帶上蓋開發的地鐵車輛段防排煙方案研究

高吉祥

（廣州地鐵設計研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

車輛段上蓋開發是通過一個蓋板將車輛段在豎向上一分為二，蓋板下作為地鐵功能使用，蓋板以上作為民用建筑功能使用，從而取得“一地兩用”和“一舉兩得”的效果。對于這種新型的建筑體系，國家工程建設相關標準，尚未對其防排煙的設計原則作明確規定，盡管國內已有不少類似工程案例，但是尚無統一做法，本文以廣州地鐵首個上蓋物業開發的蘿崗車輛段為例，對其高大廠房的防排煙設計方案進行研究，通過性能化設計論證，提出合理可行的設計原則。

1 項目概況

蘿崗車輛段位于六號線二期線路的東端，蘿崗區開創大道以南，荔紅一路以東的地塊內。段址東面為大公山，東南側為植樹公園，南側為南崗河與伴河路。整個地界呈南北走向，長度約為1200m，最寬處約為440m，總用地面積約為31.5公頃。由停車列檢庫庫、檢修庫、調機及工程車庫、綜合樓等組成。

圖1 蘿崗車輛段總平面圖

車輛段的全部庫房區、白地區、咽喉區、以及出入段線的部分區域設置蓋板，在蓋板上方進行居住小區的綜合開發建設。蓋板面積約21萬平方米，蓋下車輛段與蓋上物業開發劃分界面是以9米平臺（局部為15米板）為豎向分隔線，0-9米為車輛段使用空間，9米以上為民用建筑開發空間。

2 防排煙設計相關依據及存在的問題

車輛段檢修庫、停車列檢庫為高大廠房，層高9m，檢修庫的火災危險性等級為丁類，停車列檢庫的火災危險性等級為戊類。

1）相關規范依據

根據《建筑設計防火規范》GB 50016-2006的9.1.3規定：建筑面積大于5000m2的丁類廠房，應設置排煙設施。

根據未頒布的《地鐵設計防火規范》（報批稿）的8.4.2規定：車輛基地的停車庫等場所的防排煙設計，除應符合現行國家標準《建筑設計防火規范》GB 50016 的有關規定外，尚應符合下列要求：

（1）當廠房凈高超過6m時，可不劃分防煙分區；

圖2 t=1200s時不同排煙方案的煙氣擴散情況

圖3 t=1200s時不同排煙方案的煙氣溫度情況

（2）當丁類廠房采用機械排煙時，排煙量應按換氣次數不小于4 次/h計算。

2）存在的問題

（1）兩個規范對于丁類廠房均明確要求考慮排煙設施，《地鐵設計防火規范》（報批稿）是對《建筑設計防火規范》要求的補充和細化，而都沒有明確是否適用于上蓋開發的這種建筑體系。

（2）停車列檢庫存放地鐵車輛，是戊類廠房，兩個規范對于戊類廠房均無明確是否需要考慮排煙設施。

3 性能化研究方案及計算結果

（1）設計方案

檢修庫、停車列檢庫均設置機械排煙，結合國內類似工程案例的排煙設計方案，根據不同排煙量、有無排煙分區、不同排煙模式確定三個排煙設計方案，利用FDS軟件對不同防排煙設計方案進行論證分析，考察煙氣擴散、煙氣高度、溫度變化的情況。

方案一：排煙量按60m3/（h.m2）計算，設置一萬平方米防煙分區，分區排煙。

方案二：排煙量按30m3/（h.m2）計算，設置一萬平方米防煙分區，分區排煙。

方案三：排煙量按12m3/（h.m2）計算，不劃分防煙分區，動態排煙。

（2）目標設定

火災對人員的危害主要是火災產生的煙氣，表現為煙氣的熱作用和毒性，另外對于疏散而言煙氣的能見度也是一個重要的影響因素。所以在分析火災對疏散的影響時，一般從煙層高度、溫度、毒性氣體的濃度、能見度等方面進行討論。在本項目中將采用以下的性能指標：

1）煙氣層的安全高度確定：空間凈空高度大于6m的大空間場所，安全高度按以下公式計算，Z=1.6+0.1H；因此蘿崗車輛段的安全高度取值為2.5m。

2）最保守判據：煙氣層高度控制在安全高度以上。

（3）計算結果

1）煙氣擴散結果

2）空間煙氣溫度結果

（4）結果分析

1）方案一基本能將煙氣控制在防煙分區范圍之內，僅有少量煙氣翻過擋煙垂壁下檐，蔓延至相鄰防煙分區，防煙分區內煙氣沉降高度約為5.5m，大于2.5m的安全高度，防煙分區內溫度約為33～42度，熱輻射不會對人員和結構造成影響。需要說明的是，本方案起火點設在防煙分區的中部，若起火點靠近防煙分區邊緣，則煙氣蔓延至相鄰防煙分區的范圍更大，還需要啟動相鄰防煙分區內的排煙設備。

2）方案二與方案一的區別在于排煙量減為一半，防煙分區基本失效，大量煙氣翻過擋煙垂壁下檐，蔓延至相鄰防煙分區，需啟動相鄰防煙分區內的排煙設備同時排煙，防煙分區內煙氣沉降高度約為5m，大于2.5m的安全高度，防煙分區內溫度約為35～45度，熱輻射不會對人員和結構造成影響。本方案采用擋煙垂壁無法有效控制煙氣擴散，但是各項指標均滿足計算目標設定值，對人員疏散沒有影響。

3）方案三取消擋煙垂壁，根據FAS探測情況，動態啟動相應排煙設備，在模擬的1200s內，無法有效控制煙氣擴散，但煙氣隨著時間擴散的速度在逐漸下降，煙氣在到達邊緣后，自然排出室外，煙氣高度在2.5m以上，穩定后起火區域頂棚的溫度大約在75℃～110℃，煙氣層的溫度由起火位置向外逐漸減小為環境溫度，熱輻射不會對人員和結構造成影響。本方案各項指標均滿足計算目標設定值，對人員疏散沒有影響。

4）從安全疏散來看，三個方案都滿足要求，方案一的設備規模最大，方案三的規模最小，建議本項目排煙方案采用方案三。

4 結論及建議

（1）車輛段進行上蓋開發后，蓋下車輛段的防排煙應從嚴設計，丁類、戊類廠家均按機械排煙考慮。

（2）高大廠房的層高為9m，排煙設計時需充分考慮這一巨大儲煙倉的影響，借助性能化設計手段，通過多方案比較，合理確定排煙方案。

（3）隨著車輛段上蓋開發的案例增多，不斷積累工程經驗，相信有關消防規范會逐步得以完善，為工程設計提供更確切依據。

[1]GB50016-2006，建設部.建筑設計防火規范[S].

[2]建設部.地鐵設計防火規范（報批稿）[S].

[3]劉桂江，王棟.蘇州太平車輛段上蓋開發消防設計[J].鐵道工程學報，2012，170（11）：67-72.