某地下及地面雙層地鐵車輛基地水消防系統設計探討

劉智穎

廣州地鐵設計研究院股份有限公司 廣東 廣州 510000

1 項目概況

隨著城市建設的發展，土地資源的集約利用越發重要，為解決城市中用于地鐵車輛停放、檢修的地鐵車輛基地占地問題，提高土地使用效率[1]，本工程車輛基地采用地下及地面雙層設計，并在車輛基地蓋上進行物業開發，以彌補城市軌道交通建設資金的不足[2]。

本工程車輛基地主要承擔定修及以下修程的檢修任務和車輛停放及日常保養功能，用地約29.28公頃，采用雙層布置的形式，場坪標高為9.10，地面層軌面標高為10.00，地下層軌面標高-1.50，兩層軌面高差11.5m。場內上蓋開發共設置兩層蓋板，標高分別為9m及15m（相對標高），9m蓋板與車輛基地同步實施，15m蓋板（除區域控制中心）由上蓋物業開發實施。

車輛基地地面層主要由運用庫（停車列檢區、周月檢區）、檢修庫、物資庫、牽引變電所、鏇輪庫、無人值守洗車機室、污水處理站、雜品庫、蓄電池間、門衛及區域控制中心（綜合維修樓）等用房組成。地下層主要有運用庫、無人值守洗車機室等，運用庫與地面層庫房上下對應。運用庫、檢修庫、物資庫、牽引變電所、鏇輪庫、無人值守洗車機室、污水處理站位于上蓋開發9m蓋板下，其余等位于上蓋開發9m蓋板外，區域控制中心位于15m蓋板上方。

2 水消防系統設計

2.1 消防水源及用水量

車輛基地位于自來水公司供水范圍內，可從市政供水管上接出一路DN200的供水管供本項目使用。消防水源采用市政自來水，消防各單體消防用水量及火災延續時間見表1。

表1 消防用水量及火災延續時間[3]

本項目按同一時間發生一次火災考慮，消防最大用水量的單體為區域控制中心，一次消防最大用水量為1296m3。在區域控制中心地下室設置有效容積為1296m3的消防水池，分兩座設置，每座消防水池設置一處室外消防車取水口。在區域控制中心屋頂設置1座有效容積為36m3的高位消防水箱。

2.2 消火栓系統

考慮到管網布置的合理性和經濟性，本設計考慮將室外消火栓系統與除區域控制中心外的其他所有單體室內消火栓系統共用加壓泵組和管網系統（以下簡稱“室內外消火栓共用系統”），而區域控制中心室內消火栓系統獨立設置加壓泵組和管網系統。

室內外消火栓共用系統采用臨時高壓供水系統，設置消防水泵兩臺（Q=70L/s，H=70m，1用1備）。室外消火栓間距按不大于120m布置；消防車道無法滿足開孔條件自然排煙時室外消火栓加密布置，消火栓間距不大于60m，困難條件下不大于80m；滿足保護距離的地面層庫外軌道區域（咽喉區）內不設室外消火栓，地下層咽喉區按軌道交通隧道標準設置消火栓口，間距不大于50m。其他單體室內消火栓系統從室內外消火栓共用系統管網上接駁。

區域控制中心室內消火栓系統采用臨時高壓供水系統，設置消防水泵兩臺（Q=40L/s，H=170m，1用1備）。區域控制中心建筑高度99.6m，地上23層，地下5層，室內消火栓系統豎向供水，垂直分兩個區，-22.600標高層～8層為Ⅰ區，9層～屋面層為Ⅱ區，Ⅰ區由消火栓主泵以雙管向環狀管網經可調式減壓閥組減壓后供水，Ⅱ區由消火栓主泵以雙管向環狀管網直接加壓供水，-22.600標高層至五層，十三層至二十層的消火栓處壓力超過0.5MPa均采用穩壓減壓消火栓，使出口動壓不超過0.5MPa，其余采用普通消火栓。消火栓系統由屋面消防水箱及消火栓增壓穩壓設備（Q=1.1L/s，H=1.35MPa，1用1備）聯合穩壓。

2.3 自動噴水滅火系統

區域控制中心、地下建筑（運用庫區、備品區）、運用庫、檢修庫、物資庫設置自動噴水滅火系統。

區域控制中心為一類高層，其中控制中心的控制大廳作為地鐵線網管控的中樞，對整個線網的地鐵車輛運行、電力供應、設備監控等進行集中管理指揮及監控，設置有大量重要電子設備[4]，控制大廳空間高度8～12m的部位采用預作用自動噴淋系統，采用非倉庫型特殊應用噴頭，噴頭流量系數為K161；地下層停車庫設置充電樁，采用泡沫自動噴淋系統；入戶中庭等場所凈空高度h（m），8＜h≤12m區域，采用快速響應噴頭（RTI≤50（m·s）0.5），噴頭流量系數為K115；司機公寓部分噴頭流量系數為K115；其他區域采用普通自動噴淋系統，噴頭流量系數為K。區域控制中心自動噴水設計流量80L/s，火災延續時間1.5h。

物資總庫為兩層，層高為4.5m，儲存方式為單排貨架，最大凈空高度h<9m，最大儲物高度h<3.5m，屬于倉庫危險Ⅰ級，噴水強度8L/min·m2，作用面積160m2，采用噴頭流量系數K為80的標準響應噴頭，設計流量40L/s，火災延續時間1.5h。

本工程設置有上蓋開發，土建實施到9m蓋板并預留開發條件。地下建筑（運用庫區、備品區）、運用庫、檢修庫均考慮增設自噴系統。按廠房高大空間場所考慮，凈空8m

考慮到管網布置的合理性和經濟性，本工程各單體共用噴淋泵組和管網系統，設置噴淋水泵三臺(Q=40L/s，H=155m，N=90kW，2用1備)。自動噴水滅火系統垂直分兩個區，區域控制中心-22.600標高層～12層和物資庫、檢修庫、運用庫等其他需設置噴淋系統的單體為Ⅰ區，區域控制中心13層～屋面層為Ⅱ區，Ⅰ區由噴淋水泵以雙管向環狀管網經可調式減壓閥組減壓后供水，Ⅱ區由噴淋水泵以雙管向環狀管網直接加壓供水。系統由屋面消防水箱及自動噴淋增壓穩壓設備。

2.4 高壓細水霧防火分隔系統

本工程采用雙層布置形式，在地下層和地上層均設置了環形消防車道。為改善遠期上蓋居住的舒適性，體現土地集約化利用優勢，以及地鐵行車安全性，地上層、地下層運用庫平交消防車道各有247m，檢修庫平交消防車道有60m，位于蓋板下方，且無法在蓋板上開設滿足自然通風排煙要求的開口，消防車道不能完全敞開，不完全符合國家標準的有關消防車道應防止煙氣在其中積聚，并避免影響消防車通行和消防救援人員安全。

要保證咽喉區與運用庫、檢修庫間平交消防車道的安全，應防止運用庫和檢修庫的火災及煙氣蔓延至消防車道，可采用防火墻、防火隔墻、防火卷簾和防火門進行防火分隔[5-6]。在運用庫、檢修庫與咽喉區相交處，考慮到地鐵列車進出庫的通行需要而無法完全進行防火分隔，一旦運用庫內地鐵列車發生火災且初期未得到有效控制時，火災的煙氣將可能通過運用庫與咽喉區間的列車通行開口處蔓延至消防車道內。在能設置防火隔墻的位置應設置防火隔墻，考慮到地鐵軌道及接觸網等的設置，在地鐵列車進出庫的開口位置確實無法采用防火墻、防火卷簾和防火門等完全進行防火分隔，本工程采用擋煙垂壁與高壓細水霧系統進行防火分隔。地下層運用庫列車通行的開口部位、消防車穿行庫區的開口部位設置擋煙垂壁與火災持續噴水時間不低于3.00h高壓細水霧防火分隔幕相結合的方式進行分隔。位于地上的運用庫、檢修庫列車通行的開口部位設置擋煙垂壁與火災持續噴水時間不低于1.00h高壓細水霧防火分隔幕相結合的方式進行分隔。

高壓細水霧系統以水位介質，采用特定高壓泵組及噴頭，啟動時可噴射出粒徑很小的水霧。細水霧滅火系統同時具有液體滅火機理以及氣體滅火機理[7]。高度霧化的細水霧，可形成一道類似霧氣的“屏障”，可阻擋熱輻射的傳導，也具有冷卻作用，可控制火勢的進一步蔓延和發展，可作為水幕用于防火分隔[8]。北京軌道交通10號線和6號線的共用車輛基地五路停車場設置了高壓細水霧對地面聯合庫東西區進行防火分隔，廣州是軌道交通14號線石湖停車場采用了高壓細水霧系統進行防火分隔[9]。

為檢驗高壓細水霧替代防火卷簾的效果以及確定高壓細水霧防火分隔系統設置參數，搭建實體火災試驗平臺并展開試驗，選用實體火災模型，燃燒物為木垛，依據《門和卷簾的耐火試驗方法》GB/T 7633-2008中11.2.3.1的試樣背火面最高升溫要求和《建筑構件耐火試驗方法第1部分：通用要求》GB/T 9978.1-2008中10.2.3的隔熱性要求，系統啟動后，試驗進行10min，得到本次試驗的試驗要求。

參考本工程的實際尺寸，搭建空間尺寸為100m×12m×7.1m（高）（尺寸誤差允許范圍為0～10%）的試驗場地，設置兩排細水霧噴頭，交錯布置，共7只開式噴頭，K=1.0，噴頭間距3m，排間距2m。噴頭貼頂安裝。系統啟動后，試驗進行10min，根據應急管理部上海消防研究所檢驗報告，被保護一側T1的溫度與初始室溫的偏差為52.9℃、29.7℃、27.8℃、20.5℃、7.5℃；細水霧噴放過程中，被保護側T2處熱輻射較未保護側T8處熱輻射強度衰減最大可達81.5%；經細水霧隔斷洗刷后，T4處CO濃度下降95.2%；檢驗結果符合試驗大綱要求。

3 結束語

隨著城市化建設的快速發展，地鐵可作為解決地面交通問題的主要工具，然而車輛基地作為地鐵車輛停放及日常保養檢修場地，往往占地面積大。本車輛基地作為中心城區地鐵環線的車輛基地，地處中心城區，土地資源極其珍貴，為了更大限度地利用土地，采用地下及地面雙層設計，并在車輛基地進行上蓋開發，水消防系統的設計具有一定難度及特點。筆者依據相關規范及設計標準、相關試驗研究結合工程實例，介紹本工程水消防設計方案，拋磚引玉，為類似項目的水消防設計提供參考。