关键词:城市综合管廊;消防标准;火灾研究;消防设计;交通隧道0引言公路隧道、地铁隧道等传统交通隧道火灾研究已取得一些系统性成果。BEARD等*早从工程实践的角度总结了火灾探测和各类主、被动防火策略的问题、要求、当前科学技术发展，提出了交通隧道火灾下的人员应急措施、消防安全管理方案和工程应急程序的建议。INGASON等着重于梳理隧道火灾问题的理论科学进展(物理现象和动力学基础)，同时引申出相应的预测方法指南。这2本专著为隧道火灾研究与消防实践提供了详实的指导，但都未涉及综合管廊火灾问题。当前对综合管廊这类新型隧道火灾的研究仍处于起步阶段。早期管廊火灾的研究内容局限于工程经验探讨，近年来，开始利用试验、仿真等科学手段进行论证，探索相应的火灾规律，但相比成熟系统的交通隧道火灾研究还不够完善，未曾明确综合管廊与交通隧道两者的差异带来的火灾问题和研究方法的区别。张书豪综述了综合管廊燃气火灾和爆炸安全的相关研究成果，但是缺乏对综合管廊普遍发生电缆火灾的研究成果的归纳和探讨。1城市综合管廊的概念综合管廊定义为建于城市地下用于容纳2类及以上城市工程管线的构筑物及附属设施，一般容纳的市政管线有供水管道(包括给水管道、中水管道和消防管道)、排水管道(包括雨水管道和污水管道)、燃气管线、电力电缆、通信电缆和热力管道等。2城市综合管廊的发展借鉴综合管廊在shijiegeguo近200年的发展经验，我国当前稳步推进管廊建设的启示包括:充分借鉴管廊发展的欧洲模式和日本模式，促进绿色发展;完善法律法规体系，规范管廊建设和改造;统筹管廊建设时序和地域，实现地上地下统一规划;推进新工艺(大数据、物联网、建筑信息模型、地理信息系统、机器人及智慧运维平台)的开发和使用;实现规划、建设、运维全过程综合化管理。3城市综合管廊的火灾危险性根据综合管廊灾害事故统计，地震和火灾是其面临的2大主要灾害。潜在的火灾危险类型主要有电力电缆火灾、燃气火灾和污水管道火灾等。基于综合管廊火灾案例研究，发现综合管廊内起火原因多样，通常有电气火灾(短路、接触不良、线路超负荷和漏电)、明火火灾(人为入侵、非标准化作业)和可燃物泄漏火灾。综合管廊火灾特点为:可燃物种类多，数量大，燃烧时间长;空间受限，燃烧过程复杂;火场环境恶劣，扑救困难;影响范围广。4城市综合管廊火灾研究进展4.1基础问题研究4.1.1综合管廊火灾问题的特殊性近年来，针对综合管廊火灾问题的研究刚起步，而之前国内外学者已在相关的电力电缆燃烧特性及行为和隧道火灾动力学等方向开展了丰富的研究，取得了丰硕的研究成果。对隧道火灾的研究，着重于交通隧道火灾领域，其中封堵隧道火灾这类场景与综合管廊存在相似之处，但综合管廊作为一类特殊的市政隧道，与隧道在以下方面仍有所区别。1)管廊结构。2)可燃物种类及布置。3)通风排烟设计。4.1.2综合管廊火灾研究现状近2年，在国内外研究者的持续推动下，深层次研究自动灭火系统、通风排烟、探测报警、燃气爆炸及基础火灾动力学。在探测报警方面，蔡宙、李陈莹等对比点型感烟探测器、线型感温电缆探测器、分布式光纤探测器和图像型探测器试验，分别考量了核电厂综合管廊电缆密集交叉区、普通电力舱火灾场景，建议考虑日常管廊实时温度场监测，结合布置分布式光纤感温火灾探测器和图像型火灾探测器。4.1.3我们的相关研究通过近年来的研究，取得的主要成果包括:1)自行研制1∶8城市综合管廊火灾试验平台。2)自主发明了1种热烟试验发烟系统和1种基于光流技术的烟气二维速度场测量方法。3)研究了管廊常用10kV阻燃电缆的燃烧特性及行为，定量分析了管廊内燃烧强化现象。4)建立了顶棚射流*高温度的纵向衰减预测模型，并重新判定了Delichatsios高估的斯坦顿数;数学表征了竖直温度分布的自相似性;整合2个维度(纵向、竖向)，建立了综合管廊火灾强羽流驱动的顶棚射流二维温度场的经验性预测框架。5)针对一端强制通风导致火源的热释放速率增大的现象，开展了考虑环境风下羽流特性的综合管廊事故中排烟模式的优化研究和事故后排烟模式研究，实践论证了相邻2个防火分区设置通风区间的可行性。正在进行和未来的研究方向包括:密闭环境下的电缆火灾动力学、通风等边界条件介入后的极端火行为、综合管廊*优通风排烟策略及智能化控制、综合管廊机器人智慧探测方法等。4.2实践应用研究1999年，CANTO-PERELLO等梳理了综合管廊的发展历史，探讨了管廊在可持续发展中的关键作用和可行性。同时提出管廊日常运营时在消防安全方面需要注意的要求。随后，建立了一种结合彩色编码尺度、德尔菲法和层次分析法的专家系统，为管线的安全系统规划决策提供支持。管廊发展初期，工程师也从自身经验对消防设计提出意见:在初期火灾时可设置灭火器配置点，还可配置推车式干粉灭火器进行防护冷却灭火;提倡使用高压细水雾系统保护电缆。2012年，综合管廊国家标准、发布前(尽管其对消防系统要求条文也比较简单，依赖设计者自己分析把握)，对于消防灭火系统各地的消防审批部门有不同的做法，防火分区甚至有划分到300～900m。综合管廊自动灭火系统通常有水喷雾、细水雾、超细干粉、气溶胶等多种。目前有2大趋势:用超细干粉灭火系统取代传统S型气溶胶;②高压细水雾灭火系统取代水喷雾灭火系统。TOMAR同样认为技术性能高压细水雾具备优势，目前争议点在于1套系统到底能保护多少个防护区。监控与探测方面，越来越多的学者和设计单位考虑选用光纤传感技术。1997年，ISHII等论证了管廊内应用光纤进行温度探测的可行性。王鹏等认为如考虑温度报警及时性及规范支持，使用光纤光栅测温技术;如更多考虑报警准确性、可靠性及后期维护费用，建议使用分布式光纤测温;如考虑初始造价，建议采用感温电缆。戴文涛建议电力舱接头区采用非接触缆式线型感温火灾探测器;谢军提出综合管廊群监控概念。未来的管控需要应用物联网、人工智能、建筑信息模型、地理信息系统、云计算、大数据等新技术，搭建实时共享、仿真及分析功能的综合管廊可视化管理平台，纳入智能消防应急疏散系统，开发巡检机器人补充甚至代替人员巡检。5城市综合管廊消防规范要求我国在统筹、指导新建、扩建和改建的综合管廊指南是《城市综合管廊工程技术规范》(GB50838—2015)(简称新版)。在消防安全方面，相对于《城市综合管廊工程技术规范》(GB50838—2012)(简称旧版)，新版规定更明确，同时体现了规划先行、适度超前、因地制宜、统筹兼顾的原则。世界范围内，综合管廊的消防设计应根据国情和实践情况研究制定，当涉及具体消防设计时，不同的规范要求，乃至工程实施存在较大差异。在结构设计上，类似我国要求，西班牙Lezkairu综合管廊工程、卡塔尔Lusail城市综合管廊采用防火墙结合防火门划分防火分区。但Lezkairu管廊分区长度达到400m;韩国20世纪建造的管廊甚至不设防火分区，某些研究者提出的建议也是*低500m。阿布扎比管廊设计手册指出防火墙的设置根据地方当局的要求，可能需要，并非强制。中国台湾的《共同管道工程设计规范》也未对设置防火分区作出明确要求。通风排烟设计上，我国推拉型纵向通风方式与日本的要求以及其他多数国家的实际案例基本一致。印度不设置防火分区，采用更为经济的射流风机形式。相比我国执行事故后机械排烟，西班牙、马来西亚则依据烟气探测自动触发排烟系统，进行火灾事故中排烟。Lezkairu管廊要求排烟风机在400℃以内持续工作2h。近年来，我国连续发布了《城市工程管线综合规划规范》、《城镇综合管廊监控与报警系统工程技术标准》、《城市地下综合管廊建设规划技术导则》和《城市地下综合管廊运行维护及安全技术标准》，与此同时，一些行业协会，如中国工程建设标准化协会牵头制定《城市地下综合管廊管线工程技术规程》、《装配式钢结构地下综合管廊工程技术规程》也正在编制，推动综合管廊规范化进程。中国市政工程协会也立项了《城市综合管廊消防设施技术规程》和《城市综合管廊通风设施技术规程》等专业标准编制。地方层面，各省级甚至地级市建设部门都在修订适宜当地实施的综合管廊规程，统计见表1。表1我国地方综合管廊工程设计地方标准6研究不足与展望综合管廊火灾研究在各国学者的紧密推动下，已经取得了初步的成果，相关消防标准的制定也具备一定的发展，其中存在的不足分析如下:1)综合管廊的基础火灾问题的研究思路以借鉴传统交通隧道的成果为主，适用性很少得到充分的论证，研究内容还停留在对防灭火效果的验证、比选以及模型修正阶段，缺乏对综合管廊火灾态势演化机制的新理论支撑，没有形成系统、严密、完善的工程指南。2)综合管廊的实践应用研究很大程度依赖于工程师的设计经验，缺乏可供参考的综合管廊试验数据支持，也鲜有*新信息技术的应用。消防工程设计中出现的难题很少得到基础科学研究领域的关注。3)综合管廊特殊部位的火灾问题很少受到关注。4)综合管廊的消防规范标准不完善，专业消防规范十分有限。着眼于这些研究存在的不足和当下综合管廊消防标准进程的思考，笔者认为未来的研究应着重考虑以下方向:1)综合管廊结构标准段优化。主要包括管廊标准段的截面，扩大防火分区和扩大通风分区，对于圆形、矩形截面的管廊研究不能互相套用结论。是否存在一个高度、宽度范围，可继续挖掘。防火分区的扩大，需要全面综合考虑，扩大、合并通风分区，开启通风区间中间的逃生井盖作为火灾临时自然进风口，如何改进能够充分满足消防排烟要求还需要研究探讨。2)综合管廊特殊部位的研究。对于非标准段，如十字交叉口、T形交叉口等的火灾问题需要系统的探索。7 AcrelEMS-UT综合管廊能效管理平台(1)平台概述AcrelEMS-UT综合管廊能效管理平台集电力监控、能源管理、电气安全、照明控制、环境监测于一体，为建立可靠、安全、高效的综合管廊管理体系提供数据支持，从数据采集、通信网络、系统架构、联动控制和综合数据服务等方面的设计，解决了综合管廊在管理过程中存在内部干扰性强、使用单位多及协调复杂的根本问题，大大提高了系统运行的可靠性和可管理性，提升了管廊基础设施、环境和设备的使用和恢复效率。(2)平台组成安科瑞城市地下综合管廊能效管理系统是一个深度集成的自动化平台，它集成了10KV/O.4KV变电站电力监控系统、变电所环境监控系统、智能马达监控系统、电气火灾监控系统、消防设备电源系统、防火门监控系统、智能照明系统、消防应急照明和疏散指示系统。用户可通过浏览器、手机APP获取数据，通过一个平台即可全局、整体的对管廊用电和用电安全进行进行集中监控、统一管理、统一调度，同时满足管廊用电可靠、安全、稳定、高效、有序的要求。(3)平台拓扑图(4)平台子系统1）电力监控电力监控主要针对10/0.4kV地面或地下变电所，对变电所高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控，对0.4kV出线配置多功能计量仪表，用于测控出线回路电气参数和用能情况，可实时监控高低压供配电系统开关柜、变压器微机保护测控装置、发电机控制柜、ATS/STS、UPS，包括遥控、遥信、遥测、遥调、事故报警及记录等。2）环境监测环境监测包括温湿度、烟感温感、积水浸水、可燃气体浓度、门禁、视频、空调、消防数据的采集、展示和预警，同时也可接入管廊舱室内的水泵和通风排烟风机等设备集成的第三方系统完成管廊环境综合监控。3）马达监控马达监控实现对管廊电机的保护、遥测、遥信、遥控功能，实现对电机过载、短路、缺相、漏电等异常情况的保护、监测和报警。在需要的情况下可以设置联动控制。4）电气安全AcrelEMS-UT能效管理系统针对配电系统的电气安全隐患配置相应的电气火灾传感器、温度传感器，消防设备电源传感器、防火门状态传感器，接入消防疏散照明以及指示灯具的状态实时显示，并且对UPS的蓄电池温度、内阻进行实时监视，发生异常时通过声光、短信、APP及时预警。5）智能照明控制防火分区单独控制，分区内设置智能控制面板就地驱动器；开关驱动器连接消防报警系统，接收消防报警信息，强制打开驱动器回路。廊内上方安装智能照明传感器，使人员进入管廊内自动开启灯具，在管廊内停留灯具保持常亮，离开后灯具关闭。除了现场的控制方式外，还可用电脑端实现集中控制，实时远程监控当前区域的照明情况，必要时可远程控制该区域的照明。考虑现场模块分布较广，距离过长，除了现场的控制方式外，还可用电脑端实现集中控制，实时远程监控当前区域的照明情况，必要时可远程控制该区域的照明。系统支持单控、区域控制、自动控制、感应控制、定时控制、场景控制、调光控制等多种控制方式，支持延时控制，避免同时亮灯负荷对配电系统造成冲击。模块不依赖系统，可独立工作，每个模块均自带时间模块，可根据经纬度自动识别日出日落时间实现自动控制功能。8相关平台部署硬件选型清单（1）电力监控及配电室环境监控系统应用场合（10KV）产品型号功能10KV进/馈线AM6-L相间电流速断保护，相间限时电流速断保护（可带低压闭锁），相间过电流保护（可带低压闭锁），两段式零序过流保护，反时限相间过流保护（可带低压闭锁），零序反时限过流保护，过负荷保护，控制回路异常告警。10/0.4KV变压器AML-S分合闸位置、手车工作/试验位置、接地刀闸位置、硬接点信号(保护跳闸、装置告警、控制回路断线、装置异常、未储能、事故总等)、报文(过流、过负荷、超温报警、过温报警、装置告警、PT断线、CT断线、对时异常等)、遥控开关、故障波形分析(故障录波、故障波形、故障记录、跳闸、故障电流电压)等。智能操控装置ASD500一次回路动态模拟图、弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、自动温湿度控制及显示（标配一路强制加热）、远方/就地旋钮、分合闸旋钮、储能旋钮、人体感应、柜内照明控制、RS485接口、高压柜内电气接点无线测温。10KV计量PZ72L-E4/UT该仪表采用交流采样技术，能分别测量电网中的电流、电压、功率、功率因数和电能等参数，可通过面板薄膜开关设置倍率。带RS-485通讯接口，采用Modbus协议;也可将电量信号转换成标准的直流模拟信号输出;或带开关量输入/输出，继电器报警输出等功能。具有许昌开普研究院有限公司、中心检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。应用场合（0.4KV）产品型号功能0.4KV进/出线PZ72L-E4/UT该仪表采用交流采样技术，能分别测量电网中的电流、电压、功率、功率因数和电能等参数，可通过面板薄膜开关设置倍率。带RS-485通讯接口，采用Modbus协议;也可将电量信号转换成标准的直流模拟信号输出;或带开关量输入/输出，继电器报警输出等功能。具有许昌开普研究院有限公司、中心检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。无功补偿ARC测量I、U、Hz、cosΦ，具备过电压保护、欠流锁定、电网谐波过大保护功能,可控制电容器的投切，RS485/Modbus协议ANSVCANSVC低压无功功率补偿装置并联在整个供电系统中，能根据电网中负载功率因数的变化通过控制器控制电力电容器投切进行补偿,无功功率补偿装置采用散件组成方案，主要以电容电抗、投切开关、控制器等组成。ANSVG补偿方式:线性补偿，全响应时间