地鐵防排煙系統(tǒng)管道耐火極限做法分析

朱湘旭，劉陽(yáng)，王強(qiáng)

（中建八局軌道交通建設(shè)有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

目前，國(guó)內(nèi)地鐵車站消防主要設(shè)計(jì)依據(jù)為《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50157-2013）、《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》（GB50490-2009）、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2014）?！督ㄔO(shè)防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB51251-2017）已于2018年8月1日正式實(shí)施，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)排煙管道、加壓送風(fēng)管道、排煙補(bǔ)風(fēng)管道耐火極限提出了相關(guān)要求?！兜罔F設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB51298-2018）已于2018年12月1日正式實(shí)施，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)防排煙管道材質(zhì)，排煙管道穿越樓梯間、前室時(shí)的耐火極限提出了相關(guān)要求[1]。

但地下車站防排煙管道實(shí)際安裝實(shí)施中仍存在下列問題：①《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB51251對(duì)排煙管道、加壓送風(fēng)管道及補(bǔ)風(fēng)管道提出的耐火極限要求，是否可結(jié)合地鐵工程的特殊性，有針對(duì)性實(shí)施。針對(duì)防排煙風(fēng)管耐火極限如何滿足，未給出參考做法。②管道耐火極限缺乏相對(duì)應(yīng)的測(cè)試、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。③圖集中給出的采用防火板包覆的風(fēng)管是否可認(rèn)定為按照其提供的做法進(jìn)行實(shí)施，即可滿足耐火極限的要求，作為驗(yàn)收依據(jù)。④由于規(guī)范未給出滿足耐火極限的風(fēng)管參考做法，鑒于已運(yùn)營(yíng)線路使用的防火板大量存在反鹵、泛霜及脫落的問題，僅根據(jù)規(guī)范要求提出了耐火極限要求，而未給出明確的做法[2]。

1 管道耐火極限做法分析

1.1 噴涂防火涂料

《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50243-2016未給出噴涂防火涂料的具體操作工藝要求及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，且蘇州市吳江區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局（2020）18號(hào)文件《關(guān)于建設(shè)工程消防設(shè)計(jì)常見問題的若干指導(dǎo)意見》第（14）規(guī)定：“不得采用涂覆防火涂料作為滿足送風(fēng)、排煙管道耐火極限的措施?！币虼?，不建議噴涂防火涂料的方案來滿足管道耐火極限要求[3]。

1.2 包覆防火板及自撐式防火板風(fēng)管

根據(jù)前期調(diào)研，目前風(fēng)管耐火極限的做法主要有以下幾種：

（1）自撐式防火板風(fēng)管。采用自撐式防火板風(fēng)管可達(dá)到耐火隔熱的要求，管道耐火極限可達(dá)到1～3h不等，與防火板厚度有關(guān)。但受制于防火板材料性能及制作安裝工藝所限，本做法制作的防火風(fēng)管抗震性能較差。根據(jù)《建筑機(jī)電工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50981-2014第5.1.1條規(guī)定：排煙風(fēng)道、排煙用補(bǔ)風(fēng)風(fēng)道、加壓送風(fēng)和事故通風(fēng)風(fēng)道的選用應(yīng)符合下列規(guī)定：8度及8度以下地區(qū)的多層建筑，宜采用鍍鋅鋼板或鋼板制作；因此，不建議在地鐵工程中采用本做法[4]。

（2）鍍鋅鋼板風(fēng)管外包防火板。根據(jù)《防火建筑構(gòu)造（一）》07J905-1中鍍鋅鋼板風(fēng)管防火包覆構(gòu)造要求：鋼板外敷的防火板需設(shè)置輕鋼龍骨，并設(shè)置獨(dú)立的吊桿，吊桿需刷防火涂料，且吊桿的耐火極限應(yīng)與風(fēng)管耐火極限相同；鋼板與防火板之間應(yīng)采用巖棉填實(shí)；防火板與防火板拼接處應(yīng)采用防火膠進(jìn)行密封；管道耐火極限與防火板厚度有較大關(guān)系。

為解決鋼板風(fēng)管頂部及側(cè)面防火板包覆困難的問題，圖集07J905-1給出了四種防火板包覆做法。但四種做法在鋼板風(fēng)管與鐵皮之間均未設(shè)置隔熱材料。如參照上述做法在地鐵工程中實(shí)施，主要存在以下幾個(gè)方面的問題：

①圖集中方案2～4管道耐火性能需要頂板、或側(cè)墻共同來滿足，按照方法實(shí)施后，如何進(jìn)行相關(guān)的重復(fù)性驗(yàn)證，無相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)作為支撐。

②實(shí)施難度較大。由于地鐵工程防排煙管道設(shè)置區(qū)域管線繁多，空間極為緊湊、狹小，且排煙管道設(shè)置于管線空間的最上層。無論按照上述四種方案中的哪一種進(jìn)行實(shí)施，均必須合理的組織施工工序，否則可能無法進(jìn)行防火板包覆，或者達(dá)不到預(yù)期的耐火性能要求。

③9mm厚度防火板約9kg/m2，另外需增加的龍骨及自攻螺釘?shù)闹亓考s3kg/m2。采用防火板包覆后，支架承載能力需增加，管道支吊架需結(jié)合防火板重量重新進(jìn)行校核計(jì)算。

④為減小防火板反鹵、泛霜及脫落等問題，應(yīng)嚴(yán)格把控防火板質(zhì)量，制定合理的施工工序及施工工藝，盡可能避免后期出現(xiàn)上述問題。

⑤初期投資較高。防火板作為一種常用的建筑耐火隔熱材料，其主要成分為纖維增強(qiáng)硅酸鹽，板材密度一般在1000kg/m3左右，導(dǎo)熱系數(shù)0.23W/m·K，燃燒性能為A級(jí)不燃。根據(jù)耐火極限的不同，一般情況下選用板材的厚度為9～15mm。

由于地鐵環(huán)境較為潮濕，防火板表面吸收空氣中的水分而產(chǎn)生表面潮濕，進(jìn)而掛滿水珠，甚至出現(xiàn)水珠連成一片形成流淌現(xiàn)象，另外，隨著防火板內(nèi)水分蒸發(fā)而在防火板表面產(chǎn)生的鹽析現(xiàn)象，防火板表面形成絮團(tuán)狀斑點(diǎn)，并出現(xiàn)粉化。隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，防火板性能急劇下降，進(jìn)而出現(xiàn)掉渣、整體脫落的情況。南京、蘇州，上海地鐵在既有線路中，部分線路局部區(qū)域風(fēng)管采取了在鋼板外敷設(shè)防火板增強(qiáng)管道耐火性的方案，現(xiàn)階段均出現(xiàn)了防火板結(jié)露、掉渣及大面積脫落的情況，初步原因可能與地鐵環(huán)境潮濕較大有關(guān)系[5]。

性能優(yōu)良的防火板可較好的控制產(chǎn)品使用過程中反鹵、泛霜，但受制于國(guó)內(nèi)防火板生產(chǎn)技術(shù)和工藝水平參差不齊以及實(shí)施過程中成本的限制，導(dǎo)致采購(gòu)過程中較難控制產(chǎn)品質(zhì)量。但采用防火板包裹，依然是一種可有效解決管道耐火極限的方案。雖采用防火板包覆實(shí)施難度大，且存在運(yùn)營(yíng)期脫落、滴水的風(fēng)險(xiǎn)。但本做法為較為成熟的做法。經(jīng)過調(diào)研，部分區(qū)域?yàn)闈M足管道耐火極限要求，采用了本做法。

1.3 金屬風(fēng)管外包裹不燃絕熱材料的防火風(fēng)管

本種做法，防排煙風(fēng)管均采用鋼板風(fēng)管制作，鋼板厚度按照根據(jù)《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》表4.2.3-1相關(guān)要求執(zhí)行。風(fēng)管外層包裹不燃材料進(jìn)行隔熱。

耐高溫玻璃纖維、硅酸鋁纖維（陶瓷纖維）、巖棉、鋁鎂質(zhì)復(fù)合材料等均可以作為高溫情況下的隔熱材料。但針對(duì)鋼板風(fēng)管進(jìn)行絕熱包裹即可達(dá)到耐火極限1h，且具備權(quán)威部門耐火性能檢測(cè)報(bào)告的材料有耐高溫玻璃纖維、鋁鎂質(zhì)復(fù)合材料。

（1）鋼板風(fēng)管+離心玻璃棉。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研，當(dāng)采用管道耐火性能測(cè)試方案為“1.2mm鐵皮風(fēng)管+60mm離心玻璃棉板”，防排煙管道用離心玻璃棉采用焊釘固定在風(fēng)管上。風(fēng)管A管總重量270kg，B管總重量230kg。經(jīng)檢驗(yàn)，管道耐火性能為75min。該方案與傳統(tǒng)風(fēng)管保溫實(shí)施方案基本一致。如采用本方案除局部區(qū)域需做特殊處理外，可滿足絕大部分區(qū)域防排煙管道耐火極限要求。

（2）鋼板風(fēng)管+鋁鎂質(zhì)復(fù)合材料。該方案采用鋼板風(fēng)管+鋁鎂質(zhì)復(fù)合材料（外敷）的方式，鋁鎂質(zhì)氈材密度在40～60kg/m3，鋁鎂質(zhì)膏體密度≤260kg/m3，燃燒性能為A級(jí)不燃，材料導(dǎo)熱系數(shù)介于0.035～0.045之間。根據(jù)調(diào)查風(fēng)管構(gòu)成為：“1.2mm鍍鋅鋼板+50mm鋁鎂質(zhì)氈材+10mm鋁鎂質(zhì)氈材+5mm鋁鎂質(zhì)膏體”，其中管道A管重量612kg，B管重量567kg。材料在施工過程中，材料與風(fēng)管間，材料相互之間采用“無空腔”粘接，接縫采用膏狀保溫材料連接，使保溫層形成一個(gè)密封整體，消除材料與設(shè)備間，材料相互間以及接縫處的空隙，達(dá)到整體密封、整體保護(hù)的效果。但本做法在國(guó)內(nèi)地鐵工程中應(yīng)用較少，且采用本材料包覆后，管道重量增幅明顯，需進(jìn)一步核算支吊架載荷，支吊架的初期投資也有較大增幅。且本材料主要成分為鋁鎂質(zhì)鹽類，與防火板有較為相似的物理和化學(xué)性能，是否會(huì)在地鐵潮濕的環(huán)境中出現(xiàn)反鹵和泛霜的情況，有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

1.4 成品防火風(fēng)管

地鐵空間狹小，部分貼頂風(fēng)管由于施工空間不夠，保溫困難，甚至無法正常保溫；成品復(fù)合風(fēng)管具有保溫、絕熱性能優(yōu)良、潔凈、環(huán)保，不會(huì)造成空氣二次污染、制作簡(jiǎn)捷，摒棄了傳統(tǒng)的風(fēng)管施工工藝，無需現(xiàn)場(chǎng)施工，大大縮短了施工工期，造型美觀，經(jīng)久耐用等諸多優(yōu)點(diǎn)。

《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》圖示15k606給出了IMX系列模壓鎂板風(fēng)管相關(guān)技術(shù)資料，資料顯示，風(fēng)管不反鹵、泛霜，具有強(qiáng)度高、不燃、不變形、耐潮防水、安裝便捷、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。且管道耐火極限從60min～180min不等。

2 管道耐火極限要求與做法分析

2.1 管道耐火極限要求

（1）穿越防火分區(qū)（設(shè)備管理用房區(qū)）的大系統(tǒng)回排風(fēng)管兼排煙管耐火極限不應(yīng)小于1h。（2）車站小系統(tǒng)排煙管、加壓送風(fēng)管及排煙補(bǔ)風(fēng)管管道耐火極限按照《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB51251-2017執(zhí)行。（3）穿越樓梯間、前室的排煙管道，耐火極限不應(yīng)小于2h。（4）停車場(chǎng)、車輛段庫(kù)內(nèi)排煙管管道耐火極限不應(yīng)小于0.5h。

2.2 管道耐火極限做法

（1）耐火極限大于1h的防排煙風(fēng)管可采用“成品防火風(fēng)管”或“鍍鋅鋼板風(fēng)管+耐火隔熱材料+防火板包覆”的形式。（2）耐火極限1h的防排煙風(fēng)管可采用“成品防火風(fēng)管”或“鍍鋅鋼板風(fēng)管+耐火隔熱材料包覆”的形式。當(dāng)采用耐火隔熱材料包覆的形式時(shí)，其鍍鋅鋼板厚度按照《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB/T50243表4.2.3-1的規(guī)定執(zhí)行，且鋼板厚度不應(yīng)小于1.2mm。耐火隔熱材料可選玻璃棉、巖棉或鋁鎂質(zhì)材料，其厚度不應(yīng)小于60mm；（3）耐火極限0.5h的防排煙風(fēng)管可采用“成品防火風(fēng)管”或“鍍鋅鋼板風(fēng)管+耐火隔熱材料包覆”的形式。當(dāng)采用耐火隔熱材料包覆的形式時(shí)，其鍍鋅鋼板厚度按照《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB/T50243表4.2.3-1的規(guī)定執(zhí)行，且鋼板厚度不應(yīng)小于1.2mm。耐火隔熱材料可選擇耐高溫玻璃棉、巖棉或鋁鎂質(zhì)材料，其厚度不應(yīng)小于50mm。

3 結(jié)語(yǔ)

地鐵車站防排煙風(fēng)管要求及做法各有優(yōu)劣，但是隨著制造工藝的進(jìn)一步提升，雙層彩鋼玻纖風(fēng)管內(nèi)層鋼板厚度最大可達(dá)到1.5mm。滿足《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50243第4.2.6條相關(guān)固定。（夾芯彩鋼板復(fù)合風(fēng)管材料，應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016的有關(guān)規(guī)定。當(dāng)用于排煙系統(tǒng)時(shí)，內(nèi)壁金屬板的厚度應(yīng)符合表4.2.3-1的規(guī)定[6]。）

通過調(diào)研，國(guó)內(nèi)滿足《通風(fēng)管道耐火試驗(yàn)方法》GB/T17428-2009進(jìn)行測(cè)試的耐火性能要求的雙層彩鋼玻纖復(fù)合風(fēng)管廠家少之又少。從技術(shù)發(fā)展的流程來看，待技術(shù)成熟時(shí)，未來復(fù)合風(fēng)管將是防排煙風(fēng)管材質(zhì)選擇的最好方案。