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)域為主，研究內(nèi)容有局限性，研究課題間聯(lián)系不緊密;實踐應(yīng)用研究局限于工程經(jīng)驗探討，消防規(guī)范普遍缺乏專項標(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;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)研究與消防實踐提供了詳實的指導(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)驗探討，近年來，開始利用試驗、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，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，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)器人及智慧運維平臺)的開發(fā)和使用;實現(xiàn)規(guī)劃、建設(shè)、運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，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。交通隧道排煙設(shè)計是通過持續(xù)高效地控?zé)?、排煙協(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，實體試驗作為驗證。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)。工程實踐中，黃勝元等提出非燃?xì)馀搶?個防火分區(qū)作為獨立通風(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，但未作試驗論證。

在探測報警方面，蔡宙、李陳瑩等對比點型感煙探測器、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，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)域為密閉空間，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、報警與通風(fēng)等方面，綜述了燃?xì)馀摪踩芯砍晒?。LIZexu等探討了燃?xì)馀摶馂?zāi)蔓延特點；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。

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)計應(yīng)根據(jù)國情和實踐情況研究制定，當(dāng)涉及具體消防設(shè)計時，不同的規(guī)范要求，乃至工程實施存在較大差異。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，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)貙嵤┑木C合管廊規(guī)程，統(tǒng)計見表1。

表1我國地方綜合管廊工程設(shè)計地方標(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 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，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出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實時監(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)控實現(xiàn)對管廊電機(jī)的保護(hù)、遙測、遙信、遙控功能，實現(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)實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進(jìn)行實時監(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)動器連接消防報警系統(tǒng)，接收消防報警信息，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，還可用電腦端實現(xiàn)集中控制，實時遠(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，還可用電腦端實現(xiàn)集中控制，實時遠(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現(xiàn)自動控制功能。