帶有上蓋物業開發的市域鐵路地下停車場消防排煙系統設計研究

郭小強

中鐵上海設計院集團有限公司 上海 200070

引言

隨著我國經濟社會發展，一些城市為服務通勤和滿足快捷出行需求，開展了市域（郊）鐵路建設實踐，并成功建設運營了若干條示范線工程。而市域鐵路停車場同地鐵停車場一樣占地面積大、經濟效益差。在如今城市土地稀缺背景下，國內多地均不斷嘗試對市域鐵路停車場在滿足相關功能前提下進行上蓋物業開發，以提高土地利用率。一般同類型工程項目，存車區和咽喉區為露天設置，而本工程為市域動車組地下停車場，其功能與地鐵停車場類似。地鐵停車場可依據《地鐵設計防火標準》GB51298-2018設置在地下。但市域動車組與地鐵車輛制式和供電方式不同，因而無法直接參照《地鐵設計防火標準》GB51298-2018。目前，市域鐵路相關行業防火設計規范對地下存車庫、咽喉區均沒有明確規定其火災危險性類別；此外，由于存車庫和咽喉區面積過大，防火分區劃分及防火分隔存在難點，最終決定對本工程開展特殊消防設計。

1 工程概況

本工程是某地兩條市域鐵路線的地下停車場，由存車庫、咽喉區、工程車庫、材料庫、練兵區、綜合樓地下區域組成，總建筑面積約11.7×104m2，地面為市政道路及配套綜合樓等物業開發，總建筑面積約20.2×104m2。存車庫主要承擔兩條市域線部分動車組的洗車及存放作業，共10個柱跨，每個柱跨內2條存車線，其中8條存車線兼洗車功能，存車庫總面積4.41×104m2。地下層高11m。咽喉區為列車軌行區，總面積2.73×104m2。列車白天線上運營，夜間停放地下停車場，無乘客經停。本工程除咽喉區和存車庫之外的所有區域均可參考現行相關規范進行消防設計。

2 特殊消防排煙設計與驗證

2.1 特殊消防設計依據

鑒于該工程在消防設計時需提出創新理念和采用新技術手段，因而依據《建設工程消防設計審查驗收管理暫行規定（建設部令〔2020〕第51號）》中的“第十四條 具有下列情形之一的建設工程是特殊建設工程：（八）城市軌道交通、隧道工程，大型發電、變配電工程”以及“第十七條 特殊建設工程具有下列情形之一的，建設單位除提交本規定第十六條所列材料外，還應當同時提交特殊消防設計技術資料：（二）消防設計文件擬采用的新技術、新工藝、新材料不符合國家工程建設消防技術標準規定的。”相關規定[1]，特此開展消防專項研究，以進一步完善消防設計。

2.2 咽喉區與存車庫火災危險性分析

咽喉區是列車軌行區，主要布置道岔、軌道及接觸網。對咽喉區而言，任何條件均不允許有列車停留，故可認為該區域無可燃物，按《建筑設計防火規范》GB50016-2014（2018年版）對場所火災危險性的判定準則，可把咽喉區的火災危險性歸類為戊類，且該區域無人員進行停留，無須設置排煙系統、噴淋系統。

存車庫是地下停車場的主要功能區，承擔市域動車組停放和整備工作。存車庫可燃物就是動車組，火災危險性較高，應進行消防設計。

2.3 存車庫特殊消防設計

2.3.1 動車組火災載荷確定。存車庫內列車火災規模參考《鐵路隧道防災疏散救援工程設計規范》TB 10020-2017第3.0.12條要求，動車組火災規模為15MW。借鑒《建筑防煙排煙系統技術標準》GB 51251-2017 中4.6.7條，對設置噴淋場所的火災規模進行折減[2]。據4.6.7條文解釋，若房間按照高大空間場所設計的濕式滅火系統并采取相關措施，其允許最大凈空高度可至12～18m，本工程符合折減要求。借鑒《建筑防煙排煙系統技術標準》（GB 51251-2017）中表4.6.7中“倉庫”的折減程度，由無噴淋情況下的火災規模20MW折減至有噴淋條件下的4MW，故本工程動車組的火災規模亦考慮由無噴淋情況下的15MW折減至有噴淋條件下的4MW[3-4]。另一方面，考慮到存車庫為2列位，可能存在列車車廂火災蔓延情況，因而采用2倍的安全系數得出8MW的火災規模取值。

2.3.2 排煙分區劃分。存車庫內兩列車為一組，成組成跨排列。沿著縱向立柱之間設置固定擋煙垂壁，底部距軌頂7.6m。則存車庫每跨之間形成了一個“類隧道”的排煙分區，如圖1所示。存車庫共劃分10個排煙分區，單個排煙分區面積約為4000-5000m2。

圖1 整個存車庫被分為10個“類隧道”排煙分區示意圖

2.3.3 火災場景設計與排煙系統模擬分析。

2.3.3.1 設定FLUNET總體模型。對存車庫排煙分區進一步劃分，每2節車廂為一個排煙單元，上方均布10個排煙口，每列頭尾兩端無車區域各布置一個輔助排煙單元，共66個排煙單元。

表1 火災場景設定表

2.3.3.2 設定火災場景。火災場景A1-1、A1-2火災增長系數（t2）為0.044kW/m2（圖2）。考慮火災發生于停車場存車庫A位置，起火源位于列車車廂底部，參照《建筑防煙排煙系統技術標準》（GB 51251-2017），系統排煙量預設為22×104m3/h。分別考慮兩種不同的排煙模式，分析機械排煙系統效能。

圖2 場景A1-1、A1-2熱釋放速率曲線

圖3 火源點位圖

其一，火災場景A1-1。火源位置所在排煙分區3所有排煙口全部開啟，排煙口風速為2.32m/s。

其二，火災場景A1-2（集中排煙模式）。火源位置所在防煙分區3僅開啟著火車廂上方對應排煙單元16的10個排煙口，排煙口風速為9.28m/s。

以上兩種火災場景下，火源位置相鄰排煙分區2所有補風口全部開啟，補風口風速為2.78m/s。

2.3.3.3 FLUNET模擬結果對比分析。由圖2可知，列車熱釋放速率在600s左右達到最大值8MW，故模擬結果取t=600s和穩定階段的1200s的模擬區域煙氣彌漫示意圖和斷面溫度作為分析對象（溫度單位：℃）。

圖4 A1-1、A1-2 場景 斷面溫度示意圖

觀察場景A1-1結果，在火災發生600秒左右達到峰值后穩定，煙氣大量擴散至相鄰防煙分區，無法有效將火災煙氣擴散范圍限制在單一排煙分區內，但煙氣濃度較低，相鄰區間溫度上升。少量煙氣從車庫入口處擴散出庫外，不會影響消防救援實施。同時可以保證離地5m以下溫度不受影響，對人員安全疏散不會造成不利影響。

觀察場景A1-2模擬結果，可以發現，A1-2集中排煙模式的排煙效果要明顯優于A1-1，同時A1-2集中排煙模式排煙效果較好。

本工程采用A1-2模式進行排煙系統設計，在排煙系統控制方面，當火災報警點位于單個排煙單元中部時，開啟該排煙單元排煙口，效果最佳。在火災報警點位于兩個排煙單元交界處時，開啟該排煙單元及相鄰排煙單元排煙口，效果最佳，并可有效防止交界處煙感誤報。

3 結束語

作為全國首個市域鐵路地下停車場，消防設計在面臨無規范可參照且采用消防新技術時，應開展特殊消防設計，并應得到消防主管部門的認可。

進行消防排煙系統設計時，不僅要考慮房間類型與屬性，還應根據其內部存放可燃物火災規模來進行排煙量的計算。