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。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，在該技術作用下還能提升施工速度，為隧道施工質量提供保障。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日新月異，開式、閉式、屏蔽門式、無軌頂排煙等通風排煙系統逐漸推廣，深埋、地下旅客自動輸送系統、長大區間、穿江海隧道、大型綜合地下車輛段等特殊結構相繼涌現，現有技術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亟待突破。此外，國內外針對通風排煙系統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。

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境中實施的，而公路隧道項目一般都是建設在非平穩的道路區域范圍內，為了能夠消除這些障礙的影響，在山巖或者自然區域內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狀態分析，然后能夠充分的了解地質情況，可以給公路隧道項目的建設提供良好的基礎。公路隧道項目的實施選擇合適的施工方式尤為關鍵，能夠使得項目順利實施，保證項目建設質量合格。

2、公路隧道防火通風設計的意義

2.1防火

公路隧道內部發生的相關火災數量呈現大幅度增加的趨勢，通常隧道部分是公路的主要干道，其結構比較復雜，屬于相對密閉的狹小空間，內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，如果出現了火情，想要撲滅火災相對難度系數比較大，隧道內部發生了火災險情，造成的財產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，目前公路隧道內部火災的有效防治以及撲滅已經成為消防部門亟待應對的關鍵課題。

2.2通風

隧道洞身屬構造剝蝕、溶蝕低中山地貌，地形較陡，隧道區地層巖性較復雜，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部，所以施工監管人員需要在隧道施工前到實地勘察，掌握隧道地質情況。如果在隧道內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，做好隧道通風工作，為安全施工提供保障。結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量。

3、公路隧道防火通風設計要點

3.1防火相關要求

（1）相關的設計部門需要設計科學合理的平面以及線性規劃，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，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，防止交通事故的發生。（2）對于隧道內部的相關機電設備的日常維修保養要做到及時和有效，確保在長期的使用過程中，相關設備可以安全平穩運行。預防由于保養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）有關部門需要定期組織相關事故的演練，以便在突發事件發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部可能出現的險情，制定相關的預案，有效提升應對事故和突發事件的處理能力。

3.2測試分析技術

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。

3.3通風安全監測

在運用瓦斯通風技術時，首要任務是測定隧道內風速，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系，當翼輪轉動后記錄表內讀數（格/分鐘）;在對該工程的斷面測風時，應保證測風次數至少為3次，誤差控制在5%以內，進而得出更加準確的測風處隧道斷面積。為了進一步監測隧道工程施工作業區域瓦斯情況，工作人員可以充分利用監測監控聯網系統，借助該系統實施通信測試，并合理發揮出斷點儀、監測瓦斯管道、風電瓦斯閉鎖等功能。此外，利用井下數據傳輸網絡的作用實現遠程檢測、跟蹤，發揮出超限報警功能性，有利于提升隧道工程瓦斯檢測效率。結合風速測定結果，參考通風管理規定、具體操作步驟實施施工。根據隧道工程施工情況，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污濁空氣，在此種循環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，合理制定瓦斯通風技術應用方案，選用合適的通風機并通過瓦斯監測器監測，保證隧道施工安全。

3.4固定與移動排煙設施相結合

一是及時按照火災事故狀態下的預設程序啟動隧道內的射流和軸流風機，如果預設程序排煙不理想，應及時調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。排煙車各占據一個車道，一臺排煙車作業時，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，將節省一半的時間。三是排煙機操作人員和其他相關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。隧道內的瓦斯濃度測定使用甲烷檢測儀器，該儀器能夠得到較為準確的量測結果。根據隧道工程施工情況，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境以及瓦斯濃度基礎上還能夠實現動態調節功能。為保證瓦斯通風技術發揮作用，利用計算機圖形系統構建隧道工程施工三維通風網絡模型，通過分析、評估、計算出該隧道工程的通風系數，并確定通風較為困難的工作面，借助該系統實現高效管理，為隧道施工管理人員提供準確的數據信息，從而進一步明確施工方案，保障安全性。總的來說，施工管理人員應當提高對隧道施工通風工作的重視度，提升一線作業人員的安全意識，完善瓦斯通風安全監測制度并落到實處。此外，在施工中指派專人巡檢、監測隧道施工現場瓦斯濃度，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隧道內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電機，并定時對發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，保障通風機有穩定持續的電力供應。

結束語：

公路隧道的消防減災等運營安全隱患已經引起了公路隧道現場施工作業人員及相關公路隧道規劃設計工程技術人員的高度關注，并且已經變成公路隧道建設的一類重要技術措施。針對公路隧道出現火災險情的狀況，相關消防救援人員不可能在第一時間抵達事故現場，所以相關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，這是非常理想的。

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