淺述城市綜合管廊消防標準及火災(zāi)研究

時間：2024-10-09作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：281

摘要:為系統(tǒng)把握當(dāng)前消防標準化及火災(zāi)研究工作的成果及其不足，簡述城市綜合管廊基本概念，回顧國內(nèi)外綜合管廊發(fā)展歷程，分析綜合管廊火災(zāi)危險性，論述綜合管廊火災(zāi)與交通隧道火災(zāi)的區(qū)別;從基礎(chǔ)問題和實踐應(yīng)用2個層面，綜述綜合管廊火災(zāi)研究的成果和總體進展;總結(jié)國內(nèi)外消防設(shè)計規(guī)范要求的差異和國內(nèi)標準的發(fā)展情況，全面展望未來綜合管廊火災(zāi)研究方向。研究結(jié)果表明:基礎(chǔ)問題的研究方法以借鑒交通隧道領(lǐng)域為主，研究內(nèi)容有局限性，研究課題間聯(lián)系不緊密;實踐應(yīng)用研究局限于工程經(jīng)驗探討，消防規(guī)范普遍缺乏專項標準。

關(guān)鍵詞:城市綜合管廊;消防標準;火災(zāi)研究;消防設(shè)計;交通隧道

0引言

城市綜合管廊作為一類集約使用的新型隧道，提供了**管線可持續(xù)發(fā)展的新途徑，但其潛在的火災(zāi)危害也不容小覷。近年來發(fā)生了多起綜合管廊火災(zāi)案例，如日本世田谷電纜管廊因用火不慎釀成火災(zāi);韓國1994—1997年發(fā)生4起線纜故障短路引發(fā)管廊火災(zāi)事故。

鑒于此，首先從綜合管廊基本概念、發(fā)展歷程和火災(zāi)危險性3個角度簡述本文研究對象，接著通過對比交通隧道火災(zāi)問題，**綜合管廊火災(zāi)問題的特殊性。然后從基礎(chǔ)問題和實踐應(yīng)用2個層面，綜述綜合管廊火災(zāi)研究的*新成果和總體進展;總結(jié)國內(nèi)外消防設(shè)計的規(guī)范要求與發(fā)展情況。*后提出當(dāng)前綜合管廊火災(zāi)研究的不足，展望未來的研究方向，以期為管廊消防規(guī)范體系建設(shè)、開展實踐應(yīng)用研究，以及**城市生命線長治久安提供參考。

1城市綜合管廊的概念

綜合管廊定義為建于城市地下用于容納2類及以上城市工程管線的構(gòu)筑物及附屬設(shè)施，一般容納的**管線有供水管道(包括給水管道、中水管道和消防管道)、排水管道(包括雨水管道和污水管道)、燃氣管線、電力電纜、通信電纜和熱力管道等。




2城市綜合管廊的發(fā)展

建設(shè)綜合管廊來整合**設(shè)施*早可追溯到羅馬**時代，當(dāng)時的工程師將給水管線和污水系統(tǒng)合并設(shè)置。該設(shè)計理念此后被忽視，直到19世紀法國將巴黎的**設(shè)施改造成可容人通過的隧道，同時容納多種管線，現(xiàn)代管廊系統(tǒng)的雛形由此誕生。此后綜合管廊在**得到飛速的發(fā)展。張竹村梳理了世界綜合管廊發(fā)展史后總結(jié)出3個階段及其特點，我國綜合管廊建設(shè)也經(jīng)歷了4個階段。




3城市綜合管廊的火災(zāi)危險性

根據(jù)綜合管廊災(zāi)害事故統(tǒng)計，地震和火災(zāi)是其面臨的2大主要災(zāi)害。潛在的火災(zāi)危險類型主要有電力電纜火災(zāi)、燃氣火災(zāi)和污水管道火災(zāi)等?；诰C合管廊火災(zāi)案例研究，發(fā)現(xiàn)綜合管廊內(nèi)起火原因多樣，通常有電氣火災(zāi)(短路、接觸不良、線路超負荷和漏電)、明火火災(zāi)(人為入侵、非標準化作業(yè))和可燃物泄漏火災(zāi)。綜合管廊火災(zāi)特點為:可燃物種類多，數(shù)量大，燃燒時間長;空間受限，燃燒過程復(fù)雜;火場環(huán)境惡劣，撲救困難;影響范圍廣。

4城市綜合管廊火災(zāi)研究進展

4.1基礎(chǔ)問題研究

4.1.1綜合管廊火災(zāi)問題的特殊性

近年來，針對綜合管廊火災(zāi)問題的研究剛起步，而之前國內(nèi)外學(xué)者已在相關(guān)的電力電纜燃燒特性及行為和隧道火災(zāi)動力學(xué)等方向開展了豐富的研究，**了豐碩的研究成果。對隧道火災(zāi)的研究，著重于交通隧道火災(zāi)領(lǐng)域，其中封堵隧道火災(zāi)這類場景與綜合管廊存在相似之處，但綜合管廊作為一類特殊的**隧道，與隧道在以下方面仍有所區(qū)別。

1)管廊結(jié)構(gòu)。綜合管廊的斷面尺寸相比公路隧道通常更小，我國每個艙室根據(jù)規(guī)范劃分為多個不超過200m的*分區(qū)，因此，綜合管廊內(nèi)會存在封堵端墻。

2)可燃物種類及布置。管廊內(nèi)可燃物如高壓電纜和通信線纜，一般自頂棚至地面以一定間距成層布置，誘發(fā)強羽流撞擊頂棚的熱物理現(xiàn)象以及蔓延擴大。交通隧道內(nèi)的交通工具發(fā)生火災(zāi)，一般更貼近地面。




4.1.2綜合管廊火災(zāi)研究現(xiàn)狀

近2年，在國內(nèi)外研究者的持續(xù)推動下，深層次研究自動滅火系統(tǒng)、通風(fēng)排煙、探測報警、燃氣爆炸及基礎(chǔ)火災(zāi)動力學(xué)。

自動滅火系統(tǒng)的研究基本以數(shù)值模擬研究為主，實體試驗作為驗證。細水霧系統(tǒng)優(yōu)異的滅火效果和避免2次污染的優(yōu)勢得到了理論和試驗的多次論證。需要強調(diào)的是，火災(zāi)時保持通風(fēng)會影響細水霧系統(tǒng)滅火能力，促進火源區(qū)的空氣補充。細水霧系統(tǒng)滅火時也會使管廊頂棚煙氣濃度增加，降低煙氣層高度，需避免強行搶修。

事故中通風(fēng)模式研究中，劉浩男等認為，管廊火災(zāi)臨界風(fēng)速符合煙氣逆流長度經(jīng)典經(jīng)驗公式。也有學(xué)者從煙氣層的溫度和一氧化碳濃度角度判定當(dāng)換氣率達到11.8次/h時，煙氣層具有足夠的穩(wěn)定性，不會對人造成很大傷害，風(fēng)速達到5m/s時，會出現(xiàn)吸穿現(xiàn)象；如果關(guān)閉*門，則機械進、排風(fēng)模式是*佳安全模式，如打開*門，則自然進風(fēng)、機械排風(fēng)模式*安全。在電力艙事故后排煙研究中，郝冠宇論證了綜合管廊滅火采用密閉自熄的方式是有效可行的；1進1排比1進2排的模式有利于提高排煙效果。陳立清建議采用機械進風(fēng)和排風(fēng)或采用自然進風(fēng)\機械排風(fēng)。工程實踐中，黃勝元等提出非燃氣艙將2個*分區(qū)作為獨立通風(fēng)區(qū)間的方案，減少地面通風(fēng)口數(shù)量，降低工程造價，減小日常維護管理，但未作試驗論證。




4.1.3我們的相關(guān)研究

通過近年來的研究，**的主要成果包括:

1)自行研制1∶8城市綜合管廊火災(zāi)試驗平臺。

2)自主發(fā)明了1種熱煙試驗發(fā)煙系統(tǒng)和1種基于光流技術(shù)的煙氣二維速度場測量方法。

3)研究了管廊常用10kV阻燃電纜的燃燒特性及行為，定量分析了管廊內(nèi)燃燒強化現(xiàn)象。

4)建立了頂棚射流*高溫度的縱向衰減預(yù)測模型，并重新判定了Delichatsios高估的斯坦頓數(shù);數(shù)學(xué)表征了豎直溫度分布的自相似性;整合2個維度(縱向、豎向)，建立了綜合管廊火災(zāi)強羽流驅(qū)動的頂棚射流二維溫度場的經(jīng)驗性預(yù)測框架。

5)針對一端強制通風(fēng)導(dǎo)致火源的熱釋放速率增大的現(xiàn)象，開展了考慮環(huán)境風(fēng)下羽流特性的綜合管廊事故中排煙模式的優(yōu)化研究和事故后排煙模式研究，實踐論證了相鄰2個*分區(qū)設(shè)置通風(fēng)區(qū)間的可行性。正在進行和未來的研究方向包括:密閉環(huán)境下的電纜火災(zāi)動力學(xué)、通風(fēng)等邊界條件介入后的較端火行為、綜合管廊*優(yōu)通風(fēng)排煙策略及智能化控制、綜合管廊機器人智慧探測方法等。

4.2實踐應(yīng)用研究

1999年，CANTO-PEＲELLO等梳理了綜合管廊的發(fā)展歷史，探討了管廊在可持續(xù)發(fā)展中的關(guān)鍵作用和可行性。同時提出管廊日常運營時在消防安全方面需要注意的要求。隨后，建立了一種結(jié)合彩色編碼尺度、德爾菲法和層次分析法的*系統(tǒng)，為管線的安全系統(tǒng)規(guī)劃決策提供支持。

管廊發(fā)展初期，工程師也從自身經(jīng)驗對消防設(shè)計提出意見:在初期火災(zāi)時可設(shè)置*配置點，還可配置推車式干粉*進行防護冷卻滅火;提倡使用高壓細水霧系統(tǒng)保護電纜。2012年，綜合管廊國家標準、發(fā)布前(盡管其對消防系統(tǒng)要求條文也比較簡單，依賴設(shè)計者自己分析把握)，對于消防滅火系統(tǒng)各地的消防審批部門有不同的做法，*分區(qū)甚至有劃分到300～900m。

綜合管廊自動滅火系統(tǒng)通常有水噴霧、細水霧、超細干粉、氣溶膠等多種。目前有2大趨勢:

用超細干粉滅火系統(tǒng)取代傳統(tǒng)S型氣溶膠;

②高壓細水霧滅火系統(tǒng)取代水噴霧滅火系統(tǒng)。TOMAＲ同樣認為技術(shù)性能高壓細水霧具備優(yōu)勢，目前爭議點在于1套系統(tǒng)到底能保護多少個防護區(qū)。

監(jiān)控與探測方面，越來越多的學(xué)者和設(shè)計單位考慮選用光纖傳感技術(shù)。1997年，ISHII等論證了管廊內(nèi)應(yīng)用光纖進行溫度探測的可行性。王鵬等認為如考慮溫度報警及時性及規(guī)范支持，使用光纖光柵測溫技術(shù);如更多考慮報警準確性、可靠性及后期維護費用，建議使用分布式光纖測溫;如考慮初始造價，建議采用感溫電纜。戴文濤建議電力艙接頭區(qū)采用非接觸纜式線型感溫火災(zāi)探測器;謝軍提出綜合管廊群監(jiān)控概念。

未來的管控需要應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、建筑信息模型、地理信息系統(tǒng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，搭建實時共享、仿真及分析功能的綜合管廊可視化管理平臺，納入智能消防應(yīng)急疏散系統(tǒng)，開發(fā)巡檢機器人補充甚至代替人員巡檢。

5城市綜合管廊消防規(guī)范要求

我國在統(tǒng)籌、指導(dǎo)新建、擴建和改建的綜合管廊指南是《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》(GB50838—2015)(簡稱新版)。在消防安全方面，相對于《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》(GB50838—2012)(簡稱舊版)，新版規(guī)定更明確，同時體現(xiàn)了規(guī)劃**、適度超前、因地制宜、統(tǒng)籌兼顧的原則。

世界范圍內(nèi)，綜合管廊的消防設(shè)計應(yīng)根據(jù)國情和實踐情況研究制定，當(dāng)涉及具體消防設(shè)計時，不同的規(guī)范要求，乃至工程實施存在較大差異。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，類似我國要求，西班牙Lezkairu綜合管廊工程、卡塔爾Lusail城市綜合管廊采用*墻結(jié)合*門劃分*分區(qū)。但Lezkairu管廊分區(qū)長度達到400m;韓國20世紀建造的管廊甚至不設(shè)*分區(qū)，某些研究者提出的建議也是*低500m。阿布扎比管廊設(shè)計手冊指出*墻的設(shè)置根據(jù)地方當(dāng)局的要求，可能需要，并非強制。中國閩臺的《共同管道工程設(shè)計規(guī)范》也未對設(shè)置*分區(qū)作出明確要求。通風(fēng)排煙設(shè)計上，我國推拉型縱向通風(fēng)方式與日本的要求以及其他多數(shù)國家的實際案例基本一致。印度不設(shè)置*分區(qū)，采用更為經(jīng)濟的射流風(fēng)機形式。相比我國執(zhí)行事故后機械排煙，西班牙、馬來西亞則依據(jù)煙氣探測自動觸發(fā)排煙系統(tǒng)，進行火災(zāi)事故中排煙。Lezkairu管廊要求排煙風(fēng)機在400℃以內(nèi)持續(xù)工作2h。

近年來，我國連續(xù)發(fā)布了《城市工程管線綜合規(guī)劃規(guī)范》、《城鎮(zhèn)綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)工程技術(shù)標準》、《城市地下綜合管廊建設(shè)規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則》和《城市地下綜合管廊運行維護及安全技術(shù)標準》，與此同時，一些行業(yè)協(xié)會，如中國工程建設(shè)標準化協(xié)會牽頭制定《城市地下綜合管廊管線工程技術(shù)規(guī)程》、《裝配式鋼結(jié)構(gòu)地下綜合管廊工程技術(shù)規(guī)程》也正在編制，推動綜合管廊規(guī)范化進程。中國工程協(xié)會也立項了《城市綜合管廊消防設(shè)施技術(shù)規(guī)程》和《城市綜合管廊通風(fēng)設(shè)施技術(shù)規(guī)程》等專業(yè)標準編制。

地方層面，各省級甚至地級市建設(shè)部門都在修訂適宜當(dāng)?shù)貙嵤┑木C合管廊規(guī)程，統(tǒng)計見表1。



表1我國地方綜合管廊工程設(shè)計地方標準

*近，海南省和深圳市分別頒布了《城市綜合管廊消防安全技術(shù)規(guī)程》、《城市綜合管廊消防系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》(征求意見稿)，這是目前僅有的專業(yè)消防規(guī)范。

6研究不足與展望

綜合管廊火災(zāi)研究在各國學(xué)者的緊密推動下，已經(jīng)**了初步的成果，相關(guān)消防標準的制定也具備一定的發(fā)展，其中存在的不足分析如下:

1)綜合管廊的基礎(chǔ)火災(zāi)問題的研究思路以借鑒傳統(tǒng)交通隧道的成果為主，適用性很少得到充分的論證，研究內(nèi)容還停留在對防滅火效果的驗證、比選以及模型修正階段，缺乏對綜合管廊火災(zāi)態(tài)勢演化機制的新理論支撐，沒有形成系統(tǒng)、嚴密、完善的工程指南。

2)綜合管廊的實踐應(yīng)用研究很大程度依賴于工程師的設(shè)計經(jīng)驗，缺乏可供參考的綜合管廊試驗數(shù)據(jù)支持，也鮮有*新信息技術(shù)的應(yīng)用。消防工程設(shè)計中出現(xiàn)的難題很少得到基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域的關(guān)注。

3)綜合管廊特殊部位的火災(zāi)問題很少受到關(guān)注。

4)綜合管廊的消防規(guī)范標準不完善，專業(yè)消防規(guī)范十分有限。

著眼于這些研究存在的不足和當(dāng)下綜合管廊消防標準進程的思考，筆者認為未來的研究應(yīng)著重考慮以下方向:

1)綜合管廊結(jié)構(gòu)標準段優(yōu)化。主要包括管廊標準段的截面，擴大*分區(qū)和擴大通風(fēng)分區(qū)，對于圓形、矩形截面的管廊研究不能互相套用結(jié)論。是否存在一個高度、寬度范圍，可繼續(xù)挖掘。*分區(qū)的擴大，需要全面綜合考慮，擴大、合并通風(fēng)分區(qū)，開啟通風(fēng)區(qū)間中間的逃生井蓋作為火災(zāi)臨時自然進風(fēng)口，如何改進能夠充分滿足消防排煙要求還需要研究探討。







7 AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺

(1)平臺概述

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監(jiān)控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監(jiān)測于一體，為建立可靠、安全、高效的綜合管廊管理體系提供數(shù)據(jù)支持，從數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強、使用單位多及協(xié)調(diào)復(fù)雜的根本問題，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境和設(shè)備的使用和恢復(fù)效率。

(2)平臺組成

安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個深度集成的自動化平臺，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能馬達監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源系統(tǒng)、*門監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機APP數(shù)據(jù)，通過一個平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、高效、有序的要求。

(3)平臺拓撲圖




(4)平臺子系統(tǒng)

1）電力監(jiān)控

電力監(jiān)控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關(guān)柜、變壓器微機保護測控裝置、發(fā)電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報警及記錄等。




2）環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預(yù)警，同時也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風(fēng)排煙風(fēng)機等設(shè)備集成的第三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。






3）馬達監(jiān)控

馬達監(jiān)控實現(xiàn)對管廊電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，實現(xiàn)對電機過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護、監(jiān)測和報警。在需要的情況下可以設(shè)置聯(lián)動控制。






結(jié)語

綜合管廊火災(zāi)問題的特殊性對火災(zāi)防治提出了新的挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)交通隧道火災(zāi)研究的經(jīng)驗和思路指導(dǎo)下，現(xiàn)階段已經(jīng)初步建立起涵蓋自動滅火、通風(fēng)排煙、探測報警、燃氣爆炸及火災(zāi)動力學(xué)等專題的新領(lǐng)域研究框架。








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• 詞條

  詞條說明

• 數(shù)據(jù)中心智能小母線監(jiān)控解決方案

  1、概述數(shù)據(jù)中心綜合解決方案 ，智能母線監(jiān)測概述數(shù)據(jù)中心 。服務(wù)器配電傳統(tǒng)采用精密配電柜，占用空間較大，配電線纜多，新増設(shè)備不便，為了節(jié)省面積，智能小母線方案由于不占用機房面積、可按需靈活播拔，受到很多數(shù)據(jù)中心的青睞，被越來越多的應(yīng)用。安科瑞智能母線監(jiān)控產(chǎn)品分為交流和直流母線監(jiān)控兩類，包括始端箱監(jiān)測模塊、插接箱監(jiān)測模塊以及觸摸屏，另外還可以搭配母線槽連接器紅外測溫模塊用于監(jiān)測母線槽的運行溫度，確保

• 淺談數(shù)字化變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展

  摘要：隨著時代的進步和發(fā)展，在當(dāng)前的變電站設(shè)計上，數(shù)字化變電站設(shè)計成為一種趨勢。其也成為未來我國變電站設(shè)計的**研究方向和趨勢。當(dāng)前來說，我國在數(shù)字化變電站的設(shè)計上，綜合自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，在整個變電站設(shè)計上也有作用發(fā)揮。為此在進行觀點分析上，本文圍繞當(dāng)前我國數(shù)字化變電站綜合自動化系統(tǒng)發(fā)展問題進行了觀點的闡釋和分析，并對其發(fā)展趨勢進行了展望和分析。關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站；綜合自動化系統(tǒng)；發(fā)展0 引言結(jié)

• 數(shù)據(jù)中心消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)解決方案

  1、概述數(shù)據(jù)中心消防比較復(fù)雜，一旦發(fā)生火災(zāi)，疏散指示系統(tǒng)非常重要。消防應(yīng)急照明和指示系統(tǒng)可以和火災(zāi)報警系統(tǒng)聯(lián)動，提供應(yīng)急照明和疏散路徑指示，指引人群快速找到疏散出口，并可以一鍵選擇疏散應(yīng)急預(yù)案，提升人員逃生概率。2、參考標準GB 50116-2013???? 《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB25506-2010????

• AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理系統(tǒng)-強化電力需求側(cè)管理，緩解電力系統(tǒng)峰值壓力

  摘要近年來全國用電負荷特別是居民用電負荷的快速增長，全國范圍內(nèi)夏季、冬季用電負荷“雙峰”特征日益**，較端氣候現(xiàn)象多發(fā)增加了電力安全供應(yīng)的壓力。具有隨機性、波動性、間歇性特征的可再生能源大規(guī)模接入電網(wǎng)對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來新的挑戰(zhàn)，同時社會各方面對電力安全穩(wěn)定供應(yīng)的要求不斷提高，迫切需要兜牢電力安全保供的底線。在這種情況下國家**5月19日就《電力需求側(cè)管理辦法（征求意見稿）》和《電力負荷管理辦