目前地铁的发展越来越成熟,但系统的总结工作还相对滞后;《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974-2014,以下简称“水消规”)对建设的消防给水及消火栓系统设计有重大的指导意义,但具体到地铁领域,还有很多不完善的地方。笔者根据自己多年的工作经验,针对地铁地下车站特点,结合“水消规”条文要求,对消防水源、供水设施、给水形式及管网方案选择进行了分析,重点分析了室外消火栓及水泵接合器设置要求,共同探讨如何正确理解并合理执行规范条文,设计出高性价比、适用于地铁地下站特点的消防给水及消火栓系统方案。考虑到一般地铁地下站均需要设置消火栓系统^[1],但不一定设置自动喷水灭火等系统,所以,本文只包括消火栓系统部分内容。

地铁地下车站的消防水源一般为市政供水、消防水池,优先采用市政供水。根据市政供水管网、水量及水压情况,水源方案分述如下:

具备双路供水条件的地段,其市政水压一般均能满足室外低压消火栓系统水压要求;当其无法满足室内高压消火栓系统水压要求时,可以设室内消火栓泵加压;所以,当市政供水为双路供水,且当其中任何一路市政供水出故障时,另外一路市政供水管能满足室内外消火栓系统用水量之和时,消防供水可由市政给水满足,可以不设消防水池,定义为水源方案1。但有一种特殊情况,即当必须设室内消火栓泵,且当地自来水公司不容许消防泵直接从市政管道直抽时,根据规范要求,必须设置消防水池,根据“水消规”4.3.4要求:“当消防水池采用两路消防供水且在火灾情况下连续补水能满足消防要求时,消防水池的有效容积应根据计算确定,但不应小于100 m³,当仅设有消火栓系统时不应小于50m³”^[2]。定义为水源方案1-1。

当市政供水为双路供水,且当其中任何一路市政供水出故障时,另外一路市政供水管能满足室外消火栓系统用水量,而无法同时满足室内消火栓系统用水量时,就必须设消防水池,水池有效容积为室内消火栓水量不足部分体积,消防供水由市政给水和消防水池共同提供,定义为水源方案2。

当市政供水为单路供水时,根据“水消规”第4.3.1条要求^[2],结合地铁空间情况可知,单路供水地铁地下车站一般均应设置消防水池,其有效容积按室内外消火栓系统用水量之和,消防供水由消防水池提供,定义为水源方案3。需要说明的一种情况为:虽然市政供水为双路供水,但其中有一路市政供水无法满足室外消火栓系统用水量时,也按单路供水考虑。

水源方案1-1、方案2的消防水池不储存室外消火栓系统水量,一般设置在地铁车站内,也可以设置在车站主体外,这种情况水池可以不考虑消防车吸水用,即不必设计取水口。

水源方案3的消防水池储存室内外消火栓系统水量之和,水池设计一般分室内外共用消防水池和室内外分设消防水池2种。当室内外共用消防水池时,由于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;所以,一般为独立车站主体结构设计,当车站主体结构埋深较浅时,也可以和车站结构成一个整体。当室内外分设消防水池时,一般适用于车站主体埋深较深时,一个消防水池独立设置在地铁车站外,并且必须满足消防车吸水要求;另一个设置在地下车站内,分别储存室外消火栓系统用水量和室内消火栓系统用水量^[3]。消防水源方案比较见表1。

地铁地下车站的供水设施包括消防水泵组(包括稳压泵)、水泵接合器组,一般不设消防水箱^[4]。根据市政供水管网、水量及水压情况,供水设施方案分述如下,水泵接合器在后面相关部分进行表述。

由于地铁地下车站的特点,当水压能满足室内消火栓系统水压要求时,一般也能满足室外低压消火栓系统水压要求;所以,具备双路供水条件的地段,当其中任何一路市政供水出故障时,另外一路市政供水管能满足室内外消火栓系统用水量之和,且每路市政供水的水压能满足室内消火栓系统水压要求时,可以不设消防水泵组,定义为供水设施方案1。

当市政供水为双路供水,且当其中任何一路市政供水出故障时,另外一路市政供水管能满足室外消火栓系统用水量,但不满足室内消火栓系统用水量时,就必须设消防水池及室内消火栓泵组,定义为供水设施方案2。或者当其中任何一路市政供水出故障时,另外一路市政供水管水量能满足室外消防用水量,但水压不满足室内消火栓水压要求时,就必须设室内消火栓泵组,定义为供水设施方案3。

当市政供水为单路供水时,包括其中有一路无法满足室外消火栓系统用水量的双路供水,必须设室内消火栓泵组,定义为供水设施方案4。特殊情况下,如在远郊的地铁地下站,市政供水管水压不满足室外低压消火栓系统水压时,消防车到达现场时间太长,必须设室内外消火栓泵组,定义为供水设施方案5^[3]。供水设施方案比较见表2。

一般民用建筑设计,室外宜采用低压消火栓给水系统,由市政给水管网直接供水,室内采用高压或临时高压消火栓给水系统。

地铁地下车站由于其建筑的特殊性(即整个车站标高低于地面),室外消火栓口动压大于0.25MPa时,就能保证室外高压消火栓给水系统水压要求,所以,具备双路供水条件的地段,当其中任何一路市政供水出故障时,另外一路市政供水管能满足室外消火栓系统用水量,且每路市政供水的水压均能满足室外高压消火栓系统水压要求时,室外应采用高压消火栓给水系统,定义为室外给水形式方案1。一般情况下,室外采用低压消火栓给水系统,定义为室外给水形式方案2。

单路供水条件下,在市中心等离消防站位置较近的地铁地下车站,室外消防给水系统一般采用低压消防给水系统,这种系统可以充分利用市政消防设施,降低消防投资,定义为室外给水形式方案3。而在远郊的地铁地下车站,一般离消防站比较远,或市政供水管水压不能满足室外低压消防给水系统水压时,消防车达到现场时间太长或使用不便,必须设置室外临时高压消防给水系统,定义为室外给水形式方案4^[3]。室外给水形式方案比较见表3。

同理,室内消火栓口动压大于0.25 MPa时,就能保证室内高压消火栓给水系统水压要求,所以,具备双路供水条件的地段,当其中任何一路市政供水出故障时,另外一路市政供水管能满足室内外消火栓系统用水量,且每路市政供水的水压均能满足室内高压消火栓系统水压要求时,室内应采用高压消火栓给水系统,定义为室内给水形式方案1。不满足条件时,室内采用临时高压消火栓给水系统,定义为室内给水形式方案2。

室内给水形式方案比较见表4。

当室外给水形式为高压消火栓系统时,室内肯定满足高压消火栓系统要求,这种情况下不需要消防水池和供水设施,室内外管网合用一套管网比较合理,定义为整体给水形式方案1。当室外给水形式为低压消火栓系统,而室内给水形式为临时高压消火栓系统时,室内外管网各成一个相对独立的管网,定义为整体给水形式方案2。当室外给水形式、室内给水形式均为临时高压消火栓系统时,室内外管网合用一套管网比较合理,定义为整体给水形式方案3^[3]。整体给水形式方案比较见表5。

一般民用建筑,比较重视室外消火栓管网成环,如“水消规”8.1.4条要求:“室外消火栓给水采用两路供水时应采用环状管网”^[2],即设置室外消火栓管网,在地铁地下车站里一般只注重双向供水。笔者认为主要有3方面原因:(1)满足双路供水条件的地铁地下车站,一般在市政道路边上,室内消防管道和市政管网能成环。(2)根据“水消规”7.3.3条要求:“建筑消防扑救面一侧的室外消火栓数量不宜少于2个”^[2],即供水量为20～30L/s,这2个室外消火栓必须从环状管网上连接,所以,一般设计室外消火栓为环状管网。但对地铁地下车站,除出入口外没有消防扑救面,而出入口处只要连接1个室外消火栓即可,即供水量为10～15L/s,这些室外消火栓可以从支状管网上连接,所以,一般设计室外消火栓为支状管网即可。(3)一般地下地铁车站周围条件,很难布置室外消火栓管网,室内安装管道位置一般也较紧张,特别是设备区过道。所以,尽量不布置室外消火栓环网,只要满足双向供水即可。

室外消火栓作用可分为:在临时高压消防给水系统中,发生火灾时后,消防人员可以直接打开消火栓阀门用于灭火;在低压消防给水系统中,给消防车供水,然后利用消防车直接加压灭火,或由消防车通过水泵接合器向室内管网加压供水。也就是说,室外消火栓的水可以直接用于灭火,也可以用于给水泵接合器供水。对于一般地上民用建筑,这两种功能几乎无法分开;但是,对地铁地下车站必须做适当分类:用于给水泵接合器供水一类定义为A类室外消火栓;对于直接用于灭火的一类定义为B类室外消火栓,该类室外消火栓相当于建筑物消防电梯前室的消火栓,消防队员作为首先进攻、火灾侦查和自我保护用^[5]。

A类室外消火栓,一般可以由市政给水引入管直接接出;但当市政为单路水源时,只能设在室外消防水池附近。满足“水消规”5.4.7条要求和水泵接合器距离为15～40m即可,不必去考虑150m的保护距离^[2]。

B类室外消火栓,只要满足距地铁地下车站出入口5～40m要求即可,无需满足室外消火栓距水泵接合器的距离要求。必须满足“水消规”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”^[2]。

A类室外消火栓一般设计在消防进水管上,且必须和水泵接合器保持15～40m的距离。

B类室外消火栓可以从室外支状管网上连接,可以由站内室内消火栓环网接出。

A类室外消火栓数量可根据“水消规”7.3.2条确定,B类室外消火栓数量根据“水消规”7.3.4条确定,根据“水消规”规范组关于《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014在地铁工程中应用问题专家委员会会议纪要,即中城轨按(2015)001号的回答第3条:“地铁工程室外消火栓的设置位置和数量应符合国家现行规范“水消规”的有关规定,但当设置数量在工程实践中确有困难时,其设置数量应满足灭火消防救援要求,且不少于2个”^[6]。笔者认为合理的解释应该是“确有困难”条件下,同时满足“满足灭火消防救援”“不少于2个”,要满足灭火消防救援^[7],必须每个出入口5～40m范围内有室外消火栓,也就是说,如果距离满足要求,那么几个出入口室外消火栓可以共用,否则必须每个出入口均设置该类消火栓;当然还要满足不少于2个,否则就没法满足极端条件下的消防救援要求。

对于一般民用建筑,水泵接合器设置按“水消规”5.4.7条要求:“水泵接合器应设在室外便于消防车使用的地点,且距室外消火栓或消防水池的距离不宜小于15m,并不大于40m”^[2],但对于地铁地下车站,一定要区别对待室外消火栓,应强调和“A类室外消火栓或消防水池的距离不宜小于15m,并不大于40m”,特别是单路供水时,因B类消火栓一般远离消防水池,出现市政管道断水时,室外消火栓往往断水,所以比较危险^[8]。

笔者根据多年工作经验,针对地铁地下车站特点,结合“水消规”条文要求,进行了上述分析,现将地下车站消防水源供水设施系统设计方案列于表6,以期为地下地铁设计、标准图及规范编制等提供参考。