城市地下工程給排水消防設計探討

郭成林，劉啟明

（林同棪國際（中國）工程咨詢有限公司重慶401121）

城市地下工程給排水消防設計探討

郭成林，劉啟明

（林同棪國際（中國）工程咨詢有限公司重慶401121）

近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，國內(nèi)城市隧道、地下軌道、地下商業(yè)、地下交通樞紐等地下空間建設方興未艾，本文通過介紹重慶市重點項目——南坪中心交通樞紐工程給排水消防設計中心思想，提出了城市地下工程給排水消防設計過程中應當注意的一些問題、一些新的看法和觀點，為以后同類工作提供一些粗淺經(jīng)驗。

給排水；消防設計；地下工程；交通樞紐

1 前言

近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，國內(nèi)城市隧道、地下軌道、地下商業(yè)、地下交通樞紐等地下空間建設方興未艾，這些工程規(guī)模大、投資大、風險高、技術含量高，同時在設計和施工中也會遇到各種各樣的困難。由于城市地下空間開發(fā)具有不可逆性，一旦建成，要想重建和改造將非常困難，作為設計行業(yè)的一員，我們應該充分考慮各種因素，優(yōu)化設計，為城市發(fā)展、經(jīng)濟發(fā)展做出應有的貢獻。

本文通過介紹重慶市重點項目——南坪中心交通樞紐工程給排水消防設計中心思想，提出了城市地下工程給排水消防設計過程中應當注意的一些問題、一些新的看法和觀點，為以后同類工作提供一些粗淺經(jīng)驗。

2 項目簡介

南坪中心交通樞紐工程為南坪轉盤中心商圈綜合性地下建筑，公共建筑部分包括軌道車站、地下商業(yè)空間；交通線路部分包括地下輕軌線路及下穿機動車道。本項目以現(xiàn)代化立體交通樞紐為主體，融交通、休閑、購物、防空防災為一體，沿三維空間發(fā)展，地面地下連通，與周邊商業(yè)和交通連通，具有多重功能、空間重疊、設施綜合的特點。

南坪中心交通樞紐工程公共建筑部分區(qū)段劃分見圖1，平面布置從南往北依次為第一標段（公共建筑部分總建筑面積為8500m2，主要為商業(yè)空間）、第二標段（公共建筑部分總建筑面積為30000m2，主要為商業(yè)空間）、軌道交通三號線南坪車站（總建筑面積約9000m2）、第三標段（公共建筑部分總建筑面積為21500 m2，主要為商業(yè)空間），全長共約1.0km；地下輕軌線路及下穿機動車道長度約1.4km。

圖1 南坪中心交通樞紐工程公共建筑部分區(qū)段劃分圖

南坪中心交通樞紐工程典型斷面圖見圖2，含地面道路交通、大型商業(yè)和人行交通主廊（負一層）、管理服務用房和軌行區(qū)（負二層）、下穿機動車道（負三層）。

圖2 南坪中心交通樞紐工程典型斷面圖

由于本項目的復雜性，給排水消防設計包含了消火栓系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、大空間智能型噴水滅火裝置、滅火器、消防排水等設計，并分別采用了相應的設計規(guī)范。

本工程水源情況：在南坪南路、南坪北路東側有DN700給水管一條；在南坪南路、南坪北路西側有DN500給水管一條，市政壓力可供高程均為310.0m，該壓力不能滿足本工程消防用水要求，故本工程設置了消防泵房和消防水池。

3 設計協(xié)調(diào)統(tǒng)一

在內(nèi)地很多地區(qū)，消防水池均儲存了室內(nèi)及室外消防用水量，原因是自來水公司無法保證市政供水的安全性，這顯然會增大消防水池的容積。如果每個建筑均把室內(nèi)及室外消防用水量儲存在消防水池，那將會造成很大的浪費，筆者認為是不可取的。

由于本工程沿線均為地下工程，設置室外消火栓的主要作用在于通過水泵接合器為消防系統(tǒng)補水，建地為南坪中心區(qū)域，市政設施完善，市政管網(wǎng)水壓及市政消火栓位置均滿足室外消防的要求。本工程水泵接合器與市政消火栓一一對應，并保證距離在15～40m范圍，市政消火栓完全可滿足本工程室外消防需求，經(jīng)與消防部門協(xié)商，本工程消防水池不考慮儲存室外消防用水量。

本項目沿線含大型商業(yè)、下穿機動車道、設備管理用房、軌道車站等各種功能區(qū)，雖然投資主體不盡相同，使用管理者也不盡相同，但在立體空間上均相互連通，如果均獨立設置消防水池和消防泵房，則會造成很大的浪費。

其中，大型商業(yè)空間按照《大型商業(yè)建筑設計防火規(guī)范》（DBJ 50-054-2006）規(guī)定：室內(nèi)消火栓系統(tǒng)用水量為30L/s，火災延續(xù)時間3小時，自動噴水滅火系統(tǒng)為30L/s，火災延續(xù)時間1小時，高度大于8m的商業(yè)空間按照《大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》（DBJ 15-34-2004）規(guī)定：大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)流量為5L/s，火災延續(xù)時間1小時；下穿機動車道及設備管理用房按照《建筑設計防火規(guī)范》（GB50016-2006）（以下簡稱“建規(guī)”）規(guī)定：室內(nèi)消火栓系統(tǒng)用水量均為20L/s，火災延續(xù)時間2小時；軌道車站按照《地鐵設計規(guī)范》（GB50157-2003）規(guī)定：室內(nèi)消火栓系統(tǒng)用水量為20L/s，火災延續(xù)時間2小時，自動噴水滅火系統(tǒng)為30L/s，火災延續(xù)時間1小時。

本工程在消防設計時，筆者進行了統(tǒng)籌考慮，由本工程業(yè)主進行牽頭，協(xié)調(diào)相關單位，設計按以上區(qū)域同一時間內(nèi)火災次數(shù)為一次計，并按各功能區(qū)中的最大消防用水量考慮，集中設置了一座合用消防泵房及消防水池，消火栓泵流量為30L/s，自動噴水滅火系統(tǒng)泵為30L/s（大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)與自動噴水滅火系統(tǒng)合用一套泵組），消防水池儲存室內(nèi)消火栓及自動噴水滅火系統(tǒng)用水量，有效容積為450m3，則該消防泵房和消防水池可以滿足各功能區(qū)的消防要求，節(jié)約了工程造價。

所以，筆者認為既要保證消防安全，又要降低工程造價及管理方便，首先要加強自來水公司的責任度，保證城市環(huán)狀供水的安全可靠性，如果地下工程的室外消火栓設置在進水管上，則應適當加大消防水池的進水管，使得進水管在保證室外消防用水量的同時，能夠在發(fā)生火災時補充消防水池的水量。這樣經(jīng)計算可以適當減少消防水池的容積，達到經(jīng)濟合理。同時，筆者建議鄰近建筑合用消防水池，對這一點希望有關市政部門能夠牽頭，對共用水池進行合理地管理，這也需要有關部門進行合理公正的規(guī)劃控制。

4 規(guī)范的靈活應用

地下建筑因受“地下”這個特點的限制，其防火設計應立足于自救，且應以室內(nèi)消防設施為主。水，作為主要的滅火劑已被廣泛采用，當水源不能滿足消防要求時，需設置消防泵房和消防水池，而設有穩(wěn)壓泵、氣壓罐、變頻調(diào)速水泵的供水設備均為臨時高壓供水系統(tǒng)?！敖ㄒ?guī)”第8.4.4條規(guī)定：設置臨時高壓給水系統(tǒng)的建筑物應設置消防水箱（包括氣壓水罐、水塔、分區(qū)給水系統(tǒng)的分區(qū)水箱）。雖然本條是非強制性條文，但在一般情況下均要求設置消防水箱，主要目的是要保證最不利點室內(nèi)消火栓和自動噴水滅火系統(tǒng)撲救初期火災所需的水量和水壓，達到迅速撲救初期火災的目的。但在實際工程中，有些建筑沒有條件設置消防水箱，如何解決此問題？

《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB 50084—2001）以下簡稱“噴規(guī)”，第10.3.2條規(guī)定：不設高位消防水箱的建筑，系統(tǒng)應設氣壓供水設備。氣壓供水設備的有效水容積，應按系統(tǒng)最不利處4只噴頭在最低工作壓力下的10min用水量確定。

《地鐵設計規(guī)范》（GB50157-2003）第13.2.4條文解釋，當?shù)孛婊蚋邇r車站需要設消防泵時，應設穩(wěn)壓裝置，不宜設高位水箱。因水箱高度太低，不能滿足消防要求，太高則影響城市景觀，而且建筑也很難處理。

上海市地方標準《民用建筑水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》（DGJ08-94-2007）(以下簡稱“規(guī)程”)中也有類似規(guī)定，上海地區(qū)對于取消消防水箱是有條件的，條件在于：常高壓給水系統(tǒng)能保證系統(tǒng)所需的水量和水壓要求；穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)和臨時高壓給水系統(tǒng)要求電源（或動力）可靠，管理到位，上海地區(qū)具備第2項基本條件。

“建規(guī)”第8.6.9條規(guī)定：消防水泵應保證在火警后30s內(nèi)啟動。本條為強制性條文，從此條就可以看出，消防水泵和電源必須是可靠的，隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在的消防泵產(chǎn)品較以前確實可靠性更高，而消防電源要求是雙電源。筆者認為，如果能確實保證以上兩點，并管理到位，是可以取消消防水箱的。水箱取消后可以省卻許多麻煩，如水箱的投資、二次污染的防止、跌水噪音的消除、雙重浮球閥的溢流損失的解決等。但消防設計時必須結合當?shù)氐墓┧畬嶋H情況，并符合當?shù)叵啦块T的要求。

本工程市政供水水壓不能滿足消防要求，需設置消防泵，但由于受到條件的限制，設置高位消防水箱存在困難。另外，本工程兩路水源的供水壓力有個特點，其壓力滿足不了最不利點消火栓10m充實水柱的要求，但可滿足本工程最不利點消火栓靜壓7m的要求。針對這個客觀事實，結合“規(guī)程”（曾實地考察并咨詢上海市消防局專家）和本地消防部門的要求，作出了以下設計：

自動噴水滅火系統(tǒng)根據(jù)“噴規(guī)”，設置有穩(wěn)壓泵、氣壓罐（有效容積3m3，按系統(tǒng)最不利處4只噴頭在最低工作壓力下的10min用水量確定）；消火栓系統(tǒng)設置有穩(wěn)壓泵、氣壓罐（有效容積300L，按兩支水槍30s的用水量確定）。本工程從城市環(huán)狀管網(wǎng)上接出兩路進水，進入消防水池，在進入消防水池前，分別與本工程室內(nèi)消火栓系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)和自動噴水滅火系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)連通，可保證10分鐘消防初期用水。對于滅火效率高的自動噴水滅火系統(tǒng)，其初期10min用水量由氣壓罐和兩路市政給水管網(wǎng)雙重保障；對于消火栓系統(tǒng)，其初期10min用水由兩路市政給水管網(wǎng)保障。南坪中心交通樞紐工程消火栓系統(tǒng)圖見圖3；南坪中心交通樞紐工程自動噴水滅火系統(tǒng)圖見圖4。

圖3 南坪中心交通樞紐工程消火栓系統(tǒng)圖

圖4 南坪中心交通樞紐工程自動噴水滅火系統(tǒng)圖

另外，“建規(guī)”及上海市“規(guī)程”對消防水池的設計要求也做了詳細的規(guī)定，其中，最關鍵的是要結合當?shù)氐氖姓o水管道能否滿足消防用水量。在上海地區(qū)，市政管網(wǎng)條件較好，城市環(huán)狀供水，消防水源豐富有保障，針對這一特點，采用市政給水作為消防水源是最合理的。因此當能保證市政兩路進水的條件下，通常在上海就可不設置消防水池，消防泵可以直接從市政管網(wǎng)抽吸保障供水。這樣既有效利用了市政壓力和水源，又可以省去很大的占地面積和空間。而其他大部分城市，即使市政管網(wǎng)能滿足其用水量的要求，一般情況下也不允許水泵直接從管網(wǎng)中抽取，主要是避免由于市政管網(wǎng)條件不好，造成供水管道中出現(xiàn)負壓，影響周圍其他用戶。

隨著城市建設規(guī)模的擴大和發(fā)展，城市自來水管網(wǎng)的日趨完善，消防用水也能得到有效保證，節(jié)能環(huán)保衛(wèi)生是今后社會的發(fā)展方向。建議各地區(qū)可在合適的時候對現(xiàn)行消防規(guī)范的有關條文進行適當細化和修改，制定適合本地區(qū)實際情況的條文，在一定條件下允許不設、少設消防水池和水箱，相信今后的消防設計能更好地利用市政給水管網(wǎng)的資源，在保障消防安全的前提條件下，向更節(jié)約資源、更合理的方向發(fā)展。

5 采用新產(chǎn)品、新技術

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，各類新型建筑工程逐漸增多，國家現(xiàn)有的消防技術規(guī)范難以滿足日益增長的建筑工程防火設計需要，特別是建筑室內(nèi)高度較高的大空間的滅火問題，目前僅靠室內(nèi)消防栓系統(tǒng)及移動式滅火器材，自動滅火問題一直沒有得到解決。近幾年，部分地區(qū)相繼推廣使用一種大空間智能滅火裝置，反映效果良好，廣東省還出臺了《大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》地方標準。

大空間智能型噴水滅火裝置是近年來我國自主開發(fā)的一種全新的噴水滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用自動探測及判定火源、啟動系統(tǒng)、定位主動噴水滅火的滅火方式，特別適用于空間高度大于8m（如圖5所示）、火災發(fā)生時有明火及需要對火焰作出反應的場所，按國家標準不適宜設置傳統(tǒng)閉式自動噴水滅火系統(tǒng)的場所，如：影劇院、音樂廳、體育館、圖書館、科技館、會展中心、大型超市、倉庫、候車室、候機廳及賓館、酒店中廳等大空間A類火災場所。另外，該裝置一般可與自動噴水滅火系統(tǒng)合用一套消防設備及管網(wǎng)系統(tǒng)，對于消防水池及泵房部分并不會造成工程造價的增加。筆者建議上述建筑及部位在設計、完善消防設施時，應積極采用這一消防新產(chǎn)品、新技術。

圖5 南坪中心交通樞紐工程大空間效果圖

6 結語

開發(fā)地下空間是21世紀的重要發(fā)展趨勢，對于設計者來說，在城市地下空間資源的大規(guī)模開發(fā)利用中，應緊跟社會、經(jīng)濟、科技發(fā)展的步伐，在把握好有關消防規(guī)范精髓的同時，也應從新技術、新產(chǎn)品、經(jīng)濟、環(huán)保、節(jié)能等多方面進行考慮，制定適合項目特點的設計方案，積極改善地下空間的環(huán)境品質，以達到改善城市的整體環(huán)境、整體形象，推動城市經(jīng)濟、社會發(fā)展的目的。

[1]GB50016-2006，建筑設計防火規(guī)范[S].

[2]GB50157-2003，地鐵設計規(guī)范[S].

[3]GB50084-2001，自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范[S].（2005年版）

[4]DGJ08-94-2007，民用建筑水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范[S].

[5]DBJ 50-054-2006，大型商業(yè)建筑設計防火規(guī)范[S].

[6]DBJ 15-34-2004，大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范[S].

[7]施錦岳.淺談消防水池的設計[J].給水排水，2008，S2 (48):1-2.

[8]姜文源.上海市地方消防設計規(guī)范的特點[EB/OL].消防網(wǎng)，2009-4-12.2-3.

責任編輯：余詠梅

Discussion on Fire-control Designs:Water Supply and Drainage in City Underground Engineering

In recent years,as the economy of our country is developing rapidly,the construction of underground space such as city tunnel,underground rail,and underground business is on the rise.This paper presents viewpoints and problems that should be paid attention to in the process of designing the fire-control system of water supply and drainage in the city underground engineering by introducing the fire-control design of water supply and drainage in a major project in Chongqing——Nanping Transport Hub,which may provide some experience for the similar projects in the future.

water supply and drainage;fire-control design;underground engineering;transport hub

TU96+1

A

1671-9107（2010）09-0026-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2010.9.026

2010-7-28

郭成林（1978-），男，工程師，學士，研究方向為給排水工程技術。