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消防箱-地下城市综合管廊抗火构造与消防设计研究

2016/4/29 18:39:12      点击:

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地下城市综合管廊, 能够有效消除电信、 电力以及视频线路在市政上空蛛网式的布置弊端, 而且还有效地解决了建筑结构周围影响消防、曲臂车辆动作障碍等问题。不仅可以避免路面重复挖掘现象, 而且还确保了道路畅通, 对于美化城市环境、 解决管线建设和管理混乱问题,具有一定的现实意义。

1 管廊抗火构造设计
地下城市综合管廊, 多为钢筋混凝土结构、 墙板结构等, 以单双舱、多舱形式为众, 通常设计成圆形、 矩形以及对于管廊而言, 其构造设计时, 应当注意抗火性能, 建议选用不燃体, 而且耐火极限至少 2 小时, 检查井的耐火等级不低于二级。在管廊抗火设计时, 其中按每 200 米的距离布设防火分区, 而且每隔大约 200米的距离设防火墙以及甲级防火门和阻火包等。预留检查口以及疏散通道中, 应当布设排水、 通风系统。若管廊是钢筋混凝土结构, 则着火时表面温度超过 150 ~200 摄氏度, 会出现爆裂现象。基于对火灾时管廊结构强度下降考虑, 可能会出现垮塌、 损坏等现象, 严重影响检查人员安全疏散, 而且对消防救援造成了不利影响。针对这一现象, 低标混凝土表面的温度应当控制在 380 摄氏度以内, 高标混凝土的表面温度在 250 摄氏度以内。
2 地下城市综合管廊消防设计思路
虽然地下城市综合管廊中发生火灾的概率非常小, 但是综合管廊中敷设的线路是非常重要的, 直接关系着人们的生活、 工作以及生产等, 一旦出现火灾事故, 则必然会对社会以及经济秩序的发展造成不利影响, 甚至造成人员伤亡。然而, 国内地下城市综合管廊建设规范出台的相对较晚, 尤其是消防设计规范还不够健全 。《城市综合管廊工程技术规范》 中, 对综合管廊消防设计给出了一些规定, 然消防设计条文仍较简单, 安全设计与具体设计, 主要依赖于设计人员的分析和把握。
2. 1 设计思路概述— — —以济南市二环西路综合管廊为例
地下城市综合管廊, 是解决线路乱敷设的有效途径。以济南市二环西路综合管廊为例, 目前已建成通车的二环西路高架路东侧地面辅道下, 南起经十路, 北至滨河南路, 全长度 6009 米, 采用现浇钢筋混凝土结构, 宽度和高度分别是 8. 3 米和 4. 9 米, 管廊中敷设了热力、 给水、中水以及电力和通信等五类综合管线, 及消防、 照明、 监控、 排水、 通风、安全标识等配套设施, 并设有检修车通道等, 如图 2 所示。如图 2 所示, 该综合管廊中安置了热力、 给水、 排水以及弱电和电力等多种管道, 对这些管道进行检测、 管理, 日后可通过智能化管理进行及时的检测。通过构建综合管廊智能化监控系统, 利用先进的自动控制技术, 实现实时采集综合管廊内的供水、 供热等管线指标, 进行实时检测, 并快速发现管线的异常情况, 避免供水、 供热管网爆管、 电缆发热起火等事件的发生。更为重要的是, 还要对综合管廊进行消防设计,做好消防安全防范工作。地下城市综合管廊中, 存在着很多的可燃物, 比如电缆、 管线以及光缆等从, 从上图中也可以看到。电缆的主要构成是导体、 保护包皮以及绝缘层三部分, 目前国内多采用聚氯乙烯电缆以及橡胶电缆等。对于光缆而言, 其构成主要是塑料外皮、 光导纤维以及塑料保护套管。相间以及对地短路、 线路过载与接触不良等, 都可能会造成电缆着火。对于敷设较为密集的电缆而言, 当廊道中着火时, 火灾会产生大量的热量, 并在较短的时间内难以扩散, 因此会导致综合管廊中的温度快速升高。管廊中电线电缆的布置层叠集中, 若上层电线电缆发生火灾, 聚氯乙烯以及橡胶等材料就会被高温融化, 然后滴下来的融化物很快就会将火焰蔓延至下层光缆、 电缆以及管线。当管廊下层的电缆着火时, 热烟气以及热辐射等, 就会很快对上层线路造成影响。地下城市综合管廊中内发生火灾事故时, 如果不及时采取有效的措施控制, 则会对当周围的环境造成不利影响。对于集中敷设了管线的地下综合管廊而言,发生火灾时, 主要表现出以下特点。第一, 火势比较猛烈, 而且燃烧的速度也比较快。管廊前后是贯通的, 而且电缆敷设较为密集, 如上图所示, 一旦发生火灾, 电缆就会形成火流, 蔓延至邻区, 以致于火势沿电缆迅速扩散。第二, 扑救困难。当电缆燃烧时, 会产生非常多的有毒气体, 而且管廊中的通道有比较狭窄, 通信设施受到屏蔽影响, 因没有信号与外界联系而导致消防灭火困难。第三, 触电危险性比较大。在综合廊道中, 高压电缆断电以后, 仍可能会留有一定的余压, 不注意可能会触电, 设计时需特别注意。

2. 2 地下城市综合管廊细部消防设计
(1)防火分区以及管廊构造设计。实践中, 为确保地下城市综合管廊的安全性, 综合管廊中的承重结构燃烧性能, 应当选用不燃体, 而且内部所用的装修材料也以不燃材料为宜。地下城市综合管廊中的可燃物, 以电线电缆为重, 而且电线电缆集中排置, 火灾荷载相对较大时,为严格控制火灾影响, 应当根据 《城市综合管廊工程技术规范》 规定要求, 地下综合管廊中的防火分区间距最大不超过 200 米, 而且防火分区应布设防火墙、 阻火包以及甲级防火门等防火分隔设施。各防火分区,都要设直通室外的消防疏散出口, 直接与逃生通道相连接, 通过检查井向室外疏散人群。同时, 检查井口还可以作为疏散出口, 在连接管廊位置, 布设一个 1. 7 平方米的前室, 而且前室门以乙级防火门为宜。当单舱管廊的长在 150 米以上时, 未设疏散出口舱段, 一定要设计临时的避难间, 通风、 通信性能良好。对于人行通道而言, 应当布设应急疏散系统、 照明系统以及灯光疏散标志, 其照度至少应为平均工作照度的百分之十。出入口位置、 设备操作点, 照度至少 100Lx。同时, 应当将灯光疏散标志布设在地面以下大约 1 米的位置, 而且间距不能超过 20 米。布设的设置位置应当明显可视, 主要入口位置设管廊标识牌, 而且内容一定要简易, 信息一定要明确, 能够使受灾人群清楚地识别管廊分区。
(2)安全疏散设计。对于地下城市综合管廊而言, 除监控中心以外基本上没有人员操控。然而, 日常检修工作是必不可少的, 干线与支线综合管廊, 设计的逃生口至少能够容纳两人。同时, 逃生口引导与通风口、 投料口结合设置。逃生口位置, 应当布设灭火器材, 比如黄沙箱、灭火器等。对于管廊防排烟、 通风系统而言, 根据防火分区布设机械通风系统, 同时用作排烟系统;排风、 排烟以及送风口位置, 布设在管廊上方、 中间位置, 各防烟分区至少两个, 以缩短火灾时烟雾扩散距离。
(3)自动报警系统设计。为及时发现地下城市综合管廊内火灾事故, 从源头上减小火灾事故造成的损失, 应当优化设计自动报警系统。结合管廊中的可燃物属性, 针对性地布设感烟报警探测设备、 感温报警器;综合管廊中出现紧急情况时, 探测器及时将信号发至值班室, 联动其他设施共同灭火。通常情况下, 报警探测器布设在顶棚以下, 一旦发生火灾, 则烟雾或者高温报警。基于度地下城市综合管廊的特殊性和重要性分析, 采用线型探测器敷设于电缆之上, 电缆的温度相对较高时, 立即能够监测出来, 并且报警。比如, 世博园的地下综合管廊, 即采用了该种报警设计思路。
(4)灭火系统设计。目前可选用的灭火系统种类繁多, 各种类型的灭火系统都有其自身的优势和不足, 设计过程中应当选择性的应用。根据 《城市综合管廊工程技术规范》 之规定, 综合管廊中的技术方案、经济方案对比, 可布设湿式、 水喷雾以及气体等类型的灭火系统和固定装置。实际应用时, 虽然采用湿式自动喷水灭火系统的成本相对较低,而且施工也比较简单, 但因综合管廊中有很多的带电线缆, 所以不建议采用该种设计方式。对于水喷雾系统而言, 对带电火灾的扑救效果比较显著, 然通常城市给水管道直接供水难以有效满足大流量需求;如果选用的是泵房加压供水方式, 则供水管道的直径就会比较大, 对综合管廊的空间要求比较高, 不利于节约空间资源;一旦启动系统, 就会导致管廊中排水压力过大, 进行发生次生灾害。实践中, 也有利于七氟丙烷气体进行灭火的设计方案, 而且灭火效率也比较高, 基本上没有残留物。然而, 利于该系统灭火时, 会产生有害气体, 不仅会损害管廊内的电缆线, 而且会危及灭火人员的身体健康。对于气溶胶灭火系统而言,具有环保、 安装方便以及无管网等优点, 然该系统灭火以后的分解产物以及喷射物成分是碳酸钾、 氧化钾, 吸收水分以后就会生产氢氧化钾,具有强氧化性, 而且会腐蚀管廊中的设备。气溶胶灭火系统喷射物, 含有导电性能的金属盐离子, 操作不当就会导致短路。对于 IG541 灭火系统而言, 环保、 无毒, 成本却非常的高, 需定期对灭火剂进行更换, 而且后期维护成本比较高。对于细水雾灭火系统而言, 环保且无毒, 而且灭火效果也比较好。较之于水喷雾系统, 用水量少, 造价与运用维护费用较低。通过以上设计方案对比分析, 为了能够有效降低误喷概率, 地下城市综合管廊消防火系统设计时, 建议采用具有闭式预作用的细水雾灭火系统。
3 结语
总而言之, 地下城市综合管廊是一种趋势, 建设与运维管理过程中, 该种系统非常的复杂, 特别是综合管廊设计初期阶段的成本投入加大, 若想进行大规模的建设和利用, 仍有待进一步研究和论证。实践中, 应当结合拟建城市的近远期规划目标, 预留合适的出入口和发展空间。这对地方政府而言, 应当加强重视, 提高城市规划设计的前瞻性、可能性, 借鉴成功典范, 立足实际, 坚持人本理念、 统筹兼顾, 以此来设计科学合理的地下城市综合管廊抗火和消防系统, 以确保城市建设与持续发展。