高層建筑給排水工程消防設(shè)計存在的問題及措施

武曉東

（筑博設(shè)計股份有限公司，山西太原 030000）

0 引言

高層建筑發(fā)生火災(zāi)時的救援難度大，火勢未及時撲滅時嚴(yán)重威脅到樓內(nèi)人員的人身財產(chǎn)安全。出于安全考慮，需加強(qiáng)消防設(shè)計。給排水工程屬于高層建筑消防設(shè)計的重點內(nèi)容，要求有關(guān)設(shè)計人員予以重視，明確設(shè)計要點，提高設(shè)計水平。

1 高層建筑消防給排水工程的特點

1.1 安全性

高層建筑發(fā)生火災(zāi)時，由于建筑樓層高，救援工作易遇到阻礙。在加強(qiáng)消防給排水工程設(shè)計后，能夠為火災(zāi)事故的應(yīng)對提供援助，及時啟用系統(tǒng)，給救援活動的開展提供消防用水。從這一角度來看，高層建筑給排水工程的安全性突出。

1.2 靜水壓力較大

高層建筑因豎向高差大，系統(tǒng)管道、管件、閥門附件、消火栓及噴頭等滅火設(shè)施在平時準(zhǔn)工作狀態(tài)時，均承受較大系統(tǒng)靜水壓力，對系統(tǒng)管材、閥門附件均提出了更高的安全要求，減壓穩(wěn)壓型消火栓、減壓閥組等設(shè)施也增大了系統(tǒng)平時檢修及維護(hù)的工作量，因此系統(tǒng)設(shè)計階段需充分考慮系統(tǒng)靜水壓力的控制，保證系統(tǒng)在合理的靜水壓力區(qū)間內(nèi)，若超出要求，因采取系統(tǒng)分區(qū)等有效措施。

1.3 管道的機(jī)械強(qiáng)度高

管道應(yīng)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，因管道在較強(qiáng)的壓強(qiáng)作用下有變形、受損的可能，不利于管道的正常使用，為規(guī)避該問題，應(yīng)保證管道有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。

2 高層建筑消防給排水的設(shè)計問題

合理設(shè)計高層建筑消防給排水系統(tǒng)后，有利于火災(zāi)救援活動的高效開展，在保障建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、維護(hù)用戶人身財產(chǎn)安全等方面均有突出意義。建筑消防系統(tǒng)具有現(xiàn)實意義，但部分建筑設(shè)計師過度關(guān)注建筑主體結(jié)構(gòu)，對消防系統(tǒng)的重視程度不足，或礙于設(shè)計水平有限的緣故，設(shè)計出的消防給排水系統(tǒng)實際應(yīng)用效果欠佳。尤其是未根據(jù)高層建筑的需求妥善設(shè)計消防給排水系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)形同虛設(shè)，無法滿足消防活動的需要。經(jīng)總結(jié)，高層建筑消防給排水的設(shè)計問題主要體現(xiàn)在以下3 個方面。

2.1 消防分區(qū)不合理

高層建筑消防系統(tǒng)具有規(guī)模化的特征，應(yīng)采取分區(qū)設(shè)計的方法，確定各功能區(qū)，滿足消防要求?？v觀現(xiàn)狀，部分高層建筑消防系統(tǒng)的分區(qū)設(shè)計不合理，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)混亂，難以滿足消防救援要求。在分區(qū)設(shè)計的思路下，應(yīng)按照如下條件富有針對性開展分區(qū)設(shè)計工作。

（1）系統(tǒng)工作壓力在2.4MPa 以上時（通常達(dá)到消防泵揚(yáng)程的1.2～1.4 倍），遵循分區(qū)設(shè)計的原則。

（2）消火栓栓口的靜壓達(dá)到1.0MPa 以上時，分區(qū)設(shè)計，各區(qū)栓口的靜壓控制在1.0MPa 以內(nèi)，并注重豎向分區(qū)樓層界線的規(guī)劃。

（3）噴頭的工作壓力在1.0MPa 以上或自動水滅火系統(tǒng)報警閥的工作壓力在1.6MPa 以上，分區(qū)設(shè)計?？紤]到滅火效果的要求，噴頭的上下高差不超過50m。消火栓栓口動壓及噴淋配水管入口壓力偏高時，消防人員手持水槍時可控性變差，易影響消防效果，因此采取減壓穩(wěn)壓措施，維持壓力的合理性。

2.2 未安排消防給排水管網(wǎng)試壓

測試多種壓力條件下管網(wǎng)的運(yùn)行特性，試壓期間著重考慮試驗壓力和工作壓力兩項指標(biāo)[1]。管網(wǎng)試壓時，做全方位的壓力測試，不遺漏任何一處，同時根據(jù)測試結(jié)果判斷管網(wǎng)的密閉性能。對于高層建筑，其建設(shè)規(guī)模較大，試壓流程煩瑣、細(xì)節(jié)豐富，試壓工作人員為減輕工作量隨意削減試壓對象，對局部管網(wǎng)的運(yùn)行特性了解不充分，為消防工作帶來隱患，更有甚者認(rèn)為只要做好消防給排水管網(wǎng)建設(shè)工作即可，完全未組織試壓作業(yè)。

2.3 自動噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計不周全

以統(tǒng)籌兼顧的理念開展自動噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計工作，但部分設(shè)計人員僅關(guān)注相關(guān)工程規(guī)范提出的要求，未重視實際情況，建設(shè)的系統(tǒng)在應(yīng)用中缺乏可行性。由于設(shè)計層面的緣故，自動噴水滅火系統(tǒng)并不能有效控制火勢，造成嚴(yán)重的不良影響。究其原因如下。

（1）設(shè)計人員對細(xì)節(jié)的考慮不周。噴頭型式、安裝位置缺乏可行性；凈高超過8m 的空間未配套快速響應(yīng)噴頭；有吊頂時未設(shè)下垂型噴頭；無吊頂時未設(shè)直立上噴型噴頭，火災(zāi)熱氣流在未得到控制時向上遷移，聚集在頂板后進(jìn)一步出現(xiàn)水平蔓延的趨勢。

（2）設(shè)計側(cè)重點存在偏差。設(shè)計人員過于關(guān)注美觀性，例如出于美觀層面的考慮隨意調(diào)整報警器的安裝位置，在滅火時的應(yīng)用效果較差。

3 提高高層建筑消防給排水設(shè)計水平的措施

深化設(shè)計方法，優(yōu)化高層建筑消防給排水的各項細(xì)節(jié)，確保在高層建筑發(fā)生火災(zāi)時系統(tǒng)可及時發(fā)揮出安全防護(hù)的作用，最大限度減小由于火災(zāi)帶來的不良影響。

3.1 設(shè)計人員綜合能力的提高

人才軟實力是做好消防給排水設(shè)計工作的重要前提，具體從如下3 方面加強(qiáng)人才建設(shè)。

（1）設(shè)計人員積極轉(zhuǎn)變工作理念，認(rèn)識到高層建筑消防給排水設(shè)計的特殊性，以行業(yè)規(guī)范為指導(dǎo)，結(jié)合建筑工程實際條件，制定可行的設(shè)計方案。

（2）在保留優(yōu)質(zhì)設(shè)計方法的同時注重創(chuàng)新，從結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)化、布局的協(xié)調(diào)、材料和設(shè)備的硬件升級等方面著手，協(xié)同提高高層建筑消防給排水的設(shè)計水平。

（3）加強(qiáng)人才的持續(xù)性培養(yǎng)，組織專家講座、交流活動等，擴(kuò)寬設(shè)計人員的視野，以前沿的理念和科學(xué)的方法為支撐，使其更加有效地開展設(shè)計工作。

3.2 注重消防水池的設(shè)計

在某些場景下，高層建筑消防給排水的水壓和積水量偏高，高層建筑發(fā)生火災(zāi)后僅能單路進(jìn)水，不利于現(xiàn)場救援[2]。考慮到該情況，在設(shè)計階段應(yīng)增設(shè)消防水池，建立可靠的兩路供水模式，以備不時之需。消防水池應(yīng)具有多項功能，充分發(fā)揮出該設(shè)施的應(yīng)用價值，設(shè)計時需綜合考慮到補(bǔ)水效率和火災(zāi)事故的需水量，確保發(fā)生火災(zāi)后有足夠的水用于消防滅火。為提升消防水池的可用性，開設(shè)消防車取水口。

3.3 消防泵房與消防水池布設(shè)位置、建設(shè)方式的設(shè)計

消防泵房和消防水池是建筑火災(zāi)救援時的重要設(shè)施，尤其是在救援隊伍趕赴現(xiàn)場前的階段極為重要，若設(shè)計的消防泵房和消防水池切實有效，將增強(qiáng)對火勢的源頭控制能力。設(shè)計中，位置的規(guī)劃屬于重要內(nèi)容，具體做如下考慮：規(guī)劃位置不會受到火災(zāi)的影響，還需滿足救援工作需求。

經(jīng)過消防泵房和消防水池的選址后，規(guī)范建設(shè)。

（1）增強(qiáng)各消防泵的獨(dú)立性，避免因某消防泵房異常而影響到整體應(yīng)用效果。

（2）消防泵房的材料應(yīng)具有防火、耐久的特性，用于抵御火災(zāi)對其的影響。

（3）消防水泵實行自灌吸水的運(yùn)行模式，消防水池的容積應(yīng)合理，最低水位高于臥式離心泵放氣孔和立式離心泵的出水管中心線，且還需滿足旋流防止器、喇叭口的淹沒深度要求。

3.4 設(shè)計自動噴水滅火系統(tǒng)

以高層建筑的消防要求為導(dǎo)向，設(shè)計運(yùn)行穩(wěn)定、功能可靠、耐久的自動噴水滅后系統(tǒng)，火災(zāi)時煙霧濃度達(dá)到限值后，隨即啟用滅火系統(tǒng)，自動執(zhí)行噴水動作；系統(tǒng)檢測到火情后，及時發(fā)出報警，管理人員盡快采取應(yīng)對措施，樓內(nèi)人員有序撤離。

自動噴水滅火系統(tǒng)包含干式類型、濕式類型、雨淋類型等多種形式，需以建筑工程實際狀況為準(zhǔn)，做合理的選擇。例如，干式自動噴水滅火系統(tǒng)在感知到建筑內(nèi)部溫度超出設(shè)定區(qū)間后將隨即噴出壓縮氣體，盡快撲滅火勢；濕式自動噴水滅火系統(tǒng)的運(yùn)行原理與之類似，有所不同的是火災(zāi)的控制以噴水的方式而實現(xiàn)。無論何種形式的自動滅火系統(tǒng)，均以建筑內(nèi)部的溫度為判斷對象，檢測到溫度異常時，隨即做出撲滅火災(zāi)的動作，且系統(tǒng)運(yùn)行全程將收集火情信息，供有關(guān)人員分析，根據(jù)現(xiàn)場火情采取樓內(nèi)人員疏導(dǎo)、滅火等相關(guān)措施。圖1 為自動噴淋滅火流程。

3.5 水壓檢測設(shè)備的安裝

建筑消防管道系統(tǒng)的水壓異常時，導(dǎo)致滅火系統(tǒng)發(fā)生故障，或誘發(fā)管道受損等問題，難以滿足消防用水需求，因此需加強(qiáng)對水壓的控制[3]。對于水壓的控制，考慮在管道系統(tǒng)中配套壓力檢測設(shè)備，將測定的壓力與設(shè)定水壓做對比分析，超出許可范圍后發(fā)出報警，偏低時提高水壓，偏高時進(jìn)行降壓。由于壓力檢測設(shè)備的配套，對消防管道系統(tǒng)水壓的監(jiān)測能力提高，水壓異常時發(fā)出報警，管理人員及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場情況，分析原因后采取處理措施，盡快使消防管道系統(tǒng)恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

3.6 參數(shù)的設(shè)計

以高層建筑最不利噴頭工作壓力的工況為消防排水設(shè)計中的重點考慮對象，適配自動噴水的水泵，提升水泵的可行性。在自動噴水泵的揚(yáng)程設(shè)計中，統(tǒng)籌兼顧高層建筑的高度、水力損失等多項因素。底部的配水管入口壓力需在0.4MPa 以上，根據(jù)壓力控制要求，在設(shè)計階段不可盲目地增加自動噴水泵的揚(yáng)程，需要考慮到噴水泵的運(yùn)行可靠性，并綜合平面布置情況、水力數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)性的分析，確定適宜的揚(yáng)程。經(jīng)過自動噴水泵揚(yáng)程的設(shè)計后，檢驗其底部配水層入口的壓力，評估是否具有可行性。

3.7 其他設(shè)計要點

高層建筑消防系統(tǒng)應(yīng)及時對火災(zāi)事故做出響應(yīng)，噴水泵盡快發(fā)出報警信號，啟用設(shè)施用于滅火。根據(jù)指示器的顯示情況，判斷火災(zāi)的發(fā)生部位，鎖定事故區(qū)域，采取應(yīng)對措施。對于增加壓力設(shè)施而接出的自動噴水管或是高位水箱，適宜的設(shè)置方式是從報警閥門的入口部位與消防管網(wǎng)穩(wěn)定連接，而絕非采取消防栓系統(tǒng)直接連至管網(wǎng)的方法。經(jīng)過全面的設(shè)計后，確保在高層建筑發(fā)生火災(zāi)時消防栓系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)可及時運(yùn)行，參與到火災(zāi)處理過程中。

4 高層建筑消防給排水質(zhì)量控制措施

4.1 材料的質(zhì)量控制

高層建筑消防給排水施工前，根據(jù)要求選擇優(yōu)質(zhì)的材料，管理人員嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計方案開展材料的質(zhì)量檢驗工作，剔除不達(dá)標(biāo)的材料[4]。材料進(jìn)場后，分類堆放到位，避免混用；根據(jù)材料的特性采取防水、防塵或是其他的防護(hù)措施，避免材料在存放階段出現(xiàn)異常。定期盤點材料，發(fā)現(xiàn)不達(dá)標(biāo)的材料后必須清理干凈，根據(jù)材料空缺補(bǔ)充適量優(yōu)質(zhì)的材料。杜絕任何以次充好的情況，通過對材料質(zhì)量的控制保證系統(tǒng)建設(shè)效果。

從工程人員的角度來看，加強(qiáng)培訓(xùn)具有必要性，引導(dǎo)員工認(rèn)識到材料的特性，明確材料質(zhì)量控制的重要性，掌握材料的應(yīng)用方法，若日常工作中發(fā)現(xiàn)異常材料，需要及時指出并剔除；在應(yīng)用材料時注重操作的規(guī)范性，避免不必要的磕碰。

4.2 施工質(zhì)量的控制

在保證材料質(zhì)量的同時，還需強(qiáng)化對各環(huán)節(jié)施工質(zhì)量的控制，此舉是發(fā)揮出材料性能優(yōu)勢、保證系統(tǒng)建設(shè)效果的關(guān)鍵所在。在高層建筑消防給排水施工中，員工應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計方案開展工作，控制孔洞的尺寸，精準(zhǔn)測量各類設(shè)備和排水管的尺寸等，不遺漏任何一項參數(shù)。在擺放支吊架和其他設(shè)備時，規(guī)劃好各設(shè)備的位置，保證各自間距的合理性?？紤]到地下給排水管道易被腐蝕的特點，要挑選抗腐蝕性能突出的材料，使用前清理材料上的雜物，采取防腐措施。在排水管道的施工中，加強(qiáng)對剛性、柔性等性能的檢驗，確認(rèn)材料質(zhì)量達(dá)標(biāo)后再準(zhǔn)確安裝到位。

4.3 隱蔽工程的質(zhì)量控制

高層建筑的給排水施工涉及高空作業(yè)，潛在安全隱患，不利于管道安裝的順利進(jìn)行[5]。其中不乏大量隱蔽工程，管理難度較大，易由于關(guān)注不全面而留下質(zhì)量缺陷。在隱蔽工程施工前，應(yīng)建立工作制度，由專員根據(jù)制度的引導(dǎo)規(guī)范施工。驗收時，必須充分遵循驗收制度，采取科學(xué)的驗收方法，發(fā)現(xiàn)問題后及時指出，做妥善的處理，再次安排檢驗，直至達(dá)標(biāo)為止。

5 結(jié)語

綜上所述，工程設(shè)計人員必須明確高層建筑給排水設(shè)計的重要性，根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)特點、現(xiàn)場環(huán)境等做好設(shè)計工作，再由施工人員依據(jù)設(shè)計方案施工，解決高層建筑給排水工程存在的問題，發(fā)揮出高層建筑消防給排水系統(tǒng)在火災(zāi)救援方面的作用，作為高層建筑的“安全守護(hù)者”。