塔台是设置于机场的航空运输管制设施, 用于监看和控制飞机起降, 是保证飞机安全起飞降落的重要空管设施。通常情况下, 塔台由指挥室和设备室组成, 塔台管制员在管制室内要能看到全部跑道和滑行道, 指挥室通常设置于最高楼层, 且能保持360°的视野。机场是城市对外的重要门户, 机场塔台的外观造型也是一个城市的名片, 塔台一般呈现小蛮腰造型, 为实现这种造型, 对水暖电管道布置提出了很高的要求。受塔台建筑格局和使用功能的限制, 部分消防设计内容超出了《建筑设计防火规范》 (GB 50016—2014) 和《消防给水及消火栓系统技术规范》 (GB 50974—2014) 所规定的相关条款, 机场塔台消防审查时, 民航地区管理局公安局一般会召开塔台专项消防评估会议, 以确定合理的消防方案。本文以贵阳机场三期扩建工程新塔台为例 (见图1) , 介绍了其消防设计难点及采取的对策。

机场塔台工程为一类电信专用房屋建筑物。贵阳机场新塔台位于航站楼区域的陆侧, 紧邻机场1号路, 工程用地面积为3 503 m², 塔台面积为2 036m², 建筑高度97.65m。

塔台耐火等级为一级, 抗震设防烈度为6度, 分地下1层、地上14层。地下1层为消防泵房及暖通设备用房, 地上1~9层为塔台筒体标准层 (面积约110m², 详见图2a) , 10层为气体消防及杂物间, 11层为管制休息室、资料室、生产准备讲评室及备件室, 12层为设备间及备用明室, 13层为检修环及室外平台, 14层为指挥明室 (详见图2b) 。塔台共设4个防火分区, 地下1层为防火分区Ⅰ, 面积271.7m²;1层包括裙房为防火分区Ⅱ, 面积1 400m², 2~9层为防火分区Ⅲ, 面积872.4 m²;10~14层为防火分区Ⅳ, 面积1 037m²。

塔台除设置了防火墙、防烟楼梯间、疏散楼梯和疏散口等措施进行建筑防火分隔外, 还设有室内消火栓系统、自动喷水灭火系统、气体灭火系统和建筑灭火器, 其具体参数如下:

(1) 室内任何地方能保证2支消火栓保护, 同时动作消火栓数量为2个, 水枪充实水柱长度13m, 室内消火栓流量10L/s。

(2) 塔台除用气体保护的房间外, 均设置自动喷水灭火系统。火灾危险性为中危险Ⅰ级, 喷水强度不低于6L/ (min·m²) , 设计水量为25L/s, 喷头采用快速响应喷头。

(3) 塔台的指挥明室、检修环层、工艺设备间设置组合分配七氟丙烷气体消防系统, 塔台的顶层指挥明室和检修环层连通, 作为一个防护区进行保护。

(4) 指挥明室和工艺机房等为专用电子计算机机房, 火灾危险性为严重危险级, 其他区域为中危险级, 在各消火栓箱处设置手提式磷酸铵盐干粉灭火器。

受塔台工艺布置要求和建筑平面面积所限制, 塔台无法按照高层民用建筑进行消防设计, 其安全出口数量、疏散楼梯形式、消防电梯、高位水箱设置和消火栓流量等消防设计内容与现行《建筑设计防火规范》和《消防给水及消火栓系统技术规范》所规定的相关条款有所不同, 详细阐述如下。

塔台1层设有2个安全出口;除顶部指挥明室和检修环层外, 其余各层设有2部消防电梯和1部疏散楼梯, 设防烟楼梯间, 如图2a所示;顶部指挥明室通过1部开敞楼梯与下层相连, 如图2b所示;地下室设1部疏散楼梯与1个直通室外的金属竖向梯。

按照《建筑设计防火规范》5.5.8条规定, 塔台安全出口数量不应少于2个, 塔台2~14层仅设1部疏散楼梯, 安全出口数量不满足规范要求。

指挥明室通向下一层的开敞楼梯, 宽0.93 m, 由于指挥明室的360°视野保持通透的要求, 指挥明室的楼梯采用开敞式。而《建筑设计防火规范》5.5.12条规定:“一类高层公共建筑和建筑高度大于32m的二类高层公共建筑, 其疏散楼梯应采用防烟楼梯间。裙房和建筑高度不大于32m的二类高层公共建筑, 其疏散楼梯应采用封闭楼梯间。”显然, 设置敞开式楼梯的形式不满足上述防烟楼梯的要求。

塔台面积有限, 消防电梯没有到达指挥明室和检修环层, 不满足《建筑设计防火规范》7.3.8-1条规定:“应能每层停靠”的要求。

塔台顶层为指挥明室, 设置专用导航显示设备;次顶层为检修环层, 内设置专用导航主机, 2个房间均属于电气专用房间, 故指挥明室和检修环层主机设备间均无法设置消火栓和自动喷水灭火系统设施。指挥明室顶面为钢结构屋面, 对承载力有严格要求, 此外, 高位水箱漏水对指挥明室造成严重影响, 塔台顶部不设置高位水箱。

塔台顶部不设置高位水箱的做法不符合《消防给水及消火栓系统技术规范》6.1.9-1条规定。为确保消防供水的安全可靠性, 其他机场塔台一般采用气体顶压设备代替高位水箱, 满足火灾初期消防水量的需要, 如成都新机场塔台、北京新机场塔台、石家庄机场新建塔台和重庆机场塔台等。采用顶压设备代替高位水箱的可行性在《消防给水及消火栓系统技术规范》 (GB 50974-2014) 中没有明确, 目前在国内机场塔台设计中大多采用这种方式。

考虑到顶压设备系统较为复杂, 实际运行效果较差等因素, 笔者认为, 按照《消防给水及消火栓系统技术规范》6.1.9-2条规定, 设有消防水池、水泵、2路电源和2路供水的情况下, 供水可靠性较高, 机场塔台可不设置高位水箱和顶压设备, 仅设置稳压泵, 形成稳高压形式的临时高压消防系统是可行的。

塔台高度为97 m, 假如按照《建筑设计防火规范》5.1.1条对民用建筑的分类, 塔台为一类高层公共建筑, 则按《消防给水及消火栓系统技术规范》3.5.2条建筑室内消火栓流量的规定, 塔台室内消火栓流量为40L/s, 即8支水枪同时动作。塔台每层面积不超过200m², 每层设置2个消火栓, 2支水枪同时作用足以满足2股水柱覆盖每个地点的要求, 8支水枪动作与实际设置不符。因此, 贵阳机场新塔台室内消火栓流量为10L/s。

《消防给水及消火栓系统技术规范》7.4.3条规定:“设置室内消火栓的建筑, 包括设备层在内的各层均应设置消火栓。”机场塔台顶层为指挥明室, 消防管线无法穿越电气房间, 无法设置室内消火栓, 不满足上述规范要求。

指挥明室与检修环层跨越了建筑楼层, 作为一个防护区, 设置了气体消防进行保护。检修环层的室内消火栓设置在走廊内, 当指挥明室发生火灾时, 可以借用检修环层的2个消火栓进行灭火。所以, 笔者认为指挥明室不设置室内消火栓是可行的。

《自动喷水灭火系统设计规范》2.1.6条对作用面积进行了术语描述, 即一次火灾中系统按喷水强度保护的最大面积。塔台顶部检修环层的走廊内设置了自动喷水灭火系统, 作用面积34, 平均喷水强度7.6L/ (min·m²) , 流量为4.4L/s, 泵设计扬程为120m, 作用面积不满足《自动喷水灭火系统设计规范》5.0.1条规定的160 m²的要求。而塔台的1层为塔台裙房, 自动喷水灭火系统设计流量为25L/s, 作用面积160m², 泵设计扬程为28m。

综上所述, 贵阳机场三期新建塔台自动喷水灭火系统系统设计流量为25L/s, 设计扬程为120m, 考虑到裙房自动喷水灭火系统超压的现象, 在其配水管上设置了减压阀。

针对项目中遇到的设计难点, 防止火灾蔓延、保证人员安全疏散、确保财产安全及机场塔台指挥工作的连续运营, 贵阳机场空管分局聘请了专门的消防咨询机构, 对设计难点进行消防评估。除此之外, 民航西南地区管理局公安局针对设计内容组织召开了消防评估审查会议。本文结合评估结果, 对上述问题的解决对策进行总结。

通过对塔台危险源辨识、火灾危害性、人员疏散特性的研究, 经过消防评估后提出了优化设计措施和加强运行管理办法, 主要包括:

(1) 为解决安全出口缺少、疏散楼梯形式和消防电梯不能每层停靠的难点, 将塔台11层的塔台生产准备讲评室、管制员静态休息室、应急备件室等房间设置为独立防火单元, 室内及走廊装修采用不燃材料;在14层的楼梯入口处增设甲级防火门;对机械防排烟风机进行防护, 优化排烟窗位置;电缆、气管、水管等孔洞使用防火封堵材料封堵密实。

(2) 针对高位水箱无法设置等水消防设计难点, 在塔台13层 (管制层) 设置1台推车式二氧化碳灭火器, 11层 (休息室) 设置1台推车式干粉灭火装置。在塔台各层的休息室等场所根据使用人数设置过滤式自救消防呼吸器;消防设施设备定期巡检维护, 确保火灾时能够及时、有效发挥作用。

除此之外, 也提出了一些加强塔台工作人员消防安全知识的教育培训和火灾应急预案的熟悉演练等日常管理措施。

随着我国民航事业的迅猛发展, 机场扩建及新机场建设必然带来新的塔台如雨后春笋般的呈现。由于塔台工艺特殊性的要求及建筑面积的局限性, 合理可靠的塔台消防设计可有效防止塔台火灾蔓延, 保证人员安全疏散, 确保财产安全及机场塔台指挥工作的连续运营。然而, 机场塔台实际设计中遇到的上述问题难以满足消防设计规范要求, 每个机场塔台消防方案均需消防评估确定, 对管理局、空管局和设计院带来了很多重复性劳动。

为有效指导塔台消防设计, 建议民航局等相关部门组织编写民用机场塔台设计规范, 将这些消防设计难点逐一明确落实, 为我国民航空管安全发展奠定基础。