某既有人防坑道改擴建防火安全及避難走道設計

Design on the Fire Prevention Security and Refuge Pavement for a Undermined Civil Defense under Changing and Extension

鄭 楠,樓曉雷,鄒金杰ZHENG Nan, LOU Xiaolei, ZOU Jinjie（華東勘測設計研究院有限公司，浙江杭州310014）

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某既有人防坑道改擴建防火安全及避難走道設計

Design on the Fire Prevention Security and Refuge Pavement for a Undermined Civil Defense under Changing and Extension

鄭 楠,樓曉雷,鄒金杰
ZHENG Nan, LOU Xiaolei, ZOU Jinjie
（華東勘測設計研究院有限公司，浙江杭州310014）

摘 要：坑道式人防工程在進行戰時及平時功能布局時常因條件限制，不能設置足夠的直通室外的出入口，進而不滿足消防、疏散的要求。針對該問題，現以某人防工程改造利用項目的工程實際為例，探討以設置避難走道來解決人防坑道內之疏散問題的營造方式和可行性。

關鍵詞：人防坑道；避難走道；防火安全；疏散

隨著城市規模的不斷擴大與城市人口的持續增加，隨之而來的城市用地需求劇增，土地資源緊缺等城市問題日益突出。為了平衡有限的土地資源和不斷增長的土地需求之間的矛盾，世界各主要城市均進行了大規模的城市地下空間開發。向地下要發展空間是未來城市發展的趨勢。

人防工程是城市地下空間的重要組成部分。人防工程的規模應該與不斷擴大的城市規模相匹配。在城市用地有限的情況下，對早期人防工程的改造、擴建和平戰結合的綜合利用，成為人防工程建設和城市地下空間拓展的重要環節。

我國大部分重要城市的早期人防工程都以坑道、地道式為主。我國在20世紀80年代提出對這些早期人防工程進行“平戰結合，綜合利用”的改造擴建。當時，大部分城市主要將人防坑道、地道等改造成為地下商業街、娛樂場所等設施，如青島、大連等地都保有一定數量的由人防工程改建的地下商業設施［1-2］。近十年來，隨著城市功能的不斷完善，對早期人防工程的改造、擴建被納入城市整體地下空間規劃和建設進程中統籌考慮，提出了“戰時防空，平時防災，平戰結合，綜合利用”的原則。各地均開始了將早期人防工程改建為市政公用設施的研究和探索。浙江省先后在杭州、麗水、淳安、建德等地進行試點，嘗試將早期人防工程改造、拓展為停車場、地下醫院、物資庫等設施，取得了一定的成績。2010年，浙江省民政廳下發了《關于進一步推進應急避災疏散場所的意見》（浙民防［2010］4號），提出了利用現有的人防工程，“充分發揮人民防空資源優勢，加快人防向民防轉型，實現防空防災一體化”的人防工程平戰結合建設目標，全面展開了在早期人防工程中拓展防災救災功能面積的研究。

在具體實施過程中，人防坑道工程通道狹長，普遍存在著因外部環境的制約，難以設置足夠數量的直通室外出入口的問題［3-4］。布置了平時使用的功能面積后，坑道內部人員疏散距離過長，達不到《人民防空工程設計防火規范（GB 50098—2009）》［5］（以下簡稱“人防防火”規范）及《建筑設計防火規范（GB 50016—2014）》［6］（以下簡稱“建規”）中對火災安全疏散的要求，從而極大地限制了人防工程的平時功能面積的布局。防火安全疏散問題成為坑道人防工程平戰結合功能布局的一大限制因素。

為此，“人防防火”規范中提出了在人防坑道、地道工程中，采用避難走道作為防火分隔，借此來解決人防坑道內疏散距離過長的問題［5，7］。目前，避難走道多在明挖施工的地下人防工程中使用［8-9］，在現有的人防坑道改擴建工程中則沒有先例可以借鑒。本文借杭州市某人防工程改擴建的工程實例，來探討在坑道工程中通過設置避難走道解決防火安全疏散問題的可行性及避難走道的營造方式。

1 工程概況

某人防坑道工程位于杭州某山體內，始建于20世紀70年代，建筑形式為山體坑道式人防工程。針對該人防工程實施的改造擴建主要分為兩個部分：一是對原有人防坑道進行拓寬，對西端現有的1號口部進行改造；二是在原有坑道工程的基礎上，新增坑道，平時作為民政防災物資庫使用。其戰時功能定位為人防專業隊戰備物資庫，平時功能為民政應急救災物資庫，為丙類物資庫房。

1.1 坑道現狀

原坑道總長度約1.1 km，西端有兩個人防口部（1號口部和2號口部），可通往城市道路；東端口部在山體另一側，并有人防坑道支洞與其他人防工程連通。本次改擴建的區段位于坑道西端，總長為320 m。現有坑道的平面布置見圖1。

既有坑道斷面寬度平均為4.48 m，高度僅為3 m左右，斷面形式為割圓直墻拱形。坑道內部還有幾處小型硐室，分布在坑道兩側。該坑道建筑年代久遠，坑道大部分洞身沒有被覆襯砌，防護設備缺失，通風不暢，已不能滿足人防工程的防護要求。

1.2 改造后概況

改造后的人防坑道與原坑道平面走向保持一致，結構凈寬度達到7 m，作為平時人員進出、車輛通行的主通道。西端1號口部拓寬后作為戰時和平時使用的主出入口，滿足車輛雙向通行要求，結構凈寬7 m；2號口部作為緊急疏散出入口，結構凈寬4 m。另新增三條物資庫坑道。改擴建后的工程平面見圖2。

圖2 人防坑道改造后平面圖

新增的救災物資庫坑道垂直于現有的人防坑道。坑道長度為50 m，結構凈寬為11 m，結構凈高為6.5 m，斷面為割圓直墻式。每個物資庫的建筑面積約為570 m3。物資庫坑道斷面見圖3。

圖3 物資庫坑道斷面圖

坑道內部利用現有的硐室，設置有消控室、柴油發電機房、變配電室、消防水池、消防泵房、補風機房、排煙機房和戰時風機房。

改擴建后工程總建筑面積為5 898 m2（原坑道建筑面積為3 790 m2，新增面積為2 108 m2），其中三個物資庫坑道建筑面積為1 740 m2，附屬房間及通道面積為4 158 m2（其中主通道面積為2 231 m2）。

2 防火安全設計

本工程平面方案在人員安全疏散設計時遇到了困難。為滿足市級救災物資庫的建設規模要求，物資庫坑道需要具備一定的規模，而單個物資庫坑道的建筑面積受防火分區最大允許建筑面積的限制。從實用性和經濟性考慮，要增大規模就需多設置物資庫。“建規”中5.3.12有如下規定：地下、半地下建筑每個防火分區的安全出口數量不少于兩個。當2個防火分區相鄰布置時，每個防火分區可利用防火墻上1個通向相鄰分區的防火門作為第二安全出口，但必須有1個直通室外的安全出口。本工程設有三個物資庫坑道，要為每個物資庫防火分區設置至少一處直通室外的出入口，這在坑道工程中是難以實現的。如何有效解決防火安全疏散問題，是本工程實現改造的關鍵。

2.1 防火分區及安全出口

坑道主體結構耐火等級為一級。主通道劃分為一個防火分區，設有1號、2號口部兩個安全出口。每個物資庫坑道自成一個防火分區。

在設置火災自動報警系統和自動滅火系統后，物資庫坑道的規模符合“人防防火”規范4.1.4和“建規”中5.3.1防火分區最大允許建筑面積的規定。

消控室和戰時柴油發電機房分別自成防火分區，建筑面積均小于200 m2，按照規范規定可只設一個安全出口（出入口凈寬1.5 m）。避難走道視作安全區域，不再劃分防火分區。

改造后的人防坑道防火分區及設置見表1。

表1 防火分區及參數

2.2 消防設施

1）主通道和物資庫坑道均設室內消火栓給水系統；物資庫中加設自動噴水滅火系統。

2）室內消火栓系統和自動噴水滅火系統均采用消防水池為水源。

3）主通道和物資庫均設置機械排煙系統。

4）整個人防工程設置火災自動報警系統與消防設備聯動控制系統及火災事故廣播通訊系統，由設在消控室中的機房集中控制。

5）坑道內部設置變配電所，各類消防負荷按照一級負荷供電。除工作照明外還設應急照明。應急照明電源自EPS接引，滿足戰時持續供電時間達到人防隔絕防護時間2 h。

2.3 避難走道設置

避難走道的概念最早見于“人防防火”規范，主要用于人防工程平時利用的建筑功能布局中；“建規”后來引用了這一概念，正式將其引入了民用建筑設計中。根據規范的相關條文，避難走道的功能和防煙樓梯間相似，人員進入避難走道后視作進入安全區域。在本工程中，三個物資庫可以利用通往主通道的防火門作為一個安全出口，但要為三個物資庫坑道分別設置一個通向室外的出入口則十分困難，受到外部環境的限制，無法實現。因此考慮設置避難走道作為主要的疏散渠道，進行防火安全疏散設計。

避難走道串聯三個物資庫坑道，設有兩個出入口。一端由原坑道西端的二號口部直通到室外，另一端由原坑道東端通往室外。每個物資庫坑道一端通向主通道，借用主通道防火分區的出入口；另一端通向避難走道，形成直通室外的出入口。

2.4 疏散參數驗算

有別于一般地下空間，本工程中平時進出的人員主要是物資庫的管理人員和物資裝卸人員，對物資庫內部結構較為熟悉，且沒有長期停留的人員，在新消防法中不屬于人員密集場所。確定以避難走道作為防火分隔后，本工程的防火安全疏散指標如下：

2.4.1 疏散時間

疏散時間是指工程內部人員通過安全出口進入安全區域所需的最長時間。防火安全疏散設計的目的就是保證工程內部人員在疏散時間內能通過防火分隔進入安全區域內。

“人防防火”規范中規定的疏散時間是3 min。“建規”中規定，一、二級耐火等級建筑的疏散時間根據其不同的功能從2～4 min不等。本工程為滿足平時功能需要，參照“建規”5.5.16條文執行，取2 min。

2.4.2 疏散人員

本工程平時功能為救災物資庫（丙類物資庫），戰時功能為人防專業隊戰備物資庫。相關規范中沒有同類建筑人員密度取值的建議值。

本工程參考其他同等功能和規模的物資庫的管理人員配備，取物資庫人員密度為0.05人/m2，主通道人員密度為0.15人/m2。

2.4.3 疏散距離

在設置了避難走道后，物資庫坑道內的人員可通過安全出口進入主通道或避難走道進行避險，疏散距離為30 m。主通道內的人員可通過1號、2號口部直接疏散至室外，或通過與物資庫相連的安全出口進入物資庫，最終經由避難走道疏散，疏散距離為60 m。

2.4.4 疏散速度

人群的疏散速度與人員密度、疏散環境有很大關系。在火災工況下，由于能見度和地下空間通視性較差，疏散速度比正常行走要慢。本工程中參照其他研究資料［5］，疏散速度取1 m/s。安全出口處人員流動系數為1.3人/m·s，安全裕度取2，即兩倍疏散行動時間。

2.4.5 疏散寬度指標

每個防火分區安全出口的總寬度=設計容納總人數×疏散寬度指標。安全出口、疏散口、疏散走道的最小凈寬為1.1 m。

本工程的疏散寬度指標按照“建規”規定，為每100人不小于0.75 m。

疏散參數核算：

物資庫坑道需要的安全出口總寬度=疏散人數×疏散百人指標=

經驗算，在采用了避難走道作為疏散渠道后，主通道和物資庫坑道的設計疏散出口總寬度滿足規范要求。

2.4.6 疏散時間驗算

經驗算，在采用了避難走道作為疏散渠道后，主通道和物資庫坑道的疏散口數量和寬度均滿足規范要求。

2.5 防排煙設計

本工程主通道為平時物資運輸和人員進出的主要通道，自成一個防火分區，劃分為兩個防煙分區，采用機械補風和機械排煙的防煙方案。火災工況下，通向物資庫的防火門關閉，開啟風機，通過主通道機械補風，由通道頂部風道排出煙氣。

本工程平時作為救災物資庫使用，所儲備的物資有棉被、帳篷等可燃物，燃燒速度快，每個物資庫坑道自成一個防煙分區。火災工況下，考慮密閉防煙加水噴淋滅火。當確認火災撲滅后，進行通風換氣。

3 避難走道設計

3.1 構筑形式

避難走道與3個物資庫坑道相連，西端直通室外形成2號口部，向東通向原有人防坑道的東端出入口，直通室外；與物資庫相連部分采用防火隔墻與物資庫分隔，其余部分采用暗挖通道的形式獨立修建。其凈空滿足人員疏散通行要求；通道內設置防火、防煙設施（斷面形式及內部設備見圖4）。人員通過前室進入避難走道后，即視作進入安全區域。

圖4 避難走道暗挖部分典型斷面圖

3.1.1 建筑凈空

根據前文計算，避難走道凈寬不小于物資庫坑道通向避難走道的疏散口的最小凈寬之和，在兩側各預留設備安裝區域后，避難走道結構凈寬取4 m。

避難走道人員通行區域空間最小高度要求為2.5 m，頂部預留風機、風管等設備安裝空間后，結構凈高為4.72 m。

3.1.2 結構設計

避難走道暗挖部分采用直墻曲拱式斷面，混凝土襯砌厚度300 mm，耐火極限不小于3 h。

避難走道與物資庫坑道相連的區段采用耐火極限不小于3 h的防火實墻進行分隔。

各物資庫防火分區通往避難走道的出入口門洞凈寬為1.5 m，設有常開式甲級鋼質防火門。

避難走道內部裝修材料一律采用A級。

3.2 防煙通風設施

避難走道設置正壓送風系統，并在與各防火分區相連的出入口設置與防火分區相連的前室。前室的面積不小于6 m2。

火災工況下，正壓送風系統從設置在通道頂部的新風管引入新風，通過設置在前室入口門處的出風口對火災區域的前室進行加壓送風，保持前室的余壓值為25～30 Pa。機械加壓送風量按前室入口門洞風速1.2 m/s計算確定，并考慮系統的漏風量。

3.3 機電設施

避難走道內設置消火栓與火災自動報警系統，以及火災事故廣播通訊系統和疏散指示器。火災時將播放疏散指示廣播。避難走道內的消防設備由消防聯動控制系統統一控制，納入坑道整體消控系統。

火災工況下，疏散走道內的照明及疏散指示器的應急照明電源由EPS接引，持續供電時間達到人防隔絕防護時間2 h。

3.4 疏散路徑

火災工況下，物資庫內的人員將通過前室進入避難走道，或經由常開式甲級防火門進入與物資庫相鄰的主通道進行避險。

5 結 語

隨著城市地下空間建設進程的不斷加快，人防工程作為地下空間的重要組成部分，除了自身的防護功能以外，被賦予越來越多的市政公用功能。對早期人防工程的“平戰結合”改造利用，在不增加城市用地需求的基礎上，投入一定的資金即可將這些閑置的地下空間重新整合，加以利用。這樣做既節約了寶貴的空間，又充分發掘了這些人防工程在防護效益以外的社會效益和經濟效益。

在這樣的背景下，本工程對人防坑道結合市政設施建設進行了積極探索。而避難走道的設置對“平戰結合”改造中時常遇到的疏散距離過長，直通室外出入口設置困難的問題提供了一個解決方案。在山體人防坑道的建設和利用中起到了重要作用。同時，對人防工程的平時綜合利用解除了限制，打開了人防坑道利用的新思路。

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中圖分類號：TU998.1

文獻標志碼：B

文章編號：1008-3707（2016）02-0006-05

收稿日期：2015-10-29

作者簡介：鄭 楠（1984—），女，四川南充人，工程師，從事隧道工程、地下工程等領域的設計與科研工作。