超高层临时消防系统工法

超高层临时消防系统施工工法
北京建工四建工程建设有限公司
孙忠王伟蔡斌谢明泉杨玉涛
1．前言
超高层建筑施工过程中的防火、救火问题近年来备受关注。

因在建超高层建筑正式的消火栓系统尚未投入使用，更没有自动报警与水喷淋系统，防火分区尚未分隔完成，所以其防火功能非常薄弱。

本工法结合海南大厦工程，对超高层建筑施工过程中的临时消防系统进行系统的总结，归纳其设置、安装、使用、拆除等过程中各专业的工艺做法、试验调试及管理使用，形成一套规范、系统的工法，为类似工程提供借鉴。

2．工法特点
1.设计先行
超高层临时消防系统应参照工程正式消火栓系统设计进行分区，并结合工程结构施工实际需要，确定各分区的消防立管总长及选用水泵的扬程，进而进行消防给水管网的整体布置，优化临时消防系统的设计方案。

2.优化自动控制系统
超高层临时消防系统除应科学设计给水管网，尚应对该系统使用的可靠性、方便性、及时性加以综合考虑，合理布置临电电路、自动控制系统线路，使系统在日常使用、维护及遇到火情时，可以及时启动，起到切实的防火、灭火作用。

3.分步实施、无缝衔接
临时消防系统随主体结构施工顺次进行，依次完成各分区管网，同时上部管网仍随结构跟进，确保整栋楼体的临时消防系统做到在先行施工的核心筒部位，各个楼层、各个施工阶段的全面覆盖。

3．适用范围
该工法主要适用于高层及超高层框架——核心筒结构、筒中筒结构的消防、施工用水供给，且适应于该类结构需要内外筒先后施工的工艺特点。

4．工艺原理
1.采用多级消防水泵和多级水箱接力供水，将临水供到200米以上高空，满足施工用水、消防用水以及排污用水的供应。

2.消防水箱设置之前，较低分区消防立管随结构向上延伸，保证先行施工的核心筒部位消防供水。

3.设置自动控制系统线路，控制消防水箱水位上下限，结合人工巡查采用双控管理，确保消防水箱内水量充足，满足消防需要。

5．施工工艺及操作要点
5.1施工流程
临时消防系统分区布置---确定消防立管总长，初估水泵扬程---计算确定用水量及水泵扬程---选用消防水泵---设置消防水泵房---安装消防立管及消火栓系统---设置中转水箱---打压试验---依次安装消防立管、消火栓及水箱，完成各分区临时消防系统设置
5.2临时消防系统布置
5.2.1整体布置
工程临水工程主要包括生活给排水系统、临时施工用给排水系统、临时施工用消防给水系统。

消防给水系统包括室外消防给水、室内消防给水两部分。

现场首层平面生产、生活及消防给水从市政管网接入，沿现场平面施工道路埋地铺设。

施工、消防用水干管采用DN100钢管，现场环形布置每间隔不大于60m左右设置一个消火栓，基础施工期间设10个室外SX100-1.6型消火拴，各消火栓基本形成环形防火网络。

楼层生产、消防给水采用DN100钢管从市政引入总消防水池，通过消防水泵将消防水打压到楼上，结合结构设计的加强层部位，在加强层（17层和31层）设置2级消防水箱和水泵，分级打压将临水供到结构顶部及屋面部位。

结构施工时，将临时消防立管布置在电梯厅位置处，低区供水时，将临时消防立管和水箱布置在外围办公区位置，以减少对装修的影响。

5.2.2水泵布置
主楼和副楼分别设置首层总泵站，直接从市政管网取水，供应现场全部的消防及生产用水。

海南大厦主楼为超高层建筑，设置3级泵站，分别位于首层及17层、31层，首层泵站负责首层至17层（结构施工期间至23层）的消防及生产用水，17层泵站负责17层至31层（结构施工期间至37层）消防及生产用水，31层泵站负责31层至顶层消防及生产用水。

主楼具体泵站配置见下表：
序号设备位置设备名称流量扬程数量备注负责区域
1 1F水泵房总消防泵75m3
/h
160
m
2台一备一用F1-F17
2 17F水泵房低区消防泵55m3/
h
120
m
2台一备一用F17-F31
3 31F水泵房高区消防泵55m3/
h
120
m
2台一备一用F31-F45
给水泵房内设置24小时值班人员，保证突发灾情时水泵运转正常。

5.2.3水箱布置：
主、副楼总消防水池均设在施工现场南侧围墙边，保证各自储水量20m3。

主楼三级消防水箱分别设在设在17层、31层、45层楼面，标高分别为69.9m、126.7m,另在45层楼面设置水箱，标高183.2m。

水箱采用2组1.5m×1.5m×3m钢板焊制水箱连通组成。

5.2.4水泵扬程要求：
由于框架——核心筒结构施工采用核心筒先行施工的方法，核心筒结构比外围楼板先施工4-8层。

17层低区消防水箱在楼板施工完毕后放置，此时核心筒结构已施工至23层（按6层高差考虑），楼面标高94.4m。

低区消防泵同时满足结构施工期间消防要求，必须能够将消防用水输送至23层，消火栓设置在楼面1.5m处，低区消防立管最长，总长：94.4+1.5=95.9m；17层至31层中区消防立管总长：151.2-69.9=81.3m。

消防水泵扬程应满足在立管顶端最不利消火栓出水后，仍能满足消防扑救的最小要求水压。

5.3临时消防系统计算
5.3.1用水量及管径计算
根据本工程的规模及《建设工程施工现场消防安全技术规范》要求：现场室内临时总用水量q=15L/s 。

管径计算按公式： d=1000Q 4⨯⨯υπ =1000
2143154⨯⨯.⨯=0.098(m) 式中：d —配水管直径（m ）；
Q —耗水量（L/s ）；
υ—消防时的水流速度（取υ=2m/s ）
现场主管选用ø100焊接铁管。

5.3.2水泵扬程计算
主楼水泵房总消防泵将水输送至17层水箱，17层中区消防泵将水输送至31层水箱，31层高区消防泵将水输送至屋顶层水箱。

5.3.2.1 沿程水头损失计算：
根据现场水箱、消火栓布置情况，高、低区消防立管计算高度均为94.3m 。

根据《建筑给排水设计手册》6.3-8：
水流速度V=2m/s ＞1.2 m/s ，管道单位长度的水头损失：
i=312
dj V 01070..
=0.0107×312102..=0.85Kpa/m 故沿程水头损失h1=il=0.85×95.9=80.5 Kpa ≈8.0mH2O
5.3.2.2 局部水头损失计算：
因现场生产、消防共用给水管网，故局部水头损失按沿程水头损失的15%计算，即h2=8.0×0.15=1.2mH2O
5.3.2.3消火栓需用压力水头
根据《建筑给排水设计手册》6.2-9及表6.2-15：
按5L/s 水枪流量设计，消防水枪充实水柱长度11m ，所需水压力为16mH2O ； 水带水头损失：H d =A d L d q 2=0.0043×25×52=2.7 mH2O 。

5.3.2.4消防立管计算高度为95.9m 。

水泵扬程H=8+1.2+16+2.7+95.9=123.8m
5.3.2.5根据计算水泵流量和扬程，选用水泵如下：
160 m 扬程消防泵 2台；
120 m 扬程消防泵 4台。

副楼总高约80m ，其水泵房总消防泵将水输送至17层水箱，扬程富余量很大，不再计算，选用水泵如下：
120 m 扬程消防泵 2台。

5.4临时消防系统的实施
5.4.1水箱的设置
水箱应根据结构设计设置在承载力较高的楼层部位，一般设置在结构加强层。

三级水箱分别布置在17层、31层及45层楼内混凝土楼板上，两端架设在梁上，并设置支座，保证简支支撑，支座可采用砌筑100高砖梁设置。

为保证水箱本体及盛满水后的静荷载造成的弯矩较小，需将水箱设置在靠近梁端部位，通过水管连通。

水箱是在结构施工完毕后安装，并在混凝土浇筑7日后注水。

水箱注水通过水泵从下一级水箱抽水供上一级水箱，然后高位水箱下行供给生产及消防用水。

在结构施工时上面水箱尚不能就位，施工用水无法靠水箱供水，在结构施工时用对讲机通知起停水泵供水，确保施工生产、消防用水。

装修施工周期长，材料多，为确保消防供水量充足，在水箱内设置浮球阀，配套弱电控制器及专用电路，连接到首层消防水泵房控制室总控箱，实现消防和生产用水供给的自动控制。