【给排水精品案例】第三期：国内最大地下互通式立交隧道消防系统设计

深圳市东部过境高速公路，全线共设置隧道4座，分别为莲塘隧道、仙湖隧道、林果场隧道和北公坳隧道，设计车速60 km/h，为目前国内跨境（即宽度）最大的地下互通隧道，也是目前国内第一座真正意义上的地下互通立交。

立交隧道的消防系统设计，目前国家尚无针对性的设计规范可以套用，笔者以道路纵断高程差最大的莲塘隧道为例，系统总结了消防设计的思路、方法和特点，并对隧道消防工程设计中几个关键问题进行探讨，提出相关建议供设计人员参考。

一、公路隧道消防设施的确定

深圳市东部过境高速公路工程公路等级为高速公路，主线设计时速60 km/h，单洞长度约3.1 km，远期隧道单洞平均日交通量15 000 pcu/d。按照《公路隧道设计规范》（第二册交通工程与附属设施）（JTG D70/2-2014，以下简称“公路规”），其消防设施配置等级为A+，设计应选用灭火器、消火栓、固定式水成膜泡沫灭火装置相结合的方案。

二、地下互通式消防隧道特点
2.1立交隧道消防系统的特点

高差大：立交隧道内道路的高点和低点之间可达到近几十米的高差，这将加大隧道内消防管网设计的难度，成为地下互通式立交隧道消防系统整体方案的决定性因素。

2.2立交隧道消防系统分区设计

深圳市东部过境高速公路工程隧道消防设施采用灭火器、消火栓、固定式水成膜泡沫灭火装置相结合的设计，因此消防环状管网的系统压力应统一考虑：消火栓动压范围为0.3～0.5 MPa，固定式水成膜泡沫灭火装置动压范围为0.4～0.8 MPa，故本工程消防管网各节点动压标准采用0.4～0.5 MPa，各节点静压标准为小于0.8 MPa。

莲塘隧道分为南北走向的左线（K线）和右线（R0、R1线），为保证消防管网的安全运行，需选取管网中最高点、最远点和最低点处的消火栓分别计算各关键节点的栓口压力，以满足规范中动压和静压的设计标准。

经计算，各关键控制点的消火栓栓口压力如表1所示。左线和右线在道路最低点处的消火栓栓口静压均超过0.8 MPa，不利于日后管网的长期安全运行。应在整条隧道内根据设计路面高差，进行合理分区。

经多方案计算分析，确定将莲塘隧道内的消防管网分成南、北两套环路，分别由分设在两端洞口的消防水池和消防泵房向其供水。其系统图详见图1。

各关键控制点的消火栓栓口压力计算如表2、表3所示。分区后，南北两个环状管网内的各消火栓的栓口静压和最小栓口动压均可满足规范要求，同时所有动压超过0.5 MPa的消火栓均应设置减压阀。

三、立交隧道消防系统设计

莲塘隧道消防系统主要包括隧道外消防供水系统、隧道洞口消防系统和隧道内消防系统。

3.1隧道外消防供水系统

本工程将隧道围岩裂隙水收集回用，与市政供水进行叠加组合使用，共同补给洞口外的消防水池（消防水池内应设水位遥测装置）。本工程隧道内消火栓一次灭火用水量为20 L/s，固定式水成膜泡沫灭火器为1 L/s，共计21 L/s；火灾延续时间为4 h，通过以上参数可计算得出消防水池有效容积。此外，消防水池的容积除应能容纳隧道内一次消防用水量外，尚应能容纳隧道内冲洗所需的调节容积，并需校核其补水时间不宜超过48 h。

本工程采用临时高压消防给水系统，即设置消防泵房，火灾时能自动启动消防水泵以满足消防设施所需的工作压力和流量的供水系统。分别在莲塘隧道的南、北洞口各设置1座消防泵房，每座泵房内共设置3台水泵，其中2台水泵（1用1备）供给隧道内消火栓管路；另外1台水泵供给高位消防水箱。其泵房型式见图2。

3.1.3高位消防水箱

本工程南、北洞口各设置1座高位消防水箱，其箱内最低有效水位建议参照下式计算：最低有效水位=最高点消火栓栓口高度+栓口最小动压+管路总损失，式中：最高点消火栓栓口高度为隧道内环状消防管网内道路最高点高程+1.1 m；本工程消防管网各节点动压标准采用0.4～0.5 MPa，栓口最小动压取为0.4 MPa；管路总损失为高位消防水箱出水管至隧道内消防管网之间的管道沿程损失与局部损失之和。

3.2隧道洞口消防系统

消防水泵接合器分别在莲塘隧道的左线（K线）和右线（R0、R1线）的南、北两侧洞口外行车方向的右侧处设置，用于消防车给隧道内消防管网补水，做法详见标准图集《消防水泵接合器安装》（99S203-30）。

室外消火栓分别在莲塘隧道的左线（K线）和右线（R0、R1线）的南、北两侧洞口外行车方向的右侧处设置，用于火灾时供给消防车取水用，型号选用SS100/65型干管浅装式消火栓。

隧道外消防管道采用DN200热镀锌钢管，卡箍式接口，在出入洞口处均连接成环状，并在每个隧道洞口设置检修阀。根据现场条件尽量采用埋地敷设管道，横穿道路时设置钢套管，覆土不小于0.7 m，用以保护管道。埋地敷设的管道、明设管道及池内安装管道内外壁防腐均采用IPN8710互穿网络涂料加强级防腐。隧道入口和出口消防管道最低点处均设置泄水阀井，其排出口尽量接入新建涵洞或向路基外侧散排，避免冲刷路基边坡。

3.3隧道内消防系统