水下城市道路隧道工程给水消防设计新思路

 水下城市道路隧道工程给水消防设计新思路

   长大水下城市道路隧道主要指隧道封闭段长度超过3 km的水下道路隧道。从水下道路隧道消防灭火理念、水下道路隧道工程特点、工程造价等角度，对其消防给水和消火栓系统等提出如下观点：水下道路隧道两端应分别设计一套消防供水设施，设计时应优先采用带稳压泵的临时高压供水方式；设置困难情况下消火栓系统管网在匝道内可以是支状；同时认为应按水下道路隧道的消防理念布置消防设施，且应按其工程特点和造价调整消火栓管网布局。

   长大水下城市道路隧道主要指隧道封闭段长度超过3 km的水下道路隧道（以下简称水下道路隧道）。目前，我国的水下道路隧道越来越多，其消防设计也愈来愈受到重视，现在设计的主要规范依据是《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014,以下简称“建规”）和《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB 50974-2014，以下简称“消规”），由于这两本规范主要适用于工业和民用建筑，对水下道路隧道设计而言，具有一定的局限性。为此本文提出了一些针对水下道路隧道消防的观点、思路和要求，以弥补目前规范的不足。

1.水下道路隧道两端应分别设计一套消防供水设施

      规范里没有明确一个隧道工程应该设计几套消防供水设施，一般情况下，认为同一时间内火灾次数为一次的独立工程，只须设计一套消防供水设施，如一般的公路隧道和城市道路隧道，以降低工程造价和方便管理。

      但对水下道路隧道，应该在隧道两端分别设计一套消防供水设施，负责相应范围内的消防给水需要。主要原因有两条：第一，水下道路隧道两端往往是两个消防行政区管理范围，无论从消防人员、设施管理，还是从及时救援角度而言，水下道路隧道两端分别设计一套消防供水设施应该更合理；第二，由于水下道路隧道较长，并且一般为V型坡或W型坡，将水下道路隧道的消防系统分成两个独立的消防系统，并以最低点为分界线，消防水泵需要的扬程会小得多，消火栓管网压力等级会降低，从而降低工程造价。

2.水下道路隧道应优先采用带稳压泵的临时高压供水方式

      水下道路隧道消防水源一般分为市政给水和消防水池供水两种。水下道路隧道一般不具备设计高位水池的地形条件，所以一般不采用高压消防给水系统供水。一般由市政给水管网保证水下道路隧道的隧道外消防给水；同时，消防水池储存隧道内消防给水；即隧道外为低压消防给水系统，隧道内为临时高压消防给水系统。特殊情况下，隧道口不具备双路供水条件，在隧道口设计消防水池储存室外消防水即可。

      由于水下道路隧道的地形，一般也很难设置高位消防水箱，根据“消规”第6.1.9条，“应设置高位消防水箱，当设置高位消防水箱确有困难，且采用安全可靠的消防给水形式时，可不设高位消防水箱，但应设稳压泵”，这种做法在国内相当普遍，并且得到相关部门的认可。所以，水下道路隧道可不设高位消防水箱，但应设稳压泵，按照《气压给水设计规范》（CECS 76:95）计算稳压泵与稳压罐参数。

但是，当水下隧道埋深很深时，可考虑分区供水方式，如青岛海下道路隧道，供水分上下两个区，上区为带稳压泵的临时高压供水方式，下区为高压供水方式。

3.主隧道内消火栓系统管网应为环状，匝道内可为支状

       一般水下道路隧道，其隧道外消防水量均大于30 L/s，且隧道内消火栓数量大于10个；如果根据“消规”第8.1.5条要求，隧道内消火栓系统管网应布置成环状。实际水下道路隧道工程中，其主隧道消火栓系统管网设计成环状很容易，但对匝道消火栓系统管网布置成环状就难度比较大；主要体现在两个方面：第一，水下道路隧道的管沟里要布置的管道比较多，如消火栓管道、自动灭火系统管道、电力电缆、电信电缆等，如果在匝道双侧均要布置消防管道，会增加管沟大小，从而增加工程造价； 第二，“建规”第12.2条也只要求隧道单侧设计室内消火栓箱，也就是说，设计两条消火栓管纯粹是为了成环。所以，笔者认为此条规定值得商榷。

一般情况下，匝道上车辆少，并且车速低，起火概率也低；而且匝道上车辆火灾时，其他车辆绕道距离短（通过其他匝道、主道），消防车可快速到达火灾点，直接灭火。因此笔者认为“在条件困难时，匝道内消火栓系统管网可以布置成支状”，并且在实践中也得到有关消防部门认可。

另外，考虑到服务隧道内一般无可燃物，燃烧后果也不严重时，应该可以不设消火栓系统，以节省投资。

4.应按水下道路隧道消防特点布置消防设施

4.1隧道内消火栓的选型和间距

      “建规”第12.2.2条，“应在隧道单侧设置室内消火栓箱，并且箱内配置1支喷嘴口径19 mm的水枪、1盘长25 m的水带，配置消防软管卷盘”；并且“隧道内消火栓的间距不应大于50米”；而“消规”第7.4.6条，“一般情况下，应满足同一平面内有两支水枪的两股充实水柱同时达到任何部位的要求”。这两条应用于隧道消火栓系统其实是相互矛盾的。所以，很多设计将单口单阀消火栓改成双口双阀消火栓，以满足“消规”第7.4.6条要求。笔者认为这种做法欠妥，主要是两方面原因：第一，双口双阀消火栓有致命的弱点，即在双口双阀消火栓附近起火的话，其他消火栓也保护不到，所以尽量少用；第二，消火栓数量增加1倍，阀门数量要增加2.5倍，不单是投资增加，关键是管网出现故障概率大大提高，因为阀门损坏的概率比管道损坏概率大得多。

为了很好地解决这一问题，还得从水下道路隧道的消防灭火理念说起。水下道路隧道灭火理念和一般的建筑消防灭火理念不同；在火灾的不同阶段，其作用也不一样，其灭火人员和灭火设施比较见表1。

      表面看两种消防模式大同小异，其实有很大区别，水下道路隧道火灾消防特点具体表现如下：

(1）在初期火灾阶段，消防队员赶到火灾点之前，一般是由司机、乘客等人员使用消防卷盘和消火栓抢扑灭初期小火，此时消防主泵尚未启动，在这段时间段内一般由稳压设施提供消防水量水压，水量只能满足一支消火栓要求；且初期火灾较小，烟雾也少，如扑救及时一支水枪能够满足灭火要求。所以，设计双口双阀消火栓没有必要，设计标准按满足一支水枪的一股充实水柱达到任何部位的要求即可。

(2）正常消防救援阶段，消防队员及消防车赶到现场，消防水泵已启动，一般是由隧道专门消防人员使用消防车及部分隧道内消火栓扑灭火灾；这时火灾比较大，道路隧道内火灾情况和建筑内火灾情况性质已完全不同，从灭火不利角度而言，道路隧道内烟雾很大，火灾下风方向的隧道内消火栓已完全不能使用；从有利角度而言，第一批消防车能直接到达火灾现场，消防主泵已开启；这个时候，消防人员优先使用消防车上的消防枪灭火，隧道内的消火栓作用可类似于市政消火栓，所以，隧道内消火栓布置间距可参考市政消火栓布置，考虑到下风方向消火栓没法使用，将消火栓间距定为50 m左右较合适。不能生搬硬套“建规”第12.2.2条来布置隧道消火栓。

（3）特殊阶段，一般指发生特大火灾时，主要由城市消防人员灭火，使用工具为消防车扑灭特大火灾。消防水源为消防泵和水泵接合器供水，隧道内消火栓完全和市政消火栓一样给消防车供水。

       综上所述，按“建规”第12.2.2条要求设计单口消火栓即可，不必按“消规”第7.4.6条来布置隧道消火栓。

4.2消防水泵接合器的位置和数量

      “建规”第12.2.7条“隧道出入口处应设计消防水泵接合器和室外消火栓”，这种说法比较模糊，“隧道出入口处”是否包括匝道出入口？一共设计多少套室外消火栓和水泵接合器？

      有的设计人员只要出入口就布置水泵接合器，并加设自动灭火系统的水泵接合器，数量很多，隧道外消火栓自然也随之设置很多，笔者认为这种方式不妥。主要有如下3方面原因：第一，过度设计水泵接合器导致管理混乱，消防车不知道往那里跑；第二，消防车容易和疏散车流交叉引起混乱；第三，隧道内消火栓管道流量有限，能补充的消防水量也有限，过度设计水泵接合器是没有用的。考虑到消防车一般容易通过主隧道接近火灾现场，并且主隧道上消防水管成环，水泵接合器接在环状管网上效果好，所以，一般将消防水泵接合器设计在主隧道出入口附近，并且布置在车道右侧，因为这样布置有利于消防车补水时和疏散车流不冲突。按隧道消防系统设计流量控制水泵接合器数量。

4.3隧道外消火栓布置和数量

       在水泵接合器40 m范围内设计隧道外消火栓，并且隧道外消火栓布置应和水泵接合器设置在道路同一侧；根据隧道外消火栓用水量确定室外消火栓数量；另外匝道口附近的隧道外消火栓距离匝道口尽量在120 m以内。