淺談人防電氣防護密閉套管的設(shè)置及存在的問題

李 元 春

(南京長江都市建筑設(shè)計股份有限公司, 江蘇 南京 210000)

0 引 言

在人防工程中,各類明敷電纜穿越防護密閉墻等人防圍護結(jié)構(gòu)(以下簡稱人防墻)時,需設(shè)置防護密閉套管或密閉套管(以下簡稱防密套管),才能保證人防工程的防護密閉性能。當明敷的電纜穿過人防墻時,電氣管在穿線后若不做防護密閉處理,則氣流將直接通過非防護區(qū)與防護區(qū)、染毒區(qū)與清潔區(qū),戰(zhàn)時工程外的沖擊波、染毒空氣會通過電氣管內(nèi)空腔滲入人防工程內(nèi)部,危害工程內(nèi)部掩蔽人員的安全。因此,我國人防規(guī)范規(guī)定,當明敷電纜穿越人防墻時,須設(shè)置防密套管,以保證人防工程的防護密閉性[1]。防密套管通常采用一種壁厚不小于2.5 mm的熱鍍鋅鋼管,明敷電纜穿管后,在套管內(nèi)填充油麻絲和密閉材料,以阻斷管內(nèi)空腔的連通,熱鍍鋅鋼管與密閉肋雙面焊接,并與結(jié)構(gòu)鋼筋焊接,防護密閉套管出墻兩端根據(jù)人防工程的等級要求,采用安裝抗力片或環(huán)氧樹脂包裹,密閉套管用塑料膠帶包裹,以保證人防工程防護和密閉的性能。由此可見,防密套管的使用場合眾多,工藝要求特殊,其設(shè)置將影響到人防的防護密閉性能,甚至會影響人防防護結(jié)構(gòu)體的安全。

1 防密套管設(shè)計常見問題

以平時功能為地下車庫,戰(zhàn)時功能為人員掩蔽所的防空地下室工程(以下簡稱人防車庫)為例,此類工程有一個顯著特點:預埋的防密套管數(shù)量很多,時常在一面人防墻上出現(xiàn)幾十根預埋的防密套管。造成防密套管數(shù)量多的原因如下:

(1) 面積較大的地下車庫越來越多,其供電設(shè)備數(shù)量多,導致供電電纜多,穿越人防墻所需的預埋防密套管數(shù)量也會增多。人防工程臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換要求規(guī)定,凡不符合1根電纜穿1根(防護)密閉管的平時設(shè)備線纜須拆除。在平戰(zhàn)結(jié)合和減少平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換工作量的原則下,人防電氣設(shè)計一般1根電纜穿1根管,因此,穿越人防墻的電纜數(shù)量多,預埋防密套管數(shù)量越多。

(2) 在人防車庫電氣設(shè)計中,常見的電氣系統(tǒng)數(shù)量和種類多,導致電纜橋架多,電纜多,預埋防密套管數(shù)量多。常見電纜橋架有:強電消防橋架、強電非消防橋架、火災自動報警系統(tǒng)橋架、弱電智能化系統(tǒng)橋架、充電樁橋架、單體用各類橋架、高壓電纜橋架等。當條件有限時,各類橋架聚于一處穿越人防墻,導致局部區(qū)域需要預埋的防密套管很多。

(3) 電氣系統(tǒng)設(shè)置不當導致防密管數(shù)量增多。設(shè)計人員設(shè)計人防電氣時,為使平戰(zhàn)電氣系統(tǒng)完全獨立清晰,人防區(qū)電源及非人防區(qū)電源各有單獨的進線。當數(shù)量較多的人防防護單元集中于一片區(qū)域或作為一個供電區(qū)域設(shè)立區(qū)域總配電柜時,該區(qū)域總配電柜有可能是位于縱向或橫向排布的多個人防單元的首個單元。區(qū)域總配電柜供電范圍內(nèi)的人防防護單元數(shù)量越多,需要供電的設(shè)備就越多,穿越人防墻的防密套管自然也就越多。

電氣系統(tǒng)設(shè)置不當導致防密管數(shù)量增多的另一個原因是,車庫充電樁配電系統(tǒng)線纜的設(shè)置。如某大型人防地下車庫工程,該車庫有停車位1 080個,每車位需配備1個充電樁回路,根據(jù)供電方案要求,充電樁電源進線分別由附近3個變配電所均分引接。每個充電樁配電箱按12個回路計算,若按100%預留充電樁后期安裝條件,該車庫總共需要的預埋套管總數(shù)為90根,每個變配電所進線處需要預埋的防密套管數(shù)量為30根。因結(jié)構(gòu)專業(yè)要求,防密套管之間須有一定的間距,30根防密套管布置于一處,幾乎占據(jù)了整面墻,其安裝的高度和寬度都十分局促。但如果設(shè)計人員設(shè)計初期就意識到該問題的存在,與變配電設(shè)計人員提前溝通,將該車庫充電樁配電系統(tǒng)設(shè)計思路改為:低壓電纜先供電至電纜分支箱,分支箱設(shè)置于車庫內(nèi)部,每個分支箱供電于3個充電樁電源配電箱(內(nèi)含12個充電樁回路),如此一來,該人防地下車庫的充電樁進線則等于變配電供至分接箱的線路,分支箱進線總數(shù)為30根,每個變配電所供給的電纜分支箱為10根,人防墻處預埋的充電樁用防密套管數(shù)量也減少至10根。假如充電樁配電系統(tǒng)調(diào)整為每個分支箱供電5個充電樁電源配電箱,那么每個變配電最終穿越人防墻防密套管數(shù)量銳減為6根。

基于以上分析可知:人防車庫防密套管數(shù)量多,除了工程本身所“剛需”的數(shù)量外,設(shè)計不當亦是導致防密套管數(shù)量多的重要原因之一。

2 防密套管設(shè)計改進措施

如何在設(shè)計中減少穿越人防墻預埋防密套管中數(shù)量,減小防密套管的規(guī)格,優(yōu)化設(shè)計思路,是人防地下車庫電氣預埋套管設(shè)計時應考慮的重點。

2.1 合理劃分區(qū)域總配電柜的供電范圍

人防車庫設(shè)置區(qū)域總配電柜的供電范圍時,應考慮配電方案對預埋防密套管的影響。一般而言,每組進線電源供電的防火分區(qū)或防護單元數(shù)量越多,供電設(shè)備越多,穿越人防墻的預埋套管數(shù)量就越多。因此,人防車庫的配電區(qū)域劃分,不僅要考慮每組電源進線容量的限制,還要考慮該供電區(qū)域內(nèi)的設(shè)備數(shù)量以及預埋套管的數(shù)量等。比如普通非人防車庫的電源由用戶變引接時,區(qū)域總配電柜可供電于3～5個防火分區(qū),但當車庫平時為4個防火分區(qū),戰(zhàn)時為8個人防防護單元的人防車庫時,如果這8個人防防護單元作為一個區(qū)域總配電柜的供電區(qū)域,則區(qū)域總配電柜至各人防防護單元會有大量相互獨立的供電線路,大量的電纜穿越人防墻,需要預埋大量的防密套管,若每2個防火分區(qū)(4個防護單元)作為一組總配電柜的供電區(qū)域,則穿越人防墻的防密套管數(shù)量會減少很多。

2.2 合理設(shè)計區(qū)域總配電柜的位置

2.2.1 供電區(qū)域為純?nèi)朔绤^(qū)域時

區(qū)域總配電柜宜設(shè)置在區(qū)域負荷中心位置,其出線可朝4個方位的人防單元放射式供電,該方法不但能分散穿越人防墻處的防密套管,還能減少供電至末端防護單元的電氣線路穿越人防防護單元的個數(shù)。

舉例如下:某人防工程分A、B、C、D、E 5個單元,呈一字型排列,作為一組配電區(qū)域,當區(qū)域總配電柜設(shè)置于A防護單元時,至最遠端E防護單元的電氣線路需要經(jīng)過A～E 5個防護單元,至D區(qū)時需要經(jīng)過4個防護單元,至C區(qū)時需經(jīng)過3個防護單元,至B區(qū)時需經(jīng)過2個防護單元,區(qū)域總配電柜設(shè)于A防護單元時防密套管示意圖如圖1所示。如將區(qū)域總配電柜設(shè)置于C時,則至最遠端A、E單元的線路只需經(jīng)過3個防護單元,至B、D單元的線路僅經(jīng)過2個防護單元,區(qū)域總配電柜設(shè)于C防護單元時防密套管示意圖如圖2所示。經(jīng)比較發(fā)現(xiàn):當區(qū)域總配電柜位于負荷中心(C防護單元)時,至遠端區(qū)域的電氣線路穿越人防墻的次數(shù)和防密套管數(shù)量均減少,對人防工程的防護密閉性能有益。

圖1 區(qū)域總配電柜設(shè)于A防護單元時防密套管示意圖

圖2 區(qū)域總配電柜設(shè)于C防護單元時防密套管示意圖

2.2.2 供電區(qū)域含非人防區(qū)和人防區(qū)時

區(qū)域總配電柜在配電合理的情況下,宜優(yōu)先設(shè)置于負荷中心的非人防區(qū)。區(qū)域總配電柜至各人防防護單元的配電線路相互獨立[2],各自穿越相應的人防墻,盡量避免穿越與該線路供電無關(guān)的防護單元,減少穿越人防墻的防密套管,區(qū)域總配電柜設(shè)于非人防區(qū)時防密套管示意圖如圖3所示。

圖3 區(qū)域總配電柜設(shè)于非人防區(qū)時防密套管示意圖

2.3 合理預留專項設(shè)計內(nèi)容所需的防密套管數(shù)量和位置

車庫內(nèi)常見的專項設(shè)計內(nèi)容有:變配電設(shè)計(部分地區(qū)含充電樁相關(guān)設(shè)計)及智能化設(shè)計等。這些專項設(shè)計與人防地庫的常規(guī)電氣設(shè)計不一定同時設(shè)計,人防電氣的施工圖設(shè)計期一般比專項設(shè)計更早,施工方對于防密套管的預留更多依據(jù)人防電氣設(shè)計的內(nèi)容,因此,此類專項設(shè)計的電纜線路或橋架需要在人防墻預留防密套管時,現(xiàn)場人防墻有時已澆筑,需之后再補套管,施工難度頗大,且難以保證人防的防密性能,影響人防驗收以及人防工程施工的質(zhì)量。因此,電氣設(shè)計師應在設(shè)計初期考慮全面,積極與專項設(shè)計單位溝通,在人防施工圖設(shè)計期內(nèi)合理預留好各專項設(shè)計所需的防密套管的數(shù)量和位置。

2.4 合理設(shè)計與人防無關(guān)的管線

人防規(guī)范要求人防地下室在平時和戰(zhàn)時均不使用的電纜及橋架等管道不宜穿過人防維護結(jié)構(gòu)[1]。也就是說,人防墻上預留的防密套管是為該人防工程平時或者戰(zhàn)時需要使用或可能用到的線路預留的。為保證人防墻的強度和密閉性,人防防護區(qū)以外的設(shè)備用的各類線路不宜穿過人防[3]。很多小區(qū)的地下車庫包含單體非機動車庫,且互相連接。從經(jīng)濟效益角度出發(fā),常見的人防建筑方案中,單體下的非機動車庫常設(shè)為人防區(qū)域。因此,與非人防區(qū)負荷相關(guān)的供電線路,若有極少量線路,在現(xiàn)有非人防區(qū)域內(nèi)通行條件不足時,可借用人防車庫連通口處預埋的防密套管送至單體。若有大量的非人防區(qū)線路需專設(shè)大量的防密套管送至多個單體時,有悖于人防設(shè)計的防護原則。

3 防密套管常見施工問題

3.1 密閉穿墻套管施工方法

目前,防密套管的做法在多個人防國標圖集中均有示意,電氣線路明管穿過防護密閉墻的做法在各個圖集中較為一致,當電氣線路明管敷設(shè)經(jīng)過密閉墻時,相關(guān)人防圖集有兩種做法:(1) 密閉管穿密閉墻不出墻做法[4],密閉管穿密閉墻不出墻做法示意圖如圖4所示;(2) 密閉管穿密閉墻出墻做法[5],密閉管穿密閉墻出墻做法示意圖如圖5所示。

圖4 密閉管穿密閉墻不出墻做法示意圖

圖5 密閉管穿密閉墻出墻做法示意圖

在目前的人防電氣設(shè)計和施工中,以上兩種做法并存,相比而言,密閉管穿密閉墻出墻的做法為宜,鋼管兩端搭在模板上。因為混凝土澆筑時需要振搗,如果鋼管不出墻,振搗過程中會產(chǎn)生變形,導致鋼管傾斜、混凝土會封住管口,凝固堵塞后難以清理。

3.2 預埋防密套管的高度與防火卷簾盒安裝高度的沖突

人防車庫在電氣施工中經(jīng)常遇到以下問題:電纜橋架安裝在防火卷簾門之上,后期安裝防火卷簾時,橋架和防密套管的高度與防火卷簾盒沖突,導致防火卷簾無法安裝。該問題產(chǎn)生的緣由如下:人防車庫防護單元之間的封堵經(jīng)常采用雙扇人防防護密閉大門,此類人防密閉大門經(jīng)常位于行車道之間。當2個防護單元平時屬于2個防火分區(qū)時,防火卷簾常常與人防大門同位置安裝。電纜橋架在設(shè)計時盡量避免曲折拐彎,因此橋架常經(jīng)過防密套管直通穿過人防大門處的防火龍卷簾上方,設(shè)計人員如果沒有特別注明此處預埋防密套管的高度,則施工常按貼梁安裝橋架的高度來預留防密套管,待到土建施工結(jié)束,安裝施工尾期臨近驗收時才發(fā)現(xiàn)該問題,此時人防墻已澆筑,在已建成的人防墻上預埋防密套管,不僅施工難度極大,而且影響結(jié)構(gòu)荷載,影響人防防護密閉性能。

設(shè)計人防車庫的電氣時,在層高有限的情況下,設(shè)計人員設(shè)計初期應預見管線與設(shè)備可能存在沖突,并及早明確可能發(fā)生沖突處防密套管、橋架等設(shè)備的安裝高度。

例如:某地下車庫層高H=3.6 m,頂板厚度C=0.3 m,梁高L=1 m,防火卷簾高度M=2.5 m,防火卷簾盒的高度N=0.5 m,人防門高度F=2.5 m。通常,電纜橋架貼梁底敷設(shè);當電纜橋架直線經(jīng)過防火卷簾時,設(shè)計圖紙如不明確人防預埋防密套管的高度,施工極易按照預埋防密套管高度與橋架平齊的方式施工,此時預埋套管的高度≈橋架安裝高度=H-L=3.6-1=2.6 m,而防護卷簾盒頂部的高度為M+N=2.5+0.5=3.0 m,橋架及預埋防密套管的高度介于防火卷簾盒高度之間,二者沖突。預埋套管的高度理論上不應低于防火卷簾盒的安裝高度,此時預埋的防密套管穿結(jié)構(gòu)梁,設(shè)計人員在設(shè)計階段時應提前與結(jié)構(gòu)專業(yè)溝通,做好預埋防密套管的設(shè)計。

通過上例可知,在設(shè)計中應做到以下幾點:

(1) 在與建筑專業(yè)提資時應在方案階段預留出供橋架通過人防墻的合理地方。

(2) 當條件受限,無法提供專供橋架通過的墻體時,電纜橋架應盡量繞行防火卷簾。

(3) 當電纜橋架受防火卷簾周邊設(shè)施影響,無法繞行防火卷簾,橋架須在卷簾上方通過時,應在設(shè)計中明確預埋防密套管的安裝高度。

3.3 預埋防密套管的高度與人防門閉合開啟范圍內(nèi)的沖突

電纜橋架不直接通過防火卷簾處人防防護密閉大門的上方,可避免設(shè)備與管線可能存在的高度沖突問題,但當電纜橋架改由防護密閉大門側(cè)面通過人防墻時,施工單位前期只是在側(cè)面的人防墻上預留了防密套管,并未安裝電纜橋架和人防防護密閉大門,待后期人防防護密閉大門安裝后,再安裝電纜橋架時,經(jīng)常發(fā)現(xiàn)人防防護密閉大門因為橋架的高度阻擋,無法正常打開。

該問題產(chǎn)生的主要原因如下:

(1) 防密套管預留了在人防大門正常開啟的范圍內(nèi),且預埋套管的高度在設(shè)計圖紙沒有明確表示,施工人員預見不到后期安裝可能存在的沖突,按部就班地按橋架直線經(jīng)過人防墻的情況預留防密套管,導致套管高度低于人防防護密閉大門的頂部。

(2) 電纜橋架內(nèi)穿過該人防墻的電纜數(shù)量多,預埋防密套管數(shù)量多,預埋防密套管按結(jié)構(gòu)專業(yè)規(guī)定的做法有序排布時,其長度、寬度在設(shè)計圖紙上沒有明確規(guī)定,導致部分套管高度低于人防防護密閉大門的頂部。

為解決此類問題,當電纜橋架經(jīng)過防火卷簾上方或人防防護密閉大門的側(cè)面時,應意識到以后可能造成的安裝沖突。設(shè)計橋架的排布時,應優(yōu)先考慮避開人防大門開啟的范圍,如不能避開,則應對實際工程中的各類管線的安裝高度明確標識,以避免安裝高度的沖突。

4 結(jié) 語

設(shè)計人員在設(shè)計初期應把人防電氣中的防密套管的設(shè)置作為重點考慮的內(nèi)容,盡可能減少防密套管的數(shù)量。在施工階段,施工單位應做好防密套管的預埋與澆筑,當發(fā)現(xiàn)預埋套管數(shù)量較多并可能影響人防墻安全時,采用分散布置或及時通知設(shè)計單位。如若設(shè)計不妥或施工錯誤,后期補救措施差強人意,難以滿足人防防護密閉防護的相關(guān)要求,從而影響整個人防工程的質(zhì)量。