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

更新時間:2020-10-09 點擊次數(shù): 944次

劉細(xì)鳳
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。本文將對管廊抗火構(gòu)造和管線設(shè)計進(jìn)行分析,并在此基礎(chǔ)上就消防設(shè)計,談下自己的觀點和認(rèn)識,僅供參考。
關(guān)鍵詞:管廊抗火構(gòu)造 地下城市消防設(shè)計研究 消防系統(tǒng)

1、引言
       地下城市綜合管廊,能夠有效電信、電力以及視頻線路在上空蛛網(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,對于美化城市環(huán)境、解決管線建設(shè)和管理混亂問題,具有定的現(xiàn)實意義。

2、管廊抗火構(gòu)造設(shè)計
       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


       對于管廊而言,其構(gòu)造設(shè)計時,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,檢查井的耐火等級不低于二級。在管廊抗火設(shè)計時,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),則著火時表面溫度超過150~200攝氏度,會出現(xiàn)爆裂現(xiàn)象?;趯馂?zāi)時管廊結(jié)構(gòu)強度下降考慮,可能會出現(xiàn)垮塌、損壞等現(xiàn)象,嚴(yán)重影響檢查人員疏散,而且對消防救援造成了不利影響。針對這現(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,旦出現(xiàn)火災(zāi)事故,則必然會對社會以及經(jīng)濟秩序的發(fā)展造成不利影響,甚至造成人員傷亡。然而,內(nèi)地下城市綜合管廊建設(shè)規(guī)范出臺 的相對較晚,尤其是消防設(shè)計規(guī)范還不夠健全?!冻鞘芯C合管廊工程技術(shù)規(guī)范》中,對綜合管廊消防設(shè)計給出了些規(guī)定,然消防設(shè)計條文仍較簡單,設(shè)計與具體設(shè)計,主要依賴于設(shè)計人員的分析和把握。

3.1 設(shè)計思路概述以濟南市二環(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)、標(biāo)識等配套設(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,對這些管道進(jìn)行檢測、管理,日后可通過智能化管理進(jìn)行及時的檢測。通過構(gòu)建綜合管廊智能化監(jiān)控系統(tǒng),利用先進(jìn)的自動控制技術(shù),實現(xiàn)實時采集綜合管廊內(nèi)的供水、供熱等管線指標(biāo),進(jìn)行實時檢測,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,還要對綜合管廊進(jìn)行消防設(shè)計,做好消防防范工作。

圖2濟南二環(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、保護包pi以及絕緣層三部分,目前內(nèi)多采用聚氯乙烯電纜以及橡膠電纜等。對于光纜而言,其構(gòu)成主要是塑料外皮、光導(dǎo)纖維以及塑料保護套管。相間以及對地短路、線路過載與接觸不良等,都可能會造成電纜著火。對于敷設(shè)較為密集的電纜而言,當(dāng)廊道中著火時,火災(zāi)會產(chǎn)生大量的熱量,并在較短的時間內(nèi)難以擴散,因此會導(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被高溫化,然后滴下來的融化物很快就會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,熱 煙氣以及熱輻射等,就會很快對上層線路造成影響。地下城市綜合管廊中內(nèi)發(fā)生火災(zāi)事故時,如果不及時采取有效的措施控制,則會對當(dāng)周圍的環(huán)境造成不利影響。對于集中敷設(shè)了管線的地下綜合管廊而言 發(fā)生火災(zāi)時,主要表現(xiàn)出以下特點。,火勢比較猛烈,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,旦發(fā)生火災(zāi),電纜就會形成火流,蔓延至鄰區(qū),以致于火勢沿電纜迅速擴散。二,撲救困難。當(dāng)電纜燃燒時,會產(chǎn)生非常多的有毒qi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,因沒有信號與外界聯(lián)xi而導(dǎo)致消防滅火困難。三,觸電危險性比較大。在綜合廊道中,高壓電纜斷電以后,仍可能會留有定的余壓,不注意可能會觸電,設(shè)計時需特別注意。

3.2地下城市綜合管廊細(xì)部消防設(shè)計
       1)防火分區(qū)以及管廊構(gòu)造設(shè)計。實踐中,為確保地下城市綜合管廊的性,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)荷載相對較大時,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,檢查井口還可以作為疏散出口,在連接管廊位置,布設(shè)個1.7平方米的前室,而且前室門以乙級防火門為宜。當(dāng)單艙管廊的長在巧0米以上時,未設(shè)疏散出口艙段,定要設(shè)計臨時的避難間,通風(fēng)、通信性能良好。
       對于人行通道而言,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,照度至少100。同時,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)識牌,而且內(nèi)容定要簡易,信息定要明確,能夠使受災(zāi)人群清楚地識別管廊分區(qū)。
       2) 疏散設(shè)計。對于地下城市綜合管廊而言,除監(jiān)控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)計的逃生口至少能夠容納兩人。同時,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)機械通風(fēng)系統(tǒng),同時用作排煙系統(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,以縮短火災(zāi)時煙霧擴散距離。
       3)自動報警系統(tǒng)設(shè)計。為及時發(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)化設(shè)計自動報警系統(tǒng)。結(jié)合管廊中的可燃物屬性,針對性地布設(shè)感煙報警探測設(shè)備、感溫報警器;綜合管廊中出現(xiàn)緊急情況時,探測器及時將信號發(fā)至值班室,聯(lián)動其他設(shè)施共同滅火。通常情況下,報警探測器布設(shè)在頂棚以下,旦發(fā)生火災(zāi),則煙霧或者高溫報警。基于度地下城市綜合管廊的特殊性和重要性分析,采用線型探測器敷設(shè)于電纜之上,電纜的溫度相對較高時,立即能夠監(jiān)測出來,并且報警。比如,世博園的地下綜合管廊,即采用了該種報警設(shè)計思路。
       4)滅火系統(tǒng)設(shè)計。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)都有其自身的勢和不足,設(shè)計過程中應(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)濟方案對比,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。實際應(yīng)用時,雖然采用濕式自動噴水滅火系統(tǒng)的成本相對較低,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)計方式0對于水噴霧系統(tǒng)而言,對帶電火災(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比較大,對綜合管廊的空間要求比較高,不利于節(jié)約空間資源;旦啟動系統(tǒng),就會導(dǎo)致管廊中排水壓力過大,進(jìn)行發(fā)生次生災(zāi)害。實踐中,也有利于七氟丙烷氣體進(jìn)行滅火的設(shè)計方案,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,會產(chǎn)生有害氣體,不僅會損害管廊內(nèi)的電纜線,而且會危及滅火人員的身體健康。對于氣溶膠滅火系統(tǒng)而言 具有環(huán)保、安裝方便以及無管網(wǎng)等點,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,吸收水分以后就會生產(chǎn)氫氧化鉀,具有強氧化性,而且會腐蝕管廊中的設(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)就會導(dǎo)致短路。對于IG541滅火系統(tǒng)而言,環(huán)保、無毒,成本卻非常的高,需定期對滅火劑進(jìn)行更換,而且后期維護成本比較高。對于細(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,造價與運用維護費用較低。通過以上設(shè)計方案對比分析,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)計時,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)計中提到對于人行通道而言,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)+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,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,滿足了通訊實時性高的要求。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)控器能實時接收處理各路監(jiān)控設(shè)備發(fā)送的斷路、短路、故障信號,同時在液晶屏幕上顯示,當(dāng)斷路、短路及通訊故障發(fā)生時,監(jiān)控器能發(fā)出聲光故障信號,在屏幕上顯示故障位置及故障類型,并具有數(shù)據(jù)存儲、查詢和報警信號控制輸出等功能,還具備對監(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)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),方面其布局清晰,布線簡單,容量大。另方面有效提高了系統(tǒng)的可靠性。由于每個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)的某個部分出現(xiàn)故障時,其他部分仍能繼續(xù)工作。條線路或個域內(nèi)的數(shù)據(jù)通信不會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)動器

4.3.2調(diào)光驅(qū)動器

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、濕接點輸入模塊

系統(tǒng)功能
       1)光照度(需要配照度傳感器)監(jiān)測,對利用自然光照明區(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,實現(xiàn)各種場景照明控制,盡可能較少燈具點亮?xí)r間;
       3)樓梯間照明采用人體感應(yīng)探測控制;
       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)合時控的集中控制方式;
       6)監(jiān)控系統(tǒng)界面友好,畫面美觀,實時顯示各區(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種趨勢,建設(shè)與運維管理過程中,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)步研究和論證。實踐中,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。這對地方政fu而言,應(yīng)當(dāng)加強重視,提高城市規(guī)劃設(shè)計的前瞻性、可能性,借鑒成功*,立足實際,堅持人本理念、統(tǒng)籌兼顧,以此來設(shè)計科學(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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【2】陳武生 地下城市綜合管廊抗火構(gòu)造與消防設(shè)計研究
【3】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計及應(yīng)用手冊.2019.11版
【4】吳恩遠(yuǎn) 周中 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用圖集  2012.8

作者簡介:劉細(xì)鳳,女,本科,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為智慧管廊監(jiān)控及運維管理

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