图1 车辆段总体布局   

Fig.1 Schematic diagram of the general layout of the parking lot

图2 车辆段剖面   

Fig.2 Section view

1 工程概况

石家庄地铁2号线嘉华车辆段位于石家庄市鹿泉区嘉华地区高迁村，场地现状为农田、厂房。车辆段总用地面积287 727.87m²，总建筑面积111 995m²，段内建筑物均为单多层建筑，总体布局如图1所示，车辆段分为生产区和办公生活区两大部分，其生产区包括运用库、联合检修库、物资总库、工程车库、调机车库等，主要承担车辆的保养、检查、检修等工作，在生产区进行上盖物业开发（小汽车库和住宅），其盖下区域与盖上开发之间的关系如图2所示。场段周边没有现状市政给水管网，由临站嘉华站通过区间敷设一路市政给水管线引入场段内供生产、生活用水和消防用水，为单路水源。

嘉华车辆段为地铁车辆段和盖上物业开发结合在一起的综合体建筑，地铁车辆段主要用途为运用库、联合检修库、洗车库等，属于市政交通公用设施，区别于一般工业建筑中的厂房与仓库，规范对于该类组合建筑的定性未予以明确^[1,2]，而消防设施的设置要依据其具体的建筑用途和性质。特殊消防设计根据盖下单体建筑规模和主要用途，参照厂房生产火灾危险性类别、库房储存物品火灾危险性类别，将运用库定义为戊类厂房，联合检修库和物资总库均定义为丁类库房，工程车库和调机车库定义为丙类厂房，根据各单体建筑的性质进行消防水系统设计。

2 消防水系统设计难点分析

(1）缺少规范支撑。无论是大库等单体建筑内还是室外区域因加设了一个庞大的盖，大大增加了其火灾危险性及灭火救援难度，该类建筑的消防水系统应采用哪些系统以及相应系统该如何设计，规范中找不到相适应的规范条文。

(2）盖下大库的库区净高高，建筑面积大，库内停放有车辆，顶部设有接触网，自动喷水灭火系统设计参数选取没有可直接依据的规范，喷头、管道的安装及检修难度大，场所对误喷的要求高，消火栓只按规范要求的距离布置，在停放列车的影响下，实际操作中可能难以到达着火点。

(3）盖下室外区域及咽喉区不同于传统意义的“室外”，按非上盖开发的场段设计室外消防系统，室外消火栓按保护半径不超过150m，间距不大于120m进行布置，不满足盖下区域室外灭火救援需要。

(4）由于上盖开发，运用库、联合检修库、物资总库均需加设自动喷水灭火系统，物资总库按丁类高架仓库设置，其自动喷水灭火系统的设计流量与其他单体差值较大，合用一套系统不甚合理，2号线嘉华车辆段前期为非上盖方案，受前期方案的影响，消防泵房距离物资总库较远，消防泵房、室外管线综合均没有预留该部分空间。

图3 运用库消火栓布置   

Fig.3 Layout drawing of fire hydrant in application library

图4 咽喉区、库区与咽喉区之间消防车道消火栓布置示意   

Fig.4 Schematic diagram of the fire hydrant layout of the fire lane between the throat area the reservoir area and the throat area

3 消防水系统设计

3.1 盖下库区消防水系统设计

不进行上盖开发的场段大库，其消防水系统只需按规范设置室内消火栓系统即可^[1]，上盖开发后大库的火灾危险性及救援难度增加，通过特殊消防设计对盖下大库进行了综合分析，库内应加设自动喷水灭火系统，分析如车辆内部发生火灾，则建筑内的自动喷水灭火系统很难将火灾扑灭，其发挥的主要作用是给车辆降温，初步控制火灾在相邻车辆间蔓延，应重点依靠高灵敏度的火灾探测器、报警系统和人工灭火^[2]，故自动喷水灭火系统在场段大库内主要用于扑灭建筑内的初期火灾，这点无异于一般民用建筑的高大空间，可参照规范对类似民用建筑自动喷水灭火系统的要求选取相应的设计参数、做相关设计。运用库的最大净空高度为10.3m，按照《自动喷水灭火系统设计规范》（GB 50084-2017，以下称“喷规”）中5.0.2条厂房类喷水强度15L/（min·m²），作用面积160m²设计；联合检修库的最大净空高度为12.8m，参照本条民用影剧院等的参数[喷水强度20L/（min·m²），作用面积160m²]进行设计，附属用房依据规范按中危Ⅱ级设置自动喷水灭火系统^[3]。大库顶板考虑了后期上盖开发增加的荷载，顶板结构存在很多的井字梁和密肋梁，由于梁等障碍物的影响，按“喷规”对喷头布置的要求，作用面积内无形中增加了不少喷头，经计算系统设计流量为按作用面积法计算增加了约30%，喷水灭火系统设计流量应考虑加设喷头的影响。运用库和联合检修库内需要停放整列车，一般库区长度长，如石家庄2号线嘉华车辆段运用库库区长达317m，联合检修库库区长179m，库区采用的是接触网供电，整个库区划分为一个防火分区，一旦发生火灾，则可能迅速蔓延至整个库区，消防水系统要达到控灭火的目的就得对初期火灾做出及时快速的反应，库区喷头采用快速响应喷头，系统采用湿式系统，空间内采用高灵敏度的火灾探测器。物资总库建筑高度12.6m，定性为高架丁类仓库，库区采用最不利喷头压力不小于0.20MPa的仓库型特殊应用喷头，作用面积内开放喷头数为12个，系统设计流量为130L/s；辅助用房依据规范按中危Ⅱ级设置自动喷水灭火系统^[3]。

运用库、联合检修库等大库区消火栓的布置除应满足规范对于防火分区内任何区域均有两股消火栓水柱能同时到达的要求外，还应考虑列车停放在库区时对消火栓的遮挡作用，消火栓按列车行驶方向成排布置，两排消火栓之间跨越不超过2条列车线，同时应考虑分隔墙和栏杆的影响，以保证在库内停放列车的情况下，每个着火点处均在两股水柱的保护范围内，例如运用库的消火栓布置如图3所示。库区消火栓与灭火器共箱设置，箱内配置水龙带、水枪、自救式消防软管卷材和灭火器^[4]，不满足保护距离的局部区域加设灭火器箱。

3.2 盖下咽喉区消防水系统设计

由于地铁在咽喉区域同时存在数辆列车的几率较少，且列车为运动状态，发生火灾后列车由司机直接报警，可以很快驶出至开敞空间，火灾风险较库区小，因此咽喉区不设置自动喷水灭火系统，但考虑上盖后火灾危险性及救援难度系数提高，盖下咽喉区消火栓间距按不超过50m，且不得低于地下区间隧道的相关标准进行设计。库区与咽喉区之间设置的消防车道因无法开敞消火栓布置间距适当加密，按室内消火栓间距进行布置，如图4所示，咽喉区局部消防车不易到达区域，室外消火栓选用SA65/65室外地下式消火栓，并在附近位置设置消防器材箱，消防器材箱固定在咽喉区的结构柱上，箱体尺寸为1000mm×700mm×200mm，内设口径为DN65的水龙带及水枪2套，水枪喷嘴直径为19mm，每根水龙带长度为25m。

3.3 消防水系统形式优化

石家庄地铁2号线嘉华车辆段的室、外消火栓系统采用一套临时高压消防给水系统，物资总库自动喷水灭火系统与其他单体合用消防泵房但分设两套系统，主要基于以下原因。

(1）场段内建筑均为单多层建筑，消防水泵房设于最高的综合办公楼（多层建筑）地下车库内，分别以整个场段内最高建筑（综合办公楼）和离消防泵房最远建筑（运用库）的最不利消火栓为最不利点计算消火栓泵的扬程，如表1和表2所示，由计算结果可知，整个场段室内、外消火栓系统合用一套泵组和管网是可行的。规范中只对室外消火栓系统给水管网的最小压力提出了要求，最大栓口压力没有明文规定，室外消火栓主要供消防车从室外消防给水管网取水实施灭火，也可以直接连接水带、水枪出水灭火，就其使用功能来说可以按室内消火栓栓口的最大压力要求考虑室外消火栓的超压问题。《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB 50974-2014，以下称“水消规”）7.4.12条的第一款要求，消火栓栓口动压力不应大于0.50MPa，当大于0.70MPa时必须设置减压装置^[5]。故室内、外消火栓系统合用一套泵组及管网系统满足规范要求，在后期消防验收的消防试验中也证实了这一点，只有在消防泵房附近的几个室外消火栓的栓口压力达到了0.60MPa，在消防队员的可驾驭范围内，该工程中室外消火栓没有设置减压装置，类似工程如考虑室外消火栓便于消防员掌握，可以对局部超压消火栓设置减压装置减压到0.5MPa及以下。

表1 以综合办公楼最不利消火栓为最不利点计算消防水泵扬程

Tab.1 To calculate the head of the fire pump with the most unfavorable fire hydrant in the comprehensive office building

表2 以运用库最不利消火栓为最不利点计算消防水泵扬程

Tab.2 To calculate the head of the fire pump with the most unfavorable fire hydrant in the application library

(2）“水消规”6.1.3条建议室外采用低压消防给水系统，《地铁设计防火标准》（GB 51298-2018）的7.2.6条也有同样的建议^[5,6]，但其前提是应满足两路消防供水，或是室外消火栓设计流量小于等于20L/s^[5]。本场段从相邻的嘉华站引入一路市政水源并通过区间敷设进入场段，作为整个场段内的消防水源和生产、生活用水水源，故其不满足采用低压消防给水系统的条件。

(3）上盖开发后室外火灾危险性和救援难度增加，采用临时高压制消防供水的安全系数提高。

(4）上盖开发后车辆段往往需要设置室内、外消火栓系统、自动喷水灭火系统，物资总库自动喷水灭火系统的设计流量与其他单体差别比较大，系统压力不同，分设喷淋泵组和管网更加合理，则消防泵房内至少存在3组消防水泵，室内、外消火栓系统合用一套系统可以给消防泵房瘦身，也减少了平时运营维护工作量。室外只有一套消火栓系统管网，减轻了室外管线综合的压力，同时也减少了场段内管线穿越股道时设置钢套管的数量或尺寸。

(5）由于前期方案及项目整体布局影响，物资总库距离消防泵房较远，如自动喷水灭火系统合用一套系统，则由消防泵房到物资总库的路径内喷淋环状管管径均为大管径，本就紧张的室外管综路由很难消化，采用分设方案，供物资总库的喷淋管线采用穿越联合检修库在库内明装的方案，解决了这一难题。

4 结语

车辆段库区及室外区域因上盖开发火灾危险性增加，疏散及救援难度系数提高，库区应设置自动喷水灭火系统，可根据建筑净空高度按类似民用建筑选择设计参数，设置湿式系统，喷头选择快速响应喷头，采用高灵敏度的火灾探测器，消火栓的布置应考虑停放列车、隔墙及栏杆对消火栓使用的影响，两排消火栓之间跨越不超过2条列车线；盖下咽喉区及消防车道不需设置自动喷水灭火系统但应对室外消火栓进行加密布置，咽喉区局部消防车不易到达区域加设消防器材箱；结合场段布局、建筑类型及市政水源条件，室内、外消火栓合用一套临时高压制消防供水系统，物资总库自动喷水灭火系统与其他单体合用消防泵房但分设两套系统。

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段英随