浅谈人防电气防护密闭套管的设置及存在的问题

李 元 春

(南京长江都市建筑设计股份有限公司, 江苏 南京 210000)

0 引 言

在人防工程中,各类明敷电缆穿越防护密闭墙等人防围护结构(以下简称人防墙)时,需设置防护密闭套管或密闭套管(以下简称防密套管),才能保证人防工程的防护密闭性能。当明敷的电缆穿过人防墙时,电气管在穿线后若不做防护密闭处理,则气流将直接通过非防护区与防护区、染毒区与清洁区,战时工程外的冲击波、染毒空气会通过电气管内空腔渗入人防工程内部,危害工程内部掩蔽人员的安全。因此,我国人防规范规定,当明敷电缆穿越人防墙时,须设置防密套管,以保证人防工程的防护密闭性[1]。防密套管通常采用一种壁厚不小于2.5 mm的热镀锌钢管,明敷电缆穿管后,在套管内填充油麻丝和密闭材料,以阻断管内空腔的连通,热镀锌钢管与密闭肋双面焊接,并与结构钢筋焊接,防护密闭套管出墙两端根据人防工程的等级要求,采用安装抗力片或环氧树脂包裹,密闭套管用塑料胶带包裹,以保证人防工程防护和密闭的性能。由此可见,防密套管的使用场合众多,工艺要求特殊,其设置将影响到人防的防护密闭性能,甚至会影响人防防护结构体的安全。

1 防密套管设计常见问题

以平时功能为地下车库,战时功能为人员掩蔽所的防空地下室工程(以下简称人防车库)为例,此类工程有一个显著特点:预埋的防密套管数量很多,时常在一面人防墙上出现几十根预埋的防密套管。造成防密套管数量多的原因如下:

(1) 面积较大的地下车库越来越多,其供电设备数量多,导致供电电缆多,穿越人防墙所需的预埋防密套管数量也会增多。人防工程临战转换要求规定,凡不符合1根电缆穿1根(防护)密闭管的平时设备线缆须拆除。在平战结合和减少平战转换工作量的原则下,人防电气设计一般1根电缆穿1根管,因此,穿越人防墙的电缆数量多,预埋防密套管数量越多。

(2) 在人防车库电气设计中,常见的电气系统数量和种类多,导致电缆桥架多,电缆多,预埋防密套管数量多。常见电缆桥架有:强电消防桥架、强电非消防桥架、火灾自动报警系统桥架、弱电智能化系统桥架、充电桩桥架、单体用各类桥架、高压电缆桥架等。当条件有限时,各类桥架聚于一处穿越人防墙,导致局部区域需要预埋的防密套管很多。

(3) 电气系统设置不当导致防密管数量增多。设计人员设计人防电气时,为使平战电气系统完全独立清晰,人防区电源及非人防区电源各有单独的进线。当数量较多的人防防护单元集中于一片区域或作为一个供电区域设立区域总配电柜时,该区域总配电柜有可能是位于纵向或横向排布的多个人防单元的首个单元。区域总配电柜供电范围内的人防防护单元数量越多,需要供电的设备就越多,穿越人防墙的防密套管自然也就越多。

电气系统设置不当导致防密管数量增多的另一个原因是,车库充电桩配电系统线缆的设置。如某大型人防地下车库工程,该车库有停车位1 080个,每车位需配备1个充电桩回路,根据供电方案要求,充电桩电源进线分别由附近3个变配电所均分引接。每个充电桩配电箱按12个回路计算,若按100%预留充电桩后期安装条件,该车库总共需要的预埋套管总数为90根,每个变配电所进线处需要预埋的防密套管数量为30根。因结构专业要求,防密套管之间须有一定的间距,30根防密套管布置于一处,几乎占据了整面墙,其安装的高度和宽度都十分局促。但如果设计人员设计初期就意识到该问题的存在,与变配电设计人员提前沟通,将该车库充电桩配电系统设计思路改为:低压电缆先供电至电缆分支箱,分支箱设置于车库内部,每个分支箱供电于3个充电桩电源配电箱(内含12个充电桩回路),如此一来,该人防地下车库的充电桩进线则等于变配电供至分接箱的线路,分支箱进线总数为30根,每个变配电所供给的电缆分支箱为10根,人防墙处预埋的充电桩用防密套管数量也减少至10根。假如充电桩配电系统调整为每个分支箱供电5个充电桩电源配电箱,那么每个变配电最终穿越人防墙防密套管数量锐减为6根。

基于以上分析可知:人防车库防密套管数量多,除了工程本身所“刚需”的数量外,设计不当亦是导致防密套管数量多的重要原因之一。

2 防密套管设计改进措施

如何在设计中减少穿越人防墙预埋防密套管中数量,减小防密套管的规格,优化设计思路,是人防地下车库电气预埋套管设计时应考虑的重点。

2.1 合理划分区域总配电柜的供电范围

人防车库设置区域总配电柜的供电范围时,应考虑配电方案对预埋防密套管的影响。一般而言,每组进线电源供电的防火分区或防护单元数量越多,供电设备越多,穿越人防墙的预埋套管数量就越多。因此,人防车库的配电区域划分,不仅要考虑每组电源进线容量的限制,还要考虑该供电区域内的设备数量以及预埋套管的数量等。比如普通非人防车库的电源由用户变引接时,区域总配电柜可供电于3～5个防火分区,但当车库平时为4个防火分区,战时为8个人防防护单元的人防车库时,如果这8个人防防护单元作为一个区域总配电柜的供电区域,则区域总配电柜至各人防防护单元会有大量相互独立的供电线路,大量的电缆穿越人防墙,需要预埋大量的防密套管,若每2个防火分区(4个防护单元)作为一组总配电柜的供电区域,则穿越人防墙的防密套管数量会减少很多。

2.2 合理设计区域总配电柜的位置

2.2.1 供电区域为纯人防区域时

区域总配电柜宜设置在区域负荷中心位置,其出线可朝4个方位的人防单元放射式供电,该方法不但能分散穿越人防墙处的防密套管,还能减少供电至末端防护单元的电气线路穿越人防防护单元的个数。

举例如下:某人防工程分A、B、C、D、E 5个单元,呈一字型排列,作为一组配电区域,当区域总配电柜设置于A防护单元时,至最远端E防护单元的电气线路需要经过A～E 5个防护单元,至D区时需要经过4个防护单元,至C区时需经过3个防护单元,至B区时需经过2个防护单元,区域总配电柜设于A防护单元时防密套管示意图如图1所示。如将区域总配电柜设置于C时,则至最远端A、E单元的线路只需经过3个防护单元,至B、D单元的线路仅经过2个防护单元,区域总配电柜设于C防护单元时防密套管示意图如图2所示。经比较发现:当区域总配电柜位于负荷中心(C防护单元)时,至远端区域的电气线路穿越人防墙的次数和防密套管数量均减少,对人防工程的防护密闭性能有益。

图1 区域总配电柜设于A防护单元时防密套管示意图

图2 区域总配电柜设于C防护单元时防密套管示意图

2.2.2 供电区域含非人防区和人防区时

区域总配电柜在配电合理的情况下,宜优先设置于负荷中心的非人防区。区域总配电柜至各人防防护单元的配电线路相互独立[2],各自穿越相应的人防墙,尽量避免穿越与该线路供电无关的防护单元,减少穿越人防墙的防密套管,区域总配电柜设于非人防区时防密套管示意图如图3所示。

图3 区域总配电柜设于非人防区时防密套管示意图

2.3 合理预留专项设计内容所需的防密套管数量和位置

车库内常见的专项设计内容有:变配电设计(部分地区含充电桩相关设计)及智能化设计等。这些专项设计与人防地库的常规电气设计不一定同时设计,人防电气的施工图设计期一般比专项设计更早,施工方对于防密套管的预留更多依据人防电气设计的内容,因此,此类专项设计的电缆线路或桥架需要在人防墙预留防密套管时,现场人防墙有时已浇筑,需之后再补套管,施工难度颇大,且难以保证人防的防密性能,影响人防验收以及人防工程施工的质量。因此,电气设计师应在设计初期考虑全面,积极与专项设计单位沟通,在人防施工图设计期内合理预留好各专项设计所需的防密套管的数量和位置。

2.4 合理设计与人防无关的管线

人防规范要求人防地下室在平时和战时均不使用的电缆及桥架等管道不宜穿过人防维护结构[1]。也就是说,人防墙上预留的防密套管是为该人防工程平时或者战时需要使用或可能用到的线路预留的。为保证人防墙的强度和密闭性,人防防护区以外的设备用的各类线路不宜穿过人防[3]。很多小区的地下车库包含单体非机动车库,且互相连接。从经济效益角度出发,常见的人防建筑方案中,单体下的非机动车库常设为人防区域。因此,与非人防区负荷相关的供电线路,若有极少量线路,在现有非人防区域内通行条件不足时,可借用人防车库连通口处预埋的防密套管送至单体。若有大量的非人防区线路需专设大量的防密套管送至多个单体时,有悖于人防设计的防护原则。

3 防密套管常见施工问题

3.1 密闭穿墙套管施工方法

目前,防密套管的做法在多个人防国标图集中均有示意,电气线路明管穿过防护密闭墙的做法在各个图集中较为一致,当电气线路明管敷设经过密闭墙时,相关人防图集有两种做法:(1) 密闭管穿密闭墙不出墙做法[4],密闭管穿密闭墙不出墙做法示意图如图4所示;(2) 密闭管穿密闭墙出墙做法[5],密闭管穿密闭墙出墙做法示意图如图5所示。

图4 密闭管穿密闭墙不出墙做法示意图

图5 密闭管穿密闭墙出墙做法示意图

在目前的人防电气设计和施工中,以上两种做法并存,相比而言,密闭管穿密闭墙出墙的做法为宜,钢管两端搭在模板上。因为混凝土浇筑时需要振捣,如果钢管不出墙,振捣过程中会产生变形,导致钢管倾斜、混凝土会封住管口,凝固堵塞后难以清理。

3.2 预埋防密套管的高度与防火卷帘盒安装高度的冲突

人防车库在电气施工中经常遇到以下问题:电缆桥架安装在防火卷帘门之上,后期安装防火卷帘时,桥架和防密套管的高度与防火卷帘盒冲突,导致防火卷帘无法安装。该问题产生的缘由如下:人防车库防护单元之间的封堵经常采用双扇人防防护密闭大门,此类人防密闭大门经常位于行车道之间。当2个防护单元平时属于2个防火分区时,防火卷帘常常与人防大门同位置安装。电缆桥架在设计时尽量避免曲折拐弯,因此桥架常经过防密套管直通穿过人防大门处的防火龙卷帘上方,设计人员如果没有特别注明此处预埋防密套管的高度,则施工常按贴梁安装桥架的高度来预留防密套管,待到土建施工结束,安装施工尾期临近验收时才发现该问题,此时人防墙已浇筑,在已建成的人防墙上预埋防密套管,不仅施工难度极大,而且影响结构荷载,影响人防防护密闭性能。

设计人防车库的电气时,在层高有限的情况下,设计人员设计初期应预见管线与设备可能存在冲突,并及早明确可能发生冲突处防密套管、桥架等设备的安装高度。

例如:某地下车库层高H=3.6 m,顶板厚度C=0.3 m,梁高L=1 m,防火卷帘高度M=2.5 m,防火卷帘盒的高度N=0.5 m,人防门高度F=2.5 m。通常,电缆桥架贴梁底敷设;当电缆桥架直线经过防火卷帘时,设计图纸如不明确人防预埋防密套管的高度,施工极易按照预埋防密套管高度与桥架平齐的方式施工,此时预埋套管的高度≈桥架安装高度=H-L=3.6-1=2.6 m,而防护卷帘盒顶部的高度为M+N=2.5+0.5=3.0 m,桥架及预埋防密套管的高度介于防火卷帘盒高度之间,二者冲突。预埋套管的高度理论上不应低于防火卷帘盒的安装高度,此时预埋的防密套管穿结构梁,设计人员在设计阶段时应提前与结构专业沟通,做好预埋防密套管的设计。

通过上例可知,在设计中应做到以下几点:

(1) 在与建筑专业提资时应在方案阶段预留出供桥架通过人防墙的合理地方。

(2) 当条件受限,无法提供专供桥架通过的墙体时,电缆桥架应尽量绕行防火卷帘。

(3) 当电缆桥架受防火卷帘周边设施影响,无法绕行防火卷帘,桥架须在卷帘上方通过时,应在设计中明确预埋防密套管的安装高度。

3.3 预埋防密套管的高度与人防门闭合开启范围内的冲突

电缆桥架不直接通过防火卷帘处人防防护密闭大门的上方,可避免设备与管线可能存在的高度冲突问题,但当电缆桥架改由防护密闭大门侧面通过人防墙时,施工单位前期只是在侧面的人防墙上预留了防密套管,并未安装电缆桥架和人防防护密闭大门,待后期人防防护密闭大门安装后,再安装电缆桥架时,经常发现人防防护密闭大门因为桥架的高度阻挡,无法正常打开。

该问题产生的主要原因如下:

(1) 防密套管预留了在人防大门正常开启的范围内,且预埋套管的高度在设计图纸没有明确表示,施工人员预见不到后期安装可能存在的冲突,按部就班地按桥架直线经过人防墙的情况预留防密套管,导致套管高度低于人防防护密闭大门的顶部。

(2) 电缆桥架内穿过该人防墙的电缆数量多,预埋防密套管数量多,预埋防密套管按结构专业规定的做法有序排布时,其长度、宽度在设计图纸上没有明确规定,导致部分套管高度低于人防防护密闭大门的顶部。

为解决此类问题,当电缆桥架经过防火卷帘上方或人防防护密闭大门的侧面时,应意识到以后可能造成的安装冲突。设计桥架的排布时,应优先考虑避开人防大门开启的范围,如不能避开,则应对实际工程中的各类管线的安装高度明确标识,以避免安装高度的冲突。

4 结 语

设计人员在设计初期应把人防电气中的防密套管的设置作为重点考虑的内容,尽可能减少防密套管的数量。在施工阶段,施工单位应做好防密套管的预埋与浇筑,当发现预埋套管数量较多并可能影响人防墙安全时,采用分散布置或及时通知设计单位。如若设计不妥或施工错误,后期补救措施差强人意,难以满足人防防护密闭防护的相关要求,从而影响整个人防工程的质量。