关于地埋消防给水系统抗地下水浮力的研究

不少城市消防给水系统是埋在地下的，这样有几个好处，一是节省城市空间，减少资金投入。消防给水系统多则占地几百平方，少则占地几十平方，在寸土寸金的城市用地，每每节省这么多用地，节省多少资金啊？是不言而喻的。二是有效利用了空间。我们将消防给水系统埋在地下，上面可以停车，可以种草坪，可以种树，既美化了环境，又净化了空气，空间得到了综合利用。消防给水系统埋在地下，好处是显而易见的，但也出现了新的问题？什么问题呢？就是巨大的箱体要承受地下水浮力作用，尤其是雨季来临，地下水位上升，对箱体的破坏作用就更为明显，稍不留神，就会破坏整个消防给水系统。

一、传统消防给水系统设计缺陷

根据图集《智能型箱泵一体化泵站设计图集》苏S/T08-2009和《HDXBF智能型箱泵一体化泵站应用图集》图集号2011沪J/T-171的规定和要求，箱泵一体化泵站中的装配式不锈钢水箱箱体或复合不锈钢水箱箱体，通常是由不锈钢或复合不锈钢底板、侧板、顶板用不锈钢螺丝或镀锌螺丝装配而成，而且底板、侧板、顶板分别是由若干不锈钢或复合不锈钢模压块按一定的模数和密封条装配而成，以满足储水的需要。这样的连接结构，增加了现场安装的麻烦，不但耗费不锈钢板材、紧固件、密封条、人工费，而且工期长；还存在若干个连接面，遗留下若干个泄漏点；试压和检测以及维修也极不方便；另外，一个致命的缺陷是：原箱体搁置在地梁上，地下水位上升产生浮力，在浮力作用下，将给地埋消防给水系统产生致命的影响，这种影响体现在以下几个方面：

一是对箱体表面的侵蚀作用。因为长期浸在水中，箱体表面在地下水流的作用下，容易出现锈斑，一旦出现外力作用，极易损坏水箱。

二是对内部拉筋的扭曲作用。浮力将箱体整体抬升，破坏箱体的平衡，致使内部拉筋扭曲，失去坚固箱体的作用。

三是对整体系统的抬升作用。地埋消防给水系统包括若干部分组成，包括水箱模压板，内部拉筋、消火栓泵房、喷淋泵房、槽钢型材、连接螺栓、泵阀、管路及各种控制系统。箱体整体抬升后，内部平衡被打破，对系统各个组成部分都会造成影响。

四是对系统管路的破坏作用。对水路与电路都会产生拉扯撕裂作用。

地下水浮力给消防给水系统是长久的，无时无刻不对箱体与消防给水系统产生着影响与作用。地下水浮力对消防给水系统影响与作用，因此，彻底消除浮力对箱体的作用，避免箱体底板若干个泄露点，解决安装烦琐、安装工期长的弊端，达到节约材料和人力资源的目的，是地埋消防给水系统设计中不可忽视的重要环节。

二、解决地下水浮力给消防系统负面影响的新探索

本公司在多次实践及试验与研究的基础上，对传统地埋消防水箱进行了重新设计，并探索出一种抗地下水浮力新思路。我们通过取消水箱底板、利用箱体侧板与钢筋混凝土整板基础连接的结构，不但彻底消除浮力对箱体的作用，而且箱体底板无泄露点，同时安装方便、工程周期短、节约人力物力。

这种技术方案实施有三个要点：一是建立一个完善的箱泵一体化无浮泵站系统，这种系统包括不锈钢水箱、消火栓泵房、喷淋泵房、槽钢型材、连接螺栓、地坑和预埋螺栓等各个部份；二是将地坑由侧壁基础和底部的钢筋混凝土整板基础以及置于钢筋混凝土整板基础下部的砂石垫层构成作为一个整体来考虑；三是将消火栓泵房和喷淋泵房通过预埋在钢筋混凝土整板基础中的预埋螺栓紧固在钢筋混凝土整板基础之上，并置于不锈钢水箱内。

这种结构设计有几个明显特征：一是不锈钢水箱由顶板和侧板组成；二是槽钢型材上面通过连接螺栓连接在不锈钢水箱四壁侧板的底面，且在两者之间设有橡胶密封条；三是钢筋混凝土整板基础上设有一块凹入的矩形平面，其长大于不锈钢水箱长度，其宽大于不锈钢水箱宽度；三是槽钢型材下面通过预埋螺栓紧固在钢筋混凝土整板基础凹入平面之上，且在两者之间设有橡胶密封条；四是钢筋混凝土整板基础上的凹入平面与凹入侧面和槽钢型材之间填充有密封胶，且密封胶为硅铜密封胶或硅钢结构胶；五是槽钢型材下面与钢筋混凝土整板基础凹入平面之间连接的预埋螺栓上端淹埋在密封胶内。

三、抗浮地埋消防给水系统的具体实施方式

附图说明

附图1为铭星地埋消防给水箱泵一体化泵站的主视结构示意图；

附图2为铭星地埋消防给水箱泵一体化泵站的俯视图结构示意图；

附图3为附图1中I部分结构移出放大图。

在附图1、2、3中：1不锈钢水箱、101顶板、102侧板、2喷淋泵房、3消火栓泵房、4地坑、401钢筋混凝土整板基础、4011凹入矩形平面、4012凹入矩形侧面、402砂石垫层、403侧壁基础、5预埋螺栓、6连接螺栓、7槽钢型材、8橡胶密封胶、9密封条。

具体实施方式，下面结合附图对铭星地埋消防给水箱泵一体化泵站作进一步解释说明：

如附图1、2、3所示，不锈钢水箱1由顶板101和侧板102组成；地坑4由侧壁基础402和底部的钢筋混凝土整板基础401以及置于钢筋混凝土整板基础401下部的砂石垫层402构成；消火栓泵房3和喷淋泵房2通过预埋在钢筋混凝土整板基础中的预埋螺栓5紧固在钢筋混凝土整板基础401之上，并置于不锈钢水箱1内；槽钢型材7的上面通过连接螺栓6连接在不锈钢水箱1四壁侧板102的底面，且在两者之间设有橡胶密封条9；钢筋混凝土整板基础401上设有一块凹入的矩形平面4011，其长大于不锈钢水箱1长度，其宽大于不锈钢水箱1宽度；槽钢型材7的下面通过预埋螺栓5紧固在钢筋混凝土整板基础凹入矩形平面4011之上，且在两者之间设有橡胶密封条9；钢筋混凝土整板基础401上的凹入矩形平面4011与凹入矩形侧面4012和槽钢型材7之间填充有密封胶8，且密封胶8为硅铜密封胶或硅钢结构胶；槽钢型材7下面与钢筋混凝土整板基础401上的凹入矩形平面4011之间连接的预埋螺栓5上端淹埋在密封胶8内。

新构思采用钢筋混凝土整板基础401代替不锈钢水箱1的底板，不但节约了底板材料，去除了底板的安装环节，且完全彻底地避免了地下水浮力对水箱底板的作用，并消除了箱体底板渗漏，克服了施工工期长的弊端，节约了原材料与人力资源，还增加了底板强度。

四、地埋消防给水系统抗浮效果的检测检验

抗浮地埋消防给水箱泵一体化泵站第一台产品2014年5月份问世，第一台新产品问世，我们对此进行了严格的检验与检测。我们进行了如下试验：一是将箱体注满水，历经72小时后，我们逐一检查箱体表面，没有发现一个地方出现泄漏点，箱体也没出现任何鼓胀等异常状况。启动系统运行，管路电路正常，泵站运营正常。二是将箱体水抽尽，置空，将水注入到箱体四周的土坑中，直至淹没整个箱体，历经72小时后。我们进入箱体进行再逐一进行检查，箱体没出现任何泄漏点，拉筋正常，无鼓胀等异常现象。启动系统运行，管路电路正常，泵站运营正常。

此后该泵站历经苏北连续二周大雨洗礼，雨水最大时淹没整个箱体深20厘米，本地非铭星生产的地埋给水消防系统纷纷出现整个箱体上浮，箱体破裂等不堪状况，唯独江苏铭星供水设备有限公司生产的抗浮地埋消防给水系统安如泰山，纹丝不动，系统各部运行正常，赢得了建设单位的高度赞誉。

截止目前，江苏铭星供水设备有限公司已生产了近百台套，通过客户回馈及我们总结，这款产品与市场上传统的地埋水箱产品相比，具有以下几个优势：一是抗浮效果好。因为设计时通过将底板与箱体联在一起，箱体重量抵消了地下水浮力，所以，我们生产的一百多台地埋消防给水系统没有一台因浮力而出现问题。二是系统维护好，内部拉筋、泵站、管道，喷淋等各部运行正堂，无一损坏；三是结构更牢固。上面种草栽树及停靠汽车没有受到任何影响。四是节省了成本。人力成本节约25%，材料成材节省21%，工期缩短18%。

备注：本产品我公司已申请专利，谢绝妨造，如发现，必追求相关责任。