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武漢中心工程塔樓臨時(shí)消防關(guān)鍵施工技術(shù)*

2016-03-23 10:46:23 安裝信息網(wǎng)

鄧偉華，周杰剛，王健，李健強(qiáng)，武超

（中建三局集團(tuán)有限公司，湖北武漢 430064）

[摘要]針對(duì)武漢中心工程塔樓臨時(shí)消防重難點(diǎn)，提出一種“立面分區(qū)、分級(jí)泵送、水箱中轉(zhuǎn)、重力補(bǔ)給”的臨時(shí)消防體系，并采用正式消防替代臨時(shí)消防提高了消防安全性，通過(guò)在模架頂部設(shè)置消防水箱保證了模架消防零空檔，利用變頻泵、雨水回收系統(tǒng)、采取合理的消防體系及臨時(shí)消防與正式消防交互使用，滿足綠色施工的需求，利用施工電梯、塔式起重機(jī)、泵管架形成的多通道逃生系統(tǒng)解決了塔樓疏散難題，最后詳細(xì)介紹了武漢中心工程臨時(shí)消防安

全管理理念。

[關(guān)鍵詞]高層建筑；臨時(shí)消防體系；綠色消防系統(tǒng)；疏散；安全管理；施工技術(shù)

[中圖分類號(hào)] TU998.1；TU892[文章編號(hào)]1002-8498( 2016) 05 -0013 -05

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

武漢中心工程地下4層、地上87層，建筑高度438m，塔樓地上建筑面積272 652. 53m2，為巨柱框架-核心筒-伸臂桁架體系。

塔樓共選用2臺(tái)動(dòng)臂式內(nèi)爬塔式起重機(jī)，分別為M900D，ZSL1250，共選用5臺(tái)高速施工電梯，其中內(nèi)筒布置1臺(tái)，負(fù)責(zé)模架作業(yè)人員上下，塔樓外框東側(cè)布置4臺(tái)，主要負(fù)責(zé)外框施工人員上下，塔式起重機(jī)及施工電梯平面布置如圖1所示。

1.2塔樓施工工藝

武漢中心工程塔樓施工采用“不等高同步攀升”施工工藝（見(jiàn)圖2），即先施工核心筒豎向剪力墻結(jié)構(gòu)，后進(jìn)行外框及核心筒內(nèi)水平結(jié)構(gòu)施工，外框鋼結(jié)構(gòu)落后剪力墻6~12層，外框水平結(jié)構(gòu)落后外框鋼結(jié)構(gòu)2～4層，其中塔樓豎向剪力墻采用新型模架進(jìn)行施工。

2 塔樓臨時(shí)消防重難點(diǎn)分析

2.1 特殊工藝對(duì)消防體系要求高

武漢中心工程塔樓建筑高度438m，超高層建筑一般采用“不等高同步攀升”施工工藝，塔樓核心筒剪力墻（模架）、外框鋼結(jié)構(gòu)、核心筒內(nèi)外水平樓板結(jié)構(gòu)三節(jié)拍流水施工狀況，各節(jié)拍之間相距的高度隨結(jié)構(gòu)的不同會(huì)出現(xiàn)變化，核心筒水平結(jié)構(gòu)最大滯后剪力墻20層，外框水平結(jié)構(gòu)最大滯后剪力墻12層，水平樓板的滯后加大了消防難度，需提出一種適合超高層特殊施工工藝特點(diǎn)的消防體系。

2.2臨時(shí)消防體系穩(wěn)定性要求高

超高層施工周期都較長(zhǎng)，建筑面積大，加上超高層水壓力不穩(wěn)定，很容易造成消防體系崩潰，造成消防隱患，提高臨時(shí)消防體系的安全性，保證消防系統(tǒng)穩(wěn)定性是一大難點(diǎn)。

2.3零空檔消防實(shí)現(xiàn)難度大

模架是塔樓施工作業(yè)人員最為密集的地方，因此模架消防是塔樓施工過(guò)程中的重點(diǎn)，尤其是模架頂升過(guò)程中，因頂升前需要將臨時(shí)消防管道斷開(kāi)，此時(shí)模架處于消防的盲點(diǎn)，也是模架最危險(xiǎn)的工況，一旦發(fā)生火災(zāi)，后果嚴(yán)重，解決模架頂升過(guò)程中的消防問(wèn)題是一大難題。

2.4安全疏散困難

超高層結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，內(nèi)筒及外框水平樓板部分還未完成，且滯后豎向結(jié)構(gòu)較多，疏散通道有限，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，消防云梯車的高度有限，項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)只有5部施工電梯和2臺(tái)塔式起重機(jī)可供使用，垂直疏散局限性很大；另外，武漢中心工程最大作業(yè)人員約1500人，由于疏散通道極其有限，疏散距離較長(zhǎng)，作業(yè)人員分布較零散，疏散組織難度大，疏散時(shí)間長(zhǎng)。

2.5綠色施工要求高

超高層施工工期均較長(zhǎng)，建筑面積大，臨時(shí)消防不僅需要投入大量的消防設(shè)施，而且超壓現(xiàn)象容易造成消防器材損壞。武漢中心工程為第3批全國(guó)建筑業(yè)綠色施工示范工程，采取合適的消防器材、合理布置消防設(shè)施是滿足綠色施工要求的前提。

2.6臨時(shí)消防安全管理難度大

除必要的消防設(shè)施外，還應(yīng)結(jié)合預(yù)防為主的理念進(jìn)行安全管理，超高層建筑施工過(guò)程中可燃材料使用普遍，施工過(guò)程中動(dòng)火頻繁，火災(zāi)危險(xiǎn)源多、控制難度大；另外，專業(yè)分包多，交叉施工環(huán)節(jié)多，分包安全管理難度大；而且作業(yè)人員對(duì)超高層施工認(rèn)識(shí)不夠，缺乏消防意識(shí)和必備的逃生技能。有效進(jìn)行臨時(shí)消防安全管理預(yù)防火災(zāi)事故是在建超高層施工的一大難點(diǎn)。

3 塔樓臨時(shí)消防關(guān)鍵施工技術(shù)研究

3.1塔樓臨時(shí)消防創(chuàng)新點(diǎn)

3.1.1 分段分層階梯泵送體系

針對(duì)超高層特殊施工工藝的特點(diǎn)，結(jié)合武漢中心工程，將結(jié)構(gòu)在立面上進(jìn)行分區(qū)，即在立面上根據(jù)施工工藝特點(diǎn)合理地把結(jié)構(gòu)分成多段，對(duì)每段分別進(jìn)行泵送供水，利用臨時(shí)水箱作為各分區(qū)的水源，水泵作為各分區(qū)水源的動(dòng)力，部分樓層可利用重力供水。即“立面分區(qū)、分級(jí)泵送、水箱中轉(zhuǎn)、重力補(bǔ)給”的分段分層階梯泵送臨時(shí)消防體系。

3.1.2 正式消防與臨時(shí)消防交互使用技術(shù)

為提高塔樓消防系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高臨時(shí)消防體系的安全性，當(dāng)每段水平結(jié)構(gòu)施工完畢以后，立即安裝該段的正式水箱及正式供水管道，塔樓結(jié)構(gòu)及安裝階段施工過(guò)程中消防安全主要利用臨時(shí)消防體系，裝飾階段施工過(guò)程中消防安全主要利用正式消防體系。

3.1.3零空檔模架消防系統(tǒng)

針對(duì)武漢中心工程零空檔消防實(shí)現(xiàn)難度大的特點(diǎn)，模架正常施工狀態(tài)下采用臨時(shí)水箱供水作為消防用水，因模架頂升過(guò)程中必須斷開(kāi)臨時(shí)消防系統(tǒng)，為保證頂升過(guò)程中的消防用水必須設(shè)置另外一個(gè)獨(dú)立水源，根據(jù)頂升模架特點(diǎn)，在模架頂部設(shè)置臨時(shí)水箱供水，可以滿足模架頂升2h過(guò)程中的消防用水要求。

3.1.4 綠色消防系統(tǒng)

針對(duì)武漢中心工程綠色施工要求高的特點(diǎn)，從節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護(hù)方面深入研究。

1)節(jié)能加壓水泵采用低能耗變頻泵，部分樓層采用重力進(jìn)行供水，達(dá)到節(jié)能目的。

2)節(jié)材正式消防與臨時(shí)消防交互使用，在提高消防安全的同時(shí)，減少了措施投入量；變頻泵可以穩(wěn)定消防用水壓力從而減少消防器材的損壞，達(dá)到節(jié)材目的。

3)節(jié)水、環(huán)境保護(hù) 雨水自動(dòng)收集系統(tǒng)可將雨水收集后作為臨時(shí)消防用水，達(dá)到節(jié)水、環(huán)保目的。

3.1.5 多通道安全疏散系統(tǒng)

針對(duì)武漢中心安全疏散困難的特點(diǎn)，合理規(guī)劃塔樓及模架的逃生路線，將作業(yè)人員迅速轉(zhuǎn)移至安全區(qū)域；除利用5部施工電梯和2臺(tái)塔式起重機(jī)作為逃生系統(tǒng)外，利用泵管的檢修架作為輔助逃生路線，提高疏散效率。

3.2塔樓臨時(shí)消防關(guān)鍵施工技術(shù)

3. 2.1 分段分層階梯泵送系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)

武漢中心工程塔樓臨時(shí)消防采用“立面分區(qū)、分級(jí)泵送、水箱中轉(zhuǎn)、重力補(bǔ)給”的方式，有效滿足了臨時(shí)消防的需求，確保了武漢中心工程塔樓施工安全。

立面分區(qū)（見(jiàn)圖3）

立面分區(qū)樓層應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)外框、剪力墻結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)度及工程特點(diǎn)，在保證滿足消防要求的同時(shí)減少分段層數(shù)。

武漢中心工程分區(qū)高度≤100m，分別在地下3層，18，31，47，63，72層設(shè)置6個(gè)臨時(shí)水箱，在立面上將結(jié)構(gòu)分為6個(gè)分區(qū)，依次為地下3層至地上18層，18~31層，31~47層，47~63層，63~72層，72~ 90層，其中18，31，47，63層為設(shè)備層。

2)分級(jí)泵送

根據(jù)立面分區(qū)高度、水流量大小、出口壓力對(duì)消防水管進(jìn)行選型。

武漢中心工程選擇2臺(tái)消防泵（一備一用），2臺(tái)給水變頻泵（一備一用），給水泵采用液位浮球閥控制，保證各級(jí)水箱始終有水，消防泵與給水泵應(yīng)能自動(dòng)互鎖，當(dāng)消防泵啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)關(guān)閉給水泵，保證消防用水的需求。當(dāng)上層消防水箱安裝完成后，拆除消防泵并同水箱一起周轉(zhuǎn)至上層。

3)水箱中轉(zhuǎn)

臨時(shí)水箱分別設(shè)置在地下3層，地上18，31，47，63，72層，其中地下3層臨時(shí)水箱需滿足整個(gè)塔樓消防的用水需求，本工程消防用水量為15 L/s，經(jīng)計(jì)算地下3層選用200m3臨時(shí)水箱，18，31，47，63，72層選用l8m3臨時(shí)中轉(zhuǎn)水箱。

臨時(shí)消防供水有如下2種方式：①方式1 在塔樓上部水箱層尚未施工完畢時(shí)，施工層各層均采用水箱泵送供水的方式進(jìn)行；②方式2 待上層水箱安裝完畢后，拆除消防泵，下部部分樓層消防用水采用水箱重力供水的方式，其余樓層采用水箱泵送供水的方式，同時(shí)完成了一次消防供水方式的轉(zhuǎn)變。

后期塔樓臨時(shí)消防供水方式的轉(zhuǎn)換均如此進(jìn)行，當(dāng)正式水箱滿足安裝要求時(shí)，用正式水箱代替臨時(shí)水箱，供水方式具體如圖4所示。

4)重力補(bǔ)給

對(duì)于部分樓層利用重力能夠滿足消防需求的采用重力供水，對(duì)于重力供水產(chǎn)生的超壓現(xiàn)場(chǎng)，在超壓相對(duì)應(yīng)樓層配置減壓穩(wěn)定型消火栓，保證消防用水壓力，重力供水樓層詳見(jiàn)圖4中塔樓臨時(shí)消防系統(tǒng)。

3.2.2 正式消防與臨時(shí)消防交互使用技術(shù)

隨著主體結(jié)構(gòu)的施工，及時(shí)安裝正式消防給水系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)封頂后，消防系統(tǒng)基本施工完成，工程進(jìn)入裝修階段后使用正式消防系統(tǒng)提供臨時(shí)施工和消防用水，臨時(shí)消防供水系統(tǒng)逐步拆除，具體分以下幾個(gè)階段：①第1階段結(jié)構(gòu)施工至18層以下，采用臨時(shí)系統(tǒng)供水；②第2階段18層水平結(jié)構(gòu)施工完畢后，將18層正式水箱安裝就位，并將地下3層消防泵房的正式水泵、一級(jí)提升管和水箱的重力供水管安裝完畢；③第3階段 31層水平結(jié)構(gòu)施工完畢后，將31層正式水箱安裝就位，并將25層以下的正式消防立管安裝完畢；④第4階段47層水平結(jié)構(gòu)施工完畢后，將47層的正式水箱安裝就位，安裝41層以下的正式消防立管，并將正式二級(jí)提升管和31層正式提升水泵安裝完畢；⑤第5階段62層水平結(jié)構(gòu)施工完畢后，將62層的正式水箱安裝就位，安裝55層以下的正式消防立管；⑥第6階段72層水平結(jié)構(gòu)施工完畢后，將72層以下的正式消防立管安裝完畢，并將正式二級(jí)提升管和62層正式提升水泵安裝完畢；⑦第7階段 87層水平結(jié)構(gòu)施工完畢后，將86層的正式水箱安裝就位，將87層以下的正式消防立管安裝完畢。

3.2.3零空檔頂升模架消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用技術(shù)

模架為塔樓結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中作業(yè)人員最為密集的地方，因模架在結(jié)構(gòu)施工完成后需要頂升，模架上的臨時(shí)消防設(shè)施既要與塔樓消防設(shè)施有聯(lián)系，又要在模架頂升過(guò)程中相互獨(dú)立。

1)正常施工狀態(tài)下模架臨時(shí)消防系統(tǒng) 模架在正常施工狀態(tài)下采用塔樓臨時(shí)消防系統(tǒng)，即將模架消防立管與塔樓消防管道連接，消火栓與模架消防立管連接，保證施工過(guò)程中的消防安全，模架消防管道布置如圖5所示。

2)頂升狀態(tài)下模架臨時(shí)消防系統(tǒng) 模架在頂升狀態(tài)下其消防立管與塔樓消防管道必須斷開(kāi)，為保證頂升狀態(tài)下模架消防用水，在模架頂部設(shè)置1個(gè)5 m3臨時(shí)水箱，消火栓與臨時(shí)水箱連接，模架頂升完成后增設(shè)1層消防立管，主立管與上層頂升模架給水環(huán)網(wǎng)采用法蘭形式重新連接，消防水管與水箱均采用保溫材料包裹，防止冬天低溫影響。

3.2.4綠色消防系統(tǒng)

1)低能耗變頻泵節(jié)能系統(tǒng) 低能耗變頻泵節(jié)能系統(tǒng)原理為：通過(guò)消防水泵頻率的改變來(lái)保證消防水壓在流量變化時(shí)保持壓力恒定，從而有效控制超壓的產(chǎn)生，節(jié)省電能的同時(shí)，防止超壓對(duì)消防設(shè)施的損壞，達(dá)到節(jié)能、綠色施工的目的。

2)雨水自動(dòng)收集節(jié)水系統(tǒng) 本工程設(shè)計(jì)有雨水處理機(jī)房，雨水收集回收后，經(jīng)過(guò)水處理存儲(chǔ)在蓄水池內(nèi)，采用PVC管蓄水池與消防水池連接，經(jīng)過(guò)處理的雨水可以作為臨時(shí)消防和抗火的水源，既能節(jié)約水資源，又能使污水無(wú)害化和資源化，雨水處理工藝系統(tǒng)如圖6所示。

3.2.5 多通道安全疏散系統(tǒng)

為保證塔樓施工安全，臨時(shí)消防系統(tǒng)除配置消防設(shè)施外，還應(yīng)布置逃生通道，規(guī)劃逃生路線，在最短的時(shí)間內(nèi)將作業(yè)人員轉(zhuǎn)移至安全區(qū)域。

1)安全疏散通道武漢中心工程利用塔式起重機(jī)、施工電梯及混凝土泵送管道檢修架作為逃生通道。首先，除內(nèi)筒1臺(tái)施工電梯作為地面與模架上下的直接工具外，在模架各層布置爬梯作為模架各層的垂直爬梯，供模架各層人員轉(zhuǎn)移至逃生通道；其次，2臺(tái)內(nèi)爬式塔式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)可供模架人員下至外框樓層；此外，布置于西南角及東南角2套泵管架平常主要用于混凝土泵送管道檢修，消防時(shí)作為逃生通道。通過(guò)上述5條通道可迅速將作業(yè)人員轉(zhuǎn)移至安全區(qū)域。

2)安全疏散路線作業(yè)人員轉(zhuǎn)移至5條疏散通道后，共有9條路線安全逃生至地面，疏散路線分別為：①通過(guò)內(nèi)筒電梯模架頂部通過(guò)N1號(hào)內(nèi)筒施工電梯直達(dá)地面；②通過(guò)塔式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié) 模架頂部通過(guò)M900D( ZSL1250)塔式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)到達(dá)外框->通過(guò)外框4臺(tái)施工電梯（核心筒樓梯）到達(dá)地面；③通過(guò)泵管架模架頂部通過(guò)2套泵管架到達(dá)外框->通過(guò)外框4臺(tái)施工電梯（核心筒樓梯）到達(dá)地面。

安全疏散路線如圖7所示。

4 塔樓臨時(shí)消防安全管理

目前，在建超高層的火災(zāi)防范是一項(xiàng)極為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是落實(shí)我國(guó)“安全第一，預(yù)防為主”的安全生產(chǎn)方針的重要舉措。在工程建設(shè)消防難度不斷增加的今天，消防安全管理是施工安全管理不可忽視的重要內(nèi)容，而預(yù)防火災(zāi)事故發(fā)生是消防安全管理的首要任務(wù)。

武漢中心消防安全管理理念為：貫徹預(yù)防為主、防消結(jié)合的方針，本著自防自救的原則，實(shí)行嚴(yán)格管理和科學(xué)管理，具體包括：①以塔樓臨時(shí)消防研究為指導(dǎo)（見(jiàn)圖8）；②加強(qiáng)危險(xiǎn)源控制；③加強(qiáng)作業(yè)人員消防技能；④加強(qiáng)責(zé)任制度落實(shí)。