高层建筑消防水池有效体积的确定与水质保护

水泵重新启动以及多个系统先后启动等工况，在这些情况下，要求启泵时水池水位必须处在该水泵轴中心标高以上，否则消防水泵不能自灌吸水启动。

因此消防水池可利用体积只能从多组水泵中泵轴位置最高的位置算起，该水位以下的水不能计入消防水池有效体积。

例如：某一类建筑消防给水系统的消防水池设在地下二层，泵房地面标高－９．００ｍ；消防水池底标高－９．５０ｍ；喷淋泵吸水管安装标高－８．６０ｍ；消火栓泵吸水管安装标高－８．３０ｍ，试判断满足消防水泵自灌式吸水时消防水池计算基准面。

分析：从安装标高可知，消火栓泵吸水管、喷淋泵吸水管、泵房地面、吸水坑底、水池底都不在同一标高上，计算消防水箱有效体积时可供需选择的基准面有几种可能：（１）消防水池底；（２）吸水坑底；（３）喷淋泵吸水管轴中心；（４）消火栓泵吸水管轴中心；（５）泵房地面。

如果按（１）（２）（５）计算，显然能满足火灾初期两个系统的静态条件下启动，一旦水泵运行至泵轴以下水位时发生故障或停电，主备切换或提水泵重新启动，而此时水位处在泵轴下水泵不能启动。

同理，如按（４）计算则不能满足消火栓泵先启动喷淋泵后启动的要求。

因此，在选择计算基准面时应定在位置最高的喷淋泵的吸水管中心即（３）才能保证各工况下的水泵自灌式吸水启动。

２　消防水池的水质污染及保护问题
建筑内的消防水池体积一般都很大，大多数消防水池长期不清洗致使各种微生物滋生繁衍，腐蚀和堵塞消防管道从而影响系统的可靠性。

２．１　消防水池内微生物的来源
（１）消防水源　许多建筑处于城市供水管网的末梢，其游离余氯小于０．０５ｍｇ／ｌ，微生物得不到彻底灭活而进入消防水池。

另外，有些地方利用建筑附近的天然水体作消防水源，没有进行消毒杀菌处理，使消防水池内微生物超标。

（２）溢流管　溢流管严禁设置阀门，
高层建筑消防水池有效体积的确定与水质保护
张勇明 黄仕元 袁杏 南华大学城市建设学院 ４２１０００
前言
近年来城市相继涌现大量高层甚至超高层建筑，按照相关规范要求，这些建筑都必须设置消防水池。

但由于设计者对消防水泵运行缺乏认真分析，从而导致消防水池有效体积偏小。

消防水质对消防系统近期影响不很明显，但随使用年限增加水质恶化将会加剧管材腐蚀，导致管道阻力增大甚至引起管道堵塞。

１　水泵自灌式吸水时消防水池有效体积的计算
水泵自灌式吸水方式具有不需要引水装置且可靠性高等特点，因此各设计规范规定消防水泵应采用自灌式吸水方式。

有些设计者在设计中虽然将消防水泵设计成自灌式吸水方式，但在计算消防水池有效体积时缺乏认真思考，出现计算值偏小的情况。

下面我们来分析其原因：
首先，我们应明确自灌式吸水的定义：当吸水面低于泵中心轴时水泵为自吸式工作；当吸水面高于泵轴时水泵为自灌式工作。

水泵启动包括三种工况：１）水泵在静止状态下启动；２）水泵发生故障主备切换或停电后重新启动；３）不同消防系统水泵先后启动。

无论什么情况下，消防水泵启动时消防水池水位应保证在泵轴之上。

正常情况下消防水池必须贮满水，该水位必须在所有水泵中心轴之上以满足水泵静止启动。

水泵一旦启动且运行不出现故障，消防水池内的水都能被吸上，故消防水池有效体积可以算至池底。

若消防泵在运行中出现机械故障主备切换或停电后
如果溢流管不采用间接排水方式或间接排水间距不够以及排水点环境受到严重污染，微生物就会通过溢流管进入消防水池，在消防水池缺氧条件下厌氧兼厌性氧微生物迅速繁衍，使消防水质恶化变臭。

（３）通气管　通气管主要用来空气对流，使消防水池内的空气不断更换。

如果把通气管设在污染严重的位置，空气中的微生物很容易进入消防水池。

（３）检修人孔　消防水池都应设置检修人孔以便于检修人员进入消防水池内检修。

然而施工完后，人孔四周并没有高出１００ｍｍ使检修孔盖与池顶板不能密闭，水池顶上大量的厌氧或兼性厌氧微生物乘虚而入，严重影响水质。

２．２　消防水池内主要微生物种类及影响机理
（１）铁细菌 铁细菌中最重要的锈铁嘉利翁菌（Ｇａｌｌｉｏｎｅｌｌａ　ｆｅｒｕｇｉｎｅａ），严格好氧和微好养，仅以二价铁作电子供体，化能自养。

将二价铁氧化成三价铁。

消防水池中有各种铁质管件，常由于水池中余氯使水酸化而氧化成二价铁。

消防水池有氧和微氧的环境为铁细菌提供温床，铁细菌继续氧化二价铁为三价铁（铁锈）沉积或附着于吸水喇叭口或带入消防管网内。

沉积越多就会阻塞管道和阀件，严重影响水泵吸水性能和管网的安全可靠性。

（２）硫酸盐还原菌和硫细菌 硫酸盐在厌氧条件下，被硫酸盐还原菌还原成硫化氢，再在有氧条件下，通过硫细菌作用将硫化氢氧化成硫酸。

消防水池底或空气稀薄，水池中硫酸盐被硫酸盐细菌还原成硫化氢使水质变臭。

硫化氢在水池中上升至水面，被空气中氧或硫细菌氧化成硫酸，腐蚀消防水池内各种铁质管件。

２．３水质防护有效措施
（１）设计措施 为减少消防水池内微生物，水源水质必须达标，从水源上控制微生物数量。

避免将通气管设置在污染严重的地方，且每个消防水池设置两根管径符合要求的通气管并远离检修人孔对角布置，以符合池内空气流动规律，使池内空气不断更新。

另外，消防水池溢流管排放应选择在污染较小的地方；采用符合要求的间接排水方式，并可适当加大空气隔绝间距；通气管和溢流管口应设置网格较小的防虫网罩。

对于大体积消防水池或设在转换层内的消防水箱，贮水多泄空不方便而且浪费大量水资源。

可以在泵房内设置循环水泵及加氯设备，使水不断循环并
（１）铺土工格栅：土工格栅沿边坡２．
５ｍ范围内铺设，路堤底在处理完地面后
即铺格栅，往上每隔７０ｃｍ铺一层，直至
基床底面。

土工格栅的纵轴向应与路堤横
断面主向一致，且不宜露出边坡面（边坡
处格栅内缩１０ｃｍ），且不宜设接头。

（２）连接固定格栅：土工格栅沿横向
接头采用塑料带绑扎，绑扎间距１ｍ。

铺
好的土工格栅每隔２．０～２．５ｍ用钢筋弯制的
钩头钉固定于填料面，以使铺好的土工格
栅平顺，与填料表面密内贴。

（３）填土：施工前必须测定填料的含水
量，如当含水量超过控制含水量３％时，应
将填料进行改良后填筑，填土压实密度应
达到９０％～９５％；为防止土工格栅被日晒
老化，对铺好的土工格栅及时分层填土压
实；填筑时，先填格栅两端，然后依次扩大，
避免格栅隆起，禁止车辆在铺好的土工格
栅上行走；按设计的铺土厚度铺土，每一填
层顶面局部高差不大于１０ｃｍ，以利于土工
格栅与土面密内贴；碾压时须由两侧向路
堤中心碾压，严禁出现反向顺序，压路机应
顺路堤纵向行驶碾压，行与行间重叠控制
在０．３ｍ～０．５ｍ，碾压区段间纵向应重叠１０
ｍ。

３．５　软土地基处理质量检测
软土地基天然含水量大，胀缩性高，
具有湿陷性，承载力低，在荷载作用下容
易产生滑动或固结沉降，同一路段、不同
观测项目的测点布置在同一横断面上，按
监测仪器设置表布设的断面、位置实施，
并可根据实际情况作适当的调整。

在施工
过程中，严格按指标和要求实施动态监
控，当发现侧向位移速率等指标不正常、
路基有失稳的趋势时，应立即向业主、设
计等相关单位通报，并立即采用向路基两
侧卸载、必要时两侧应再加反压护道等措
施进行处理。

４　结束语
目前该工程已验收合格。

根据现场施
工反馈，处理效果良好，复合地基强度增长
及沉降监测结果均符合设计要求，说明水
泥搅拌桩加土工格栅复合地基设计方案是
成功的，值得类似工程借鉴之用。

保证水体中的余氯指标。

近年来有设计者
将消防水泵试水装置设计成快速接头，同
时在其上面装设可移动加氯设备，既减小
水泵房空间又能保证水质，值得推广。

（２）施工措施 为了使消防水池在
补水和水泵循环时能充分流动，应将水池
每个角落做成４５度，既便于清洗又能使水
在池内成流线流动。

进水管、泄空管、水
泵吸水管应尽量布置在水池不同的方向；
在体积较大的水池中间设置导流墙且进水
管和出水管呈对布置以防止水池补水时短
流，有利于池内水的更新和流动。

（３）管理措施 改善水泵房和消防
水池上空通风条件，室内空气保持干净清
洁；防止水泵房内空气人为污染。

管理人员
要经常开启消防水泵试水，使水池内的水
循环流动；每次水池补水或试水应尽量使
水溢流，以便清洗溢流管。

定期对通气管和
池内水检查，发现水质变化应及时更新并
分析原因采取相应措施。

结语
消防水池体积计算看似简单，设计时
如果不仔细分析则有可能出现设计的有效
容积不够。

计算消防水池有效体积时一定
要综合考虑水泵运行的几种工况，为保证
水泵能随时启动，应以吸水管位置最高者
为计算基准面。

目前设计人员很少考虑消
防水质的保护，在设计中忽视消防水池水
质的保证措施。

水质恶化虽近期不会出现
很大的问题但潜在的危害却十分严重，设
计者应高度重视。