城市公路隧道的火場排煙技術

張智

摘要：城市公路隧道的地下深度大，內部空間具有狹長的特點，出入口的數量很少，發生火災的情況下很容易出現大量溫度高、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。本文為增強城市公路隧道火場的滅災救援效果，積極使用先進的火場排煙技術，加快排煙速度，確保城市公路隧道的安全水平。

關鍵詞：城市公路隧道;火場;排煙技術

城市公路隧道火場排煙技術的應用，需要全面分析發生火災過程中煙氣聚集的原因和特點，因地制宜地使用先進技術增強火場排煙效果，提升救援工作的便利性、安全性、可靠性，為維護城市公路隧道火災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，主要為短（250m內）、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，一旦發生火災事故，造成的危害有所不同，火場的排煙難度也會有所不同。

（二）排煙的機械設備很少

一般情況下，城市公路隧道中的火災排煙通風機械設備會和運營通風系統之間相互合并，在隧道頂部區域設置軸流風機設備和射流風機設備，利用向著隧道內部壓入新鮮空氣的方式將渾濁空氣排出。在發生火災事故時，開啟其中的通風系統排煙，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，在城市公路隧道內部出現火災事故時，溫度很高，煙氣數量很大，可見度非常低。在內部區域存在大量濃煙時，很難利用監控設備全面觀察和了解現場狀況。與此同時，內部溫度很高，煙霧濃度大，會導致偵查工作人員難以進入其中了解情況，最終的偵查結果準確性降低，對排煙工作的正常實施造成影響。

（四）排煙的難度很高

由于隧道只設置了兩端的出入口與外界相互聯系，在出現火災事故之后，排煙的方向和途徑存在一定的局限性。在初期火災階段，有人被困其中的狀況下，如果盲目應用功率很大的機械設備排煙，就會影響正常疏散，導致救援的安全性降低。與此同時，消防與排煙設備的應用數量存在限制，空間不足，會使整體的排煙水平降低。

二、城市公路隧道的火場排煙技術

（一）排煙量控制技術

要想確保火場排煙效果符合標準，就應嚴格執行排煙量的計算工作，將最小排煙量控制在標準范圍，以免影響火場的安全性[2]。如下圖所示，應按照相關流程和方案進行計算。

按照我國的防煙排煙技術標準，在城市公路隧道火場方面，應使用軸對稱型煙羽流煙氣生成量計算公式：

mp=

公式中的mp代表的是煙氣羽流質量流量，單位為kg/s，Qc代表的是火源熱釋放速率對流部分，單位為kW，約等于0.7Q，而Q則代表的是火源熱釋放速率。按照有關的火災調查研究可以了解到，一段城市公路隧道在明確火災發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域的高度，如果ZUP=5.75m，那么可以將上述公式的內容所計算的mp帶入到下列公式，就可以將煙氣產生速率計算出來：

公式中的V代表的是火災煙氣的形成速率，單位為m3/s，ρ0代表的是環境空氣密度，單位是kg/m3，一般情況下，ρ0的取值范圍是每立方米1.2kg。T0代表的是環境溫度，取值是K，T代表的是火災煙氣層次的平均溫度指標，單位是K0，在此過程中，T可以利用公式計算：，根據公式的計算可以了解到，隧道需要設置的最低排煙數量需要與產生煙霧的速率相同，結合漏風的影響因素、阻力損失影響因素等，將排煙的數量控制為高出計算排煙量的指標，確?；馂呐艧煹男Ч鸞3]。

（二）合理使用測試分析技術

為確?；馂呐艧熂夹g的應用效果，應該積極使用先進的測試分析技術，在隧道口距離100m、300m、500m的位置設置發煙罐，準確模擬現場區域的火災煙氣環境，在隧道內部區域設置風機設備、排煙車設備、機動排煙設備、水槍噴霧射水基礎系統，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，分析結果。結果分析可以發現：第一，在隧道內部區域設置風機設備進行排煙，可以利用風機正轉的形式和反轉的形式，因地制宜設定排煙方向，而且出現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域的火災排煙處理，能靈活針對排煙的位置和方向進行調整，而且排煙車具有可移動性，因此能按照煙氣出現的位置，實時調整距離。第三，采用機動排煙設備時，由于隧道內部區域的空間很大，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，能起到煙氣驅趕和阻截的作用，不留死角[4]。

（三）合理應用排煙關鍵性的技術方法

第一，在最初發生火災事故的階段，需要針對通風系統中的風機設備運行數量進行調整，盡可能減小風速，以免在縱向風流的渦流影響或是湍流影響下出現隧道內煙霧彌漫的現象，避免煙霧快速擴散，在火場周圍人員全部疏散后，才能正常開啟風機設備加快風速，盡可能向著疏散的方向進行排煙。第二，著重使用消防排煙車設備。在引導疏散火場前方車輛之后，將排煙車設備行駛到隧道內部區域，與火場的起火點之間相互接近，執行相應的排煙作業，如果起火的位置在隧道中間部分，兩邊區域都有疏散的人員，就需要設置排煙風管，通過風管將煙霧直接排放到隧道外部。第三，使用移動類型的排煙機械設備，對火場的煙氣流動方向進行調整，雖然在隧道內部的移動設備應用效果存在一定限制，但能實現局部的重壓防煙目的和負壓排煙目的，在某些空間內打造暫時性沒有煙氣的區域，創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，從根本上減小煙氣溫度，降低顆粒的含量，起到滅火、救援、排煙方面的掩護作用。在局部區域或短小的隧道火場中，也可以通過水體中設置消炎化學劑的方式輔助提升排煙水平[5]。

（四）明確技術應用的要點

第一，指揮工作人員需要結合火場的具體狀況，因地制宜，制定完善的指揮工作計劃方案，不僅要有效預防出現火勢蔓延和擴大的現象，還要保證疏散工作人員和救援工作人員的安全，使用科學的方式增強排煙整體水平，準確明確操作方向。第二，強化射水力度。為預防高溫煙氣排放期間點燃其他可燃物質引發火勢蔓延的問題，應在可燃物體上面射水做好保護工作，排煙口的位置也應利用射水的方式保護。第三，重點執行排煙工作人員的安全防護。一旦在隧道內出現火災事故，熱量就很難快速消散，溫度很高，存在一定的危險性，所以在進入隧道操作之前，工作人員應做好自身安全防護的工作，按照標準要求穿著隔熱服，佩戴呼吸器，設置完善的通信聯絡系統，隨時針對現場區域的排煙狀況進行報告。第四，完成撲滅工作后，需要繼續排煙操作，加快排出速度，便于恢復正常通車[6]。

三、結語

綜上所述，我國城市公路隧道內部發生火災事故后，排煙效果不良就是因為隧道的空間小、長度長，并且機械設備的操作效果存在一定的局限，很難從根本上增強整體的排煙有效性。因此，在具體工作中應使用關鍵技術，準確計算排煙數量，做好測試工作和測試結果的分析工作，便于選擇最佳的排煙技術措施，保證安全水平。

參考文獻：

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[4]張軒軒，牛國慶，李垣志.城市公路隧道近火源區質量卷吸速率研究[J].中國科學技術大學學報，2019，49（04）：329-342.

[5]濮凡，李賢斌，堯小婷，等.扁平空間火場排煙風機開啟時機優化研究[J].地下空間與工程學報，2020，26（S1）：381-388.

[6]余順，江星宏，曾知法.城市小凈距隧道下穿回填區既有道路技術研究[J].地下空間與工程學報，2020，26（S1）：169-175，190.