地下综合管廊的消防设计探析

范一鸣 李 博

(1亳州职业技术学院；2安徽省亳州市重点工程建设管理局 安徽亳州 238000)

城市地下空间资源作为城市的自然资源，在经济建设、民防建设、环境建设及城市可持续发展方面具有重要意义。作为各类地下管线，作为城市的生命线的地下管线是城市的重要基础设施，城市地下综合管廊是市政管线集约化建设的趋势，也是城市基础设施现代化建设的方向。地下综合管廊，也叫“地下城市管道综合走廊”，具有综合性强、成效性、方便维护三大特性[1]。综合管廊工程的基本构成：管廊本体、一般地段、特殊地段、管廊节点、附属设备、管廊内管线断面布局、廊内管线安装、综合管廊生产运营集约化监管系统八个部分[1]。

1 管线的安全布置

综合管廊宜分为干线综合管廊、支线综合管廊及线缆管廊。干线综合管廊一般设置于机动车道或道路中央下方，主要连接原站(如自来水厂、发电厂、热力厂等)与支线综合管廊。支线综合管廊主要用于将各种管线从干线综合管廊分配、输送至各直接用户，以矩形较为常见。线缆管廊一般设置在道路的人行道下面，其埋深较浅，以矩形截面较为常见[2]。

据规范[2]3.0.1可知，给水、雨水、污水、再生水、天然气、热力、电力、通信等城市工程管线可纳入综合管廊内。污水收集过程中会产生硫化氢、甲烷等有毒、易燃、易爆的气体，污水入廊，加大了综合管廊的埋深与横断面尺寸，使工程造价骤增；雨水一般采用重力流，且每隔一定距离设置人孔、泵站、通风管等，且雨水管线管径大，鉴于此，污水管线、雨水管线一般不入管廊。电力电缆、通信电缆(光缆)、给水及燃气管构成了纳入地下综合管廊的4种基本管线[3]，收容管线影响关系见表1。

表1 收容管线影响关系

2 综合管廊的火灾特点分析

综合管廊中存在大量的电力、电缆。综合管廊发生火灾的原因有管线自身损坏、引燃两方面。管线自身损坏包含燃气管泄露、燃气集聚，污水管沼气外溢，地面沉降、地震使管线受损，电线短路；引燃包含电火花、维修时明火引燃、电热效应引发自然[4]。综合管廊中电缆火灾的有火灾发生隐蔽，不易察觉、救援困难等特点[5]。综合管廊中电缆燃烧温度可达800-1 000 ℃，如果发生火灾时没有及时关闭电源将会发生带电火灾，则综合管廊内温度可达数千摄氏度[6]。

电气火灾常规采用的消防系统有气体灭火系统、泡沫灭火系统、磷酸铵盐 干粉灭火器、水喷雾灭火系统、细水雾灭火系统，5种灭火系统特点见表2。

表2 适用于综合管廊消防灭火系统的比较

3 亳州市某综合管廊消防工程实例分析

该工程包括高铁片区范围内老君大道的综合管廊工程。设计管廊北起银杏路，南至酒城大道，全长0.92km。自北向南分别与甘菊路、百合路、木槿路等3条东西向道路相交。该综合管廊设计内容包括管廊的主体结构工程及管廊附属工程两部分。设计使用年限100年，安全等级为一级，未经技术鉴定或许可，不得改变结构的用途和使用环境。

3.1 管廊平面布局与平面设计

综合管廊布局应与城市功能分区、建设用地布局和道路网规划相适应。当遇到下列情况之一时，宜采用综合管廊：交通运输繁忙或地下管线较多的城市主干道以及配合轨道交通、地下道路、城市地下综合体等建设工程地段； 城市核心区、中央商务区、地下空间高强度成片集中开发区、重要广场、主要道路的交叉口、道路与铁路或河流的交叉处、过江隧道等；道路宽度难以满足直埋敷设多种管线的路段；重要的公共空间；不易开挖路面的路段。根据国际地下空间开发利用经验，一般城市人均GDP大于3 500美元时，城市进入地下空间开发利用快速发展期[7]。根据老君大道道路平面及横断面图，该设计老君大道管廊布设于老君大道道路东侧绿化带内，管廊中心距离道路中心线38.4m处，设计综合管廊平面线形与道路平面线形一致。

3.2 管廊断面设计

综合管廊断面形式应根据纳入管线的种类规模、建设方式、预留空间等确定。断面应满足管线安装、检修、维护作业所需要的空间要求。天然气管道应在独立舱室内敷设，热力管道采用蒸汽介质时应在独立舱室内敷设，热力管道不应与电力电缆同舱敷设。

综合管廊最小埋深考虑雨、污水支管从综合管廊顶部穿越的情况，以及绿化种植、进(排)风口、吊装口设计等要求，原则上管廊上的覆土厚度拟定为道路红线处设计路面高程以下2.8m，特殊节点位置为满足节点的要求，局部覆土加深。

老君大道下布设的管线有：雨水、污水、中水、给水、通信、电力等。根据《亳州综合管廊规划》，入廊的管线有给水、中水、通信、电力，入廊管线容量见表3。

表3 入廊管线特性

老君大道综合管廊采用2仓单室结构，标准段顶底板厚40cm，侧壁厚35cm，中腹板厚30cm。为单舱、双舱、三舱结构形式如图1所示。

图1 综合管廊标准横断面图(亳州市高铁片区综合管廊(含道路)工程——老君大道)

3.3 管廊消防设计

管廊火灾类别有A、B、E类，保护区内温度为常温，消防设计为原理悬挂式灭火装置同时具有电控、定温两种启动方式。

(1)电控自动启动。将与灭火装置相连接的气体灭火控制盘设置于“自动”位置时，灭火装置处于自动控制状态。防护区发生火灾，气体灭火控制盘接收到两个独立的火灾信号后发出声光报警信号，延时至设定的时间后启动灭火装置释放超细干粉灭火剂灭火。信号反馈器向火灾报警控制器反馈灭火剂释放信号，该防护区粉剂喷洒指示灯亮，并启动相应的联动设备。

(2)电控手动启动。防护区发生火灾时，按下每个防护区门口(或气体灭火控制盘上)的启动按钮，即可启动灭火装置灭火，火灾声光报警器发出声光报警信号，灭火剂喷洒指示灯显亮，并联动相应的联动设备。

(3)定温启动。防护区发生火灾，使环境温度上升至灭火装置设定的公称动作温度(设定68℃)时，无论火灾报警控制器是否动作，灭火装置也自动启动释放超细干粉灭火剂灭火。由专用模块向气体灭火控制盘反馈火灾启动信号，由气体灭火控制盘完成规定的报警、联动动作。

3.4 管廊消防系统设计

采用超细干粉无管网全淹没应用保护方式，超细干粉设计灭火浓度为0.065kg/m3。如果粉剂的CCC检验报告达不到此数值，不得采用该设计。

超细干粉灭火剂设计用量可按式(1)计算：

m=C×V1×k1

(1)

式中：m- 灭火剂设计用量(kg)；C-灭火剂设计灭火浓度(kg/m3)；V1-防护区容积(m3)；k1-配置场所危险等级补偿系数。

超细干粉灭火装置数量宜按式(2)计算

N≥m/m1

(2)

式中：N-灭火装置数量(具)m1-单具灭火装置额定重装量(kg)。

根据上述计算公式，文苑路管廊仓体超细干粉灭火装置布置间距为3.2m，采用FZX-ACT3/1.5-HLK超细干粉灭火装置，装置充装量公斤数为3kg。

设计选用复合材料超细干粉灭火剂，不得采用磷酸铵盐灭火剂，以防止磷酸铵盐吸潮后及灭火衍生物对用电设备的腐蚀。为保证安全，超细干粉灭火装置必须有国家检测机构出具的检验报告。为保证产品质量，灭火剂和灭火装置必须为同一家生产。火灾报警装置及联动设备的设置见监控系统的联动设计。

3.5 灭火器选用

管廊内每隔50m设置一套灭火器箱，内含MF/ABC灭火器2具；管廊防火门处设置一套灭火器箱，内含MF/ABC灭火器2具；管廊人员出入口设置一套灭火器箱，内含MF/ABC灭火器2具； 管廊地下变电所根据变电所规模设置灭火器箱，内含MF/ABC灭火器2具。

消火栓宜采用室外地上式，型号为SS100/65-1.6，并加防撞护栏；消火栓间距不大于120m，消火栓与给水干管连接管采用DN100球墨铸铁管。

4 结语

城市综合管廊建设及运行管理是一个复杂的系统工程，初期建设成本比较高。综合管廊的消防灭火系统设计要本着工程安全性的原则。首先采取必要的工程措施降低失火诱因、控制火灾蔓延，其次是通过设置固定的灭火系统，降低火灾危害。建议对于复杂的工程最好能够进行模拟验证，或请当地消防部门提供消防设计意见，为工程设计带来依据[8]。

参考文献：

[1]宋志宏，梁舰.PPP模式在城市综合管廊工程中的应用[M].北京：知识产权出版社，2017.49.

[2]城市综合管廊工程技术规范(GB50838-2015)[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.66.

[3]雷升祥.综合管廊与管道盾构[M].北京：铁道工业出版社，2017. 55.

[4]王恒栋，薛伟辰.综合管廊工程理论与实践[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.39.

[5]苏洪涛，黎继红等.综合管廊电缆火灾消防系统设计探讨[J].市政技术，2016，6(34)：126.

[6]王恒栋，薛伟辰. 综合管廊工程理论与实践[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2013.33.

[7]雷升祥，综合管廊与管道盾构[M].北京：铁道工业出版社，2017.55.

[8]刘清泉.沈阳南运河综合管廊消防方式选择浅析[J].黑龙江科技信息，2012，16(6)：119.