邓伟华，周杰刚，王 健，李健强，武 超
（中建三局集团有限公司，湖北 武汉 430064）
[摘要]针对武汉中心工程塔楼临时消防重难点，提出一种“立面分区、分级泵送、水箱中转、重力补给”的临时消防体系，并采用正式消防替代临时消防提高了消防安全性，通过在模架顶部设置消防水箱保证了模架消防零空档，利用变频泵、雨水回收系统、采取合理的消防体系及临时消防与正式消防交互使用，满足绿色施工的需求，利用施工电梯、塔式起重机、泵管架形成的多通道逃生系统解决了塔楼疏散难题，最后详细介绍了武汉中心工程临时消防安
全管理理念。
[关键词]高层建筑；临时消防体系；绿色消防系统；疏散；安全管理；施工技术
[中图分类号] TU998.1；TU892[文章编号]1002-8498( 2016) 05 -0013 -05
1 工程概况
1.1 项目概况
武汉中心工程地下4层、地上87层，建筑高度438m，塔楼地上建筑面积272 652. 53m2，为巨柱框架-核心筒-伸臂桁架体系。
塔楼共选用2台动臂式内爬塔式起重机，分别为M900D，ZSL1250，共选用5台高速施工电梯，其中内筒布置1台，负责模架作业人员上下，塔楼外框东侧布置4台，主要负责外框施工人员上下，塔式起重机及施工电梯平面布置如图1所示。
1.2塔楼施工工艺
武汉中心工程塔楼施工采用“不等高同步攀升”施工工艺（见图2），即先施工核心筒竖向剪力墙结构，后进行外框及核心筒内水平结构施工，外框钢结构落后剪力墙6~12层，外框水平结构落后外框钢结构2～4层，其中塔楼竖向剪力墙采用新型模架进行施工。
2 塔楼临时消防重难点分析
2.1 特殊工艺对消防体系要求高
武汉中心工程塔楼建筑高度438m，超高层建筑一般采用“不等高同步攀升”施工工艺，塔楼核心筒剪力墙（模架）、外框钢结构、核心筒内外水平楼板结构三节拍流水施工状况，各节拍之间相距的高度随结构的不同会出现变化，核心筒水平结构最大滞后剪力墙20层，外框水平结构最大滞后剪力墙12层，水平楼板的滞后加大了消防难度，需提出一种适合超高层特殊施工工艺特点的消防体系。
2.2临时消防体系稳定性要求高
超高层施工周期都较长，建筑面积大，加上超高层水压力不稳定，很容易造成消防体系崩溃，造成消防隐患，提高临时消防体系的安全性，保证消防系统稳定性是一大难点。
2.3零空档消防实现难度大
模架是塔楼施工作业人员最为密集的地方，因此模架消防是塔楼施工过程中的重点，尤其是模架顶升过程中，因顶升前需要将临时消防管道断开，此时模架处于消防的盲点，也是模架最危险的工况，一旦发生火灾，后果严重，解决模架顶升过程中的消防问题是一大难题。
2.4安全疏散困难
超高层结构施工过程中，内筒及外框水平楼板部分还未完成，且滞后竖向结构较多，疏散通道有限，发生火灾时，消防云梯车的高度有限，项目现场只有5部施工电梯和2台塔式起重机可供使用，垂直疏散局限性很大；另外，武汉中心工程最大作业人员约1500人，由于疏散通道极其有限，疏散距离较长，作业人员分布较零散，疏散组织难度大，疏散时间长。
2.5绿色施工要求高
超高层施工工期均较长，建筑面积大，临时消防不仅需要投入大量的消防设施，而且超压现象容易造成消防器材损坏。武汉中心工程为第3批全国建筑业绿色施工示范工程，采取合适的消防器材、合理布置消防设施是满足绿色施工要求的前提。
2.6临时消防安全管理难度大
除必要的消防设施外，还应结合预防为主的理念进行安全管理，超高层建筑施工过程中可燃材料使用普遍，施工过程中动火频繁，火灾危险源多、控制难度大；另外，专业分包多，交叉施工环节多，分包安全管理难度大；而且作业人员对超高层施工认识不够，缺乏消防意识和必备的逃生技能。有效进行临时消防安全管理预防火灾事故是在建超高层施工的一大难点。
3 塔楼临时消防关键施工技术研究
3.1塔楼临时消防创新点
3.1.1 分段分层阶梯泵送体系
针对超高层特殊施工工艺的特点，结合武汉中心工程，将结构在立面上进行分区，即在立面上根据施工工艺特点合理地把结构分成多段，对每段分别进行泵送供水，利用临时水箱作为各分区的水源，水泵作为各分区水源的动力，部分楼层可利用重力供水。即“立面分区、分级泵送、水箱中转、重力补给”的分段分层阶梯泵送临时消防体系。
3.1.2 正式消防与临时消防交互使用技术
为提高塔楼消防系统稳定性，提高临时消防体系的安全性，当每段水平结构施工完毕以后，立即安装该段的正式水箱及正式供水管道，塔楼结构及安装阶段施工过程中消防安全主要利用临时消防体系，装饰阶段施工过程中消防安全主要利用正式消防体系。
3.1.3零空档模架消防系统
针对武汉中心工程零空档消防实现难度大的特点，模架正常施工状态下采用临时水箱供水作为消防用水，因模架顶升过程中必须断开临时消防系统，为保证顶升过程中的消防用水必须设置另外一个独立水源，根据顶升模架特点，在模架顶部设置临时水箱供水，可以满足模架顶升2h过程中的消防用水要求。
3.1.4 绿色消防系统
针对武汉中心工程绿色施工要求高的特点，从节能、节水、节材和环境保护方面深入研究。
1)节能加压水泵采用低能耗变频泵，部分楼层采用重力进行供水，达到节能目的。
2)节材正式消防与临时消防交互使用，在提高消防安全的同时，减少了措施投入量；变频泵可以稳定消防用水压力从而减少消防器材的损坏，达到节材目的。
3)节水、环境保护 雨水自动收集系统可将雨水收集后作为临时消防用水，达到节水、环保目的。
3.1.5 多通道安全疏散系统
针对武汉中心安全疏散困难的特点，合理规划塔楼及模架的逃生路线，将作业人员迅速转移至安全区域；除利用5部施工电梯和2台塔式起重机作为逃生系统外，利用泵管的检修架作为辅助逃生路线，提高疏散效率。
3.2塔楼临时消防关键施工技术
3. 2.1 分段分层阶梯泵送系统应用技术
武汉中心工程塔楼临时消防采用“立面分区、分级泵送、水箱中转、重力补给”的方式，有效满足了临时消防的需求，确保了武汉中心工程塔楼施工安全。
立面分区楼层应结合现场外框、剪力墙结构的施工进度及工程特点，在保证满足消防要求的同时减少分段层数。
武汉中心工程分区高度≤100m，分别在地下3层，18，31，47，63，72层设置6个临时水箱，在立面上将结构分为6个分区，依次为地下3层至地上18层，18~31层，31~47层，47~63层，63~72层，72~ 90层，其中18，31，47，63层为设备层。
2)分级泵送
根据立面分区高度、水流量大小、出口压力对消防水管进行选型。
武汉中心工程选择2台消防泵（一备一用），2台给水变频泵（一备一用），给水泵采用液位浮球阀控制，保证各级水箱始终有水，消防泵与给水泵应能自动互锁，当消防泵启动时自动关闭给水泵，保证消防用水的需求。当上层消防水箱安装完成后，拆除消防泵并同水箱一起周转至上层。
3)水箱中转
临时水箱分别设置在地下3层，地上18，31，47，63，72层，其中地下3层临时水箱需满足整个塔楼消防的用水需求，本工程消防用水量为15 L/s，经计算地下3层选用200m3临时水箱，18，31，47，63，72层选用l8m3临时中转水箱。
临时消防供水有如下2种方式：①方式1 在塔楼上部水箱层尚未施工完毕时，施工层各层均采用水箱泵送供水的方式进行；②方式2 待上层水箱安装完毕后，拆除消防泵，下部部分楼层消防用水采用水箱重力供水的方式，其余楼层采用水箱泵送供水的方式，同时完成了一次消防供水方式的转变。
后期塔楼临时消防供水方式的转换均如此进行，当正式水箱满足安装要求时，用正式水箱代替临时水箱，供水方式具体如图4所示。
4)重力补给
对于部分楼层利用重力能够满足消防需求的采用重力供水，对于重力供水产生的超压现场，在超压相对应楼层配置减压稳定型消火栓，保证消防用水压力，重力供水楼层详见图4中塔楼临时消防系统。
3.2.2 正式消防与临时消防交互使用技术
随着主体结构的施工，及时安装正式消防给水系统，在结构封顶后，消防系统基本施工完成，工程进入装修阶段后使用正式消防系统提供临时施工和消防用水，临时消防供水系统逐步拆除，具体分以下几个阶段：①第1阶段 结构施工至18层以下，采用临时系统供水；②第2阶段18层水平结构施工完毕后，将18层正式水箱安装就位，并将地下3层消防泵房的正式水泵、一级提升管和水箱的重力供水管安装完毕；③第3阶段 31层水平结构施工完毕后，将31层正式水箱安装就位，并将25层以下的正式消防立管安装完毕；④第4阶段47层水平结构施工完毕后，将47层的正式水箱安装就位，安装41层以下的正式消防立管，并将正式二级提升管和31层正式提升水泵安装完毕；⑤第5阶段62层水平结构施工完毕后，将62层的正式水箱安装就位，安装55层以下的正式消防立管；⑥第6阶段72层水平结构施工完毕后，将72层以下的正式消防立管安装完毕，并将正式二级提升管和62层正式提升水泵安装完毕；⑦第7阶段 87层水平结构施工完毕后，将86层的正式水箱安装就位，将87层以下的正式消防立管安装完毕。
3.2.3零空档顶升模架消防系统设计与应用技术
模架为塔楼结构施工过程中作业人员最为密集的地方，因模架在结构施工完成后需要顶升，模架上的临时消防设施既要与塔楼消防设施有联系，又要在模架顶升过程中相互独立。
1)正常施工状态下模架临时消防系统 模架在正常施工状态下采用塔楼临时消防系统，即将模架消防立管与塔楼消防管道连接，消火栓与模架消防立管连接，保证施工过程中的消防安全，模架消防管道布置如图5所示。
2)顶升状态下模架临时消防系统 模架在顶升状态下其消防立管与塔楼消防管道必须断开，为保证顶升状态下模架消防用水，在模架顶部设置1个5 m3临时水箱，消火栓与临时水箱连接，模架顶升完成后增设1层消防立管，主立管与上层顶升模架给水环网采用法兰形式重新连接，消防水管与水箱均采用保温材料包裹，防止冬天低温影响。
3.2.4绿色消防系统
1)低能耗变频泵节能系统 低能耗变频泵节能系统原理为：通过消防水泵频率的改变来保证消防水压在流量变化时保持压力恒定，从而有效控制超压的产生，节省电能的同时，防止超压对消防设施的损坏，达到节能、绿色施工的目的。
2)雨水自动收集节水系统 本工程设计有雨水处理机房，雨水收集回收后，经过水处理存储在蓄水池内，采用PVC管蓄水池与消防水池连接，经过处理的雨水可以作为临时消防和抗火的水源，既能节约水资源，又能使污水无害化和资源化，雨水处理工艺系统如图6所示。
3.2.5 多通道安全疏散系统
为保证塔楼施工安全，临时消防系统除配置消防设施外，还应布置逃生通道，规划逃生路线，在最短的时间内将作业人员转移至安全区域。
1)安全疏散通道 武汉中心工程利用塔式起重机、施工电梯及混凝土泵送管道检修架作为逃生通道。首先，除内筒1台施工电梯作为地面与模架上下的直接工具外，在模架各层布置爬梯作为模架各层的垂直爬梯，供模架各层人员转移至逃生通道；其次，2台内爬式塔式起重机标准节可供模架人员下至外框楼层；此外，布置于西南角及东南角2套泵管架平常主要用于混凝土泵送管道检修，消防时作为逃生通道。通过上述5条通道可迅速将作业人员转移至安全区域。
2)安全疏散路线 作业人员转移至5条疏散通道后，共有9条路线安全逃生至地面，疏散路线分别为：①通过内筒电梯 模架顶部通过N1号内筒施工电梯直达地面；②通过塔式起重机标准节 模架顶部通过M900D( ZSL1250)塔式起重机标准节到达外框->通过外框4台施工电梯（核心筒楼梯）到达地面；③通过泵管架 模架顶部通过2套泵管架到达外框->通过外框4台施工电梯（核心筒楼梯）到达地面。
安全疏散路线如图7所示。
4 塔楼临时消防安全管理
目前，在建超高层的火灾防范是一项极为复杂的系统工程，是落实我国“安全第一，预防为主”的安全生产方针的重要举措。在工程建设消防难度不断增加的今天，消防安全管理是施工安全管理不可忽视的重要内容，而预防火灾事故发生是消防安全管理的首要任务。
武汉中心消防安全管理理念为：贯彻预防为主、防消结合的方针，本着自防自救的原则，实行严格管理和科学管理，具体包括：①以塔楼临时消防研究为指导（见图8）；②加强危险源控制；③加强作业人员消防技能；④加强责任制度落实。
5 结语
本文针对武汉中心工程临时消防重难点，结合工程特点，研究了超高层临时消防技术，主要内容如下。
1)提出一种“立面分区、分级泵送、水箱中转、重力补给”的分段分层阶梯泵送的临时消防体系。
2)当每段水平结构施工完毕以后，用正式水箱及正式供水管道代替临时消防设施，提高临时消防体系的安全性。
3)通过在模架顶部设置消防水箱保证了模架消防零空档。
4)通过利用变频泵、雨水回收系统、采用合理的消防体系及临时消防与正式消防交互使用，满足绿色施工的需求。
5)塔楼模架上设置5条逃生通道，共9条逃生路线可迅速将模架上作业人员转移至地面，保证了逃生安全。
6)武汉中心贯彻预防为主、防消结合的方针，本着自防自救的原则，实行严格管理和科学管理的安全管理理念，有效保证塔楼消防安全。
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