天马山深坑酒店工程基地位于上海市佘山国家旅游区辰花路二号地块, 地质环境极其特殊。该区域早期是上海地区四大原矿产区之一, 曾为上海市提供了大量矿产资源。伴随上海这座中国最大城市的飞速发展, 经过近50年的开采, 辰山区域的原始风貌在服务城市建设的采石挖掘中几乎破坏殆尽, 逐渐成为一座废弃旧矿场。到2000年已形成坑底面积近36 800 m², 周长约1 000 m, 坑底最深处达80m的深坑。

　　 作为世界上第一个建在废石坑里的五星级酒店, 天马山深坑酒店无疑是全球独一无二的奇特工程。酒店沿崖壁建造, 主体建筑设计于地质深坑内, 并环抱坑顶。客房主体部分则倒挂在深坑北面的崖壁上, 建筑平面呈S型展开, 与周围崖壁切合, 保持了深坑崖壁自然完整的形态。建筑效果见图1。

　　 从剖面上看主体结构呈曲线, 而并非直上直下。结构设计采用了“刚柔并济”的形式, 坑底水下部分和坑顶裙楼的坑外部分采用钢筋混凝土结构, 主楼部分则为钢桁架结构。主楼底部落至坑底, 坑顶通过崖壁巨大边梁悬挑而出的钢桁架将主楼和崖壁相连, 如同将主楼“吊挂”在崖壁上, 从而实现整体结构的稳固。建筑剖面见图2。

　　 基地面积105 350m², 工程总建筑面积60 072m², 总建筑高度约73.7m。主体建筑分为3部分, 具体功能分布及楼层标高详见表1。建成后的超豪华五星级宾馆, 将由洲际酒店管理公司管理, 共设340套客房。

　　 项目罕见的选址、特殊的地貌以及奇特的建筑造型, 在吸引世界目光的同时, 也给建筑消防设计, 包括建筑定性、消防扑救等提出了前所未有的难题和挑战。

　　 本项目最大的特点是将建筑主体部分建造在坑内, 地上部分限高10 m, 属于传统意义上的地下建筑。故规划部门在判定建筑属性时, 将其认定为多层建筑。但其地下建筑的特殊性在于:坑体直径超过200m, 建筑物坐落在坑内水面平台以上的主体客房部分能够自然通风和采光。这意味着该建筑主体部分不存在封闭的维护结构, 具有自然采光、通风排烟、疏散阳台等有利因素, 火灾发生的危害没有传统地下建筑那么严重。消防部门在综合专家评审意见后, 还是将建筑主体定性为“一类高层公共建筑”, 其中坑内水面以下二层 (B15、B16) 和坑上地面部分的地下一层定性为地下建筑。

　　 《建筑设计防火规范》 (GB 50016-2014) 7.1.2条规定, 高层民用建筑应设置环形消防车道, 确有困难时, 可沿建筑的两个长边设置消防车道;或可沿建筑的一个长边设置消防车道, 但该长边所在建筑立面应为消防车登高操作面。对照天马山深坑现状:崖壁北侧有开采初期供人员步行上下的栈道;深坑直径与深度相比, 设置环形下坑的车道几乎不可能, 现有的坑内条件导致消防车辆根本无法进入坑内作业。作为从坑底平台算起的一类高层公共建筑, 从坑底实现登高作业和外攻灭火救援也不可能。所有这些因素对火灾扑救造成了很大的难度和挑战。也正基于这样的先天条件, 本项目的消防设计更要坚持“立足自救, 安全防范”的原则。

　　 经过与消防部门的多轮沟通, 最终经专家评审, 总体消防建筑设计确定采用下述方式。

　　 本项目由于特殊的总体布局, 坑上部分总体道路沿坑外建筑布局, 消防车道在基地内自行环通, 并在建筑两侧可到达崖壁边缘, 消防平面示意见图3。保留坑内崖壁上现存的栈道, 并适当修整。另在另一侧坑内主楼室外设专用消防疏散楼梯一部, 这样消防人员可以在第一时间通过这2个室外通道到达坑底或坑内各楼层。在必要的情况下, 也可引导坑底避难人员通过这2条安全路线到达坑顶。

　　 坑下各层客房区内走廊, 则利用外结构挑板既作为悬挂管道的构件, 又可作为消防进攻路线, 同时在客房走廊设置若干开启窗便于消防员进入室内。

　　 竖向消防救援线路示意见图4。

　　 建筑的消防疏散, 通常是由上而下疏散, 到达地面安全区域。但深坑酒店主楼是在-80 m的坑中建造, 消防逃生需要自下而上, 这既违背人们的行为习惯, 也对疏散人群体力提出极大考验, 目前人类居住的空间里尚未有任何案例可参照。

　　 一旦发生火灾, 消防车根本进不了矿坑, 因此除了坑顶室外场地作为安全区域外, 为了顺应人们疏散习惯, 建筑在B14水面平台层距离建筑20~30m以外设置了宽度足够的室外安全疏散平台作为坑底安全区域。这样在火灾疏散时, 人员疏散方式就被分为2种, 一是通过楼梯疏散至坑顶地面, 二是通过楼梯疏散至坑内水面层, 并经水面层的平台疏散到坑下安全区域, 或是再通过设于建筑外的楼梯或栈道疏散至坑顶部地面。安全疏散线路及平台设置见图5。这样, 水面平台层既作为人员逃生的集聚地, 又作为消防灭火扑救的场地。

　　 针对上述总体建筑特殊消防疏散方式, 消防给水系统在设计上结合项目地理位置、天然水系, 在设计上切合项目独特的造型及特点, 采用了更周全的消防给水措施。

　　 如前述, 本项目消防系统需按民用建筑一类高层公共建筑设计。

　　 坑上建筑仍遵循常规室外消火栓消防设计, 设置室外消火栓环管、水泵接合器等设施, 在此不再赘述。同时, 配合消防要求建筑设置在坑底的第二安全疏散及救援平台, 为弥补深坑底部消防人员无法利用消防车协助进行扑救灭火的不足, 经过与消防局的多次探讨, 最终依据专家评审会论证意见及消防局审核意见书, 强化消防供水设施。具体做法见图6。即在坑底B14的室外安全疏散平台上增设1套坑下室外 (水面平台) 消火栓系统。通过分别设在主体建筑外东西两侧各1根DN200消防专用灭火竖管, 与坑顶地面与室外消火栓环管连通, 并设置专用水泵接合器6组 (分2处, 每处3组) , 坑下室外 (水面平台) 消火栓环网敷设在坑底水面疏散平台下的管廊内, 环网管径DN200。按此设计的消防环网系统, 既实现了围绕建筑的完整消防环路, 也满足了坑下消防扑救取水之需。

　　 坑下室外 (水面平台) 消火栓环网上设置的室外消火栓, 设计选用了地下式 (SA65/65型, 快速接口) , 每处2组, 并就近配备1个水带箱。其中一组标注“栓口压力0.6~1.6 MPa”, 另一组标注“栓口压力不大于0.5 MPa”。2根DN200消防专用供水管在接至坑下14层环网前分成2路, 其中一路环网未经减压, 供消防队员使用大型消防设备;另一路经减压阀减压后成环, 减压后工作压力不大于0.5 MPa, 供消防队员使用消防水枪灭火。系统示意见图7。

　　 室外消火栓的设置见图8, 分3个序列: (1) 距外墙5m处的消火栓主要用于扑救低区外墙与地面着火; (2) 距外墙20m处的消火栓主要用于扑救中高区外墙着火; (3) 室外安全疏散平台处的消火栓主要用于保护临近消火栓及掩护撤离使用。每个序列消火栓间距均不大于40m。

　　 坑下室外 (水面平台) 消火栓工作原理:平时B14坑下室外 (水面平台) 消火栓环网中无水。消防时有2种供水方式:

　　 (1) 直接供水:打开坑下室外 (水面平台) 消火栓环网与室外消火栓环网联通的阀门, 通过2根DN200消防专用灭火竖管直接供水至坑下室外 (水面平台) 消火栓环网。

　　 (2) 经消防泵车加压后供水:消防车从坑顶室外消火栓环网上的室外消火栓或其他可靠水源取水, 经泵车加压后接至坑顶室外设置的专用水泵接合器, 再通过2根DN200消防专用灭火竖管将水送到室外 (水面平台) 消火栓环网。充水时DN200竖管顶端排气阀自动排气, 消防队员可通过B14室外地下式消火栓取水灭火。其中标注“栓口压力不大于0.5 MPa”的消火栓主要供消防人员连接手持水枪使用, 另一组标注“栓口压力0.6~1.6MPa”的消火栓则主要供消防队员连接水炮等消防设备使用。

　　 坑顶室外消火栓直接接至地面层水泵接合器时, B14室外地下式消火栓出口压力约0.6 MPa。故扑救低区外墙与地面着火时, 可采用坑顶室外消火栓环管直接供水的方式;而扑救较高处外墙着火时, 则需采用坑顶消防车从室外消火栓取水加压接至专用水泵接合器的供水方式。

　　 本项目设有2路DN300市政引入管, 理论上, 室内消火栓系统和自动喷水灭火系统均可采用市政供水作为水源, 但项目同时还存在另一路天然水源, 那就是位于坑内水体最深处达20m的天然与人工合成水系。综合考虑两系统设备对水源水质要求, 结合消防主管部门意见, 设计将对水质要求较高的自动喷水灭火系统加压泵房设于坑上地下1层, 采用市政2路DN300自来水作为消防水源。在火灾发生时市政连续补水能满足消防要求的情况下, 按《消防给水及消火栓系统技术规范》 (GB 50974-2014) 4.3.4条, 泵房内设置有效容积不少于100m³的消防水池。

　　 室内消火栓系统则是利用深坑内湖水作为水源, 室内消火栓加压泵房设置在坑下15层, 消防泵房为半淹没式, 泵房内取水口上部高度高于内湖最高水位, 取水口下部则完全淹没在内湖水最低液位之下。消火栓加压泵从内湖吸水, 满足水泵自灌要求。

　　 有效合理的利用内湖水作为消防水源, 既减轻市政供水压力, 又确保消火栓供水安全可靠。消防泵房、水池 (箱) 位置示意见图9。

　　 为确保消防取水安全, 在对内湖水循环处理工艺上, 通过循环滤净系统、水生生物操纵技术以及水域生物等技术进行多层次科学处理。同时为确保设计枯水流量保证率不低于90%, 引入与项目南侧贴邻的横山塘湖水 (水质属劣Ⅴ类) 作为补水水源。设计补水前, 外河道水进入过滤池进行初步过滤, 去除水中的大体积杂质, 然后经过水泵抽到建在坑下的潜流人工湿地, 经过湿地进行强化处理后, 再补入景观水体。进水后, 坑底水体容积大, 天然条件也比较好 (外源污染少, 水体深) , 平时采用潜流人工湿地进行内循环, 通过泄洪泵将景观水体打入人工湿地, 完成景观水体的循环和自净。

　　 经处理后的人工湖水体水质应达到《国家地表水环境质量标准》 (GB 2002-3838) Ⅲ~Ⅳ类水质标准。作为消防用水, 其水质亦满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》 (GB/T 18920-2002) 要求。同时为防止内涝, 本项目还设有泄洪泵房。根据上海市气象局及当地防汛抗旱部门提供的资料, 在湖水达到最高水位后, 将及时开启泄洪泵排水, 确保B14消防疏散平台始终处于湖水最高液位之上。

　　 如前述, 室内消火栓系统需要取用天然水源, 因此, 在消火栓泵房内设置的消防泵取水口, 借鉴了市政工程取水方案。取水口设置10m³混凝土水池, 靠近建筑主体外墙位置, 与湖水间设置2个DN300的联通口。取水口内前段设置格栅, 格栅间距不小于50mm, 上部 (湖水面以上) 设置检修口, 取水口剖面见图10。为防止湖水中平时含有水藻及其他杂质侵入, 平时可定期取出格栅进行清理。湖水内泥沙漂浮进入取水口, 容易在取水口底部沉积引起消防泵故障, 故在取水口底部加设了一条排水沟, 在排水沟内设置2处泄水口, 定期泄水清除底部泥沙, 可以确保取水水质清洁、水流通畅。

　　 深坑酒店目前是世界上海拔最低的酒店, 也是世界上首个建设于坑内的五星级酒店。对于这种造型独特的建筑, 消防设计一定是“定制版”。消防给水系统作为及时有效的灭火措施, 需要在充分了解总体消防救援思路的情况下, 与建筑及其他相关专业一起, 将突破规范规定部分的内容进行梳理, 通过与消防部门的反复沟通, 结合性能化分析和模拟试验等方式, 依据建筑疏散平面设置、消防队员救援线路及救援行动的顺利展开来规划设计, 最终为此类建筑提供安全、可靠的供水系统。