天津高银117大厦位于天津滨海高新区海泰南北大街与津静公路交口,是一幢集甲级办公、酒店、旅游观光、精品商业于一体的特大型超高层摩天大楼。主楼地上总建筑面积约37万m²,地下3层(局部4层),地上117层(130个结构层),结构高度596.5m,为中国结构第一高楼,建成后将成为天津市乃至京津地区极具代表性的标志性建筑。如图1所示。

超高层建筑不同于传统建筑,因其高度较高,建筑面积大而出彩。在超高层建筑施工过程中,仅低区40~50m的高度可以采取正常措施进行火灾的扑灭。除此之外,超高层建筑往往是一个地区乃至城市的标志性建筑,社会影响力巨大,若施工期发生火灾,弥漫的烟气和大量的高空坠物,不仅给周边区域带来极大的风险,更易造成恶劣的社会影响。超高层建筑施工过程中对于垂直运输系统极为依赖,楼层内有大量人员施工,若发生火灾,则极难完成对楼内人员的疏散与救援,火灾带来的人员和财产损失均不可小觑。

因此,为了保障主楼施工期消防安全,项目必须做出周密、合理的安排,制定出最佳的供水方案及相应的安全保障措施,以确保施工的正常进行。同时临时消防也是保证现场消防的重要措施,尤其对预防火灾发生而言,意义尤为重要。

117塔楼临时消防及供水系统采用水箱中转水泵加压的方式供水,分别在B3层、L18层、L33层、L39层、L48层、L63层、L79层、L94层、L106层和屋面层设置临时水箱。如表1所示。

水泵采用高低液位控制,保证各水箱始终有水,各临时水箱用水泵自下而上接力提升,部分楼层采取减压措施。塔楼供水主管分别设置两路管径DN100镀锌钢管(消防用)和两路管径DN50镀锌钢管(生产用),主管均安装于核心筒外侧,每层接两路DN32支管作为施工用水终端,每层设2个消火栓,内配消防水枪和消防带。随着结构主体的施工,及时安装正式消火栓给水系统,在结构封顶后,消火栓系统基本施工完成,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,临时供水系统逐步拆除。如表2所示。

1)首先把水泥基础上平面找平,使其在同一平面上,误差控制在±0.5cm。

2)焊接槽钢槽钢根据水箱尺寸焊接好,其大小应与水箱底板尺寸相符,槽钢焊接完成后,对角测量尺寸,误差控制在±0.5cm,并且所有焊缝要连接均匀,排缝一致。

1)根据水箱单板上的印号及说明,排列、连接水箱的底板,同时在两张单板之间添加密封胶条,用ф10mm的螺栓连接。使底板密封牢固,螺栓加力时要一次均匀加力,每个螺栓加力3~4次,不得一次性用力过猛,否则因用力不均匀而造成裂板现象。

2)用固定角铁连接底板和槽钢,使水箱箱体更加牢固地固定在槽钢基础上。

3)安装各帮根据水箱单板上的印号及说明,找出水箱帮体的各层帮号,并且预先分开,用螺栓组装帮体。把水箱板立好,找正,使帮板与底帮形成90°夹角,并且加密封胶条,紧固螺栓。

4)安装内拉筋内拉筋根据水箱尺寸,找对拉筋的数量及长度。用拉筋板测量拉筋对丝紧固部位,画印、打眼、上对丝、紧固,使拉筋平整地与水箱箱体保持平衡。如箱体与拉筋之间有较大误差,可通过调整螺栓紧固程度来调整误差大小,直到把误差调整到最小为止。

5)安装盖板最后安装水箱顶部盖板,均匀地紧固螺栓,不得用力过大或太小。把水箱的所有紧固件调整好后,根据图纸开孔位置,开好各水管,上好法兰以便对接阀门。

6)水箱全部安装完毕后,进行统一检查、调整,试水不渗漏为合格。

临时消防系统是现场施工过程中重要的保证措施。为防止117塔楼施工现场火灾的发生,在顶模增设消防箱,在门卫处设置临时消防水泵控制柜。在发生紧急情况且临时消防系统无响应时,启动门卫处的临时消防水泵按钮,以保证临时消防的及时供应,防止意外发生。

项目在门卫室处设立1个消防水泵控制柜。为保障临时消防用水的及时供应及在发生紧急情况时,做出及时有效的应对措施,决定在地下室3层临水水箱处加设1台临时消防水泵,以及在每个转换层(L18,L33,L48,L63,L79,L94,L106,屋面)加设2台消防水泵专门应对紧急情况。在门卫室处加设1个控制柜(控制柜由专业厂家设计及安装),从每个转换层加设的消防水泵控制柜上引出信号线(弱电专用屏蔽线,可以屏蔽其他设备发出信号的干扰,以保证控制按钮的正常使用),把信号线引至门卫处的控制柜。从而实现在门卫室可以控制临时消防水泵的启停,保证塔楼临时消防的绝对安全。

每个转换层增设临时消防水泵:水泵均采用变频消防泵组,一用一备。水泵出水口处均设电接点压力表,控制水泵启停;也可以通过在门卫处的控制柜控制临时消防水泵的启停。

考虑顶部防火需求,项目在塔楼顶模钢平台、挂架中部及底部各加设2台消防箱,内配灭火器、消防带、消防枪。在塔楼临时消防管道上接出一路管径为DN100的临时消防管道,分别供应塔楼南北两侧的消火栓,以保障在发生紧急情况时,临时消防供水可以及时供应。

顶模顶升期间,消防水管暂时中断。项目于顶升平台上安装2个容量为5m³的应急水箱,接泵后,供应急使用;挂架每个施工区域配备灭火器,便于第一时间控制火情;项目安排专人巡查各层,并定期检查灭火器是否失效,确保顶升期间顶模平台的消防安全。

顶部施工时,焊接作业量大,可燃材料纷繁复杂且堆放较为集中,无论是起火风险还是控制难度,都是项目部研究临时消防系统的重中之重。考虑到顶升模架起火后,施工电梯搭载人数有限,且烟气蔓延迅速易造成伤亡,项目部决定研发一套施工方便快捷、成本低廉且切实有效的顶部逃生系统。

据117大厦整体施工部署可知,大厦核心筒施工时,筒内水平楼板较为滞后,一般筒内水平楼板滞后18层左右,而筒外水平楼板滞后15层左右。项目部于主塔楼顶部安装制作1个逃生爬梯,位于核心筒西北角,逃生爬梯采用液压顶升控制装置,预先在剪力墙上安装埋件等装置。逃生爬梯上部与顶模第8层走道板相通,下部与外框钢梁相接。逃生爬梯随核心筒顶升模架顶升而同步提升,解决了模架顶升时消防水箱使用不便的难题。

遇紧急情况,顶模平台操作人员需要安全撤离时,可通过应急逃生通道逃到安全的地方。逃生路线:挂架→挂架第8层楼梯间→逃生梯→核心筒内钢楼梯→地面→地面安全通道→地面安全区域。

逃生爬梯安装在核心筒西北角外围,上部通往顶模第8层走道,下部通往核心筒外围楼板结构。如图2所示。

为方便外围水平结构钢梁安装,拟在压型钢板楼层与爬梯之间设置一段活动塔梯,遇到钢结构时可用塔式起重机移动活动塔梯位置以避免冲突,活动塔梯高度为20m,底部设置加宽底座以增强其稳定性。

上述消防系统及逃生爬梯系统经天津高银117大厦工程实际应用,效果良好,施工方便经济,施工中未出现起火、系统失效等问题。通过一系列措施,完善了国内现有超高层消防领域的逃生理论,尤其是施工期消防安全的预防与控制,完美地确保117大厦过程施工及后续使用的安全性,创造了良好的经济和社会效益。以上所述系统为今后超高层建筑消防安全防护提供了新的思路及做法,参考价值大,应用前景广阔。