小區室外消防給水管網改造建設探討

洪燕虹

(泉州市住房和城鄉建設局總工程師辦公室 福建泉州 362000)

1 工程概況

小區地下管網特別是消防給水管網，猶如人體的血管，是生命線，一旦斷裂，火災發生時會影響及時施救，造成人員傷害及財產損失。

本文案例住宅小區，占地約24.7萬m2，總建筑面積約50萬m2，2006年開始建設。5年后全面竣工交付，至2013年底入住約1100戶。該小區消防給水系統，有室外消火栓系統、室內消火栓系統和噴淋系統3個部分。其中，室外消火栓系統，由市政自來水供水；室內消火栓及噴淋系統，由位于地下室的消防泵房環網供水。小區消防工程分標段經消防專項驗收合格后投入使用。運行一段時間后，消防給水管道、接頭開裂，滲漏水嚴重，消防給水管道系統試驗壓力上不去，影響到小區整個消防給水系統的正常運行，多次檢修效果不明顯。2014年，經多方研究后進行整改，花費了40多萬元，亦不能達到消防給水標準。2016年4月，有關部門下決心徹底解決此問題，撥付資金，召集人員對該消防給水系統的改造集思廣益。經過這次改造，該小區消防給水安全性的問題徹底解決了。

2 問題分析

(1)該小區建設用地原為滯洪區農田，開發建設時，回填土厚度約2m～3m。由于回填時間短，除道路壓實度符合要求外，小區埋地管道鋪設用地的基礎壓實度不能滿足其荷載要求。管道建設完成后，存在管道地基發生不均勻沉降現象。特殊的地質情況對消防管網的影響是長期存在。

(2)該小區埋地消防給水管道管材選用聚乙烯(PE)給水管，對口熱熔焊接，受壓后出現脫開的現象。室內架空消防管道的管材為鍍鋅鋼管，在與小區埋地消防管道銜接的地方已發生銹蝕、膠圈脫落的現象。

(3)由于埋地管道地基承載力不足，而管道建設過程中未采取減輕管道變形的技術措施，當管道地基由于上部結構自重和附加荷載作用而產生過大的壓縮變形時，特別是產生超過管道本身所能允許的不均勻沉降時，會引起管道局部下沉，容易導致管道及接口開裂、滲漏[1]。

(4)管道個別位置遭受載重汽車的碾壓而破裂。在管道施工或運行期間，因管理不當，載重汽車行駛至埋地管道上方，致使管道破裂。

(5)埋地消防給水管道破裂滲漏后，基礎受地下水的長期浸泡，基礎松軟，或其它原因引起地下水流動導致管道基礎被掏空，管道的安全性及路面的穩定性更差，管道更容易被壓壞。

(6)該小區由3個苑落組成，整個小區作為一個整體群落，設計使用一套大環網消防管網系統。由于小區占地面積大，室外埋地管道較長，消防管道受地質等外部因素影響較大，更容易造成管道開裂滲水。

3 改造技術措施

之前對小區室外消防給水管網進行的多次檢修之所以效果不明顯，是因為所做的檢修均為局部維修，如只對滲漏點進行維修，不能根本上解決由地質因素引起的問題，應對室外消防給水管網做徹底改造，具體從以下5個方面進行。

(1)將小區埋地消防給水管道的管材，更換為鋼絲網骨架塑料(聚乙烯)復合管(公稱壓力為2.0MPa)，承插電熱熔連接。

關于埋地消防給水管道管材的選用，《消防給水及消火栓系統技術規范》(GB50974-2014)[2]有如下相關規定：

第8.2.4 條 埋地管道宜采用球墨鑄鐵管、鋼絲網骨架塑料復合管和加強防腐的鋼管等管材，室內外架空管道應采用熱浸鋅鍍鋅鋼管等金屬管材，并應按下列因素對管道的綜合影響選擇管材和設計管道：①系統工作壓力；②覆土深度；③土壤的性質；④管道的耐腐蝕能力；⑤可能受到土壤、建筑基礎、機動車和鐵路等其他附加荷載的影響；⑥管道穿越伸縮縫和沉降縫。

第8.2.5條 埋地管道當系統工作壓力不大于1.20MPa時，宜采用球墨鑄鐵管或鋼絲網骨架塑料復合管給水管道；當系統工作壓力大于1.20MPa小于1.60MPa時，宜采用鋼絲網骨架塑料復合管、加厚鋼管和無縫鋼管；當系統工作壓力大于1.60MPa時，宜采用無縫鋼管。

鋼絲網骨架塑料(聚乙烯)復合管較聚乙烯管具有更高的承壓強度和抗蠕變性能及超過普通純塑料管的剛性、抗沖擊性等特點，鑒于該工程特殊的地質情況，更加適用于該工程。

通過計算，該工程采用的鋼絲網骨架塑料(聚乙烯)復合管的公稱壓力應為1.6MPa。但考慮到該工程特殊的地質情況，建設單位通過與設計單位溝通，同時兼顧經濟與日后維護，最后決定選用公稱壓力為2.0MPa的鋼絲網骨架塑料(聚乙烯)復合管。

(2)盡量減少小區室外消防給水管網埋地部分的長度，以減少地質因素對消防管網的影響。主要做法是：充分利用小區內排洪渠渠壁或渠底(已復核管道不影響水渠正常行洪)、地下室及建筑物架空層上空，把各單體消防給水管網與該小區室外部分的消防管網相應連接改造并網。另外，根據《人民防空工程施工及驗收規范》GB50134-2004[3]中“10.1.1當管道穿越防護密閉隔墻時，必須預埋帶有密閉翼環和防護抗力片的密閉穿墻短管。消防管道若穿越人防地下室圍護結構須預埋套管，而套管預埋應與主體工程一同施工。故，該改造工程中，不能出現新的消防管道穿越人防地下室圍護結構的情況。因此，地下室內原有室內消防給水管道應盡量予以利用，以節省改造費用及滿足人防部位管道的施工要求。

(3)確保小區室外消防給水管網埋地部分的施工質量。根據《給水排水管道工程施工及驗收規范》GB50268-2008[4]中“4.4.1 管道地基應符合設計要求，管道天然地基的強度不能滿足設計要求時，應按設計要求加固”的規定，對埋地消防給水管道的地基承載力進行復核，滿足要求后再鋪設管道。若管道地基不能滿足設計要求，應會同設計單位結合地質資料采取合理的加固措施，避免為日后管道的運行埋下隱患。

(4)增強埋地管道抗變形能力。埋地管道上的閥門增加伸縮節，長距離的直線管道上增設補償器(如金屬波紋管)。管道上安裝伸縮節、補償器有如下作用：①補償吸收管道軸向、橫向、角向因熱脹冷縮引起的伸縮變形；②方便管道上閥門的安裝與拆卸；③吸收管道地基不均勻沉降對管道的變形量；從而使得管道整體上具有更大的彈性，能夠更好地適用于該小區特殊的地質情況。管道地基不均勻沉降對管道的影響，主要在差異沉降交界處[5](不同沉降性能土體交界的地方)，如與道路交界處、與單體銜接處。對位于差異沉降交界處的管道及接口，更應該采取相應的措施，如作自然補償，采用柔性接頭，以減弱不均勻沉降對管道的影響。例如，管道穿越道路時，在道路兩側采用柔性接頭；室內、外管道銜接處采用柔性接頭。

(5)對小區原來的大環網供水進行分區。該小區作為一個整體群落，整個小區原設計使用一套大環網消防管網系統是符合相關規范要求的，但考慮到小區實際地質情況對消防管網的影響是長期存在的，改造工程中，通過增加室外消防連通管道，使得各區域消防供水相對獨立，以減少地質等外部因素對消防管道的影響。分區時，綜合考慮該工程的地質情況、地塊劃分情況以及水渠分布情況(因為該改造工程可利用水渠進行布管)。另外，在室外消防給水管網上適當的位置，增加閘閥及壓力表具，方便今后消防供水系統故障的排查與維修。例如，在各單體消防給水入口處，加設閘閥及壓力表具；室外消防環網上管道間隔500m左右，在適當的位置加設檢修閥門。

經過改造后，該小區消防給水管道工程的建設已達到了消防有關要求，改造后小區室內消火栓系統室外管網布置圖如圖1所示。該改造工程前后共花費210萬元。

4 結語

該小區消防給水工程，從建設至徹底改造不足10年，且是在病態中運行。而在正常的工作環境下，小區消防給水管道采用聚乙烯給水管的使用年限理論上應為50年。從該項工程中，看到了做好地質勘查、充分了解地質情況對管線建設的重要性，否則會存在影響供水系統安全的隱患，甚至造成不必要的經濟損失，并基此提出8點建議。

(1)設計人員要充分了解建設場地的地質情況，特別是滯洪區域及低洼回填場地，勘查其地質情況，以便于對管道基礎進行設計。對于應作特殊處理的地基，應能在設計階段就予以充分考慮，有利于后期工程施工建設的順利進行。設計說明文本中，應明確管道、閥門井(檢查井)的荷載要求，以保證設計文件的完整性，避免管道基礎出現質量問題而互相推諉。

(2)小區室外管道的布設，應在場地達到“三通一平”的標準之后進行。管道運行后，管道地基沉降量超過管道本身所能允許的不均勻沉降時，應考慮管道地基的特殊處理，如樁基、拋石、換填等，以滿足鋪設管道的荷載要求，確保管道安全運行。

(3)在小區建設場地回填土較厚且不易均勻夯實的情況下，管道基礎亦應按設計要求認真處理。除此之外，應對管道采取一定的補償措施，如在直線管段上適當加設補償器、管道經過不均勻沉降處(如與道路交界處、與單體銜接處)作自然補償等，以避免管道不均勻沉降時引起管道拉裂、斷裂等事故。

(4)埋地管道管材的選擇及連接方式，應適合建設場地地質條件的要求，其抗壓、抗拉、水力條件、使用壽命，應滿足工程設計、施工、管理維護的要求。

(5)為方便小區埋地管道上閥門的維修，同時也為了避免管道伸縮或外力作用導致管道、閥門變形，小區埋地管道上裝設的閥門應配套伸縮節。

(6)鋼制給水管道外壁的防腐措施應明確，避免管外壁受蝕后管道滲漏水，降低其正常的使用壽命。

(7)小區消防給水管道的設計，建議在單體給水入口處、長度>500m的適當位置設置壓力表(可設置在閥門井內，壓力表表管上應設檢修旋塞)，為日后系統檢測及管道檢修提供方便。

若小區較大，消防系統室外管道較長，而小區地質情況較差，可考慮通過增加連通管道對小區室外消防供水進行分區，使得各區域消防供水相對獨立，提高消防給水的可靠性。

(8)管道的施工及日常運行管理，應引起業主及施工單位(施工時段)的高度重視。管道施工過程中，未達到行車條件時，避免機動車輛及會傷及管道的荷載、應力出現。管道運行期間，嚴禁超載車輛從管道上通過，以保證管道安全。

圖1 改造后小區室內消火栓系統室外管網布置圖