浅谈城市地下综合管廊防火分区设计

於陈磊

摘要：城市地下综合管廊，是一种相对密闭的地下构筑物。廊体内很容易沉积大量的热空气和有害气体，发生火灾事故的概率较高。一旦发生火灾事故，其产生的危害与损失也难以估量。根据我国相关法律法规，城市地下综合管廊必须要进行防火分区的设计。文章重点针对城市地下综合管廊的防火分区设计进行详细的分析，旨在提升城市地下综合管廊运营的安全性与稳定性，以供参考。

关键词：城市;地下;综合管廊;防火分区;设计

城市地下综合管廊是现代化城市发展过程中必不可少的基础设施，承载着城市当中的各类市政管线。但是，多种不同类型市政管线交织在一起，一旦发生火灾事故，火势迅速蔓延，不仅会对其他管线的安全运行产生影响，还会增大消防救援难度。鉴于此，为了保证城市地下综合管廊的正常运营，為城市的正常运转提供保证，就必须要做好相应的防火分区设计。

1  城市地下综合管廊火灾事故的特点

1.1  火灾事故损失严重

城市地下综合管廊内部充斥着大量的市政管线，能够供工作人员活动的空间非常小。如果发生火灾事故，会对整个城市地下管线的稳定运行以及城市居民的日常生活产生影响。与此同时，随着城市地下综合管廊建设规范地不断更新，越来越多的市政管线将会入廊。例如，天然气管道进入廊中，发生泄漏事故、燃烧事故以及爆炸事故，就会对事故现场及其附近人员的生命安全产生巨大的威胁。

1.2  救援难度大

城市地下综合管廊的内部空间狭长，一旦发生火灾事故，蔓延速度非常快，火势也非常迅猛。廊内空间有限，热烟不能在第一时间排出，热量大量积聚，就可能导致轰然现象。另外，城市地下综合管廊的地上建筑出入口不多，廊内走道又十分弯曲狭长，即便是消防人员到达现场，也无法对起火点的位置以及火灾情况进行直接观察。这样一来，要想实施消防救援，在制定消防救援指挥决策方面会有一定的难度。而且，城市地下综合管廊内电磁干扰和屏蔽的存在，普通通讯设备难以发挥有效的通讯作用。另外，管廊内没有自然采光条件，一旦发生火灾事故，即便有应急电源，廊内的能见度也非常低[1]。这些都会延缓消防人员的救援行动速度。

1.3  应急措施滞后

城市地下综合管廊中分布的市政管道比较复杂，传统的市政管线信息又相对闭塞，要想保证舱室内各类管道信息资源的有效交流，具有较大的难度。而且，相关监管单位也无法对管廊内的市政管线进行实时监管。即便出现异常情况，监管单位也不能在第一时间得知。这样一来，应急措施得不到及时的落实，管廊自身的安全性就会受到威胁。

2  城市地下综合管廊存在的火灾隐患

2.1  管线自身故障

在城市地下综合管廊中分布着大量的电力电缆，如果这些电力电缆出现短路故障、过载故障或者接触不良问题，就会增大综合管廊火灾事故的发生率。另外，如果天然气管线的衔接处或者闸阀设置处出现问题，导致易燃气体泄露，综合管廊内火灾事故的发生率也会明显增大。

2.2  周边环境

周边环境也是城市地下综合管廊发生火灾事故的一大因素。例如，在暴雨天气下，雨水渗入舱室，电缆遭到雨水浸泡;或者周边地表的火灾蔓延到管廊埋设地，并在土层内产生H2S、CH4等气体，就很容易引发火灾事故。

2.3  人为因素

在城市地下综合管廊的运营管理过程中，如果施工人员或者维保人员故意将火源带入廊内，或者在开展工作中出现违规作业，并由此出现了明火，那么就可能对综合管廊的正常运行产生影响，甚至导致火灾事故的发生。

3  城市地下综合管廊的防火分区设计规范

3.1  城市地下综合管廊的桥架及管道布置

一般情况下，城市地下综合管廊的电缆桥架和管道布置，主要有四种类型。第一，如果电缆数量比较多，需要中间设置一道隔墙，其中一侧敷设电缆，另一侧敷设工艺管道。如果廊内条件不允许，无法设置隔墙，在敷设好管道的同时，也要在管道的上方或者侧面进行电缆桥架的敷设。第二，如果在管廊内的其中一侧进行工艺管道的敷设，另一侧进行电缆桥架的敷设，中间要提前预留出一个人行通道。并且将这一人行通道的宽度控制在0.8m。第三，如果决定将管道和电缆桥架敷设在同一侧，必须要在电缆桥架的下方进行管道的铺设。第四，如果地下综合管廊内全部敷设电缆，只需要进行电缆桥架的布置即可。

3.2  城市地下综合管廊的防火间隔与分区设置

城市地下综合管廊内敷设的电缆以交联聚乙烯绝缘、低烟无卤阻燃聚烯烃护套电缆为主，由动力控制电缆构成[2]。受到廊内空间狭长的限制，虽然这两种电缆呈分层分布状态，但是均在同一层的托盘上，中间设置了隔板。同时，廊内每间隔20m处设置了建筑伸缩缝。伸缩缝上也有独立防火墙的设置。与地面建筑物相通的入口处，也都有阻火墙的设置，目的是避免廊内火灾事故向地面蔓延。根据《建筑设施防火规范》和《城市综合管廊工程技术规范》（GB50838—2015）中的相关要求，所有的城市地下综合管廊都需要根据实际情况进行防火分区的设计，并安装灭火系统。

3.3  城市地下综合管廊的火灾探测方式

如果城市地下综合管廊内敷设了大量的电缆，其应用的火灾探测方式一般以测温式电气火灾监控探测器为主，例如光栅光纤测温式电气火灾监控探测器、红外测温式电气火灾监控探测器等[3]。可以直接在电缆接头区安装。针对重点防护区域，需要进行复合型图像火灾探测器，但是其保护半径需要控制在50m以下;或者分布定位式线型感温火灾探测器的安装。如果是非重点防护区域，也要安装复合型图像火灾探测器，或者点型感烟火灾探测器。

3.4  城市地下综合管廊的通风系统设计

城市地下综合管廊的通风系统主要有三种通风方式：第一种是自然通风，第二种是自然通风辅助以无风管的诱导式通风，第三种是机械通风。机械通风又可以细分为三种形式：第一种是自然进风、机械排风方式;第二种是机械进风、自然排风方式;第三种是机械进风、机械排风方式。其中，针对不含高压电力、天然气管线以及污水管线的普通舱，要优先选择自然进风、机械排风的分区段推拉型纵向换气形式，其通风区段的长度需要控制在200m。针对包含了动力电缆、天然气管线垃圾污水管线的舱室，则要以机械进风、机械排风为主，并在纵向分区段进行推拉型换气形式的设置，将通风区段也控制在200m。

4  城市地下综合管廊的防火分区设计常见问题

4.1  火灾探测类型不够丰富

现阶段，分析城市地下综合管廊的火灾探测方式，如果廊内敷设了电缆，会安装火灾自动报警系统，并借此进行廊内火情的自动监控。但是，少数地下综合管廊依然使用传统的检测方式，监测效果偏差。另外，针对没有敷设电缆的防火区段，也没有进行火灾探测装置的设计。这样一来，就无法对这一区域进行火情监控。一旦这一区域内的附属设备或者管道发生火灾事故，将很难在第一时间被发现，并做出相应的火情控制措施。

4.2  灭火设施不够充足

《城市综合管廊工程技术规范》（GB50838—2015）明确要求将灭火设施设置到沿线、人员出入口以及逃生口处，且相邻灭火设施之间的距离应当控制在50m内[4]。一些敷设了电力电缆的管廊，应当进行自动灭火系统的设置。但是，在如何选择灭火器材和自动灭火系统，以及灭火系统运行参数如何设计方面却没有明确的规定。这样一来，工作人员在选择灭火设施方面，就会出现各种各样的情况。如果只配備移动式灭火装置，而没有设置固定式灭火装置，那么最终能够发挥的火灾扑救作用将十分有限。

4.3  缺乏实际火灾案例参考

虽然《城市综合管廊工程技术规范》（GB50838—2015）中，也对城市地下综合管廊的监控与报警系统进行了规定，要求敷设了电力电缆的舱室进行传统探测方式的设计，例如感烟火灾探测器、线性感温探测器以及光纤感温探测器等;并在敷设了天然气管道的区域内进行可燃气体探测报警系统的设计[5]。但是，与普通建筑相比，城市地下综合管廊的作用更为关键，一旦廊内发生火灾事故，其后果将不堪设想。由于缺乏实际火灾案例参考，所以当前规定的火灾探测系统是否能够在关键时刻发挥作用，廊内是否需要再增设其他探测系统，还需要进一步研究。

5  城市地下综合管廊的防火分区设计的优化建议

5.1  加强整个地下综合管廊火情的探测与监控

城市地下综合管廊属于地下密闭性构筑物，对于整个城市的正常运转有着直接的影响。要想提升其防火分区设计的科学合理性，不仅要使用不易燃的材料，还要对其中存在的火源隐患予以消除。但是受经济因素以及国家标准规范的影响，要想彻底消除所有的火源隐患，是无法实现的。所以，必须要加强整个地下综合管廊火情的探测与监控，第一时间发现火情，并在火灾初期阶段进行控制。

首先，需要对地下综合管廊内的消防分区进行早期火灾征兆探测装置的安装，并提升其装置对于火灾征兆探测的敏感性与可靠性。在计算机视觉技术的不断发展下，将视频监控系统增设到地下综合管廊内，就可以借助图像识别技术来提高防火分区内火焰和烟雾的探测效果。与此同时，还可以借助网络将报警信号传输给工作人员。

其次，绝大多数的城市地下综合管廊距离都在几公里到几十公里之间[6]。如果单纯依靠人力或者管廊巡检车辆，对地下综合管廊的运营情况进行巡检，那么在发生初期火灾事故方面存在较大的难度，且很有可能造成最佳控火时机的延误。对此，可以将机器人巡检技术应用到地下综合管廊的消防监控当中。将计算机视觉系统、红外探测系统以及可燃气体探测系统集成到机器人平台上，就可以对地下综合管廊的火灾特征进行及时的捕捉。将机械手设置到机器人平台上，对工作人员近距离检测电缆、管道等设施运行情况进行模拟，也可以有效获取廊内的温度、烟雾以及可燃气体情况。

5.2  加强火灾监控系统与报警系统的维护

城市地下综合管廊内的电缆材质比较特殊[7]。一旦发生火灾事故，在金属导热性能的影响下，电缆温度会在短时间内升高。所以，在电缆上安装线型探测器，就可以在电缆温度升高的过程中，对高温情况进行有效的检测，并向工作人员发出报警提示。另外，感烟报警探测设备和感温报警器的应用，也可以对烟雾、高温等情况进行有效探测，并向工作人员发出预警信号。这样一来，工作人员就可以根据探测到的地下综合管廊内的可燃物属性、火灾源头以及起火物，进而借助其他灭火设施进行火情控制。所以，为了充分发挥火灾监控系统与报警系统的作用，降低地下综合管廊内火灾事故的发生率，必须要对其进行定期检测与维护，将其运行性能维持在最佳状态。

5.3  提高城市地下综合管廊的灭火能力

要想有效提高城市地下综合管廊的灭火能力，就必须要对多种灭火方法进行综合性运用。在地下管廊中，有效的灭火方法主要包含以下几种。

第一，隔离法，即在实施灭火操作之前，先将火灾事故现场的易燃、易爆物品移走，并将廊内可燃气体与可燃液体的阀门关闭，避免外界可燃物质进入火灾事故范围内。与此同时，还需要对现场无法移走的易燃、易爆物品进行隔离处理。在没有充足可燃物支持的情况下，火势也会越来越弱。

第二，冷却法，即借助水的冷却作用，对可燃物进行冷却处理，将可燃物降至燃点以下。在这一过程中，必须要先将电源进行切断，再使用冷却法，否则将会引发严重的触电事故。如果廊内的温度较高，不适合使用冷却法，因为高温状态下的设备遇水冷凝，会出现爆裂的现象。如果火灾现场含有硫酸、盐酸、钾、纳、钙等物资，同样也不适合使用冷却法。

第三，抑制法。即加强可燃物周边氧气浓度的控制，以此来达到灭火的效果。例如，在日常生活中，泡沫覆盖燃烧物、砂土覆盖燃烧物或者湿毛巾覆盖燃烧物，都是抑制法的有效应用。

第四，干粉灭火法。即借助干粉灭火器来进行灭火[8]。干粉灭火器中填充着大量的流动性干燥粉末，其主要成分是磷酸铵盐。利用这些干燥粉末，就可以对火势进行有效控制。目前，常用的干粉灭火剂主要有两种：一种是BC干粉，即借助无机盐的挥发作用与燃烧中的自由基发生化学抑制作用，而达到灭火效果;另一种是ABC干粉，即借助干粉粉末与可燃物的化学反应，并形成一层玻璃状覆盖膜，通过隔绝氧气达到灭火效果。

6  结语

综上所述，国家已经充分意识到城市地下综合管廊建设的重要性，充分意识到城市地下综合管廊防火分区设计的重要性。在这种情况下，相关工作人员应当在充分了解城市地下综合管廊火灾特点与火灾事故影响因素的基础上，进行科学合理的防火分区设计，并通过加强整个地下综合管廊火情的探测与监控、加强火灾监控系统与报警系统的维护、提高城市地下综合管廊的灭火能力等措施有效降低城市地下综合管廊的火灾事故发生率，提高城市地下综合管廊的运营管理质量。

参考文献：

[1]耿德望，郑源，刘泓，等.城市地下综合管廊防火分区设计探究[J].市政技术，2020，38（5）：230-234.

[2]钱玮瑜.浅谈银川万寿路城市地下综合管廊消防设计[J].建筑工程技術与设计，2019（21）：3777-3778.

[3]桂跃武.城市地下综合管廊智能化设计探讨[J].中国科技投资，2018（15）：20-21.

[4]柳宪东.与地铁结合的地下盾构综合管廊设计方法研究[J].隧道建设（中英文），2018，38（7）：1196-1203.

[5]李拓，周建华，郭静.安顺市中心城区地下综合管廊一期建设工程消防系统设计[J].中国给水排水，2019，35（22）：66-70.

[6]张大为，戴春琴.综合管廊消防电气设计若干问题的探讨[J].智能建筑电气技术，2019，13（4）：67-70.

[7]王明年，田源，于丽，等.城市综合管廊火灾温度场分布及结构损伤数值模拟[J]. 现代隧道技术，2018，55（5）：159-165.

[8]中国市政工程华北设计研究总院有限公司.基于分布式光纤传感技术的地下综合管廊火灾预警系统[P].中国：CN201922062156.3，

2020-09-01.

Talking about the fire compartment design

of urban underground comprehensive pipe gallery

Yu Chenlei

（Dongqianhu Fire and Rescue Section of Ningbo Municipal，Zhejiang  Ningbo  315000）

Abstract：Urban underground comprehensive pipe gallery is a relatively closed underground structure. It is easy to deposit a large amount of hot air and harmful gases in the corridor， and the probability of fire accidents is high. Once a fire accident occurs， the harm and loss it produces are also incalculable. According to relevant laws and regulations of our country， urban underground comprehensive pipe gallery must be designed with fire compartment. The paper focuses on the detailed analysis of the fire compartment design of the urban underground comprehensive pipe gallery， aiming to improve the safety and stability of the operation of the urban underground comprehensive pipe gallery for reference.

Keywords：urban;underground;comprehensive pipe gallery;fire compartment; design