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超高层建筑施工期间消防给水技术探讨

摘要:为了保障超高层建筑施工期的消防安全,节约工程建设成本,加快施工进度,通过对国内典型超高层建筑施工期临时消防给水设施的现状调研,结合永久消防给水设施的设计、安装等要求,提出了超高层建筑不同施工期消防给水设施临时、永久结合的关键技术,并根据施工阶段,分阶段说明其具体方式。结果表明,在超高层建筑的不同施工期,消防给水设施临时、永久结合可以实现,并提高了施工期的消防安全性,且具有一定的经济、社会价值。

关键词:超高层建筑;施工期;消防给水;临永结合

1 国内研究现状与现场调研

笔者前期调研了国内部分在建超高层建筑消防给水设施的基本情况。其中,武汉绿地中心、北京中国尊大厦、天津周大福中心、长沙滨江国际金融中心等为代表的建筑施工单位、建设单位在探索使用临永结合技术。中建安装工程公司在北京中国尊大厦项目中,采用了部分消防设施临永结合的技术,主要为消防水池、消防水箱、消火栓立管临永合用。其他大多数超高层建筑的施工单位一般仅研究了临时供水系统的合理性和可靠性,未对临永结合做出更深的探索。与永久系统相比,临时系统存在诸多安全隐患。

(1)市政给水引入管仅 1 条,停水概率大。

(2)临时消防水池(箱)容积过小,补水管为支状,水量供应不足。

(3)水泵为消防、生产合用,非消防专用泵组,无法保证消防用水量。

(4)无高位消防水箱,可靠性不足。

(5)消防给水管均为支状,故障停水概率较大。超高层建筑管道系统复杂,设备较多,临时管道和水箱耗费量较大。建筑工期较长,多种工序交叉进行。消防设施后期临永转换过程中,耗时耗力。

2 消防给水设施临永结合技术

超高层建筑消防供水方式分为临时高压供水和常高压重力供水结合临时高压供水。消防给水设施临永结合的前提是消防给水临时系统的供水方式和永久系统相一致。在此前提下,根据施工阶段分阶段说明消防给水设施临永结合的具体方式。

2.1 地下室结构施工阶段

(1)室外部分。室外消防水量一般由市政供水提供,从项目周边引入 2 路供水,在建筑周围布设环状管网并设置室外消火栓。满足保护半径的市政消火栓可以计入。考虑到施工时临时道路和永久道路差别较大,管道和消火栓均为临时。此阶段应设置消防水泵接合器,数量不少于 2 座。水泵接合器管道需要进入地下室,与消防环管连接,应利用永久水泵接合器的外墙预埋管穿越外墙。管道和水泵接合器均为临永合用,水泵接合器距室外消火栓 15~40m。

(2)室内部分。地下室结构施工初期,火灾危险性较小,且不便设置消防水池和泵房,消防给水可由市政自来水直供。管道和消火栓均为临时用。地下室结构施工后期,一般地下一层设有永久消防水池和消防泵房,且主体结构施工时也方便一次施工到位,故考虑将消防水池、泵房临永合用。消防、生产的水泵及管网完全独立,消防供水泵设 2 台,1 用 1 备,水泵出水总管设置压力开关,自动启动消防泵。超高层建筑的施工期一般较长,为了避免对永久消防泵的磨损,导致正式交付后产生纠纷,水泵采用临时泵。为了以后方便水泵的临永转换,临时泵设在永久泵旁边,不占用永久泵的位置。永久消防水池临时不用的接口,可先设短管加阀门,防止漏水。消防主立管至少合用 2 根,管径不小于 DN100。立管一般为核心筒处的消防立管。立管上阀门应为永久阀门。消火栓栓头及其连接的支管均为临时设施,消火栓箱均采用临时消火栓箱。横干管与后期管线综合关系较大,可采用临时管道。

(3)具体参数。按照“施消规”的规定,超高层建筑临时室内、外消火栓设计流量分别不应小于 15、20L/s,室内、外火灾延续时间分别不应低于 1、2h。一次灭火室内、外用水量分别为 54、144m3,总用水量为 198m3。结合 GB50974-2014《消防给水及消火栓系统技术规范》(以下简称“消水规”)的规定,临永结合的消火栓系统,其室内、外设计流量分别不应小于 20、20L/s,室内、外火灾延续时间按 2h,一次灭火室内、外用水量分别为 144、144m3,总用水量为 288m3。临时室内消火栓泵的性能应满足 Q=20L/s,H=160m。考虑临时供水泵和转输泵合并设置,可以减少水泵台数,供水泵性能应同时满足供水和转输的要求,应为 Q=40L/s,H=160m。消防水池消防专用有效储水量不应小于 288m3。

2.2 地上结构施工阶段

超高层建筑在竖向分段设有避难层。一般第一个避难层的楼地面至灭火救援场地地面的高度不大于 50m,两个避难层之间的高度不大于 50m。消防给水转输设备层一般设于避难层或其相邻楼层。

(1)第 1 个转输设备层(标高一般在 100m 以内)结构完工前。该阶段仅有一个地下室的消防水池、水泵设备层,只能采用临时高压供水系统。整个系统由 1 套消防泵组供水。为了防止消火栓口静压超过 1.0MPa,用减压阀分为 2 个区,分区楼层与永久系统一致。立管至少临永合用 2 根,一般应为核心筒处立管。消防管网和生产、生活管网独立设置,为了防止消防自动连锁系统误动作,不应在消火栓管道上设置生产、生活取水口。

(2)第 1 个转输设备层(标高一般在 100m 以内)结构已完工。永久系统该层设有消防转输水箱,一般为 30m3 的 2 座。可以在永久水箱的位置设置 2 座 30m3 的临永合用水箱,水箱配件均安装完毕。敷设临永合用的消防转输立管,接入转输水箱。同时安装临时高区供水、转输合用泵,性能满足 Q=40L/s,H=160m。在出水总管上设置压力开关,自动启动消防泵。永久系统为重力供水系统,一般在转输层设有 36m3 减压水箱,由于高位消防水池(非高位水箱)未施工到位,减压水箱不能发挥作用,故暂不施工。重力供水水源暂由转输水箱提供,将转输层楼地面标高以下 40m 以下的楼层(应与永久系统的分区楼层一致)转换为重力供水,满足最不利消火栓栓口压力不低于 0.35MPa 的要求,管道在该区域顶层应连为环网,管道临永合用。由于高区供水泵已安装完毕,其他楼层依然采用临时高压供水。为了保证转换期每层有消火栓可以正常使用,转换时关闭的立管不得大于 1 根。永久系统为临时高压供水系统,此时对转输设备层以下的管道不必转换,转输层底板下管道应连为环状,管道临永合用。

(3)第 2 个转输设备层(标高一般在 200m 以内)结构完工前。除低区采用重力供水的楼层,以上楼层均采用临时高压供水系统。高区消防泵组大供水区通过减压阀分为 2 个小供水区,满足最不利处的消火栓流量、水压要求。立管至少临永合用 2 根,一般应为核心筒处立管。消防管网和生产、生活管网独立设置,为防止消防系统误动作,不应在消火栓管道上设置生产、生活取水口。

(4)第 2 个转输设备层(标高一般在 200m 以内)结构完工后。基本工序与第 1 个转输设备层完工后类似。

(5)其他转输设备层的临永结合工序均与前述类似。当高位水池、水箱的结构层完工,高位水池、水箱临永合用后,消防给水设施临永结合已完成。

2.3 装修阶段

一般在主体结构施工至总高度 1/2 时,底层开始装修作业。此时消火栓箱可在装修时逐步更换为永久消火栓箱。地下室经过管道综合后,横管逐步更换为永久管道。更换时保证每段内同时关闭的消火栓不超过 5 个。

3 结语

利用消防给水临永结合技术,使永久设施提前发挥其作用,确保超高层建筑施工期消防给水安全可靠,且有良好的经济性。消防给水设施临永结合技术主要包括消防水池合用、消防立管合用、消防转输水箱合用及高位消防水箱合用。随着超高层建筑主体结构施工阶段的有序推进,分步实施消防给水设施的临永合用技术,有效安排施工工序进行交叉作业,可有效减少设备材料浪费、节省工程总投资,具有一定的经济、社会效益。


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