林晨
身份证：1201061989****351X
摘要：随着城市经济的飞速发展，城市人员流动日趋频繁，城市地面道路的交通压力日趋严重，在这样的情况下，地下轨道交通越来越成为缓解城市交通压力的有效途径。但是由于地铁车站地下空间狭小，而且人员和设备又高度密集，一旦发生火灾，后果将不堪设想。地铁车站消火栓给水系统工程是为了车站以及区间内发生火灾事故时提供消防用水的一项消防系统工程。基于此，本文主要阐述了地铁车站消火栓给水系统方式的选择，针对消火栓稳压系统在实际工程中容易出现的问题及稳压装置的设计参数、计算过程进行了分析研究，以期为同业设计者提供一些参考。
关键词：地铁车站；消火栓给水系统；稳压装置设计
1、前言
地铁火灾是地铁运营的一大安全隐患之一，地铁车站设置在地下，加之地铁车站内环境封闭，乘客流量大的特点，一旦发生火灾，人员疏散和事故救援困难，可能将造成重大的人员伤亡和财产损失。为减小火灾造成的损失，在地铁建设中设计构建了大量消防工程，主要有建筑消防工程、火灾自动报警系统工程、水消防工程、气体灭火系统工程、防排烟系统工程、事故照明疏散指示标志工程、消防供电工程、紧急疏散逃生系统工程、通信系统工程、感温探测线系统工程、固定和移动式消防装置十一大部分组成，力求确保地铁运营安全。其中地铁水消防工程主要包括消火栓给水系统、自动喷水灭火系统，其中自动喷水灭火系统多为地方标准要求或物业开发结建车站使用。消火栓给水系统应用较广，本文进行着重介绍及讨论。根据《消防给水及消火栓技术规范》（GB50974-2014）的3.5.6和《地铁设计规范》（GB50157-2013）的28.3.3，地下车站室内消火栓用水量为20L/s。火灾延续时间2h。
2、消防系统方式的选择
地铁车站消防给水系统，应结合地铁给水水源等因素确定，宜按照下列情况和要求综合考虑。
当城市自来水水源的供水水量能够满足地铁消防用水所需的要求，而供水压力不能满足消防用水所需压力的要求时，应设消防增压、稳压设施，当地消防部门和市政部门许可时，可不设消防水池，从市政管网直接引入市政水源作为车站消防用水。
当城市自来水水源的供水水量不能够满足消防用水水量所需要求或者城市市政自来水管网为枝状管网时，地下车站及地下区间应设置消防增压、稳压设施。
地铁地下车站一般设置在道路下，无条件设置高位消防水箱，地面车站、高架车站消火栓给水系统根据现行《地铁设计规范》（GB50157-2013）相关要求，采用消防泵加压供水时，应设置稳压装置及稳压罐，可不设置高位消防水箱。
综上所述，地铁车站的消防稳压装置只设置稳压泵及稳压罐来满足消防要求，这种做法是可以的。同时，此种做法在多地区消防部门均都给与认可。
3、稳压泵组的水力计算
消火栓稳压系统的设置是为了满足消火栓主泵在启泵前初期火灾扑救所需消火栓用水水量和水压的要求，消火栓主泵启动后，消火栓稳压泵需停止工作。平时，消火栓稳压泵需保证管网内压力的稳定，防止消火栓主泵误启动。
3.1稳压泵设计流量的计算
在《地铁设计规范》中未明确指出稳压泵流量宜取用的相关设计参数，根据《消防给水及消火栓技术规范》（GB50974-2014）中5.3.2的相关要求，稳压泵的设计流量不应小于消防给水系统管网的正常泄露量和系统自动启动的流量。同时消防给水系统管网的正常泄露量应该根据管道材质、接口形式等确定，当没有管网泄露量的相关调查数据时，稳压泵的设计流量宜按消防给水设计流量的1%～3%计，且不宜小于1L/s（因为地下车站室内消火栓用水量为20L/s，Q=20L/s×3%=0.6 L/s，规范规定不宜小于1L/s）。经计算确定，地下车站室内消火栓稳压泵设计流量按1L/s考虑。
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3.2稳压泵设计扬程的计算
在《地铁设计规范》中未明确指出稳压泵设计扬程宜取用的相关设计参数，目前根据《消防给水及消火栓技术规范》（GB50974-2014）5.3.3的相关技术要求：稳压泵的设计扬程计算应该符合下列相关要求：
1）稳压泵的设计压力应满足系统自动启动和管网充满水的要求；
2）稳压泵的设计压力应保持系统自动启泵压力设置点处的压力在准工作状态时大于系统设置自动启泵的压力值，且增加值宜为0.07MPa～0.10MPa；
3）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压力大于该处的静水压，且增加值不应小于0.15MPa。
由此可见，稳压泵要想满足其设定功能，就需要具备一定的压力，但是压力过大，就会造成管网压力等级提高进而带来造价的提高，而压力过小，就会造成不满足其系统充水要求和启动泵的相关要求，因此稳压泵的扬程计算需遵循以上三点要求，才能保证系统正常运行。
下面以哈尔滨地铁某地下车站消火栓稳压系统设计为例，演示计算过程。此站为标准地下二层岛式车站，地下一层为站厅层，地下二层为站台层。地下车站室内消火栓给水系统设计流量为20L/s，满足最不利点消火栓的水力要求所需压力为0．35MPa，由于本站周边市政水源满足2路水源的要求，根据哈尔滨消防局认可的常规做法，此站不设置消防水池，车站仅设置消火栓给水系统，不设置自动喷水灭火系统。室外消火栓系统由市政水源直接供水，车站内泵房不设置室外消火栓水泵及配套设施。
由于本站消防稳压泵和消防水泵位于同一房间，按15S909《消防给水及消火栓技术规范图示》P46页要求执行：（经计算得出，本地下车站消火栓水泵启泵压力值为P=26m；参数7～10去8。）
稳压泵启泵压力P1≥H+15，且H2+10；
稳压泵停泵压力P2=P1 / 0.85；
消防泵启泵压力P=P1-（7～10）
根据上述计算得出，P1=P+8=34m；P2=P1 / 0.85=34 / 0.85=40m；（经过验算得出P1、P2满足1）的相关要求）
综上得出稳压泵的设计扬程Hw=37m。
3.3稳压罐有效容积的确定
在《地铁设计规范》中未明确指出稳压罐宜取用的相关设计参数，目前根据《消防给水及消火栓技术规范》（GB50974-2014）的5.3.4相关要求，设置了稳压泵的临时高压消防给水系统应该设置防止稳压泵频停的相关有效技术措施，当稳压系统采用气压水罐时，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150L。与此同时，根据参考现行国标图集98S205《消防增压稳压设备选用与安装》P4页，说明中指出用于消火栓给水系统的气压水罐储水容积不小于300L（由于气压水罐的功能只是解决火灾初期时的水量及水压的需求，即满足消火栓主泵启动前，确保可以实现足够消火栓压力的30s储水量进行初期火灾的扑救。地铁内消火栓系统的布置应满足同一平面内有2支消防水枪的2股充实水柱同时达到任意部位的要求即可。故初期内消火栓流量即为2×5L/s=10L/s，由此得出，消火栓系统稳压罐的有效容积为V=10L/s×30s=300L），因此综上所述，一般地铁车站，消火栓系统稳压水罐可采用立式隔膜式气压罐，有效储水容积300L。此种做法在大部分地区均得到当地消防局及地铁公司的认可，具有相当的普及性及可实施性。
4、结语
结合目前各地消防局关于消火栓水泵及增压稳压水泵组的设置情况及常规做法，根据已经开通地铁站的建设经验与总结。地铁车站消火栓系统稳压泵设计需要注意以下问题：1）设计人员计算时应当充分地利用市政管网的水压，在开展设计工作时应和自来水公司落实清楚各车站周边的市政供水情况，并以此作为设计依据。如确实需要配套稳压装置则需与当地的消防部门沟通、解释地铁车站取消高位消防水箱作法的缘由，在征得认可后方可按照计算核实的结果实施设计。2）在工程设计中，设计人员计算时应将稳压罐的计算过程中的各个工作点的压力值及与其相对应的容积在图纸上注明清楚，以便于稳压装置的调试与运行。
综上所述，城市轨道交通作为未来人们出行的重要交通方式之一，为其设计给排水及消防系统节能节水环保是我们设计人员的重要任务。结合各地已经开通运营的地铁车站的优秀经验以及设计或施工中不断总结的缺点不足，创新出更加安全、节能、节水、环保的给排水及消防系统是我们每个给排水设计人员的新目标与新方向。
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论文作者:林晨
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第19期
论文发表时间:2018/2/3
标签：消火栓论文; 车站论文; 地铁论文; 系统论文; 压力论文; 管网论文; 地下论文; 《建筑科技》2017年第19期论文;