室外消防地下管线地下勘探与微创修复及智慧运维

1概述

我国是淡水资源十分缺乏的国家之一，因此节约水资源是我国的基本国策。2024年3月9日国务院第26次常务会议再此通过了新的《节约用水条例》，并与2024年5月1号起实行，其中第四条明确国家厉行节水，坚持和落实节水优先方针，深入实施国家积水行动，全面建设节水型社会，任何单位和个人都应当依法履行节水义务。

室外消防地下管线主要分为室内消火栓系统室外管线和自动喷水系统室外管线，当室内外消火栓合用一套消火栓泵时，室外消火栓和室内消火栓用水在室外合用供水管线，室外消防管线平时处于临时高压状态，一旦管线有漏损或者建筑失火，屋顶消防增压稳压设备就会启动对管网进行补水稳压，超过一定流量消防泵房消防泵继而会启动，室外地下消防管线承担了从消防水池将水输送到失火处的功能。

我国大量已建建筑工程中大量存在着室外消防地下管线漏水严重的现象，而且室外消防地下管线的漏水又会影响到工程的消防安全，很多地方室内外消火栓中的水量及水压根本达不到消防灭火的要求，因此无论是从节水的要求还是消防安全的角度，如何找到一个低成本修复“看不见摸不着的”室外消防地下管线的漏水问题是摆在全社会十分紧迫的一项工作。

2室外消防地下管线修复的现状

之前大量已建工程中室外消防地下管线的敷设位置及埋深往往与最后的竣工图纸是对不上的，究其原因主要有以下两点：

1、早期工程建设中BIM技术还没有得到应用，室外工程综合管线错综复杂，通常有给水、污水、雨水、强电、弱电、路灯、天然气、消防等管线，有的工程还有蒸气、工艺管道等。室外市政设计单位主要负责市政道路、雨水污水的设计，电力公司、天然气公司、网络公司、自来水、景观公司等专业单位将大量公共配套管线陆续叠加到市政图纸上，后期一般也没有非常科学的管线碰撞检查与优化布置过程，造成巿政工程施工总承包单位与各专业施工单位在施工管线时因频频碰撞而造成实际的管线布置及埋深与原设计并不一致，有的地方差异会很大，各管线的实际走向与埋深后期施工总承包单位通常也不再在原设计图上进行偏差的标注，最终提交的竣工图往往就是最初的设计图，只是盖了一个竣工章而已。

2、早期工程施工中绝大部分工程均没有管线隐蔽工程的照片或视频资料，更没有实际走向与埋深标高的定位测量数据，造成后期运行过程中一旦出现问题，特别是水管渗漏现象出现后再进行测漏及维修的难度变得很大。室外消防地下管线都是压力水管，通常压力在0.45MPa以上（一般市政供水压力为0.25MPa），早期室外消防地下管材设计中会选用球墨铸铁管或者其他钢管，理论上这些金属管道的强度很高，使用寿命也是很长的，超过一般房屋的设计寿命（50年），但是实际工程中，室外消防地下管线在使用3-5年后就会频频出现问题，原因有主要有以下五点：

1）消防管线在施工铺设时就缺乏管线地基的处理措施，施工完毕后覆土处理一般也是采用小型挖土机进行机械施工方式，造成后期运维过程中消防管线因地基不均匀沉降而造成接口处变形过大，接口密封圈受到侵蚀，慢慢地造成管子接头处薄弱而造成管道渗水。

2）管子覆土的土质中夹杂着大量的石块、水泥块、砖块等尖锐硬物，管道在不间断受压后会刺伤管道的管壁而造成管道渗水。

3）后期绿化施工时不注意避让消防地下管线（通常工程中对天然气管道上方绿化限制比较严格，其他的管线相对薄弱很多），有些树木随着根系的长大而影响到原来铺设的管道，造成管道接口处变形而产生渗水现象。

4）室外消防管道与室内消防管道接驳处因两种之间的基础沉降不同而造成管道水平变形，超过设计补偿的极限而造成管道渗水现象。

5）一般室外工程后期会进行一些新的施工，后期的施工方因实际室外地下管线与竣工图不符，在施工过程对原来的室外消防管道造成损伤的现象时有发生。

综上所述，很多已建建筑的室外消防地下管线在使用不长时间后就会出现管道渗漏现象，造成消防管道压力下降而造成屋顶消防水箱稳压水泵频繁启动，当渗漏量比较大的时候还会启动地下消防主泵，当水泵启动次数过多会造成水泵电机损坏，从而不仅会造成用电浪费还会影响到消防安全，但要精准的找到复杂的地下消防管网的渗漏点，并进行及时的微创修复，目前是工程维修中的老大难问题，每年因室外消防管道渗漏而造成的水资源浪费也达到了惊人的数量。

3室外消防地下管线渗漏微创修复的途径与方法

地下管线的探测包括探查和测量两部分工作内容。前者是现场查明各种地下管线的敷设现状及在地面的投影位置、埋深、规格、管线类别、材质等属性，并在地面设置标志，内业录入各种探查的信息数据；后者是对查明的管线点、附属设施进行测量，计算出各管线点的三维坐标，生成坐标数据库。根据信息数据库和坐标数据库处理编绘生成综合地下管线电子图。

消防管线明确后，管道查漏主要采用以下几种方法：

（1）音听检测法：音听检测法主要是根据拾取的漏水声音，来判断漏水位置及漏量情况。主要应用于各类管道的漏水普查，需在环境噪音干扰较小的情况下进行。优势在于仪器便捷，操作简单，不受管径、材质、检测时间限制。音听检测法分为阀栓听音和地面听音两种，前者用于查找漏水的线索和范围，简称漏点预定位；后者用于确定漏水点位置，简称漏点精确定位。

（2）阀栓听音法：阀栓听音法是用听音杆直接在管道暴露点（如消火栓、阀门及暴露的管道等）听测由漏水点产生的漏水声，从而确定漏水管道，缩小漏水检测范围。

（3）地面听音法：当通过预定位方法确定漏水管段后，用电子放大听漏仪在地面听测地下管道的漏水点，并进行精确定位。听测方式为沿着漏水管道走向以一定间距逐点听测比较，当地面拾音器靠近漏水点时，听测到的漏水声越强，在漏水点上方达到最大。

（4）示踪气体检测法：示踪气体检测技术的核心在于利用一种特殊的混合气体——目标氢气和氮气（5%氢气，95%氮气），这种混合气体在注入管道后，即使是非常微小的泄漏，氢气也会因为其极小的分子尺寸而快速逸出，从而携带氮气形成可检测的泄漏迹象。气体检测仪器能够敏锐地捕捉到这些泄漏信号，判断大概位置，再采用超声波检测仪进行拾音定点漏水位置。

很多单位日常的消防维保都是委托第三方专业机构来承担维保责任的，但地下管线渗漏的修复一般都不在维保范围之内，根据多年的研究与实践，借助现代物探与检漏技术已经基本可以实现比较科学经济的渗漏微创修复，同时将修复后的消防给水系统引入到数字化运维平台，进而实现消防系统的后期智慧监管。

现将室外消防管线渗漏微创修复方法汇总如下：

1.由甲方提供房屋的原始消防给水设计或竣工图纸；设计单位对原有消防系统做一次全面的诊断分析，根据现有的图纸及消防设计规范对区域内消防进行改造提升，尤其对有多个消防泵房的系统，施工过程会出现乱接或者错接，导致管线混乱，分不清哪个单体建筑对应哪个消防水池泵房及屋顶水箱，改造设计后优化消防系统，合并消防水池泵房及室外消防管线，在保证消防安全的基础上更加经济合理，维护简洁方便。

2.由专业公司对室外消防地下管线进行一次全面的勘探，把管线走向、埋深、控制井与控制阀门等进行精准的测绘，并形成实际真实的地下管线图（走向与埋深等）

3.在设计单位对整个消防系统全面的分析后优化消防系统的基础上，增加部分重点区域的分区控制阀门，综合利用“基于水量平衡原理流量监测法”、“基于压力变化原理的压力监测法”、“基于气体浓度变化原理的气体示踪法”等，进行地下管线的渗漏点探测与定位。

4.根据检漏的报告，在设计单位人员的指导下由专业公司进行精准开挖，找到漏点后进行管道及阀门维修或者更换。

5.如果发现部分管道弥漫式渗漏，则需对该部分区域所有相同管道进行重新更换铺设处理。

修复完成后进行水压强度和水压严密性试验，气密性试验应在水压强度试验和管网冲洗合格后进行，试验压力为设计工作压力，稳压24小时，应无泄漏。最后依据GB/T24356-2023《测绘成果质量检查与验收》的要求，对项目中管线图质量的数学精度和地理精度以及管线图质量的整饰质量和资料质量（资料完整性、整饰规整性）进行详查，形成最终竣工管线图。

4修复后室外地下消防管线数字化智慧运维新模式

为了使修复后的室外地下消防管线后期运维实现智慧控制，需要在修复之前就进行数字化方案设计，通过在消防分区关键节点上增设远程水表、阀门、传感器等硬件手段，将消防管线的补水、压降及实际压力等数据在线传送到平台，当管道再次出现渗漏或其他异常情况时平台可以及时给出报警信号

下面以某单位的实际案例说明该平台的基本功能与使用方法。

系统功能示意图：

XXX单位消防地下管网运维平台

总平面布局图

屋顶水箱液位指示与补水监测

消防水池液位指示与消防主泵监测

管道水压监测

分段控制阀门的启停

在线运行状态指示

点击《总平面布局图》（图略）

呈现整个区域的地下管线平面布局图及控制阀门位置图

点击“室外管线”可以显示该管线的直径与埋深，点击控制阀门可以显示规格型号及参数

点击《屋顶水箱液位指示与补水监测》（图略）

呈现消防屋顶水箱的实际液位指示以及稳压泵的补水记录

屋顶水箱液位指示-动态液位

补水监测（图略）

点击《消防水池液位指示与消防主泵监测》

呈现消防水池液位指示及消防主泵启动的记录

点击《管道水压监测》（图略）

呈现总平面图布局图，已布置的管道水压监测点，点击所在点显示监测点的编号、位置及压力。

在线运行状态指示（图略）

管道一切正常时管线呈正常绿色状态，当出现泄漏水压变化或补水时，所在管线呈红色流动状态。