向一級(jí)負(fù)荷供電，10秒內(nèi)電壓達(dá)到額定值。監(jiān)控室的用電設(shè)備另配備UPS供電。

　?。ǘ?yīng)急照明系統(tǒng)應(yīng)急照明采用自帶浮充電源的全自動(dòng)隧道高壓鈉燈，停電時(shí)連續(xù)供電時(shí)間不小于30min，設(shè)計(jì)照度值為0.76cd／m².燈具外殼采用高壓鋁合金板、面板采用鋼化玻璃等不燃材料制作。

　　在隧道人行、車(chē)行橫洞上方設(shè)置安全出口標(biāo)志燈箱，火災(zāi)時(shí)指示人們避難的方向。

　?。ㄈ╇娫床遄捎?6型防塵防水插座，布置在樁號(hào)增大方向右側(cè)檢修道上方1.5米處。每50米一組，每組各設(shè)1只單相和三相插座（共有插座206只）。采用NH型耐火電纜從照明配電箱專(zhuān)線(xiàn)引入。這可作為火災(zāi)時(shí)隧道內(nèi)滅火救援直接使用電源。

　　（四）接 地洞外電力管道、洞內(nèi)預(yù)埋管，箱（柜）體、燈具、射流風(fēng)機(jī)、監(jiān)控通信設(shè)施及其它非帶電金屬外殼之間均互相可靠焊接，有條件的還可與隧道襯砌中的鋼筋網(wǎng)焊接牢固。

　　隧道內(nèi)電纜托架均用焊接在托架頂端的鍍鋅扁鋼連接在一起，以保證電氣通路。

　　在隧道兩洞口設(shè)置了重復(fù)接地裝置，接地電阻不大于10歐姆。

　?。ㄎ澹┡潆娋€(xiàn)路敷設(shè)隧道內(nèi)所有的配電線(xiàn)路均選用了耐高溫線(xiàn)路，采取了穿管暗敷的方式，其面層覆蓋混凝土厚度為3－5m；隧道兩側(cè)電纜溝內(nèi)的電纜放置方式為：防火電纜在上，普通電纜在下，放置完畢后在蓋上10cm的混凝土蓋板，電纜溝每隔100米采取防火分隔措施。

　　十一、體會(huì)

　　（一）盡快制定隧道防火設(shè)計(jì)規(guī)范由于隧道的防火設(shè)計(jì)在我國(guó)目前還沒(méi)有技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)可依據(jù)，隧道火災(zāi)又有許多不確定因素，在工程設(shè)計(jì)中還存在一些不好解決的技術(shù)問(wèn)題。例如隧道應(yīng)如何分類(lèi)；隧道的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)更適合選擇何種類(lèi)型的探測(cè)器，和其他的交通報(bào)警、監(jiān)控設(shè)備如何有機(jī)地聯(lián)動(dòng)；火災(zāi)延續(xù)時(shí)間如何確定；應(yīng)該設(shè)置何種類(lèi)型的滅火系統(tǒng)；如果設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，10km長(zhǎng)的一個(gè)龐大系統(tǒng)，有關(guān)的技術(shù)參數(shù)應(yīng)該如何選擇；如何設(shè)置排煙系統(tǒng)；如何確保人員疏散等。

　　有關(guān)資料顯示，我國(guó)已成為世界上隧道工程最多的國(guó)家，現(xiàn)有公路隧道1782座，總長(zhǎng)度704㎞，隧道的數(shù)量和總長(zhǎng)度已居世界第一。國(guó)家有關(guān)部門(mén)對(duì)隧道的防火設(shè)計(jì)應(yīng)引起高度重視，建立隧道火災(zāi)模型，加快隧道防火設(shè)計(jì)規(guī)范的編制進(jìn)程，以指導(dǎo)工程實(shí)際。

　?。ǘ┘涌焖淼老榔鞑脑O(shè)備的開(kāi)發(fā)有關(guān)部門(mén)和消防設(shè)備的生產(chǎn)廠(chǎng)家應(yīng)積極加大對(duì)適應(yīng)隧道防火、滅火和消防救援的器材設(shè)備和產(chǎn)品進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)，以提高隧道抗御火災(zāi)的技術(shù)能力。

　?。ㄈ┲匾曀淼阑馂?zāi)預(yù)防、撲救措施研究由于我國(guó)隧道工程（特別是特長(zhǎng)隧道）建設(shè)起步晚，隧道的投入使用時(shí)間短，目前還未發(fā)生過(guò)特大惡性火災(zāi)事故，其火災(zāi)預(yù)防和撲救還是一個(gè)新課題，但有關(guān)部門(mén)應(yīng)該引起足夠重視，要吸取國(guó)外的火災(zāi)事故教訓(xùn)，對(duì)隧道火災(zāi)預(yù)防措施建立、制度建設(shè)、滅火搶險(xiǎn)救援隊(duì)伍建設(shè)等方面進(jìn)行前瞻性的研究，制定相應(yīng)的法律法規(guī)，不能走用自己的火災(zāi)教訓(xùn)來(lái)制定消防規(guī)范的老路。