談超高層建筑施工消防給水技術(shù)
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摘要：消防給水系統(tǒng)作為超高層建筑設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，直接決定著超高層建筑的災(zāi)害風(fēng)險控制水平。我國作為世界上超高層建筑數(shù)量較多的國家，開展消防給水系統(tǒng)的可靠性研究具有重要的意義。
關(guān)鍵詞：超高層建筑；消防；給水系統(tǒng)；臨永結(jié)合
隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，我國城市高層建筑不斷增多。其中超高層建筑（一般為建筑高度超過100m或者樓層數(shù)目超過40層的建筑）作為城市建設(shè)的標志性建筑物，直接展示著城市經(jīng)濟的發(fā)展程度，以我國廣州市為例，其超高層建筑數(shù)量就已經(jīng)超過360棟，其中比較有代表性的廣州塔，其建筑高度為600m[1]。超高層建筑在給人們帶來現(xiàn)代化生活條件的同時，也給城市的安全穩(wěn)定帶來了一定的安全隱患。超高層建筑容納人數(shù)較多且高度集中，聚集了大量的財富，一旦火災(zāi)，將會嚴重威脅人身安全，帶來嚴重的經(jīng)濟損失，造成惡劣的社會影響。近年來超高層建筑火災(zāi)事故頻發(fā)，其中比較有代表性的事件有2011年沈陽萬鑫大廈火災(zāi)、2009年廣州珠海金海灣居民樓火災(zāi)、2009年廣州耀中廣場火災(zāi)、2009年中央電視臺新臺址火災(zāi)、2007年浙江溫州溫富大廈火災(zāi)、2007年上海環(huán)球金融中心火災(zāi)等，給超高層建筑的消防管理和設(shè)計敲響了警鐘，使得人們開始更加重視超高層建筑的安全問題[2]。
1超高層建筑火災(zāi)的危險性
超高層建筑用途廣泛，容納人數(shù)較多，與其他建筑相比更為危險。其火災(zāi)危險性主要表現(xiàn)在以下幾方面。首先，超高層建筑火災(zāi)荷載大。通常來說，超高層建筑集辦公、商業(yè)、娛樂等用途于一體，設(shè)施齊全，內(nèi)部電路復(fù)雜，火災(zāi)荷載大。大部分的超高層建筑以鋼結(jié)構(gòu)為主，其防火涂料隨著時間的推移耐火性能逐漸變差。其次，超高層建筑火災(zāi)蔓延迅速。超高層建筑內(nèi)部管道縱橫交錯，一旦出現(xiàn)火災(zāi)，很容易形成煙囪效應(yīng)，使得高層建筑在短時間內(nèi)變成火海。加之超高層建筑，多采用新型外墻保溫材料，容易出現(xiàn)內(nèi)外蔓延的立體式火災(zāi)。第三，人員疏散難度較大。一旦出現(xiàn)火災(zāi)，建筑內(nèi)部人員只能通過樓梯進行安全疏散，高層建筑高度較高，疏散距離長、時間長。此外超高層建筑出現(xiàn)火災(zāi)時，消防員撲救火災(zāi)展開困難，消防隊員負重登高，會影響救援速度，總體來說火災(zāi)救援難度大[3]。
2超高層建筑消防給水系統(tǒng)的重要性
常見的超高層建筑消防給水系統(tǒng)主要由消防栓給水系統(tǒng)以及自動噴水滅火系統(tǒng)為主。其中前者是建筑中基本的滅火措施。對于超高層建筑來說，室外消防栓系統(tǒng)主要以消防車供水為主，應(yīng)用室內(nèi)消火栓系統(tǒng)進行自救才是最主要的自救方式。當前超高層建筑室內(nèi)消火栓系統(tǒng)主要由消火栓設(shè)備、報警設(shè)備、給水管網(wǎng)等設(shè)施構(gòu)成。自動噴水滅火系統(tǒng)是效果最好的消防設(shè)施，根據(jù)我國相關(guān)法律法規(guī)規(guī)定，高度超過100米的建筑應(yīng)配備自動噴火滅火系統(tǒng)，該系統(tǒng)由水泵、管道、噴頭、閥門等部分構(gòu)成[4]。
3超高層建筑消防給水臨永結(jié)合技術(shù)
現(xiàn)階段建筑施工項目中常采用先拆除臨時消防給水設(shè)施，后安裝永久消防給水設(shè)施的方法，如何實現(xiàn)臨時消防給水設(shè)施、永久消防給水設(shè)施相結(jié)合是今年來的研究熱點。據(jù)調(diào)查，我國現(xiàn)階段的超高層建筑施工中，只有部分采用了消防設(shè)施臨永結(jié)合的技術(shù)，大部分施工企業(yè)尚未做深入的研究和探索。事實上臨時消防給水設(shè)施存在著如下幾方面的安全隱患：其一，臨時系統(tǒng)市政給水引入管僅有1條，面臨較大的停水壓力；其二，臨時消防給水設(shè)施，水箱容積小，容易出現(xiàn)水量供應(yīng)不足的現(xiàn)象；其三，臨時消防給水水泵非消防專用，難以保障消防用水量；其四，缺乏高位消防水箱；其五，消防給水管呈支狀分布，容易出現(xiàn)故障停水等問題。此外，超高層建筑系統(tǒng)復(fù)雜，施工期較長，消防設(shè)施后期臨永轉(zhuǎn)換將會耗費大量的人力物力。作者結(jié)合調(diào)查現(xiàn)狀以及相關(guān)設(shè)計安裝要求，從地下室結(jié)構(gòu)施工階段、地上結(jié)構(gòu)施工階段、裝修階段等方面對超高層建筑消防給水臨永結(jié)合技術(shù)進行闡述，詳細如下[3-4]。
3.1地下室結(jié)構(gòu)施工階段
通常情況下，超高層建筑施工期間室外消防用水多來自于市政系統(tǒng)。施工階段多從周邊引入2路供水，并在建筑物周邊布設(shè)管網(wǎng)和室外消火栓。超高層建筑在施工階段臨時道路與永久道路存在一定的差別，因此消防管道和消火栓均為臨時設(shè)施。地下室結(jié)構(gòu)施工階段，應(yīng)部署2座以上的消防水泵接合器，確保管道可以順利接入地下室并與消防環(huán)管相連。該階段消防水泵接合器為臨永合用，并且以距離室外消火栓15m以上為宜。超高層建筑地下室結(jié)構(gòu)施工初期面臨的火災(zāi)危險性較小，加之室內(nèi)不方便設(shè)置消防水池和泵房，因此管道和消防栓多以臨時設(shè)施為主。隨著地下室結(jié)構(gòu)施工逐步進入后期，則需考慮將消防水池和泵房臨永合用。通常情況下，地下室一層多設(shè)置有永久消防水池和消防泵房，其中，消防供水泵設(shè)置壓力開關(guān)，為自動啟動，以兩臺為宜，消防、生產(chǎn)水泵和管網(wǎng)各自獨立。我國消防法規(guī)規(guī)定，超高層建筑室內(nèi)消火栓設(shè)計流量最低值為15L/s，火災(zāi)延續(xù)時間最低值為1h，一次滅火用水量為54m3，與之相對應(yīng)的室外消火栓設(shè)計流量最低值為20L/s，火災(zāi)延續(xù)時間最低值為2h，一次滅火用水量為144m3。因此，臨永結(jié)合的消火栓系統(tǒng)室內(nèi)外設(shè)計流程均不能低于20L/s，火災(zāi)延續(xù)時間均不低于2h，一次滅火用水量均為144m3。
3.2地上結(jié)構(gòu)施工階段
為方便火災(zāi)時疏散人員，為人們提供安全保障，超高層建筑必須分段設(shè)置避難層。通常情況下，第一個避難層高度不得超過50m，相鄰避難層之間的距離不能超過50m，避難層多設(shè)置有消防給水轉(zhuǎn)輸設(shè)備。下文從第1個轉(zhuǎn)輸設(shè)備層結(jié)構(gòu)完工前、第1個轉(zhuǎn)輸設(shè)備層結(jié)構(gòu)完工后、第2個轉(zhuǎn)輸設(shè)備層結(jié)構(gòu)完工前、第2個轉(zhuǎn)輸設(shè)備層結(jié)構(gòu)完工后等階段進行闡述。首先，第1個轉(zhuǎn)輸設(shè)備層結(jié)構(gòu)完工前。該時期只能采用臨時高壓供水系統(tǒng)，并由1套消防泵組供水。一般來說，該設(shè)備層標高在100m以內(nèi)。供水系統(tǒng)采用減壓閥分區(qū)，防止消火栓口靜壓超標。立管多位于核心筒處，臨永合用兩根以上，見圖1所示。為保證施工安全，該階段內(nèi)消防、生產(chǎn)管網(wǎng)獨立設(shè)置。其次，第1個轉(zhuǎn)輸設(shè)備層結(jié)構(gòu)完工后。該階段內(nèi)配置永久系統(tǒng)，多以重力供水系統(tǒng)為主，設(shè)施容量30m3的消防轉(zhuǎn)輸水箱2座，30m3的消防臨永合用水箱2座，相關(guān)配件配置齊全。安裝消防轉(zhuǎn)輸立管、供水、轉(zhuǎn)輸合用泵，并設(shè)置壓力裝置，確保消防泵能夠自動啟動。由于高位消防水池尚未施工，減壓水箱難以發(fā)揮其功用，因此建議暫不配置減壓水箱。重力供水水源由轉(zhuǎn)輸水箱提供，管道應(yīng)連為環(huán)網(wǎng)且臨永合用。高區(qū)供水泵安裝完成后，其他樓層仍以臨時高壓供水為主。需要注意的是，為確保轉(zhuǎn)換階段各個樓層的消防栓均能正常使用，在轉(zhuǎn)換時立管關(guān)閉數(shù)量不能超過1根。由于該永久系統(tǒng)為臨時系統(tǒng)，因此該層以下的管道不必轉(zhuǎn)換。第三，第2個轉(zhuǎn)輸設(shè)備層結(jié)構(gòu)完工前。通常情況下，標高在200m范圍內(nèi)，多采用臨時高壓供水系統(tǒng)。為了滿足消防栓流量以及水壓的需求，一般采用減壓閥將高區(qū)消防泵組大供水區(qū)進一步細分，立管臨永合用以不少于兩根為宜。第四，第2個轉(zhuǎn)輸設(shè)備層結(jié)構(gòu)完工后。該階段技術(shù)相關(guān)要求與第二步類似，在此不詳細展開。其他轉(zhuǎn)輸設(shè)備層的臨永結(jié)合相關(guān)技術(shù)和工序與前文所述基本相同。
3.3裝修階段
通常情況下，當超高層建筑主體結(jié)構(gòu)施工至設(shè)計高度的一半時，底層建筑部分開始進行裝修作業(yè)。該時期內(nèi)，可將消火栓箱依次更換為永久性消火栓箱。地下室管道綜合施工結(jié)束后，將橫管依次更換為永久性橫管。為保證消防系統(tǒng)的可靠性，每段同時關(guān)閉的消防栓數(shù)目以不多于5個為宜。
4結(jié)束語
超高層建筑作為城市發(fā)展的標志性產(chǎn)物，集中展示了經(jīng)濟與社會發(fā)展的先進程度。近年來，隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，超高層建筑的不斷增多。截止目前，我國已經(jīng)成為超高層建筑數(shù)量最多的國家之一。超高層建筑在方便了人們生活的同時，也帶來了火災(zāi)防控、應(yīng)急救援等系列難題，其中超高層建筑消防給水系統(tǒng)是其中最為重要的環(huán)節(jié)之一。目前，對于建筑高度在150m以下的建筑，多采用聯(lián)分區(qū)給水方式；建筑高超過250m的建筑多采用高壓串聯(lián)分區(qū)給水方式；建筑高度在150-250m之間的常采用臨時高壓串聯(lián)分區(qū)給水方式。根據(jù)我國建筑以及消防相關(guān)法規(guī)規(guī)定，超高層建筑施工期間必須配備消防給水設(shè)施。目前我國超高層建筑施工尚未實現(xiàn)消防給水設(shè)施的臨時、永久系統(tǒng)結(jié)合，因此開展超高層建筑消防給水臨永結(jié)合技術(shù)研究具有重要的現(xiàn)實意義和研究價值，也是近年來業(yè)內(nèi)的研究熱點。國內(nèi)外實踐顯示，超高層建筑施工時采用消防給水臨永結(jié)合技術(shù)，可以有效的發(fā)揮永久性消防給水設(shè)施的功效，具有較好的經(jīng)濟效益和社會價值。作者認為，隨著超高層建筑主體結(jié)構(gòu)施工階段的有序推進，分布實施消防給水臨永結(jié)合技術(shù)，能夠有效的節(jié)省項目投資，并為項目的安全實施提供堅實的保證。
參考文獻：
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作者：周志剛 單位：山東省日照市五蓮縣消防救援大隊