山區(qū)鐵路隧道水消防高壓細(xì)水霧設(shè)計(jì)探討

劉 飛

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,武漢 430063)

摘 要：為了減輕和預(yù)防鐵路隧道火災(zāi)事故,方便火災(zāi)消防及救援,通過分析現(xiàn)行鐵路防火規(guī)范的相關(guān)規(guī)定,對(duì)山區(qū)鐵路隧道及緊急救援站點(diǎn)設(shè)置水消防系統(tǒng)進(jìn)行探討,并以高壓細(xì)水霧消防系統(tǒng)為重點(diǎn),從設(shè)計(jì)參數(shù)、消防水源選取,、工藝流程,、消防泵房布置等方面進(jìn)行深入研究,提出推薦的設(shè)計(jì)參數(shù)與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn),以期為鐵路隧道消防高壓細(xì)水霧設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的完善與今后研究方向提供參考。

關(guān)鍵詞：山區(qū)鐵路,；隧道水消防,；消防系統(tǒng)；高壓細(xì)水霧

1 概述

我國(guó)山區(qū)鐵路在路網(wǎng)上分布著大量的隧道,，且隨著鐵路建設(shè)的發(fā)展逐步增多,。山區(qū)鐵路隧道火災(zāi)安全危害大，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重,，且救援困難[1-4],。《鐵路工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(TB10063—2007)中對(duì)長(zhǎng)度5.0 km及以上的客貨共線鐵路隧道,，只要求在兩側(cè)洞口設(shè)置高位水池和消火栓,；設(shè)備洞室內(nèi)要求設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)滅火裝置和ABC干粉滅火器。對(duì)于山區(qū)鐵路長(zhǎng)隧道,，因其特殊性和重要性,，是否在隧道內(nèi)設(shè)置室內(nèi)消火栓系統(tǒng)，現(xiàn)行《鐵路工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(TB10063—2007)沒有規(guī)定,。目前現(xiàn)行《鐵路隧道防災(zāi)救援疏散工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10020—2012)及《鐵路工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等規(guī)范對(duì)山區(qū)鐵路隧道及緊急救援站點(diǎn)設(shè)置水消防系統(tǒng)設(shè)施沒有明確規(guī)定,，各種參數(shù)選取、系統(tǒng)組成,、工藝流程,、控制方式等也無相應(yīng)規(guī)定[5-6],。目前鐵路隧道內(nèi)使用的水消防技術(shù)主要包括消火栓系統(tǒng)、水成膜泡沫滅火系統(tǒng),、高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng),、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)等。本文就其中的高壓細(xì)水霧系統(tǒng)用于山區(qū)鐵路隧道消防救援站點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重點(diǎn)研究,。

2 高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)應(yīng)用在山區(qū)鐵路隧道的適宜性

高壓細(xì)水霧消火栓滅火系統(tǒng)是以水為介質(zhì),，通過人工干預(yù)以噴射細(xì)水霧的形式對(duì)預(yù)先的防火區(qū)域進(jìn)行滅火保護(hù)的一種消防設(shè)施。其滅火機(jī)理是：當(dāng)高壓細(xì)水霧直接噴射或被卷吸進(jìn)入火焰區(qū)時(shí),，由于其表面積大,，吸熱較快，迅速汽化并降低氣相燃料及氧化劑的溫度,，同時(shí)大量水蒸氣的存在也會(huì)降低反應(yīng)區(qū)的氧氣及可燃?xì)怏w的體積分量,，并有效衰減熱輻射的傳遞，從而達(dá)到汽化冷卻,、隔絕氧氣和衰減熱輻射,、洗滌煙霧和廢氣等復(fù)合作用的滅火效果。

圖1 高壓細(xì)水霧消火栓箱及管道布置(單位：m)

高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)實(shí)際上是水噴霧滅火系統(tǒng)的一種形式,，其水霧平均滴徑更小,，一般為0.05～0.3 mm。具有以下特點(diǎn)：比表面積大,、利于吸收熱量,、更容易汽化、用水量少,，滅火效果理想,，適用于撲滅A、B,、C類火災(zāi)[7],。而鐵路隧道火災(zāi)主要以A類火災(zāi)伴隨B類或C類火災(zāi)為主，細(xì)水霧滅火系統(tǒng)以其獨(dú)有的特點(diǎn),，在向莆鐵路青云山隧道,、石太客運(yùn)專線太行山隧道、武廣客運(yùn)專線瀏陽河隧道,、廣深港高速鐵路獅子洋隧道等項(xiàng)目的隧道消防工程中,，與消火栓滅火系統(tǒng)相結(jié)合使用，均取得了較好的效果[11-16],。大量工程實(shí)踐充分驗(yàn)證了高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)應(yīng)用在山區(qū)鐵路隧道消防的適宜性,，目前很多在建或擬建的鐵路項(xiàng)目隧道消防工程也充分采用了該工藝系統(tǒng)。

3 山區(qū)鐵路隧道消防高壓細(xì)水霧系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)研究

3.1 推薦使用的設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)《細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》(GB50898—2013)對(duì)于交通隧道的規(guī)定[8]，且參照向莆鐵路,、武廣客運(yùn)專線,、廣深港高鐵等項(xiàng)目的隧道消防工程[11-16]，山區(qū)鐵路隧道消防高壓細(xì)水霧系統(tǒng)推薦使用的設(shè)計(jì)參數(shù)如下,。

(1)設(shè)計(jì)流量：按6支細(xì)水霧噴槍,，同時(shí)作用，每支噴槍流量為36 L/min,，故消防設(shè)計(jì)流量為216 L/min,。

(2)滅火延續(xù)時(shí)間：60 min。

(3)高壓細(xì)水霧消火栓箱在緊急救援站站臺(tái)范圍沿鐵路雙側(cè)布置,，間距25 m,。每套消火栓箱配1把多功能細(xì)水霧噴槍，1盤25 m長(zhǎng)度軟管,，箱體采用不銹鋼,，宜嵌入隧道結(jié)構(gòu)層。

(4)消防管道根據(jù)工作壓力選用普壓或高壓不銹鋼管,，管道宜在隧道排水溝內(nèi)架設(shè),，用管道支架固定，管道穿越股道應(yīng)設(shè)防護(hù)套管,。管道的水力損失可按《細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》(GB50898—2013)第“3.5.2條”的公式進(jìn)行計(jì)算,。

圖1為雙洞單線鐵路隧道高壓細(xì)水霧消火栓箱及管道布置,。

3.2 消防水源

鐵路隧道消防水源主要取自市政自來水,、常年性溪流、地下水,、水庫(kù)與湖泊水,、隧道滲漏水等[9]。由于各條隧道的建設(shè)規(guī)模及隧道周邊城市建設(shè),、地質(zhì),、水文等條件的差異，應(yīng)針對(duì)不同情況選擇最佳的消防水源,，優(yōu)先采用城市自來水,。對(duì)于山區(qū)鐵路隧道緊急救援站設(shè)于隧道內(nèi)，附近一般無城市自來水,，水源可采用隧道滲漏水[10],，山區(qū)鐵路隧道利用隧道滲漏水作為消防水源的取水及給水工藝流程如圖2所示。

圖2 隧道涌水集水池工藝流程

細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的水源如采用隧道滲漏水,，應(yīng)對(duì)進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn),，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果確定采用的凈水工藝，供水水質(zhì)須符合高壓細(xì)水霧系統(tǒng)生產(chǎn)商的要求。

3.3 工藝流程及控制方式

在鐵路隧道消防救援站(點(diǎn))設(shè)置的典型高壓細(xì)水霧消火栓工藝系統(tǒng)如圖3所示,。

圖3 高壓細(xì)水霧工藝系統(tǒng)

其中,，消防水箱水由消防水池引入，通過增壓穩(wěn)壓系統(tǒng)及高壓細(xì)水霧泵組,，送至高壓細(xì)水霧主管道,，形成環(huán)網(wǎng)，由DN15支管接至高壓細(xì)水霧噴槍箱,。

高壓細(xì)水霧消火栓系統(tǒng)分遠(yuǎn)程控制和應(yīng)急操作2種控制方式,。遠(yuǎn)程控制程序?yàn)椋嚎刂浦行牡弥熊囍鹦畔⒑螅诹熊囘€未準(zhǔn)確?？烤仍局熬蛦?dòng)泵組系統(tǒng),，使干式管網(wǎng)先充水，以節(jié)省滅火時(shí)間,，當(dāng)列車抵達(dá)救援站滅火位置后,，打開消火栓即可滅火；應(yīng)急操作程序?yàn)?當(dāng)自動(dòng)控制與手動(dòng)控制失靈時(shí),，通過操作區(qū)域控制閥的手柄,，啟動(dòng)系統(tǒng)滅火。

3.4 消防泵房

消防泵房可設(shè)于輔助坑道的洞室內(nèi),，包括貯水箱,、補(bǔ)水泵、過濾器,、高壓分水器,、高壓柱塞泵組、管道及閥門,、控制系統(tǒng)等,。如條件允許，貯水箱有效容積不小于1次火災(zāi)滅火水量為宜,，如受條件所限不能滿足要求,，則貯水箱的有效容積不應(yīng)小于最大一臺(tái)水泵1 min的吸水量，且貯水箱內(nèi)應(yīng)設(shè)液位傳感器和水箱自潔消毒器,，水箱的補(bǔ)水可根據(jù)水箱水位自動(dòng)控制,。高壓柱塞泵組應(yīng)設(shè)備用泵，其設(shè)計(jì)流量不小于216 L/min,，揚(yáng)程應(yīng)滿足最不利點(diǎn)高壓細(xì)水霧噴槍的工作壓力,。消防泵組運(yùn)行工況、集水坑貯水箱水位及管網(wǎng)壓力值應(yīng)傳輸至消防控制室,。

4 結(jié)語

高壓細(xì)水霧火災(zāi)抑制系統(tǒng)作為一項(xiàng)新技術(shù)和新的消防理念,，應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷開拓，正在替代越來越多的氣體滅火系統(tǒng)和大噴水強(qiáng)度傳統(tǒng)水噴淋系統(tǒng)，歐洲和美國(guó)在已有隧道的安全改造和新建長(zhǎng)隧道的建設(shè)中越來越多采用細(xì)水霧滅火技術(shù),。細(xì)水霧消防系統(tǒng)代表著鐵路長(zhǎng)隧道水消防與防災(zāi)救援技術(shù)的發(fā)展方向,，以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，多與鐵路長(zhǎng)隧道消防常備的消火栓滅火系統(tǒng)相結(jié)合使用,，并已在向莆鐵路青云山隧道,、石太客運(yùn)專線太行山隧道、武廣客運(yùn)專線瀏陽河隧道等工程中采用,。廣深港高速鐵路獅子洋隧道也采用了高效,、節(jié)水、環(huán)保的高壓細(xì)水霧消火栓系統(tǒng),，都取得了較好的效果[11-16],。

現(xiàn)行鐵路隧道防災(zāi)救援疏散工程設(shè)計(jì)規(guī)范中只明確了高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)可在緊急救援站中采用，但并沒有具體規(guī)定滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù),。目前國(guó)內(nèi)只有部分省份頒布了適用于建筑工程的有關(guān)細(xì)水霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì),、施工及驗(yàn)收的地方標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)高壓細(xì)水霧消火栓滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù),、消防水源優(yōu)選,、系統(tǒng)組成、工藝流程,、消防泵房布置,、控制方式等并無規(guī)定。因此,，本文的探究可為鐵路隧道消防高壓細(xì)水霧設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的訂立與今后研究方向提供參考,。

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Discussion on High Pressure Water Mist System Design for Fire Protection of Mountain Railway Tunnel

LIU Fei

(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co., Ltd., Wuhan 430063, China)

Abstract：The purpose of the study is to reduce and prevent railway tunnel fire accident, and facilitate fire-fighting and rescuing. In the light of the relevant provisions of the current railway fire protection code, the water fire protection system installed in the mountain railway tunnel and in the emergency rescue station is discussed. This paper addresses the high pressure water mist system in terms of such design parameters as process flow, selection of fire water sources, and the layout of fire pump room. Applicable design parameters and system standards are recommended in order that the high pressure water mist design standards are improved for railway tunnel and references are provided for future design.

Key words：Mountain railway; Tunnel water fire protection; Fire protection system; High pressure water mist

收稿日期：2016-08-10；

修回日期：2016-09-30

基金項(xiàng)目：中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司科研計(jì)劃課題(2014K97)

作者簡(jiǎn)介：劉 飛(1988—),，男,，工程師，2009年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)給水排水專業(yè),，工學(xué)學(xué)士,；2011年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政工程專業(yè)，工學(xué)碩士,，E-mail：[email protected],。

文章編號(hào)：1004-2954(2017)05-0139-03

中圖分類號(hào)：U458

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.13238/j.issn.1004-2954.2017.05.030