穆育紅

（北京城建設(shè)計發(fā)展集團(tuán)股份有限公司，北京 100037）

隨著中國城市化進(jìn)程的加速，軌道交通建設(shè)進(jìn)入成熟期，作為軌道交通的主要組成部分，消防及運(yùn)營安全越來越受到重視。近年來消防規(guī)范不斷更新，專用于地鐵的防火設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)也發(fā)布實施。由于各地市政水源條件、市政自來水部門要求、消防強(qiáng)審與驗收部門要求不同，目前各條線路消火栓系統(tǒng)方案差別較大，如上海地鐵13號線1、2、3期，北京地鐵14號線，北京地鐵八通線南延、北京地鐵19號線等，它們開通的時間不同，遵守的消防規(guī)范不同，地鐵線路的消防方案也有區(qū)別。對不同時期線路的消火栓給水系統(tǒng)方案梳理和分析研究，以期探索找到符合地鐵項目特點(diǎn)的消防方案，提高地鐵運(yùn)營安全。

1 軌道交通消防給水系統(tǒng)的相關(guān)規(guī)范差異性分析

軌道交通的消防規(guī)范版本不斷更新，專門針對地鐵的消防標(biāo)準(zhǔn)也已頒布實施。GB50974—2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》、GB50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》、GB50084—2017《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》、GB51298—2018《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》，是最近幾年新線地鐵建設(shè)中用到的最新設(shè)計規(guī)范。這些新規(guī)對地鐵消防系統(tǒng)的設(shè)計方案帶來新的調(diào)整，甚至可以說是變革。

《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》于2014年開始施行，比之前使用的《建筑設(shè)計防火規(guī)范》增加了很多新條款、新要求，而且其他消防規(guī)范也相繼更新，對地鐵消防設(shè)計有很大影響，且部分條款難以執(zhí)行。

2018年底《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》開始實施，與消火栓規(guī)范的條款有一些差異，見表1?！兜罔F設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》等規(guī)范的調(diào)整，更適用于地鐵工程的消防給水系統(tǒng)方案設(shè)計，在執(zhí)行規(guī)范時消防系統(tǒng)方案更加合理，而且便于實現(xiàn)。

表1 消防規(guī)范相關(guān)條款差異性Table 1 Different requirements related to fire hydrants under different fire codes

2 軌道交通消防給水系統(tǒng)演變與應(yīng)用方案研究

2.1 第一階段

上海地鐵某項目在2015年12月底通車，施工圖紙早在2014年完成，執(zhí)行的消防規(guī)范主要是2006版《建筑設(shè)計防火規(guī)范》與2013版《地鐵設(shè)計規(guī)范》。車站采用消防泵房內(nèi)只設(shè)置兩臺消防主泵、消火栓按鈕啟泵的消防方案。該項目在2015年底準(zhǔn)備消防驗收過程中，上海市消防局要求執(zhí)行《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，主要內(nèi)容①車站消火栓系統(tǒng)要做到自動啟泵；②必須保證有兩個出入口設(shè)有室外消火栓。

由于車站消防泵房已沒有空間增設(shè)消防穩(wěn)壓裝置，要做到水力自動啟泵，只能設(shè)置流量開關(guān)實現(xiàn)自動啟泵。上海地鐵車站一般都有兩路市政消防水源引入管，因此在車站最高層(站廳層)只設(shè)消防泵房不設(shè)消防水池，消防泵從市政給水管網(wǎng)直接抽水加壓。第一次改造時，消防泵揚(yáng)水干管一端設(shè)置了流量開關(guān)，流量開關(guān)的啟泵流量為一個消火栓的流量5 L/s。當(dāng)打開靠近流量開關(guān)一側(cè)的站廳層消防管網(wǎng)上的一支消火栓(見圖1)時，流量開關(guān)動作，消防泵自動啟泵無問題。但當(dāng)打開遠(yuǎn)離流量開關(guān)一側(cè)的消防環(huán)網(wǎng)上的一支消火栓時，流量開關(guān)不動作，消防泵不自動啟泵。需要繼續(xù)打開一支消火栓，流量開關(guān)才動作，消防泵啟動。

圖1 上海地鐵車站第一次改造方案的消防泵房平面(增設(shè)一個流量開關(guān))(單位：mm)Figure 1 The fire pump room with a flow switch added in the first renovation plan for Shanghai Subway Station

主要原因是，常規(guī)民用建筑單體的消防管網(wǎng)主要由豎向消防立管構(gòu)成，而地鐵車站消防環(huán)網(wǎng)是水平成環(huán)的，而且站廳消防水平環(huán)網(wǎng)長400～500 m，再經(jīng)站臺層與區(qū)間的消防環(huán)網(wǎng)連接，地鐵消防水平管網(wǎng)規(guī)模更大更長，打開遠(yuǎn)端一個消火栓時，水流優(yōu)先從就近側(cè)供給消火栓系統(tǒng)，不能及時補(bǔ)充到遠(yuǎn)端消火栓出水點(diǎn)，消防泵房揚(yáng)水干管上的流量開關(guān)感知的水流變化小于1個消火栓的流量，因此不能即時動作。調(diào)整方案后，在消防泵揚(yáng)水干管的另一端，增設(shè)一個流量開關(guān)(見圖2)，這時無論打開哪個消火栓，流量開關(guān)都能迅速動作，消防泵實現(xiàn)自動啟泵。流量開關(guān)的啟泵流量為5 L/s。

現(xiàn)場調(diào)試還發(fā)現(xiàn)(見圖2)，當(dāng)打開任意點(diǎn)附近的兩個消火栓時，流量開關(guān)也能及時動作，消防泵迅速啟泵，說明雖然確定流量開關(guān)的啟泵流量是5 L/s，但是當(dāng)只打開一個消火栓時，水流不均勻，消防泵房內(nèi)管網(wǎng)流量達(dá)不到5 L/s，流量開關(guān)不動作，只有加大消防用水量才能讓流量開關(guān)迅速動作啟泵。

圖2 上海地鐵車站第二次改造方案的消防泵房平面(增設(shè)2個流量開關(guān))Figure 2 The fire pump room with two flow switches added in the second renovation plan for Shanghai Subway Station

針對地鐵系統(tǒng)存在一些難以執(zhí)行的條款，《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》規(guī)范管理組回復(fù)了地鐵設(shè)計如何執(zhí)行消火栓規(guī)范中的一些條款，如消防泵房可設(shè)置在站廳層及以上樓層；至少有2個出入口室外有要有消火栓保護(hù)；室外消防流量不小于20 L/s。

在新建地鐵項目中，有的城市消防局認(rèn)可消火栓規(guī)范組回函，地鐵車站就按消火栓規(guī)范及規(guī)范組回函執(zhí)行，如沈陽、南寧、合肥；有的城市消防局不認(rèn)可消火栓規(guī)范組回函，就完全執(zhí)行了消火栓規(guī)范，如上海、青島、蘇州等地。

2.2 第二階段

經(jīng)過幾年新舊消防規(guī)范過渡期，各線路對消火栓給水系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。如北京某地鐵線路工程，在2017- 2018年與土建配合，執(zhí)行消火栓規(guī)范，按360 m3儲存車站室內(nèi)外消防水量(室內(nèi)20 L/s，室外30 L/s，火災(zāi)持續(xù)時間2 h)。因2018年底12月施行的GB51298—2018《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》有一些條款表述不夠清晰，理解上存在爭議，因此當(dāng)時按消火栓規(guī)范及規(guī)范組專家回函進(jìn)行施工圖設(shè)計，設(shè)置了消防水池、車站室內(nèi)、室外及地下區(qū)間三組消防泵組。車站消防泵房內(nèi)不僅設(shè)有消防主泵，同時設(shè)置了消防穩(wěn)壓裝置(兩臺穩(wěn)壓泵和一座穩(wěn)壓罐)，都從消防水池吸水加壓。消防泵揚(yáng)水干管上設(shè)有壓力開關(guān)自動啟泵，兩個出入口室外設(shè)有消火栓。

車站消防驗收時，消防專家要求打開一支消火栓試驗自動啟泵，結(jié)果現(xiàn)場消火栓噴了很久壓力開關(guān)遲遲沒有動作。穩(wěn)壓泵參數(shù)：Q=1 L/s，H=55 m，穩(wěn)壓泵啟泵壓力P1=0.30 Mpa，穩(wěn)壓泵停泵壓力P2=P1/ 0.85=0.35 MPa，壓力開關(guān)動作值P=0.20 MPa(見圖3和圖4)。現(xiàn)場觀察壓力表找到問題，由于車站規(guī)模大，站廳消防水平環(huán)網(wǎng)長度超過500 m，雖然泵房內(nèi)消防揚(yáng)水干管已經(jīng)成環(huán)，減少了環(huán)網(wǎng)長度，但消防管網(wǎng)壓降也很難達(dá)到壓力開關(guān)設(shè)定值，把壓力開關(guān)動作值調(diào)高到0.25 MPa，很快壓力開關(guān)動作，消防泵啟動。

圖3 施園站消防泵房大樣 Figure 3 Details of the fire pump room for Shiyuan Station

圖4 施園站消防平面 Figure 4 The plane of fire protection for Shiyuan Station

分析消防泵房大樣圖，采用國標(biāo)圖集15S90915S909《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》圖示版中提供的計算方法，由于地鐵車站消防環(huán)網(wǎng)的特殊性，不能按設(shè)定值實現(xiàn)及時啟泵，壓力開關(guān)的啟泵值不能過低，需要現(xiàn)場不斷調(diào)試，找到合理的設(shè)定值。

2.3 第三階段

2019年10月，北京地鐵某線開始給排水消防系統(tǒng)施工設(shè)計，該線單水源車站設(shè)有消防水池消防泵房、只儲存室內(nèi)消防水量144 m3，消防泵房內(nèi)設(shè)有消防主泵與穩(wěn)壓泵組，設(shè)置壓力開關(guān)啟泵、流量開關(guān)啟泵。至少有2個地鐵出入口有室外消火栓保護(hù)。

在消防泵揚(yáng)水管上設(shè)置了以下設(shè)備：①電接點(diǎn)壓力表。設(shè)定值與持壓泄壓閥動作值一致，在持壓泄壓閥超壓泄水時，電接點(diǎn)壓力表動作，發(fā)出報警信號給車站車控室，值班人員能夠及時發(fā)現(xiàn)消防泵房有超壓泄水現(xiàn)象，需要現(xiàn)場查看，防止消防泵房被大量泄水淹沒失去作用。②遠(yuǎn)傳壓力表。能夠在車控室觀察到平時與消防時的管網(wǎng)壓力值，隨時了解管網(wǎng)壓力情況。③市政水源跨越管。與穩(wěn)壓泵組出水管合并后，設(shè)置流量開關(guān)，再接至消防主泵揚(yáng)水干管上。消防主泵接穩(wěn)壓管后，兩端分別設(shè)壓力開關(guān)及閥門，在泵房內(nèi)成環(huán)。這幾項措施保證消防主泵在地鐵車站或區(qū)間發(fā)生火災(zāi)時能夠迅速自動啟泵。

由于設(shè)置了市政給水跨越管，把消防水源與消防泵揚(yáng)水干管連通，消防管網(wǎng)既由穩(wěn)壓裝置穩(wěn)壓，也由市政管網(wǎng)穩(wěn)壓(見圖5)。穩(wěn)壓泵參數(shù)是固定的，而市政水壓是波動的，為了不受市政水壓的干擾，消防穩(wěn)壓泵組只能采用高壓穩(wěn)壓方案，即穩(wěn)壓泵壓力高于市政水壓，而壓力開關(guān)動作值也要高于市政壓力，否則市政水壓的波動造成壓力開關(guān)無法動作。目前按0.4 MPa定義的壓力開關(guān)動作值。

圖5 北京地鐵新線消防泵房系統(tǒng)圖 Figure 5 The system in the fire pump room of the new Beijing Metro line

為了保證市政跨越管上的流量開關(guān)及時動作啟泵，不再以一個消火栓流量作為動作值，流量開關(guān)的啟泵流量確定為2.5 L/s，這樣即使現(xiàn)場只有一個消火栓打開，壓力開關(guān)如果不能及時動作，流量開關(guān)也能及時動作啟泵。

該線基本是以一站一區(qū)間來劃分消防保護(hù)單元(見圖6)，但是在區(qū)間超過2 km時，會在區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道或廢水泵房處設(shè)置消防連通管，增加消防單元的安全性，并以消防連通管為界，兩側(cè)車站各保護(hù)一半?yún)^(qū)間，兩個消防供水單元之間不連通，減少水壓的互相干擾。

圖6 北京地鐵某線消防供水單元劃分示意圖 Figure 6 The water supply divisions for fire protection in the new Beijing subway line

3 結(jié)論與建議

通過已通車線路不同時期的地鐵消防給水系統(tǒng)方案與調(diào)試運(yùn)行結(jié)果，前后對比分析，總結(jié)出地鐵消防系統(tǒng)設(shè)計要根據(jù)其土建條件、消防管網(wǎng)特性、運(yùn)營管理的特殊性、消防安全的重要性綜合考慮。既保證地鐵消防安全，不引起土建規(guī)模方案及與投資的巨大變化，也符合消防規(guī)范的要求，做到火災(zāi)時及時有效地 滅火。要在每條線路的現(xiàn)場調(diào)試與后期運(yùn)營管理中，發(fā)現(xiàn)問題、分析原因，及時調(diào)整完善地鐵消防方案，更好地適應(yīng)地鐵環(huán)境與運(yùn)營需求，滿足不斷更新的消防規(guī)范，提高地鐵消防減災(zāi)能力。

考慮到目前地鐵車站埋深越來越大，市政給水壓力在夜間經(jīng)常超過0.4 MPa，會導(dǎo)致管網(wǎng)壓力超過1.0 MPa，存在消防管網(wǎng)漏水、自動啟泵、壓力開關(guān)無法動作等諸多風(fēng)險。未來建議結(jié)合消防引入管上設(shè)置減壓閥、選用接口承壓大的管材等相關(guān)措施，進(jìn)一步研究合適的低維護(hù)高可靠性的消火栓給水系統(tǒng)。