任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:為系統(tǒng)把握當(dāng)前消防標(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(jìn)展;總結(jié)國內(nèi)外消防設(shè)計(jì)規(guī)范要求的差異和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)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?yàn)橹鳎芯績?nèi)容有局限性，研究課題間聯(lián)系不緊密;實(shí)踐應(yīng)用研究局限于工程經(jīng)驗(yàn)探討，消防規(guī)范普遍缺乏專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞:城市綜合管廊;消防標(biāo)準(zhǔn);火災(zāi)研究;消防設(shè)計(jì);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，提供了市政管線可持續(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。

公路隧道、地鐵隧道等傳統(tǒng)交通隧道火災(zāi)研究已取得一些系統(tǒng)性成果。BEAＲD等*早從工程實(shí)踐的角度總結(jié)了火災(zāi)探測和各類主、被動防火策略的問題、要求、當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展，提出了交通隧道火災(zāi)下的人員應(yīng)急措施、消防安全管理方案和工程應(yīng)急程序的建議。INGASON等著重于梳理隧道火災(zāi)問題的理論科學(xué)進(jìn)展(物理現(xiàn)象和動力學(xué)基礎(chǔ))，同時引申出相應(yīng)的預(yù)測方法指南。這2本專著為隧道火災(zāi)研究與消防實(shí)踐提供了詳實(shí)的指導(dǎo)，但都未涉及綜合管廊火災(zāi)問題。當(dāng)前對綜合管廊這類新型隧道火災(zāi)的研究仍處于起步階段。早期管廊火災(zāi)的研究內(nèi)容局限于工程經(jīng)驗(yàn)探討，近年來，開始利用試驗(yàn)、仿真等科學(xué)手段進(jìn)行論證，探索相應(yīng)的火災(zāi)規(guī)律，但相比成熟系統(tǒng)的交通隧道火災(zāi)研究還不夠完善，未曾明確綜合管廊與交通隧道兩者的差異帶來的火災(zāi)問題和研究方法的區(qū)別。張書豪綜述了綜合管廊燃?xì)饣馂?zāi)和爆炸安全的相關(guān)研究成果，但是缺乏對綜合管廊普遍發(fā)生電纜火災(zāi)的研究成果的歸納和探討。

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，突出綜合管廊火災(zāi)問題的特殊性。然后從基礎(chǔ)問題和實(shí)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(jìn)展;總結(jié)國內(nèi)外消防設(shè)計(jì)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(shí)踐應(yīng)用研究，以及保障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，一般容納的市政管線有供水管道(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?xì)夤芫€、電力電纜、通信電纜和熱力管道等。

根據(jù)管廊收容的管線等級、數(shù)量、輸送性質(zhì)，可將其分為干線綜合管廊、支線綜合管廊和纜線管廊。根據(jù)不同工程條件，綜合管廊可以采用矩形斷面、圓形斷面和馬蹄形斷面等形式。綜合管廊內(nèi)容納的管線具有不同的火災(zāi)危險性，通常將不同危險等級的管線分開收容在相互獨(dú)立的艙室，采用具有一定耐火極限的不燃性結(jié)構(gòu)分隔不同的艙室。因此，也可根據(jù)艙室數(shù)量分為單艙綜合管廊、雙艙綜合管廊和多艙綜合管廊。

2城市綜合管廊的發(fā)展

建設(shè)綜合管廊來整合市政設(shè)施*早可追溯到羅馬帝國時代，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(jì)理念此后被忽視，直到19世紀(jì)法國將巴黎的市政設(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。此后綜合管廊在世界各國得到飛速的發(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(diǎn)，我國綜合管廊建設(shè)也經(jīng)歷了4個階段。

借鑒綜合管廊在世界各國近200年的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，我國當(dāng)前穩(wěn)步推進(jìn)管廊建設(shè)的啟示包括:充分借鑒管廊發(fā)展的歐洲模式和日本模式，促進(jìn)綠色發(fā)展;完善法律法規(guī)體系，規(guī)范管廊建設(shè)和改造;統(tǒng)籌管廊建設(shè)時序和地域，實(shí)現(xiàn)地上地下統(tǒng)一規(guī)劃;推進(jìn)新工藝(大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、建筑信息模型、地理信息系統(tǒng)、機(jī)器人及智慧運(yùn)維平臺)的開發(fā)和使用;實(shí)現(xiàn)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維全過程綜合化管理。

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(jì)，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?xì)饣馂?zāi)和污水管道火災(zāi)等。基于綜合管廊火災(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(fù)荷和漏電)、明火火災(zāi)(人為入侵、非標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè))和可燃物泄漏火災(zāi)。綜合管廊火災(zāi)特點(diǎn)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(jìn)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，取得了豐碩的研究成果。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市政隧道，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的防火分區(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，容易誘發(fā)強(qiáng)羽流撞擊頂棚的熱物理現(xiàn)象以及蔓延擴(kuò)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。

3)通風(fēng)排煙設(shè)計(jì)。交通隧道排煙設(shè)計(jì)是通過持續(xù)高效地控?zé)煛⑴艧焻f(xié)助受困人員、車輛進(jìn)行緊急疏散。而綜合管廊排煙的首要目標(biāo)是保障管線和結(jié)構(gòu)安全，輔助消防撲救工作。目前綜合管廊的通風(fēng)排煙設(shè)計(jì)有事故中排煙模式和事故后排煙模式。

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(bào)警、燃?xì)獗盎A(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(shí)體試驗(yàn)作為驗(yàn)證。細(xì)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(yàn)的多次論證。需要強(qiáng)調(diào)的是，火災(zāi)時保持通風(fēng)會影響細(xì)水霧系統(tǒng)滅火能力，促進(jìn)火源區(qū)的空氣補(bǔ)充。細(xì)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(qiáng)行搶修。

事故中通風(fēng)模式研究中，劉浩男等認(rèn)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(yàn)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(dá)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(dá)到5m/s時，會出現(xiàn)吸穿現(xiàn)象；如果關(guān)閉防火門，則機(jī)械進(jìn)、排風(fēng)模式是*佳安全模式，如打開防火門，則自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)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(jìn)1排比1進(jìn)2排的模式有利于提高排煙效果。陳立清建議采用機(jī)械進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)或采用自然進(jìn)風(fēng)\機(jī)械排風(fēng)。工程實(shí)踐中，黃勝元等提出非燃?xì)馀搶?個防火分區(qū)作為獨(dú)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(hù)管理，但未作試驗(yàn)論證。

在探測報(bào)警方面，蔡宙、李陳瑩等對比點(diǎn)型感煙探測器、線型感溫電纜探測器、分布式光纖探測器和圖像型探測器試驗(yàn)，分別考量了核電廠綜合管廊電纜密集交叉區(qū)、普通電力艙火災(zāi)場景，建議考慮日常管廊實(shí)時溫度場監(jiān)測，結(jié)合布置分布式光纖感溫火災(zāi)探測器和圖像型火災(zāi)探測器。

自從燃?xì)夤芫€入廊被論證可行并納入《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》后，燃?xì)馀摶馂?zāi)安全吸引了眾多的研究。陳宏磊認(rèn)為，為保險起見，應(yīng)當(dāng)保持火災(zāi)區(qū)域?yàn)槊荛]空間，3min火災(zāi)即可窒息熄滅；錢喜玲強(qiáng)調(diào)火災(zāi)發(fā)生后的60s是逃生關(guān)鍵時間，建議逃生口應(yīng)設(shè)置在離末端5～8m處；何樂平等探討了甲烷氣體探頭的布置位置要求。泄漏火災(zāi)研究的結(jié)論為人員需要距離泄漏口10m以外避免高溫灼傷或熱輻射。張書豪等從泄漏擴(kuò)散、火災(zāi)消防、爆炸、監(jiān)控、報(bào)警與通風(fēng)等方面，綜述了燃?xì)馀摪踩芯砍晒IZexu等探討了燃?xì)馀摶馂?zāi)蔓延特點(diǎn)；王雪梅等建議在頂棚每隔15m安裝氣體探測裝置時，將*后一個裝置、排風(fēng)口盡可能靠近防火墻。

KIM等研究了火災(zāi)發(fā)生在電纜接頭處時事故中通風(fēng)的作用。之后對比了管廊矩形和圓形截面對火災(zāi)煙氣流動特性的影響。KO發(fā)現(xiàn)，*好的控制和滅火方法是嚴(yán)密的防火封堵，輔以自動滅火設(shè)施。王ming年等建議電纜艙通道寬度1200mm，*上層電纜距頂板凈距600mm。

火源功率、位置、形態(tài)等變量同樣對管廊整體火災(zāi)溫度場發(fā)展有顯著影響。中國礦業(yè)大學(xué)的朱國慶教授課題組研究得到了關(guān)鍵徑向角，角度越大，頂棚下*高溫度、熱釋放速率越高，縱向溫度衰減越大。對于傳統(tǒng)的矩形管廊密閉環(huán)境，楊永斌分析發(fā)現(xiàn)，火源位置影響火場溫度分布、火勢發(fā)展程度、火災(zāi)蔓延到未燃電纜層的時間。端部火源引發(fā)的電纜火災(zāi)局部溫度更高，底部點(diǎn)燃形成的溫度分布整體更高，火焰蔓延速度和范圍更大。

對于wan全密閉的圓形管廊*高煙氣溫度，LIUHaonan等討論了火焰不觸及頂棚的情形，發(fā)現(xiàn)經(jīng)典公式并不適用，他們考慮到煙氣填充環(huán)境的差異，建立了預(yù)測效果較好的修正公式。

張晉等論證綜合管廊防火分區(qū)防火門、通風(fēng)設(shè)施全部關(guān)閉的策略是明確可行的。ZHANGHongtao等也從溫度場的角度確認(rèn)關(guān)閉防火門的必要性；LIJian等認(rèn)為，規(guī)范規(guī)定的200m防火分區(qū)可以適當(dāng)擴(kuò)大，但須在500m以內(nèi)保證事故后通風(fēng);高明旭認(rèn)為，防火分區(qū)長度超過250m時采用高壓細(xì)水霧，還建立了電力艙內(nèi)*高溫度公式，該公式納入了防火門開閉狀態(tài)和風(fēng)速。

此外，綜合管廊特殊部位，如十字交叉口、T形交叉口等的火災(zāi)問題也受到了新的關(guān)注。徐浩倬等強(qiáng)調(diào)防火門及時關(guān)閉和通風(fēng)組織對單艙－雙艙管廊交叉口的重要性;LIANGKai等分析了T形管廊內(nèi)電纜火災(zāi)的蔓延過程，發(fā)現(xiàn)2個區(qū)域內(nèi)煙氣層厚度和煙氣溫度的不一致性;宗燕燕初步探索了綜合管廊施工中的安全疏散隱患，建議增加備用逃生口、調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃，減少施工人員數(shù)量。

4.1.3我們的相關(guān)研究

通過近年來的研究，取得的主要成果包括:

1)自行研制1∶8城市綜合管廊火災(zāi)試驗(yàn)平臺。

2)自主發(fā)明了1種熱煙試驗(yàn)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(qiáng)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(qiáng)羽流驅(qū)動的頂棚射流二維溫度場的經(jīng)驗(yàn)性預(yù)測框架。

5)針對一端強(qiáng)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(shí)踐論證了相鄰2個防火分區(qū)設(shè)置通風(fēng)區(qū)間的可行性。正在進(jìn)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ji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(jī)器人智慧探測方法等。

4.2實(shí)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(yùn)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專家系統(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(yàn)對消防設(shè)計(jì)提出意見:在初期火災(zāi)時可設(shè)置滅火器配置點(diǎn)，還可配置推車式干粉滅火器進(jìn)行防護(hù)冷卻滅火;提倡使用高壓細(xì)水霧系統(tǒng)保護(hù)電纜。2012年，綜合管廊國家標(biāo)準(zhǔn)、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(jì)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，防火分區(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(xì)水霧、超細(xì)干粉、氣溶膠等多種。目前有2大趨勢:

1. 用超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)取代傳統(tǒng)S型氣溶膠;

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

監(jiān)控與探測方面，越來越多的學(xué)者和設(shè)計(jì)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(jìn)行溫度探測的可行性。王鵬等認(rèn)為如考慮溫度報(bào)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(bào)警準(zhǔn)確性、可靠性及后期維護(hù)費(fèi)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(jì)算、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，搭建實(shí)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(jī)器人補(bǔ)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(kuò)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)劃先行、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(jì)應(yīng)根據(jù)國情和實(shí)踐情況研究制定，當(dāng)涉及具體消防設(shè)計(jì)時，不同的規(guī)范要求，乃至工程實(shí)施存在較大差異。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，類似我國要求，西班牙Lezkairu綜合管廊工程、卡塔爾Lusail城市綜合管廊采用防火墻結(jié)合防火門劃分防火分區(qū)。但Lezkairu管廊分區(qū)長度達(dá)到400m;韓國20世紀(jì)建造的管廊甚至不設(shè)防火分區(qū)，某些研究者提出的建議也是*低500m。阿布扎比管廊設(shè)計(jì)手冊指出防火墻的設(shè)置根據(jù)地方當(dāng)局的要求，可能需要，并非強(qiáng)制。中國臺灣的《共同管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》也未對設(shè)置防火分區(qū)作出明確要求。通風(fēng)排煙設(shè)計(jì)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(shí)際案例基本一致。印度不設(shè)置防火分區(qū)，采用更為經(jīng)濟(jì)的射流風(fēng)機(jī)形式。相比我國執(zhí)行事故后機(jī)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(jìn)行火災(zāi)事故中排煙。Lezkairu管廊要求排煙風(fēng)機(jī)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(bào)警系統(tǒng)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、《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(yùn)行維護(hù)及安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，與此同時，一些行業(yè)協(xié)會，如中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)程。中國市政工程協(xié)會也立項(xiàng)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(biāo)準(zhǔn)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?shí)施的綜合管廊規(guī)程，統(tǒng)計(jì)見表1。

表1我國地方綜合管廊工程設(shè)計(jì)地方標(biāo)準(zhǔn)

*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)取得了初步的成果，相關(guān)消防標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)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(jī)制的新理論支撐，沒有形成系統(tǒng)、嚴(yán)密、完善的工程指南。

2)綜合管廊的實(shí)踐應(yīng)用研究很大程度依賴于工程師的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，缺乏可供參考的綜合管廊試驗(yàn)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(jì)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程的思考，筆者認(rèn)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(biāo)準(zhǔn)段優(yōu)化。主要包括管廊標(biāo)準(zhǔn)段的截面，擴(kuò)大防火分區(qū)和擴(kuò)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。防火分區(qū)的擴(kuò)大，需要全面綜合考慮，擴(kuò)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(jìn)風(fēng)口，如何改進(jìn)能夠充分滿足消防排煙要求還需要研究探討。

2)綜合管廊特殊部位的研究。對于非標(biāo)準(zhǔn)段，如十字交叉口、T形交叉口等的火災(zāi)問題需要系統(tǒng)的探索。

*優(yōu)通風(fēng)排煙準(zhǔn)則及動作模式。事故中排煙模式需要保障快速響應(yīng)、高溫工作的性能，同時對火焰區(qū)的燃燒增益*小，還要做好火災(zāi)失控后的解決措施;事故后排煙模式需要考慮通風(fēng)排煙和自動滅火系統(tǒng)的聯(lián)動方案。首先，通風(fēng)會降低細(xì)水霧系統(tǒng)的滅火能力，細(xì)水霧系統(tǒng)滅火時也會使煙氣濃度增加，降低煙氣層高度;其次，事故后通風(fēng)量的設(shè)置、限制進(jìn)、排風(fēng)溫差、排風(fēng)口出風(fēng)風(fēng)速、排煙口與周圍建(構(gòu))筑物口的安全距離、自然進(jìn)風(fēng)或機(jī)械進(jìn)風(fēng)的選擇，都是需要論證的問題。普通管道艙理論上存在大于200m的情形，其通風(fēng)系統(tǒng)如何規(guī)定還缺乏研究。電纜火災(zāi)如何設(shè)計(jì)替代線性火源，使得模擬電纜區(qū)域火災(zāi)易于重復(fù)又具有可靠性和準(zhǔn)確性，是當(dāng)前試驗(yàn)研究未曾考慮的。通風(fēng)和自動滅火介入下的轟燃、回燃等ji端火災(zāi)現(xiàn)象是否會發(fā)生，能否將事故中排煙和事故后排煙的優(yōu)勢相結(jié)合？

4)電纜重點(diǎn)防護(hù)區(qū)的建立及防滅火技術(shù)。重點(diǎn)防護(hù)區(qū)的劃分依賴于對電纜艙室的火災(zāi)風(fēng)險分析。各種類型探測裝置如何保證覆蓋全面，超高壓電纜缺氧燃燒特性的研究，由此發(fā)展物理、化學(xué)防治方法。除電纜阻火分隔的物理阻隔概念，遠(yuǎn)期更應(yīng)嘗試化學(xué)隔斷。

5)綜合管廊火災(zāi)逃生和疏散。管廊內(nèi)人員逃生更加注重個體行為和有效的逃生路徑設(shè)計(jì)，而非群體行為或疏散組織。疏散的對象是和綜合管廊相鄰的建筑內(nèi)的公眾，所以該部分的研究需要判別以上2點(diǎn)在動力學(xué)上的差異，對管廊內(nèi)的逃生設(shè)計(jì)要考慮到防火門、逃生口、爬梯的布局和便攜滅火設(shè)備、安全面罩的配備等;對于相鄰建筑需要做好防火隔斷、通風(fēng)隔斷，輔以應(yīng)急疏散組織。

6)綜合管廊安全高效消防救援。采納事故后通風(fēng)模式的綜合管廊消防救援，應(yīng)立足于自熄滅和自動滅火系統(tǒng)，消防員的介入確保安全。在火災(zāi)發(fā)生階段應(yīng)當(dāng)著重保證周邊建筑內(nèi)的人員安全。對于安全介入管廊的時間選擇，同樣依賴于密閉環(huán)境內(nèi)的溫度場演化規(guī)律、密閉環(huán)境內(nèi)毒性氣體分析、影響火源熄滅的因素和動力學(xué)診斷的相關(guān)研究。

7)綜合管廊消防智慧化進(jìn)程。綜合管廊是面向未來的百年工程，消防安全數(shù)據(jù)的監(jiān)測、收集、分析和總結(jié)應(yīng)智慧化，實(shí)時共享各類運(yùn)行數(shù)據(jù)、建立智能消防應(yīng)急疏散系統(tǒng)納入綜合管廊可視化管理平臺，應(yīng)用無人巡檢技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、地理信息系統(tǒng)、建筑信息模型、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的*新成果，推動綜合管廊智慧化、智能化進(jìn)程。

8)綜合管廊火災(zāi)結(jié)構(gòu)損傷及修復(fù)。傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在綜合管廊火災(zāi)長時間的燜燒環(huán)境下遭受的損傷是不可忽視的。結(jié)構(gòu)損傷判定、修復(fù)辦法需要明確，從而保證火災(zāi)后結(jié)構(gòu)恢復(fù)其耐久性。一些新材料包括超高性能混凝土、纖維強(qiáng)化聚合物加固混凝土結(jié)構(gòu)、地質(zhì)聚合物混凝土等應(yīng)當(dāng)大力提倡。當(dāng)前還有利用裝配式鋼結(jié)構(gòu)的趨勢，但防火、防腐問題的解決還在于高性能涂料的開發(fā)。

另外，施工過程火災(zāi)問題需要重視。相比投入使用的綜合管廊，施工過程中空間結(jié)構(gòu)多變，人員密集，缺乏通風(fēng)排煙設(shè)施和滅火裝置，需要科學(xué)安排施工方案、嚴(yán)格規(guī)范動火程序、配備可移動式消防器材和高效組織疏散和逃生。

以上是筆者基于切實(shí)問題思考綜合管廊未來火災(zāi)研究的方向，對這些問題的系統(tǒng)研究和探索，將強(qiáng)有力地推動城市綜合管廊火災(zāi)科學(xué)作為一門分支領(lǐng)域的發(fā)展。研究成果不能紙上談兵，落到實(shí)處，即推動相關(guān)消防標(biāo)準(zhǔn)的完善。這些標(biāo)準(zhǔn)包括但不限于:綜合管廊結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)段設(shè)計(jì)、通風(fēng)排煙規(guī)程、重點(diǎn)防護(hù)區(qū)消防設(shè)計(jì)方法、自動滅火系統(tǒng)、管廊及周邊建(構(gòu))筑應(yīng)急逃生疏散程序、消防救援方案、火災(zāi)結(jié)構(gòu)損傷及修復(fù)辦法、消防驗(yàn)收和新型管道入廊標(biāo)準(zhǔn)等。

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(jì)，解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強(qiáng)、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(yùn)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(dá)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)、防火門監(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(jī)APP獲取數(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(jìn)行進(jìn)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?fù)鋱D

(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(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計(jì)量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實(shí)時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關(guān)柜、變壓器微機(jī)保護(hù)測控裝置、發(fā)電機(jī)控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報(bào)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?xì)怏w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(jī)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(dá)監(jiān)控

馬達(dá)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)對管廊電機(jī)的保護(hù)、遙測、遙信、遙控功能，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護(hù)、監(jiān)測和報(bào)警。在需要的情況下可以設(shè)置聯(lián)動控制。

4）電氣安全

AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對配電系統(tǒng)的電氣安全隱患配置相應(yīng)的電氣火災(zāi)傳感器、溫度傳感器，消防設(shè)備電源傳感器、防火門狀態(tài)傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態(tài)實(shí)時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進(jìn)行實(shí)時監(jiān)視，發(fā)生異常時通過聲光、短信、APP及時預(yù)警。

5）智能照明控制

1. 防火分區(qū)單獨(dú)控制，分區(qū)內(nèi)設(shè)置智能控制面板就地驅(qū)動器；開關(guān)驅(qū)動器連接消防報(bào)警系統(tǒng)，接收消防報(bào)警信息，強(qiáng)制打開驅(qū)動器回路。

2. 廊內(nèi)上方安裝智能照明傳感器，使人員進(jìn)入管廊內(nèi)自動開啟燈具，在管廊內(nèi)停留燈具保持常亮，離開后燈具關(guān)閉。

3. 除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實(shí)現(xiàn)集中控制，實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)控當(dāng)前區(qū)域的照明情況，必要時可遠(yuǎn)程控制該區(qū)域的照明。

4. 考慮現(xiàn)場模塊分布較廣，距離過長，除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實(shí)現(xiàn)集中控制，實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)控當(dāng)前區(qū)域的照明情況，必要時可遠(yuǎn)程控制該區(qū)域的照明。

5. 系統(tǒng)支持單控、區(qū)域控制、自動控制、感應(yīng)控制、定時控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式，支持延時控制，避免同時亮燈負(fù)荷對配電系統(tǒng)造成沖擊。模塊不依賴系統(tǒng)，可獨(dú)立工作，每個模塊均自帶時間模塊，可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實(shí)現(xiàn)自動控制功能。

8相關(guān)平臺部署硬件選型清單

（1）電力監(jiān)控及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

（2）智能照明系統(tǒng)

（3）電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

（4）消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)

（5）防火門監(jiān)控系統(tǒng)

（6）消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)

9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(yàn)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(bào)警、燃?xì)獗盎馂?zāi)動力學(xué)等專題的新領(lǐng)域研究框架。

綜合管廊火災(zāi)研究可歸類為基礎(chǔ)問題和實(shí)踐應(yīng)用2個方面，其中研究對象以綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)段為主。基礎(chǔ)問題的研究手段包括實(shí)體試驗(yàn)和數(shù)值模擬，研究內(nèi)容聚焦在各類消防系統(tǒng)、方法和應(yīng)急方案的防治效果，對其中的火災(zāi)現(xiàn)象和孕育、發(fā)展、演化規(guī)律等理論有一定的闡釋;實(shí)踐應(yīng)用的研究形式為工程經(jīng)驗(yàn)探討，內(nèi)容聚焦在消防設(shè)計(jì)、技術(shù)比選與經(jīng)濟(jì)探討等層面，但忽視實(shí)體試驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持。

國家、地方建設(shè)部門和一些行業(yè)協(xié)會正持續(xù)推進(jìn)著我國的綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，逐步建設(shè)和完善相應(yīng)的規(guī)范體系，但對消防專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)有所缺失。彌補(bǔ)這一短板，可解決當(dāng)前各地消防規(guī)范要求中存在的分歧。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹腔塾秒姷难邪l(fā)與應(yīng)用。