地鐵防排煙系統管道耐火極限做法分析

朱湘旭，劉陽，王強

（中建八局軌道交通建設有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

目前，國內地鐵車站消防主要設計依據為《地鐵設計規范》（GB50157-2013）、《城市軌道交通技術規范》（GB50490-2009）、《建筑設計防火規范》（GB50016-2014）。《建設防煙排煙系統技術標準》（GB51251-2017）已于2018年8月1日正式實施，標準對排煙管道、加壓送風管道、排煙補風管道耐火極限提出了相關要求。《地鐵設計防火標準》（GB51298-2018）已于2018年12月1日正式實施，標準對防排煙管道材質，排煙管道穿越樓梯間、前室時的耐火極限提出了相關要求[1]。

但地下車站防排煙管道實際安裝實施中仍存在下列問題：①《建筑防煙排煙系統技術標準》GB51251對排煙管道、加壓送風管道及補風管道提出的耐火極限要求，是否可結合地鐵工程的特殊性，有針對性實施。針對防排煙風管耐火極限如何滿足，未給出參考做法。②管道耐火極限缺乏相對應的測試、驗收標準。③圖集中給出的采用防火板包覆的風管是否可認定為按照其提供的做法進行實施，即可滿足耐火極限的要求，作為驗收依據。④由于規范未給出滿足耐火極限的風管參考做法，鑒于已運營線路使用的防火板大量存在反鹵、泛霜及脫落的問題，僅根據規范要求提出了耐火極限要求，而未給出明確的做法[2]。

1 管道耐火極限做法分析

1.1 噴涂防火涂料

《通風與空調工程施工質量驗收規范》GB50243-2016未給出噴涂防火涂料的具體操作工藝要求及驗收標準，且蘇州市吳江區住房和城鄉建設局（2020）18號文件《關于建設工程消防設計常見問題的若干指導意見》第（14）規定：“不得采用涂覆防火涂料作為滿足送風、排煙管道耐火極限的措施。”因此，不建議噴涂防火涂料的方案來滿足管道耐火極限要求[3]。

1.2 包覆防火板及自撐式防火板風管

根據前期調研，目前風管耐火極限的做法主要有以下幾種：

（1）自撐式防火板風管。采用自撐式防火板風管可達到耐火隔熱的要求，管道耐火極限可達到1～3h不等，與防火板厚度有關。但受制于防火板材料性能及制作安裝工藝所限，本做法制作的防火風管抗震性能較差。根據《建筑機電工程抗震設計規范》GB50981-2014第5.1.1條規定：排煙風道、排煙用補風風道、加壓送風和事故通風風道的選用應符合下列規定：8度及8度以下地區的多層建筑，宜采用鍍鋅鋼板或鋼板制作；因此，不建議在地鐵工程中采用本做法[4]。

（2）鍍鋅鋼板風管外包防火板。根據《防火建筑構造（一）》07J905-1中鍍鋅鋼板風管防火包覆構造要求：鋼板外敷的防火板需設置輕鋼龍骨，并設置獨立的吊桿，吊桿需刷防火涂料，且吊桿的耐火極限應與風管耐火極限相同；鋼板與防火板之間應采用巖棉填實；防火板與防火板拼接處應采用防火膠進行密封；管道耐火極限與防火板厚度有較大關系。

為解決鋼板風管頂部及側面防火板包覆困難的問題，圖集07J905-1給出了四種防火板包覆做法。但四種做法在鋼板風管與鐵皮之間均未設置隔熱材料。如參照上述做法在地鐵工程中實施，主要存在以下幾個方面的問題：

①圖集中方案2～4管道耐火性能需要頂板、或側墻共同來滿足，按照方法實施后，如何進行相關的重復性驗證，無相關的標準作為支撐。

②實施難度較大。由于地鐵工程防排煙管道設置區域管線繁多，空間極為緊湊、狹小，且排煙管道設置于管線空間的最上層。無論按照上述四種方案中的哪一種進行實施，均必須合理的組織施工工序，否則可能無法進行防火板包覆，或者達不到預期的耐火性能要求。

③9mm厚度防火板約9kg/m2，另外需增加的龍骨及自攻螺釘的重量約3kg/m2。采用防火板包覆后，支架承載能力需增加，管道支吊架需結合防火板重量重新進行校核計算。

④為減小防火板反鹵、泛霜及脫落等問題，應嚴格把控防火板質量，制定合理的施工工序及施工工藝，盡可能避免后期出現上述問題。

⑤初期投資較高。防火板作為一種常用的建筑耐火隔熱材料，其主要成分為纖維增強硅酸鹽，板材密度一般在1000kg/m3左右，導熱系數0.23W/m·K，燃燒性能為A級不燃。根據耐火極限的不同，一般情況下選用板材的厚度為9～15mm。

由于地鐵環境較為潮濕，防火板表面吸收空氣中的水分而產生表面潮濕，進而掛滿水珠，甚至出現水珠連成一片形成流淌現象，另外，隨著防火板內水分蒸發而在防火板表面產生的鹽析現象，防火板表面形成絮團狀斑點，并出現粉化。隨著使用時間的延長，防火板性能急劇下降，進而出現掉渣、整體脫落的情況。南京、蘇州，上海地鐵在既有線路中，部分線路局部區域風管采取了在鋼板外敷設防火板增強管道耐火性的方案，現階段均出現了防火板結露、掉渣及大面積脫落的情況，初步原因可能與地鐵環境潮濕較大有關系[5]。

性能優良的防火板可較好的控制產品使用過程中反鹵、泛霜，但受制于國內防火板生產技術和工藝水平參差不齊以及實施過程中成本的限制，導致采購過程中較難控制產品質量。但采用防火板包裹，依然是一種可有效解決管道耐火極限的方案。雖采用防火板包覆實施難度大，且存在運營期脫落、滴水的風險。但本做法為較為成熟的做法。經過調研，部分區域為滿足管道耐火極限要求，采用了本做法。

1.3 金屬風管外包裹不燃絕熱材料的防火風管

本種做法，防排煙風管均采用鋼板風管制作，鋼板厚度按照根據《通風與空調工程施工質量驗收規范》表4.2.3-1相關要求執行。風管外層包裹不燃材料進行隔熱。

耐高溫玻璃纖維、硅酸鋁纖維（陶瓷纖維）、巖棉、鋁鎂質復合材料等均可以作為高溫情況下的隔熱材料。但針對鋼板風管進行絕熱包裹即可達到耐火極限1h，且具備權威部門耐火性能檢測報告的材料有耐高溫玻璃纖維、鋁鎂質復合材料。

（1）鋼板風管+離心玻璃棉。根據市場調研，當采用管道耐火性能測試方案為“1.2mm鐵皮風管+60mm離心玻璃棉板”，防排煙管道用離心玻璃棉采用焊釘固定在風管上。風管A管總重量270kg，B管總重量230kg。經檢驗，管道耐火性能為75min。該方案與傳統風管保溫實施方案基本一致。如采用本方案除局部區域需做特殊處理外，可滿足絕大部分區域防排煙管道耐火極限要求。

（2）鋼板風管+鋁鎂質復合材料。該方案采用鋼板風管+鋁鎂質復合材料（外敷）的方式，鋁鎂質氈材密度在40～60kg/m3，鋁鎂質膏體密度≤260kg/m3，燃燒性能為A級不燃，材料導熱系數介于0.035～0.045之間。根據調查風管構成為：“1.2mm鍍鋅鋼板+50mm鋁鎂質氈材+10mm鋁鎂質氈材+5mm鋁鎂質膏體”，其中管道A管重量612kg，B管重量567kg。材料在施工過程中，材料與風管間，材料相互之間采用“無空腔”粘接，接縫采用膏狀保溫材料連接，使保溫層形成一個密封整體，消除材料與設備間，材料相互間以及接縫處的空隙，達到整體密封、整體保護的效果。但本做法在國內地鐵工程中應用較少，且采用本材料包覆后，管道重量增幅明顯，需進一步核算支吊架載荷，支吊架的初期投資也有較大增幅。且本材料主要成分為鋁鎂質鹽類，與防火板有較為相似的物理和化學性能，是否會在地鐵潮濕的環境中出現反鹵和泛霜的情況，有待進一步驗證。

1.4 成品防火風管

地鐵空間狹小，部分貼頂風管由于施工空間不夠，保溫困難，甚至無法正常保溫；成品復合風管具有保溫、絕熱性能優良、潔凈、環保，不會造成空氣二次污染、制作簡捷，摒棄了傳統的風管施工工藝，無需現場施工，大大縮短了施工工期，造型美觀，經久耐用等諸多優點。

《建筑防煙排煙系統技術標準》圖示15k606給出了IMX系列模壓鎂板風管相關技術資料，資料顯示，風管不反鹵、泛霜，具有強度高、不燃、不變形、耐潮防水、安裝便捷、使用壽命長等優點。且管道耐火極限從60min～180min不等。

2 管道耐火極限要求與做法分析

2.1 管道耐火極限要求

（1）穿越防火分區（設備管理用房區）的大系統回排風管兼排煙管耐火極限不應小于1h。（2）車站小系統排煙管、加壓送風管及排煙補風管管道耐火極限按照《建筑防煙排煙系統技術標準》GB51251-2017執行。（3）穿越樓梯間、前室的排煙管道，耐火極限不應小于2h。（4）停車場、車輛段庫內排煙管管道耐火極限不應小于0.5h。

2.2 管道耐火極限做法

（1）耐火極限大于1h的防排煙風管可采用“成品防火風管”或“鍍鋅鋼板風管+耐火隔熱材料+防火板包覆”的形式。（2）耐火極限1h的防排煙風管可采用“成品防火風管”或“鍍鋅鋼板風管+耐火隔熱材料包覆”的形式。當采用耐火隔熱材料包覆的形式時，其鍍鋅鋼板厚度按照《通風與空調工程施工質量驗收規范》GB/T50243表4.2.3-1的規定執行，且鋼板厚度不應小于1.2mm。耐火隔熱材料可選玻璃棉、巖棉或鋁鎂質材料，其厚度不應小于60mm；（3）耐火極限0.5h的防排煙風管可采用“成品防火風管”或“鍍鋅鋼板風管+耐火隔熱材料包覆”的形式。當采用耐火隔熱材料包覆的形式時，其鍍鋅鋼板厚度按照《通風與空調工程施工質量驗收規范》GB/T50243表4.2.3-1的規定執行，且鋼板厚度不應小于1.2mm。耐火隔熱材料可選擇耐高溫玻璃棉、巖棉或鋁鎂質材料，其厚度不應小于50mm。

3 結語

地鐵車站防排煙風管要求及做法各有優劣，但是隨著制造工藝的進一步提升，雙層彩鋼玻纖風管內層鋼板厚度最大可達到1.5mm。滿足《通風與空調工程施工質量驗收規范》GB50243第4.2.6條相關固定。（夾芯彩鋼板復合風管材料，應符合現行國家標準《建筑設計防火規范》GB50016的有關規定。當用于排煙系統時，內壁金屬板的厚度應符合表4.2.3-1的規定[6]。）

通過調研，國內滿足《通風管道耐火試驗方法》GB/T17428-2009進行測試的耐火性能要求的雙層彩鋼玻纖復合風管廠家少之又少。從技術發展的流程來看，待技術成熟時，未來復合風管將是防排煙風管材質選擇的最好方案。