小區(qū)室外消防給水管網(wǎng)改造建設(shè)探討

洪燕虹

(泉州市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局總工程師辦公室 福建泉州 362000)

1 工程概況

小區(qū)地下管網(wǎng)特別是消防給水管網(wǎng)，猶如人體的血管，是生命線，一旦斷裂，火災(zāi)發(fā)生時(shí)會(huì)影響及時(shí)施救，造成人員傷害及財(cái)產(chǎn)損失。

本文案例住宅小區(qū)，占地約24.7萬(wàn)m2，總建筑面積約50萬(wàn)m2，2006年開(kāi)始建設(shè)。5年后全面竣工交付，至2013年底入住約1100戶。該小區(qū)消防給水系統(tǒng)，有室外消火栓系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)3個(gè)部分。其中，室外消火栓系統(tǒng)，由市政自來(lái)水供水；室內(nèi)消火栓及噴淋系統(tǒng)，由位于地下室的消防泵房環(huán)網(wǎng)供水。小區(qū)消防工程分標(biāo)段經(jīng)消防專項(xiàng)驗(yàn)收合格后投入使用。運(yùn)行一段時(shí)間后，消防給水管道、接頭開(kāi)裂，滲漏水嚴(yán)重，消防給水管道系統(tǒng)試驗(yàn)壓力上不去，影響到小區(qū)整個(gè)消防給水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，多次檢修效果不明顯。2014年，經(jīng)多方研究后進(jìn)行整改，花費(fèi)了40多萬(wàn)元，亦不能達(dá)到消防給水標(biāo)準(zhǔn)。2016年4月，有關(guān)部門下決心徹底解決此問(wèn)題，撥付資金，召集人員對(duì)該消防給水系統(tǒng)的改造集思廣益。經(jīng)過(guò)這次改造，該小區(qū)消防給水安全性的問(wèn)題徹底解決了。

2 問(wèn)題分析

(1)該小區(qū)建設(shè)用地原為滯洪區(qū)農(nóng)田，開(kāi)發(fā)建設(shè)時(shí)，回填土厚度約2m～3m。由于回填時(shí)間短，除道路壓實(shí)度符合要求外，小區(qū)埋地管道鋪設(shè)用地的基礎(chǔ)壓實(shí)度不能滿足其荷載要求。管道建設(shè)完成后，存在管道地基發(fā)生不均勻沉降現(xiàn)象。特殊的地質(zhì)情況對(duì)消防管網(wǎng)的影響是長(zhǎng)期存在。

(2)該小區(qū)埋地消防給水管道管材選用聚乙烯(PE)給水管，對(duì)口熱熔焊接，受壓后出現(xiàn)脫開(kāi)的現(xiàn)象。室內(nèi)架空消防管道的管材為鍍鋅鋼管，在與小區(qū)埋地消防管道銜接的地方已發(fā)生銹蝕、膠圈脫落的現(xiàn)象。

(3)由于埋地管道地基承載力不足，而管道建設(shè)過(guò)程中未采取減輕管道變形的技術(shù)措施，當(dāng)管道地基由于上部結(jié)構(gòu)自重和附加荷載作用而產(chǎn)生過(guò)大的壓縮變形時(shí)，特別是產(chǎn)生超過(guò)管道本身所能允許的不均勻沉降時(shí)，會(huì)引起管道局部下沉，容易導(dǎo)致管道及接口開(kāi)裂、滲漏[1]。

(4)管道個(gè)別位置遭受載重汽車的碾壓而破裂。在管道施工或運(yùn)行期間，因管理不當(dāng)，載重汽車行駛至埋地管道上方，致使管道破裂。

(5)埋地消防給水管道破裂滲漏后，基礎(chǔ)受地下水的長(zhǎng)期浸泡，基礎(chǔ)松軟，或其它原因引起地下水流動(dòng)導(dǎo)致管道基礎(chǔ)被掏空，管道的安全性及路面的穩(wěn)定性更差，管道更容易被壓壞。

(6)該小區(qū)由3個(gè)苑落組成，整個(gè)小區(qū)作為一個(gè)整體群落，設(shè)計(jì)使用一套大環(huán)網(wǎng)消防管網(wǎng)系統(tǒng)。由于小區(qū)占地面積大，室外埋地管道較長(zhǎng)，消防管道受地質(zhì)等外部因素影響較大，更容易造成管道開(kāi)裂滲水。

3 改造技術(shù)措施

之前對(duì)小區(qū)室外消防給水管網(wǎng)進(jìn)行的多次檢修之所以效果不明顯，是因?yàn)樗龅臋z修均為局部維修，如只對(duì)滲漏點(diǎn)進(jìn)行維修，不能根本上解決由地質(zhì)因素引起的問(wèn)題，應(yīng)對(duì)室外消防給水管網(wǎng)做徹底改造，具體從以下5個(gè)方面進(jìn)行。

(1)將小區(qū)埋地消防給水管道的管材，更換為鋼絲網(wǎng)骨架塑料(聚乙烯)復(fù)合管(公稱壓力為2.0MPa)，承插電熱熔連接。

關(guān)于埋地消防給水管道管材的選用，《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》(GB50974-2014)[2]有如下相關(guān)規(guī)定：

第8.2.4 條 埋地管道宜采用球墨鑄鐵管、鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管和加強(qiáng)防腐的鋼管等管材，室內(nèi)外架空管道應(yīng)采用熱浸鋅鍍鋅鋼管等金屬管材，并應(yīng)按下列因素對(duì)管道的綜合影響選擇管材和設(shè)計(jì)管道：①系統(tǒng)工作壓力；②覆土深度；③土壤的性質(zhì)；④管道的耐腐蝕能力；⑤可能受到土壤、建筑基礎(chǔ)、機(jī)動(dòng)車和鐵路等其他附加荷載的影響；⑥管道穿越伸縮縫和沉降縫。

第8.2.5條 埋地管道當(dāng)系統(tǒng)工作壓力不大于1.20MPa時(shí)，宜采用球墨鑄鐵管或鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管給水管道；當(dāng)系統(tǒng)工作壓力大于1.20MPa小于1.60MPa時(shí)，宜采用鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管、加厚鋼管和無(wú)縫鋼管；當(dāng)系統(tǒng)工作壓力大于1.60MPa時(shí)，宜采用無(wú)縫鋼管。

鋼絲網(wǎng)骨架塑料(聚乙烯)復(fù)合管較聚乙烯管具有更高的承壓強(qiáng)度和抗蠕變性能及超過(guò)普通純塑料管的剛性、抗沖擊性等特點(diǎn)，鑒于該工程特殊的地質(zhì)情況，更加適用于該工程。

通過(guò)計(jì)算，該工程采用的鋼絲網(wǎng)骨架塑料(聚乙烯)復(fù)合管的公稱壓力應(yīng)為1.6MPa。但考慮到該工程特殊的地質(zhì)情況，建設(shè)單位通過(guò)與設(shè)計(jì)單位溝通，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)與日后維護(hù)，最后決定選用公稱壓力為2.0MPa的鋼絲網(wǎng)骨架塑料(聚乙烯)復(fù)合管。

(2)盡量減少小區(qū)室外消防給水管網(wǎng)埋地部分的長(zhǎng)度，以減少地質(zhì)因素對(duì)消防管網(wǎng)的影響。主要做法是：充分利用小區(qū)內(nèi)排洪渠渠壁或渠底(已復(fù)核管道不影響水渠正常行洪)、地下室及建筑物架空層上空，把各單體消防給水管網(wǎng)與該小區(qū)室外部分的消防管網(wǎng)相應(yīng)連接改造并網(wǎng)。另外，根據(jù)《人民防空工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50134-2004[3]中“10.1.1當(dāng)管道穿越防護(hù)密閉隔墻時(shí)，必須預(yù)埋帶有密閉翼環(huán)和防護(hù)抗力片的密閉穿墻短管。消防管道若穿越人防地下室圍護(hù)結(jié)構(gòu)須預(yù)埋套管，而套管預(yù)埋應(yīng)與主體工程一同施工。故，該改造工程中，不能出現(xiàn)新的消防管道穿越人防地下室圍護(hù)結(jié)構(gòu)的情況。因此，地下室內(nèi)原有室內(nèi)消防給水管道應(yīng)盡量予以利用，以節(jié)省改造費(fèi)用及滿足人防部位管道的施工要求。

(3)確保小區(qū)室外消防給水管網(wǎng)埋地部分的施工質(zhì)量。根據(jù)《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50268-2008[4]中“4.4.1 管道地基應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，管道天然地基的強(qiáng)度不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求加固”的規(guī)定，對(duì)埋地消防給水管道的地基承載力進(jìn)行復(fù)核，滿足要求后再鋪設(shè)管道。若管道地基不能滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)會(huì)同設(shè)計(jì)單位結(jié)合地質(zhì)資料采取合理的加固措施，避免為日后管道的運(yùn)行埋下隱患。

(4)增強(qiáng)埋地管道抗變形能力。埋地管道上的閥門增加伸縮節(jié)，長(zhǎng)距離的直線管道上增設(shè)補(bǔ)償器(如金屬波紋管)。管道上安裝伸縮節(jié)、補(bǔ)償器有如下作用：①補(bǔ)償吸收管道軸向、橫向、角向因熱脹冷縮引起的伸縮變形；②方便管道上閥門的安裝與拆卸；③吸收管道地基不均勻沉降對(duì)管道的變形量；從而使得管道整體上具有更大的彈性，能夠更好地適用于該小區(qū)特殊的地質(zhì)情況。管道地基不均勻沉降對(duì)管道的影響，主要在差異沉降交界處[5](不同沉降性能土體交界的地方)，如與道路交界處、與單體銜接處。對(duì)位于差異沉降交界處的管道及接口，更應(yīng)該采取相應(yīng)的措施，如作自然補(bǔ)償，采用柔性接頭，以減弱不均勻沉降對(duì)管道的影響。例如，管道穿越道路時(shí)，在道路兩側(cè)采用柔性接頭；室內(nèi)、外管道銜接處采用柔性接頭。

(5)對(duì)小區(qū)原來(lái)的大環(huán)網(wǎng)供水進(jìn)行分區(qū)。該小區(qū)作為一個(gè)整體群落，整個(gè)小區(qū)原設(shè)計(jì)使用一套大環(huán)網(wǎng)消防管網(wǎng)系統(tǒng)是符合相關(guān)規(guī)范要求的，但考慮到小區(qū)實(shí)際地質(zhì)情況對(duì)消防管網(wǎng)的影響是長(zhǎng)期存在的，改造工程中，通過(guò)增加室外消防連通管道，使得各區(qū)域消防供水相對(duì)獨(dú)立，以減少地質(zhì)等外部因素對(duì)消防管道的影響。分區(qū)時(shí)，綜合考慮該工程的地質(zhì)情況、地塊劃分情況以及水渠分布情況(因?yàn)樵摳脑旃こ炭衫盟M(jìn)行布管)。另外，在室外消防給水管網(wǎng)上適當(dāng)?shù)奈恢?，增加閘閥及壓力表具，方便今后消防供水系統(tǒng)故障的排查與維修。例如，在各單體消防給水入口處，加設(shè)閘閥及壓力表具；室外消防環(huán)網(wǎng)上管道間隔500m左右，在適當(dāng)?shù)奈恢眉釉O(shè)檢修閥門。

經(jīng)過(guò)改造后，該小區(qū)消防給水管道工程的建設(shè)已達(dá)到了消防有關(guān)要求，改造后小區(qū)室內(nèi)消火栓系統(tǒng)室外管網(wǎng)布置圖如圖1所示。該改造工程前后共花費(fèi)210萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

該小區(qū)消防給水工程，從建設(shè)至徹底改造不足10年，且是在病態(tài)中運(yùn)行。而在正常的工作環(huán)境下，小區(qū)消防給水管道采用聚乙烯給水管的使用年限理論上應(yīng)為50年。從該項(xiàng)工程中，看到了做好地質(zhì)勘查、充分了解地質(zhì)情況對(duì)管線建設(shè)的重要性，否則會(huì)存在影響供水系統(tǒng)安全的隱患，甚至造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，并基此提出8點(diǎn)建議。

(1)設(shè)計(jì)人員要充分了解建設(shè)場(chǎng)地的地質(zhì)情況，特別是滯洪區(qū)域及低洼回填場(chǎng)地，勘查其地質(zhì)情況，以便于對(duì)管道基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于應(yīng)作特殊處理的地基，應(yīng)能在設(shè)計(jì)階段就予以充分考慮，有利于后期工程施工建設(shè)的順利進(jìn)行。設(shè)計(jì)說(shuō)明文本中，應(yīng)明確管道、閥門井(檢查井)的荷載要求，以保證設(shè)計(jì)文件的完整性，避免管道基礎(chǔ)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題而互相推諉。

(2)小區(qū)室外管道的布設(shè)，應(yīng)在場(chǎng)地達(dá)到“三通一平”的標(biāo)準(zhǔn)之后進(jìn)行。管道運(yùn)行后，管道地基沉降量超過(guò)管道本身所能允許的不均勻沉降時(shí)，應(yīng)考慮管道地基的特殊處理，如樁基、拋石、換填等，以滿足鋪設(shè)管道的荷載要求，確保管道安全運(yùn)行。

(3)在小區(qū)建設(shè)場(chǎng)地回填土較厚且不易均勻夯實(shí)的情況下，管道基礎(chǔ)亦應(yīng)按設(shè)計(jì)要求認(rèn)真處理。除此之外，應(yīng)對(duì)管道采取一定的補(bǔ)償措施，如在直線管段上適當(dāng)加設(shè)補(bǔ)償器、管道經(jīng)過(guò)不均勻沉降處(如與道路交界處、與單體銜接處)作自然補(bǔ)償?shù)?，以避免管道不均勻沉降時(shí)引起管道拉裂、斷裂等事故。

(4)埋地管道管材的選擇及連接方式，應(yīng)適合建設(shè)場(chǎng)地地質(zhì)條件的要求，其抗壓、抗拉、水力條件、使用壽命，應(yīng)滿足工程設(shè)計(jì)、施工、管理維護(hù)的要求。

(5)為方便小區(qū)埋地管道上閥門的維修，同時(shí)也為了避免管道伸縮或外力作用導(dǎo)致管道、閥門變形，小區(qū)埋地管道上裝設(shè)的閥門應(yīng)配套伸縮節(jié)。

(6)鋼制給水管道外壁的防腐措施應(yīng)明確，避免管外壁受蝕后管道滲漏水，降低其正常的使用壽命。

(7)小區(qū)消防給水管道的設(shè)計(jì)，建議在單體給水入口處、長(zhǎng)度>500m的適當(dāng)位置設(shè)置壓力表(可設(shè)置在閥門井內(nèi)，壓力表表管上應(yīng)設(shè)檢修旋塞)，為日后系統(tǒng)檢測(cè)及管道檢修提供方便。

若小區(qū)較大，消防系統(tǒng)室外管道較長(zhǎng)，而小區(qū)地質(zhì)情況較差，可考慮通過(guò)增加連通管道對(duì)小區(qū)室外消防供水進(jìn)行分區(qū)，使得各區(qū)域消防供水相對(duì)獨(dú)立，提高消防給水的可靠性。

(8)管道的施工及日常運(yùn)行管理，應(yīng)引起業(yè)主及施工單位(施工時(shí)段)的高度重視。管道施工過(guò)程中，未達(dá)到行車條件時(shí)，避免機(jī)動(dòng)車輛及會(huì)傷及管道的荷載、應(yīng)力出現(xiàn)。管道運(yùn)行期間，嚴(yán)禁超載車輛從管道上通過(guò)，以保證管道安全。

圖1 改造后小區(qū)室內(nèi)消火栓系統(tǒng)室外管網(wǎng)布置圖