某市雙層鋼結構特大橋消防設計研究

羅 肖 肖

(廣東省冶金建筑設計研究院給水排水所，廣東 廣州 510080)

某市雙層鋼結構特大橋消防設計研究

羅 肖 肖

(廣東省冶金建筑設計研究院給水排水所，廣東 廣州 510080)

通過對某市雙層鋼結構特大橋過往運輸車輛的分析，列舉了該橋發生火災的種類，同時結合規范要求，提出了兩種設計方案并進行了比選，得出防火涂料加消火栓系統的方案為最佳方案，為類似工程提供了參考依據。

鋼結構，防火涂料，消防設計

1 工程概況

某市雙層跨江大橋主橋采用跨度為112 m+208 m+112 m的剛性懸索加勁鋼桁梁橋；引橋采用基本跨度為30 m的預應力混凝土連續梁；跨北岸大堤引橋采用墩中心距為30 m+40 m+30 m的預應力混凝土連續梁；跨南岸大堤引橋采用墩中心距為35 m+45 m+45 m+35 m的鋼—混結合梁。

大橋主橋部分為鋼結構，由于大橋車流量較大，如果有油罐車或者其他化學工業品運輸車在橋上發生事故引起火災，火災會破壞主橋的一體化鋼結構，從而對大橋造成毀滅性的破壞。為保證大橋的安全使用，充分發揮其經濟效益，根據業主要求和消防部門的建議，對大橋進行了消防設計。

2 設計依據

通過對過往相關運輸車輛的分析，東江大橋的火災種類主要有以下幾類：A類火災(固體物質火災)；B類火災(液體火災或可溶性固體物質火災)和C類火災(氣體火災)。由于目前國家并無對專門鋼結構建筑的消防設計規范，根據上述火災類型，并參考《建筑設計防火規范》《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范》《石油天然氣工程設計防火規范》和《石油庫設計規范》等類似的規范進行設計。

3 設計方案分析

根據上述火災類型分析和參考相關類似規范，設計方案主要有以下兩種。

3.1 設計方案一

以冷卻橋體為主，滅火為輔的消防系統。本方案主要有兩大系統。保護大橋鋼桁架的防火涂料和撲滅A類火災及冷卻橋體的消火栓滅火系統。

本方案設計主要內容有：室外消火栓給水系統、室內消火栓給水系統、防火涂料及滅火器配置。室外消火栓系統由市政管網供水，室內消火栓系統由消防泵房供水。

室外消火栓設計水量20 L/s，火災延續時間為3 h，一次滅火用水量為216 m3；在大橋引橋下層S3，N3墩位處共設置4個DN150室外消火栓。

室內消火栓設計水量20 L/s，火災延續時間為3 h，由泵房消火栓泵、穩壓泵和穩壓罐聯合供水，室內消火栓給水管徑DN150。設專用管網，豎向不分區，環網設計，在上層主橋橋面下和下層主橋橋面下各自呈環狀，干管固定在防撞欄上，室內消火栓放置于人行道和防撞欄之間，消火栓間距24 m，即每3根腹桿處設置一消火栓。消防泵房位于東江大橋S8號和S7號橋墩之間，距離S8號橋墩5 m。

滅火器系統：消防泵房按A類火災、中危險等級設置，每處設 MF/ABC4型手提式干粉磷酸銨鹽滅火器2具，設置點間距不大于40 m。各消火栓處設MP9，MP/AR9 型手提式泡沫滅火器3具。

防火涂料設計目前國內已經有相關的技術規范，主要有超薄型、薄型、厚型鋼結構防火涂料產品，根據GB 14907-2002鋼結構防火涂料和選定的耐火極限選擇不同厚度的防火涂料。而對于公路鋼結構橋梁耐火極限的選擇在國內并無相關的規范和實例，本設計根據火災發生后消防部門到達現場滅火的時間，并參考消防部門的建議，確定耐火極限為1.5 h。

3.2 設計方案二

本方案包括消火栓系統、水幕系統及滅火器系統。水幕系統起隔火作用，并有冷卻降溫作用，同時用消火栓系統降溫保護橋體。

水幕系統由消防泵房供水。由水幕系統給水泵、水幕穩壓泵和穩壓罐聯合供水。水幕系統用水量為56.5 L/s，火災延續時間1 h，一次用水量203.4 m3。水幕系統設置專用管網，豎向不分區，環網設計。水幕系統沿道路縱向設置4根主干管，每根主干管連接8個防火分區，每個防火分區保護56 m。水幕系統共設置64個防火分區，通過64個雨淋閥控制。沿大橋縱向每56 m設置一個雨淋閥。水幕噴頭沿兩邊桁及中間主桁兩側上緣布設。采用大口徑窗口水幕噴頭，大橋下層每隔2.7 m設置一噴頭，上層每個腹桿處設置一噴頭。火災時，按動現場雨淋閥手動按鈕或通過監控遠程開啟雨淋閥均可啟動水幕泵并報警，并反饋至消防控制中心。

3.3 設計方案確定

水幕系統不具備直接滅火的能力，僅用于阻擋煙火和冷卻隔離的防火系統，使分隔物的完整性和隔熱性免遭火災破壞。設計方案二中由于水幕系統的管道系統復雜，管道數量較多，大橋下層沿橋縱向布置4根DN200的水幕干管(充水)和2根DN150的消火栓干管(充水)，橋梁荷載增加344 kg/m，大橋上層沿橋縱向布置4根DN150的水幕干管(充水)和2根DN150的消火栓干管(充水)，橋梁荷載增加222 kg/m。兩層水幕系統雖然施工相對簡單，造價較低，但對橋梁的荷載增加很多，不利于梁橋結構的穩定，而且目前防火涂料在國內已經普遍應用，技術比較成熟，效果很好，為保護橋的結構，本設計選擇防火涂料加消火栓系統。

4 設計經驗總結

1)耐火極限的確定。

對于公路橋梁工程的鋼結構，目前國家并無相關的技術規范，在確定耐火極限時需綜合考慮各方面因素，既保證結構安全，又盡量降低工程造價。

2)防火涂料厚度的確定。

每一個不同的耐火極限一般要求涂刷不同厚度的防火涂料來實現。如果所有鋼結構工程都按照鋼結構防火涂料的標準涂層厚度進行施工，勢必造成建筑成本的極大浪費。消防涂料的設計應按照確定的耐火極限要求，經產品檢驗確定涂層厚度后再進行施工。

3)本方案不設泡沫滅火系統(若有油罐車等特殊火災由消防專業人員到現場滅火)，僅考慮冷卻水降溫以保護鋼橋。在以后的工程實例中，可考慮設置泡沫滅火系統，進一步提高消防系統的可靠性和安全性。

[1] GB 14907-2002，鋼結構防火涂料[S].

[2] GB 50016-2006，建筑設計防火規范[S].

[3] GB 50084-2001(2005)，自動噴水滅火系統設計規范[S].

[4] GB 50067-97，汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范[S].

[5] GB 50183-2004，石油天然氣工程設計防火規范[S].

LUO Xiao-xiao

(WaterSupplyandDrainageInstitute,GuangdongMetallurgicalandArchitecturalDesignInstitute,Guangzhou510080,China)

Research on fire protection design of double layers steel structure super bridge in a city

Through the analysis on passing vehicles of double layers steel structure super bridge in a city, this paper listed the kinds of bridge fire, combining with the specification requirements, put forward two kinds of design schemes and made selection, gained the scheme was the best scheme combined with the fire retardant coating and fire hydrant system, provided reference for similar engineering.

steel structure, fireproof coating, fire protection design

1009-6825(2014)16-0148-02

2014-03-27

羅肖肖(1984- )，男，工程師

TU998.1

A