《消防给水及消火栓系统规范》(GB50974—2014)在地铁工程消火栓系统设计中的应用探究

魏晨光，张永磊

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)

《消防给水及消火栓系统规范》(GB50974—2014)在地铁工程消火栓系统设计中的应用探究

魏晨光，张永磊

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)

2014年发布的《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB50974—2014)相较于以往规范，针对地铁车站的消火栓系统提出增加室外消防水量、明确临时高压消防给水系统的稳压装置参数及消火栓按钮不宜作为直接启动消防水泵的开关的描述。通过对新增要求的理解，以实践设计经验对地铁消火栓系统设计方案进行研究分析，结论：地铁工程室外消防水量在双路市政水源的情况下可利用由市政水源接出的室外消火栓满足水量要求，否则需设置消防水池；临时高压系统的稳压装置流量取值宜为1～2 L/s，静水压力大于0.15 MPa且高于设定压力值0.07～0.10 MPa，储水容积宜为150～300 L；消防泵启泵按钮应保留。

地铁工程；消火栓系统；室外消防水量；临时高压给水系统；稳压装置；消防泵启泵按钮

消火栓系统作为地铁工程中最主要的灭火设施，其系统方案设计的合理与否直接影响着整个地铁工程系统运行的安全稳定，在防止初期火灾蔓延的功能上显得尤为重要。以往的地铁工程消火栓系统设计参照《建筑设计防火规范》(GB50016—2006 )[2]、《地铁设计规范》(GB50157—2013)[3](以下简称《地规》)及《城市轨道交通技术规范》(GB50490—2009)[4]的要求执行。2014年发布的《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB50974—2014)(以下简称《消规》)则对消火栓系统有了更加详尽的要求。下面就既有地铁工程的消火栓系统设计以及《消规》的新要求进行分析探讨。

1 既有地铁工程的消火栓系统设计概况

既有地铁工程的消火栓系统设置情况如下：地铁消火栓系统消防水源采用城市自来水，根据供水条件的不同，地铁消火栓系统可分为高压消防给水系统和临时高压消防给水系统。其中，高压消防给水系统指城市自来水供水能始终保持满足消火栓系统所需的工作压力和流量，火灾时无须消防水泵直接加压的供水系统；临时高压消防给水系统指城市自来水供水平时不能满足灭火设施所需的工作压力和流量，火灾时能自动启动消防水泵以满足水灭火设施所需的工作压力和流量的供水系统。根据市政供水条件的不同，临时高压消防给水系统又包含以下2种设置情况。

(1)存在两路消防水源条件，水量满足要求但水压不满足灭火要求。地面及高架站需设置消防水泵及消防增压稳压装置来满足压力要求；地下车站通常仅设置消防水泵，并在消防水泵上设跨越管与室内环状消火栓管网连接，利用市政供水压力来进行稳压。

(2)仅存在一路消防水源条件。地面及高架站需设置消防水池、消防增压稳压装置；地下车站由于车站间的消火栓管网通过区间相连接，可根据邻站的消防水源情况考虑临站供水方案(《城市轨道交通技术规范》8.5.2中有详细说明)，此时仍可利用市政供水压力，仅考虑消防增压稳压装置的设置与否。若不满足临站供水方案，则与上述地面及高架站的设置方案相同。

地下车站室内消火栓系统用水量为20 L/s，无室外消防水量，地下区间消火栓系统用水量为10 L/s；地面及高架车站室内、外消防水量根据建筑体量确定，无区间消防水量。车站内设环状消火栓系统给水管网，地下站站厅两端各设2根竖管和区间消火栓给水管连接成环。消火栓箱内设有启泵按钮(地下区间设在消火栓口旁)。室内消火栓系统在车站室外合适设置水泵接合器，并在水泵接合器15～40 m范围内设置配套的室外消火栓。

2 《消规》中新增条款的理解及处理方案

2.1 地下车站室外消火栓设计流量的要求

《消规》中“表3.3.2建筑物室外消火栓设计流量”明确要求了地下建筑(包括地铁)需要考虑室外消防水量(30 L/s)。同时，7.3.4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”。

首先应考虑规范增加此要求所要实现的目的。由于地下线工程在室外地面只有出入口的地面亭和风亭，建筑体积小且不存在可燃物即不存在火灾危险，增设室外消防水量的目的笔者认为有两点：首先是通过水泵接合器由室外消火栓经消防车加压向室内消火栓系统供水，保证在室内无法提供足够灭火水量、水压的极端情况下室内消火栓系统能够正常使用；其次是出入口附近的室外消火栓相当于建筑物消防电梯前室的消火栓，为消防队员首先进攻、火灾侦查和自我保护用。由于地下车站室内消火栓系统的保护范围已包含出入口全部区域，由室外进入车站方向出入口内的第一个室内消火栓亦可起到消防电梯前室消火栓的作用，即使在此室内消火栓附近位置发生火灾导致其无法使用，由于车站存在多个出入口，消防队员可由其他出入口进入车站，利用室内消火栓进行灭火。因此，笔者认为不必在每个出入口都设置室外消火栓，在出入口附近设置2个室外消火栓(每个消火栓供水量为15 L/s)即可保证室外消防水量要求。

在能够满足两路消防水源的情况下地下车站的室外消火栓设置仍可维持原有设计标准，由两路市政供水管上各引出一个室外消火栓设置在出入口附近，同时保证室外消火栓15～40 m范围内设有数量一一对应的水泵接合器，即可满足30 L/s的室外消火栓设计流量要求[5]。在仅能满足单路消防水源的情况下，根据《消规》4.3.1.2“当采用一路消防供水或只有一条入户引入管，且室外消火栓设计流量大于20 L/s或建筑高度大于50 m时”，应设置消防水池。由于此供水条件下地下车站室内消火栓系统存在前述临站供水方案实施的可能，当能够满足临站供水方案条件时，笔者建议室内消火栓系统优先采用临站供水方案，设置室外消防水池仅存储室外的消防用水量，由单路市政供水管引管在出入口附近设置一个室外消火栓，而不设置室外消火栓管网，同时须保证室内消火栓系统的2个水泵接合器均在消防水池取水口15～40 m范围内，其中一个水泵接合器还应在室外消火栓15～40 m范围内，即将室外消防水池的取水口作为室外消火栓使用。室外消防水池不必与车站同步施工，可在试运营前期根据当时的市政供水条件来决定是否实施。此方案可减少室外消火栓管网及其配套消防增压稳压装置的实施，节省站内空间，同时室外消防水池的设置灵活性大。

当室内消火栓系统不能采用临站供水方案即车站室内、外消防用水量均需设消防水池存储时，笔者建议采用以下3种设置方案[6]。

(1)方案1。室内、外消防水量分设2座消防水池单独存储，其中存储室外消防水量的消防水池如前述方案设于室外，而存储室内消防水量的消防水池考虑结合车站出入口设置，同时消防泵房尽量设置在站厅层此出入口附近，以便于取水。该方案无需设置室外消火栓管网及增压稳压装置，室外消防水池可延后施工根据工程进度及后期市政供水条件再决定是否实施。室内消防泵房引水管路简洁，方便实施。工程造价较高，占用站内空间。

(2)方案2。室内、外消防水量统一存储在室外消防水池。该方案无需设置室外消火栓管网及增压稳压装置，消防水池可延后施工根据工程进度及市政供水条件决定是否实施。最大限度地减少车站建筑面积和结构荷载，工程实施难度较低，造价低。利于消防车远离火场从水池取水。室内消防泵房引水管路复杂，要同时满足消防取水深度不可超过6 m要求和站内消防泵自灌要求，导致埋深的限制需考虑防冻问题，在寒冷地区不利于使用。

(3)方案3。室内、外消防水量统一存储在室内消防水池，设置位置同方案1室内消防水池。该方案室内消防泵房引水管路简洁，方便实施。不影响城市景观，防冻问题较好解决。由于消防取水深度不可超过6 m的限制，埋设较深的地下车站执行此方案时无法满足要求而需加设室外消火栓管网系统，同时在室内增设增压稳压装置。占用了较大的建筑面积，对土建结构极为不利。

鉴于上述内容，建议在埋深较深的地下车站优先采用方案1、方案2，同时需要注意《消规》5.5.12 第2条规定：“附设在建筑物内的消防水泵房，不应设置在地下三层及以下，或室内地面与室外出入口地坪高差大于10 m的地下楼层”。当地下车站无法满足此要求时，一定要将消防泵房设置在站厅层消防出入口的附近，以便于消防员能最快进入。在埋深较浅的地下车站可根据具体情况考虑采用方案3。针对方案3，在室外地下设置消火栓环网无疑会增加较大工程造价，同时由于其他市政管线的存在导致其施工难度较高，鉴于此，建议室外消火栓管网可在站内站厅层成环网布置，由环网接支管至出入口附近的室外消火栓。同时，还需注意《消规》中4.3.9新增了消防水池应设置就地及消防控制中心或值班室等显示水池水位装置，同时应有最高和最低报警水位的要求。

2.2 临时高压系统的稳压参数的选定

大多数城市已建地铁项目车站的临时高压系统的稳压做法是在消防主泵前设置跨越管道直接利用市政供水压力稳压，而市政供水压力为何值时可作为稳压条件利用在规范中无明确的规定。以往设计参考《高层民用建筑设计防火规范》[7](以下简称《高规》)中“高位消防水箱需保证最不利点消火栓静水压力不应低于0.07 MPa”的要求，市政供水压力能够满足此要求即认为其满足车站消防稳压要求[8]。而《消规》中要求“稳压泵的设计压力应保持系统最不利点处水灭火设施在准工作状态时的静水压力应大于0.15 MPa”。笔者认为，从规范发布的时序性及消防安全角度考虑，当市政供水压力能够保证系统最不利点消火栓处静水压力大于0.15 MPa时，方可用其为消火栓系统稳压。

当市政供水压力不能满足稳压要求时，即需要设置稳压装置。以往设计稳压泵的流量参照《高规》，采用1个消火栓用水量5 L/s，而《消规》5.3.2规定：宜按消防给水设计流量的1%～3%计，且不宜小于1 L/s。为保证发生火灾仅启用了单个消火栓时能够正常启动消防主泵，笔者建议稳压泵的流量在1～2 L/s选取较为适宜。稳压泵的扬程根据《消规》5.3.3的规定亦无需在主泵扬程的基础上通过稳压罐的有效储水容积推算，只需满足最不利点消火栓处静水压力大于0.15 MPa，同时高于自动启动消防主泵的设定压力值0.07～0.10 MPa即可。在无消防水池，且不配设消防水箱的情况下，稳压罐的有效容积应如何选定？目前地铁项目中常用的作法为按系统30 s消防水量计或直接套用国标图集300L有效容积的稳压罐[9]，个别地区消防局要求采用10 min消防储水量。《消规》5.3.4中对稳压罐的描述为，“设置稳压泵的临时高压消防给水系统应设置防止稳压泵频繁启停的技术措施，当采用气压水罐时，其调节容积应根据稳压泵启泵次数不大于15次/h计算确定，但有效储水容积不宜小于150 L。”由此可见，稳压罐的用途并非要保证一定时间内系统消防用水量的要求，而仅是作为防止稳压泵频繁启停的一种措施。结合以上分析，笔者认为，稳压罐选用有效容积150～300 L较为适宜。

2.3 有关消防水泵控制的要求

《消规》11.0.19规定，“消火栓按钮不宜作为直接启动消防水泵的开关，但可作为发出报警信号的开关或启动干式消火栓系统的快速启闭装置等”。其条文解释为：“本规范对临时高压消防给水系统的定义是能自动启动消防水泵，因此消火栓箱报警按钮启动消防水泵的必要性降低，另外消火栓箱报警按钮启泵投资大；目前我国居住小区、工厂企业等消防水泵是向多栋建筑给水，消火栓箱报警按钮的报警系统经常因弱电信号的损耗而影响系统的可靠性。”

地铁车站内一般利用市政供水压力稳压，因其值具有一定的波动性，如通过压力变化自动启动消防水泵容易引起误操作，且寒冷地区地铁项目的风道、出入口等位置的消防水管易发生冻裂事故，若采用压力控制自动启泵无疑将增大事故危害性[10]。《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116—2013)[11]4.1.6规定“需要火灾自动报警系统联动控制的消防设备，其联动触发信号应采用两个独立的报警触发装置报警信号的‘与’逻辑组合”，即地铁工程的消防泵启泵按钮单独触动无法自动启动消防泵，必须同时存在其他类型的报警信号(如烟感、温感信号)的触动才会自动启动消防泵，不会发生非消防人员误操作导致启泵的危险。同时，地铁工程所设置的消防泵启泵按钮均为带地址编码型，发生火灾时可通过启泵按钮准确地报知火灾点位，为地下区间火灾的及时扑救提供重要保障[12]。对于弱电信号的损耗而影响系统的可靠性的问题，从工程实践经验角度考虑，地铁工程火灾自动报警系统的控制距离可达1.5 km，对于普通的地下区间不存在信号损耗而影响可靠性的问题；对于超长地下区间可通过加粗信号缆芯或设置区间消防控制室来解决信号损耗问题。因此建议在地铁工程中保留消火栓启泵按钮的设置，不建议采用管道压力变化来启泵的控制方式。

3 结论

通过对《消规》中新增及与既有规范冲突要求的理解，结合设计实践经验，建议如下。

(1)地下车站室外消防用水首先应尽量充分地利用市政供水条件，当市政供水条件不足时，再根据车站的具体情况选择设置储水或储水增压的方案。

(2)地铁工程消火栓临时高压系统的稳压装置流量取值宜为1～2 L/s，静水压力大于0.15 MPa且高于设定压力值0.07～0.10 MPa，储水容积宜为150～300 L。

(3)由于地铁工程的特殊性，不宜采用压力变化控制消防泵的启动。为及时发现及扑救火灾提供保障，建议保留消火栓启泵按钮。

我国城市轨道交通项目正在各大中型城市快速建设发展，其担负着解决城市交通拥堵的重任，而确保其在发生火灾时能够及时有效地扑救意义巨大。针对地铁工程消火栓系统的特殊性结合对《消规》的解读提出以上建议，以期为城市轨道交通项目的建设提供借鉴。

[1] 中华人民共和国公安部.GB50974—2014消防给水及消火栓系统技术规范[S].北京：中国计划出版社，2014.

[2] 中华人民共和国公安部.GB50016—2006建筑设计防火规范[S]. 北京：中国计划出版社，2006.

[3] 北京市规划委员会.GB50157—2013地铁设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50490—2009城市轨道交通技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[5] 许剑方，张凌梅.室内室外消火栓设计中的几个问题[J].建筑防火设计，2013，32(11):1242-1244.

[6] 程茀，曾国保.城市轨道交通郊区线车站消防给水设计[J].都市快轨交通，2011，24(1):49-51.

[7] 国家技术监督局，中华人民共和国建设部.GB50045—2005高层民用建筑设计防火规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2005.

[8] 靳玉广，周炜.地下铁道建设工程消防稳压装置设置探讨[J].给水排水，2007，33(1):120-121.

[9] 中国标准设计研究院.98S205—2002消防增压稳压设备选用与安装[S].北京:中国计划出版社，2002.

[10]黄白蓉.气压罐增压稳压设备不宜直接启动消防泵[J].消防科学与技术，2001，6(11):20-21.

[11]中华人民共和国公安部.GB50116—2013火灾自动报警系统设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[12]赵中国.火灾自动报警系统设计方案有关问题的探讨[J].铁道标准设计，2005(4):71-73.

Application of Technical Code for Fire Protection Water Supply and Hydrant Systems in the Design of Fire Hydrant System in Subway Engineering

WEI Chen-guang， ZHANG Yong-lei

(The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation, Tianjin 300251， China)

The Technical Code for Fire Protection Water Supply and Hydrant Systems (GB50974—2014) published this year requires more outdoor fire fighting water in comparison with previous specifications and defines that the stabilizing device parameters of temporary high pressure fire protection water supply system and the fire hydrant button should not be used as switch to directly start the fire pump. Based on the understanding of the new requirements， the researches and analysis on the design of metro fire hydrant system through practical design experiences， the paper concludes that subway engineering outdoor fire water with dual municipal water sources can be used to meet the subway water requirement， and otherwise fire pool has to be provided. The voltage stabilizing device flow value of the temporary high pressure fire protection water supply system， should be 1～2 L/s， the lift should be greater than 0.15 MPa and higher than the set pressure value of 0.07～0.10 MPa， and the volume of water storage should be 150～300 L and fire pump start button should be retained.

Subway engineering; Fire hydrant system; Outdoor fire fighting water; Temporary high pressure fire protection water supply system; Voltage stabilizing device; Fire pump start button

2015-03-12；

2015-04-24

魏晨光(1987—)，男，工程师，工学硕士，E-mail：195776626@qq.com。

1004-2954(2015)11-0127-04

U231+.96

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2015.11.030