魏晨光，張永磊

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251)

《消防給水及消火栓系統(tǒng)規(guī)范》(GB50974—2014)在地鐵工程消火栓系統(tǒng)設計中的應用探究

魏晨光，張永磊

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251)

2014年發(fā)布的《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范》(GB50974—2014)相較于以往規(guī)范，針對地鐵車站的消火栓系統(tǒng)提出增加室外消防水量、明確臨時高壓消防給水系統(tǒng)的穩(wěn)壓裝置參數(shù)及消火栓按鈕不宜作為直接啟動消防水泵的開關的描述。通過對新增要求的理解，以實踐設計經(jīng)驗對地鐵消火栓系統(tǒng)設計方案進行研究分析，結論：地鐵工程室外消防水量在雙路市政水源的情況下可利用由市政水源接出的室外消火栓滿足水量要求，否則需設置消防水池；臨時高壓系統(tǒng)的穩(wěn)壓裝置流量取值宜為1～2 L/s，靜水壓力大于0.15 MPa且高于設定壓力值0.07～0.10 MPa，儲水容積宜為150～300 L；消防泵啟泵按鈕應保留。

地鐵工程；消火栓系統(tǒng)；室外消防水量；臨時高壓給水系統(tǒng)；穩(wěn)壓裝置；消防泵啟泵按鈕

消火栓系統(tǒng)作為地鐵工程中最主要的滅火設施，其系統(tǒng)方案設計的合理與否直接影響著整個地鐵工程系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定，在防止初期火災蔓延的功能上顯得尤為重要。以往的地鐵工程消火栓系統(tǒng)設計參照《建筑設計防火規(guī)范》(GB50016—2006 )[2]、《地鐵設計規(guī)范》(GB50157—2013)[3](以下簡稱《地規(guī)》)及《城市軌道交通技術規(guī)范》(GB50490—2009)[4]的要求執(zhí)行。2014年發(fā)布的《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范》(GB50974—2014)(以下簡稱《消規(guī)》)則對消火栓系統(tǒng)有了更加詳盡的要求。下面就既有地鐵工程的消火栓系統(tǒng)設計以及《消規(guī)》的新要求進行分析探討。

1 既有地鐵工程的消火栓系統(tǒng)設計概況

既有地鐵工程的消火栓系統(tǒng)設置情況如下：地鐵消火栓系統(tǒng)消防水源采用城市自來水，根據(jù)供水條件的不同，地鐵消火栓系統(tǒng)可分為高壓消防給水系統(tǒng)和臨時高壓消防給水系統(tǒng)。其中，高壓消防給水系統(tǒng)指城市自來水供水能始終保持滿足消火栓系統(tǒng)所需的工作壓力和流量，火災時無須消防水泵直接加壓的供水系統(tǒng)；臨時高壓消防給水系統(tǒng)指城市自來水供水平時不能滿足滅火設施所需的工作壓力和流量，火災時能自動啟動消防水泵以滿足水滅火設施所需的工作壓力和流量的供水系統(tǒng)。根據(jù)市政供水條件的不同，臨時高壓消防給水系統(tǒng)又包含以下2種設置情況。

(1)存在兩路消防水源條件，水量滿足要求但水壓不滿足滅火要求。地面及高架站需設置消防水泵及消防增壓穩(wěn)壓裝置來滿足壓力要求；地下車站通常僅設置消防水泵，并在消防水泵上設跨越管與室內(nèi)環(huán)狀消火栓管網(wǎng)連接，利用市政供水壓力來進行穩(wěn)壓。

(2)僅存在一路消防水源條件。地面及高架站需設置消防水池、消防增壓穩(wěn)壓裝置；地下車站由于車站間的消火栓管網(wǎng)通過區(qū)間相連接，可根據(jù)鄰站的消防水源情況考慮臨站供水方案(《城市軌道交通技術規(guī)范》8.5.2中有詳細說明)，此時仍可利用市政供水壓力，僅考慮消防增壓穩(wěn)壓裝置的設置與否。若不滿足臨站供水方案，則與上述地面及高架站的設置方案相同。

地下車站室內(nèi)消火栓系統(tǒng)用水量為20 L/s，無室外消防水量，地下區(qū)間消火栓系統(tǒng)用水量為10 L/s；地面及高架車站室內(nèi)、外消防水量根據(jù)建筑體量確定，無區(qū)間消防水量。車站內(nèi)設環(huán)狀消火栓系統(tǒng)給水管網(wǎng)，地下站站廳兩端各設2根豎管和區(qū)間消火栓給水管連接成環(huán)。消火栓箱內(nèi)設有啟泵按鈕(地下區(qū)間設在消火栓口旁)。室內(nèi)消火栓系統(tǒng)在車站室外合適設置水泵接合器，并在水泵接合器15～40 m范圍內(nèi)設置配套的室外消火栓。

2 《消規(guī)》中新增條款的理解及處理方案

2.1 地下車站室外消火栓設計流量的要求

《消規(guī)》中“表3.3.2建筑物室外消火栓設計流量”明確要求了地下建筑(包括地鐵)需要考慮室外消防水量(30 L/s)。同時，7.3.4要求“人防工程、地下工程等建筑應在出入口附近設置室外消火栓”。

首先應考慮規(guī)范增加此要求所要實現(xiàn)的目的。由于地下線工程在室外地面只有出入口的地面亭和風亭，建筑體積小且不存在可燃物即不存在火災危險，增設室外消防水量的目的筆者認為有兩點：首先是通過水泵接合器由室外消火栓經(jīng)消防車加壓向室內(nèi)消火栓系統(tǒng)供水，保證在室內(nèi)無法提供足夠滅火水量、水壓的極端情況下室內(nèi)消火栓系統(tǒng)能夠正常使用；其次是出入口附近的室外消火栓相當于建筑物消防電梯前室的消火栓，為消防隊員首先進攻、火災偵查和自我保護用。由于地下車站室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的保護范圍已包含出入口全部區(qū)域，由室外進入車站方向出入口內(nèi)的第一個室內(nèi)消火栓亦可起到消防電梯前室消火栓的作用，即使在此室內(nèi)消火栓附近位置發(fā)生火災導致其無法使用，由于車站存在多個出入口，消防隊員可由其他出入口進入車站，利用室內(nèi)消火栓進行滅火。因此，筆者認為不必在每個出入口都設置室外消火栓，在出入口附近設置2個室外消火栓(每個消火栓供水量為15 L/s)即可保證室外消防水量要求。

在能夠滿足兩路消防水源的情況下地下車站的室外消火栓設置仍可維持原有設計標準，由兩路市政供水管上各引出一個室外消火栓設置在出入口附近，同時保證室外消火栓15～40 m范圍內(nèi)設有數(shù)量一一對應的水泵接合器，即可滿足30 L/s的室外消火栓設計流量要求[5]。在僅能滿足單路消防水源的情況下，根據(jù)《消規(guī)》4.3.1.2“當采用一路消防供水或只有一條入戶引入管，且室外消火栓設計流量大于20 L/s或建筑高度大于50 m時”，應設置消防水池。由于此供水條件下地下車站室內(nèi)消火栓系統(tǒng)存在前述臨站供水方案實施的可能，當能夠滿足臨站供水方案條件時，筆者建議室內(nèi)消火栓系統(tǒng)優(yōu)先采用臨站供水方案，設置室外消防水池僅存儲室外的消防用水量，由單路市政供水管引管在出入口附近設置一個室外消火栓，而不設置室外消火栓管網(wǎng)，同時須保證室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的2個水泵接合器均在消防水池取水口15～40 m范圍內(nèi)，其中一個水泵接合器還應在室外消火栓15～40 m范圍內(nèi)，即將室外消防水池的取水口作為室外消火栓使用。室外消防水池不必與車站同步施工，可在試運營前期根據(jù)當時的市政供水條件來決定是否實施。此方案可減少室外消火栓管網(wǎng)及其配套消防增壓穩(wěn)壓裝置的實施，節(jié)省站內(nèi)空間，同時室外消防水池的設置靈活性大。

當室內(nèi)消火栓系統(tǒng)不能采用臨站供水方案即車站室內(nèi)、外消防用水量均需設消防水池存儲時，筆者建議采用以下3種設置方案[6]。

(1)方案1。室內(nèi)、外消防水量分設2座消防水池單獨存儲，其中存儲室外消防水量的消防水池如前述方案設于室外，而存儲室內(nèi)消防水量的消防水池考慮結合車站出入口設置，同時消防泵房盡量設置在站廳層此出入口附近，以便于取水。該方案無需設置室外消火栓管網(wǎng)及增壓穩(wěn)壓裝置，室外消防水池可延后施工根據(jù)工程進度及后期市政供水條件再決定是否實施。室內(nèi)消防泵房引水管路簡潔，方便實施。工程造價較高，占用站內(nèi)空間。

(2)方案2。室內(nèi)、外消防水量統(tǒng)一存儲在室外消防水池。該方案無需設置室外消火栓管網(wǎng)及增壓穩(wěn)壓裝置，消防水池可延后施工根據(jù)工程進度及市政供水條件決定是否實施。最大限度地減少車站建筑面積和結構荷載，工程實施難度較低，造價低。利于消防車遠離火場從水池取水。室內(nèi)消防泵房引水管路復雜，要同時滿足消防取水深度不可超過6 m要求和站內(nèi)消防泵自灌要求，導致埋深的限制需考慮防凍問題，在寒冷地區(qū)不利于使用。

(3)方案3。室內(nèi)、外消防水量統(tǒng)一存儲在室內(nèi)消防水池，設置位置同方案1室內(nèi)消防水池。該方案室內(nèi)消防泵房引水管路簡潔，方便實施。不影響城市景觀，防凍問題較好解決。由于消防取水深度不可超過6 m的限制，埋設較深的地下車站執(zhí)行此方案時無法滿足要求而需加設室外消火栓管網(wǎng)系統(tǒng)，同時在室內(nèi)增設增壓穩(wěn)壓裝置。占用了較大的建筑面積，對土建結構極為不利。

鑒于上述內(nèi)容，建議在埋深較深的地下車站優(yōu)先采用方案1、方案2，同時需要注意《消規(guī)》5.5.12 第2條規(guī)定：“附設在建筑物內(nèi)的消防水泵房，不應設置在地下三層及以下，或室內(nèi)地面與室外出入口地坪高差大于10 m的地下樓層”。當?shù)叵萝囌緹o法滿足此要求時，一定要將消防泵房設置在站廳層消防出入口的附近，以便于消防員能最快進入。在埋深較淺的地下車站可根據(jù)具體情況考慮采用方案3。針對方案3，在室外地下設置消火栓環(huán)網(wǎng)無疑會增加較大工程造價，同時由于其他市政管線的存在導致其施工難度較高，鑒于此，建議室外消火栓管網(wǎng)可在站內(nèi)站廳層成環(huán)網(wǎng)布置，由環(huán)網(wǎng)接支管至出入口附近的室外消火栓。同時，還需注意《消規(guī)》中4.3.9新增了消防水池應設置就地及消防控制中心或值班室等顯示水池水位裝置，同時應有最高和最低報警水位的要求。

2.2 臨時高壓系統(tǒng)的穩(wěn)壓參數(shù)的選定

大多數(shù)城市已建地鐵項目車站的臨時高壓系統(tǒng)的穩(wěn)壓做法是在消防主泵前設置跨越管道直接利用市政供水壓力穩(wěn)壓，而市政供水壓力為何值時可作為穩(wěn)壓條件利用在規(guī)范中無明確的規(guī)定。以往設計參考《高層民用建筑設計防火規(guī)范》[7](以下簡稱《高規(guī)》)中“高位消防水箱需保證最不利點消火栓靜水壓力不應低于0.07 MPa”的要求，市政供水壓力能夠滿足此要求即認為其滿足車站消防穩(wěn)壓要求[8]。而《消規(guī)》中要求“穩(wěn)壓泵的設計壓力應保持系統(tǒng)最不利點處水滅火設施在準工作狀態(tài)時的靜水壓力應大于0.15 MPa”。筆者認為，從規(guī)范發(fā)布的時序性及消防安全角度考慮，當市政供水壓力能夠保證系統(tǒng)最不利點消火栓處靜水壓力大于0.15 MPa時，方可用其為消火栓系統(tǒng)穩(wěn)壓。

當市政供水壓力不能滿足穩(wěn)壓要求時，即需要設置穩(wěn)壓裝置。以往設計穩(wěn)壓泵的流量參照《高規(guī)》，采用1個消火栓用水量5 L/s，而《消規(guī)》5.3.2規(guī)定：宜按消防給水設計流量的1%～3%計，且不宜小于1 L/s。為保證發(fā)生火災僅啟用了單個消火栓時能夠正常啟動消防主泵，筆者建議穩(wěn)壓泵的流量在1～2 L/s選取較為適宜。穩(wěn)壓泵的揚程根據(jù)《消規(guī)》5.3.3的規(guī)定亦無需在主泵揚程的基礎上通過穩(wěn)壓罐的有效儲水容積推算，只需滿足最不利點消火栓處靜水壓力大于0.15 MPa，同時高于自動啟動消防主泵的設定壓力值0.07～0.10 MPa即可。在無消防水池，且不配設消防水箱的情況下，穩(wěn)壓罐的有效容積應如何選定？目前地鐵項目中常用的作法為按系統(tǒng)30 s消防水量計或直接套用國標圖集300L有效容積的穩(wěn)壓罐[9]，個別地區(qū)消防局要求采用10 min消防儲水量?！断?guī)》5.3.4中對穩(wěn)壓罐的描述為，“設置穩(wěn)壓泵的臨時高壓消防給水系統(tǒng)應設置防止穩(wěn)壓泵頻繁啟停的技術措施，當采用氣壓水罐時，其調(diào)節(jié)容積應根據(jù)穩(wěn)壓泵啟泵次數(shù)不大于15次/h計算確定，但有效儲水容積不宜小于150 L?！庇纱丝梢?，穩(wěn)壓罐的用途并非要保證一定時間內(nèi)系統(tǒng)消防用水量的要求，而僅是作為防止穩(wěn)壓泵頻繁啟停的一種措施。結合以上分析，筆者認為，穩(wěn)壓罐選用有效容積150～300 L較為適宜。

2.3 有關消防水泵控制的要求

《消規(guī)》11.0.19規(guī)定，“消火栓按鈕不宜作為直接啟動消防水泵的開關，但可作為發(fā)出報警信號的開關或啟動干式消火栓系統(tǒng)的快速啟閉裝置等”。其條文解釋為：“本規(guī)范對臨時高壓消防給水系統(tǒng)的定義是能自動啟動消防水泵，因此消火栓箱報警按鈕啟動消防水泵的必要性降低，另外消火栓箱報警按鈕啟泵投資大；目前我國居住小區(qū)、工廠企業(yè)等消防水泵是向多棟建筑給水，消火栓箱報警按鈕的報警系統(tǒng)經(jīng)常因弱電信號的損耗而影響系統(tǒng)的可靠性?！?/p>

地鐵車站內(nèi)一般利用市政供水壓力穩(wěn)壓，因其值具有一定的波動性，如通過壓力變化自動啟動消防水泵容易引起誤操作，且寒冷地區(qū)地鐵項目的風道、出入口等位置的消防水管易發(fā)生凍裂事故，若采用壓力控制自動啟泵無疑將增大事故危害性[10]?！痘馂淖詣訄缶到y(tǒng)設計規(guī)范》(GB50116—2013)[11]4.1.6規(guī)定“需要火災自動報警系統(tǒng)聯(lián)動控制的消防設備，其聯(lián)動觸發(fā)信號應采用兩個獨立的報警觸發(fā)裝置報警信號的‘與’邏輯組合”，即地鐵工程的消防泵啟泵按鈕單獨觸動無法自動啟動消防泵，必須同時存在其他類型的報警信號(如煙感、溫感信號)的觸動才會自動啟動消防泵，不會發(fā)生非消防人員誤操作導致啟泵的危險。同時，地鐵工程所設置的消防泵啟泵按鈕均為帶地址編碼型，發(fā)生火災時可通過啟泵按鈕準確地報知火災點位，為地下區(qū)間火災的及時撲救提供重要保障[12]。對于弱電信號的損耗而影響系統(tǒng)的可靠性的問題，從工程實踐經(jīng)驗角度考慮，地鐵工程火災自動報警系統(tǒng)的控制距離可達1.5 km，對于普通的地下區(qū)間不存在信號損耗而影響可靠性的問題；對于超長地下區(qū)間可通過加粗信號纜芯或設置區(qū)間消防控制室來解決信號損耗問題。因此建議在地鐵工程中保留消火栓啟泵按鈕的設置，不建議采用管道壓力變化來啟泵的控制方式。

3 結論

通過對《消規(guī)》中新增及與既有規(guī)范沖突要求的理解，結合設計實踐經(jīng)驗，建議如下。

(1)地下車站室外消防用水首先應盡量充分地利用市政供水條件，當市政供水條件不足時，再根據(jù)車站的具體情況選擇設置儲水或儲水增壓的方案。

(2)地鐵工程消火栓臨時高壓系統(tǒng)的穩(wěn)壓裝置流量取值宜為1～2 L/s，靜水壓力大于0.15 MPa且高于設定壓力值0.07～0.10 MPa，儲水容積宜為150～300 L。

(3)由于地鐵工程的特殊性，不宜采用壓力變化控制消防泵的啟動。為及時發(fā)現(xiàn)及撲救火災提供保障，建議保留消火栓啟泵按鈕。

我國城市軌道交通項目正在各大中型城市快速建設發(fā)展，其擔負著解決城市交通擁堵的重任，而確保其在發(fā)生火災時能夠及時有效地撲救意義巨大。針對地鐵工程消火栓系統(tǒng)的特殊性結合對《消規(guī)》的解讀提出以上建議，以期為城市軌道交通項目的建設提供借鑒。

[1] 中華人民共和國公安部.GB50974—2014消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2014.

[2] 中華人民共和國公安部.GB50016—2006建筑設計防火規(guī)范[S]. 北京：中國計劃出版社，2006.

[3] 北京市規(guī)劃委員會.GB50157—2013地鐵設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

[4] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.GB50490—2009城市軌道交通技術規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[5] 許劍方，張凌梅.室內(nèi)室外消火栓設計中的幾個問題[J].建筑防火設計，2013，32(11):1242-1244.

[6] 程茀，曾國保.城市軌道交通郊區(qū)線車站消防給水設計[J].都市快軌交通，2011，24(1):49-51.

[7] 國家技術監(jiān)督局，中華人民共和國建設部.GB50045—2005高層民用建筑設計防火規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[8] 靳玉廣，周煒.地下鐵道建設工程消防穩(wěn)壓裝置設置探討[J].給水排水，2007，33(1):120-121.

[9] 中國標準設計研究院.98S205—2002消防增壓穩(wěn)壓設備選用與安裝[S].北京:中國計劃出版社，2002.

[10]黃白蓉.氣壓罐增壓穩(wěn)壓設備不宜直接啟動消防泵[J].消防科學與技術，2001，6(11):20-21.

[11]中華人民共和國公安部.GB50116—2013火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[12]趙中國.火災自動報警系統(tǒng)設計方案有關問題的探討[J].鐵道標準設計，2005(4):71-73.

Application of Technical Code for Fire Protection Water Supply and Hydrant Systems in the Design of Fire Hydrant System in Subway Engineering

WEI Chen-guang， ZHANG Yong-lei

(The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation, Tianjin 300251， China)

The Technical Code for Fire Protection Water Supply and Hydrant Systems (GB50974—2014) published this year requires more outdoor fire fighting water in comparison with previous specifications and defines that the stabilizing device parameters of temporary high pressure fire protection water supply system and the fire hydrant button should not be used as switch to directly start the fire pump. Based on the understanding of the new requirements， the researches and analysis on the design of metro fire hydrant system through practical design experiences， the paper concludes that subway engineering outdoor fire water with dual municipal water sources can be used to meet the subway water requirement， and otherwise fire pool has to be provided. The voltage stabilizing device flow value of the temporary high pressure fire protection water supply system， should be 1～2 L/s， the lift should be greater than 0.15 MPa and higher than the set pressure value of 0.07～0.10 MPa， and the volume of water storage should be 150～300 L and fire pump start button should be retained.

Subway engineering; Fire hydrant system; Outdoor fire fighting water; Temporary high pressure fire protection water supply system; Voltage stabilizing device; Fire pump start button

2015-03-12；

2015-04-24

魏晨光(1987—)，男，工程師，工學碩士，E-mail：195776626@qq.com。

1004-2954(2015)11-0127-04

U231+.96

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2015.11.030