洪燕虹

(泉州市住房和城乡建设局总工程师办公室 福建泉州 362000)

1 工程概况

小区地下管网特别是消防给水管网，犹如人体的血管，是生命线，一旦断裂，火灾发生时会影响及时施救，造成人员伤害及财产损失。

本文案例住宅小区，占地约24.7万m2，总建筑面积约50万m2，2006年开始建设。5年后全面竣工交付，至2013年底入住约1100户。该小区消防给水系统，有室外消火栓系统、室内消火栓系统和喷淋系统3个部分。其中，室外消火栓系统，由市政自来水供水；室内消火栓及喷淋系统，由位于地下室的消防泵房环网供水。小区消防工程分标段经消防专项验收合格后投入使用。运行一段时间后，消防给水管道、接头开裂，渗漏水严重，消防给水管道系统试验压力上不去，影响到小区整个消防给水系统的正常运行，多次检修效果不明显。2014年，经多方研究后进行整改，花费了40多万元，亦不能达到消防给水标准。2016年4月，有关部门下决心彻底解决此问题，拨付资金，召集人员对该消防给水系统的改造集思广益。经过这次改造，该小区消防给水安全性的问题彻底解决了。

2 问题分析

(1)该小区建设用地原为滞洪区农田，开发建设时，回填土厚度约2m～3m。由于回填时间短，除道路压实度符合要求外，小区埋地管道铺设用地的基础压实度不能满足其荷载要求。管道建设完成后，存在管道地基发生不均匀沉降现象。特殊的地质情况对消防管网的影响是长期存在。

(2)该小区埋地消防给水管道管材选用聚乙烯(PE)给水管，对口热熔焊接，受压后出现脱开的现象。室内架空消防管道的管材为镀锌钢管，在与小区埋地消防管道衔接的地方已发生锈蚀、胶圈脱落的现象。

(3)由于埋地管道地基承载力不足，而管道建设过程中未采取减轻管道变形的技术措施，当管道地基由于上部结构自重和附加荷载作用而产生过大的压缩变形时，特别是产生超过管道本身所能允许的不均匀沉降时，会引起管道局部下沉，容易导致管道及接口开裂、渗漏[1]。

(4)管道个别位置遭受载重汽车的碾压而破裂。在管道施工或运行期间，因管理不当，载重汽车行驶至埋地管道上方，致使管道破裂。

(5)埋地消防给水管道破裂渗漏后，基础受地下水的长期浸泡，基础松软，或其它原因引起地下水流动导致管道基础被掏空，管道的安全性及路面的稳定性更差，管道更容易被压坏。

(6)该小区由3个苑落组成，整个小区作为一个整体群落，设计使用一套大环网消防管网系统。由于小区占地面积大，室外埋地管道较长，消防管道受地质等外部因素影响较大，更容易造成管道开裂渗水。

3 改造技术措施

之前对小区室外消防给水管网进行的多次检修之所以效果不明显，是因为所做的检修均为局部维修，如只对渗漏点进行维修，不能根本上解决由地质因素引起的问题，应对室外消防给水管网做彻底改造，具体从以下5个方面进行。

(1)将小区埋地消防给水管道的管材，更换为钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管(公称压力为2.0MPa)，承插电热熔连接。

关于埋地消防给水管道管材的选用，《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB50974-2014)[2]有如下相关规定：

第8.2.4 条 埋地管道宜采用球墨铸铁管、钢丝网骨架塑料复合管和加强防腐的钢管等管材，室内外架空管道应采用热浸锌镀锌钢管等金属管材，并应按下列因素对管道的综合影响选择管材和设计管道：①系统工作压力；②覆土深度；③土壤的性质；④管道的耐腐蚀能力；⑤可能受到土壤、建筑基础、机动车和铁路等其他附加荷载的影响；⑥管道穿越伸缩缝和沉降缝。

第8.2.5条 埋地管道当系统工作压力不大于1.20MPa时，宜采用球墨铸铁管或钢丝网骨架塑料复合管给水管道；当系统工作压力大于1.20MPa小于1.60MPa时，宜采用钢丝网骨架塑料复合管、加厚钢管和无缝钢管；当系统工作压力大于1.60MPa时，宜采用无缝钢管。

钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管较聚乙烯管具有更高的承压强度和抗蠕变性能及超过普通纯塑料管的刚性、抗冲击性等特点，鉴于该工程特殊的地质情况，更加适用于该工程。

通过计算，该工程采用的钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管的公称压力应为1.6MPa。但考虑到该工程特殊的地质情况，建设单位通过与设计单位沟通，同时兼顾经济与日后维护，最后决定选用公称压力为2.0MPa的钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管。

(2)尽量减少小区室外消防给水管网埋地部分的长度，以减少地质因素对消防管网的影响。主要做法是：充分利用小区内排洪渠渠壁或渠底(已复核管道不影响水渠正常行洪)、地下室及建筑物架空层上空，把各单体消防给水管网与该小区室外部分的消防管网相应连接改造并网。另外，根据《人民防空工程施工及验收规范》GB50134-2004[3]中“10.1.1当管道穿越防护密闭隔墙时，必须预埋带有密闭翼环和防护抗力片的密闭穿墙短管。消防管道若穿越人防地下室围护结构须预埋套管，而套管预埋应与主体工程一同施工。故，该改造工程中，不能出现新的消防管道穿越人防地下室围护结构的情况。因此，地下室内原有室内消防给水管道应尽量予以利用，以节省改造费用及满足人防部位管道的施工要求。

(3)确保小区室外消防给水管网埋地部分的施工质量。根据《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008[4]中“4.4.1 管道地基应符合设计要求，管道天然地基的强度不能满足设计要求时，应按设计要求加固”的规定，对埋地消防给水管道的地基承载力进行复核，满足要求后再铺设管道。若管道地基不能满足设计要求，应会同设计单位结合地质资料采取合理的加固措施，避免为日后管道的运行埋下隐患。

(4)增强埋地管道抗变形能力。埋地管道上的阀门增加伸缩节，长距离的直线管道上增设补偿器(如金属波纹管)。管道上安装伸缩节、补偿器有如下作用：①补偿吸收管道轴向、横向、角向因热胀冷缩引起的伸缩变形；②方便管道上阀门的安装与拆卸；③吸收管道地基不均匀沉降对管道的变形量；从而使得管道整体上具有更大的弹性，能够更好地适用于该小区特殊的地质情况。管道地基不均匀沉降对管道的影响，主要在差异沉降交界处[5](不同沉降性能土体交界的地方)，如与道路交界处、与单体衔接处。对位于差异沉降交界处的管道及接口，更应该采取相应的措施，如作自然补偿，采用柔性接头，以减弱不均匀沉降对管道的影响。例如，管道穿越道路时，在道路两侧采用柔性接头；室内、外管道衔接处采用柔性接头。

(5)对小区原来的大环网供水进行分区。该小区作为一个整体群落，整个小区原设计使用一套大环网消防管网系统是符合相关规范要求的，但考虑到小区实际地质情况对消防管网的影响是长期存在的，改造工程中，通过增加室外消防连通管道，使得各区域消防供水相对独立，以减少地质等外部因素对消防管道的影响。分区时，综合考虑该工程的地质情况、地块划分情况以及水渠分布情况(因为该改造工程可利用水渠进行布管)。另外，在室外消防给水管网上适当的位置，增加闸阀及压力表具，方便今后消防供水系统故障的排查与维修。例如，在各单体消防给水入口处，加设闸阀及压力表具；室外消防环网上管道间隔500m左右，在适当的位置加设检修阀门。

经过改造后，该小区消防给水管道工程的建设已达到了消防有关要求，改造后小区室内消火栓系统室外管网布置图如图1所示。该改造工程前后共花费210万元。

4 结语

该小区消防给水工程，从建设至彻底改造不足10年，且是在病态中运行。而在正常的工作环境下，小区消防给水管道采用聚乙烯给水管的使用年限理论上应为50年。从该项工程中，看到了做好地质勘查、充分了解地质情况对管线建设的重要性，否则会存在影响供水系统安全的隐患，甚至造成不必要的经济损失，并基此提出8点建议。

(1)设计人员要充分了解建设场地的地质情况，特别是滞洪区域及低洼回填场地，勘查其地质情况，以便于对管道基础进行设计。对于应作特殊处理的地基，应能在设计阶段就予以充分考虑，有利于后期工程施工建设的顺利进行。设计说明文本中，应明确管道、阀门井(检查井)的荷载要求，以保证设计文件的完整性，避免管道基础出现质量问题而互相推诿。

(2)小区室外管道的布设，应在场地达到“三通一平”的标准之后进行。管道运行后，管道地基沉降量超过管道本身所能允许的不均匀沉降时，应考虑管道地基的特殊处理，如桩基、抛石、换填等，以满足铺设管道的荷载要求，确保管道安全运行。

(3)在小区建设场地回填土较厚且不易均匀夯实的情况下，管道基础亦应按设计要求认真处理。除此之外，应对管道采取一定的补偿措施，如在直线管段上适当加设补偿器、管道经过不均匀沉降处(如与道路交界处、与单体衔接处)作自然补偿等，以避免管道不均匀沉降时引起管道拉裂、断裂等事故。

(4)埋地管道管材的选择及连接方式，应适合建设场地地质条件的要求，其抗压、抗拉、水力条件、使用寿命，应满足工程设计、施工、管理维护的要求。

(5)为方便小区埋地管道上阀门的维修，同时也为了避免管道伸缩或外力作用导致管道、阀门变形，小区埋地管道上装设的阀门应配套伸缩节。

(6)钢制给水管道外壁的防腐措施应明确，避免管外壁受蚀后管道渗漏水，降低其正常的使用寿命。

(7)小区消防给水管道的设计，建议在单体给水入口处、长度>500m的适当位置设置压力表(可设置在阀门井内，压力表表管上应设检修旋塞)，为日后系统检测及管道检修提供方便。

若小区较大，消防系统室外管道较长，而小区地质情况较差，可考虑通过增加连通管道对小区室外消防供水进行分区，使得各区域消防供水相对独立，提高消防给水的可靠性。

(8)管道的施工及日常运行管理，应引起业主及施工单位(施工时段)的高度重视。管道施工过程中，未达到行车条件时，避免机动车辆及会伤及管道的荷载、应力出现。管道运行期间，严禁超载车辆从管道上通过，以保证管道安全。

图1 改造后小区室内消火栓系统室外管网布置图