大型地下空间建筑一般是指位于城市核心地区,由政府主导开发的大型纯地下建筑,兼顾城市公共功能,集市政交通、轨道交通、城市商业、市政管线、城市停车等功能于一体的大型地下空间建筑,有些场所也简称地下空间。随着大城市用地趋于紧张,向地下发展要空间的理念也越来越被人接受,在一些大城市核心地带的市政道路或城市广场下方,越来越多的大型地下空间建筑建设起来。大型地下空间建筑在国内目前尚处于起步阶段,建筑体量也特别巨大,现行国家相关消防设计规范对于这类建筑尚有一些盲区,本文将结合广州国际金融城起步区地下空间总体设计,针对设计中遇到的一些问题及解决思路进行分析探讨。

　　 大型地下空间建筑与一般的建筑具有很大的区别,其完全位于地面以下,仅通过一些疏散楼梯与地面衔接,建筑外形狭长,占地范围广,而且地下建筑功能复杂,商业部分人员密集,火灾危险性大,归纳起来,其火灾特性主要有以下几点:

　　 (1)消防给水距离长。由于地下空间一般建于市政道路下方,故建筑与道路一致呈狭长型布置,有的跨度超过2km,消防给水输送距离长。

　　 (2)火灾时,消防水容易造成次生灾害。地下空间火灾时,消防水系统动作,会产生大量消防水,会给在地下空间内部的人员疏散带来困难,甚至是次生灾害。

　　 (3)消防人员扑救工作十分困难。首先由于地下空间的相对封闭状态,在外部难以确定发生火灾的具体准确部位;其次地下空间完全位于地面以下,无消防登高面,消防人员无法在建筑外部进行灭火;最后由于出入口较少,造成消防人员与疏散人员在进出之间形成人流交叉,造成消防人员进入地下空间困难。

　　 故地下空间发生火灾时,应主要依靠内部消防设施自救。

　　 广州国际金融城是广州市的重点项目,广州金融城起步区位于金融城整体规划范围的中部,规划范围西起科韵路、东至车陂路、北起黄埔大道、南至珠江,总用地面积约为1.3km²。起步区地下空间功能相当复杂,既包括地下公交车站、地铁四号线、地铁五号线、广佛环城轨、新型轨道交通及地下隧道、地下市政道路等交通功能,又包括地下商业、地下车库、地下金融、地下设备等建筑功能,也包括综合管沟等市政设施,总建筑面积约40万m²,建筑跨度约3km。针对金融城地下空间消防给水设计过程中遇到的一些问题,现归纳总结如下进行分析探讨。

　　 《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974-2014,以下简称“水消规”)3.1.1.3条规定民用建筑同一时间火灾次数按1次考虑,但由于本项目地下空间功能复杂,有商业、地下车库、轨道交通站、地下环形车道、综合管沟等,建筑主体结构均结合在一起(如图1所示),这与传统所理解的建筑区别很大,同时建筑横跨几个街区,最大跨度超过3km,而且全部位于地面道路下方,经与消防主管部门沟通,最终设计确定同一时间火灾次数按2次计算。金融城市政给水管网为环状布置,2路水源供至金融城区域,供水安全性较高,同时地下建筑基本位于市政道路下方,故建筑室外消防水量由市政消火栓供水,同时市政给水管网应按同时火灾次数不小于2次考虑。室内消防水量由建筑室内消防水池及消防泵房保证供水,室内消防水池储存建筑所需要的全部室内消防水量,包括室内消火栓系统、自动喷水灭火系统及水喷雾灭火系统等。

　　 现行规范没有规定公共建筑及建筑群单个消防泵房保护面积及保护半径,但要求不同物业管理单位消防泵房应分开设置。根据前期与消防部门沟通的结果,要求单个消防泵房保护面积不宜过大,同时借鉴广州珠江新城地下空间由于跨度超过2km后,造成系统压力过大,最不利点试压时末端压力由于长距离管道集气造成升压缓慢等问题。参考“水消规”对工矿企业及住宅小区建筑群的要求,金融城室内消防泵房设计按保护面积不大于50万m²,保护半径不超过1 200m,根据要求地下空间公共商业部分按建设分区分为1-a和1-b 2个室内消防泵房(见图2),2个室内消防泵房之间管路系统互为备用。同时由于地下轨道交通站、车行隧道、综合管廊与地下商业的物业管理单位不一致,为防止后期运营管理混乱,最终考虑地下轨道交通站、车行隧道、综合管廊等市政设施单独设置室内消防系统,地下空间公共商业部分与其他功能区域分开设置消防泵房,具体布置详见图2。

　　 地下空间建筑由于缺乏设置高位消防水箱的条件,旧的做法基本采用气压给水设备持压保证10min消防用水,造成设备占地面积过大,同时安全性能降低。“水消规”规定建筑面积大于3万m²商店建筑必须设置有效容积不小于50m³的高位消防水箱,由于地下空间完全位于市政道路下方,缺乏设置高位水箱的位置,只能设置在各出入口疏散楼梯的上方,故水箱体积不能太大,同时由于建筑跨度较大,为了减小高位消防水箱的容积,以及高位消防水箱距最不利点的距离,将高位消防水箱分成6处设置,每处保护面积不大于10万m²,详见图2、图3所示。

　　 地下建筑是否可以采用常高压系统也是这类建筑常见的讨论问题,目前制约建筑采用常高压市政直供系统的主要问题是2路安全水源和消火栓栓口压力无法保证。本项目可提供2路水源,但为同一水厂的水源,安全性不高,同时“水消规”要求最不利消火栓栓口动水压力不小于0.35 MPa,在城市用水高峰时段将无法保证栓口压力,因此本项目室内仍然采用临时高压消防给水系统。

　　 根据建筑特性,火灾时地下建筑无法通过消防车在室外进行消防扑救,故地下空间建筑必须设置水泵接合器。规范要求每栋建筑应就近设置水泵接合器,但对于地下空间大跨度建筑没有规定水泵接合器的保护距离,本项目水泵接合器结合高位消防水箱成组设置,接合器与高位消防水箱一一对应,设置于地下空间的地面出入口附近,并有明显标志。水泵接合器供水能力不小于室内外消防总水量,同时保证每处接合器数量不少于2个。

　　 广州金融城地下空间配套设置Ⅰ类停车库,停车库范围大数量多,根据现行《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》(GB 50067-2014)要求宜设置泡沫—水喷淋系统。笔者认为泡沫—水喷淋系统对车库消防作用不大,而且增加投资,同时浪费车库面积设置泡沫罐,因为泡沫—水喷淋系统先喷泡沫再喷水,喷泡沫的目的是防止油汽火灾,喷水的目的是熄灭固体火灾,但是汽车油汽火灾一般发生在火灾后期,而且需要高倍泡沫淹没灭火,由于车库空间过大,单独几个喷头产生的泡沫无法形成泡沫堆积效应,喷泡沫的作用不大,而且广州消防部门目前没有强制要求,所以针对本项目地下车库仅考虑设置自动喷水灭火系统。

　　 对于地下建筑,人员均位于地面以下,消防时消防水向地下聚集,如果处理不好消防排水,很容易造成火灾次生灾害。本项目在建筑底层地下车库设置大量集水井,集水井设置潜污泵,所有疏散通道、疏散楼梯、消防电梯底部、建筑平面凹位均考虑排水设施,排水设施的数量保证每个防火分区全部集水井潜污泵同时开启时的排水能力均能满足最大消防水量的排水能力。

　　 地下空间建筑面积大,水平跨度长,如果集中设置报警阀,会造成报警阀房面积较大,同时报警阀后管道过长。本项目设计时,将报警阀沿地下空间分散设置,就近设置于防火分区附近,报警阀前管道布置成环,同时加大管径,减少报警阀前管道水头损失,减少自动喷水灭火系统主泵杨程。

　　 大型地下空间建筑是近几年国内兴起的新概念建筑,目前没有专门针对这类建筑的消防规范要求。广州国际金融城地下空间设计正值新的《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974-2014)和新的《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014)颁布之际,许多设计理念已经套用新规范的要求,希望相关规范能尽快补充完善这类型建筑消防设计要求。