地鐵給排水與水消防工程的布局與設(shè)計(jì)思路分析

孫秦川

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 北京 102600）

地鐵作為一種便捷、安全的交通工具，為市民出行提供了極大方便。但是地鐵作為重要交通設(shè)施，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失。所以，在地鐵施工建設(shè)中，消防工程極為重要，給排水及水消防是其主要建設(shè)部分，在保證地鐵安全運(yùn)行的同時(shí)，也是保證市民群眾安全的重要前提條件之一。另外，地鐵在運(yùn)行過程中，工作人員、乘客用水及生產(chǎn)用水也是必不可少的，決定了消防給排水、生活給排水以及生產(chǎn)給排水都是地鐵給排水系統(tǒng)的重要組成部分。因此，本文對(duì)地鐵給排水與水消防工程的布局設(shè)計(jì)進(jìn)行重點(diǎn)分析，研究其在使用中的重要作用。

1 地鐵給排水與水消防系統(tǒng)

隨著城市化進(jìn)程不斷加快，城市內(nèi)人口數(shù)量呈現(xiàn)出幾何倍數(shù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，這也使得城市的交通壓力越來越大，地鐵就是在這樣的時(shí)代背景下產(chǎn)生的一種新型交通工具。作為安全、便捷、時(shí)間能夠得到可靠保證的新型交通工具，地鐵受到了人們的青睞。截至2022年，中國(guó)地鐵的運(yùn)營(yíng)里程已經(jīng)達(dá)到了8708 km，客運(yùn)量也達(dá)到了237.1 億人次，日均客運(yùn)量為6497 萬人次，城市地鐵站已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪凶顬橹饕膱?chǎng)所之一[1]。因此，作為地鐵工程中必不可少的給排水及消防系統(tǒng)，就需要合理布局和設(shè)計(jì)，其系統(tǒng)可分為生活給水系統(tǒng)、生產(chǎn)給水系統(tǒng)以及消防給水系統(tǒng)3 個(gè)部分。生活給水系統(tǒng)主要包括地鐵車站內(nèi)的工作人員以及乘客的用水，如衛(wèi)生間用水、清掃用水、茶水間熱水器用水等。我國(guó)對(duì)于生活給水有著嚴(yán)格的要求，無論是水質(zhì)、水量還是水壓都須滿足既定標(biāo)準(zhǔn)。而生產(chǎn)給水系統(tǒng)主要是因?yàn)榈罔F有大量的空調(diào)制冷設(shè)備、洗滌設(shè)備、機(jī)電設(shè)備等，設(shè)備日常維護(hù)及運(yùn)行，需要有水資源作為支持。由于維修工藝的差距，不同設(shè)備對(duì)于水壓和水量甚至是水質(zhì)也有著差異化的要求。地鐵作為人流量密集的公共場(chǎng)所，保障地鐵車站的消防安全必不可少，因此在地鐵車站內(nèi)需設(shè)置消防給水系統(tǒng)。消防給水系統(tǒng)對(duì)于水壓和水量有著嚴(yán)格的要求，必須滿足國(guó)家《建筑設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》要求。

2 地鐵給排水工程設(shè)計(jì)

2.1 給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

地鐵給排水工程對(duì)于保證地鐵的安全運(yùn)行有著非常重要的意義，在地鐵設(shè)計(jì)中，水源、管材質(zhì)量、施工技術(shù)及水管走向、用水點(diǎn)布設(shè)是地鐵給排水工程核心設(shè)計(jì)內(nèi)容之一。

首先，從水源問題出發(fā)，地鐵給水系統(tǒng)對(duì)于滿足地鐵的日常運(yùn)行有著重要的影響。給水系統(tǒng)主要以城市自來水為水源，通常在道路市政給水條件較好的車站，設(shè)計(jì)兩路給水點(diǎn)，以滿足消防用水需求。其中生活生產(chǎn)用水和消防用水管路分開設(shè)置，生產(chǎn)生活用水站內(nèi)采用支裝管路，單水源即可；消防用水采用環(huán)狀管路，需接入兩路水源，以保證地鐵消防用水安全。此外，在道路市政水源較差的站點(diǎn)，有一路用水，可滿足生產(chǎn)生活用水；而對(duì)于消防用水則無法保證水源安全，通常設(shè)置消防水池及消防泵組成的臨時(shí)高壓系統(tǒng)，以滿足極端情況下消防用水需求。在部分偏遠(yuǎn)及新規(guī)劃區(qū)域，車站周邊也存在沒有市政水源的情況，此時(shí)就需要協(xié)調(diào)當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門，以解決地鐵車站用水需求，可采用打井取水或新建市政給水管等措施?？傊?，地鐵用水安全必須得以保障[2]。

其次，無論是生產(chǎn)生活給水系統(tǒng)還是消防給水系統(tǒng)，因用水功能不同，對(duì)水源水壓需求也不相同，如生產(chǎn)生活用水水壓過高則會(huì)對(duì)末端用水器具產(chǎn)生破壞，如消火栓用水水壓過低，則無法滿足火災(zāi)時(shí)用水的水壓需求，水壓過高則消火栓需設(shè)置減壓穩(wěn)壓裝置，否則會(huì)影響消火栓的正常使用。另外，給水管線設(shè)計(jì)要重點(diǎn)關(guān)注管材的工程壓力，要保證管道運(yùn)行安全。給水管線設(shè)計(jì)中，在最低處和最高處分別設(shè)置泄水閥及排氣閥，通過這種方式，可有效保護(hù)壓力給水管道，避免汽蝕、過水不暢等問題，可延長(zhǎng)管道使用壽命，進(jìn)一步提高給水管道的使用安全[3]。

另外，在地鐵給水系統(tǒng)管線實(shí)際施工中，有部分長(zhǎng)直管線，因四季溫差變化，會(huì)出現(xiàn)車站結(jié)構(gòu)及管線脹縮的現(xiàn)象，則會(huì)對(duì)地鐵給水系統(tǒng)造成影響。針對(duì)較長(zhǎng)的給水管線，需設(shè)置管道伸縮器，管道伸縮器的伸縮量根據(jù)實(shí)際情況選取，同時(shí)管線接口采用柔性連接，以避免管網(wǎng)因脹縮引起變形，受到破壞。在某些特殊位置，如結(jié)構(gòu)縫、變形縫等部位，需設(shè)置金屬軟管，保障管網(wǎng)不受剛性破壞。

最后，地鐵給水系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中，需要滿足地鐵生產(chǎn)生活用水的實(shí)際需求。在給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需考慮優(yōu)化給水管用水點(diǎn)位布設(shè)，滿足地鐵車站的清洗以及其他用水需求。如在地鐵車站站臺(tái)和站廳的兩端設(shè)置簡(jiǎn)便的沖洗栓箱，不僅能夠滿足實(shí)際使用需求，也可以節(jié)約空間。

2.2 排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

地鐵排水系統(tǒng)由污水排水系統(tǒng)和廢水排水系統(tǒng)組成。污水排水系統(tǒng)排出地鐵車站內(nèi)產(chǎn)生的生活污水以及衛(wèi)生間污水；廢水排水系統(tǒng)主要是對(duì)車站生產(chǎn)廢水以及消防系統(tǒng)和雨水進(jìn)行有效的收集排放。設(shè)計(jì)中，通常采用PVC 無壓管材以及熱鍍鋅鋼管為主要的施工材料，這兩種管材在成本、性價(jià)比等方面具有較為卓越的優(yōu)勢(shì)。常規(guī)情況下，PVC 無壓管材主要是應(yīng)用于重力排水，熱鍍鋅鋼管主要是作為承壓管進(jìn)行應(yīng)用[4]。

保證地鐵排水系統(tǒng)的工程質(zhì)量，需對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格管理要求。排水系統(tǒng)的所有工程內(nèi)容及技術(shù)要求必須嚴(yán)格按照施工圖紙進(jìn)行施工[5]。在排水系統(tǒng)施工中，經(jīng)常會(huì)涉及到預(yù)制管道支架，通過預(yù)制管道支架可以提高現(xiàn)場(chǎng)施工效率。在施工中，除了要對(duì)管材、施工人員進(jìn)行監(jiān)督和管理之外，還要對(duì)管道支架進(jìn)行檢查，這樣才能確保排水系統(tǒng)的安全。通常會(huì)在排水系統(tǒng)施工結(jié)束之后，對(duì)管道支架進(jìn)行安全檢查。

地鐵排水系統(tǒng)中，還會(huì)涉及水彎工程，水彎工程臭氣阻隔是重要的內(nèi)容之一。只有確保衛(wèi)生間內(nèi)臭氣阻隔，才能保證車站內(nèi)空氣質(zhì)量。地鐵設(shè)計(jì)施工中，要求所有的衛(wèi)生器具排水管都要安裝存水彎，水彎工程的施工質(zhì)量對(duì)后期運(yùn)用極為重要，防臭處理方式見圖1。

圖1 防臭處理方式

3 地鐵水消防工程設(shè)計(jì)

3.1 水消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

保證地鐵的消防安全，不僅僅是保證公共場(chǎng)所的消防安全，更是保障城市居民生命財(cái)產(chǎn)安全。目前城市地鐵都是以水消防系統(tǒng)為主導(dǎo)，結(jié)合其他消防滅火設(shè)施，以此來提高消防安全水平。

水消防系統(tǒng)是地鐵消防系統(tǒng)的重要組成內(nèi)容，根據(jù)地鐵的消防安全等級(jí)要求及地鐵人流量現(xiàn)狀，結(jié)合現(xiàn)行國(guó)標(biāo)要求，地下地鐵車站室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)用水量為20 L/s，地鐵區(qū)間隧道以及人行通道的消火栓設(shè)計(jì)用水量為10 L/s[6]。

室內(nèi)消火栓管網(wǎng)在車站站廳層水平成環(huán)，在站臺(tái)層豎向成環(huán)，地下區(qū)間室內(nèi)消火栓管網(wǎng)自本站站廳層室內(nèi)消火栓環(huán)狀管網(wǎng)接出，沿區(qū)間外側(cè)分別布置一根主干管，并在相鄰車站站廳層連接成環(huán)，消火栓管網(wǎng)采用閥門分成若干獨(dú)立段，當(dāng)某段損壞時(shí)，停止使用的消火栓在一層中不應(yīng)超過5 個(gè)（雙栓消火栓按照兩個(gè)消火栓計(jì)算）。

消火栓的布置，必須應(yīng)滿足同一平面有2 支消防水槍的2 股充實(shí)水柱同時(shí)達(dá)到任何部位的要求，每一股水柱流量≥5 L/s。室內(nèi)凈空高度超過8 m 的場(chǎng)所，消火栓栓口動(dòng)壓≥0.35 MPa，且消防水槍充實(shí)水柱應(yīng)按13 m 計(jì)算；其他場(chǎng)所，消火栓栓口動(dòng)壓≥0.25 MPa，且消防水槍充實(shí)水柱需要按10 m計(jì)算。

3.2 消火栓設(shè)置要求

消火栓一般采用單口單閥消火栓，當(dāng)受安裝條件限制時(shí)，也可采用兩只單口單閥為一組的消火栓。消火栓的保護(hù)半徑和布置間距應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定，且單口單閥消火栓的間距≤30 m，兩只單口單閥為一組的消火栓間距≤50 m，人行通道內(nèi)消火栓的間距≤20 m。地下區(qū)間及配線區(qū)內(nèi)消火栓的間距≤50 m，車站與區(qū)間土建分界處往區(qū)間方向10 m 范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)有區(qū)間消火栓。

站廳、站臺(tái)公共區(qū)消火栓箱的安裝方式應(yīng)充分結(jié)合建筑裝修風(fēng)格確定，站廳、站臺(tái)層設(shè)備區(qū)走廊的消火栓箱均采用暗裝，車站通風(fēng)空調(diào)機(jī)房及風(fēng)道內(nèi)的消火栓箱、站臺(tái)層通往區(qū)間走廊內(nèi)的消防器材箱、區(qū)間消火栓及個(gè)別條件受限的消火栓（不影響疏散） 可采用明裝；區(qū)間消火栓口配備消防器材箱，箱內(nèi)配2 支直徑為19 mm 的鋁合金消防水槍噴嘴、2 條長(zhǎng)25 m 的襯膠水龍帶。

每個(gè)消火栓箱或區(qū)間消火栓處還應(yīng)設(shè)置1 個(gè)消防啟泵按鈕。在水消防系統(tǒng)水力最不利處設(shè)置一個(gè)帶壓力表的試驗(yàn)消火栓。

地鐵設(shè)計(jì)中，通常采用薄型單/雙栓帶消防軟管卷盤組合式消防柜，消火栓根據(jù)國(guó)標(biāo)圖集《室內(nèi)消火栓安裝選取》。組合式消防柜內(nèi)部配置1 個(gè)或2 個(gè)DN65 旋轉(zhuǎn)型消火栓、1 支直徑為19 mm 的鋁合金消防水槍噴嘴、1 條長(zhǎng)25 m 的襯膠水龍帶、1套自救式軟管卷盤；下部配置4 具磷酸銨鹽手提式干粉滅火器（MF/ABC5）。其中，軟管卷盤采用超薄式卷盤，盤片直徑≥500 mm，配內(nèi)徑≥19 mm 的消防軟管，軟管長(zhǎng)度為30 m，軟管性能應(yīng)符合GB 1187-1981《輸水膠管》的規(guī)定，卷盤水喉的流量≥35 L/min，直流射程≥10 m，卷盤的開關(guān)噴嘴應(yīng)用銅合金制造。

4 結(jié)束語

綜上所述，地鐵給排水與水消防系統(tǒng)主要包含生產(chǎn)生活給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)以及消防給水系統(tǒng)，對(duì)于保障地鐵的安全運(yùn)行有著重要的作用。其中需加強(qiáng)管材選取、設(shè)備選取、水源問題、管道布設(shè)、管道支架的地鐵給排水工程設(shè)計(jì)，將能不斷提高地鐵給排水的工程質(zhì)量。而水源水壓在地鐵水消防工程的設(shè)計(jì)中尤為重要，管路布設(shè)、消火栓布設(shè)、閥件設(shè)計(jì)等都是需要重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容，這些設(shè)計(jì)對(duì)于地鐵水消防工程有著積極的影響，也是保證地鐵運(yùn)行安全的前提條件之一。