尚明 朱立立

中成空間（深圳）智能技術(shù)有限公司 廣東 深圳 518000

1 概況

1.1 基本情況

圖1 唐山港京唐港區(qū)封閉條形倉(cāng)鳥瞰圖

唐山港京唐港區(qū)36#～40#煤炭泊位擬建的充氣膜條形倉(cāng)，氣膜封閉條形倉(cāng)長(zhǎng)1130m，跨度130m，高55m，條形倉(cāng)建筑面積約147381.47m2，氣膜封閉條形倉(cāng)下部采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，上部采用氣承式膜結(jié)構(gòu)，膜材采用PVDF白色膜材，防火等級(jí)為B1級(jí)，膜材外部采用斜向網(wǎng)格鋼纜系統(tǒng)作為主要承力件，固定在擋煤墻頂部基礎(chǔ)，將力均勻傳遞并分?jǐn)偟綋趺簤Σ鬟f到基礎(chǔ)上。斜向網(wǎng)格鋼纜系統(tǒng)也保證了氣膜建筑在縱橫兩個(gè)方向的剛度，保證了膜結(jié)構(gòu)建筑穩(wěn)定性和膜材使用壽命。

1.2 工藝說(shuō)明

氣膜條形倉(cāng)內(nèi)設(shè)有兩臺(tái)堆取料機(jī)，作業(yè)時(shí)采用遠(yuǎn)程操控和自動(dòng)化作業(yè)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)堆取料機(jī)無(wú)人操作，作業(yè)時(shí)每臺(tái)堆取料機(jī)配備一名巡視人員。清貨底作業(yè)時(shí)采用一至兩臺(tái)裝載機(jī)配合堆取料機(jī)取料[1]。

2 主要消防安全問(wèn)題

本工程采用新技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，氣膜倉(cāng)具有無(wú)梁柱結(jié)構(gòu)、空間高大、建設(shè)速度快等特點(diǎn)。但與此同時(shí)消防設(shè)計(jì)存在較多難點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1 建筑類別、設(shè)計(jì)依據(jù)及總平面布置

2.1.1 建筑類別。由于本工程屬于煤炭倉(cāng)儲(chǔ)工程，采用氣承式膜結(jié)構(gòu)作為外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)又區(qū)別于房屋建筑，其火災(zāi)區(qū)別于常規(guī)倉(cāng)庫(kù)或工業(yè)建筑，因此將按照特殊倉(cāng)儲(chǔ)構(gòu)筑物對(duì)其進(jìn)行特殊消防設(shè)計(jì)，采取針對(duì)性防火措施。

2.1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)?？紤]本工程的特殊性，其平面布局、防火間距等參照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016進(jìn)行設(shè)計(jì)。

本工程氣膜內(nèi)煤堆之間的分隔設(shè)計(jì)，參考《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》中有關(guān)防火分區(qū)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，各消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)執(zhí)行國(guó)家、地方相關(guān)消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范。

現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范未涵蓋或無(wú)法執(zhí)行現(xiàn)行防火設(shè)計(jì)規(guī)范的部分需要進(jìn)行特殊消防設(shè)計(jì)并進(jìn)行論證分析。

2.1.3 總平面布局。本工程北側(cè)擋墻距離T5皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)樓26.1m，距離1#新建電氣室27.7m；南側(cè)擋墻距原5#變電所61.2m，距T8皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)樓120m；東側(cè)距原防風(fēng)抑塵網(wǎng)12.4m，滿足防火間距的要求。

根據(jù)堆場(chǎng)實(shí)際和儲(chǔ)量需要，本工程設(shè)計(jì)為長(zhǎng)條形封閉堆場(chǎng)，氣膜四周外部均有消防通道，氣膜料場(chǎng)室內(nèi)四周設(shè)有消防通道。

本項(xiàng)目港區(qū)道路均可作為消防車通道，可滿足30t消防汽車作業(yè)時(shí)通行。

防火分隔區(qū)

本工程氣膜內(nèi)煤堆之間的分隔設(shè)計(jì)，參考《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》中有關(guān)防火分區(qū)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，共劃分為12個(gè)防火分隔區(qū)，每個(gè)防火分隔區(qū)面積不大于10000m2。

因本工程屬于碼頭后方堆場(chǎng)，室內(nèi)主要堆存煤炭，且室內(nèi)有斗輪堆取料作業(yè)，設(shè)置防火卷簾及分隔水幕存在困難，參考《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》GB 50229，相鄰防火分隔區(qū)之間設(shè)寬度10m的通道，防止分隔區(qū)間火災(zāi)蔓延[2]。

3 消防設(shè)計(jì)難點(diǎn)及解決思路

3.1 現(xiàn)狀說(shuō)明及解決思路

3.1.1 現(xiàn)狀說(shuō)明。本工程外圍護(hù)采用單層PVDF膜材，屬于B1級(jí)難燃材料，不能滿足防火規(guī)范中相關(guān)建筑構(gòu)件（梁、屋頂承重構(gòu)件、屋面板等）耐火極限要求，耐火等級(jí)無(wú)法定級(jí)。

3.1.2 解決思路。通過(guò)分析煤堆的火災(zāi)危險(xiǎn)性、分析煤堆火災(zāi)對(duì)氣承膜的熱輻射作用、探究煤堆自燃情況等，同時(shí)分析氣膜結(jié)構(gòu)坍塌風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)研究結(jié)果，制定針對(duì)性的防火、滅火方案。

3.2 防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)難點(diǎn)及解決思路

3.2.1 現(xiàn)狀說(shuō)明。本工程采用氣膜作為頂部結(jié)構(gòu)，建筑高度達(dá)到55m，其內(nèi)部蓄煙空間較大。由于本工程儲(chǔ)存物品為煤炭，不同煤種發(fā)煙特性不同。本工程作業(yè)時(shí)采用遠(yuǎn)程操控和自動(dòng)化作業(yè)相結(jié)合，整個(gè)工程內(nèi)室內(nèi)作業(yè)人員較少，綜合考慮本工程空間特點(diǎn)、人員特點(diǎn)以及煤炭著火后產(chǎn)煙特點(diǎn)，擬利用室內(nèi)高大凈空作為蓄煙空間，利用條形倉(cāng)內(nèi)的通風(fēng)系統(tǒng)作為災(zāi)后的排煙系統(tǒng)，其可行性需要進(jìn)行論證分析。

3.2.2 解決思路。由于本工程屬特殊倉(cāng)儲(chǔ)工程，在考慮防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，將著重分析煤堆火災(zāi)對(duì)氣膜的熱輻射作用及在應(yīng)急狀態(tài)下通風(fēng)排煙時(shí)膜體在鋼索、膜的自重和外部荷載作用下高度降低的速率和時(shí)間，研究人員逃生的預(yù)警判定標(biāo)準(zhǔn)或可以安全駐留的時(shí)間。

因此本工程排煙設(shè)計(jì)除了考慮人員疏散外，還將考慮消防救援與災(zāi)后事故通風(fēng)。本工程利用氣膜的通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)施應(yīng)急排煙處置。核算通風(fēng)量及補(bǔ)風(fēng)量，判斷排煙方式是否可行。并且將進(jìn)一步通過(guò)火災(zāi)工程學(xué)的方法，搭建計(jì)算模型，通過(guò)數(shù)值模擬分析，綜合考慮膜體坍塌情況及煙氣下沉情況，研究人員安全逃生的時(shí)間以及消防人員的救援時(shí)間[3]。

3.3 滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)難點(diǎn)及解決思路

3.3.1 現(xiàn)狀說(shuō)明。本工程改造前為露天港口煤炭泊位工程，工程周圍設(shè)有室外消火栓系統(tǒng)，采用膜結(jié)構(gòu)封閉，如何設(shè)計(jì)其室內(nèi)滅火系統(tǒng)需要進(jìn)行論證分析。

3.3.2 解決思路。根據(jù)項(xiàng)目前期特殊性消防評(píng)審意見，本工程不建議設(shè)置消防炮滅火系統(tǒng)和室外消火栓系統(tǒng)，可以設(shè)置室內(nèi)消火栓系統(tǒng)和粉塵濃度檢測(cè)和通風(fēng)與降塵設(shè)施。

本工程膜內(nèi)選用手提式磷酸銨鹽滅火器（MF/ABC5），保護(hù)半徑不大于15m，其中疏散門及人員通道門附近均設(shè)置1具。

3.4 消防救援難點(diǎn)及解決思路

3.4.1 現(xiàn)狀說(shuō)明。本工程采用膜結(jié)構(gòu)作為煤場(chǎng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，一旦煤堆起火，如何滅火及展開消防救援是本工程一個(gè)重大難題。

通過(guò)以往煤堆起火的經(jīng)驗(yàn)可知，煤堆的自燃起火部位多位于表層以下，煤堆一旦起火，很難采用傳統(tǒng)的滅火方式將其熄滅，特別是水在高溫下會(huì)與煤炭反應(yīng)產(chǎn)生水煤氣，具有中毒風(fēng)險(xiǎn)，再者，膜結(jié)構(gòu)被燒破等可能存在整體垮塌風(fēng)險(xiǎn)，將對(duì)消防救援人員的生命安全造成一定的威脅。

3.4.2 解決思路。有關(guān)于消防救援的方案，在煤堆不同起火階段通過(guò)不同的方式進(jìn)行救援，并根據(jù)膜體坍塌、煙層下降時(shí)間，制定人員進(jìn)入膜內(nèi)救援的基本原則。

以上表明，直接噴水滅火方式不適用于煤堆的滅火處理，需探索針對(duì)性的滅火救援方式。針對(duì)煤的燃燒特性，本文提出了“報(bào)警-接警-救援”等一系列的滅火救援措施[4]。

3.4.2.1 當(dāng)煤場(chǎng)出現(xiàn)以下情況時(shí)，應(yīng)進(jìn)行報(bào)警處置：通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)人員監(jiān)測(cè)、監(jiān)控系統(tǒng)及視頻圖像系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)煤堆溫度超過(guò)閾值或有輕微火情出現(xiàn)時(shí)，首先將信號(hào)傳遞給中控室及消防管理部門，判斷條件是否報(bào)警。當(dāng)火情嚴(yán)重時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員可直接撥打119。

3.4.2.2 在消防管理部門人員接到警報(bào)后，應(yīng)按照以下程序進(jìn)行接警處置：

接到警報(bào)后，應(yīng)立即向消防應(yīng)急指揮部報(bào)告，并通知小組人員和消防隊(duì)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。

當(dāng)火情形勢(shì)達(dá)到需要出動(dòng)消防隊(duì)時(shí)，報(bào)唐山港消防三中隊(duì)出警，中隊(duì)可在3min內(nèi)抵達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處置。

唐山港消防三中隊(duì)在抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后迅速判斷火情，以決定是否需要繼續(xù)增加消防救援力量，在救火過(guò)程中隨時(shí)根據(jù)需要向唐山港救援大隊(duì)求援。

應(yīng)急消防救援隊(duì)到場(chǎng)后，及時(shí)清點(diǎn)人員和物資（煤炭）情況，查清有無(wú)人員被困，及時(shí)報(bào)告給指揮人員[5]。

3.4.2.3 在消防救援人員抵達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)按照以下程序進(jìn)行救援處置：

考慮到本工程現(xiàn)場(chǎng)消防的救援條件，室內(nèi)消火栓應(yīng)保證水量充足，不通過(guò)消防車進(jìn)行補(bǔ)水取水，消防救援人員應(yīng)通過(guò)工程的疏散門、氣密門進(jìn)入內(nèi)部救援。

滅火救援應(yīng)首先對(duì)條形倉(cāng)屋面結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行偵查辨識(shí)，應(yīng)根據(jù)火勢(shì)與場(chǎng)所空間高度的關(guān)系，空間的跨度，根據(jù)煤自燃的過(guò)程的順序，在不同的起火階段，應(yīng)采取不同的救援措施。

當(dāng)煤堆溫度剛超過(guò)防控閾值60℃時(shí)（煤特性控制溫度），應(yīng)及時(shí)通過(guò)室內(nèi)消火栓，在煤堆未燃燒之前進(jìn)行降溫處理。

由于煤堆開始燃燒時(shí)，傳統(tǒng)的噴水可能會(huì)造成揚(yáng)塵等不利的影響，因此本工程采用機(jī)械倒垛的方式進(jìn)行滅火救援[6]。

3.4.2.4 當(dāng)煤堆開始燃燒時(shí)，消防救援人員應(yīng)綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)煙氣、氣膜坍塌的情況，決定是否進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)救援。

本工程考慮當(dāng)同時(shí)滿足以下4點(diǎn)要求時(shí)，救援人員可通過(guò)本工程的汽車通道或應(yīng)急門、密閉門等進(jìn)入膜內(nèi)進(jìn)行救援：

排氣閥開啟時(shí)間不超過(guò)20min；

煙層未發(fā)生明顯沉降；

一氧化碳濃度未達(dá)到危險(xiǎn)閾值；

膜體未發(fā)生破裂。

情況特殊需進(jìn)入膜內(nèi)時(shí)，救援人員可通過(guò)視頻監(jiān)控、報(bào)警系統(tǒng)等，查看現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)情況，再?zèng)Q定是否進(jìn)入進(jìn)行救援滅火。

進(jìn)入膜內(nèi)滅火的消防救援人員應(yīng)理清撤退路線再實(shí)施滅火作業(yè)，同時(shí)注意觀察站位上方的響動(dòng)，并在收到預(yù)警后迅速撤離。

消防救援人員進(jìn)入膜內(nèi)后，為防止火災(zāi)增長(zhǎng)對(duì)救援人員造成傷害，應(yīng)有明確的預(yù)警撤離指令，出現(xiàn)以下2種情況時(shí)，應(yīng)立即撤離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)[7]：

氣承式膜結(jié)構(gòu)表面發(fā)生破裂；

氣承膜結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，例如拉索、支座等節(jié)點(diǎn)部位發(fā)生脫開或者斷裂。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合唐山港京唐港區(qū)36-40號(hào)煤炭泊位氣膜條形倉(cāng)消防安全問(wèn)題，論文從項(xiàng)目概況、消防存在的安全問(wèn)題、消防設(shè)計(jì)難點(diǎn)及解決思路等幾個(gè)方面闡述了特殊性消防解決方案。氣承式膜結(jié)構(gòu)在儲(chǔ)煤場(chǎng)封閉的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，消防安全是氣承式膜結(jié)構(gòu)在煤炭行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，未來(lái)，隨著行業(yè)的不斷發(fā)展，氣膜在消防安全領(lǐng)域有更成熟、統(tǒng)一的設(shè)計(jì)查驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，膜結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用會(huì)更加成熟、規(guī)范，有利于整個(gè)氣膜行業(yè)的健康發(fā)展。