1、20给排水及消防工程20-给排水及消防工程第二十章 给排水及消防工程20.1 工程概况、设计标准、规范及主要设计原则20.1.1 工程概况青岛西海岸城际轨道交通工程始于青岛市黄岛区嘉陵江西路与江山南路立交处北口的嘉陵江路站，终至董家口港城董家口港城站，线路全长63.4km，其中地下线17.1km，高架线45km，地面线1.33km,设车站21处，地下站1O座，高架站11座，平均站间距3.14km；设车辆段、停车场各一处；最高行车速度120km/h，B型车6辆编组。初期：2020年；近期：2027 年；远期：2042年。20.1.2 设计标准、规范地铁设计规范（GB501572003）；室外给水
2、设计规范（GB50013-2006）；室外排水设计规范（GB50014-2006）；建筑给水排水设计规范（GB500152009）；建筑设计防火规范（GB500162006）；建筑灭火器配置设计规范（GB50140-2005）；地铁杂散电流腐蚀防护技术规程（CJJ4992）；生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）；给排水管道工程施工及验收规范（GB502682008）；给水排水设计基本术语标准（GBJ12589）；人民防空工程设计防火规范（GB50098-2009）；人民防空地下室设计规范（GB50038-2005）；轨道交通工程人民防空设计规范（RFJ02-2009）；污水排入城市下水
3、道水质标准（CJ343-2010；综合污水排放标准（GB8978-1996）。20.1.3 主要设计原则（1）给水系统必须安全、可靠，满足设计范围内地铁各使用单位生产、生活与消防对水量、水压和水质的要求，并应厉行节约、综合利用。（2）给水水源应优先采用城市自来水，并应充分利用城市自来水水压。当沿线无城市自来水时，应和当地规划等部门协商，采取其他可靠的给水水源。（3）地铁车站给水系统应尽可能由不同的市政自来水管或自来水环状管网上引入两根供水管，供消防和生产、生活用水。当市政给水管网水量不能满足车站的消防用水量要求或城市自来水管网为枝状管网时，应设消防水池和消防泵房；当市政给水管网水量满足消防用水
4、的要求而水压不能满足车站的消防压力要求时，应设消防泵房，消防时可从市政管网直接加压。（4）地铁车站室内生产、生活给水系统应与消防给水系统分开设置，室外生产、生活和消防给水系统可共用管网。地下车站和地下区间的消防给水系统应设计为环状管网。（5）地铁消防应遵循“预防为主、防消结合”的原则。全线按同一时间内发生一处火灾设计。（6）与地铁车站结合开发的超过500m2的地下商场或地下停车场，设有集中空调系统且总建筑面积大于3000m2的综合办公楼、自动立体化仓储区内应设置自动喷水灭火系统。（7）无市政道路敷设的高架区间设置区间消火栓。（8）对地下车站重要的电气设备用房应设置气体自动灭火系统。（9）为有效
5、扑灭初期火灾，地铁沿线及附属建筑物应合理配备灭火器材。（10）排水系统应对各类废水、雨水、污水分类集中，就近排入相应的市政排水管道系统，并应符合城市排水体制及国家或地方现行有关排放标准。（11）露天出入口、风亭及隧道洞口的雨水泵站应按青岛市50年一遇的暴雨强度计算，集流时间按计算确定。（12）车辆段及综合基地、停车场洗车库的废水应经过处理后重复利用，其它含油废水不符合国家规定的排放标准时，应经过处理达到标准后排放。（13）给水排水设计应采取可靠的节水、节能及防水质污染措施。（14）给排水金属管道和设备应采取有效的防杂散电流腐蚀的措施。（15）给排水管道穿越人防部分应按人防技术要求执行。（16）
6、全线（不含车辆段、停车场）给排水设备均按照无人值班、自动运行设计，定期进行巡检。（17）给排水设备的选型，应采用环保节能、技术先进、安全可靠、经济合理并经过实践运营检验的产品，在满足功能前提下立足于设备国产化。为便于安装和维修，规格尽可能统一。20.2 主要技术标准20.2.1 给水及水消防系统（1）用水量设计标准1）生产、生活用水车站工作人员的生活用水量为50L/人班，小时变化系数为2.5。车站乘客生活用水量为3L/人次，小时变化系数1.5（乘客用水人数按上下行进出站客流的百分之一计）。空调水系统补充水量按冷却循环水量的2%计算。车站公共区及出入口通道冲洗用水量为3L/m2次，每天按冲洗1次
7、、每次按冲洗1h计算。生产用水量根据所选的设备和生产工艺确定。车辆段及综合基地、停车场等附属建筑物的用水量按国家现行建筑给水排水设计规范（GB50015-2003）（2009年版）的规定执行。2）消防用水地下车站站台层、站厅层消火栓用水量为20L/s；区间隧道、地下折返线、地下人行通道消火栓用水量为10L/s；消火栓系统火灾延续时间为2h。与地铁车站结合开发的地下商场或地下停车场设置的自动喷水灭火系统，其用水量按自动喷水灭火系统设计规范（GB50084-2005）的规定设计。车辆段及综合基地、停车场和地面、高架车站的消防用水量按现行建筑设计防火规范（GB50016-2006）的规定执行。（2）
8、水压生活用水设备及卫生器具的水压，按国家现行建筑给水排水设计规范（GB50015-2003）（2009年版）的规定执行。生产及冷却用水的水压根据生产工艺要求确定。消防给水系统的水压按国家现行建筑设计防火规范（GB50016-2006）和自动喷水灭火系统设计规范（GB50084-2005）的规定执行，消火栓的水压应保证水枪的充实水柱10m。（3）水质生活饮用水的水质应符合国家现行生活饮用水卫生标准（GB5749）的规定，生产及冷却用水的水质按所选的生产工艺确定。20.2.2 排水系统排水量设计标准：生产设备排水量按所选的设备及生产工艺确定。生活排水量按生活用水量的95%计算。消防排水量按消防用水
9、量的100%计算。冲洗排水量按冲洗用水量的100%计，结构渗漏水量按1L/m2.d计算。地面、高架车站的屋面雨水系统的排水能力，应按不小于当地10年一遇的暴雨强度计算，集流时间按5min10min确定；屋面雨水工程与溢流设施的总排水能力不应小于50年重现期的雨水量。20.2.3 气体灭火系统气体灭火系统经技术经济比较后，根据选定的灭火剂及工艺确定设计标准。20.3 生产及生活给水系统20.3.1 系统构成系统主要由车站(含地下、地面及高架车站)及车辆段及综合基地、停车场等附属建筑的人员生活给水系统、车站空调补水系统、车站地面和污、废水泵房等冲洗给水系统、检修车辆、设备给水系统、冲洗车辆给水系统
10、组成。20.3.2 系统功能生产给水系统主要供给空调系统循环冷却补充水、冲洗用水及检修车辆、设备及绿化用水；生活给水系统主要供给车站及附属建筑人员饮用水、厕所用水、盥洗水及部分房间的洗涤池用水。20.3.3 系统设计20.5.3 系统设计（1）消防接管设计市政给水管网为环状或有两条独立的给水干管,水量和水压均能满足车站及附属建筑消防要求时，地下车站、建筑体积超过5000m3的高架车站及附属建筑应从室外环网的不同侧或不同的市政给水管道上接管，分2路各引入1根给水管供车站及附属建筑消防用水；地下区间分别从相邻车站环状给水管网上接管，在左右线隧道各布置1根消防管并形成环网，供区间消防用水。高架车站、
11、地面车站、车辆段及停车场设消防水池和消防泵房；水压不能满足消防要求的车站设消防泵房。消防引入管上设置总水表井，并设置倒流防止器以防止回流水质污染。（2）消火栓给水系统1）地下车站及区间消火栓给水系统消防泵房:泵房内消防加压系统设二台消防泵、二台稳压泵，均互为备用。消防泵的流量为20l/s，扬程根据室外市政管网水压情况，经计算确定。稳压泵的流量为1.1l/s，扬程根据国标图集98S205消防增压稳压设备选用与安装经计算确定，气压罐储水容积为0.30m3。消防泵房的设计应考虑水泵及管道的隔振、泵房内的排水、起重、采暖及通风要求。消防管网：消防给水管网在车站及区间布置成环状。地下车站消火栓给水干管布
12、置在站厅、站台的吊顶内并连通形成环网；消防干管经由区间隧道与相邻车站消防干管连通。每条区间隧道内均设一根消火栓给水干管，固定在隧道主体结构上。消防干管每隔5只消火栓设置检修蝶阀1个，并在消火栓给水干管变坡点的最低点设泄水阀、最高点设排气阀。消火栓的布置须保证有两支水枪的充实水柱同时到达室内任何部位，水枪充实水柱不应小于10m。应尽量采用单口单阀的消火栓箱，设置间距不大于30m；岛式站台层没有条件设单口单阀消火栓的，可采用双口双阀的消火栓箱，设置间距不大于50m。地下车站站台层进区间的地方，每处设置2套区间专用消火栓箱，内设两套DN65消防水龙带和消防水枪。消火栓栓口的静水压力不应超过1.0MP
13、a，栓口处出水压力不应超过0.5MPa，超压时应设置减压阀，减压后消火栓栓口处的出水压力不应小于0.25MPa。水泵接合器设置：消火栓系统在地面出入口、风亭等明显位置设水泵接合器，数量经计算确定，并在距水泵结合器1540m范围内设置与其配套的室外消火栓。2）地面、高架车站及区间消火栓给水系统消防泵房：地面、高架车站消防泵及稳压泵的选型按现行建筑设计防火规范（GB50016-2006）的规定经计算确定。消防管网：室内消火栓给水干管布置在车站站厅层的吊顶内并连通形成环网；接入站台层后竖向成环。消火栓给水干管变坡点的最高点设排气阀，最低点设泄水阀。室外消火栓管网由室外消防加压泵组加压后在室外独立成环
14、。地面、高架车站消火栓及水泵接合器的设置与地下车站相同。区间消火栓系统：无市政道路敷设的高架区间设置区间消火栓，区间消防管直埋敷设于高架投影下方（没有直埋条件的安装于高架桥上）。直埋于地面的消火栓按不大于120m布置；敷设于高架桥上的消火栓按不大于50m布置，仅设单口消火栓，不设消火栓箱。消防干管上每隔5只消火栓设置一个检修阀门。3）车辆段及综合基地、停车场消火栓给水系统车辆段及综合基地、停车场室外采用生产、生活及消防共用的环状给水管网，应从不同的市政给水管道上接管，分2路引入段、场内。室外消防管网沿段内主要道路铺设，消火栓的间距不大于120m，水压不小于0.10MPa，并满足室内消防系统消防
15、水泵接合器的用水要求。当市政管网压力不能满足室内消防要求时，室内消火栓系统由场内消防水池供水，消火栓系统经地下消防泵组加压后在车辆段及综合基地、停车场内形成环状管网，供各建筑室内消防使用，建筑内部采用生产、生活用水和消防用水分开的系统。消火栓系统火灾初期10min消防用水量由设在综合楼屋顶水箱间的消防水箱供给。（3）自动喷水灭火系统与地铁车站结合开发的超过500m2的地下商场或地下停车场，设有集中空调系统且总建筑面积大于3000m2的停车场综合办公楼、自动立体化仓储区内应设置自动喷水灭火系统。车辆段及停车场设消防水池和消防泵房，火灾延续时间为1h，火灾初期10min消防用水量由设在综合楼屋顶水
16、箱间的消防水箱供给。自喷系统采用湿式系统。其危险等级、消防用水量及火灾延续时间，应按自动喷水灭火系统设计规范（GB50084-2005）的规定执行。自喷喷头布置在吊顶下易于接触到火灾热气流并有利于均匀布水的位置；吊顶内喷头采用直立型标准喷头，吊顶下采用吊顶型喷头；最不利点喷头工作压力不得小于98Kpa。（4）灭火器的配置全线按国家现行建筑灭火器配置设计规范（GB50140-2005）的规定配置灭火器，车站均按严重危险级配置，车辆段、停车场及沿线附属建筑物根据规范的规定配置。灭火器采用磷酸铵盐干粉灭火器。（5）气体灭火系统1）系统保护范围全线地下车站通信设备室、通信电源室、信号设备室、信号电源室
17、、综合监控室、变电所的控制室、高压室、低压室、整流变压器室、安全门控制室、通风空调电控室、蓄电池室等设备用房设气体灭火系统。车辆段及综合基地、停车场的通信设备室、通信电源室、信号设备室、信号电源室、变电所的控制室等设气体灭火系统。2）系统方案 方案比选按照国家公安消防局及环保局的有关规定，目前我国可使用的灭火剂主要有惰性气体类（IG541）、卤代烃类（七氟丙烷）及高压CO2、高压细水雾等清洁灭火剂。根据我国地铁工程的设计实例，主要选用七氟丙烷自动灭火系统和IG541自动灭火系统。高压细水雾灭火系统是继七氟丙烷、IG541灭火系统之后的又一种新型高效的灭火系统，是一种环保的灭火系统，可以替代其它
18、气体灭火系统在地铁的电气设备房间应用。细水雾灭火系统是用特殊喷头喷洒细水雾进行灭火或控火的一种固定式灭火系统。细水雾雾滴直径很小，比表面积大，火场的火焰和高温将它迅速汽化，体积可膨胀1700倍以上，使空间的氧气含量降低；雾滴汽化时吸收大量热量，使燃烧物体及周围的温度下降，达到迅速灭火的目的。高压细水雾具有良好的除烟、防毒与降温作用，高压细水雾用于档案、图书、文物库、计算机、通讯机房、电气、机械设备等重要场所的保护已得到普遍认可。综上，从上述气体灭火剂中筛选出IG541、七氟丙烷、高压细水雾三种适合地铁工程使用的灭火剂，并进一步做技术经济比较。七氟丙烷、IG541、高压细水雾灭火系统特点比较 表
19、20.5-1名 称七氟丙烷高压细水雾IG541灭火机理化学抑制、窒息、冷却吸热、窒息、阻隔辐射热窒息灭火设计参数设计灭火浓度（%）5.810设计喷雾强度 13L/min.m设计灭火浓度（%）37.552喷放时间10s100200s喷放时间60s贮存压力MPa（20）2.5/4.2/5.6工作压力大于3.45MPa贮存压力MPa（20）15/20环境保护有温室效应、在大气中寿命较长清洁环保清洁环保ODP=0ODP=0ODP=0ALT=31年ALT=0ALT=0安全性NOAEL=9.0LOAEL=10.5无NOAEL=43LOAEL=52灭火过程中会释放出氢氟酸，实际酸气的生成量大约为300PPM
20、，远大于短时间内接触50PPM氢氟酸即为危险浓度的国际标准以水为灭火剂，对人体和环境没有危害。灭火浓度过大时，CO2的含量接近于4，有可能对人体造成危险灭火过程中分解出的氢氟酸虽为弱酸，但其具有特异的腐蚀性，对设备造成损害对设备有水渍损失对设备基本无影响系统设计七氟丙烷灭火系统设计浓度低，气瓶量较少，一个典型车站气瓶室占用面积较小。七氟丙烷灭火系统贮存压力低，易于管理。细水雾全空间灭火系统不能等同于全淹没气体灭火系统，细水雾的灭火能力更多地依赖于喷头工作参数的选择以及与保护对象相对位置的确定。IG541气体灭火系统保护距离长，灭火浓度跨越范围大，一般在地铁车站两端各设置一个气瓶间就可以满足系统
21、要求，土建布置灵活，对保护区的布置限制少。房间环境效应有一定的噪声和喷射气流，环境温度降低，薄雾，不严重影响视觉。环境温度降低，水雾，不严重影响视觉。有较大的噪声和喷射气流，不影响环境温度和视觉管理维护灭火剂成本高，一套七氟丙烷系统，其药剂的价格占到整个装置价值的二倍。细水雾对水的粒径要求严格，导致对喷嘴的制造与使用要求高，作为灭火剂的水质要求要绝对稳定（即纯净水），给细水雾灭火系统大范围的推广带来一定难度。贮存压力高达15MPa，使该系统对各产品部件的性能、制造工艺及输送管道的承压标准都提出了较高的要求，在使用中安全防范要求高。安全性NOAEL =9.0LOAEL=10.5无NOAEL =4
22、3LOAEL=52根据2006年5月1日起实施的气体灭火系统设计规范（GB50370-2005），加强了对人身安全的考虑，规定有人工作的防护区的灭火设计浓度、实际使用浓度应低于有毒性反应浓度，由于七氟丙烷灭火系统灭火设计浓度跨越范围小，单个灭火剂储瓶的储存量大，因此为保证不同防护区的灭火设计浓度均在在规范许可范围内，同一车站会出现不同充装密度或不同充装容积的钢瓶。目前高压细水雾系统还处于不断的自我完善阶段，系统应用范围狭窄，不同的细水雾灭火系统只适用于规定的保护对象大小，不具备通用性，局限性较大。在水质处理和喷头开发上尚需借鉴国外先进经验尽快生产出成套的设备，使之能完全达到国产化，降低工程建设
23、成本。同时我国目前尚无细水雾灭火系统的配套国家规范，仅各地制定了地方标准，没有可供设计和验收的统一的标准。结合轨道交通工程的实际情况（火灾类型主要是A类表面火灾、电气火灾；保护对象为电气设备及精密设备；保护区面积大且较为分散；管网复杂；对人员的安全性高等），按成熟可靠、经济合理的选用原则，本次设计推荐采用IG541气体灭火系统。另外青岛目前正在建设的青岛蓝色硅谷线、青岛地铁2、3号线使用的也是IG541，本线采用IG541也便于将来的运营维护管理。 管网系统管网系统由IG541气体钢瓶及瓶头阀、就地手动启动器、电磁阀启动器、高压软管、集流管、放气阀、单向阀、减压装置、选择阀、压力开关、喷头和气
24、体输送管道等部分组成。 控制系统控制系统由灭火控制盘、继电器模块、备用电池、光电感烟探测器、感温探测器、警铃、蜂鸣器及闪灯、气体释放指示灯、紧急启/停按钮、手动/自动转换开关、24VDC辅助联动电源等部分组成。 控制方式本系统设自动控制、手动控制和机械应急操作三种控制方式。三种控制方式的动作程序如下：A、自动控制每个保护区域内设有烟感（温感）探测器，两种探测器被分为两个独立的报警装置。发生火灾时，其中单一报警装置报警后，设在该保护区的警铃将动作；当两种报警装置都报警后，设在该保护区域内外的蜂鸣器及闪灯将动作，同时关闭保护区内的防火阀。延时30秒（也可按照具体要求确定延长时间）后，控制盘启动钢瓶
25、释放阀的电磁启动器和对应区域的选择阀，使气体沿管道和喷头输送到对应指定的保护区域灭火。气体释放后，设在管道上的压力开关将气体释放的信号送至消防控制中心的火灾报警系统。而保护区域内外的蜂鸣器及闪灯在灭火期间将一直工作，警告所有人员不能进入保护区，直至确认火灾已经扑灭。当气体灭火系统的控制盘启动所有的警铃、蜂鸣器及闪灯后，系统处于延时阶段时，如发现系统误动作或确有火灾发生但仅使用手提式灭火器或其它移动式灭火设备即可扑灭火灾的情况下，可按下设在保护区域外的紧急停止开关使系统暂时停止释放气体。如果需继续开启气体灭火系统，松开紧急停止开关即可。B、手动控制手动启动器拉动后，系统控制盘直接进入灭火系统释放
26、程序，不经过延时立即启动，释放气体。C、应急操作应急操作为机械操作，只有当自动控制和手动控制均失灵时，才采用应急操作。此时可通过操作设在钢瓶间的气体钢瓶释放阀上的手动启动器和区域选择阀上的手动启动器来开启整个系统。防止误喷措施：设置温感、烟感两种独立的探测系统；防灾监控及专业人员确认；延时30秒启动；设置紧急停止开关；专业人员（或经过培训人员）手动操作。20.6 设备控制要求、方式和显示（1）消防泵控制方式消防泵控制方式：泵房内手动控制、消防箱内按钮启动、车站控制室遥控启动、控制中心远程监视，由FAS系统归口管理；稳压泵的启停由设在管网上的远传压力表控制，当市政给水管网压力不满足消防压力要求时
27、启动稳压泵，满足要求时稳压泵停泵。消防泵房应设电话或电话插孔。（2）排水泵控制方式污、废水泵控制采用集水池内水位自动控制、泵房内手动控制及车站控制室集中控制，并在控制室内设置显示排水泵工作状态和水位信号的装置。局部排水泵仅设水位自动控制和就地控制。洞口雨水泵房应设电话或电话插孔。1）BAS系统中央级管理监控排水泵的运行状态，及时显示设备的故障并报警；对车站级管理的排水泵运行状态进行自动档案管理，及时提供管理、维修报告。2）BAS系统车站级管理车站控制室监控排水泵的工作状态、手动/自动状态、故障状态和水位状态，对集水池的危险水位进行自动监视，超高报警；对所有排水泵设自动运行计时，并按设定运行时间
28、进行主、备泵自动切换。3）就地级控制排水泵通过泵房控制箱实现现场水位自动控制和手动控制；水位检测采用压差液位变送器。（3）电伴热系统电伴热系统由BAS监控启停、低温、高温、断电、漏电。20.7 管材选用、管道防护及及防杂散电流措施20.6.1 管材（1）给水管材室外给水管采用球墨铸铁管(胶圈接口)，室内生产、生活给水管采用衬塑钢管，车站消防给水管采用热镀锌钢管，区间消防给水管采用内外涂塑钢管。（2）排水管材室内重力排水管采用阻燃性UPVC管，室外重力排水管采用HDPE双壁波纹管，室内压力排水管采用内涂塑钢管。20.6.2 管道防护（1）管道保温敷设在吊顶内的给水管道，为了防止管道结露，应保温。
29、车站风道及出入口、出入段线洞口300m范围内的给排水及消防管道采用电伴热保温。（2）管道及附件应牢固固定；车站内大于50米、区间内大于200米的管道应设置管道伸缩器以适应热伸缩作用；管道穿越地下室外墙或基础处，应考虑保护措施，以防建筑物不均匀沉降或遭地震力作用破坏；管道穿越沉降缝、地裂带时设置金属软管。（3）管道穿防火墙、隔墙、楼板时应采用不燃烧材料将周围的缝隙填塞密实（一般采用矿渣棉、玻璃纤维或同等的不燃柔性材料填实）。20.6.3 管道防杂散电流措施本工程在车站和区间设有畅通的排水措施，以防积水，利用线路侧沟和排水管道将污废水引入泵站，以尽可能减少因轨枕和道床潮湿形成的杂散电流。对给排水金
30、属管道主要采用堵流的办法防治杂散电流。（1）金属给水管出室外之前，应设置绝缘橡胶接头。（2）金属管道穿越结构墙时，先预埋非金属绝缘套管或防水套管，再敷金属管道。（3）给排水管道穿越轨道下方时应尽可能采用非金属绝缘管材，当必须采用金属管材时，应采用加强防腐层，并在穿越部位两侧设置绝缘法兰。管道与轨道之间应保持一定的距离（50mm以上）。（4）沿区间敷设的金属管道，可考虑采用素混凝土支墩或非金属支、托架，当采用金属支托架时管道与支墩或支架之间设置绝缘垫片进行绝缘处理。管道支架或托架的距离按相关规范执行。20.8 设备的国产化消防泵采用离心泵，目前国内生产厂家很多，如上海开利制泵有限公司、上海熊猫机
31、械有限公司、上海凯泉泵业有限公司等生产的消防泵及稳压设备均具有自动化程度高、性能稳定、操作简便等特点，广泛应用于消火栓给水系统和自动喷水灭火系统,技术成熟，可满足轨道交通运营要求。污、废水提升泵均采用潜污泵，目前AS、WQ等系列潜污泵生产厂家很多，生产的潜水排污泵具有节能效果显著、防缠绕、无堵塞、自动安装和自动控制等特点，均可满足地铁设计及运营要求。主要厂家有：扬州亚太泵业集团公司、南京蓝深制泵集团公司、上海凯泉泵业有限公司、山东双轮泵业集团、上海连成泵业集团公司、上海熊猫机械有限公司等。气体灭火系统在我国已获得了较为广泛的应用。其功能完善、具有电动、手动和应急机械操作等多种启动方式，大大提高了系统的可靠性，系统布局紧凑合理。为方便维护运营，减少备用设备及备品备件的投资，全线使用统一规格类型的灭火剂及系统设备，设计推荐采用IG-541自动灭火系统，其灭火原理是窒息、冷却进行灭火，对臭氧层无破坏，具有灭火过程高效、快速不复燃，输送距离远、对人体无害等优点。目前国内有南京消防器材厂、深圳因特
