公路隧道消防系统气压给水设计.pdf

公路交通技 术2 0 1 2年 1 2月 第 6期T e c h n o l o g y o f H i g h w a y a n d T r a n s p o r t D e c 2 0 1 2 N o 6 公路隧道消防系统气压给水设计 王少飞， 李科， 张琦 ( 招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆4 0 0 0 6 7 ) 摘要： 向黄隧道的原消防系统设计方案是通过设置高位消防水池利用重力流供水， 后改为气压给水设备加压供 水。详细阐述该隧道消防系统气压给水设计方案、 设备选型和控制模式， 为类似工程设计提供参考。 关键词 ： 公路 隧道 ； 消防 系统 ； 气压 给水 ； 设计 文章编号 ： 1 0 0 9 6 4 7 7 ( 2 0 1 2 ) 0 6 0 1 0 7 0 4 中图分类号 ： U 4 5 9 2 文献标识码 ： A De s ig n o f Pn e u ma t ic W a t e r Su p p ly f o r F i r e f i g h r i n g Sy s t e m i n Hi g h wa y Tu n n e l WAN G S h a o foi L I K e Z H A N G Q i Abs t r a c t ：I n t h e o r i g i n a l d e s i g n s c h e me f o r fi r e fig h t i n g s y s t e m i n Xi a n g h u a n g Tu n n e l ，wa t e r wa s s u p p l i e d b y s e t u p o f h i g h - o r d e r fi r e r e s e r v o i r a n d g r a v i t y fl o w，wh i c h w a s c h a n g e d t o w a t e r s u p p l y p r e s s u r i z e d b y p n e u ma t i c wa t e r s up p l y f a c i l i t i e s T hi s p a p e r e x p a t i a t e s d e s i g n s c h e me，t y p e s e l e c t i o n o f e q u i p me n t s a n d c o n t r o l mo d e s o f p ne u ma t i c wa t e r s up p l y f o r fir e fig h t i n g s y s t e m i n t h i s t u n n e l ，p r o v i d i n g a r e f e r e n c e f o r d e s i g n o f s i m i l a r p r o j e c t s Ke y wo r ds：h i g h wa y t u n ne l ；fir e fi g h t i n g s y s t e m ；p n e uma t i c wa t e r s u p p l y；d e s i g n 中国已是世界上隧道和地下工程最多 、 最复杂 、 发展最快的国家。截止 2 0 1 1 年 ， 我国已建公路隧 道为 8 5 2 2座， 总计 6 2 5 3 4万延米， 其中， 特长隧道 3 2 6座 、 1 4 3 3 2万延米 ， 长隧道 1 5 0 4座 、 2 5 1 8 4万 延米 J 。随着我国公路隧道 由大规模建设时期 向运 营管理阶段逐步过渡， 公路隧道安全管理工作得到 一 定程度的重视 l 3 J ， 但近年来 ， 国内发生多起公路 隧道火灾事故 J ， 造成较大经济损失 和较坏社会 影响， 这表明当前我国公路隧道消防安全工作仍面 临很大压力和挑战。 根据 J T G T D 7 1 -2 0 0 4 公路隧道交通工程设 计规范 和 G B 5 0 0 1 6 -2 0 0 6 建筑设计防火规 范 J ， 公路隧道消防设施一般包括灭火器、 消火 栓 、 固定式水成膜泡沫灭火装置 、 消防水源及给水管 道等， 部分公路水下隧道、 城市地下立交、 超长山岭 隧道还配备了泡沫水喷雾系统 ( 水 喷雾系统或高压 细水雾 系统 ) 、 气体 灭火 系统 、 消 防车和 消 防摩托 左 9 1 5 一 0 通常 ， 公路隧道需要设置高位消 防水池利用重 力流供水 。本文 以重庆向黄隧道为例 ， 介绍当无 条件设置高位消防水池时， 采用气压给水设备加压 供水的设计方案， 以期为相关工程建设提供参考。 1 工程概 况 向黄隧道是 双 洞 4车 道公路 隧 道 ， 上行 线长 8 9 5 6 2 5 m， 下行线长 8 9 0 m。该隧道为重庆市南岸 区向家坡至黄桷垭公 路的控制性工程 ， 该隧道道路 等级为城市次干道 ， 设计速度 4 0 k m h 。 向黄隧道消防系统 由“ 泡沫灭火器+ 干粉灭火 器+ 消火栓” 构成 ， 水 消防系统设计标准是 ： 1 )2类 城市交通隧道， 按同一时间发生 1 次火灾设计， 1 次 灭火持续时间按 3 h计 ； 2 )隧道 内消火栓用水量为 2 0 L s ， 最不利点水枪充实水柱长度按不小 于 1 0 m 计 ； 3 )隧道外消火栓用水量为 3 0 L s 。 在原施工图设计方案 中， 高位消防水池设在与 水泵房同侧的隧道洞顶 附近 ， 高位消 防水池池底高 程应能满足向黄隧道内最不利点消火栓出水灭火时 水压要求。水泵房旁设 1 座低位消防水池， 经消防 基金项 目： “ 十一五” 国家科技 支撑计 划重大项 目( 2 0 0 9 B A G 1 3 A 0 2 ) ； 广东省交通运输厅重点工程科技项 目( 2 0 1 0 0 6 ) ； 江西省交通运输厅 科技项 目( 2 0 0 7 3 9 ) 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 7 0 3 作者简介 ： 王少飞 ( 1 9 8 3 一 ) ， 男 ， 陕西省富平县人 ， 硕士 ， 工程师 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m l 0 8 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2年第 6期 王少飞 ， 等 ： 公路隧道消防系统 气压给水设计 1 0 9 气 压 水 罐设 4个 压 力 控 制 点 ： P。 ，P ： ，P ， P s 2 ， 其中 ： P 为气压水罐最低工作 压力或气压水罐充 气 压力 ， 即最不利点消火栓所需的水压 ， MP a ； P ： 为气压水罐最高工作压力 ， 即消防水泵启动 压力， M P a ， 按式( 2 ) 计算： P 2 =( P 1 + O 0 9 8 ) 6 0 0 9 8 。 ( 2 ) P 为稳压水容积下限水位压力 ， MP a ； P 为稳压水容积 上限水位压力 ， MP a ， 即气 压 水罐最高工作压力 。 压力传感器对精 度 、 稳 定性有一 定要求 ， 一般 应使缓 冲水容积的上 、 下限水位压差不小于 0 0 2 、 i = ：一 J P 5 1 l P 图4隔膜式气压水罐 0 0 3 M P a ， 稳压水容积 的上 、 下 限水位压差 不小于 0 0 5 0 0 6 MP a ， 故 P s 1 = P 2 + ( 0 0 2 0 0 3 )， ( 3 ) P s 2 = P s 1 + ( 0 0 5 0 0 6 )。 ( 4 ) 向黄隧道气 压水罐总容 积 ： = 卢 v x ( 1 一 ) = ( 1 0 5 ( 6 0 0 + 2 0+ 5 0 ) ) ( 1 0 7 5 ) =2 8 1 4 m ， 因 此 ， 水泵 房 内设 气 压水 罐 1台， 其 总容 积不 小 于 2 8 2 m。 。 由图 2 、 图 3可知 P =0 3 MP a ， 由此得到 P = ( 0 3 + 0 0 9 8 ) 0 7 5 0 0 9 8=0 4 3 MP a ； P =P ， + ( 0 0 20 0 3 MP a ) =0 4 50 4 6 MP a ； P s 2 =P s 1 + ( 0 0 5 0 0 6 MP a ) =0 5 0 0 5 2 M P a 。 由于向黄隧道灭火初期消防用水 由气压水罐供 给 ， 稳压水泵流量只需考虑 系统渗漏量或气压水罐 对流量的要求， 所以流量可适当小一点， 消火栓系统 稳压水泵 的流量 以约小于 1个消火栓的出水量计 。 稳压水泵设计为 1 用 1 备， 流量 Q5 L s ， 扬程 日= 4 8 m， 功率 N= 7 5 k W。 4消防水泵 、 稳压水泵控制 4 1 消防水泵控制 向黄隧道 2台消防水泵 1 用 1 备， 轮流工作， 自 动切换 ， 交替运行。消 防水泵控 制采用 中控室远程 人工控制 、 电接点压 力 自动控制 、 水泵房 内人 工控 制 、 隧道洞内人工控制 ( 手动启泵按钮 ) 等 4种模式 ( 图 5 ) ， 并在 中控室显示消防水泵运行状态。 图 5 水泵控制流程 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m l 1 0 公路交通技术 2 0 1 2丘 4 2稳压水泵控制 同样 ， 2台稳压水泵 1用 1备 ， 轮流工作 ， 自动 切换 ， 交替运行。平时气压水罐 内保持储存一定水 量( 6 7 0 L ) ， 给水管网处于高压状态。由于渗漏等原 因， 系统压力下降到 P 时， 主泵 自动启动， 水压上 升至 P 时 ， 主泵 自动停运 ； 当系统压力 又下降 到 P ， 时 ， 备用泵 自动启动 ， 如此交替运行 ， 使 系统压 力始终保持在 P ，和 P 之问。一旦有火灾发生 ， 系统压力 由P 下降到 P ： 时输 出启动消防水泵信 号并进行声光报警 ， 当消防水泵启动后返 回信号切 断稳压 水 泵 的控 制 电源 ， 之 后 手 动 恢 复 控 制 功 能 。 5结 语 本文以重庆市 向黄隧道为例 ， 介绍 了公路隧道 消防系统建设中， 当无条件设置高位消防水池时， 采 用气压给水设备 自动加压供水的设计方案 、 设备选 型 、 控制模式 ， 可为类似工程设计提供参考。 参 考 文 献 王少飞 论公路 隧道运营管理 J 现代 隧道技术， 2 0 1 0 ， 4 7 ( 增 ) ： 4 5 5 0 中华人民共和国交通运输部综合规划司 2 0 1 1年公路 水路交通运输 行业发 展统计公 报 E B O L 2 0 1 2 j 2 0 1 2 0 4 2 5 1 h t t p ： w w w mo c g o v c n 王少飞， 李科， 邓欣 单洞四车道大断面公路隧道防 火安全对策 J 工业安全与环保， 2 0 1 1 ， 3 7 ( 9 ) ： 5 6 5 7 王少飞， 林志， 陈建忠 公路隧道危险品运输管理对 策 J 消防科学与技术， 2 0 1 0 ， 2 9 ( 7 ) ： 6 2 5 6 2 9 王少飞， 林志， 余顺 公路隧道火灾事故特性及危 害 J 消防科学与技术， 2 0 1 1 ， 3 0 ( 4 ) ： 3 3 7 3 4 0 6 曾磊， 王少飞， 林志， 等 公路隧道火灾事故调查 分析 J 现代隧道技术， 2 0 1 2 ， 4 9 ( 3 ) ： 4 1 4 8 7 重庆交通科研设计院 J T G T D 7 1 -2 0 0 4 公路隧道 交通工程设计规范 S 北京： 人民交通出版社 ， 2 0 0 4 8 中华人民共和国建设部 G B 5 0 0 1 6 -2 0 0 6 建筑设计 防火规范 S 北京： 中国计划出版社 ， 2 0 0 6 9 王少飞， 李科 ， 刘桂强， 等 高速公路隧道消防系统 设计的若干问题探讨 J 消防科学与技术 ， 2 0 1 2， 3 1 ( 增) ： 2 7 2 8 1 0 石磊 ， 谢晓晴 城市水下长隧道的消防水系统设计探 讨 J 中国给水排水， 2 0 1 0 ， 2 6 ( 4 ) ： 4 2 4 4 ， 4 8 1 1 王健 ， 闫东晗， 李国斌 越江隧道给排水消防设计 J 给水排水， 2 0 0 4 ， 3 0 ( 1 2 ) ： 7 2 7 5 1 2 康华刚 西康高速公路秦岭终南山特长隧道消防系统 设计总体构思 J 给水排水 ， 2 0 0 7 ， 3 3 ( 4 ) ： 6 6 7 1 1 3 蒋亚新 南京长江隧道水消防系统设计 J 给水排 水 ， 2 0 0 7 ， 3 3 ( 8 ) ： 7 7 8 1 1 4 姚洁， 许嘉炯， 邬亦俊， 等 越江隧道给排水及消防系 统选择与设计 J 给水排水 ， 2 0 0 7， 3 3 ( 8 ) ： 8 2 8 6 1 5 康华刚 西康高速公路秦岭终南山特长隧道消防设计 方案比选 J 给水排水 ， 2 0 0 7， 3 3 ( 9 ) ： 7 4 7 7 1 6 招商局重庆交通科研设计院有限公司 重庆市南岸区 向家坡至黄桷垭公路工程两阶段施工图设计 z 重 庆： 招商局重庆交通科研设计院有限公司， 2 0 1 1 1 7 招商局重庆交通科研设计院有限公司 重庆市南岸区 向家坡至黄桷垭公路工程隧道 肖防系统施工图设计 变更 z 重庆 ： 招商局重庆交通科研设计院有 限公 司 ， 2 0 1 2 1 8 建设部建筑设计院 C E C S 7 6 ： 9 5 气压给水设计规范 s 北京： 中国工程建设标准化协会 ， 1 9 9 5 1 9 中国建筑标准设计研究院 9 8 S 2 0 5 消防增压稳压设 备选用与安装( 隔膜式气压水罐) S 北京： 中国计划 出版社 ， 2 0 0 9 J 1 j 1 2 3 4 5 _一一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m