關(guān)于地埋消防給水系統(tǒng)抗地下水浮力的研究

不少城市消防給水系統(tǒng)是埋在地下的，這樣有幾個好處，一是節(jié)省城市空間，減少資金投入。消防給水系統(tǒng)多則占地幾百平方，少則占地幾十平方，在寸土寸金的城市用地，每每節(jié)省這么多用地，節(jié)省多少資金啊？是不言而喻的。二是有效利用了空間。我們將消防給水系統(tǒng)埋在地下，上面可以停車，可以種草坪，可以種樹，既美化了環(huán)境，又凈化了空氣，空間得到了綜合利用。消防給水系統(tǒng)埋在地下，好處是顯而易見的，但也出現(xiàn)了新的問題？什么問題呢？就是巨大的箱體要承受地下水浮力作用，尤其是雨季來臨，地下水位上升，對箱體的破壞作用就更為明顯，稍不留神，就會破壞整個消防給水系統(tǒng)。

一、傳統(tǒng)消防給水系統(tǒng)設(shè)計缺陷

根據(jù)圖集《智能型箱泵一體化泵站設(shè)計圖集》蘇S/T08-2009和《HDXBF智能型箱泵一體化泵站應(yīng)用圖集》圖集號2011滬J/T-171的規(guī)定和要求，箱泵一體化泵站中的裝配式不銹鋼水箱箱體或復(fù)合不銹鋼水箱箱體，通常是由不銹鋼或復(fù)合不銹鋼底板、側(cè)板、頂板用不銹鋼螺絲或鍍鋅螺絲裝配而成，而且底板、側(cè)板、頂板分別是由若干不銹鋼或復(fù)合不銹鋼模壓塊按一定的模數(shù)和密封條裝配而成，以滿足儲水的需要。這樣的連接結(jié)構(gòu)，增加了現(xiàn)場安裝的麻煩，不但耗費不銹鋼板材、緊固件、密封條、人工費，而且工期長；還存在若干個連接面，遺留下若干個泄漏點；試壓和檢測以及維修也極不方便；另外，一個致命的缺陷是：原箱體擱置在地梁上，地下水位上升產(chǎn)生浮力，在浮力作用下，將給地埋消防給水系統(tǒng)產(chǎn)生致命的影響，這種影響體現(xiàn)在以下幾個方面：

一是對箱體表面的侵蝕作用。因為長期浸在水中，箱體表面在地下水流的作用下，容易出現(xiàn)銹斑，一旦出現(xiàn)外力作用，極易損壞水箱。

二是對內(nèi)部拉筋的扭曲作用。浮力將箱體整體抬升，破壞箱體的平衡，致使內(nèi)部拉筋扭曲，失去堅固箱體的作用。

三是對整體系統(tǒng)的抬升作用。地埋消防給水系統(tǒng)包括若干部分組成，包括水箱模壓板，內(nèi)部拉筋、消火栓泵房、噴淋泵房、槽鋼型材、連接螺栓、泵閥、管路及各種控制系統(tǒng)。箱體整體抬升后，內(nèi)部平衡被打破，對系統(tǒng)各個組成部分都會造成影響。

四是對系統(tǒng)管路的破壞作用。對水路與電路都會產(chǎn)生拉扯撕裂作用。

地下水浮力給消防給水系統(tǒng)是長久的，無時無刻不對箱體與消防給水系統(tǒng)產(chǎn)生著影響與作用。地下水浮力對消防給水系統(tǒng)影響與作用，因此，徹底消除浮力對箱體的作用，避免箱體底板若干個泄露點，解決安裝煩瑣、安裝工期長的弊端，達(dá)到節(jié)約材料和人力資源的目的，是地埋消防給水系統(tǒng)設(shè)計中不可忽視的重要環(huán)節(jié)。

二、解決地下水浮力給消防系統(tǒng)負(fù)面影響的新探索

本公司在多次實踐及試驗與研究的基礎(chǔ)上，對傳統(tǒng)地埋消防水箱進(jìn)行了重新設(shè)計，并探索出一種抗地下水浮力新思路。我們通過取消水箱底板、利用箱體側(cè)板與鋼筋混凝土整板基礎(chǔ)連接的結(jié)構(gòu)，不但徹底消除浮力對箱體的作用，而且箱體底板無泄露點，同時安裝方便、工程周期短、節(jié)約人力物力。

這種技術(shù)方案實施有三個要點：一是建立一個完善的箱泵一體化無浮泵站系統(tǒng)，這種系統(tǒng)包括不銹鋼水箱、消火栓泵房、噴淋泵房、槽鋼型材、連接螺栓、地坑和預(yù)埋螺栓等各個部份；二是將地坑由側(cè)壁基礎(chǔ)和底部的鋼筋混凝土整板基礎(chǔ)以及置于鋼筋混凝土整板基礎(chǔ)下部的砂石墊層構(gòu)成作為一個整體來考慮；三是將消火栓泵房和噴淋泵房通過預(yù)埋在鋼筋混凝土整板基礎(chǔ)中的預(yù)埋螺栓緊固在鋼筋混凝土整板基礎(chǔ)之上，并置于不銹鋼水箱內(nèi)。

這種結(jié)構(gòu)設(shè)計有幾個明顯特征：一是不銹鋼水箱由頂板和側(cè)板組成；二是槽鋼型材上面通過連接螺栓連接在不銹鋼水箱四壁側(cè)板的底面，且在兩者之間設(shè)有橡膠密封條；三是鋼筋混凝土整板基礎(chǔ)上設(shè)有一塊凹入的矩形平面，其長大于不銹鋼水箱長度，其寬大于不銹鋼水箱寬度；三是槽鋼型材下面通過預(yù)埋螺栓緊固在鋼筋混凝土整板基礎(chǔ)凹入平面之上，且在兩者之間設(shè)有橡膠密封條；四是鋼筋混凝土整板基礎(chǔ)上的凹入平面與凹入側(cè)面和槽鋼型材之間填充有密封膠，且密封膠為硅銅密封膠或硅鋼結(jié)構(gòu)膠；五是槽鋼型材下面與鋼筋混凝土整板基礎(chǔ)凹入平面之間連接的預(yù)埋螺栓上端淹埋在密封膠內(nèi)。

三、抗浮地埋消防給水系統(tǒng)的具體實施方式

附圖說明

附圖1為銘星地埋消防給水箱泵一體化泵站的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為銘星地埋消防給水箱泵一體化泵站的俯視圖結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖3為附圖1中I部分結(jié)構(gòu)移出放大圖。

在附圖1、2、3中：1不銹鋼水箱、101頂板、102側(cè)板、2噴淋泵房、3消火栓泵房、4地坑、401鋼筋混凝土整板基礎(chǔ)、4011凹入矩形平面、4012凹入矩形側(cè)面、402砂石墊層、403側(cè)壁基礎(chǔ)、5預(yù)埋螺栓、6連接螺栓、7槽鋼型材、8橡膠密封膠、9密封條。

具體實施方式，下面結(jié)合附圖對銘星地埋消防給水箱泵一體化泵站作進(jìn)一步解釋說明：

如附圖1、2、3所示，不銹鋼水箱1由頂板101和側(cè)板102組成；地坑4由側(cè)壁基礎(chǔ)402和底部的鋼筋混凝土整板基礎(chǔ)401以及置于鋼筋混凝土整板基礎(chǔ)401下部的砂石墊層402構(gòu)成；消火栓泵房3和噴淋泵房2通過預(yù)埋在鋼筋混凝土整板基礎(chǔ)中的預(yù)埋螺栓5緊固在鋼筋混凝土整板基礎(chǔ)401之上，并置于不銹鋼水箱1內(nèi)；槽鋼型材7的上面通過連接螺栓6連接在不銹鋼水箱1四壁側(cè)板102的底面，且在兩者之間設(shè)有橡膠密封條9；鋼筋混凝土整板基礎(chǔ)401上設(shè)有一塊凹入的矩形平面4011，其長大于不銹鋼水箱1長度，其寬大于不銹鋼水箱1寬度；槽鋼型材7的下面通過預(yù)埋螺栓5緊固在鋼筋混凝土整板基礎(chǔ)凹入矩形平面4011之上，且在兩者之間設(shè)有橡膠密封條9；鋼筋混凝土整板基礎(chǔ)401上的凹入矩形平面4011與凹入矩形側(cè)面4012和槽鋼型材7之間填充有密封膠8，且密封膠8為硅銅密封膠或硅鋼結(jié)構(gòu)膠；槽鋼型材7下面與鋼筋混凝土整板基礎(chǔ)401上的凹入矩形平面4011之間連接的預(yù)埋螺栓5上端淹埋在密封膠8內(nèi)。

新構(gòu)思采用鋼筋混凝土整板基礎(chǔ)401代替不銹鋼水箱1的底板，不但節(jié)約了底板材料，去除了底板的安裝環(huán)節(jié)，且完全徹底地避免了地下水浮力對水箱底板的作用，并消除了箱體底板滲漏，克服了施工工期長的弊端，節(jié)約了原材料與人力資源，還增加了底板強度。

四、地埋消防給水系統(tǒng)抗浮效果的檢測檢驗

抗浮地埋消防給水箱泵一體化泵站第一臺產(chǎn)品2014年5月份問世，第一臺新產(chǎn)品問世，我們對此進(jìn)行了嚴(yán)格的檢驗與檢測。我們進(jìn)行了如下試驗：一是將箱體注滿水，歷經(jīng)72小時后，我們逐一檢查箱體表面，沒有發(fā)現(xiàn)一個地方出現(xiàn)泄漏點，箱體也沒出現(xiàn)任何鼓脹等異常狀況。啟動系統(tǒng)運行，管路電路正常，泵站運營正常。二是將箱體水抽盡，置空，將水注入到箱體四周的土坑中，直至淹沒整個箱體，歷經(jīng)72小時后。我們進(jìn)入箱體進(jìn)行再逐一進(jìn)行檢查，箱體沒出現(xiàn)任何泄漏點，拉筋正常，無鼓脹等異?，F(xiàn)象。啟動系統(tǒng)運行，管路電路正常，泵站運營正常。

此后該泵站歷經(jīng)蘇北連續(xù)二周大雨洗禮，雨水最大時淹沒整個箱體深20厘米，本地非銘星生產(chǎn)的地埋給水消防系統(tǒng)紛紛出現(xiàn)整個箱體上浮，箱體破裂等不堪狀況，唯獨江蘇銘星供水設(shè)備有限公司生產(chǎn)的抗浮地埋消防給水系統(tǒng)安如泰山，紋絲不動，系統(tǒng)各部運行正常，贏得了建設(shè)單位的高度贊譽。

截止目前，江蘇銘星供水設(shè)備有限公司已生產(chǎn)了近百臺套，通過客戶回饋及我們總結(jié)，這款產(chǎn)品與市場上傳統(tǒng)的地埋水箱產(chǎn)品相比，具有以下幾個優(yōu)勢：一是抗浮效果好。因為設(shè)計時通過將底板與箱體聯(lián)在一起，箱體重量抵消了地下水浮力，所以，我們生產(chǎn)的一百多臺地埋消防給水系統(tǒng)沒有一臺因浮力而出現(xiàn)問題。二是系統(tǒng)維護(hù)好，內(nèi)部拉筋、泵站、管道，噴淋等各部運行正堂，無一損壞；三是結(jié)構(gòu)更牢固。上面種草栽樹及?？科嚊]有受到任何影響。四是節(jié)省了成本。人力成本節(jié)約25%，材料成材節(jié)省21%，工期縮短18%。

備注：本產(chǎn)品我公司已申請專利，謝絕妨造，如發(fā)現(xiàn)，必追求相關(guān)責(zé)任。