中建三局基础设施工程有限公司湖北省武汉市430056
摘要：改革开放以来，全球化经济发展迅猛，人们的生活水平日益提高。在此背景下，消防安全成为人们关注的重点，消防给水是进行消防救援工作的重要环节，只有保障消防给水的舒畅，才能及时扑救火灾，进而保障人们的生命财产安全以及公共设施，这就需要做好消防给水设计工作。本文介绍了公路隧道消防给水系统常用的设计方案，阐述了低位转输水池和高位消防水池供水泵及减压设施的设置方法，并提出了消防设施的防冻保温措施，从而确保公路隧道的消防安全。
关键词：隧道；消防给水设计；消火栓；水泵；保温防冻措施
引言
目前公路隧道消防给水设计尚无国家标准，各省相继出台了地方标准，交通运输部也于2014年发布了行业标准。设计人员在工程设计中除了按照以上标准、规范，还会依据GB50016—2014建筑设计防火规范和GB50974—2014消防给水及消火栓系统技术规范进行设计，对各个规范的理解难免会产生分歧。本文对公路隧道消防给水方式、消防设施保温防冻措施进行总结，详细介绍设计人员容易忽视的减压阀组设置，对低位转输水池和高位消防水池供水泵的理解误区进行探讨。
1给水消防设计存在的不足之处
公路隧道由于工程自身特性决定，其主要是在山区或是野外，地质条件较为复杂，特殊地形导致消防用水供应困难性较大，在一定程度上会为隧道消防安全埋下更大的隐患。由于地理位置特殊，道路隧道消防只能用天然水來做好消防工作，包括河流湖泊、地表流水和水库等，如果水库或是干旱季节，河流水位不足，隧道一旦出现火灾事故，将无法及时有效的进行消防救援工作。地表流水存在着不稳定性，特殊情况下无法满足隧道消防的救援工作和正常的消防用水供应，诸如，山洪、暴雨和供水设备损坏等，都将影响到用水正常供应。在暴雨季节水量增长，其中含有大量泥沙和碎石，这些杂物可能堵塞消防设施，甚至损坏消防供水设施，为隧道带来严重的安全隐患，影响到隧道施工作业和形成安全。
2消防水源及供水设施探讨
2.1水源
消防水源确定是消防水系统设计中的重要环节，由于公路隧道所处地理环境复杂，地势各异，水文条件千差万别，一般可用水源有如下几类：（1）河（溪）流、湖泊：均属于地表水，便于取水，水质和水量不稳定，可靠性较差。（2）泉水、深井、隧道渗透水：均属于地下水，受季节和气候影响相对较小，水质及水量相对稳定。（3）雨水：在干旱或地下水难以采集的地区，对隧道主线和匝道敞开段雨水收集尤为重要。（4）废水：在干旱地区，水源宝贵，可收集隧道内的消防废水、冲洗废水及结构渗入水等废水进行净化。（5）市政给水：水质好，水量大，但有局限性，不能给偏远地区所用。
2.2给水形式
消防给水形式通常可分为常高压、临时高压和低压。对于多数特长公路隧道，特别是山岭隧道，一般设置高位消防水池，存储不小于一次火灾用水量，并通过水池和隧道所在位置的高差提供供水压力，采用常高压给水系统；对于部分隧道水源充足、电源可靠，但无法达到常高压的要求，通过水泵向隧道消防管网供水，采用临时高压给水系统；低压给水系统可靠性较低，不建议在特长公路隧道内采用。
2.3供水设备
对于公路隧道消防的供水设备主要包括消防水泵、消防水池、水泵接合器和气压给水设备等。（1）消防水泵。消防水泵根据动力情况，可采用电动机或柴油机直接传动，当采用电动机驱动时，应选择干式安装方式；当采用柴油机消防水泵时，应采用压缩式点火型柴油机，同时，根据所处地理位置考虑海拔高度和环境温度的影响。消防水泵应设备用泵，其性能应与工作泵一致。消防水泵房应采取通风、排水及防水淹没等措施，对于冬季结冰地区应做好防冻措施，使环境温度不低于5℃。（2）高位消防水池和低位消防水池。对于一般的公路山岭隧道，多采用常高压给水系统，高位消防水池设置高山上，确保最不利消火栓的供水压力不小于0.3MPa，当栓口出水压力超过0.7MPa时水枪反作用力过大而不利于操作，应采取减压措施。消防水池须在48h内储满且蓄水量满足一次灭火需求，且应设置就地水位显示装置，并在监控中心或值班室等地点设置显示消防水池水位的装置，同时应有最高和最低报警水位，可通过水位高度来控制消防水泵启停。在条件允许的情况下，高位消防水池和低位消防水池的有效容积均不小于一次火灾灭火需水量，水池出水管应保证消防水池的有效容积能被全部利用。（3）水泵接合器。在隧道的出入口处设水泵接合器，以便当系统管网供水得不到保证时，可通过外界取水由消防车进行供给，提高系统可靠性。（4）气压给水设备。当采用临时高压给水系统时，需设置气压给水设备和稳压泵进行增压和调节水量。
2.4供水管网
公路隧道消防给水应采用环状管网，对于单向双洞隧道相邻两洞的给水管网可布成一个环状，从高位水池或水泵房引出不少于两条进水管向环状管网供水，当其中一条发生故障时，其余进水管应能保证消防用水量和水压要求，消防干管在进入隧道前应设置过滤器，给水管道应采用阀门分成若干独立段，每段内消火栓的数量不宜超过5个。严寒和寒冷地区的消防给水管道及相关阀门配件应采取防冻措施。系统中采用的设备、器材、管材管件、阀门和配件等系统组件的产品工作压力等级应满足系统最大运行压力要求。
2.5隧道排水
隧道排水主要排除隧道内的废水和雨水，废水泵房一般设置在隧道和工作井的最低处，用以排除消防废水、结构渗漏水、冲洗废水等。雨水泵房设置在隧道洞口处，用以排除雨天时截流的洞口衔接道路上的雨水。对于高、低位消防水池和隧道内的排水需有专门的引流设施或进行再利用。
3低位转输水池和高位消防水池供水泵
低位转输水池起集水、调节、补水作用，自来水、地表水、地下深水井水源、隧道内涌水等多种消防水源在低位水池内汇集，通过低位水池供水泵供至高位消防水池。水泵由高位水池水位控制器低水位启泵，高水位停泵。有的设计人员认为，为保证二次火灾时水源充分供应和超火灾延续时间的后续灭火，按消防设计流量（即设计秒流量）选泵并加大低位水池容量甚至设置与高位消防水池相同容量的低位水池，笔者认为此水泵是为解决第一次高位消防水池灌满水和平时管网渗漏造成水池未处于满水状态补水，而非消防水泵。加大低位水池容量和水泵流量固然安全，但增大了投资，超过了规范要求，属于过度设计。低位转输水池容积和高位消防水池供水泵流量应根据补水水源流量与高位消防水池容积综合分析后确定。
4减压设施的设置
4.1减压阀组
公路隧道进出口高差大，为满足管网静压不超过1．0MPa，通常需要设置多组减压阀。减压阀组是隧道给水系统最重要的附件之一，其是否正常运行决定着供水管网的安全。笔者在调研中发现，在实际工程中减压阀组存在附件、检测装置未安装，阀组前后压差过大等诸多问题，埋下了阀门实效隐患，而当实效后又无任何报警和预防措施。为防止以上问题，减压阀组应按以下要求设置。1）减压阀前端要设置控制阀门、过滤器、压力表，后端要设置流量计、压力试验排水阀、压力表、控制阀门，宜选择先导式可调式减压阀，阀前和阀后压差不宜大于0．4MPa，做法如图4所示。
4.2减压稳压消火栓
GB50974—2014消防给水及消火栓系统技术规范第7.4.12.1条规定“消火栓栓口动压不应大于0.50MPa；当大于0.70MPa时必须设置减压装置”，在公路隧道消防给水设计中要保证最不利点泡沫灭火装置最小0.35MPa～0.4MPa供水压力，隧道内许多消火栓处压力已经超过0.50MPa，通常采用减压稳压消火栓，减压后出水压力达到0.35MPa。
5道路隧道消防设计的措施
道路隧道消防设计合理与否，将直接影响到隧道施工安全和通车安全，因此是一项十分重要的工作，需在道路隧道消防设计中，选择合理的措施来改善道路隧道中存在的安全隐患。道路隧道消防设计对策主要表现在：
（1）国家发改委带领国家交通部门、消防部门和公安部门，经过多方商议协定，坚决做好我国公路隧道建设消防制度完善和程序优化工作，明确各个部门的职责所在，规范基本的责任义务。隧道火灾风险深层次研究，设计更为科学合理的消防安全设计标准，避免出现两极化的设计。同时，还需要充分结合隧道安全等级、风险和事故几率等，有针对性制定安全预案，并综合进行技术分析和审核，尽可能消除其中存在的安全隐患。
（2）保温防冻措施
2014年1月10日香格里拉独克宗古城发生火灾，由于室外消火栓未做防冻措施、施工未按照设计要求埋深敷设管道、建设方错误的防冻施工方案，造成室外消火栓无水可用，延误了灭火时机，导致火灾蔓延，造成重大火灾事故。此次惨痛教训让设计人员深刻认识到消防设施防冻保温措施的重要性。公路隧道一般建于野外，自然条件恶劣，环境温度低于附近城镇。设计中应根据项目所在地气象资料中极端平均最低环境气温确定消防设施的防冻措施。首先，消防水泵房要设置采暖设施以满足室内气温最低5℃的要求，高、低位水池应埋地设置并按被动保温法合理采用物理保温材料，室外阀门设置于防冻阀门井内。隧道内、隧道外明露管道以及室外消火栓、阀门、消防水泵接合器要采用设置保温层或电伴热+保温层的防冻措施，保温层的绝热层、防潮层、保护层燃烧等级应为A级或B1级，管道应有伸缩和整体稳定的技术措施。隧道外埋地管道要满足管顶覆土应至少在冰冻线以下0．30m。其次，在管理维护中要定期检查室外消火栓泄水孔，保持通畅，室外消火栓、消防水泵接合器在使用、检查、测试后，要及时关闭，并通过泄水弯管放出栓体内的余水，然后用抹布或纱布将出水口擦拭干净。
6某公路隧道消防给水系统设计
6.1工程概况
某高速公路山岭隧道地表最大高程约1.1km，隧道最大埋深约550m，采用双洞单向两车道，两洞全长约6.5km，按同一时间发生一次火灾考虑。
6.2消防给水系统设计
采用消火栓系统+水成膜泡沫灭火装置的配置方案，消火栓系统设计流量不小于30L/s，火灾延续时间4h，低位集水池和高位消防水池的有效容量均为500m3，在洞内采用双口双栓消火栓，消防设备洞室设置在行车方向右侧侧壁，布设间距为50m，洞室内配置双口双栓消火栓1套，DN65水带2条（25m），配备一套30L环保型水成膜泡沫灭火装置，泡沫液浓度为3%，喷射距离大于6m，喷射时间不小于22min，喷射软管不短于25m，配置手提式磷酸铵盐干粉灭火器4具。在隧道紧急停车带处及两端洞口外设置地上式消火栓，在两端洞口外设水泵接合器。
结语
由于公路隧道的特殊性，设计人员应合理、灵活地根据消防规范解决各种问题。以上是笔者在设计中的一些心得体会，对设计过程中出现的常见问题进行归纳，以期为公路隧道消防给水设计起到借鉴作用。
参考文献：
[1]赵锂，陈怀德，姜文源．《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974—2014实施指南［M］．北京：中国建筑工业出版社，2016．
[2]周金忠，张忠品，范太兴，等.长大水下城市道路隧道工程给水消防设计新思路[J].给水排水，2016，42（2）：68-70.