公路隧道防火与通风设计方案探讨

熊玖林

【摘要】城市公路隧道的地下深度大，内部空间具有狭长的特点，出入口的数量很少，发生火灾的情况下很容易出现大量温度高、有毒性的烟气聚集问题，导致灭火救援工作面临一定的困难。在不断实践与研究中，当遇有瓦斯情况时，采用瓦斯通风技术能在很大程度上保证隧道施工安全性，保障工作人员人身安全，在该技术作用下还能提升施工速度，为隧道施工质量提供保障。本文分析了公路隧道火灾灭火救援存在的问题，提出了对策方案，对于提高消防救援队伍应对公路隧道火灾具有一定的指导意义。

【关键词】公路隧道;防火;通风设计

中图分类号：U458 文献标识码：A 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.35.067

近年来我国隧道建设技术日新月异，开式、闭式、屏蔽门式、无轨顶排烟等通风排烟系统逐渐推广，深埋、地下旅客自动输送系统、长大区间、穿江海隧道、大型综合地下车辆段等特殊结构相继涌现，现有技术标准则无法全面覆盖，各种复杂形式隧道的火灾烟控理论和技术亟待突破。此外，国内外针对通风排烟系统综合检测装置的研究，大部分还处于零散研究阶段，迫切需要一整套隧道火灾通风排烟理论、方法、检测装置、试验测试平台及系统。

1、公路隧道施工特点

与其他建筑物形式相比，公路隧道有着明显的区别，该类建筑物是封闭空间中进行的，路基、桥梁等建筑项目都是在开放环境中实施的，而公路隧道项目一般都是建设在非平稳的道路区域范围内，为了能够消除这些障碍的影响，在山岩或者自然区域内实施必要的人工处理，所有工作基本都是在封闭空间中进行的，要做好专门的测量和控制工作，准备充足的资料，同时还应该进行必要的地质状态分析，然后能够充分的了解地质情况，可以给公路隧道项目的建设提供良好的基础。公路隧道项目的实施选择合适的施工方式尤为关键，能够使得项目顺利实施，保证项目建设质量合格。

2、公路隧道防火通风设计的意义

2.1防火

公路隧道内部发生的相关火灾数量呈现大幅度增加的趋势，通常隧道部分是公路的主要干道，其结构比较复杂，属于相对密闭的狭小空间，内部的能见度相对比较差，流动的车辆比较多，车辆通行的速度比较快，如果出现了火情，想要扑灭火灾相对难度系数比较大，隧道内部发生了火灾险情，造成的财产以及生命的损失是非常惨重的，而且隧道如果起火以后，通常需要花费很长的时间才可以恢复正常的运营，这样的情况将会给社会生活的正常秩序带来非常重大的负面影响，目前公路隧道内部火灾的有效防治以及扑灭已经成为消防部门亟待应对的關键课题。

2.2通风

隧道洞身属构造剥蚀、溶蚀低中山地貌，地形较陡，隧道区地层岩性较复杂，因此加强施工通风显得尤为重要。由于瓦斯气体本身主要通过岩体向外扩散，并保存部分在岩体内部，所以施工监管人员需要在隧道施工前到实地勘察，掌握隧道地质情况。如果在隧道内部存在瓦斯气体则进行施工风险识别和风险评估，制定出相应的预防方案，将瓦斯爆炸风险降到最低。在隧道工程施工建设中，如果在煤系地层施工中瓦斯压力较高，会非常容易导致瓦斯爆炸，进而危害到隧道施工安全。因此，必须采用瓦斯通风技术，做好隧道通风工作，为安全施工提供保障。结合隧道工程实际情况，制定相应的通风方案，明确通风量，合理控制好风向、风量，从而有效避免瓦斯灾害，确保隧道工程安全质量。

3、公路隧道防火通风设计要点

3.1防火相关要求

（1）相关的设计部门需要设计科学合理的平面以及线性规划，设计合理的隧道断面形状，如果是比较长的隧道应设计成双线双洞的模式，设置有效的防火分区，并且增加辅助用的服务通道;尽量扩大路面通行的空间，对于必要的路障以及交通管制设施需要配备齐全，配置有效的交通疏导系统，防止交通事故的发生。（2）对于隧道内部的相关机电设备的日常维修保养要做到及时和有效，确保在长期的使用过程中，相关设备可以安全平稳运行。预防由于保养不到位导致的设备故障，防止由于设备的老化以及故障导致的火灾。（3）有关部门需要定期组织相关事故的演练，以便在突发事件发生后能够有条不紊地实施各类救援工作，预先设想各种隧道内部可能出现的险情，制定相关的预案，有效提升应对事故和突发事件的处理能力。

3.2测试分析技术

应该积极使用先进的测试分析技术，在隧道口距离100m、300m、500m的位置设置发烟罐，准确模拟现场区域的火灾烟气环境，在隧道内部区域设置风机设备、排烟车设备、机动排烟设备、水枪喷雾射水基础系统，分别针对排烟的效果进行测试分析，完成测试后研究具体的状况，分析结果。结果分析可以发现：第一，在隧道内部区域设置风机设备进行排烟，可以利用风机正转的形式和反转的形式，因地制宜设定排烟方向，而且出现火灾烟雾的位置和通风口距离越近，排烟的效果越好。第二，采用排烟车设备进行隧道区域的火灾排烟处理，能灵活针对排烟的位置和方向进行调整，而且排烟车具有可移动性，因此能按照烟气出现的位置，实时调整距离。第三，采用机动排烟设备时，由于隧道内部区域的空间很大，应用的效果并不是非常明显，即使设置两台机动排烟机，都无法全面地排出烟雾。所以，应在隧道火灾排烟时，进行局部性烟气流动方向的处理，结合机动排烟机设备的应用效果进行控制。第四，使用喷雾水枪执行相应的排烟操作时，比机动排烟机设备的应用效果稍好一些，能起到烟气驱赶和阻截的作用，不留死角。

3.3通风安全监测

在运用瓦斯通风技术时，首要任务是测定隧道内风速，在具体操作中将风表指针归到0位，然后让风表顺着风流方向成垂直关系，当翼轮转动后记录表内读数（格/分钟）;在对该工程的断面测风时，应保证测风次数至少为3次，误差控制在5%以内，进而得出更加准确的测风处隧道断面积。为了进一步监测隧道工程施工作业区域瓦斯情况，工作人员可以充分利用监测监控联网系统，借助该系统实施通信测试，并合理发挥出断点仪、监测瓦斯管道、风电瓦斯闭锁等功能。此外，利用井下数据传输网络的作用实现远程检测、跟踪，发挥出超限报警功能性，有利于提升隧道工程瓦斯检测效率。结合风速测定结果，参考通风管理规定、具体操作步骤实施施工。根据隧道工程施工情况，本次研究主要利用压入式通风方法，借助主风机的作用将其安装到隧道洞门，使得新鲜空气压入其中，通过新鲜空气的压入挤出洞内污浊空气，在此种循环作用下排出瓦斯气体。在此隧道工程的正洞进口，利用巷道通风，借助风筒压入方式对施工作业面实施通风，为保证通风达到需求，选用大功率通风机向外抽风，促使隧道洞内形成负压，将污浊空气抽出。具体使用哪种方法需工作人员从实际情况出发，合理制定瓦斯通风技术应用方案，选用合适的通风机并通过瓦斯监测器监测，保证隧道施工安全。

3.4固定与移动排烟设施相结合

一是及时按照火灾事故状态下的预设程序启动隧道内的射流和轴流风机，如果预设程序排烟不理想，应及时调整射流风机和轴流风机的开启方向。排烟时，应注意非事故隧道的压力要略高于事故隧道，防止事故隧道烟气通过人行或车行横洞流向非事故隧道。二是采用2台排烟消防车从事故隧道上风方向进入交替推进送风排烟，并喷射水雾降尘，或者喷射专门降尘剂。排烟车各占据一个车道，一台排烟车作业时，另一台排烟车则向前进行100～150m，待2台排烟车之间的烟雾基本吹散干净时，开启下风方向排烟车，然后依次交替操作。这种方法相比一台排烟车单独作业，将节省一半的时间。三是排烟机操作人员和其他相关人员要佩戴听力保护装置，以免听力受到损害。

3.5制定瓦斯通风技术实施方案

通过实施全断面的超前探测方式提前掌握岩层瓦斯含量，如果掌子面与探孔底处于10m时，需要实施二次探孔施工，保持每次30m的深度。隧道内的瓦斯浓度测定使用甲烷检测仪器，该仪器能够得到较为准确的量测结果。根据隧道工程施工情况，本次研究主要利用3V电压、50mA电流的KG9701型瓦斯传感器，该传感器在检测隧道施工环境以及瓦斯浓度基础上还能够实现动态调节功能。为保证瓦斯通风技术发挥作用，利用计算机图形系统构建隧道工程施工三维通风网络模型，通过分析、评估、计算出该隧道工程的通风系数，并确定通风较为困难的工作面，借助该系统实现高效管理，为隧道施工管理人员提供准确的数据信息，从而进一步明确施工方案，保障安全性。总的来说，施工管理人员应当提高对隧道施工通风工作的重视度，提升一线作业人员的安全意识，完善瓦斯通风安全监测制度并落到实处。此外，在施工中指派专人巡检、监测隧道施工现场瓦斯浓度，切实保证隧道工程施工安全性。在具体施工过程中，施工单位要多配置一组备用通风设备，然后通过2组风机轮换通风的方式实现隧道内24h不间断通风。为避免通风设备断电问题，还要为通风机准备备用发电机，并定时对发电机实施试运行与检修工作。同时，将通风设备的运行用电与其他隧道用电实施线路分离，保障通风机有稳定持续的电力供应。

结束语：

公路隧道的消防减灾等运营安全隐患已经引起了公路隧道现场施工作业人员及相关公路隧道规划设计工程技术人员的高度关注，并且已经变成公路隧道建设的一类重要技术措施。针对公路隧道出现火灾险情的状况，相关消防救援人员不可能在第一时间抵达事故现场，所以相关火场被困人员需要马上进行自救。唯有嚴格落实“以预防为主，防消相结合”的正确消防防火理念，才可以确保隧道公路长期处于畅通无阻的正常运行状态，这是非常理想的。

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