陕北地处中温带，冬季受干燥而寒冷的变性极地大陆性气团控制，最低气温可达零下二十摄氏度以下。低温会造成高速公路隧道水消防系统给水设施和给水管网的损坏，火灾一旦发生，给水扑救工作难以及时进行，可能会造成极大的危害和巨大的经济损失，所以隧道消防管道系统的冬季防冻工作非常重要。为了保证水消防系统在低温下能够正常使用，国内技术专家曾提出过多种消防管道防冻方案，如加压防冻、太阳能加热防冻、地/水源热泵加热防冻、电伴热防冻及填充防冻液防冻等措施，但因加压防冻、太阳能加热防冻、地/水源热泵加热防冻等方案受到设施自身条件、水的理化指标及气温条件的限制，无法在极低温天气情况下持续满足防冻要求，保障水消防系统的稳定运行。

同时由于陕北地区高速公路部分长隧道现有水消防系统电伴热系统老化严重，在冬季部分已不能正常使用，存在较大安全隐患，如重新进行改造，在全线隧道老化电伴热系统的拆除及新建方面将耗资巨大。为克服冬季水消防系统防冻问题，以投入较少建设经费及运营费用为前提，经深入探讨多种可行的消防管道防冻措施并进行经济效益对比分析，创新的提出使用具有阻燃性质的消防管道防冻液进行防冻，并形成“寒区公路隧道水消防系统防冻液应用研究”这一课题项目。课题提出在我省陕北地区使用可灭火防冻液代替水填充于公路隧道消防管道进行防冻，以期达到冬季消防管道系统正常运行的目的。

研究项目的主要创新性主要体现在以下几点：

（1）交通运输工程。经与传统隧道消防电伴热系统防冻技术对比分析，隧道消防系统管道填充防冻液防冻技术具备前期投资小、运营及维护费用低、节能环保的特点，取得陕西省交通运输厅组织的项目验收报告；

（2）材料科学。将防冻液赋予灭火剂功能，经应用可灭火防冻液的消防系统，在冬季最低能够满足-50℃时正常稳定运行，可靠性高；防冻液符合GB 17835-2008《水系灭火剂》国标要求，经国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心检测合格，取得《水系灭火剂》合格检测报告，可作为水系灭火剂使用，也可联动水成膜灭火系统（防冻液主要成分不与以碳氢表面活性剂与氟碳表面活性剂为基料水成膜灭火剂反应）消灭其他类火灾；

（3）材料科学。可灭火防冻液在三年内性态稳定，效果持续。达到使用有效期后，创新的将防冻液、灭火剂与融雪剂功能相结合，废液可作为环保液体融雪剂来进行道路融雪除冰，取得《融雪液》合格检测报告，符合GB/T23851-2017《融雪剂》要求使用。

（4）化学工程。创新的将防冻液调制为防冻阻燃添加结合移动式搅拌溶解装置在隧道现场使用，大大节约生产及运输成本。

与传统技术相比，前期投资小、运营及维护费用低、节能环保的特点，相较于现阶段使用的其他各类隧道消防管道防冻措施，此方案能显著降低管道防冻的前期建设成本和后期运行维护成本，从而实现有效降低高速公路隧道长期运营费用的目标。

由于陕北地区高速公路部分长隧道现有水消防系统电伴热系统老化严重，在冬季部分已不能正常使用，存在较大安全隐患，如重新进行改造，在全线隧道老化电伴热系统的拆除及新建方面将耗资巨大。为克服冬季水消防系统防冻问题，以投入较少建设经费及运营费用为前提，经深入探讨多种可行的消防管道防冻措施并进行经济效益对比分析，最终从多个方案中选择使用具有阻燃性质的消防管道防冻液进行防冻，并形成“寒区公路隧道水消防系统防冻液应用研究”这一课题项目。课题提出在我省陕北地区使用可灭火防冻液代替水填充于公路隧道消防管道进行防冻，以期达到冬季消防管道系统正常运行的目的。

课题组研究团队涉及三家单位、两所高校，人才类型包括高级工程师、教授、博士、硕士、工程师等。在陕西省交通运输厅科技基金支持下，课题组针对管道防冻液在水消防系统中的应用进行了大量实地研究工作，总结温度（边界条件）—防冻液掺加量—液体流动性的条件关系（曲线），并从防冻液对水消防系统管道的腐蚀性、对橡胶垫圈促老化性，的使用于水消防管道的效果稳定性、材料的水挥发性、灭或能力、与水成膜药剂的协同性、水力坡度以及到期废液资源化处置等方面展开深入研究。课题组多次与隧道消防设计、消防施工与养护、管道型材、化学防冻材料、工业生产等方面的单位及专家进行了深入交流，不断深化了课题整体研究工作。   

成果完成试点应用后，经与电伴热系统对比分析，隧道消防系统管道填充防冻液防冻技术具备前期投资小、运营及维护费用低、节能环保的特点，能显著降低管道防冻的前期建设成本和后期运行维护成本，从而实现有效降低高速公路隧道长期运营费用的目标。具体体现在以下几方面：

⑴经应用可灭火防冻液的消防系统，在冬季最低能够满足-50℃时正常稳定运行，可靠性高；

⑵防冻液符合GB/T 17835-2008《水系灭火剂》国标要求，可联动水成膜灭火系统（防冻液主要成分不与以碳氢表面活性剂与氟碳表面活性剂为基料水成膜灭火剂反应）消灭其他类火灾；

⑶可灭火防冻液救火喷洒后不对消防管道、电缆、混凝土及沥青路面造成腐蚀；

⑷可灭火防冻液对生物无毒害作用；

⑸可灭火防冻液在三年内性态稳定，效果持续。达到使用有效期后，废液可作为环保液体融雪剂来进行道路融雪除冰。

本项目研究填补了我国在低温可灭火防冻液领域研究及应用的空白，提高了我省在防冻液及灭火剂领域的研究水平，是我省积极响应并落实国家“双碳政策”方面的重要工作体现。应用成果发表核心期刊2篇，省级专业期刊发表论文1篇，在2021年世界交通运输大会等国际会议进行了成果展示及大会报告，多次受邀至全国十余省市设计院及公路运营单位进行了技术交流，受到中国公路学会、资深专家、设计院及使用单位高度评价。