某地區(qū)綜合管廊消防設(shè)計(jì)分析探究

段翔暉

甘肅省蘭州新區(qū)公安消防支隊(duì)

某地區(qū)綜合管廊消防設(shè)計(jì)分析探究

段翔暉

甘肅省蘭州新區(qū)公安消防支隊(duì)

綜合管廊在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程當(dāng)中已經(jīng)成為了一個(gè)建設(shè)的根本，為消除目前城市里面出現(xiàn)的馬路拉鏈、空中蜘蛛網(wǎng)，使城市的天空變得更加干凈、地面更加整潔，綜合管廊的建設(shè)已經(jīng)刻不容緩。通過(guò)分析研究，探討有效降低綜合管廊火災(zāi)危害的消防設(shè)計(jì)，提升管廊抗御火災(zāi)能力。

消防；綜合管廊；消防設(shè)計(jì)；分析探究

1.前言

所謂綜合管廊，是建于城市地下用于容納兩類及以上城市工程管線的構(gòu)筑物及附屬設(shè)施，稱作“地下城市管道綜合走廊”。即在城市地下建造一個(gè)隧道空間，將市政、電力、通信、燃?xì)?、給排水等各種管線集于一體，設(shè)有專門的檢修口、吊裝口和檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一建設(shè)和管理。通過(guò)建設(shè)，進(jìn)一步發(fā)揮綜合管廊信息傳遞、能源輸送、排澇減災(zāi)、廢物排氣等功能的管網(wǎng)效能，減少建設(shè)、維護(hù)的資源浪費(fèi)，是保障城市運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和“生命線”。綜合管廊在不同的國(guó)家和地區(qū)有著不同的名稱。在日本稱為“共同溝”，在臺(tái)灣稱為“共同管道”，在歐美稱為“Com?mon Service Tunnel”。根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB50838-2015），綜合管廊根據(jù)其所收容的管線不同，其性質(zhì)及結(jié)構(gòu)亦有所不同，大致可區(qū)分為干線綜合管廊、支線綜合管廊、纜線綜合管廊三種。綜合管廊主要火災(zāi)危險(xiǎn)因素有燃?xì)夤艿?、電線電纜遇高溫或明火可能發(fā)生火災(zāi)；電器設(shè)備短路引起火災(zāi)等。筆者根據(jù)其火災(zāi)危險(xiǎn)性分別對(duì)建構(gòu)筑物防火措施、自動(dòng)滅火及火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警措施、化學(xué)消防及電氣消防措施等方面進(jìn)行分析探究，以保證此類建設(shè)工程的消防安全。

圖1 綜合管廊分類

2.綜合管廊概況

圖2 某地區(qū)綜合管廊總布局圖

該綜合管廊位于國(guó)家級(jí)新區(qū)職教園區(qū)組團(tuán)、綜合服務(wù)組團(tuán)、綜合產(chǎn)業(yè)片區(qū)。新建主廊79.39km，支廊24.142km。管廊主要容納給水、中水、熱力、燃?xì)?、電力、通訊、廣播電視等管線，根據(jù)管線專項(xiàng)規(guī)劃和可行性研究報(bào)告的管線種類布置管廊艙室，主廊艙室為1-3艙，支廊為1-2艙。區(qū)域內(nèi)設(shè)置一層框架結(jié)構(gòu)中控室、監(jiān)控中心和分控中心各1間。（見(jiàn)圖2所示）

3.綜合管廊火災(zāi)危險(xiǎn)性

綜合管廊主要容納給水、中水、熱力、燃?xì)狻㈦娏?、通訊、廣播電視等管線，此外可能還設(shè)置有部分自用纜線設(shè)施。綜合考慮，建構(gòu)筑物燃燒性能的可靠性、電氣火災(zāi)的危險(xiǎn)性、防火分隔設(shè)置的合理性、滅火及報(bào)警系統(tǒng)選型的準(zhǔn)確性、用電及通風(fēng)排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性等在綜合管廊抗御火災(zāi)方面起到了至關(guān)重要的作用。

4.有效降低火災(zāi)危害的措施

4.1 結(jié)構(gòu)燃燒性能

綜合管廊內(nèi)的防火墻、承重墻、柱、梁等建筑構(gòu)建的燃燒性能決定了綜合管廊內(nèi)的安全，按照《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB50838-2015）明確艙室火災(zāi)危險(xiǎn)類別，耐火等級(jí)一級(jí)，主結(jié)構(gòu)應(yīng)為耐火極限不低于3.0h的不燃性結(jié)構(gòu)，不同艙室之間應(yīng)采用不低于3.0h的不燃性結(jié)構(gòu)進(jìn)行分隔，內(nèi)部裝修材料（除嵌縫材料外）應(yīng)采用不然材料。

圖3 艙室火災(zāi)危險(xiǎn)類別

4.2 電氣火災(zāi)危險(xiǎn)

綜合管廊內(nèi)敷設(shè)的可燃物主要是電線電纜，且電線電纜往往集中成排布置，火災(zāi)荷載較大，危險(xiǎn)性較高。電氣線路發(fā)生火災(zāi)，主要是由于線路的短路、過(guò)載火災(zāi)接觸電阻過(guò)大等原因，產(chǎn)生電火花、電弧或引起電線、電纜過(guò)熱造成火災(zāi)。因此，選取合適的電纜類型、采取必要的保護(hù)措施，不僅能夠降低火災(zāi)發(fā)生的可能性，還能延長(zhǎng)電纜的壽命。

4.3 防火分隔設(shè)置

在綜合管廊內(nèi)部采用防火墻、防火包等防火設(shè)施進(jìn)行防火分隔，能在一定時(shí)間內(nèi)防止火災(zāi)向其余部分的局部空間蔓延，對(duì)于控制火災(zāi)具有十分重要的意義。根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB50838-2015），綜合管廊的燃?xì)馀?、電力艙、通信艙以及綜合艙等，均按不超過(guò)200m設(shè)一個(gè)防火分區(qū)。各艙室之間采用防火墻進(jìn)行隔離，防火墻上供人員通行的門采用甲級(jí)防火門，管線穿越防火墻部分采用防火包進(jìn)行嚴(yán)密封堵。同時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行人員出入口、逃生口等接點(diǎn)設(shè)計(jì)，確保每個(gè)防火分區(qū)安全疏散符合要求。

4.4 滅火系統(tǒng)選型

綜合管廊不同于普通民用建筑、工業(yè)建筑，有效的滅火系統(tǒng)選型對(duì)撲救電力艙、綜合艙等艙室初期火災(zāi)將起到至關(guān)重要的作用。

水噴霧滅火系統(tǒng)：通過(guò)對(duì)電纜火災(zāi)設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度、持續(xù)噴霧時(shí)間和噴頭工作壓力等多個(gè)項(xiàng)目計(jì)算得出，水噴霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量較大，一般市政給水管道無(wú)法直接供水，且供水干管過(guò)大，在綜合管廊內(nèi)施工建設(shè)難度大。同時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)作后排水量大，容易造成次生災(zāi)害。

氣體滅火系統(tǒng)：氣體滅火系統(tǒng)常用的有七氟丙烷滅火系統(tǒng)、二氧化碳滅火系統(tǒng)、IG541混合氣體滅火系統(tǒng)等。儲(chǔ)壓式七氟丙烷遇熱分解產(chǎn)物與空氣中的水蒸氣結(jié)合形成氫氟酸，易對(duì)電纜及其他管線造成損害，且不適合長(zhǎng)距離輸送。二氧化碳滅火系統(tǒng)和IG541混合氣體滅火系統(tǒng)所需滅火濃度較高，瓶組設(shè)置數(shù)量多，不適宜在綜合管廊內(nèi)設(shè)置，且造價(jià)較高。

超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)：超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)滅火效能強(qiáng)，系統(tǒng)安裝方便、成本較低，且滅火藥劑用量小，滅火成本低。但綜合管廊內(nèi)電力艙每一個(gè)防火分區(qū)的設(shè)置不能超過(guò)200m，所需滅火裝置安裝數(shù)量多，維護(hù)保養(yǎng)成本較高，噴射后現(xiàn)場(chǎng)清理困難。

細(xì)水霧滅火系統(tǒng)：細(xì)水霧粒徑小，表面積比相同體積的水更大，吸收火焰的熱量快，小粒徑的霧滴遇火焰高溫迅速氣化，也吸收大量熱量，能使火災(zāi)溫度迅速降低。同時(shí)，細(xì)水霧滅火系統(tǒng)動(dòng)作后對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

S型熱氣溶膠滅火系統(tǒng)：S型熱氣溶膠滅火系統(tǒng)主要由鍶鹽作為主氧化劑，鍶離子不吸濕，不會(huì)形成導(dǎo)電溶液，不會(huì)對(duì)電器設(shè)備造成損壞，且該系統(tǒng)不用鋪設(shè)管網(wǎng)以節(jié)省空間，安裝簡(jiǎn)單方便，滅火劑用量少，維修成本低。

目前，國(guó)內(nèi)綜合管廊內(nèi)設(shè)置滅火系統(tǒng)，選型不統(tǒng)一，需因地制宜，根據(jù)實(shí)際選擇可靠的滅火設(shè)施，本工程設(shè)計(jì)選用S型熱氣溶膠預(yù)制滅火系統(tǒng)。

4.4.1 滅火裝置參數(shù)

工作環(huán)境：溫度-20℃～+55℃，相對(duì)濕度≤95%；

噴射時(shí)間：≤2min；

噴口溫度：≤180℃；

啟動(dòng)條件：DC24V 1A；

多臺(tái)裝置連接方式：串聯(lián)。

4.4.2 滅火流程

S型熱氣溶膠滅火系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種啟動(dòng)形式，可相互轉(zhuǎn)換。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火災(zāi)探測(cè)器將信號(hào)傳給火災(zāi)報(bào)警控制器，火災(zāi)報(bào)警控制器收到信號(hào)后，立即啟動(dòng)聲光報(bào)警器，S型熱氣溶膠滅火系統(tǒng)進(jìn)行全淹沒(méi)滅火（手動(dòng)或者自動(dòng)模式啟動(dòng)）。

4.4.3 設(shè)計(jì)選型

S型熱氣溶膠預(yù)制滅火裝置一般分為落地柜式和懸掛式。為確保滅火效果，熱氣溶膠預(yù)制滅火裝置的噴口宜高于防護(hù)區(qū)地面2m。考慮到綜合艙及電力艙較為狹窄，同時(shí)減少熱氣溶膠滅火裝置對(duì)管廊空間的占用，設(shè)計(jì)采用懸掛式S型熱氣溶膠預(yù)制滅火裝置，吊頂安裝或設(shè)置在導(dǎo)煙管隱藏在房間吊頂內(nèi)。

針對(duì)綜合管廊的防火分區(qū)相對(duì)較長(zhǎng)的實(shí)際情況，為使滅火劑以合理的速度進(jìn)行擴(kuò)散，除了均勻、合理的布置滅火裝置外，適當(dāng)增加滅火劑濃度是較為有效的辦法，在設(shè)計(jì)用量計(jì)算中通過(guò)引入容積修正系數(shù)Kv來(lái)解決此問(wèn)題。

W=C2×Kv×V

式中W—滅火劑設(shè)計(jì)用量（kg）；

C2—滅火設(shè)計(jì)密度（kg/m3）；

V—防護(hù)區(qū)凈容積（m3）；

Kv—容積修正系數(shù)（V＜500m3，Kv=1.0；500m3≤V＜1000m3，Kv=1.1；V≥500m3，Kv=1.2）。

在綜合管廊艙室內(nèi)，其滅火設(shè)計(jì)密度參照電纜隧道滅火時(shí)S型熱氣溶膠的滅火設(shè)計(jì)密度選取，為140g/m3；監(jiān)控中心的統(tǒng)一管理信息平臺(tái)機(jī)房，其滅火設(shè)計(jì)密度參照電子計(jì)算機(jī)房滅火時(shí)S型熱氣溶膠的滅火設(shè)計(jì)密度選取，為130g/m3。綜合管廊綜合艙、電力電纜艙的每一個(gè)防火分區(qū)及統(tǒng)一管理信息平臺(tái)機(jī)房?jī)?nèi)均設(shè)置一套懸掛式S型熱氣溶膠滅火裝置，由多臺(tái)滅火裝置串聯(lián)組成，設(shè)計(jì)選用S型熱氣溶膠滅火裝置的滅火劑充裝量為10kg/臺(tái)。

4.4.4 消火栓系統(tǒng)設(shè)置

分控中心、監(jiān)控中心均設(shè)室內(nèi)消火栓系統(tǒng)，采用常高壓室內(nèi)消火栓系統(tǒng)。分控中心、監(jiān)控中心室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)水量10L/s，分控中心室外消防用水量按15L/s設(shè)計(jì)，監(jiān)控中心室外消防用水按20L/ s設(shè)計(jì)。

4.4.5 滅火器配置

綜合管廊各艙室、變電站、監(jiān)控中心及分控中心等各房間內(nèi)均設(shè)置手提式磷酸銨鹽干粉滅火器。

4.5 報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

綜合管廊主要設(shè)計(jì)有火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)。

4.5.1 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

圖4 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)及光纖測(cè)溫系統(tǒng)圖

綜合管廊火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)采用控制中心報(bào)警系統(tǒng)，監(jiān)控中心監(jiān)控室兼做消防控制室。在電力艙或含電力電纜的綜合艙及設(shè)備間、各分變電站、人員出入口、監(jiān)控中心統(tǒng)一管理信息平臺(tái)機(jī)房、監(jiān)控室、高低壓配電室等部位設(shè)置火災(zāi)探測(cè)器（電力艙或含電力電纜的綜合艙，在其艙頂設(shè)置線性光纖感溫火災(zāi)探測(cè)器，在電力電纜上設(shè)置光纖感溫探測(cè)器；其余火災(zāi)檢測(cè)場(chǎng)所設(shè)置點(diǎn)式感煙探測(cè)器；如有防潮要求，可采取防潮性點(diǎn)式感煙探測(cè)器）、手動(dòng)報(bào)警按鈕（在電力艙或含電力電纜的綜合艙，監(jiān)控中心、分控中心及各變電站設(shè)置手動(dòng)報(bào)警按鈕）及聲光報(bào)警器/警鈴（在電力艙或含電力電纜的綜合艙設(shè)置警鈴，監(jiān)控中心、分控中心及各變電站設(shè)置聲光報(bào)警器）。在各變電所設(shè)置線性光纖感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)主機(jī)，當(dāng)管廊內(nèi)溫度超過(guò)一定值，由光纖感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)主機(jī)向火災(zāi)報(bào)警控制器發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)。同時(shí)，綜合管廊內(nèi)緊急電話通信系統(tǒng)與消防專用電話系統(tǒng)合用，系統(tǒng)的備用電源時(shí)間不少于3h。

當(dāng)電力艙或含電力電纜的綜合艙內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)報(bào)警探測(cè)器動(dòng)作，啟動(dòng)相應(yīng)防火分區(qū)及相鄰防火分區(qū)的聲光報(bào)警器/警鈴；同時(shí)，將火災(zāi)報(bào)警信號(hào)反饋至火災(zāi)報(bào)警控制器，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并在其圖像顯示裝置上顯示報(bào)警位置；系統(tǒng)關(guān)閉相應(yīng)防火分區(qū)及其相鄰防火分區(qū)的防火閥及風(fēng)機(jī)，并接受其動(dòng)作后的反饋信號(hào)，聯(lián)動(dòng)氣體滅火控制器發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，延時(shí)0～30s后噴放滅火劑；艙內(nèi)防火門的狀態(tài)信號(hào)，反饋至防火門監(jiān)控器。

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)配備備用電源，備用供電時(shí)間不少于3h。(見(jiàn)圖4所示)

4.5.2 可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)

燃?xì)馀撛O(shè)置總線式可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，每隔15米設(shè)置1臺(tái)具有地址編碼的防爆天然氣探測(cè)器，由總線接入可燃?xì)怏w報(bào)警控制器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各燃?xì)馀搩?nèi)可燃?xì)怏w濃度。

當(dāng)燃?xì)馀搩?nèi)泄露的天然氣濃度達(dá)到爆炸下限值的20%時(shí)，聲光報(bào)警器動(dòng)作，同時(shí)燃?xì)馀撌鹿识畏謪^(qū)及其相鄰分區(qū)的防爆事故通風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)強(qiáng)制通風(fēng)。當(dāng)燃?xì)馀搩?nèi)泄露的天然氣濃度達(dá)到爆炸下限值的25%并經(jīng)確認(rèn)后，通過(guò)統(tǒng)一管理信息平臺(tái)向燃?xì)夤颈O(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信息并要求其切斷相應(yīng)區(qū)域的緊急切斷閥。

可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)配備備用電源，備用供電時(shí)間不少于3h。

4.6 消防用電設(shè)置

綜合管廊附屬設(shè)備中消防設(shè)備、監(jiān)控與報(bào)警設(shè)備、應(yīng)急照明按二級(jí)負(fù)荷供電，天然氣管道艙的監(jiān)控與報(bào)警設(shè)備、管道緊急切斷閥、事故風(fēng)機(jī)按二級(jí)負(fù)荷供電，其余用電設(shè)備均按三級(jí)負(fù)荷供電。

消防用電設(shè)備均采用專用的供電回路，并在其配電電路的最末一級(jí)配電箱處設(shè)置自動(dòng)切換裝置。在綜合管廊每隔防火分區(qū)各人員進(jìn)出口處均設(shè)置有本防火分區(qū)通風(fēng)設(shè)備、照明燈具的控制按鈕，通風(fēng)設(shè)備應(yīng)在火災(zāi)時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。

監(jiān)控中心、分控中心和綜合管廊應(yīng)設(shè)置消防應(yīng)急照明系統(tǒng)。綜合管廊內(nèi)人行道上的一般照明的平均照度不小于15lx，最低照度不小于5lx；疏散應(yīng)急照明照度不小于5lx；出入口及設(shè)備操作處的局部照度可為100lx；監(jiān)控室一般照明照度為300lx。

4.7 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置

圖5 各艙室通風(fēng)設(shè)計(jì)參數(shù)

綜合管廊為相對(duì)封閉的地下構(gòu)筑物，宜采用自然進(jìn)風(fēng)和機(jī)械排風(fēng)相結(jié)合的通風(fēng)方式，以解決火災(zāi)發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的煙氣排出不暢從而直接影響火災(zāi)撲救效果，導(dǎo)致火災(zāi)蔓延的問(wèn)題。各艙室通風(fēng)量應(yīng)滿足消除電纜余熱、控制艙室內(nèi)溫度的要求，同時(shí)還應(yīng)滿足換氣次數(shù)要求，設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)圖5。

綜合管廊燃?xì)馀摬捎脵C(jī)械進(jìn)風(fēng)與機(jī)械排風(fēng)的通風(fēng)方式，在每一個(gè)防火分區(qū)的一端設(shè)置進(jìn)風(fēng)口和通風(fēng)機(jī)，另一端設(shè)置排風(fēng)口和通風(fēng)機(jī)；其余艙室采用自然進(jìn)風(fēng)與機(jī)械排風(fēng)相結(jié)合的通風(fēng)方式，在每一個(gè)防火分區(qū)的一端設(shè)置自然進(jìn)風(fēng)口，另一端設(shè)置排風(fēng)口和通風(fēng)機(jī)。各艙室的進(jìn)風(fēng)口處均設(shè)70℃自熔斷關(guān)閉、遠(yuǎn)程電控關(guān)閉和復(fù)位功能的防火閥，排風(fēng)口處均設(shè)280℃自熔斷關(guān)閉、遠(yuǎn)程電控關(guān)閉和復(fù)位功能的防火閥。

排風(fēng)口、進(jìn)風(fēng)口均設(shè)置在道路綠化帶或綠化隔離帶內(nèi)，地面均設(shè)風(fēng)亭和不銹鋼防水百葉，并加裝防小動(dòng)物進(jìn)入的金屬網(wǎng)格。通風(fēng)機(jī)主要采用低噪音、節(jié)能高效的雙速混流式通風(fēng)機(jī)，低速供正常通風(fēng)散熱，高速供高負(fù)荷時(shí)散熱、巡視通風(fēng)及災(zāi)后排煙。

通風(fēng)系統(tǒng)需按預(yù)設(shè)的火災(zāi)控制模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，聯(lián)動(dòng)關(guān)閉防護(hù)區(qū)及其相鄰防護(hù)區(qū)域內(nèi)的防火閥和通風(fēng)機(jī)，保持防護(hù)區(qū)的相對(duì)封閉，以便控制火災(zāi)蔓延，并減少著火區(qū)域氧氣含量，加快滅火效能。同時(shí)，火災(zāi)熄滅后，起到通風(fēng)換氣和機(jī)械排煙的作用。

5.結(jié)語(yǔ)

綜合管廊系統(tǒng)不僅解決城市交通擁堵問(wèn)題，還極大方便力電力、通信、燃?xì)?、給排水等市政設(shè)施的維護(hù)和檢修。此外，該系統(tǒng)還具有一定的防震減災(zāi)作用。綜合管廊是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的配套工程，是現(xiàn)代化城市的發(fā)展趨勢(shì)。進(jìn)一步深化綜合管廊消防設(shè)計(jì)，通過(guò)合理選型滅火及火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、優(yōu)化通風(fēng)排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)、提升電器火災(zāi)防控水平等舉措，盡可能杜絕火災(zāi)事故發(fā)生、減小火災(zāi)引起的危害損失以及火災(zāi)產(chǎn)生的社會(huì)影響，推動(dòng)綜合管廊建設(shè)安全可持續(xù)發(fā)展。

[1]GB50838-2015.城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范

[2]孫磊，劉澄波.綜合管廊的消防滅火系統(tǒng)比較與分析[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2009，（6）.

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段翔暉，男，甘肅省蘭州新區(qū)公安消防支隊(duì)防火處助理工程師，理學(xué)學(xué)士，主要從事建筑工程消防監(jiān)督管理工作。