随着轨道交通建设的推进,离市区较远的地铁车站越来越多。同时,国家发改委批复的城际轨道交通项目、市域轨道交通项目也越来越多,这些轨道交通工程的车站大多远离城市成熟区,市政供水管网建设滞后,难以实现车站消防双路供水的条件。南京地铁宁和城际线一期工程全线共设19站,其中高架车站8座,地面车站1座,地下车站10座;城南段地下5站及所有地面站、高架站均为单路供水车站。该工程初步设计阶段《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974-2014,以下简称“消水规”)尚未颁布,但在施工图设计阶段“消水规”已颁布并执行,新规范增加的条文要落实到该工程施工图设计文件中。在执行过程中对“消水规”7.3.4条:“人防工程、地下工程等建筑应在出入口附近设置室外消火栓,且距出入口距离不宜小于5m,并不宜大于40m”的具体操作方案,以及对6.1.5条要求:“消防车从消防水池吸水向建筑物供应室外消防用水时,消防水池保护半径不应大于150m”和第5.4.7条要求:“水泵接合器距离消防水池不宜小于15m,并不宜大于40m”,这些条文如何解读,业界还有不少争议。为此,本文结合南京地铁宁和城际线以及南京地铁3号线林场路高架车站,重点阐述如何调整消防系统方案以满足“消水规”7.3.4条的要求,并从地下车站和高架车站、地面车站消防模式的区别,解读“消水规”6.1.5、5.4.7条,同时总结了消防水池设计的一些技术要点。

　　 “消水规”4.3.1条:“当采用一路消防供水或只有一条入户引入管,且室外消火栓设计流量大于20L/s时,应设置消防水池”;同时“消水规”3.3.2条规定:“建筑体积在5 000~20 000 m³的地铁车站,其室外消防水量为20L/s”。而一般地下车站的体积均大于20 000m³,所以,单路供水的地下车站一般均应设置消防水池。同理,单路供水的地面车站、高架车站一般也应设置消防水池。单路供水条件下,消防水池应储存火灾延续时间内的室内和室外消防用水量。

　　 地下车站消防水池设计一般分两种情况,即室内外共用消防水池和室内外分设消防水池两种。当室内外共用消防水池时,消防水池储存了室外消防用水量,因此,消防水池应设置取水口,且吸水高度不应大于6m,以满足消防车吸水高度要求,在车站主体结构埋深较浅时比较容易满足上升要求,它可以和车站结构成一个整体,对土建施工和今后设备运营管理均有利。但当车站主体埋深较大时,消防水池必须独立设计在地铁车站外。这种情况下,因为其体积比较大,为了减少占地,其底部埋深一般均比较深,消防水池排水设计难度较大,既要防止市政排水管的污废水倒灌进消防水池,又要防止路面雨水通过溢流井倒灌进消防水池。所以,这种情况下往往会将消防水池分设成2个,一个设计在地下车站外,另一个设计在地下车站内,分别储存室外消防水量和室内消防水量。如果由于种种原因必须合并消防水池,就只能把消防水池废水排入地下车站风井内,通过风井废水泵提升到市政雨水管网,这种做法很安全,但能量浪费较大。而对于高架车站、地面车站,消防水池必须分设,因为室外消防水池相对室内泵房,吸水高度太高;反之,如将水池合并设置到室内,投资增加太大。表1列出了单路供水地铁车站消防水池设计方案及优缺点对比。对高架车站、地面车站而言,消防水池保护半径是一个重要问题,这个问题将在高架车站、地面车站消防系统设计方案中重点讲述。

　　 “消水规”7.3.4条要求:“人防工程、地下工程等建筑应在出入口附近设置室外消火栓,且距出入口距离不宜小于5m,并不宜大于40m”。这是新增加的要求,为此,单路供水地下车站消防设计方案应在传统消防设计方案基础上,根据上述要求在每个出入口处均设计1个室外消火栓,该室外消火栓接自市政给水管或室外消火栓管。我们定义这个消防方案为地下车站消防方案1,即室内泵房提供室内消防用水,室外消防水池设取水口,提供室外消防用水,出入口消火栓接自市政给水管或室外消火栓管,如图1所示。

　　 为了更好地吸引客流,很多地下车站主体均布置在道路下面或道路一侧,出入口布置在道路两侧,并且出入口较多。在单路供水条件下,按图1方案1要求布置出入口室外消火栓,并且出入口室外消火栓还接自市政给水管或室外消火栓管。这样会产生如下问题:室外消防管道布置较多时,往往横跨道路,不但施工困难,并且维修也麻烦,特别是当出入口消火栓接自市政给水管时,还需担负很大的自来水接口费用。所以,除非车站出入口、市政自来水管布均置在道路同一侧这种特殊情况,应尽量避免选用方案1。

　　 根据“消水规”7.3.4条文说明,出入口的室外消火栓相当于建筑物消防电梯前室的消火栓,并且也没有要求在出入口的室外消火栓附近设计水泵接合器,也就是说该室外消火栓的真正作用相当于室内消火栓。为此,可以在方案1基础上做改进,将出入口室外消火栓接自室内消火栓管网,将其定义为地下车站消防方案2,即室内泵房提供室内消防用水,室外消防水池提供室外消防用水,出入口消火栓接自室内消火栓管网,如图2所示。

　　 在地铁设计中,城市中心区地铁车站一般均能满足双路供水,在远离市区或发展新区的地铁车站往往只能满足单路供水,而这些地区一般离消防站均比较远,一旦发生火灾,消防车往往无法及时赶到。为了消防安全起见,在方案2的基础上做了突破,将室内消防水泵流量加大,使其能够同时满足室内、室外消防的用水量。将其定义为地下车站消防方案3,即室内泵房提供室内、室外消防用水,出入口消火栓还接自室内消火栓管网,如图3所示。

　　 由于地下车站和高架车站、地面车站特点不同,消防模式也不一样。高架车站、地面车站消防时,室外消防用水可以通过消防车直接灭火,当然也可以通过水泵接合器、消防立管、室内消防水枪灭火,室外消防水和室内消防水线路重叠部分很少。而地下车站消防时,室外消防用水必须是通过消防车、水泵接合器、室内消防水枪灭火,其流经管道和室内消防水流经管道几乎完全重叠。所以,方案2和方案3的管道布置、管径大小等几乎完全一样,只是消防泵流量增加,增加部分为室外用水量。

　　 方案1和方案2中,消防水池内的消防用水提供到着火点的途径是相同的,即室内消防水量通过消防泵房提供到着火点,室外消防水量通过消防车、水泵接合器提供到着火点,这两种方案均要求消防车能及时赶到火灾地下车站现场。而方案3消防水池内的消防用水均通过消防泵提升直接供到着火点,这种方案理论上可以不用消防车接力供水,更利于提高消防救火速度。所以,在远离市区或发展新区的单路供水地下车站,推荐采用方案3。表2比较了以上3种方案各自的特点,表3比较了这3种方案的优缺点。

　　 南京地铁宁和城际线城南5站地下车站均为单路供水车站,且各站均有4个以上出入口,出入口跨马路设置,各出入口之间距离在50~200 m不等。这5个车站按方案3与南京市消防局沟通,得到了消防局的认可。即室内外合用一套消防泵,出入口室外消火栓接自室内消防环网,室内消防泵同时满足室内、室外消防流量及扬程。

　　 “消水规”6.1.5、5.4.7条在地铁设计中,笔者认为可以这样解读:地下车站设计室外消防用水是通过水泵接合器提供到室内管网的,所以只要满足消防水池取水口到水泵接合器的距离在15~40 m之内即可,不要求整个地下车站在消防水池150 m保护范围内。这也就是上述地下车站消防系统设计时只设计一个室外消防水池的原因,其中方案1、方案2必须满足室外消防水池到水泵接合器的距离在40 m之内的要求,方案3连这个要求也可以不满足。高架站、地面站室外消防水池设计时,要考虑消防车从消防水池吸水后直接向建筑物灭火,所以消防水池保护半径不应大于150m,而一般高架车站、地面车站满足不了该要求,为此,必须增设对应的消防水池取水井。

　　 南京3号线林场站是一个典型的高架车站,其周围市政水源只有一路,根据“消水规”要求,单路供水车站必须设计消防水池及消防泵房,因此该站在消防设计时采用了室外浅埋消防水池储存室外消防用水量,站厅层设室内消防水池供室内消防用水量的消防模式。为保证车站室外在室外消防水池150m的保护范围内,除在消防水池正上方设置消防取水口外,还在车站另一侧消防车道附近设置消防取水井,消防取水井和室外消防水池通过连通管连通,以保证车站室外两侧均在室外消防水池的保护范围内。同时,要保证接入室内管网的水泵接合器距上述取水口距离满足15~40 m的规范要求。林场站室外消防水池布置见图4。

　　 本文结合南京地铁宁和城际线工程,对单路供水地下车站消防系统设计进行了探讨,认为除非车站出入口、市政自来水管布置在道路同一侧这种特殊情况,应尽量回避选用方案1(即在传统消防设计方案基础上,每个出入口处均设计一个室外消火栓,该室外消火接自市政给水管或室外消火栓管)。对于在远离市区或发展新区的单路供水地下车站,方案3更合理(即出入口室外消火栓接自室内消火栓管网,同时增加室内消防泵组的流量及扬程,以满足室内外消火栓的流量、压力要求),这种方案不仅满足“消水规”对于地下工程出入口设置室外消火栓的要求,而且也比较经济安全。

　　 同时,结合南京地铁3号线林场路站设计实践,分析了地下车站和高架车站、地面站使用消防水池的方式的区别,认为在单路供水地铁车站室外消防水池设计时,应该按“消水规”5.4.7条要求设计地下车站室外消防水池,按“消水规”6.1.5条要求设计高架车站、地面车站。