摘要：升船機(jī)作為一種獨(dú)特的水工建筑物，需要在防火分區(qū)劃分、塔柱及船廂室安全疏散等方面做出明確規(guī)定，以滿足水利水電工程升船機(jī)的設(shè)計(jì)防火要求和生產(chǎn)運(yùn)行要求。通過實(shí)地調(diào)研，對升船機(jī)的消防安全疏散的實(shí)際需求進(jìn)行剖析研究，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行規(guī)范在執(zhí)行過程中存在的問題并提出相關(guān)建議，從水上救援、防火分區(qū)劃分、安全疏散3個(gè)方面對現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行補(bǔ)充并作為GB 50872-2014《水電工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》修編的技術(shù)支撐材料，研究結(jié)果可為后續(xù)升船機(jī)設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：垂直升船機(jī); 消防安全; 防火分區(qū); 安全疏散

中圖法分類號(hào)：U642文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.S2.023

文章編號(hào)：1006-0081（2024）S2-0082-05

0引言

升船機(jī)作為一種內(nèi)河通航設(shè)施，起源于20世紀(jì)的歐洲。與船閘相比，升船機(jī)具有提升高度大、過船時(shí)間短、基本不耗水、運(yùn)行費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)［1］。自20世紀(jì)90年代以來，隨著中國水電建設(shè)事業(yè)的迅速發(fā)展，特別是對西部河流大規(guī)模的梯級(jí)開發(fā)，升船機(jī)在中國得到了越來越廣泛的應(yīng)用。迄今為止，中國已先后在巖灘、三峽、構(gòu)皮灘等水電工程上建成了十余座大中型升船機(jī)。目前正在建設(shè)中的還有龍灘、旬陽、蜀河、百色等升船機(jī)工程。世界上規(guī)模和技術(shù)難度最大的三峽升船機(jī)建成，提升了中國乃至世界升船機(jī)工程的建設(shè)水平，進(jìn)一步推動(dòng)了升船機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

升船機(jī)作為通航建筑物的主要形式之一，有很多不同的型式，按照承船廂運(yùn)動(dòng)方向分類，主要分為垂直升船機(jī)和斜面升船機(jī)。在國內(nèi)水利樞紐中，斜面升船機(jī)主要為中小型，應(yīng)用較少，主要代表為300 t 級(jí)的丹江口斜面升船機(jī)；垂直升船機(jī)按驅(qū)動(dòng)方式分類，可分為齒輪齒條爬升式、鋼絲繩卷揚(yáng)式、水液壓式、浮筒式和水力式等。除了景洪水電站采用水力式、丹江口升船機(jī)采用移動(dòng)式垂直升船機(jī)與斜面升船機(jī)的組合外，大都采用平衡重式垂直升船機(jī)，主要包括鋼絲繩卷揚(yáng)式和齒輪齒條爬升式垂直升船機(jī)兩種形式［2-3］。

目前，國內(nèi)除三峽升船機(jī)（圖1）以客輪通航為主外，其他升船機(jī)均以貨輪通航為主。相關(guān)工程案例只對船型有要求，對客貨載體無明確說明。隨著旅游觀光的需要也可能出現(xiàn)客貨兼顧的功能需求。升船機(jī)作為一種獨(dú)特的水工建筑物，與一般水工建筑物及公共建筑有著較大差別，因此需要在防火分區(qū)劃分、塔柱及船廂室安全疏散等方面進(jìn)行規(guī)范化設(shè)計(jì)，現(xiàn)行防火設(shè)計(jì)規(guī)范未涉及該領(lǐng)域，需要進(jìn)行補(bǔ)充研究。本文作為GB 50872-2014《水電工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》修編的技術(shù)支撐材料，旨在對缺失條文進(jìn)行補(bǔ)充。

本文通過文獻(xiàn)收集和查閱、現(xiàn)場調(diào)研、專家座談等方式，結(jié)合實(shí)際案例，對建筑物布置形式、防火分區(qū)劃分、安全疏散通道設(shè)置進(jìn)行分析研究，梳理現(xiàn)行規(guī)范在執(zhí)行中存在的問題，并提出解決方案。本文所述安全疏散要求適用于一般升船機(jī)建筑，研究結(jié)果可為后續(xù)升船機(jī)設(shè)計(jì)提供參考。

1研究概述

1.1研究范圍及內(nèi)容

平衡重式垂直升船機(jī)是國內(nèi)外現(xiàn)代升船機(jī)采用的主要型式，主要建筑物包括升船機(jī)主體部分和上、下游引航道的靠船與導(dǎo)航建筑物。主體部分通常由上閘首段、承船廂室段和下閘首段組成。本次研究主要以平衡重式垂直升船機(jī)為研究對象，研究范圍為上、下閘首，承船廂室及承船廂，上、下游引航道。

通過分析升船機(jī)消防總體方案，研究建筑物、船廂、上下游引航道消防等，重點(diǎn)梳理垂直升船機(jī)消防撲救、內(nèi)部人員疏散等方面存在的問題，主要研究內(nèi)容包括水上救援、防火分區(qū)劃分、安全疏散等方面在現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行中存在的問題及建議。

1.2現(xiàn)場調(diào)研

筆者隨同GB 50872-2014《水電工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》修編工作組于2022年6月21～24日和7月4～7日，赴烏江構(gòu)皮灘、思林水電站和清江隔河巖、長江三峽、葛洲壩水利樞紐開展現(xiàn)場調(diào)研工作。通過現(xiàn)場查看與資料收集，就工程運(yùn)行管理過程中有關(guān)防火設(shè)計(jì)及消防方面的問題與企業(yè)相關(guān)人員開展座談交流。現(xiàn)場調(diào)研與本研究相關(guān)的主要議題如下。

（1） 壩區(qū)消防管理模式，企業(yè)消防運(yùn)管情況；主要消防設(shè)施配置情況，包括水上消防管理設(shè)施。

（2） 升船機(jī)消防驗(yàn)收過程反映的問題及處理；消防演練、安全疏散及水上救援設(shè)施等應(yīng)急處理情況等。

1.3研究依據(jù)

本文主要研究參考依據(jù)有：GB 55037-2022《建筑防火通用規(guī)范》；GB 55036-2022《消防設(shè)施通用規(guī)范》；GB 50872-2014《水電工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》；GB 50987-2014《水利工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》；GB 51177-2016《升船機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》；GB 50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》；GB 50222-2017《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范》；GB 51251-2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》；GB 17945-2010《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)》；GA 1290-2016《建設(shè)工程消防設(shè)計(jì)審查規(guī)則》；GA 836-2016《建設(shè)工程消防驗(yàn)收評(píng)定規(guī)則》等。

1.4研究原則

升船機(jī)消防研究按照“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的方針和確保重點(diǎn)、兼顧一般，便于管理、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則進(jìn)行。

根據(jù)升船機(jī)的特點(diǎn)，消防設(shè)計(jì)將“自救為主”和“他救為輔”相結(jié)合，消防設(shè)施與生產(chǎn)、生活設(shè)施相結(jié)合，實(shí)用性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合。

倪愛民 等垂直升船機(jī)消防安全方案研究2消防總體方案

2.1火災(zāi)分析和滅火介質(zhì)選擇

現(xiàn)代升船機(jī)各類建筑物均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，機(jī)電設(shè)備主要包括0.4 kV電動(dòng)設(shè)備、液壓啟閉設(shè)備、10 kV/0.4 kV供電設(shè)備、弱電控制保護(hù)設(shè)備等，火災(zāi)類別一般為A類、B類和E類火災(zāi)，故升船機(jī)消防滅火介質(zhì)以水為主，固定式水成膜、干粉等滅火介質(zhì)為輔。不便于使用水滅火的部位、場所，采用氣體滅火。滅火設(shè)施主要有：消防車、消防艇、室內(nèi)消火栓、室外消火栓、防火分隔水幕、氣體滅火系統(tǒng)及移動(dòng)式滅火器等。

2.2消防車道、消防站與管理碼頭

升船機(jī)總體布置宜選在河道順直，河勢穩(wěn)定，有利于與上、下游航道銜接的位置，以及地形地質(zhì)條件好、場地開闊、交通方便、設(shè)備運(yùn)輸便利的位置。有客輪通航要求且不允許乘客隨船過機(jī)的升船機(jī)，應(yīng)設(shè)有船舶臨時(shí)?？亢统丝娃D(zhuǎn)運(yùn)設(shè)施。

2.2.1消防車道

根據(jù)樞紐總體布置，升船機(jī)上、下閘首端及船廂室左、右岸一般設(shè)有對外連接通道，宜盡量滿足消防車到達(dá)上、下閘首和船廂室左、右兩側(cè)區(qū)域的需要。連接通道及轉(zhuǎn)彎半徑均應(yīng)滿足消防通道設(shè)置要求，盡端式消防通道應(yīng)設(shè)置消防車回轉(zhuǎn)場地，以方便消防車輛進(jìn)出要求。

2.2.2消防站

根據(jù)建標(biāo)152-2017《城市消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》要求，消防站的布局一般應(yīng)以接到出動(dòng)指令后5 min內(nèi)消防隊(duì)可以到達(dá)轄區(qū)邊緣為原則確定。升船機(jī)是水電工程樞紐區(qū)的重要組成部分，樞紐總體布置應(yīng)綜合考慮消防站設(shè)置，升船機(jī)一般不另設(shè)消防站。

2.2.3管理碼頭

水利水電工程樞紐區(qū)上游均配有管理碼頭，有通航或翻壩運(yùn)輸要求的樞紐區(qū)下游亦配有管理碼頭。升船機(jī)上、下游引航道或相應(yīng)水域宜結(jié)合樞紐區(qū)總體布置，設(shè)置可供水上救援停靠的管理設(shè)施，用于失火船只的滅火支援、故障船只施救（包括盡快將失火和失去動(dòng)力的船只拖離）、失事船只人員搜救等，并兼顧上、下游待航區(qū)管理的任務(wù)。

3建筑物布置

平衡重式垂直升船機(jī)的主要建筑物包括升船機(jī)主體部分和上、下游引航道的靠船與導(dǎo)航建筑物。其中，主體部分通常由上閘首段、船廂室段和下閘首段組成，見圖2。

3.1上、下閘首

上、下閘首是升船機(jī)上、下游的擋水建筑物，用于連接船廂室段和上、下游引航道，是保證船舶安全進(jìn)出船廂的主要建筑物。閘首結(jié)構(gòu)、設(shè)備的布置與選型需要滿足適應(yīng)上、下游通航水位變幅，抵擋上、下游校核洪水位及船廂與上、下游航道可靠對接的要求。一般情況下上、下閘首需布置一道擋水工作閘門和一道檢修閘門。

3.2船廂室段

船廂室段是船廂升降運(yùn)行的區(qū)域，主要由裝載船舶的船廂、驅(qū)動(dòng)船廂升降的主提升機(jī)或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、船廂重量的平衡系統(tǒng)、承載船廂與平衡重重力的混凝土塔柱結(jié)構(gòu)和頂部機(jī)房、電氣控制設(shè)備及輔助設(shè)備設(shè)施等組成。

3.3與防火有關(guān)的各建筑物部位

與防火有關(guān)的建筑物主要有：啟閉機(jī)房、水泵房、閥門控制室、通風(fēng)機(jī)房、電纜廊道、管線廊道、電纜夾層、蓄電池室、變配電室、電氣設(shè)備室、集中控制室、會(huì)議室、參觀室、衛(wèi)生間、電梯機(jī)房、電纜豎井、防煙豎井、防煙樓梯間、電梯及前室等。

4耐火等級(jí)

升船機(jī)整體按丁類火災(zāi)危險(xiǎn)建筑工程設(shè)計(jì)，升船機(jī)承船廂室火災(zāi)危險(xiǎn)性按丙類設(shè)計(jì)。根據(jù)生產(chǎn)場所的重要程度、火災(zāi)危險(xiǎn)性類別，將升船機(jī)各部位建筑物火災(zāi)危險(xiǎn)性大體上分成丙、丁、戊3類，構(gòu)筑物燃燒性和耐火極限均符合GB 50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的規(guī)定，其耐火等級(jí)詳見表1。

5防火分區(qū)

根據(jù)升船機(jī)建筑物布置特點(diǎn)、各部位火災(zāi)危險(xiǎn)性類別及耐火等級(jí)劃分防火分區(qū)。由于承船廂是一個(gè)移動(dòng)設(shè)備，其火災(zāi)危險(xiǎn)源除自身所帶的電氣設(shè)備、液壓設(shè)備等外，承船廂中過機(jī)船舶也是一個(gè)重大的危險(xiǎn)源。相對其他部位來說，不確定性因素較多，因此宜作為一個(gè)獨(dú)立的消防區(qū)域考慮，其他部位則可根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來劃分防火分區(qū)。

基于升船機(jī)承船廂是一個(gè)大型移動(dòng)設(shè)備的特點(diǎn)，提升高度大，發(fā)生火災(zāi)時(shí)的具體位置無法確定，按獨(dú)立消防區(qū)域考慮時(shí)，安全疏散出口無法直接對外。因此，應(yīng)明確升船機(jī)承船廂安全出口為左、右兩側(cè)塔柱。

6安全疏散

6.1對外安全疏散通道

對外安全疏散通道主要包括連接上閘首閘面的疏散通道、連接塔柱兩側(cè)的對外疏散通道以及連接下閘首閘面的疏散通道。上閘首閘面可通過壩面交通干線結(jié)合左右岸上壩公路對外聯(lián)系，可設(shè)樓梯及電梯直接到達(dá)塔柱頂部機(jī)房。塔柱下游兩側(cè)、下閘首閘頂高程可設(shè)供車輛進(jìn)出的道路，為運(yùn)行維護(hù)的主要運(yùn)輸和疏散通道，道路宜滿足雙向通行要求，并應(yīng)滿足消防車道凈空、轉(zhuǎn)彎半徑及盡端道路回轉(zhuǎn)場地要求。塔柱下游外側(cè)橫墻設(shè)門，與下閘首閘面連通。

6.2塔柱內(nèi)部安全疏散

塔柱結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)置從底板貫通至機(jī)房樓層的豎向交通樓梯和電梯，并應(yīng)每隔一定高度設(shè)有一條通向船廂室的水平疏散廊道。船廂結(jié)構(gòu)在與塔柱疏散通道對應(yīng)的部位應(yīng)設(shè)置人員疏散設(shè)施，疏散設(shè)施的布置、形式、尺寸等應(yīng)滿足乘客、船員和升船機(jī)運(yùn)行人員安全疏散的要求。在升船機(jī)的兩側(cè)塔柱應(yīng)布置疏散樓梯，并按規(guī)范要求設(shè)防煙樓梯間，防煙樓梯間與塔柱各層的水平疏散走道相連?；馂?zāi)時(shí)，塔柱內(nèi)人員可通過疏散走道進(jìn)入樓梯間，進(jìn)而到達(dá)上閘首閘面或塔柱兩側(cè)地面層的室外安全區(qū)域。頂部機(jī)房層等人員較為集中的區(qū)域，可通過筒體內(nèi)部樓梯、室外上閘首至機(jī)房層樓梯疏散到上閘首的室外安全區(qū)域［4］。

在左、右側(cè)塔柱筒體內(nèi)，沿高度方向每隔6～10 m設(shè)一條水平疏散通道，確保船廂停在任意高度位置時(shí)均能與通道連通。每條水平疏散通道靠船廂室側(cè)設(shè)一樘甲級(jí)防火門。當(dāng)船廂發(fā)生火災(zāi)或在升降過程中發(fā)生意外停機(jī)事故時(shí)，船上乘客及工作人員可從船廂兩側(cè)甲板的疏散鋼梯脫離船廂。通過客輪的升船機(jī)疏散通道應(yīng)滿足客輪額定承載人數(shù)疏散要求。

對于下水式垂直升船機(jī)，因其承船廂室與河道直接連通，疏散通道無法設(shè)置在設(shè)計(jì)水位以下的塔柱筒體內(nèi)，這種情況疏散通道通常設(shè)在塔柱筒體外側(cè)，并通過塔柱外掛開敞樓梯及水上救援設(shè)施進(jìn)行疏散。

6.3船廂安全疏散

船廂兩側(cè)主縱梁頂部的甲板是船廂的主要交通通道，通往塔柱疏散通道。對于船廂上的機(jī)械設(shè)備機(jī)房和電氣設(shè)備機(jī)房等運(yùn)行維護(hù)人員可能駐留的設(shè)備場所，均設(shè)有通道，通往船廂左右兩側(cè)甲板，以便運(yùn)維人員遇火災(zāi)事故時(shí)疏散。

6.4人員疏散

6.4.1人員疏散的可能性和效率

關(guān)于消防疏散的可能性和疏散效率的問題，目前尚無相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，只能采用具體問題具體分析的辦法解決。以三峽升船機(jī)為例：① 升船機(jī)主要通過客輪，不過油輪;② 客輪自身和升船機(jī)均已備有應(yīng)對一般火災(zāi)的消防系統(tǒng);③ 升船機(jī)船廂上升或下降一次需要的時(shí)間有限。

客觀分析可以得到的結(jié)論是在短時(shí)間內(nèi)，如客輪在船廂內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，從火警開始出現(xiàn)、發(fā)展到需要疏散旅客的概率較低［5］。

6.4.2不同人員疏散要求

（1） 以客輪通航為主的垂直升船機(jī)，應(yīng)滿足普通人員安全疏散要求，包括疏散通道寬度、疏散樓梯設(shè)置等；以貨輪通航為主的垂直升船機(jī)，宜參照執(zhí)行。

（2） 無客輪通航要求的升船機(jī)，其疏散樓梯可采用垂直爬梯。

7結(jié)論和建議

7.1水上救援方面

水電工程樞紐區(qū)上游配有管理碼頭，用于攔漂排設(shè)施?？?，有通航或翻壩運(yùn)輸要求的樞紐區(qū)下游亦配有管理碼頭。升船機(jī)上、下游引航道均無可燃物，本身無需設(shè)消防設(shè)施，現(xiàn)行規(guī)范對于升船機(jī)是否應(yīng)設(shè)用于水上救援的設(shè)施無規(guī)定。從消防總體方案分析，為減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)，建議升船機(jī)上、下游引航道或相應(yīng)水域宜結(jié)合樞紐區(qū)總體布置，設(shè)置可供水上救援?？康墓芾碓O(shè)施，并用于失火船只的滅火支援、故障船只施救（包括盡快將失火和失去動(dòng)力的船只拖離）、失事船只人員搜救等，兼顧上下游待航區(qū)管理任務(wù)。

對于下水式垂直升船機(jī)，因承船廂室與河道直接連通，為適應(yīng)水位變化，升船機(jī)塔柱及上、下閘首建筑物部分或全部入水，周邊無法設(shè)置對外安全通道，這種情況疏散通道通常設(shè)在筒體外側(cè)，并通過塔柱外掛開敞樓梯及水上救援設(shè)施進(jìn)行安全疏散。

7.2防火分區(qū)劃分方面

防火分區(qū)應(yīng)根據(jù)升船機(jī)建筑物布置特點(diǎn)、各部位火災(zāi)危險(xiǎn)性類別及耐火等級(jí)劃分?；谏瑱C(jī)承船廂是一個(gè)大型移動(dòng)設(shè)備的特點(diǎn)，提升高度大，發(fā)生火災(zāi)時(shí)的具體位置無法確定，按獨(dú)立消防區(qū)域考慮時(shí)，安全疏散出口無法直接對外。因此，應(yīng)明確說明：升船機(jī)承船廂疏散出口為左、右兩側(cè)塔柱。從承船廂通過塔柱甲級(jí)防火門，即可認(rèn)為到達(dá)安全區(qū)域，再通過塔柱疏散樓梯達(dá)到室外安全區(qū)域。

對于1 000 t級(jí)及以上升船機(jī)，應(yīng)進(jìn)一步把承船廂室段建筑的防火分區(qū)細(xì)分為左、右側(cè)塔柱和頂部機(jī)房3個(gè)防火分區(qū)。各防火分區(qū)之間的連通通道應(yīng)采用甲級(jí)防火門分隔，安全疏散出口不應(yīng)少于兩個(gè)。

7.3安全疏散方面

GB 50872-2014《水電工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中關(guān)于船廂室上、下閘首兩側(cè)混凝土塔（筒）體的防火規(guī)范要求為：“在船廂室上、下閘首兩側(cè)混凝土塔（筒）體內(nèi)沿高度方向每隔6～10 m應(yīng)各設(shè)置一條水平疏散廊道，疏散廊道靠船廂室一端應(yīng)設(shè)置向疏散方向開啟的甲級(jí)防火門，防火門附近應(yīng)設(shè)置室內(nèi)消火栓及手提式滅火器。疏散廊道的另一端應(yīng)設(shè)置疏散樓梯通往室外安全區(qū)?！币?guī)范原條文為黑體強(qiáng)條。結(jié)合工程案例，從上述防火分區(qū)劃分及安全疏散分析，建議將船廂室上、下閘首兩側(cè)混凝土塔（筒）體內(nèi)沿高度方向每隔6～10 m設(shè)置的水平疏散廊道改為疏散出口，疏散出口應(yīng)能直通室外或疏散樓梯間前室，并補(bǔ)充“通過客輪的升船機(jī)承船廂及塔柱疏散通道應(yīng)滿足客輪額定承載人數(shù)疏散的要求?！?/p>

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（編輯：江燾，舒忠磊）