鄭 超

(深圳市市政設(shè)計研究院有限公司,518029,深圳∥工程師)

目前,我國地鐵車站通常劃歸為1個獨立的消防管理單元。根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗,若地鐵車站周邊水量或水壓不滿足消防要求,則通常要在該站設(shè)置消防泵房或者增加消防水池來增大供水壓力。然而每站增設(shè)消防泵房或消防水池又會面臨造價增加的情況。對此,本文提出地鐵群組消防水模式,將數(shù)座地鐵車站劃分為1個車站群組,在滿足消防要求且保證可靠性的前提下,通過合理控制群組規(guī)模,統(tǒng)一進(jìn)行車站群組水消防設(shè)計。

按區(qū)域統(tǒng)一進(jìn)行消防供水設(shè)計,已在辦公建筑群及高校校園等民用建筑領(lǐng)域中得到應(yīng)用[1-2];在軌道交通領(lǐng)域,北京地鐵4號線[3]也曾有類似的分析,而且地鐵停車場及車輛段(以下簡稱“場段”)中常常采用1套消防泵組供給場段內(nèi)多個單體使用。上述案例為地鐵群組消防設(shè)計提供了參考。然而地鐵車站群組水消防的具體分析計算及可靠性的研究卻鮮有提及,對此,本文對地鐵車站車站群組水消防系統(tǒng)的供水模式及設(shè)計進(jìn)行系統(tǒng)性分析。

1 地鐵車站群組的消防供水模式

地鐵車站間距短則可能僅幾百米,最遠(yuǎn)不過數(shù)公里,這為車站群組區(qū)域消防提供了可能。《地鐵設(shè)計規(guī)范》[4]規(guī)定,一條線路的防火設(shè)計應(yīng)按同一時間發(fā)生一次火災(zāi)考慮。根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》(以下簡稱“《消規(guī)》”)[5]對建筑群共用臨時高壓消防給水系統(tǒng)的要求,公共建筑宜為同一產(chǎn)權(quán)或物業(yè)管理單位。由于地鐵車站往往是屬于同一產(chǎn)權(quán)或者物業(yè)單位,不屬于工礦企業(yè),故可將地鐵車站群組作為特殊的公共建筑群統(tǒng)一考慮,采用共用臨時高壓消防給水系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)域供水。

將幾座車站劃歸為1個消防單元進(jìn)行統(tǒng)一考慮,將位于群組中心位置的1座車站設(shè)為消防主站,并在消防主站設(shè)置1處消防泵房;若該主站消防水量不滿足要求,則設(shè)置消防水池;消防主站負(fù)責(zé)整個群組內(nèi)車站及區(qū)間消防用水的臨時高壓消防給水系統(tǒng)。群組臨時高壓消防給水系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1 群組消防臨時高壓消防給水系統(tǒng)示意圖

2 地鐵車站群組水消防系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 管網(wǎng)壓力損失計算

開展群組消防設(shè)計的前提是合理確定車站群組消防泵站的服務(wù)范圍,而服務(wù)范圍與消防供水的管網(wǎng)壓力損失有直接關(guān)系。因此,需要計算管網(wǎng)壓力損失情況。

根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》(以下簡稱“《消規(guī)》”),消火栓栓口動壓力不應(yīng)大于0.50 MPa,且當(dāng)大于0.70 MPa時必須設(shè)置減壓裝置?！兜罔F設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡稱“《火標(biāo)》”)[6]規(guī)定,消火栓口處的出水動壓力大于0.70 MPa時,應(yīng)設(shè)置減壓措施?？梢?兩個規(guī)范對消火栓出口動壓均有不超0.70 MPa的要求。本文考慮系統(tǒng)安全性及維護(hù)成本后提出:消火栓栓口動壓最小值為0.25 MPa,最大值為0.70 MPa;在區(qū)域消防服務(wù)范圍內(nèi)盡量采用常規(guī)消火栓,部分超壓位置(0.50～0.70 MPa)設(shè)置減壓穩(wěn)壓栓。根據(jù)《火標(biāo)》規(guī)定,地下車站的室內(nèi)消火栓設(shè)計流量按20 L/s計算,地下區(qū)間的室內(nèi)消火栓設(shè)計流量按10 L/s計算。由于區(qū)域消防為一個環(huán)網(wǎng)整體,故在本文的區(qū)間水力計算中,室內(nèi)消火栓設(shè)計流量統(tǒng)一取20 L/s。

當(dāng)前地鐵車站室內(nèi)消防管材及區(qū)間管材主要采用內(nèi)外涂環(huán)氧樹脂鋼管。本文將按此管材進(jìn)行水力計算。

管網(wǎng)壓力損失由管道沿程損失和管道局部損失組成。根據(jù)《消規(guī)》,管道沿程損失水力計算式為:

(1)

式中:

i——單位長度管道沿程水頭損失,單位MPa/m;

C——海澄-威廉系數(shù),C=140;

q——管段消防給水設(shè)計流量,取20 L/s;

di——管道的內(nèi)徑,取0.15 m。

由式(1)計算可得,i= 8.31×10-5MPa/m。局部水頭損失按管道沿程水頭損失的30%來估算,由此進(jìn)而可獲得單位長度的管網(wǎng)壓力損失。經(jīng)計算,考慮管道沿程損失和管道局部損失后,管道每1 000 m的水頭損失約為0.108 MPa。

2.2 線路坡度對消防泵房最遠(yuǎn)服務(wù)距離的影響

地鐵區(qū)間線路通常會有一定的坡度。根據(jù)《地鐵設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定,地鐵區(qū)間最小線路坡度宜取3‰,有困難條件下可取2‰。本文將根據(jù)這兩個坡度值,按消防主站位于最不利V字坡和最有利人字坡兩種情況對消防管網(wǎng)壓力損失進(jìn)行計算。

分析中,最不利點的消火栓最小動壓按0.25 MPa計算,消火栓最大動壓按0.70 MPa計算,鄰站的最不利點消火栓通常在該站站廳層,地鐵車站標(biāo)準(zhǔn)站的站廳層消火栓口距站臺層消防管網(wǎng)最低點高度約為7.20 m。計算可得,在不同線路坡度時的消防泵房最遠(yuǎn)服務(wù)距離如表1所示。

表1 在不同線路坡度時的消防泵房最遠(yuǎn)服務(wù)距離

2.3 車站群組的消防劃分規(guī)模

基于消防泵房最遠(yuǎn)服務(wù)距離,扣除車站范圍內(nèi)的最遠(yuǎn)供水距離(即消防車站與區(qū)間分界點處(車站進(jìn)水點)到最不利點消火栓的距離),再考慮實際地鐵區(qū)間距離數(shù)據(jù),即可獲得該地鐵車站群組消防劃分規(guī)模。

本文以某地鐵項目為例,地鐵車站區(qū)間長度為1.2 km,車站長度為230 m,車站寬度為21 m;結(jié)合管道拐彎情況,車站最遠(yuǎn)供水距離按350 m考慮(具體項目應(yīng)按實際情況取值)。將表1的消防泵房最遠(yuǎn)服務(wù)距離減去最遠(yuǎn)供水距離(350 m),即可得到該地鐵車站群組消防劃分規(guī)模,如表2所示。

表2 地鐵車站群組消防劃分規(guī)模表

從表2可以看出,當(dāng)若區(qū)間長度為1.2 km,線路坡度為3‰時,若消防主站位于人字坡頂點,則可按五站六區(qū)間規(guī)模劃分地鐵車站群組,進(jìn)行消防設(shè)計;若消防主站位于V字坡最低點,則可按三站兩區(qū)間規(guī)模劃分地鐵車站群組,進(jìn)行消防設(shè)計。

2.4 預(yù)警及閥門控制

通常地鐵車站消防管網(wǎng)布置為水平成環(huán)或豎向成環(huán),并在在站廳層公共區(qū)和設(shè)備區(qū)增加連接管,以減少環(huán)網(wǎng)長度。

在車站群組消防供水設(shè)計中,考慮到管網(wǎng)輸送距離及漏損情況,需增加對鄰站消防管網(wǎng)壓力和流量的監(jiān)控。建議在鄰站的站廳公共區(qū)環(huán)網(wǎng)、站廳設(shè)備區(qū)環(huán)網(wǎng),以及站廳和站臺間豎向管道等部位設(shè)置壓力傳感器,以確保在消防水壓力異常時能及時聯(lián)動報警。

在一般設(shè)計中,區(qū)間消防管道常常設(shè)置電動閥門。在車站群組消防供水設(shè)計中,區(qū)間消防管道不僅為區(qū)間消防供水,還承擔(dān)為相鄰車站輸送車站消防用水的任務(wù)。為避免發(fā)生火災(zāi)時區(qū)間電動閥門關(guān)閉從而影響鄰站消防供水安全,故不建議在區(qū)間消防管道上安裝電動閥門。此外,建議在各區(qū)間消防管道上增設(shè)電磁流量計,實時遠(yuǎn)程監(jiān)控管道水量變化,以便掌握消防管網(wǎng)的漏損情況,及時對漏損位置進(jìn)行判斷。圖2為區(qū)間消防管道電磁流量計安裝示意圖。在區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道處,也建議增設(shè)消防聯(lián)通管。

注:DN 150表示管道的公稱直徑為150 mm;XH為消火栓。

火災(zāi)發(fā)生時及時啟泵至關(guān)重要,壓力開關(guān)是直接自動啟動消防水泵主要設(shè)施。為避免壓力開關(guān)發(fā)生故障無法及時啟動消防水泵,建議在消防泵房內(nèi)增設(shè)備用的壓力開關(guān)。

2.5 水泵接合器的設(shè)置

水泵接合器是消防給水設(shè)計中不可或缺的消防設(shè)施。根據(jù)《消規(guī)》,每個水泵接合器的給水流量為10～15 L/s。當(dāng)群組消防作為整體考慮時,室外僅需設(shè)置2套水泵接合器即可滿足給水流量要求。但由于車站之間存在一定的距離,且《消規(guī)》規(guī)定,臨時高壓消防給水系統(tǒng)向多棟建筑供水時,消防水泵接合器應(yīng)在每座建筑附近就近設(shè)置。因此,本文認(rèn)為每座車站均應(yīng)設(shè)置2套水泵接合器。當(dāng)該站發(fā)生火災(zāi)時候,消防車可通過就近水泵接合器向室內(nèi)消火栓給水管網(wǎng)補水,從而確保該車站的消防供水。

2.6 鄰站單體控制室的設(shè)置

消防主站和鄰站共用一套消防給水系統(tǒng),由于消火栓控制點位多,且消防泵房和消防控制室間存在一定距離,故消防聯(lián)動信號在傳輸中會出現(xiàn)一定的衰減。為了保證消防系統(tǒng)安全運行,實現(xiàn)就近管理,需在鄰站設(shè)置車站單體控制室,并將鄰站報警主機(jī)設(shè)置到單體控制室內(nèi),設(shè)置專線通過區(qū)間接至消防主站控制室,由消防主站控制室對各鄰站進(jìn)行總體監(jiān)控。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時,消防水泵是否手動關(guān)閉由具有管理權(quán)限的人員根據(jù)火災(zāi)撲救情況確定。

3 結(jié)語

地鐵車站群組消防設(shè)計雖具有節(jié)約地下空間資源、降低投資、節(jié)能降耗的明顯優(yōu)勢,但設(shè)計時需要根據(jù)線路坡度及所用管材等實際工程項目情況進(jìn)行具體分析,核實消火栓超壓情況,進(jìn)而合理控制車站群組消防規(guī)模。

此外,建議增設(shè)壓力傳感器、電磁流量計及壓力開關(guān),監(jiān)測管網(wǎng)運行狀況,確保消防系統(tǒng)安全穩(wěn)定。