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城市轨道交通气体灭火系统设计常见问题及解决对策

发布时间:2018-06-28 14:58所属分类:理工论文浏览:1

这篇文章主要是对城市轨道交通气体灭火系统泄压口、喷头与设备区装修专业的设计和接口管理的现状缺陷进行分析,着重从设计和规范角度阐述了土建、装修与机电设备系统间的接口界面管理。 关键词:气体灭火系统,泄压口,喷头,接口管理 从国内外地铁所发生的火灾

  这篇文章主要是对城市轨道交通气体灭火系统泄压口、喷头与设备区装修专业的设计和接口管理的现状缺陷进行分析,着重从设计和规范角度阐述了土建、装修与机电设备系统间的接口界面管理。

  关键词:气体灭火系统,泄压口,喷头,接口管理

现代城市轨道交通

  从国内外地铁所发生的火灾情况来看,绝大部分属于电气火灾,发生在由气体灭火系统保护的关键电气设备用房内。气体灭火保护区作为车站核心区域,房间内的设备价值昂贵,一旦发生意外运转中断将直接威胁到整个地铁的安全运营,造成重大人身伤害、经济损失和不良的社会影响。

  气体灭火系统设计单位往往仅参考《气体灭火系统设计规范》GB50370-2005 和《气体灭火系统施工及验收规范》GB50263-2007 两本规范进行设计工作,忽视了泄压口和喷头等设备与土建结构及装饰装修接口的紧密关系,形成了安全隐患。

  本文将根据作者参与建设的多条地铁新线建设经验,探讨气体自动灭火系统泄压口、喷头常见的设计问题,并针对其在设计和施工过程中的接口管理重点和质量控制要点,提出针对性建议。

  1  泄压口的常见设计问题

  国内地铁气体灭火系统的承包商在获得招标设计文件后,常代替设计单位负责具体的施工图深化设计,最后再提交设计单位或总体院进行审核,在此过程中普遍存在由于与土建、装修工点设计单位沟通脱节,接口界面的确认不够深入全面而导致的设计问题。

  纵观全国地铁气体灭火系统工程,在新线建设中几乎均存在气体灭火系统泄压口的安装位置不明确,或与土建预留孔洞图纸不匹配的情况。

  1.1  泄压口与设备区二次砌体结构承重的设计问题

  地铁常用的泄压口的规格在400mm×300mm 以上,面积较大的保护区,泄压口的预留洞口甚至超过了单扇防火门的标准洞口宽,其承重问题理应受到足够重视。

  根据《气体灭火系统设计规范》GB50370-2005 第 3.2.7 条规定,“泄压口应于防护区净高的 2/3 以上”,即泄压口下沿不低于防护区净高的 2/3。

  普通标准地下车站的站厅层设备区层高为 5.5m 左右,站台层略低一些,设备房净高应在 4.5m 左右,根据设计规范泄压口下沿应不低于静电地板以上 3m。而根据地铁车站设备区二次机构施工工艺,设备区的隔墙常于标高 2.60m 处设置一道与构造柱连接的圈梁。

  泄压口的预留洞口如设置在圈梁以下,其高度将正好面向设备区运营人员的头部位置,存在较大安全隐患。若要避免截断圈梁的情况,就应设置在圈梁以上,但此时泄压口将独自承受上方混凝土实心砌块和水泥砂浆的重量。

  地铁车站弱电、强电等核心关键设备用房属于气体灭火系统保护区,其隔墙一般采用200mm 厚混凝土实心砌块墙,强度等级 MU10,砂浆强度为 M7.5,砌块容重高达 2300kg/m³。武汉轨道交通 3 号线和南宁轨道交通 2 号线的 35kV 变电所泄压口规格为 800mm×600mm 左右,该泄压口上方砌块和水泥砂浆重量超过 736kg,作为普通的机械设备,是无法长期承受如此重压的。

  但此问题的解决办法在《砌体结构工程施工质量验收规范》(GB50203-2011)中可以寻得依据。该规范第 3.0.11 条:“宽度超过 300mm 的洞口上部,应设置钢筋混凝土过梁”。因此建议由二次结构施工单位在泄压口预留洞口开凿前,在洞口上方增设过梁,过梁在洞口的两侧还应各延伸 300mm。此外,在预留洞口两侧还应增加混凝土抱框,其宽度不小于 100mm。上述事项及泄压口预留洞口图纸的确认,应在设计阶段予以明确,避免后期施工时相关各方产生争议和矛盾。

  1.2  泄压口与弱电设备房天花吊顶标高的设计接口问题

  地铁的通信信号、综合监控和 AFC 设备室等弱电设备用房均设置天花吊顶和静电地板。部分城市地铁天花吊顶以上的空间较大。导致在气体灭火保护区内,往往出现泄压口开口位置开在吊顶以上,喷头设置在吊顶以下的情况。

  这是总体设计把关不严造成的后果,例如南宁轨道交通 2 号线工程在试运营基本条件专家预评审时,发现有一个车站的通信设备室泄压口开在吊顶以上。究其原因,首先,是在设计阶段,气体灭火系统的设计单位未与土建及装饰装修设计单位针对每个保护区来协调确定施工基准线和吊顶标高;其次,预留孔洞图在设计交底和施工图会审阶段又未仔细核对;再则,施工阶段二次结构的施工单位未按照气体灭火系统设计规范中要求净高度 2/3 处的要求施工,而气体灭火施工单位也缺乏对设备房吊顶的标高和具体位置的了解和掌握。相关单位事先对泄压口的预留洞口由哪方施工以及对层高、吊顶标高均未进行各方确认,导致了泄压口位置不当的情况发生。

  因此针对性避错措施:气体灭火系统的设计单位在设计阶段就应该与相关土建及结构设计单位加强协调,确保互提资料的准确性,严格复核车站的站厅、站台层设备区的层高,包括保护区是否有天花吊顶及其准确的标高信息,并反馈给土建及结构设计单位,以便其在预留孔洞图上标出正确的位置;其次,由于气体灭火系统承包商较二次结构施工单位晚进场,故气体灭火系统的监理单位应组织本专业进行图纸会审,重点核对建筑结构图、预留孔洞图和气体灭火系统专业施工图的一致性,并提醒相关专业保证相关预留预埋位置和规格参数的正确性,严格按核对过的施工图纸施工,并对预留预埋施工过程质量加以充分关注。

  1.3  泄压口的防火封堵设计问题

  泄压口作为气体灭火剂喷放后确保浸渍时间的装置,除了在前序章节提到的增设过梁外,其施工工艺还可以参照通风与空调风管的相关标准。根据《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2016 第 6.2.2 条强制性条款规定,“当风管穿过需要封闭的防火、防爆的墙体或楼板时,必须设钢制的预埋管或防护套管,且厚度不应小于 1.6mm;风管与防护套管之间,应用不燃柔性材料封堵严密”。

  无论采用增设过梁还是设置钢制防护套管,气体灭火系统施工单位在泄压口安装完成后,为确保气体保护区的全淹没式灭火功能得以实现,都必须使用规定的不燃柔性材料,对泄压口与预留洞口、套管的空隙进行防火封堵。气体灭火系统的监理单位应将此作为关键的质量控制点进行把控。

  1.4  泄压口的其他设计问题

  国内常见的气体灭火系统泄压口设计形式有常开口、活动百叶式和压力控制式,但前两者的设计方式不能满足气体喷放后的浸渍时间要求,城市轨道交通项目建议采用带弹簧结构的机械压力控制泄压口,其在达到设定压力时泄压口开启,低于设定压力时自动关闭。

  此外,泄压口与喷头气嘴之间还应保持至少一米的距离,以避免最初从泄压口排放出来的气体不是空气而是灭火药剂。

  2  喷头的常见设计问题

  2.1  喷头、烟感和温感与设备房吊顶的设计接口问题

  地下车站的弱电设备用房设有天花吊顶,气体灭火的喷头与感烟探测器和感温探测器类似,是否需要在吊顶上、下层设置两道探测器和喷头,行业内至今尚未形成统一意见。

  《气体灭火系统设计规范》GB50370-2005 第 3.1.12 条规定,“喷头的最大保护高度不宜大于 6.5m,最小保护高度不应小于 0.3m”,第 3.1.13 条规定“喷头宜贴近防护区顶面安装,距顶面的最大距离不宜大于0.5m”。

  当喷头至吊顶板的垂直距离不超过 0.3m 时,可以不用设置两道喷头和探测器,而如果超过 0.3m,则可以考虑在吊顶上下分别设置喷头与探测器,由于被保护设备以及设备房二次结构所承受的压力更多来自于吊顶以下,因此,在设置两道喷头和探测器的情况下,泄压口的开孔位置仍应在吊顶以下。还需要注意的是,喷头应避开龙骨吊杆,以避免喷头动作时使棚面变形,影响吊顶的平整美观。

  气体灭火喷头的设计与接口管理控制重点同样是主动核对建筑结构图和气体灭火系统施工图,加强各专业的沟通与协调。

  2.2  喷头与静电地板夹层的接口问题

  武汉轨道交通 6 号线等部分线路考虑到弱电设备房静电地板下,管槽、线缆众多,易发生电气火灾,而静电地板阻隔了报警探测器的火警触发和灭火剂全淹没速度。因此,在静电地板下也设置了喷头和感烟、感温探测器。

  与天花吊顶上的设计和接口问题类似。同样是喷头距静电地板标高不超过 0.3m 时,可以不再设置一道地板下喷头和探测器。如超过 0.3m,则建议综合考虑静电地板的密封性、通透性等情况,决定是否增设喷头和探测器。如南宁轨道交通 2 号线采用的是带孔通风防静电地板,也可不再设置。

  当代地铁工程的一大特点是专业化程度越来越高,工作划分越来越细且侧重点各有不同。气体自动灭火系统等消防工程在实施过程中,往往更多关注系统本身的问题而忽视一些接口专业的设计与接口问题,常出现各专业配合不到位的现象。

  本文针对泄压口、喷头与设备区装修专业的设计和接口管理的现状缺陷分析,着重从设计和规范角度阐述了土建、装修与机电设备系统间的接口界面管理,以免一般预留预埋等前置条件不满足,为后续专业施工质量、施工进度乃至调试带来的严重影响。要建成百年大计的地铁精品工程,需从各个专业做起,在此仅就气体灭火系统的设计和接口管理提供一些新的思路的建议。

  参考文献:

  [1]GB50370-2005,气体灭火系统设计规范 [S].

  [2]GB50263-2007,气体灭火系统施工及验收规范 [S].

  [3]GB50203-2011,砌体结构工程施工质量验收规范 [S].

  [4]GB50243-2016,通风与空调工程施工质量验收规范 [S].

  [5]香港特别行政区机电工程署(EMSD)《建筑物能源效益条例》..

  推荐期刊:《现代城市轨道交通》(双月刊)创刊于2004年,由铁道部主管、铁道部科学技术信息研究所和铁科院(北京)工程咨询有限公司主办。

  

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