关键词：综合管廊；火灾研究；消防设计
一．前言
城市综合管廊建于城市地下用于容纳两类及以上市政工程管线的构筑物及附属设施，按所处位置可分为干线综合管廊和支线综合管廊。管廊断面形式大多采用矩形结构和圆形结构，一般根据纳入的市政管线种类、数量、施工方法、地下空间情况和当地的经济情况等进行设计。随着我国城镇化进程迅速发展，为提升管线建设水平，保障市政管线安全允许，有必要采用新的管线敷设方式——综合管廊。而火灾安全作为城市综合管廊设计的重点考虑对象，其消防设计的科学性、安全性、经济性突显的尤为重要。
二、综合管廊火灾危险性分析
火灾是在时间和空间上失去控制的燃烧造成的，而燃烧所需的三要素主要包括可燃物、助燃物和点火源，综合管廊的火灾源头主要来源入廊的相关管线（燃气、电力、通信、热力、照明等）。
其中电力电缆主要由导体、绝缘层和保护外皮三部分，我国采用较多的是聚氯乙烯电缆、橡胶电缆等。相间短路、接触不良、线路漏电、电火花和电弧、线路过载等原因都会电缆线路着火，电缆线路火势蔓延导致的热量集聚，管廊内温度上升。
燃气具有极低点火能、很宽燃烧范围、高的层流燃烧速度以及很高的火焰传播不稳定性（极易从燃烧转为爆燃和爆轰）。天然气管道火灾、爆炸致因：管线破裂、泄管线破裂、泄漏引发火灾爆炸漏；静电火花；电器装置开关电火花；碰撞和摩擦火花；动火作业；硫化铁自然。
通信光缆主要构成是塑料外皮、塑料保护套管和光导纤维。光缆燃烧通常由过载导致的高温燃烧、及连接设备漏电漏火导致的燃烧。
三、综合管廊火灾研究
1．综合管廊火灾研究方法
综合管廊火灾研究方法主要有全尺寸试验、缩尺寸试验、数值模拟。
全尺寸试验通过全尺寸管廊模型试验，获取火灾情况下的烟气热力学特征参量，结合综合管廊结构因素影响，揭示综合管廊内烟气温度分布规律、烟气层的运动状态特性、火焰的自熄灭判定机理，总结烟气危害特性，支撑综合管廊消防设计、验收规范的编制。全尺寸研究探索斯坦顿数对温度衰减模型的影响，适用于较长的管廊结构[1]。
缩尺寸试验通过缩小比例的模型，基于流体力学模型，对最危险的综合管廊结构进行缩尺寸。设计缩尺寸管廊火灾试验台，安装小型通风装置，利用PIV等流场诊断技术数字化记录烟气流态，分析处理烟气层失稳的临界条件，对比数值计算结果的烟气流动与控制情况，进行数值计算结果的初步验证。
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数值模拟针对典型综合管廊结构，研究日常运营环境引火源引火的火灾场景，建立自然通风，机械通风两种常见工程模式的三维数值计算模型，求解并得出典型火灾场景（不同排烟风速、起火位置、电缆布置方式）下温度、CO2、CO浓度等参数的分布规律；观察机械通风条件下烟气流动状态，主要考察疏散安全高度处，防火门附近、人员逃生口处的烟气稳定性（流动速度、温度、沉降情况），分析排烟系统响应时间、排烟风速、排烟口位置对烟气流动的影响。
2．常用线缆火灾危险性及蔓延规律研究
针对目前管廊中使用的典型线缆进行火灾特性研究，着重考虑其护套及绝缘材料的着火特点，分析电缆燃烧的影响因数，开展电缆火灾危险性综合评价，分析表明改变缆线束的宽度、点火源的功率、缆线的排布方式对火灾发展有重要的影响。
燃气管线是城市基础设施的重要组成部分，敷设于综合管廊内，可以改变燃气管线的运行环境，提高管线的日常巡检维护水准。燃气具有易扩散、易燃及易爆特性，在综合管廊内设置燃气管舱的火灾危险性尚未被系统研究。研究针对不同压力下的燃气管道试验研究成果，系统分析泄漏自然的点火临界压力、自然发生影响因数，建立自然火焰成长机制。针对典型综合管廊燃气舱结构，研究日常运营环境燃气泄漏引发的火灾场景，利用计算流体动力学数值模拟建立管道三维物理模型，研究管道不同压力、不同当量比的燃气/空气泄漏火灾的火焰动力学和升压特性以及燃烧过程中的瞬间压力随时间变化特性。
四、综合管廊消防设计问题探讨
综合管廊火灾危险性分类根据舱室内容纳管线种类划分，天然气管道舱火灾危险性为甲类，阻燃电力电缆、通信电缆、热力管道舱火灾危险性为丙类；供水、雨水、污水管道舱为丁类。当舱室内含有两类及以上管线时，舱室火灾危险性类别应按火灾危险性较大的管线确定。
综合管廊主体结构体应为耐火极限不低于3.0h的不燃性结构，不同舱室间采用不低于3.0h的不燃结构分割。除嵌缝材料外，综合管廊内装修材料应采用不燃材料。天然气管道舱室及容纳电力电缆的舱室每隔200m采用耐火极限不低于3.0h的不燃性墙体进行防火分隔。防火分隔处的门应采用甲级防火门，管线穿越防火墙隔断部分应采用阻火包等防火封堵措施进行严密封堵[2]。综合管廊内应在沿线、人员出入口、逃生口等处设置灭火器材，灭火器材的设置间距不应大于50m，灭火器的配置应符合现行国家标准《建筑灭火器配置设计规范》GB50140的有关规定。电力电缆舱室宜设置自动灭火系统。管廊内的电缆防火与阻燃应符合现行标准《电力工程电缆设计规范》GB50217和《电力电缆隧道设计规程》DL/T5484及相关阻燃耐火电缆要求规范的规定。
对于综合管廊消防验收，主要包括对管廊内管线系统、防火及通风系统、消防供水和灭火系统、监控与报警系统几大方面进行评估与验收。
五、结束语
目前我国管廊建设正在如火如荼的开展，与建设规模相匹配的相关法律法规尚未健全，相关综合管廊消防设计规范也并不完备，还需要广大的建设工作者继续砥砺前行。
参考文献：
[1]地下城市综合管廊的抗火构造与消防设计 孙宇《防灾减灾工程学报》 , 2012 (s1) :109-111
[2]合肥滨湖城市天地综合管廊消防系统设计 季洪金 《中国市政工程》 , 2011 (4) :36-37
论文作者:沈书升
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2018/12/24
标签：火灾论文; 管线论文; 烟气论文; 舱室论文; 缩尺论文; 燃气论文; 电缆论文; 《基层建设》2018年第32期论文;