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谈超高层建筑施工消防给水技术

摘要:消防给水系统作为超高层建筑设计的重要环节,直接决定着超高层建筑的灾害风险控制水平。我国作为世界上超高层建筑数量较多的国家,开展消防给水系统的可靠性研究具有重要的意义。

关键词:超高层建筑;消防;给水系统;临永结合

随着经济社会的快速发展,我国城市高层建筑不断增多。其中超高层建筑(一般为建筑高度超过100m或者楼层数目超过40层的建筑)作为城市建设的标志性建筑物,直接展示着城市经济的发展程度,以我国广州市为例,其超高层建筑数量就已经超过360栋,其中比较有代表性的广州塔,其建筑高度为600m[1]。超高层建筑在给人们带来现代化生活条件的同时,也给城市的安全稳定带来了一定的安全隐患。超高层建筑容纳人数较多且高度集中,聚集了大量的财富,一旦火灾,将会严重威胁人身安全,带来严重的经济损失,造成恶劣的社会影响。近年来超高层建筑火灾事故频发,其中比较有代表性的事件有2011年沈阳万鑫大厦火灾、2009年广州珠海金海湾居民楼火灾、2009年广州耀中广场火灾、2009年中央电视台新台址火灾、2007年浙江温州温富大厦火灾、2007年上海环球金融中心火灾等,给超高层建筑的消防管理和设计敲响了警钟,使得人们开始更加重视超高层建筑的安全问题[2]。

1超高层建筑火灾的危险性

超高层建筑用途广泛,容纳人数较多,与其他建筑相比更为危险。其火灾危险性主要表现在以下几方面。首先,超高层建筑火灾荷载大。通常来说,超高层建筑集办公、商业、娱乐等用途于一体,设施齐全,内部电路复杂,火灾荷载大。大部分的超高层建筑以钢结构为主,其防火涂料随着时间的推移耐火性能逐渐变差。其次,超高层建筑火灾蔓延迅速。超高层建筑内部管道纵横交错,一旦出现火灾,很容易形成烟囱效应,使得高层建筑在短时间内变成火海。加之超高层建筑,多采用新型外墙保温材料,容易出现内外蔓延的立体式火灾。第三,人员疏散难度较大。一旦出现火灾,建筑内部人员只能通过楼梯进行安全疏散,高层建筑高度较高,疏散距离长、时间长。此外超高层建筑出现火灾时,消防员扑救火灾展开困难,消防队员负重登高,会影响救援速度,总体来说火灾救援难度大[3]。

2超高层建筑消防给水系统的重要性

常见的超高层建筑消防给水系统主要由消防栓给水系统以及自动喷水灭火系统为主。其中前者是建筑中基本的灭火措施。对于超高层建筑来说,室外消防栓系统主要以消防车供水为主,应用室内消火栓系统进行自救才是最主要的自救方式。当前超高层建筑室内消火栓系统主要由消火栓设备、报警设备、给水管网等设施构成。自动喷水灭火系统是效果最好的消防设施,根据我国相关法律法规规定,高度超过100米的建筑应配备自动喷火灭火系统,该系统由水泵、管道、喷头、阀门等部分构成[4]。

3超高层建筑消防给水临永结合技术

现阶段建筑施工项目中常采用先拆除临时消防给水设施,后安装永久消防给水设施的方法,如何实现临时消防给水设施、永久消防给水设施相结合是今年来的研究热点。据调查,我国现阶段的超高层建筑施工中,只有部分采用了消防设施临永结合的技术,大部分施工企业尚未做深入的研究和探索。事实上临时消防给水设施存在着如下几方面的安全隐患:其一,临时系统市政给水引入管仅有1条,面临较大的停水压力;其二,临时消防给水设施,水箱容积小,容易出现水量供应不足的现象;其三,临时消防给水水泵非消防专用,难以保障消防用水量;其四,缺乏高位消防水箱;其五,消防给水管呈支状分布,容易出现故障停水等问题。此外,超高层建筑系统复杂,施工期较长,消防设施后期临永转换将会耗费大量的人力物力。作者结合调查现状以及相关设计安装要求,从地下室结构施工阶段、地上结构施工阶段、装修阶段等方面对超高层建筑消防给水临永结合技术进行阐述,详细如下[3-4]。

3.1地下室结构施工阶段

通常情况下,超高层建筑施工期间室外消防用水多来自于市政系统。施工阶段多从周边引入2路供水,并在建筑物周边布设管网和室外消火栓。超高层建筑在施工阶段临时道路与永久道路存在一定的差别,因此消防管道和消火栓均为临时设施。地下室结构施工阶段,应部署2座以上的消防水泵接合器,确保管道可以顺利接入地下室并与消防环管相连。该阶段消防水泵接合器为临永合用,并且以距离室外消火栓15m以上为宜。超高层建筑地下室结构施工初期面临的火灾危险性较小,加之室内不方便设置消防水池和泵房,因此管道和消防栓多以临时设施为主。随着地下室结构施工逐步进入后期,则需考虑将消防水池和泵房临永合用。通常情况下,地下室一层多设置有永久消防水池和消防泵房,其中,消防供水泵设置压力开关,为自动启动,以两台为宜,消防、生产水泵和管网各自独立。我国消防法规规定,超高层建筑室内消火栓设计流量最低值为15L/s,火灾延续时间最低值为1h,一次灭火用水量为54m3,与之相对应的室外消火栓设计流量最低值为20L/s,火灾延续时间最低值为2h,一次灭火用水量为144m3。因此,临永结合的消火栓系统室内外设计流程均不能低于20L/s,火灾延续时间均不低于2h,一次灭火用水量均为144m3。

3.2地上结构施工阶段

为方便火灾时疏散人员,为人们提供安全保障,超高层建筑必须分段设置避难层。通常情况下,第一个避难层高度不得超过50m,相邻避难层之间的距离不能超过50m,避难层多设置有消防给水转输设备。下文从第1个转输设备层结构完工前、第1个转输设备层结构完工后、第2个转输设备层结构完工前、第2个转输设备层结构完工后等阶段进行阐述。首先,第1个转输设备层结构完工前。该时期只能采用临时高压供水系统,并由1套消防泵组供水。一般来说,该设备层标高在100m以内。供水系统采用减压阀分区,防止消火栓口静压超标。立管多位于核心筒处,临永合用两根以上,见图1所示。为保证施工安全,该阶段内消防、生产管网独立设置。其次,第1个转输设备层结构完工后。该阶段内配置永久系统,多以重力供水系统为主,设施容量30m3的消防转输水箱2座,30m3的消防临永合用水箱2座,相关配件配置齐全。安装消防转输立管、供水、转输合用泵,并设置压力装置,确保消防泵能够自动启动。由于高位消防水池尚未施工,减压水箱难以发挥其功用,因此建议暂不配置减压水箱。重力供水水源由转输水箱提供,管道应连为环网且临永合用。高区供水泵安装完成后,其他楼层仍以临时高压供水为主。需要注意的是,为确保转换阶段各个楼层的消防栓均能正常使用,在转换时立管关闭数量不能超过1根。由于该永久系统为临时系统,因此该层以下的管道不必转换。第三,第2个转输设备层结构完工前。通常情况下,标高在200m范围内,多采用临时高压供水系统。为了满足消防栓流量以及水压的需求,一般采用减压阀将高区消防泵组大供水区进一步细分,立管临永合用以不少于两根为宜。第四,第2个转输设备层结构完工后。该阶段技术相关要求与第二步类似,在此不详细展开。其他转输设备层的临永结合相关技术和工序与前文所述基本相同。

3.3装修阶段

通常情况下,当超高层建筑主体结构施工至设计高度的一半时,底层建筑部分开始进行装修作业。该时期内,可将消火栓箱依次更换为永久性消火栓箱。地下室管道综合施工结束后,将横管依次更换为永久性横管。为保证消防系统的可靠性,每段同时关闭的消防栓数目以不多于5个为宜。

4结束语

超高层建筑作为城市发展的标志性产物,集中展示了经济与社会发展的先进程度。近年来,随着我国国民经济的高速发展,超高层建筑的不断增多。截止目前,我国已经成为超高层建筑数量最多的国家之一。超高层建筑在方便了人们生活的同时,也带来了火灾防控、应急救援等系列难题,其中超高层建筑消防给水系统是其中最为重要的环节之一。目前,对于建筑高度在150m以下的建筑,多采用联分区给水方式;建筑高超过250m的建筑多采用高压串联分区给水方式;建筑高度在150-250m之间的常采用临时高压串联分区给水方式。根据我国建筑以及消防相关法规规定,超高层建筑施工期间必须配备消防给水设施。目前我国超高层建筑施工尚未实现消防给水设施的临时、永久系统结合,因此开展超高层建筑消防给水临永结合技术研究具有重要的现实意义和研究价值,也是近年来业内的研究热点。国内外实践显示,超高层建筑施工时采用消防给水临永结合技术,可以有效的发挥永久性消防给水设施的功效,具有较好的经济效益和社会价值。作者认为,随着超高层建筑主体结构施工阶段的有序推进,分布实施消防给水临永结合技术,能够有效的节省项目投资,并为项目的安全实施提供坚实的保证。

参考文献:

[1]徐云飞.基于工程实例探讨超高层建筑消防给水系统[J].江西建材,2019(002):107-108.

[2]祝羿,陆杰.超高层建筑群区域消防给水系统分析[J].建筑工程技术与设计,2018(017):4463.

[3]钱毅.超高层建筑消防给水系统的可靠性应用研究[J].建筑工程技术与设计,2018(031):3637.

[4]朱伟峰.超高层建筑消防供液干管系统的应用与优化[J].武警学院学报,2018,34(006):54-57.

作者:周志刚 单位:山东省日照市五莲县消防救援大队

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