淺談地下城市綜合管廊抗火構(gòu)造與消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

淮亞利
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要: 地下綜合管廊是一種整體隧道結(jié)構(gòu)，其中容納了地面以及地下的各種公用管線，并將城市電力、熱力、通訊以及給排水等管線進(jìn)行集約化管理。本文將對(duì)管廊抗火構(gòu)造和管線設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上就消防設(shè)計(jì)，談一下自己的觀點(diǎn)和認(rèn)識(shí)，僅供參考。
關(guān)鍵詞：管廊抗火構(gòu)造 地下城市消防設(shè)計(jì)研究 消防系統(tǒng)

1、引言
       地下城市綜合管廊，能夠有效消除電信、電力以及視頻線路在市政上空蛛網(wǎng)式的布置弊端，而且還有效地解決了建筑結(jié)構(gòu)周圍影響消防、曲臂車輛動(dòng)作障礙等問題。不僅可以避免路面重復(fù)挖掘現(xiàn)象，而且還確保了道路暢通，對(duì)于美化城市環(huán)境、解決管線建設(shè)和管理混亂問題，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

2、管廊抗火構(gòu)造設(shè)計(jì)
       地下城市綜合管廊，多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、墻板結(jié)構(gòu)等，以單雙艙、多艙形式為眾，通常設(shè)計(jì)成圓形、矩形以及半圓狀構(gòu)造，如圖1所示。

圖1單艙與雙艙共同溝示意圖

       對(duì)于管廊而言，其構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意抗火性能，建議選用不燃體，而且耐火至少2小時(shí)，檢查井的耐火等級(jí)不低于二級(jí)。在管廊抗火設(shè)計(jì)時(shí)，其中按每200米的距離布設(shè)防火分區(qū)，而且每隔大約200米的距離設(shè)防火墻以及防火門和阻火包等。預(yù)留檢查口以及疏散通道中，應(yīng)當(dāng)布設(shè)排水、通風(fēng)系統(tǒng)。若管廊是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，則著火時(shí)表面溫度超過150~200攝氏度，會(huì)出現(xiàn)爆裂現(xiàn)象。基于對(duì)火災(zāi)時(shí)管廊結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降考慮，可能會(huì)出現(xiàn)垮塌、損壞等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響檢查人員安全疏散，而且對(duì)消防救援造成了不利影響。針對(duì)這一現(xiàn)象，低標(biāo)混凝土表面的溫度應(yīng)當(dāng)控制在380攝氏度以內(nèi)，高標(biāo)混凝土的表面溫度在250攝氏度以內(nèi)。

3、地下城市綜合管廊消防設(shè)計(jì)思路
       雖然地下城市綜合管廊中發(fā)生火災(zāi)的概率非常小，但是綜合管廊中敷設(shè)的線路是非常重要的，直接關(guān)系著人們的生活、工作以及生產(chǎn)等，一旦出現(xiàn)火災(zāi)事故，則必然會(huì)對(duì)社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)秩序的發(fā)展造成不利影響，甚至造成人員傷亡。然而，國內(nèi)地下城市綜合管廊建設(shè)規(guī)范出臺(tái) 的相對(duì)較晚，尤其是消防設(shè)計(jì)規(guī)范還不夠健全?！冻鞘芯C合管廊工程技術(shù)規(guī)范》中，對(duì)綜合管廊消防設(shè)計(jì)給出了一些規(guī)定，然消防設(shè)計(jì)條文仍較簡單，安全設(shè)計(jì)與具體設(shè)計(jì)，主要依賴于設(shè)計(jì)人員的分析和把握。

3.1 設(shè)計(jì)思路概述一一以濟(jì)南市二環(huán)西路綜合管廊為例
       地下城市綜合管廊，是解決線路亂敷設(shè)的有效途徑。以濟(jì)南市二環(huán)西路綜合管廊為例，目前已建成通車的二環(huán)西路高架路東側(cè)地面輔道下，南起經(jīng)十路，北至濱河南路，全長度6009米，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，寬度和高度分別是& 3米和4四米，管廊中敷設(shè)了熱力、給水、中水以及電力和通信等五類綜合管線，及消防、照明、監(jiān)控、排水、通風(fēng)、安全標(biāo)識(shí)等配套設(shè)施，并設(shè)有檢修車通道等，如圖2所示。
如圖2所示，該綜合管廊中安置了熱力、給水、排水以及弱電和電力等多種管道，對(duì)這些管道進(jìn)行檢測(cè)、管理，日后可通過智能化管理進(jìn)行及時(shí)的檢測(cè)。通過構(gòu)建綜合管廊智能化監(jiān)控系統(tǒng)，利用先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集綜合管廊內(nèi)的供水、供熱等管線指標(biāo)，進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并快速發(fā)現(xiàn)管線的異常情況，避免供水、供熱管網(wǎng)爆管、電纜發(fā)熱起火等事件的發(fā)生。更為重要的是，還要對(duì)綜合管廊進(jìn)行消防設(shè)計(jì)，做好消防安全防范工作。

圖2濟(jì)南二環(huán)西路綜合管廊

       地下城市綜合管廊中，存在著很多的可燃物，比如電纜、管線以及光纜等從，從上圖中也可以看到。電纜的主要構(gòu)成是導(dǎo)體、保護(hù)包皮以及絕緣層三部分，目前國內(nèi)多采用聚氯乙烯電纜以及橡膠電纜等。對(duì)于光纜而言，其構(gòu)成主要是塑料外皮、光導(dǎo)纖維以及塑料保護(hù)套管。相間以及對(duì)地短路、線路過載與接觸不良等，都可能會(huì)造成電纜著火。對(duì)于敷設(shè)較為密集的電纜而言，當(dāng)廊道中著火時(shí)，火災(zāi)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，并在較短的時(shí)間內(nèi)難以擴(kuò)散，因此會(huì)導(dǎo)致綜合管廊中的溫度快速升高。管廊中電線電纜的布置層疊集中，若上層電線電纜發(fā)生火災(zāi)，聚氯乙烯以及橡膠等材料就會(huì)被高溫化，然后滴下來的融化物很快就會(huì)將火焰蔓延至下層光纜、電纜以及管線。當(dāng)管廊下層的電纜著火時(shí)，熱 煙氣以及熱輻射等，就會(huì)很快對(duì)上層線路造成影響。地下城市綜合管廊中內(nèi)發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，如果不及時(shí)采取有效的措施控制，則會(huì)對(duì)當(dāng)周圍的環(huán)境造成不利影響。對(duì)于集中敷設(shè)了管線的地下綜合管廊而言 發(fā)生火災(zāi)時(shí)，主要表現(xiàn)出以下特點(diǎn)。一，火勢(shì)比較猛烈，而且燃燒的速度也比較快。管廊前后是貫通的，而且電纜敷設(shè)較為密集，如上圖所示，一旦發(fā)生火災(zāi)，電纜就會(huì)形成火流，蔓延至鄰區(qū)，以致于火勢(shì)沿電纜迅速擴(kuò)散。二，撲救困難。當(dāng)電纜燃燒時(shí)，會(huì)產(chǎn)生非常多的有毒氣體，而且管廊中的通道有比較狹窄，通信設(shè)施受到屏蔽影響，因沒有信號(hào)與外界聯(lián)系而導(dǎo)致消防滅火困難。三，觸電危險(xiǎn)性比較大。在綜合廊道中，高壓電纜斷電以后，仍可能會(huì)留有一定的余壓，不注意可能會(huì)觸電，設(shè)計(jì)時(shí)需特別注意。

3.2地下城市綜合管廊細(xì)部消防設(shè)計(jì)
       1）防火分區(qū)以及管廊構(gòu)造設(shè)計(jì)。實(shí)踐中，為確保地下城市綜合管廊的安全性，綜合管廊中的承重結(jié)構(gòu)燃燒性能，應(yīng)當(dāng)選用不燃體，而且內(nèi)部所用的裝修材料也以不燃材料為宜。地下城市綜合管廊中的可燃物，以電線電纜為重，而且電線電纜集中排置，火災(zāi)荷載相對(duì)較大時(shí)，為嚴(yán)格控制火災(zāi)影響，應(yīng)當(dāng)根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定要求，地下綜合管廊中的防火分區(qū)間距不超過200米，而且防火分區(qū)應(yīng)布設(shè)防火墻、阻火包以及防火門等防火分隔設(shè)施。各防火分區(qū)，都要設(shè)直通室外的消防疏散出口，直接與逃生通道相連接，通過檢查井 向室外疏散人群。同時(shí)，檢查井口還可以作為疏散出口，在連接管廊位置，布設(shè)一個(gè)1.7平方米的前室，而且前室門以乙級(jí)防火門為宜。當(dāng)單艙管廊的長在巧0米以上時(shí)，未設(shè)疏散出口艙段，一定要設(shè)計(jì)臨時(shí)的避難間，通風(fēng)、通信性能良好。
       對(duì)于人行通道而言，應(yīng)當(dāng)布設(shè)應(yīng)急疏散系統(tǒng)、照明系統(tǒng)以及燈光疏散標(biāo)志，其照度至少應(yīng)為平均工作照度的百分之十。出人口位置、設(shè)備操作點(diǎn)，照度至少100。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)將燈光疏散標(biāo)志布設(shè)在地面以下大約1米的位置，而且間距不能超過20米。布設(shè)的設(shè)置位置應(yīng)當(dāng)明顯可視，主要人口位置設(shè)管廊標(biāo)識(shí)牌，而且內(nèi)容一定要簡易，信息一定要明確，能夠使受災(zāi)人群清楚地識(shí)別管廊分區(qū)。
       2） 安全疏散設(shè)計(jì)。對(duì)于地下城市綜合管廊而言，除監(jiān)控中心以外基本上沒有人員操控。然而，日常檢修工作是*的，干線與支線綜合管廊，設(shè)計(jì)的逃生口至少能夠容納兩人。同時(shí)，逃生口引導(dǎo)與通風(fēng)口、投料口結(jié)合設(shè)置。逃生口位置，應(yīng)當(dāng)布設(shè)滅火器材，比如黃沙箱、滅火器等。對(duì)于管廊防排煙、通風(fēng)系統(tǒng)而言，根據(jù)防火分區(qū)布設(shè)機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，同時(shí)用作排煙系統(tǒng)；排風(fēng)、排煙以及送風(fēng)口位置，布設(shè)在管廊上方、中間位置，各防煙分區(qū)至少兩個(gè)，以縮短火災(zāi)時(shí)煙霧擴(kuò)散距離。
       3）自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)。為及時(shí)發(fā)現(xiàn)地下城市綜合管廊內(nèi)火災(zāi)事故，從源頭上減小火災(zāi)事故造成的損失，應(yīng)當(dāng)優(yōu)化設(shè)計(jì)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。結(jié)合管廊中的可燃物屬性，針對(duì)性地布設(shè)感煙報(bào)警探測(cè)設(shè)備、感溫報(bào)警器；綜合管廊中出現(xiàn)緊急情況時(shí)，探測(cè)器及時(shí)將信號(hào)發(fā)至值班室，聯(lián)動(dòng)其他設(shè)施共同滅火。通常情況下，報(bào)警探測(cè)器布設(shè)在頂棚以下，一旦發(fā)生火災(zāi)，則煙霧或者高溫報(bào)警。基于度地下城市綜合管廊的特殊性和重要性分析，采用線型探測(cè)器敷設(shè)于電纜之上，電纜的溫度相對(duì)較高時(shí)，立即能夠監(jiān)測(cè)出來，并且報(bào)警。比如，世博園的地下綜合管廊，即采用了該種報(bào)警設(shè)計(jì)思路。
       4）滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)。目前可選用的滅火系統(tǒng)種類繁多，各種類型的滅火系統(tǒng)都有其自身的優(yōu)勢(shì)和不足，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)選擇性的應(yīng)用。根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》之規(guī)定，綜合管廊中的技術(shù)方案、經(jīng)濟(jì)方案對(duì)比，可布設(shè)濕式、水噴霧以及氣體等類型的滅火系統(tǒng)和固定裝置。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，雖然采用濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的成本相對(duì)較低，而且施工也比較簡單，但因綜合管廊中有很多的帶電線纜，所以不建議采用該種設(shè)計(jì)方式0對(duì)于水噴霧系統(tǒng)而言，對(duì)帶電火災(zāi)的撲救效果比較顯著，然通常城市給水管道直接供水難以有效滿足大流量需求；如果選用的是泵房加壓供水方式，則供水管道的直徑就會(huì)比較大，對(duì)綜合管廊的空間要求比較高，不利于節(jié)約空間資源；一旦啟動(dòng)系統(tǒng)，就會(huì)導(dǎo)致管廊中排水壓力過大，進(jìn)行發(fā)生次生災(zāi)害。實(shí)踐中，也有利于七氟丙烷氣體進(jìn)行滅火的設(shè)計(jì)方案，而且滅火效率也比較高，基本上沒有殘留物。然而，利于該系統(tǒng)滅火時(shí)，會(huì)產(chǎn)生有害氣體，不僅會(huì)損害管廊內(nèi)的電纜線，而且會(huì)危及滅火人員的身體健康。對(duì)于氣溶膠滅火系統(tǒng)而言 具有環(huán)保、安裝方便以及無管網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，然該系統(tǒng)滅火以后的分解產(chǎn)物以及噴射物成分是碳酸鉀、氧化鉀，吸收水分以后就會(huì)生產(chǎn)氫氧化鉀，具有強(qiáng)氧化性，而且會(huì)腐蝕管廊中的設(shè)備。氣溶膠滅火系統(tǒng)噴射物，含有導(dǎo)電性能的金屬鹽離子，操作不當(dāng)就會(huì)導(dǎo)致短路。對(duì)于IG541滅火系統(tǒng)而言，環(huán)保、無毒，成本卻非常的高，需定期對(duì)滅火劑進(jìn)行更換，而且后期維護(hù)成本比較高。對(duì)于細(xì)水霧滅火系統(tǒng)而言，環(huán)保且無毒，而且滅火效果也比較好。較之于水噴霧系統(tǒng)，用水量少，造價(jià)與運(yùn)用維護(hù)費(fèi)用較低。通過以上設(shè)計(jì)方案對(duì)比分析，為了能夠有效降低誤噴概率，地下城市綜合管廊消防滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，建議采用具有閉式預(yù)作用的細(xì)水霧滅火系統(tǒng)。

4、安科瑞管廊產(chǎn)品介紹
       防火分區(qū)以及管廊構(gòu)造設(shè)計(jì)中提到對(duì)于人行通道而言，應(yīng)當(dāng)布設(shè)應(yīng)急疏散系統(tǒng)、照明系統(tǒng)以及燈光疏散標(biāo)志，其照度至少應(yīng)為平均工作照度的百分之十。安科瑞可以提供應(yīng)急疏散系統(tǒng),防火門監(jiān)控系統(tǒng),智能照明控制系統(tǒng)等。下面分別介紹產(chǎn)品選型及介紹：
4.1 應(yīng)急疏散系統(tǒng)（管廊地下部分）產(chǎn)品選型
       安科瑞集中電源集中控制型消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)采用應(yīng)急照明控制器（主機(jī)）+集中電源+分配電裝置+燈具四層結(jié)構(gòu)組網(wǎng)模式，適用范圍廣，滿足各種環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)，便于區(qū)域化管理，燈具與分配電裝置之間采用二總線通訊，監(jiān)控器與集中電源、分配電裝置之間采用CAN總線通訊，滿足了通訊實(shí)時(shí)性高的要求。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖：

1)應(yīng)急照明控制器

 

2)應(yīng)急照明集中電源

3)應(yīng)急照明分配電裝置

 4)監(jiān)控模塊

4.2 防火門監(jiān)控系統(tǒng)（管廊地下部分）產(chǎn)品選型

       AFRD100/B防火門監(jiān)控器能夠通過二總線與多個(gè)防火門監(jiān)控模塊相連，構(gòu)成集散式防火門監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控器能實(shí)時(shí)接收處理各路監(jiān)控設(shè)備發(fā)送的斷路、短路、故障信號(hào)，同時(shí)在液晶屏幕上顯示，當(dāng)斷路、短路及通訊故障發(fā)生時(shí)，監(jiān)控器能發(fā)出聲光故障信號(hào)，在屏幕上顯示故障位置及故障類型，并具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢和報(bào)警信號(hào)控制輸出等功能，還具備對(duì)監(jiān)控模塊的遠(yuǎn)程復(fù)位功能。
AFRD100/B防火門監(jiān)控器簡介

防火門監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)

4.3 智能照明控制系統(tǒng)（管廊地下部分）產(chǎn)品選型
       Acrel-Bus智能照明控制系統(tǒng)一般采用分層結(jié)構(gòu)，劃分成域和支線這種分布式總線結(jié)構(gòu)，一方面其布局清晰，布線簡單，容量大。另一方面有效提高了系統(tǒng)的可靠性。由于每個(gè)域和每條支路分別分配了KNX電源，這種電氣的隔離使得系統(tǒng)的某個(gè)部分出現(xiàn)故障時(shí)，其他部分仍能繼續(xù)工作。一條線路或一個(gè)域內(nèi)的數(shù)據(jù)通信不會(huì)影響到其它范圍的數(shù)據(jù)通信。

圖3 系統(tǒng)框架圖

產(chǎn)品選型
4.3.1開關(guān)驅(qū)動(dòng)器

4.3.2調(diào)光驅(qū)動(dòng)器

4.3.3可控硅調(diào)光模塊
 

4.3.4傳感器

4.3.5總線電源

4.3.6智能面板

4.3.7干接點(diǎn)、濕接點(diǎn)輸入模塊

系統(tǒng)功能
       1）光照度（需要配照度傳感器）監(jiān)測(cè)，對(duì)利用自然光照明區(qū)域，根據(jù)自然光照度變化，進(jìn)行照明控制和調(diào)節(jié)，滿足照明和節(jié)能要求；
       2）公共區(qū)域、走廊、通道、門廳、電梯廳等的照明，應(yīng)設(shè)置紅外或微波類人體感應(yīng)器，并結(jié)合智能控制面板，實(shí)現(xiàn)各種場(chǎng)景照明控制，盡可能較少燈具點(diǎn)亮?xí)r間；
       3）樓梯間照明采用人體感應(yīng)探測(cè)控制；
       4）設(shè)備房、設(shè)備房走道采用分組就地控制；
       5）室外路燈、景觀等照明采用光照度控制結(jié)合時(shí)控的集中控制方式；
       6）監(jiān)控系統(tǒng)界面友好，畫面美觀,實(shí)時(shí)顯示各區(qū)照明工作狀態(tài)；
       7）應(yīng)具有完善的用戶權(quán)限管理功能，避免越權(quán)操作；

5 結(jié)語
       總而言之，地下城市綜合管廊是一種趨勢(shì)，建設(shè)與運(yùn)維管理過程中，該種系統(tǒng)非常的復(fù)雜，特別是綜合管廊設(shè)計(jì)初期階段的成本投人加大，若想進(jìn)行大規(guī)模的建設(shè)和利用，仍有待進(jìn)一步研究和論證。實(shí)踐中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合擬建城市的近遠(yuǎn)期規(guī)劃目標(biāo)，預(yù)留合適的出人口和發(fā)展空間。這對(duì)地方而言，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)重視，提高城市規(guī)劃設(shè)計(jì)的前瞻性、可能性，借鑒成功*，立足實(shí)際，堅(jiān)持人本理念、統(tǒng)籌兼顧，以此來設(shè)計(jì)科學(xué)合理的地下城市綜合管廊抗火和消防系統(tǒng)，以確保城市建設(shè)與持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)
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