上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司上海200092
摘要：本文主要针对城市隧道给排水及消防系统展开分析，明确了城市隧道给排水及消防系统的设计方法和设计理念，同时提出了建议和对策，希望可以为今后的城市隧道给排水及消防系统设计工作带来参考。
关键词：城市隧道给排水；消防系统；设计
前言
只有做好了城市隧道给排水及消防系统的设计工作，才能够提高城市隧道给排水及消防系统的运行效率，保证其安全性和有效性，所以，深入分析城市隧道给排水及消防系统的设计方案很有必要。
1、工程概况
我国正处于经济快速发展的时期，人民生活越来越富裕，汽车作为人民生活水平提升的一个标志，进入越来越多的家庭，但也导致了交通越来越拥堵。城市交通隧道可以有效改善道路通行能力，缓解城市交通压力，正被越来越多的城市采用。但就隧道相对封闭的空间来说，车流量大，容易发生火灾，而且一旦发生火灾将对隧道和生命安全产生巨大威胁，例如曾经发生的阿尔卑斯山隧道火灾就是一个惨痛的教训。因此保障隧道的安全运行，在第一时间内消除事故隐患，消防安全设计就显得尤为重要。
本文以郑州市一条新建下穿隧道工程设计为例，介绍城市交通隧道给排水及消防设计的要点，同时对隧道各类消防系统做讨论总结。
本次设计隧道主线采用浅埋隧道形式，采用城市快速路设计标准，设计车速80km/h，双向八车道规模，隧道全长约2.76km，其中暗埋段长度2.48km，按二类隧道设计（仅限通行非危险化学品等机动车）。
2、隧道排水系统
隧道排水系统包括废水排水系统、雨水排水系统。隧道内主要排除冲洗水、消防废水和结构渗漏水，隧道峒口主要收集排放敞开段雨水。
2．1设计标准
隧道内废水系统设计流量应不小于最大消防水量，Q≥21L/s；
结构渗漏水设计流量结合隧道结构、岩土专业确定；
隧道敞开段雨水量计算采用当地暴雨强度公式，暴雨重现期50年一遇。
2．2隧道内废水排水系统
在隧道两侧设置排水边沟，纵坡与道路纵坡一致，在隧道最低点设置横截沟，将隧道内废水收集汇入最低点废水泵房集水池，经排水泵提升后排出隧道主体，经压力检查井消能后，排入市政污水系统。
2．3隧道敞开段排水系统
在隧道接地点处设置横截沟，将地面道路雨水拦截在隧道外，并排入市政雨水系统。在隧道峒口附近设置两道横截沟，拦截隧道敞开段雨水并汇入雨水泵房集水池，经排水泵提升后排出隧道主体，经压力检查井消能后，排入市政雨水系统或河道。
3、隧道消防系统
3．1设计原则
1）隧道消防遵循“以防为主，防消结合”的设计原则。
2）隧道按同一时间内全线发生一次火灾设计。
3）隧道内设置独立的环状消防给水系统。
4）报警系统迅速、准确、可靠，消防救援及时。
3．2隧道消防给水系统设计
1）消防给水系统水源
消防水源采用城市自来水。在隧道南侧管理用房内设置消防泵房一座，泵房内设置消火栓加压泵、消火栓稳压设备及消防水池。
2）消防给水系统组成
隧道内设置消火栓给水系统、水成膜泡沫消火栓系统及手提式灭火器。
3）消防给水系统方案
a.消防水池容量的确定
消防水池需储存隧道内一次火灾的消防用水量，即隧道内消火栓及水成膜泡沫灭火系统用水量。
Q=q1×t1+q2×t2=20×3×3600/1000+1×20×60/1000=217.2m3。
其中，Q为消防水池需储存消防水量；q1为隧道内消火栓用水量，20L/s；t1为火灾延续时间，3h；q2为水成膜泡沫灭火系统设计用水量，1L/s；t2为水成膜泡沫系统的喷射时间，20min。
b．消火栓系统
消火栓系统采用稳高压供水系统，设计流量20L/s，火灾延续时间3h。火灾时，消防水泵自消防水池抽水灭火。系统管网平时压力由稳压泵及气压罐维持。
自消火栓泵组后引出二路DN150消防管道，在隧道两孔内全线贯通，同时每隔500m左右设置连通管，形成安全可靠的消火栓供水环网。
本项目隧道为双孔双向八车道规模，每孔隧道单向通行四车道，按照规范要求，需双面间隔设置消火栓。在每孔隧道两侧的墙内，每隔50m双侧间隔设置消火栓箱，每只箱内设DN65消火栓一只、φ65×25m消防水带一盘、φ19水枪一把、自救式消防软管卷盘一盘及消防水泵启动按钮。
在隧道峒口附近设置两组消火栓水泵接合器及室外消火栓。
c．水成膜泡沫消火栓系统
该系统依靠泡沫和水膜双重作用，形成与空气隔绝的保护膜来灭火，对油类火灾有特效。
泡沫消火栓系统的设置依附于消火栓系统，在每个消火栓箱旁边设置一套泡沫消火栓箱，从消火栓系统的供水支管上接出DN25支管供给系统用水，系统用水量为1L/s。
泡沫消火栓箱内设有软管卷盘、泡沫原液罐、比例混合器、泡沫喷枪、导向架等组件，压力水通过比例混合器与泡沫原液罐接通，使压力水与泡沫原液按规定比例自动混合，经发泡枪产生泡沫，并喷射3%的泡沫混合液。
图1泡沫消火栓布置示意图
d．灭火器
隧道内火灾多为固体火灾、油类液体火灾及电缆火灾。按照规范要求，在本项目每孔隧道的两侧，相距100m设置灭火器箱一组，两侧呈交错布置。根据隧道火灾类型，每只灭火器箱组合配置5kg装磷酸铵盐干粉灭火器2具及6L装水成膜泡沫灭火器2具。
图2隧道暗埋段标准横断面布置图
4、讨论
该工程同时设置了几个消防子系统，即消火栓系统、水成膜泡沫消火栓系统和灭火器系统。在隧道内同时设置多个消防系统，以应对可能发生的各种类型的火灾，从安全性和可靠性的角度考虑，当然是无可厚非的，但其必要性、技术经济的合理性，还是值得研究的问题。就隧道消防系统设置的必要性和技术经济合理性而言，一般应主要考虑以下几个方面的因素：①隧道的功能定位，对于易燃易爆、危险物品的运输车辆限制情况等；②隧道的规模，包括断面尺寸、长度、设置深度等；③隧道的结构类型；④隧道两端出口地面环境状况，如人口密集度、交通情况等；⑤水源情况，给排水管网状况、水量、水压、供水安全性等；⑥隧道内逃生设施的设置情况；⑦车流量大小及工程所在地交通管理水平；⑧工程所在地及周边地区公众的防灾安全意识水平。
4.1消火栓系统
消火栓系统是传统的水消防系统，使用较广泛，技术成熟可靠，是扑救火灾的重要消防设施之一，主要作用是控制可燃物、隔绝助燃物、消除着火源等。一般中长型隧道内均需设置消火栓系统，其缺点是对油类火灾效果一般。
4.2水成膜泡沫灭火系统
水成膜泡沫灭火系统除具有一般泡沫灭火剂的冷却和窒息作用外，还能在燃烧体表面形成一种水膜与泡沫层共同封闭液体表面，隔绝空气，形成隔热屏障，阻止可燃液体继续升温、汽化和燃烧。该系统能较好地阻止B类火灾的蔓延，根据水成膜泡沫灭火机理、汽车火灾特点以及灭火要求，隧道中的汽车燃油火灾宜采用水成膜泡沫灭火系统。
4.3灭火器
灭火器是一种可携式灭火工具，不同种类的装填成分可以扑灭不同类型的火灾。灭火器作为一种灭火效果较好、价格便宜、使用方便的灭火器材，各种类型的隧道内均要求配置。针对隧道的火灾类型，可采用ABC类干粉灭火器及B类水成膜泡沫灭火器进行组合配置。
4.4水喷雾灭火系统
水喷雾灭火系统主要是通过高效率的冷却与缺氧窒息的双重作用来达到灭火的目的。鉴于水喷雾灭火系统对火灾具有高效、节水、环保的灭火效果，隧道设计中可采用。
4.5泡沫-水喷雾联用灭火系统
泡沫-水喷雾联用灭火系统综合了水喷雾灭火系统及泡沫灭火系统的优点，对油类、非油类火灾效果都非常好，一般几分钟内即可扑灭火灾，缺点是一次投资大，日常维护难度较大。长隧道或允许通行危险化学品的隧道设计中推荐采用。
4.6水喷淋灭火系统
水喷淋系统在车库等场所设计中均有应用，而在隧道设计中一般不推荐采用，因为隧道初期火灾通常发生在车厢内部或车辆下部，同时隧道内设计车速较快，在车顶部喷水没有灭火效果或压根喷射不到着火点，且受空间限制，隧道顶部的温度极高，在高温火焰上喷水不会压制火焰，相反会使烟雾层向下移动并与空气混合，不但降低了能见度，同时还威胁到隧道中人员的人身安全和逃生。
结束语
综上所述，在总结城市隧道给排水及消防系统的基础上，对城市隧道给排水及消防系统的设计方法进行探讨，总结城市隧道给排水及消防系统的方案，这些都是今后要长期做的工作。
参考文献：
[1]国家标准.GB50016-2014.建筑设计防火规范[S].
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[4]史健丽.上海军工路隧道消防灭火系统设计[J].消防技术与产品信息.2012（12）：10