哈爾濱市軌道交通一號(hào)線太平橋車輛段消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王立存 熊景芷 榮秀春 馮占偉 高海波

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,天津 300251)

1 太平橋車輛段建筑功能基本情況

哈爾濱軌道交通一號(hào)線太平橋車輛段東西長(zhǎng)約1 100 m,南北寬約220 m,場(chǎng)地較大；場(chǎng)地設(shè)計(jì)高程相對(duì)平坦,西端高程為120.60 m,場(chǎng)地東端高程為119.90 m；車輛段建筑布局分散建筑多,均布于整個(gè)地塊,建筑布局見(jiàn)圖1。

車輛段建筑類型多,有運(yùn)用組合庫(kù)、檢修組合庫(kù)、內(nèi)燃調(diào)機(jī)及特種車庫(kù)、洗車庫(kù)、噴漆庫(kù)、主變電所等廠房,有材料庫(kù)、汽車庫(kù),有綜合辦公樓、綜合維修中心、培訓(xùn)中心等民用建筑,共有大小建筑20座。綜合辦公樓、培訓(xùn)中心是段內(nèi)最高建筑,均為五層且場(chǎng)地高程和建筑高度相同；綜合維修中心為4層建筑,是段內(nèi)另一較高建筑。

圖1 太平橋車輛段建筑布局

2 各建筑對(duì)室內(nèi)外消防給水系統(tǒng)的要求

車輛段內(nèi)各建筑的地基面積之和小于100萬(wàn)m2,根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016—2006)第8.2.2條規(guī)定,車輛段同一時(shí)間內(nèi)的火災(zāi)次數(shù)為1次[1]。車輛段總建筑面積88 900 m2,20座建筑均未設(shè)置送回風(fēng)道的中央空調(diào)系統(tǒng)。車輛段主變電所適用《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50229—2006)[2],其余各建筑適用《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016—2006),總圖適用《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016—2006)和《鐵路工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(TB10063—99—2008)[3]。車輛段內(nèi)主要建筑的室內(nèi)外消防用水量如表1。

表1 主要建筑室內(nèi)外消防用水量

注：表中所列為設(shè)置室內(nèi)消火栓的建筑。

由表1可見(jiàn),太平橋車輛段需水量最大的建筑為材料庫(kù)、噴漆庫(kù)和主變電所,室內(nèi)消火栓用水量為10 L/s,室外消火栓用水量為25 L/s,消防用水量378 m3；綜合辦公樓、綜合維修中心、培訓(xùn)中心室內(nèi)消火栓用水量最大,為15 L/s。

太平橋車輛段的安全運(yùn)營(yíng)關(guān)系全線,其消防給水系統(tǒng)必須穩(wěn)定可靠,具備一定的自救能力。

3 車輛段消防水源

太平橋車輛段自規(guī)劃平湖街引入兩路DN200市政自來(lái)水水源,接管點(diǎn)處的市政自來(lái)水管網(wǎng)供水壓力為0.10 MPa。

4 車輛段消防給水系統(tǒng)的選擇

已建車輛段多數(shù)采用生產(chǎn)生活給水系統(tǒng)與消防給水系統(tǒng)完全分開(kāi)的形式,少數(shù)先期建設(shè)項(xiàng)目采用合用的形式。隨著人們對(duì)飲用水安全和消防安全意識(shí)的不斷增強(qiáng),要求生產(chǎn)生活給水系統(tǒng)與消防給水系統(tǒng)分設(shè)；消防局本著確保消防給水系統(tǒng)供水壓力的初衷也要求消防給水系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置。

車輛段接管點(diǎn)處的市政自來(lái)水管網(wǎng)供水壓力為0.10 MPa,段內(nèi)最不利點(diǎn)室外消火栓出口壓力小于10 m水柱,市政供水壓力不滿足室內(nèi)外消火栓直接供水的壓力要求,需設(shè)消防水池和消防泵房加壓。消防管理部門(mén)就太平橋車輛段消防給水系統(tǒng)另外提出了四點(diǎn)建議：

①結(jié)合消防作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn),火災(zāi)初期使用的消火栓數(shù)少,水槍噴水后地面濕滑,且部分項(xiàng)目消防泵選擇一用一備兩臺(tái)大泵,消防用水量小壓力高,造成滅火人員把持水槍困難。為適合滅火各階段消防滅火的水量水壓要求,建議消防泵按“多用一備”選擇。

②由于哈爾濱市政自來(lái)水管網(wǎng)老化經(jīng)常維修,消防水池容積計(jì)算不考率市政水源補(bǔ)水。

③鑒于太平橋車輛段的重要性,建議室內(nèi)外消防給水加壓系統(tǒng)分設(shè)。

④車輛段作為20棟建筑組成的建筑群,應(yīng)在綜合辦公樓、培訓(xùn)中心、綜合維修中心3座建筑的屋頂設(shè)置3個(gè)滿足建筑自身室內(nèi)消火栓10 min消防用水量的消防水箱。

本次消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)采納當(dāng)?shù)叵拦芾聿块T(mén)第一點(diǎn)“多用一備”消防泵的建議,選擇單臺(tái)流量15 L/s的消防泵?；馂?zāi)初期啟動(dòng)1臺(tái)消防泵，隨著投入使用的消火栓數(shù)量增加,逐臺(tái)啟動(dòng)消防泵，滿足滅火各時(shí)段對(duì)水量水壓的要求。為降低消防泵壓力,將消防水池和消防泵房設(shè)在車輛段中部的綜合維修中心。

采納第二點(diǎn)消防水池容積計(jì)算不考率市政水源補(bǔ)水的建議,采用有效容積378 m3消防水池,考慮到哈爾濱冬季寒冷,消防水池和消防泵房均設(shè)于綜合維修中心地下室內(nèi)。

下面就當(dāng)?shù)叵拦芾聿块T(mén)提出的第三、四點(diǎn)建議進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。

4.1 消防給水加壓系統(tǒng)分建和合建的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

(1)技術(shù)分析

車輛段室內(nèi)外消防給水加壓系統(tǒng)分設(shè)最經(jīng)濟(jì)的形式為消防水池和消防泵房合建,消防泵和消防管網(wǎng)需分別設(shè)置。該種形式能適應(yīng)室內(nèi)室外消火栓不同壓力的要求,對(duì)于建筑群需設(shè)置兩套室外消防管道。

車輛段內(nèi)室外專業(yè)管線種類眾多,有鐵路信號(hào)、直流交流動(dòng)力照明管溝、通訊、FAS電纜、采暖、蒸汽、壓縮空氣、生活污水、生產(chǎn)廢水、生產(chǎn)生活給水、消防給水、燃?xì)夤?、站?chǎng)排水溝、路燈、接觸網(wǎng)等15種專業(yè)管線,由于場(chǎng)地限制,道路下的地下管線間距小。合建系統(tǒng)設(shè)置兩套室外消防管道,道路下的地下管線間距會(huì)更小,施工會(huì)更復(fù)雜,今后維修會(huì)更不方便。室內(nèi)外消防給水加壓系統(tǒng)分設(shè)更適合市政自來(lái)水供水壓力滿足項(xiàng)目最不利點(diǎn)室外消火栓壓力要求,室外消火栓直接由市政自來(lái)水管網(wǎng)供水的情況。

車輛段室內(nèi)外消防給水加壓系統(tǒng)合建,消防水池、消防泵房、消防管網(wǎng)、消防控制系統(tǒng)均合建,采用一套室外消防管網(wǎng),能滿足整個(gè)車輛段內(nèi)所有建筑室內(nèi)和室外的消防用水,系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠。

(2)經(jīng)濟(jì)比較

太平橋車輛段室內(nèi)外消防給水加壓系統(tǒng)分建和合建的經(jīng)濟(jì)比較有直接投資和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用兩部分。車輛段室內(nèi)外消防給水加壓系統(tǒng)分建和合建的直接投資如表2。

表2 太平橋車輛段室內(nèi)外消防給水加壓系統(tǒng)分建和合建直接投資對(duì)比 萬(wàn)元

車輛段消防設(shè)施合建方案相比分建方案節(jié)省投資137萬(wàn)元。

運(yùn)營(yíng)費(fèi)用年年發(fā)生,車輛段室內(nèi)外消防給水系統(tǒng)合建和分建的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用對(duì)比如表3。

表3 太平橋車輛段與太平橋主變電所水消防設(shè)施合建和分建的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用對(duì)比 萬(wàn)元/年

合建方案比分建方案節(jié)省運(yùn)營(yíng)費(fèi)用7.4萬(wàn)元/年。

車輛段室內(nèi)外消防給水加壓系統(tǒng)合建技術(shù)可行,投資省運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低,更符合國(guó)家節(jié)能政策。

4.2 消防穩(wěn)壓系統(tǒng)分析

車輛段雜散電流多,鋼管腐蝕嚴(yán)重使用受到限制。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，采用內(nèi)襯水泥沙漿的離心球墨鑄鐵管防雜散電流效果良好?！督o水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB50268—2008)[5]第9.2.11條規(guī)定DN100球墨鑄鐵管的允許滲水量為0.07 L/(min·km),DN200球墨鑄鐵管的允許滲水量0.14 L/(min·km),車輛段消防給水管道的滲水量為0.5 L/min,需考慮保持消防管道壓力穩(wěn)定的措施。

車輛段辦公樓、培訓(xùn)中心相鄰且均為5層且基底高度和建筑高度相同,即便消防水箱置于最高一棟建筑屋頂,辦公樓、培訓(xùn)中心、綜合維修中心存在部分消火栓充實(shí)水柱不滿足7 m的情況；如在建筑高度較高的綜合辦公樓、培訓(xùn)中心、綜合維修中心屋頂設(shè)置三個(gè)滿足建筑自身室內(nèi)消火栓10 min消防用水量的消防水箱,建筑自身頂部幾層消火栓仍滿足不了7 m充實(shí)水柱的要求；如必須滿足,經(jīng)計(jì)算消防水箱至少架高至本棟頂層消火栓栓口以上20.5 m[9],實(shí)際上難于實(shí)現(xiàn)。設(shè)置三個(gè)水箱投資多,多點(diǎn)管理也較復(fù)雜,需對(duì)多個(gè)建筑進(jìn)行立面處理；火災(zāi)初期多水箱聯(lián)合供水使供水時(shí)間超過(guò)10 min,消防主泵不能及時(shí)啟動(dòng)供水反而貽誤滅火戰(zhàn)機(jī)。

參照《高層民用建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50045—95)(2005版)第7.4.8條規(guī)定,采用由屋頂高位水箱、氣壓罐、穩(wěn)壓泵、消防水泵、消防水池、消防管網(wǎng)組成的穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng),平時(shí)管網(wǎng)壓力因滲漏而下降到水壓設(shè)定下限值時(shí),穩(wěn)壓裝置工作；水壓上升至設(shè)定上限值時(shí)穩(wěn)壓裝置停止；消防時(shí)由消防主泵來(lái)保證。[6]穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)服務(wù)于整個(gè)車輛段各單體建筑和室外消防給水管網(wǎng)。[7]

5 消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.1 室內(nèi)外消防管網(wǎng)

室外消防給水管道環(huán)狀供水直埋敷設(shè),室外消火栓保護(hù)半徑150 m,布置間距不大于120 m,距道路側(cè)石不大于2 m,距建筑物大于5 m。每棟建筑室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)兩條進(jìn)水管,當(dāng)其中一條管道發(fā)生故障時(shí),另一條進(jìn)水管能滿足室內(nèi)消防系統(tǒng)用水。在綜合維修中心設(shè)置2個(gè)墻壁式水泵接合器為整個(gè)車輛段服務(wù)。

5.2 消防泵

消防泵揚(yáng)程需分別計(jì)算室內(nèi)最不利點(diǎn)、室外最不利點(diǎn)所需壓力后確定。

室內(nèi)最不利點(diǎn)消火栓位于培訓(xùn)中心頂層,該消火栓栓口與消防泵最低吸水水位差21.35 m,經(jīng)計(jì)算室內(nèi)消火栓栓口處所需壓力為20.5 m,消防泵至最不利點(diǎn)處的室內(nèi)外消防管道水頭損失為14.13 m,消防泵至室內(nèi)最不利點(diǎn)消火栓所需壓力為58.98 m。

培訓(xùn)中心西側(cè)消火栓為室外最不利點(diǎn)消火栓,最不利點(diǎn)室外消火栓栓口與消防泵高差為 1.95 m,經(jīng)計(jì)算室外消火栓栓口處所需壓力為29.31 m,消防泵至最不利點(diǎn)處的室外消火栓消防管道水頭損失為13.15 m。消防泵至最不利點(diǎn)室外消火栓所需壓力為47.41 m。

經(jīng)比較,消防泵至室內(nèi)外最不利點(diǎn)消火栓所需壓力大值為58.98 m；選擇三用一備Q=15 L/s，H=0.60 MPa，N=15 kW消火栓泵四臺(tái)。

5.3 消防水箱、穩(wěn)壓泵和穩(wěn)壓罐

車輛段最大室內(nèi)消防用水量為15 L/s,10 min室內(nèi)消火栓用水量為9 m3,選用有效容積9 m3的消防水箱。車輛段消防管道有0.5 L/min的滲漏,滲漏量很小?！陡邔用裼媒ㄖ阑鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50045—95)(2005版)第7.4.8條“增壓水泵的出水量,對(duì)消火栓系統(tǒng)不應(yīng)大于5 L/s”、“氣壓水罐的調(diào)節(jié)水容量宜為450 L”。參照設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和項(xiàng)目調(diào)研情況,避免穩(wěn)壓泵頻繁啟動(dòng),氣壓水罐有效調(diào)節(jié)容量確定為450 L,穩(wěn)壓泵流量確定為1～2 L/s。消防水箱、穩(wěn)壓泵和穩(wěn)壓罐均設(shè)于車輛段最高建筑培訓(xùn)中心屋頂消防水箱間內(nèi),以降低穩(wěn)壓泵揚(yáng)程節(jié)省運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。

段內(nèi)穩(wěn)壓最不利點(diǎn)為辦公樓頂層最西側(cè)消火栓,培訓(xùn)中心消防水箱至該點(diǎn)高差為3.10 m；火災(zāi)初期最不利點(diǎn)室內(nèi)消火栓栓口處7 m充實(shí)水柱消防流量5 L/s時(shí),消火栓栓口處所需壓力為20.5(m水柱),培訓(xùn)中心消防水箱至辦公樓頂層消火栓管道水頭損失為1.43(m水柱)；需穩(wěn)壓泵提供的壓力為18.8(m水柱),設(shè)定穩(wěn)壓泵壓力20.8～21.8 m時(shí)啟泵, 23.8～24.8 m時(shí)停泵。

車輛段消防系統(tǒng)示意見(jiàn)圖2。

圖2 車輛段主要建筑消防給水系統(tǒng)示意

6 結(jié)論

在太平橋車輛段特定的市政自來(lái)水供水壓力條件下,采用室內(nèi)外消防給水系統(tǒng)合建的穩(wěn)高壓系統(tǒng),系統(tǒng)始終滿足最不利點(diǎn)消火栓消防水壓要求[10],有利于初期火災(zāi)及時(shí)向火場(chǎng)供水控制火情；管網(wǎng)壓力下降到一定程度后自動(dòng)啟動(dòng)消防泵滅火。該系統(tǒng)能提高消防設(shè)施的消防防護(hù)能力和應(yīng)急防護(hù)水平,是適合該車輛段建筑特點(diǎn)的消防給水方案。經(jīng)以上經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析,最終消防管理部門(mén)和建設(shè)單位同意以上消防給水方案,目前工程正在緊張的建設(shè)中。

參考文獻(xiàn)

[1] GB50016—2006 建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S]

[2] GB 50229—2006 火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S]

[3] GB 50045—95 高層民用建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

[4] TB10063—99 鐵路工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S]

[5] GB50268—2008 給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S]

[6] 李長(zhǎng)偉.對(duì)區(qū)域集中消防給水系統(tǒng)的設(shè)想[J].給水排水,2000,26(1)

[7] 姜文源.淺說(shuō)穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)[J].給水排水,1999,25(5)

[8] 楊琦.消防給水系統(tǒng)中增壓和穩(wěn)壓設(shè)施設(shè)計(jì)探討[J].給水排水,2009,35(11)

[9] 王軍，張愛(ài)亭.消火栓系統(tǒng)和消防泵的探討[J].消防設(shè)備研究,2004,23(2)

[10] 劉德明.高位消防水箱儲(chǔ)水量和設(shè)置高度探討[J].給水排水,2009,35(2)