摘要:高速公路山区长隧道的消防系统是隧道机电设施中的重要组成部分，是确保隧道安全运行，降低火灾事故风险的重要保障．但是相较于照明设施、供配电设施、监控与通信设施等，消防系统中的大部分设备在日常工作中应用率低，出现故障时不易被发现，维修难度大．通过对高速公路长隧道内火灾事故的成因分析、便于运维管理的消防设施分类、消防设施具体运维管理措施等方面入手，形成一套行之有效的运管流程，从而切实履行隧道管理单位的运维管理职责，降低了高速公路长隧道的养护风险．
关键词:隧道;火灾;消防系统;运维管理
1概述
随着我国经济的不断发展和私家车保有量的不断提升，通过高速公路驾车出行已成为常见的出行方式之一，提供更加安全、畅通的高速公路出行服务已成为当下高速公路运营单位的重要工作．高速公路山区长隧道具有结构复杂，纵深较长等特点，洞内为半封闭空间，特殊事件可达性低，联络与救援困难，一旦发生火灾事故，若不采取妥当措施，极易产生重大后果．高速公路山区长隧道消防系统作为隧道机电设施中的重要组成部分，逐渐引起了大家的重视．消防系统的稳定运行与否，将直接影响到高速公路长隧道的安全保障能力．采取适宜的管理措施，确保消防系统持续稳定可用，可有效减少火灾事故造成的损失，降低隧道内二次事故发生的几率．
2高速公路长隧道火灾事故分析
高速公路长隧道消防系统的运维管理和火灾事故的成因、特点以及消防组织等因素有较大的相关性，只有更好地统计分析火灾事故特点，才能更好地开展运维工作，才能达到有的放矢、快速高效的工作目标．
2.1隧道内发生火灾的主要原因．根据实际工作经验，高速公路隧道内发生火灾的主要原因可分为3类，分别是“人”“车”“隧”．“人”指的是车辆驾驶人员的不当操作造成的火灾事故，包括疲劳驾驶或违规操作导致车辆之间不慎碰撞、剐蹭、连环相撞等事故引起的火灾．“车”指的是车辆本身因素造成的火灾，包括因车辆自身日常安全检查、维修保养不到位导致的电气线路短路、车辆自燃事故，以及装载的货物储存不当导致货物自燃的事故．“隧”指的是因隧道本身发生突发情况造成的火灾事故，包括隧道发生工程塌方、设备短路造成的火灾事故．
2.2隧道内火灾的主要特点．2.2.1火灾环境特殊．高速公路长隧道单洞长度一般大于1000m［1］，空间狭长，内部空间小，为半封闭空间，如果发生火灾，火势发展迅速，排烟相对困难，能见度差，燃烧温度高，容易形成温室效应，给应急处置工作带来极大的困难，容易导致人员伤亡，并造成极大的经济损失．隧道内发生火灾时，受限于隧道内空气不多，多产生不完全燃烧，烟雾较大，起火点附近能见度低，会产生浓度较高的CO，对逃生人流产生不利影响．在发现火灾，启动通风设施后，风机在降低CO浓度、提高能见度的同时，会导致火势加剧，火灾蔓延并迅速加热空气，顺风时空气温度可到1200℃，极易将事故地周边的车辆、机电设施等可燃物引燃［2］．火焰高温烘烤洞壁也会对隧道内土建设施造成不利影响，在救火过程中，容易发生洞顶或洞壁混凝土脱落现象．2.2.2隧道火灾有着独特的物理特性．高速公路上行驶车辆具有高车流量和高车辆行驶速度的特点，会导致高速公路长隧道内空气长期存在一定的对流速度，十分有利于火灾的蔓延．同时，隧道处于山体内部或地下，密封条件好，热量不容易散出，发生火灾时，升温速度快、持续时间长．隧道内火灾产生的大量含有CO的高浓度烟雾，会大大降低隧道内的能见度，且短时间内难以排出．而这也是隧道火灾事故更容易造成人员伤亡的主要原因．2.2.3车辆、人员疏散工作较难．高速公路双向分离行驶的特点使得发生火灾时，火灾事故点后续的车辆较难掉头驶离隧道，人员弃车跑离隧道对司乘人员个人身体素质有一定的要求且所需时间较长．高速公路长隧道相较于城市公路隧道，车流量高峰周期较难确定，发生火灾时，隧道中车辆数量、堵塞情况和疏散的把控十分困难．由于救援面小，路线单一，处置过程中应急处置路线与车辆、人员疏散路线高度重叠，稍有不慎，极易出现二次事故．当火势较大、洞内温度过高时，隧道洞顶衬砌有脱落的风险，对应急力量、逃生人流、车辆造成二次伤害，使得火灾事故应急处置的难度大大增加．2.2.4火灾导致的后果更加严重．高速公路长隧道作为高速公路网中的关键设施，可替代性弱，火灾事故后封路施工对整个高速公路网的影响较大，且火灾导致的机电设施损坏、衬砌混凝土强度降低、衬砌结构损坏等情况，修复难度也较大．2.2.5火灾事故不可预见性．从隧道内火灾事故的引发原因分析，除“隧”可通过运营单位主动作为、精细养护降低火灾发生风险外，“人”和“车”两类存在不可控的情况，司机的驾驶技能和身体状况，车辆的本身情况和所运载的货物是不可知的，高车流量下极难进行预测工作．不同类型火灾的应对措施、发展蔓延规律、扩散速度各不相同，如何采取适宜措施较难把握．
2.3消防组织一般形式．隧道内发生火灾时，为了尽可能减少人员伤亡和财产损失，把火灾控制在萌芽阶段，实际工作中，按到场时间顺序，一般分为3组应急力量．第1组是事故车司机、乘客及附近车辆的司乘人员，他们是总是首先发现和面临火灾，但一般没有专门的消防技能，可通过车辆自带的灭火器和洞壁消防箱内的干粉灭火器对一般火情进行先期处理．第2组是隧道运管单位的应急处置人员，他们有一定的消防技能，会使用隧道内的消防设施，可利用水成膜灭火系统和水消防系统对一般火灾进行初期处置．但是遇危化品事故或较大的火灾事故时，隧道运营单位会通过情报板、隧道内广播系统、交通指示灯、紧急电话等提示现场的司乘人员优先疏散，隧道应急处置人员的主要工作也是提示其他车辆不要再进入隧道、协助交管部门疏散人员．第3组是专业消防部门，他们有专业的消防技能和丰富的火灾处置经验，有专门的应急处置工具，可使用消防车、消火栓等消防设备对火情进行有效控制．
3隧道消防系统现状
高速公路隧道消防系统的设置标准目前主要根据《公路隧道设计规范第二册交通工程与附属设施》(JTGD70/2—2014)确定，通过综合衡量隧道单洞长度和设计年度预测隧道单洞年平均日交通量两个因素，确定隧道内应设的消防设施种类［3］．高速公路隧道消防系统的养护标准目前主要依据《公路养护技术规范》(JTGH12—2015)执行．高速公路山区长隧道一般均有较为齐备的消防系统，为便于管理，笔者所在的单位在管理过程中，一般将消防系统分为4部分，分别为火灾监测、水消防系统、干粉灭火器和电光标志［4］．
3.1火灾监测．隧道内常用的火灾监测设施主要有光纤光栅感温火灾探测系统、线型感温光纤火灾探测系统和双波长火焰探测器．笔者所在的隧道由安装于洞壁的双波长火灾探测器及手动报警按钮组成，双波长火灾探测器可根据火灾中辐射光的波长及火焰闪烁频率判定火灾，监视角度为水平方向180°，垂直方向180°，探测距离约60m，具有响应速度快、抗干扰能力强、易于维护的特点，通过与隧道内视频事件检测系统互补，可有效实现快速探测、及时提醒的功能．当有人员触动手动报警按钮或双波长火灾探测器自动检测到火灾信号后，火灾报警控制器上便会显示报警点或火情点的位置，并将信号传输到计算机系统，防控软件中便会通过声音及弹出相应图像的方式，向监控室值守人员预警．
3.2水消防系统．水消防系统一般由消火栓、水成膜泡沫灭火装置、消防供水设施和电伴热系统组成，其中电伴热系统是寒冷地区确保冬季有消防用水的关键保障设施，也是消防系统保障工作中的难点．消火栓和水成膜泡沫灭火装置位于隧道内洞壁设备箱中，设置于行车方向右侧，即应急车道侧，间距50m，消火栓一般配备2支水枪、2条20m水龙带、水成膜泡沫灭火装置一般配备一个40L的水成膜泡沫原液储存箱．水成膜泡沫灭火装置主要用于扑灭油类物质引起的火灾，使用时储存箱中的泡沫经水射器按比例与水混合后喷出，在燃烧物质与空气间形成隔断的保护膜，从而达到灭火的目的．消防供水设施由消防水池、水泵房、消防管道、减压阀组、室外消火栓、室外接合器组成．限于隧道分布特点，笔者所在单位现有的消防水池均为地位清水池，经水泵房直接输送到隧道内，水泵房中均设2台立式消防水泵，1用1备，火灾事故时，可直接向隧道内消防水管提供工作压力．配备2台稳压泵，1用1备，1套气罐作为平常压力维持．电伴热系统由发热电缆、探测点及温度控制器及其控制系统组成，可采用本地自动/手动控制、监控中心远程遥控控制，主要通过将发热电缆延管道、阀门、消防设备以均匀缠绕的方式加热，管道外侧包裹保温材料，通过探测器了解实时温度，温度控制器根据需求控制发热电缆启动/关闭，实现以相对较少的能量获得最好的使用效果［5］．
3.3干粉灭火器．在行车方向右侧，即应急车道侧间距50m设置洞壁消防箱，内置磷酸铵干粉手提式灭火器，并在箱体上分设置消防指示标志．
3.4电光标志．设于隧道洞壁的功能指示标志，主要有紧急电话指示标志、消防设备指示标志、人行横通道指示标志、车行横通道指示标志、疏散指示标志等．
4消防系统的运维管理
隧道消防系统作为预防性设施，它的存在感很弱，在运维管理过程中，体现的往往是“运管十年功、使用一分钟”的特点，在很多隧道中，消防系统中的大部分设备在实际工作中使用频率很低，甚至有部分隧道的消防系统，除检修外，数年才会正常使用一次．消防系统的正常使用频率低，代表着隧道安全运行的周期长，但就设施的运维管理工作来说，隧道长时间未发生火灾，消防系统未正常使用，这极易导致运维管理人员产生疏忽大意的思想，若不能持之以恒地以高标准做好消防系统的运维管理工作，消防系统在发生火灾事件时则无法发挥作用，将给通行隧道的车户及隧道运管单位造成极其严峻的后果．消防系统的运维管工作一般从运维人员管理、设施状态监测、多系统联动互补、演练实践检验等方面入手，通过完善的PDCA闭环管理，借助信息化数据收集系统，将专业技术人员从繁杂的重复性工作中释放出来，在降低运维管理成本的同时，降低因持续开展重复性工作产生的惯性思维而导致的风险，提升消防系统的实际保障能力［6］．
4.1制度护航，确保整体工作高效．没有一个严格的制度保障，是很难做好隧道消防系统保障工作的．为此，以隧道养护技术规范为根基，制定了隧道消防系统运维管理制度，根据开展工作内容的差异，对运维队伍相关工作进行明确分工，责任到人;制订全年性工作实施方案，并在每月对工作进行细化分解，确保各项工作开展有序;制定日常巡查、清洁维护及定期检测的频次、范围、内容的量化考评指标，督促各班组工作到位，保障有力．
4.2完善预案，确保应急工作有章可循．对隧道内由突发事件引起的或可能造成隧道管理过程中出现中断、阻塞，财产损失、重大人员伤亡及严重社会危害的事件进行识别，分成交通类、消防类、治安类、机电类、结构类、拥堵类、天气类和其他类8大类突发事件，结合每个隧道的地理位置、设施情况、周边环境因素等信息，编制应急预案，明确处置流程，形成了“一隧一预，一类一方法”的应急保障机制．特别是针对火灾类突发事件，细化监控室的具体设备操作程序和信息传递流程，明确应急小组的现场处置工作内容，确保发生火灾事件时，第一时间将信息传递至隧道内司乘人员，为他们安全疏散争取更多的时间，及时将信息传递到各个应急单位，采取适宜措施，力争将人员伤亡和财产损失控制到最低．
4.3抓住重点，确保关键系统稳定可用．水消防设施是长隧道消防系统的重要组成部分，水消防系统中的水位、水压、水温几个指标，是消防系统能否正常实现功能的核心要素．消防水池的水位直接代表着隧道消防系统的当前可用水量，水压直接代表着隧道消防系统的处突能力，水温直接代表着消防用水的可用性，特别是在冬季冰冻期，若不对水温进行有效监测，极易出现因电伴热设施偶发性故障导致消防管道结冰、冻裂事件，对消防系统的可用性造成较大的影响．为便于管理，在消防管道中设置温度传感器、压力传感器，在消防水池设置液位仪，在消防水泵设置状态监测仪，通过工业以太网交换机进入光纤传输系统，将消防系统中数据实时传送至隧道监控中心，降低系统状态监测难度，确保消防系统稳定可用．
4.4系统联动，有效提升抗风险能力．根据运营期的高速公路隧道火灾基本都与车辆有关的特点，充分发挥双波长火灾探测器和视频事件检测系统功能，通过不同设施分别对隧道内光线频谱探测和异常车辆监测，综合分析隧道内车辆通行状况，自动检测异常事件，实时提醒，从而降低火灾事件的发现时长，提升火灾事件的发现率，为及时采取适宜的应对措施创造更多的可能［7-8］．
4.5应急演练，定期检验实战能力．应急演练是检验消防系统功能完善性的重要手段，通过火灾事件的全过程模拟应急处置，可很好地检验监测设施的灵敏度和响应时效性、水消防系统和灭火器的易用性、电光标志指示功能的适用性．根据隧道运维管理实际情况，一般将演练工作进行分级，以月为周期开展分项性的应急演练，对系统中部分设施进行针对性的操作练习;以年为周期，对消防系统整体功能进行测试演练;不定期邀请交通、消防相关专业队伍进行联合应急演练．通过三级演练模式，提升隧道消防系统整体保障能力．
5结论
高速公路隧道消防系统的运维管理有别于系统建设，是一项长期性不间断的工作，是一项容错率为零的系统保障工作．做好消防系统的运维管理工作，时刻确保它的可用性，是隧道管理工作中的重要环节，也是客户安全通行高速公路隧道的重要保障．
作者:赵永生 单位:八达岭高速公路管理分公司