從坪頭水電站建筑消防設計看防火規范的應用

王 麗，張惠芝

(中國水電顧問集團成都勘測設計研究院建筑分院，四川 成都 610072)

1 前 言

水電站大多距離城鎮較遠，電廠內設備多且分散，廠內儲存有透平油與絕緣油，引起火災的幾率大，火災危險性大，發生火災后損失嚴重，影響面廣，因此水電站防火設計就尤為重要。在此，筆者根據對坪頭水電站的消防設計實踐，提出水電站防火設計執行標準的幾個問題，共同探討。

坪頭水電站是以發電為單一開發目標的引水式水電工程，工程樞紐由攔河閘壩、進水口、壓力隧洞、調壓井、壓力管道及地下發電廠房等組成。電站裝機容量18萬kW，多年平均發電量8.61億kW·h。

廠區樞紐建筑物包括地下主廠房、副廠房、主變洞室、尾水洞、交通洞、出線通風及地面出線場等。主機間分三層布置，自上而下為：發電機層、水輪機層和球閥層，其高程分別為602.5m、594.7m和589.0m。安裝間分三層布置，上為安裝間；中為空壓機、油處理室；最下層為滲漏集水井。副廠房分三層，第一層布置廠用低壓配電盤室；第二層布置廠用變壓器和蓄電池；第三層布置中控室。主變洞室分二層，第一層布置兩臺變壓器，高程602.5m；第二層布置GIS設備，高程613.5m。出線場布置在洞外。

進廠交通洞為城門洞形，交通洞高程609.0m，高于最高洪水位600.0m，洞口設有回車場。

2 防火規范的應用

2.1 生產的火災危險性分類

SDJ278-90《水利水電工程設計防火規范》(以下簡稱《水規》)第2.0.1條規定，水力發電廠的火災危險性應依據國家標準GB50016-2006《建筑設計防火規范》(以下簡稱《建規》)規定的原則執行。現行國家標準《建范》規定，生產的火災危險性應根據生產中使用或生產的物質性質及其數量等因素劃分。第3.1.2條中特別強調同一座廠房或廠房的任一防火分區內有不同火災危險性生產時，該廠房或防火分區內的生產危險性分類應按火災危險性較大的部分確定。當符合下述條件之一時，可按火災危險性較小的部分確定：

火災危險性較大的生產部分占本層或本防火分區面積的比例小于5%或丁、戊類廠房內的油漆工段小于10%，且發生火災事故時不足以蔓延到其他部位或火災危險性較大的生產部分采取了有效的防火措施。

《水規》第4.1.1條明確規定，水力發電廠和水泵站的主、副廠房的火災危險性類別為丁類。對廠房內的丙類生產場所應作局部分隔，并配置相應的消防設施。

在已批準的《坪頭水電站消防設計報告》(中國水電顧問集團成都勘測設計研究院2009年4月)中，生產廠房火災危險性分類按現行國家標準GB50016-2006《建筑設計防火規范》 規定的原則劃分，其火災危險性類別為丙類、丁類或戊類。

坪頭水電站技施設計中生產廠房火災危險性劃分的原則主要依據《水規》第2.0.1條和現行國家標準GB50016-2006《建筑設計防火規范》 規定的原則劃分，同時執行《水規》第4.1.1條規定將坪頭水電站主、副廠房的火災危險性類別定為丁類。

電站副廠房共三層，第一層布置廠用低壓配電盤室；第二層布置廠用變壓器室和蓄電池室；第三層布置中控室。按《水規》表2.02中的規定，廠用低壓配電盤室危險性為丁類，廠用變壓器室和蓄電池室、中控室其危險性均為丙類，火災危險性較大的生產部分占本防火分區面積的比例大于5%，未滿足規范要求。但設計采取了以下有效防火措施：

(1)各房間通向走道的門均采用甲級防火門;

(2)房間隔墻采用240厚頁巖實心磚(耐火極限>1.0h)分隔;

(3)減小房間至疏散出口的距離，副廠房各房間至樓梯間的距離最遠為10.0m;

(4)增加疏散出口，除設有通向主廠房的主要疏散出口外還在通風層設有經通風洞至室外的疏散通道。

以上措施滿足《水規》第4.1.1條關于對廠房內的丙類生產場所應作局部分隔， 因此將電站副廠房的火災危險性仍定為丁類。

2.2 構件的耐火等級和耐火極限

《水規》對主要生產建筑物、構筑物、輔助生產建筑物、附屬建筑物、構筑物做了詳細的耐火等級分類，其構件的燃燒性能和耐火極限不應低于表2.0.2的規定，即大部分為二級，個別為三級。此規定適合地面、地下廠房。

《建規》對廠房的耐火極限劃分為四級，未對建筑物進行詳細歸類。

《水規》第2.0.3條指出水力發電廠和水泵站建筑物的耐火等級分為三級。

同時《水規》《建規》分別對建筑物、構筑物構件的耐火極限做了規定，其中有3處規定略有不同：

(1)《水規》規定防火墻耐火極限為4.0h，而《建規》規定防火墻耐火極限為3.0h；

(3)《水規》承重墻、樓梯間電梯井的墻耐火極限為3.0h，《建規》規定為2.0h。

除上述部位耐火極限不同外，其余構件的耐火極限在兩個規范中要求一致。

可見，《水規》標準約高于《建規》標準。

坪頭水電站廠房為地下式廠房，建筑物、構筑物的耐火等級設計均考慮提高一級，即按一級耐火等級考慮。由于設計全部采用240厚實心頁巖磚隔墻，構件耐火極限按《水規》標準考慮，以滿足規范的最低要求。

2.3 防火分區

《水規》未對建筑分區作規定，主要按《建規》規定執行。《建規》第3.3.1條對廠房的層數、防火分區的最大允許建筑面積作了詳細規定，對于丁類一級多層廠房，最多允許層數不限，防火分區建筑面積不限。

根據坪頭水電站樞紐布置及生產特點，按《建規》執行標準地下主、副廠房可以劃分為一個防火分區。考慮到坪頭水電站地下廠房空間大、火災危險性部位多，參考采用目前水電站通用做法，按建筑物部位對主廠房、副廠房、主變洞室、出線場、出線洞等部位進行防火分區，更好地滿足了消防要求。

2.4 建筑高度

水電站建筑可以分為地面建筑和非地面建筑兩類，非地面建筑包括地下建筑(含山體內建筑)和壩內建筑等形式。《水規》中沒有明確界定地面建筑和非地面建筑基準標高和高度計算方法，但使用了水電站建筑“高度”的概念。水電站工程是以高程來定位建筑物、構筑物和設備位置的。由于地形和工藝的限制，不同的建筑所在高程不盡相同，很難按照一般的工業與民用建筑一樣，有相對確定、統一的建筑基準標高。

而《建規》GB50045-95《高層民用建筑設計防火規范》在總則中就分別對地面建筑高度的概念、計算做了明確的規定。這更便于設計人員根據各類建筑的火災危險性的不同、人員疏散和火災撲救的難易程度等分別進行消防設計。

(2)農村居民點空間規模分布“熱點”圖結果表明，規模分布特征與密度分布特征呈現明顯的負相關現象，農村居民點分布呈現大規模低密度和小規模高密度的空間關聯特征。隴川縣各鄉鎮農村居民點分布數量及規模差異顯著，章鳳鎮和隴把鎮農村居民點景觀分布連片集中，清平鄉、王子樹鄉、勐約鎮與城子鎮農村居民點景觀更為分散破碎。

坪頭水電站地下主廠房的高度如按照水工專業是從壓力管道開挖平面至發電機層拱頂來確定，這樣建筑高度遠超過24.0m，防火分區面積也超規范。但《建規》對建筑高度規定未對地下建筑做出具體的要求。依據水電站值班人員少、防火等級高、保護措施全面、疏散通道多的特點，將地下主廠房按多層廠房考慮。坪頭地下副廠房則因人員相對集中，總層數3層，高度18.7m，設計主要依據《建規》對高度的規定按多層廠房考慮。

2.5 消防車道

《水規》第3.3.2條，根據總裝機容量規定了消防車的配置數量；第3.3.3條對消防車道的形式及盡頭位置作了原則性規定。對非地面建筑來說，《水規》要求消防車道的盡頭位置僅考慮到達交通洞地面入口處。《水規》規定消防車道的寬度不應小于3.5m，當道路上空有障礙物時，其距地面凈高不應小于4m；《建規》對消防車道的凈高和凈空規定均不應小于4.0m，還要求坡度不宜大于3%。《水規》第3.3.3條規定回車場面積不小于12m×12m，供大型消防車使用的回車場面積不應小于15m×15m。《建規》第6.0.10條規定，供大型消防車使用的回車場面積不宜小于18m×18m。

坪頭水電站裝機容量為180MW，按《水規》第3.3.2條規定配置有牽引機動消防泵。本電站不存在使用消防車問題，但在工程設計中仍按消防車通行考慮，進廠交通洞寬7.2m、高8.3m(拱頂)，在電站進廠交通洞口設有大于15m×15m回車場，主廠房安裝間凈尺寸為18m×16m滿足消防車在廠內回車的要求。

2.6 防火間距

《建規》《水規》對地面建筑防火間距做了詳細規定。《水規》第3.2.1條明確規定，廠區內相鄰廠房直接的防火間距應按現行的國家標準《建規》的要求執行。

電站地下廠房與其他建筑物無防火間距問題。廠區地面建筑僅布置有出線場、風機室、水泵房、綜合樓，其耐火等級均為一級。出線場、風機室布置在進風洞附近同一高程平臺場地內，出線場內最近的構筑物距風機室約10.0m，水泵房、綜合樓布置在進廠交通洞口，防火間距大于9.0m，滿足防火規范要求。

2.7 安全疏散

對水電站工程的安全疏散設計，應當根據水電站的規模、人員編制、活動特點和頻率、廠房布局等合理設計，尤其是對于非地面建筑和人員相對集中的建筑，應當強化安全疏散設計，防止和減少人員傷亡。

按照《水規》的第4.2.2條規定，地下廠房的發電機層的安全出口不應少于2個，且必須有一個直通屋外地面，并明確規定進廠交通洞隧道的出口可作為直通屋外地面的安全出口。廠房出線或通風用的隧道及豎井出口作為通至屋外地面的安全出口。當出線或通風用的廊(隧)道、豎井兼作安全出口時，應與出線、通風管道隔開，其寬度、高度應滿足安全疏散要求。《水規》第4.2.4條規定副廠房的安全疏散出口不應少于2個；當副廠房每層建筑面積不超過800m2，且同時值班人數不超過15人時，可設1個。《建規》規定安全出口應分散布置。廠房的每個防火分區、一個防火分區內的每個樓層，其安全出口的數量應經計算確定，且不應少于2個；當地下廠房建筑面積小于或等于50m2、經常停留人數不超過15人可設置1個安全出口。《建規》第3.7.3條還規定，地下、半地下廠房或廠房的地下室、半地下室，當有多個防火分區相鄰布置并采用防火墻分隔時，每個防火分區可利用防火墻上通向相鄰防火分區的甲級防火門作為第二安全出口，但每個防火分區必須至少有1個直通室外的安全出口。

《水規》第4.2.5條規定，主廠房室內最遠工作地點到該層最近的安全疏散出口的距離不應超過60m。多層副廠房的安全疏散距離不限；《建規》第3.7.4條規定，丁類一、二級單、多層廠房內任一點到最近安全出口的距離不限。

《水規》第4.2.8條對安全疏散用的門、走道和樓梯做了明確規定：門凈寬不應小于0.9m，并應向疏散方向開啟；走道的凈寬不應小于1.2m；樓梯凈寬不應小于1.1m，坡度不宜大于45°。主廠房、泵房之間的樓梯凈寬不宜小于0.8m。對于廠房內的疏散樓梯、走道、門的各自總凈寬度應根據疏散人數，按《建規》表3.7.5的規定計算確定。疏散樓梯的最小凈寬度不宜小于1.1m,疏散走道的最小凈寬度不宜小于1.4m，門的最新凈寬度不宜小于0.9m。

《水規》第4.2.7條僅對高層副廠房規定應設封閉樓梯間和1臺消防電梯，并應符合現行的國家標準《建規》的有關規定。這與《建規》關于封閉樓梯間的規定有很大不同。《建規》第3.7.6條規定，高層廠房和甲、乙、丙類多層廠房應設置封閉樓梯間或室外樓梯，室外樓梯、封閉樓梯間、防煙樓梯間的設計應符合規范第7.4節的有關規定。第7.4.2條對當封閉樓梯間不能天然采光和自然通風時，應按防煙樓梯間的要求設置。

坪頭地下主廠房內設有2座鋼筋混凝土樓梯，可下至水輪機層、球閥層。發電機層設有 3個安全疏散出口，進廠交通洞為主要消防出口，通過母線洞經交通洞至室外為第二消防出口，通過副廠房經通風洞至室外可作為第三消防出口。水輪機層設有 2個安全疏散出口，設有 2個樓梯出口，經主廠房疏散；球閥層設有2個樓梯出口，經主廠房疏散。所有室內最遠工作地點到該層最近的安全疏散出口的距離不超過60m，樓梯寬度不小于1.1m，走道不小于1.2m，符合《規范》要求。

坪頭地下副廠房布置有一個樓梯間，樓梯間寬大于2.4m，且屋面樓梯間經通風洞與室外地面相通，每層建筑面積小于800m2，同時值班人數不超過15人，符合可設有一個安全疏散出口的《水規》消防防火規范要求。每層最遠房間門距樓梯間的距離小于10m，符合《建規》消防疏散要求。并在一層防火墻上設甲級防火門與主廠房發電機層相通。

主變洞室獨自為一防火分區，包括主變壓器層、GIS層。在主變洞室內兩端各設一個樓梯，室內樓梯寬大于2.4m，一層主變壓器各房間均直通主變運輸道可至室外地面，二層GIS設備層經左右兩側樓梯經主變層到主變運輸道。故各層均有兩個安全疏散出口，符合防火規范要求。

出線場位于通風洞附近，地面建筑地面高程614.50m，場地尺寸40.0m×16.0m。四周設高于2.5m圍墻與外界隔離，場內設有一個寬大于5.0m大門，接進廠交通洞公路。

3 結 論

《水規》規范啟用時間為1990年，多年來未作修訂，在執行過程中感覺到有不少具體問題尚待探討。同時水利水電工程消防設計政策性強，政府主管部門把關嚴，但相對而言，設計規范要求不完善，過于籠統，缺乏針對性，在水利水電工程設計、施工、安裝和驗收工作中缺乏指導意義。由于水利水電工程具體情況千差萬別，一個規范不可能包含全部要求，故在電站消防設計中還應參照其他相應規范，如《建筑設計防火規范》、《建筑內部裝修設計防火規范》等，應優先按照《建規》標準執行，如實施有困難則應滿足《水規》規定，力求做到安全、可靠、實用。

參考文獻：

[1] 能源部、水利部水利水電規劃設計總院，公安部消防局.SDJ278 90《水利水電工程設計防火規范》[S].北京：水利電力出版社，1990.

[2] 中華人民共和國公安部.GB50016-2006《建筑設計防火規范》[S].北京：中國計劃出版社，2006.

[3] 中華人民共和國公安部.GB5022-95《建筑內部裝修設計防火規范》[S].北京：中國建筑工業出版社，1995.

[4] 中華人民共和國公安部.GB50045-95《高層民用建筑設計防火規范》[S].北京：中國計劃出版社，2005.