城市公路隧道的火場排煙技術(shù)

■ 張智 大同市消防救援支隊(duì)經(jīng)開區(qū)大隊(duì)

城市公路隧道火場排煙技術(shù)的應(yīng)用，需要全面分析發(fā)生火災(zāi)過程中煙氣聚集的原因和特點(diǎn)，因地制宜地使用先進(jìn)技術(shù)增強(qiáng)火場排煙效果，提升救援工作的便利性、安全性、可靠性，為維護(hù)城市公路隧道火災(zāi)安全性提供一定的幫助。

一、城市公路隧道火場的排煙問題發(fā)生的原因

（一）隧道狹窄、長度大

一般情況下，我國公路隧道具有狹長的特點(diǎn)，主要為 短（250m 內(nèi)）、 中（250—1000m）、 長（1000—3000m）、特長（3000m 以上）幾種，不同隧道的長度存在一定的差異性，而且空間狹小，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，造成的危害有所不同，火場的排煙難度也會(huì)有所不同。

（二）排煙的機(jī)械設(shè)備很少

一般情況下，城市公路隧道中的火災(zāi)排煙通風(fēng)機(jī)械設(shè)備會(huì)和運(yùn)營通風(fēng)系統(tǒng)之間相互合并，在隧道頂部區(qū)域設(shè)置軸流風(fēng)機(jī)設(shè)備和射流風(fēng)機(jī)設(shè)備，利用向著隧道內(nèi)部壓入新鮮空氣的方式將渾濁空氣排出。在發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，開啟其中的通風(fēng)系統(tǒng)排煙，很難保證火場排煙的工作效果，不利于火場安全性的維護(hù)和控制[1]。

（三）偵查工作的難度過高

通常狀況下，在城市公路隧道內(nèi)部出現(xiàn)火災(zāi)事故時(shí)，溫度很高，煙氣數(shù)量很大，可見度非常低。在內(nèi)部區(qū)域存在大量濃煙時(shí)，很難利用監(jiān)控設(shè)備全面觀察和了解現(xiàn)場狀況。與此同時(shí)，內(nèi)部溫度很高，煙霧濃度大，會(huì)導(dǎo)致偵查工作人員難以進(jìn)入其中了解情況，最終的偵查結(jié)果準(zhǔn)確性降低，對(duì)排煙工作的正常實(shí)施造成影響。

（四）排煙的難度很高

由于隧道只設(shè)置了兩端的出入口與外界相互聯(lián)系，在出現(xiàn)火災(zāi)事故之后，排煙的方向和途徑存在一定的局限性。在初期火災(zāi)階段，有人被困其中的狀況下，如果盲目應(yīng)用功率很大的機(jī)械設(shè)備排煙，就會(huì)影響正常疏散，導(dǎo)致救援的安全性降低。與此同時(shí)，消防與排煙設(shè)備的應(yīng)用數(shù)量存在限制，空間不足，會(huì)使整體的排煙水平降低。

二、城市公路隧道的火場排煙技術(shù)

（一）排煙量控制技術(shù)

要想確保火場排煙效果符合標(biāo)準(zhǔn)，就應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行排煙量的計(jì)算工作，將最小排煙量控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍，以免影響火場的安全性[2]。如下圖所示，應(yīng)按照相關(guān)流程和方案進(jìn)行計(jì)算。

圖1 煙氣排放量的控制

公式中的mp 代表的是煙氣羽流質(zhì)量流量，單位為kg/s，Qc代表的是火源熱釋放速率對(duì)流部分，單位為kW,約等于0．7Q，而Q 則代表的是火源熱釋放速率。按照有關(guān)的火災(zāi)調(diào)查研究可以了解到，一段城市公路隧道在明確火災(zāi)發(fā)生過程中最高火源功率為20MW 的情況下，Z1所代表的火焰極限高度大約是其中Z 代表的是燃料面到煙氣層次底部區(qū)域的高度，單位是米。如果燃料面屬于行車道路的路面，在所有煙氣全部排出的情況下，煙氣層次底部區(qū)域主要就是隧道拱頂下部分表面的高度，此情況下，Z 就是行車道路面到隧道頂部區(qū)域的高度，如果ZUP=5．75m，那么可以將上述公式的內(nèi)容所計(jì)算的mp帶入到下列公式，就可以將煙氣產(chǎn)生速率計(jì)算出來：

公式中的V 代表的是火災(zāi)煙氣的形成速率，單位為m3/s，ρ0代表的是環(huán)境空氣密度，單位是kg/m3，一般情況下，ρ0的取值范圍是每立方米1．2kg。T0代表的是環(huán)境溫度，取值是K，T 代表的是火災(zāi)煙氣層次的平均溫度指標(biāo)，單位是K0，在此過程中，T 可以利用公式計(jì)算：根據(jù)公式的計(jì)算可以了解到，隧道需要設(shè)置的最低排煙數(shù)量需要與產(chǎn)生煙霧的速率相同，結(jié)合漏風(fēng)的影響因素、阻力損失影響因素等，將排煙的數(shù)量控制為高出計(jì)算排煙量的指標(biāo)，確保火災(zāi)排煙的效果[3]。

（二）合理使用測試分析技術(shù)

為確保火災(zāi)排煙技術(shù)的應(yīng)用效果，應(yīng)該積極使用先進(jìn)的測試分析技術(shù)，在隧道口距離100m、300m、500m 的位置設(shè)置發(fā)煙罐，準(zhǔn)確模擬現(xiàn)場區(qū)域的火災(zāi)煙氣環(huán)境，在隧道內(nèi)部區(qū)域設(shè)置風(fēng)機(jī)設(shè)備、排煙車設(shè)備、機(jī)動(dòng)排煙設(shè)備、水槍噴霧射水基礎(chǔ)系統(tǒng)，分別針對(duì)排煙的效果進(jìn)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(shè)置風(fēng)機(jī)設(shè)備進(jìn)行排煙，可以利用風(fēng)機(jī)正轉(zhuǎn)的形式和反轉(zhuǎn)的形式，因地制宜設(shè)定排煙方向，而且出現(xiàn)火災(zāi)煙霧的位置和通風(fēng)口距離越近，排煙的效果越好。第二，采用排煙車設(shè)備進(jìn)行隧道區(qū)域的火災(zāi)排煙處理，能靈活針對(duì)排煙的位置和方向進(jìn)行調(diào)整，而且排煙車具有可移動(dòng)性，因此能按照煙氣出現(xiàn)的位置，實(shí)時(shí)調(diào)整距離。第三，采用機(jī)動(dòng)排煙設(shè)備時(shí)，由于隧道內(nèi)部區(qū)域的空間很大，應(yīng)用的效果并不是非常明顯，即使設(shè)置兩臺(tái)機(jī)動(dòng)排煙機(jī)，都無法全面地排出煙霧。所以，應(yīng)在隧道火災(zāi)排煙時(shí)，進(jìn)行局部性煙氣流動(dòng)方向的處理，結(jié)合機(jī)動(dòng)排煙機(jī)設(shè)備的應(yīng)用效果進(jìn)行控制。第四，使用噴霧水槍執(zhí)行相應(yīng)的排煙操作時(shí)，比機(jī)動(dòng)排煙機(jī)設(shè)備的應(yīng)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[4]。

（三）合理應(yīng)用排煙關(guān)鍵性的技術(shù)方法

第一，在最初發(fā)生火災(zāi)事故的階段，需要針對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行數(shù)量進(jìn)行調(diào)整，盡可能減小風(fēng)速，以免在縱向風(fēng)流的渦流影響或是湍流影響下出現(xiàn)隧道內(nèi)煙霧彌漫的現(xiàn)象，避免煙霧快速擴(kuò)散，在火場周圍人員全部疏散后，才能正常開啟風(fēng)機(jī)設(shè)備加快風(fēng)速，盡可能向著疏散的方向進(jìn)行排煙。第二，著重使用消防排煙車設(shè)備。在引導(dǎo)疏散火場前方車輛之后，將排煙車設(shè)備行駛到隧道內(nèi)部區(qū)域，與火場的起火點(diǎn)之間相互接近，執(zhí)行相應(yīng)的排煙作業(yè)，如果起火的位置在隧道中間部分，兩邊區(qū)域都有疏散的人員，就需要設(shè)置排煙風(fēng)管，通過風(fēng)管將煙霧直接排放到隧道外部。第三，使用移動(dòng)類型的排煙機(jī)械設(shè)備，對(duì)火場的煙氣流動(dòng)方向進(jìn)行調(diào)整，雖然在隧道內(nèi)部的移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用效果存在一定限制，但能實(shí)現(xiàn)局部的重壓防煙目的和負(fù)壓排煙目的，在某些空間內(nèi)打造暫時(shí)性沒有煙氣的區(qū)域，創(chuàng)建良好的營救傷員條件和滅火操作條件。第四，使用噴霧水槍技術(shù)，從根本上減小煙氣溫度，降低顆粒的含量，起到滅火、救援、排煙方面的掩護(hù)作用。在局部區(qū)域或短小的隧道火場中，也可以通過水體中設(shè)置消炎化學(xué)劑的方式輔助提升排煙水平[5]。

（四）明確技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)

第一，指揮工作人員需要結(jié)合火場的具體狀況，因地制宜，制定完善的指揮工作計(jì)劃方案，不僅要有效預(yù)防出現(xiàn)火勢蔓延和擴(kuò)大的現(xiàn)象，還要保證疏散工作人員和救援工作人員的安全，使用科學(xué)的方式增強(qiáng)排煙整體水平，準(zhǔn)確明確操作方向。第二，強(qiáng)化射水力度。為預(yù)防高溫?zé)煔馀欧牌陂g點(diǎn)燃其他可燃物質(zhì)引發(fā)火勢蔓延的問題，應(yīng)在可燃物體上面射水做好保護(hù)工作，排煙口的位置也應(yīng)利用射水的方式保護(hù)。第三，重點(diǎn)執(zhí)行排煙工作人員的安全防護(hù)。一旦在隧道內(nèi)出現(xiàn)火災(zāi)事故，熱量就很難快速消散，溫度很高，存在一定的危險(xiǎn)性，所以在進(jìn)入隧道操作之前，工作人員應(yīng)做好自身安全防護(hù)的工作，按照標(biāo)準(zhǔn)要求穿著隔熱服，佩戴呼吸器，設(shè)置完善的通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)，隨時(shí)針對(duì)現(xiàn)場區(qū)域的排煙狀況進(jìn)行報(bào)告。第四，完成撲滅工作后，需要繼續(xù)排煙操作，加快排出速度，便于恢復(fù)正常通車[6]。

三、結(jié)語

綜上所述，我國城市公路隧道內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)事故后，排煙效果不良就是因?yàn)樗淼赖目臻g小、長度長，并且機(jī)械設(shè)備的操作效果存在一定的局限，很難從根本上增強(qiáng)整體的排煙有效性。因此，在具體工作中應(yīng)使用關(guān)鍵技術(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算排煙數(shù)量，做好測試工作和測試結(jié)果的分析工作，便于選擇最佳的排煙技術(shù)措施，保證安全水平。