某地下及地面双层地铁车辆基地水消防系统设计探讨

刘智颖

广州地铁设计研究院股份有限公司 广东 广州 510000

1 项目概况

随着城市建设的发展，土地资源的集约利用越发重要，为解决城市中用于地铁车辆停放、检修的地铁车辆基地占地问题，提高土地使用效率[1]，本工程车辆基地采用地下及地面双层设计，并在车辆基地盖上进行物业开发，以弥补城市轨道交通建设资金的不足[2]。

本工程车辆基地主要承担定修及以下修程的检修任务和车辆停放及日常保养功能，用地约29.28公顷，采用双层布置的形式，场坪标高为9.10，地面层轨面标高为10.00，地下层轨面标高-1.50，两层轨面高差11.5m。场内上盖开发共设置两层盖板，标高分别为9m及15m（相对标高），9m盖板与车辆基地同步实施，15m盖板（除区域控制中心）由上盖物业开发实施。

车辆基地地面层主要由运用库（停车列检区、周月检区）、检修库、物资库、牵引变电所、镟轮库、无人值守洗车机室、污水处理站、杂品库、蓄电池间、门卫及区域控制中心（综合维修楼）等用房组成。地下层主要有运用库、无人值守洗车机室等，运用库与地面层库房上下对应。运用库、检修库、物资库、牵引变电所、镟轮库、无人值守洗车机室、污水处理站位于上盖开发9m盖板下，其余等位于上盖开发9m盖板外，区域控制中心位于15m盖板上方。

2 水消防系统设计

2.1 消防水源及用水量

车辆基地位于自来水公司供水范围内，可从市政供水管上接出一路DN200的供水管供本项目使用。消防水源采用市政自来水，消防各单体消防用水量及火灾延续时间见表1。

表1 消防用水量及火灾延续时间[3]

本项目按同一时间发生一次火灾考虑，消防最大用水量的单体为区域控制中心，一次消防最大用水量为1296m3。在区域控制中心地下室设置有效容积为1296m3的消防水池，分两座设置，每座消防水池设置一处室外消防车取水口。在区域控制中心屋顶设置1座有效容积为36m3的高位消防水箱。

2.2 消火栓系统

考虑到管网布置的合理性和经济性，本设计考虑将室外消火栓系统与除区域控制中心外的其他所有单体室内消火栓系统共用加压泵组和管网系统（以下简称“室内外消火栓共用系统”），而区域控制中心室内消火栓系统独立设置加压泵组和管网系统。

室内外消火栓共用系统采用临时高压供水系统，设置消防水泵两台（Q=70L/s，H=70m，1用1备）。室外消火栓间距按不大于120m布置；消防车道无法满足开孔条件自然排烟时室外消火栓加密布置，消火栓间距不大于60m，困难条件下不大于80m；满足保护距离的地面层库外轨道区域（咽喉区）内不设室外消火栓，地下层咽喉区按轨道交通隧道标准设置消火栓口，间距不大于50m。其他单体室内消火栓系统从室内外消火栓共用系统管网上接驳。

区域控制中心室内消火栓系统采用临时高压供水系统，设置消防水泵两台（Q=40L/s，H=170m，1用1备）。区域控制中心建筑高度99.6m，地上23层，地下5层，室内消火栓系统竖向供水，垂直分两个区，-22.600标高层～8层为Ⅰ区，9层～屋面层为Ⅱ区，Ⅰ区由消火栓主泵以双管向环状管网经可调式减压阀组减压后供水，Ⅱ区由消火栓主泵以双管向环状管网直接加压供水，-22.600标高层至五层，十三层至二十层的消火栓处压力超过0.5MPa均采用稳压减压消火栓，使出口动压不超过0.5MPa，其余采用普通消火栓。消火栓系统由屋面消防水箱及消火栓增压稳压设备（Q=1.1L/s，H=1.35MPa，1用1备）联合稳压。

2.3 自动喷水灭火系统

区域控制中心、地下建筑（运用库区、备品区）、运用库、检修库、物资库设置自动喷水灭火系统。

区域控制中心为一类高层，其中控制中心的控制大厅作为地铁线网管控的中枢，对整个线网的地铁车辆运行、电力供应、设备监控等进行集中管理指挥及监控，设置有大量重要电子设备[4]，控制大厅空间高度8～12m的部位采用预作用自动喷淋系统，采用非仓库型特殊应用喷头，喷头流量系数为K161；地下层停车库设置充电桩，采用泡沫自动喷淋系统；入户中庭等场所净空高度h（m），8＜h≤12m区域，采用快速响应喷头（RTI≤50（m·s）0.5），喷头流量系数为K115；司机公寓部分喷头流量系数为K115；其他区域采用普通自动喷淋系统，喷头流量系数为K。区域控制中心自动喷水设计流量80L/s，火灾延续时间1.5h。

物资总库为两层，层高为4.5m，储存方式为单排货架，最大净空高度h<9m，最大储物高度h<3.5m，属于仓库危险Ⅰ级，喷水强度8L/min·m2，作用面积160m2，采用喷头流量系数K为80的标准响应喷头，设计流量40L/s，火灾延续时间1.5h。

本工程设置有上盖开发，土建实施到9m盖板并预留开发条件。地下建筑（运用库区、备品区）、运用库、检修库均考虑增设自喷系统。按厂房高大空间场所考虑，净空8m

考虑到管网布置的合理性和经济性，本工程各单体共用喷淋泵组和管网系统，设置喷淋水泵三台(Q=40L/s，H=155m，N=90kW，2用1备)。自动喷水灭火系统垂直分两个区，区域控制中心-22.600标高层～12层和物资库、检修库、运用库等其他需设置喷淋系统的单体为Ⅰ区，区域控制中心13层～屋面层为Ⅱ区，Ⅰ区由喷淋水泵以双管向环状管网经可调式减压阀组减压后供水，Ⅱ区由喷淋水泵以双管向环状管网直接加压供水。系统由屋面消防水箱及自动喷淋增压稳压设备。

2.4 高压细水雾防火分隔系统

本工程采用双层布置形式，在地下层和地上层均设置了环形消防车道。为改善远期上盖居住的舒适性，体现土地集约化利用优势，以及地铁行车安全性，地上层、地下层运用库平交消防车道各有247m，检修库平交消防车道有60m，位于盖板下方，且无法在盖板上开设满足自然通风排烟要求的开口，消防车道不能完全敞开，不完全符合国家标准的有关消防车道应防止烟气在其中积聚，并避免影响消防车通行和消防救援人员安全。

要保证咽喉区与运用库、检修库间平交消防车道的安全，应防止运用库和检修库的火灾及烟气蔓延至消防车道，可采用防火墙、防火隔墙、防火卷帘和防火门进行防火分隔[5-6]。在运用库、检修库与咽喉区相交处，考虑到地铁列车进出库的通行需要而无法完全进行防火分隔，一旦运用库内地铁列车发生火灾且初期未得到有效控制时，火灾的烟气将可能通过运用库与咽喉区间的列车通行开口处蔓延至消防车道内。在能设置防火隔墙的位置应设置防火隔墙，考虑到地铁轨道及接触网等的设置，在地铁列车进出库的开口位置确实无法采用防火墙、防火卷帘和防火门等完全进行防火分隔，本工程采用挡烟垂壁与高压细水雾系统进行防火分隔。地下层运用库列车通行的开口部位、消防车穿行库区的开口部位设置挡烟垂壁与火灾持续喷水时间不低于3.00h高压细水雾防火分隔幕相结合的方式进行分隔。位于地上的运用库、检修库列车通行的开口部位设置挡烟垂壁与火灾持续喷水时间不低于1.00h高压细水雾防火分隔幕相结合的方式进行分隔。

高压细水雾系统以水位介质，采用特定高压泵组及喷头，启动时可喷射出粒径很小的水雾。细水雾灭火系统同时具有液体灭火机理以及气体灭火机理[7]。高度雾化的细水雾，可形成一道类似雾气的“屏障”，可阻挡热辐射的传导，也具有冷却作用，可控制火势的进一步蔓延和发展，可作为水幕用于防火分隔[8]。北京轨道交通10号线和6号线的共用车辆基地五路停车场设置了高压细水雾对地面联合库东西区进行防火分隔，广州是轨道交通14号线石湖停车场采用了高压细水雾系统进行防火分隔[9]。

为检验高压细水雾替代防火卷帘的效果以及确定高压细水雾防火分隔系统设置参数，搭建实体火灾试验平台并展开试验，选用实体火灾模型，燃烧物为木垛，依据《门和卷帘的耐火试验方法》GB/T 7633-2008中11.2.3.1的试样背火面最高升温要求和《建筑构件耐火试验方法第1部分：通用要求》GB/T 9978.1-2008中10.2.3的隔热性要求，系统启动后，试验进行10min，得到本次试验的试验要求。

参考本工程的实际尺寸，搭建空间尺寸为100m×12m×7.1m（高）（尺寸误差允许范围为0～10%）的试验场地，设置两排细水雾喷头，交错布置，共7只开式喷头，K=1.0，喷头间距3m，排间距2m。喷头贴顶安装。系统启动后，试验进行10min，根据应急管理部上海消防研究所检验报告，被保护一侧T1的温度与初始室温的偏差为52.9℃、29.7℃、27.8℃、20.5℃、7.5℃；细水雾喷放过程中，被保护侧T2处热辐射较未保护侧T8处热辐射强度衰减最大可达81.5%；经细水雾隔断洗刷后，T4处CO浓度下降95.2%；检验结果符合试验大纲要求。

3 结束语

随着城市化建设的快速发展，地铁可作为解决地面交通问题的主要工具，然而车辆基地作为地铁车辆停放及日常保养检修场地，往往占地面积大。本车辆基地作为中心城区地铁环线的车辆基地，地处中心城区，土地资源极其珍贵，为了更大限度地利用土地，采用地下及地面双层设计，并在车辆基地进行上盖开发，水消防系统的设计具有一定难度及特点。笔者依据相关规范及设计标准、相关试验研究结合工程实例，介绍本工程水消防设计方案，抛砖引玉，为类似项目的水消防设计提供参考。