杭州西動(dòng)車(chē)運(yùn)用所特殊消防設(shè)計(jì)研究

王宇 WANG Yu

杭州西動(dòng)車(chē)運(yùn)用所上蓋開(kāi)發(fā)是我國(guó)首個(gè)國(guó)鐵動(dòng)車(chē)運(yùn)用所上蓋開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，尚無(wú)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其蓋下空間消防設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)。為了保障項(xiàng)目消防安全，根據(jù)鐵路動(dòng)車(chē)運(yùn)用所工藝特點(diǎn)，研究蓋下重點(diǎn)功能區(qū)域建筑消防性質(zhì)，提出特殊消防設(shè)計(jì)原則、技術(shù)路線(xiàn)和安全策略，通過(guò)采用針對(duì)性消防安全策略以總體實(shí)現(xiàn)消防安全目標(biāo)。

消防安全；動(dòng)車(chē)運(yùn)用所；上蓋開(kāi)發(fā)；蓋下工程；特殊消防

1 工程概況

杭州西動(dòng)車(chē)運(yùn)用所上蓋開(kāi)發(fā)是我國(guó)首個(gè)國(guó)鐵動(dòng)車(chē)運(yùn)用所上蓋開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。其位于杭州余杭區(qū)苕溪以東、倉(cāng)前地鐵車(chē)輛段以西、留祥快速路以北，總用地面積約98.1hm2。上蓋開(kāi)發(fā)區(qū)域南北向約2.6km，東西向約205m，總開(kāi)發(fā)面積約43.2萬(wàn)m2（見(jiàn)圖1，2）。

1 區(qū)位條件

2 鳥(niǎo)瞰效果

根據(jù)蓋板區(qū)域的功能要求和建造條件，項(xiàng)目在豎向上可分為3個(gè)層次，分別是鐵路工藝區(qū)、首層蓋板區(qū)、2層蓋板區(qū)和上蓋建筑區(qū)。其中鐵路工藝區(qū)布置6線(xiàn)檢查庫(kù)、存車(chē)場(chǎng)、臨修鏇輪庫(kù)，另有信號(hào)樓、變電所、乘務(wù)員公寓等生產(chǎn)生活配套用房；首層蓋板區(qū)布置車(chē)庫(kù)、公交車(chē)站；2層蓋板區(qū)作為上蓋配套建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層布置住宅、學(xué)校及配套服務(wù)設(shè)施；上蓋建筑區(qū)主要用于物業(yè)開(kāi)發(fā)（見(jiàn)圖3）。

3 上蓋層次劃分

2 消防設(shè)計(jì)原則

杭州西動(dòng)車(chē)運(yùn)用所呈南北兩級(jí)兩場(chǎng)縱列式布置，主要功能包括動(dòng)車(chē)組列車(chē)的停放、整備、檢查、保養(yǎng)及修理，屬于工業(yè)建筑。動(dòng)車(chē)運(yùn)用所的各項(xiàng)功能均服務(wù)于鐵路客運(yùn)，區(qū)別于一般的工業(yè)建筑，具有市政公共交通設(shè)施的屬性。動(dòng)車(chē)運(yùn)用所上蓋物業(yè)開(kāi)發(fā)包括住宅、學(xué)校、幼兒園、商業(yè)及配套服務(wù)設(shè)施等內(nèi)容，均屬于民用建筑。由于此種建設(shè)模式尚屬?lài)?guó)內(nèi)首次，面臨著蓋下存車(chē)場(chǎng)與行車(chē)咽喉區(qū)無(wú)建筑定性，鐵路組合建筑類(lèi)工程防火設(shè)計(jì)無(wú)針對(duì)性設(shè)計(jì)條款等問(wèn)題。項(xiàng)目參考地鐵車(chē)輛基地上蓋物業(yè)開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)要求，采取相應(yīng)的消防強(qiáng)化技術(shù)措施，制定消防設(shè)計(jì)原則。

1）采取嚴(yán)格的技術(shù)措施避免動(dòng)車(chē)運(yùn)用所與上蓋物業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目在火災(zāi)時(shí)的相互影響。在保障動(dòng)車(chē)運(yùn)用所的疏散和救援場(chǎng)地的基礎(chǔ)上，上蓋物業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目防火設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范的相關(guān)要求。存車(chē)場(chǎng)周邊開(kāi)敞，內(nèi)部互通，作為動(dòng)車(chē)組列車(chē)的停放場(chǎng)所，屬于具有一定火災(zāi)荷載的半室外空間。

2）設(shè)置布局合理、寬度適宜的疏散設(shè)施；構(gòu)建火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，保證疏散人員盡早獲知火災(zāi)信息；設(shè)置疏散引導(dǎo)系統(tǒng)，合理引導(dǎo)人員疏散；布設(shè)應(yīng)急照明、防排煙系統(tǒng)等消防設(shè)施，保證疏散路徑安全。

3）通過(guò)防止火災(zāi)蔓延以減少財(cái)產(chǎn)損失，合理劃分防火分區(qū)，并在分區(qū)間采取必要的防火分隔措施；控制大空間內(nèi)裝修材料與可燃物荷載；構(gòu)建自動(dòng)滅火系統(tǒng)；合理設(shè)置煙控系統(tǒng)。

4）在設(shè)計(jì)時(shí)保證結(jié)構(gòu)安全，采用可靠的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)于支撐與承重構(gòu)件采用具有一定耐火極限的非燃燒體，并對(duì)結(jié)構(gòu)采取合理的防火保護(hù)措施。

3 消防安全策略

3.1 獨(dú)立防火設(shè)計(jì)

上蓋民用建筑與蓋下公共交通設(shè)施建筑組合建造時(shí)，應(yīng)遵循相互獨(dú)立的防火設(shè)計(jì)原則。本工程按照上蓋、蓋下分隔樓板耐火極限不低于3.0h，蓋下支撐柱的耐火極限不低于4.0h，蓋下支撐梁的耐火極限不低于3.0h，蓋下附屬用房層間分隔樓板耐火極限不低于2.0h的標(biāo)準(zhǔn)保證結(jié)構(gòu)安全，同時(shí)不設(shè)置蓋下動(dòng)車(chē)運(yùn)用所通往上蓋物業(yè)開(kāi)發(fā)建筑內(nèi)部的洞口和井道。結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，設(shè)置寬度不小于1.0m的防火挑檐或高度不小于1.5m的窗檻墻，以避免蓋下火災(zāi)對(duì)車(chē)庫(kù)的影響（見(jiàn)圖4，5）。

4 防火分隔

5 防火挑檐

3.2 消防車(chē)道

上蓋、蓋下空間分別獨(dú)立設(shè)置不少于2處與外界道路相通的出入口。其中蓋下動(dòng)車(chē)運(yùn)用所應(yīng)在周?chē)O(shè)置消防車(chē)道，消防車(chē)道上蓋或側(cè)面應(yīng)設(shè)置足夠比例的敞開(kāi)洞口，以保障消防安全。當(dāng)蓋下消防車(chē)道的上蓋設(shè)置敞開(kāi)洞口時(shí)，洞口面積不應(yīng)小于消防車(chē)道地面面積的25%。

3.3 防火分區(qū)

本工程防火分區(qū)按照以下原則劃分：檢查庫(kù)主庫(kù)作為1個(gè)防火分區(qū)，檢查庫(kù)側(cè)邊集中布置的附屬邊跨用房按規(guī)范劃分防火分區(qū)；臨修鏇輪庫(kù)主庫(kù)劃分為1個(gè)防火分區(qū)，側(cè)邊集中布置的附屬邊跨用房按規(guī)范劃分防火分區(qū)；大部件存放庫(kù)及備品存放庫(kù)等按規(guī)范劃分防火分區(qū)；存車(chē)場(chǎng)劃分為1個(gè)防火分區(qū)；中部咽喉區(qū)內(nèi)設(shè)置的洗車(chē)庫(kù)按規(guī)范劃分防火分區(qū)（見(jiàn)圖6）。

6 檢查庫(kù)及臨修鏇輪庫(kù)防火分區(qū)

3.4 疏散設(shè)計(jì)

火災(zāi)工況下，動(dòng)車(chē)運(yùn)用所內(nèi)各區(qū)域的人員采取分階段疏散策略，首先向動(dòng)車(chē)運(yùn)用所內(nèi)的消防車(chē)道疏散，然后沿消防車(chē)道疏散至蓋板外空間，最后再疏散至用地范圍之外的區(qū)域。其中，咽喉區(qū)屬于無(wú)人且無(wú)固定火災(zāi)荷載的半室外區(qū)域，不作為人員疏散的通道，其內(nèi)不考慮疏散設(shè)計(jì)。

3.5 火災(zāi)煙氣控制

檢查庫(kù)、存車(chē)場(chǎng)均設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)，采取自然補(bǔ)風(fēng)方式。其中，檢查庫(kù)按照不大于2000m2劃分為30個(gè)防煙分區(qū)且防煙分區(qū)之間不設(shè)置擋煙垂壁的標(biāo)準(zhǔn)布設(shè)。存車(chē)場(chǎng)按照不大于2000m2劃分為75個(gè)防煙分區(qū)且防煙分區(qū)之間不設(shè)置擋煙垂壁的標(biāo)準(zhǔn)布設(shè)。咽喉區(qū)屬于無(wú)列車(chē)停留、無(wú)人且無(wú)固定火災(zāi)荷載的半室外區(qū)域，其內(nèi)不設(shè)置排煙設(shè)施。

4 安全性分析

保證人員安全疏散是建筑防火設(shè)計(jì)的重要安全目標(biāo)。人員安全疏散即當(dāng)建筑物內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)整個(gè)建筑系統(tǒng)能為內(nèi)部所有人員提供足夠的時(shí)間疏散至安全地帶，且整個(gè)疏散過(guò)程中不應(yīng)受到火災(zāi)危害。若人員撤離到安全地帶所花的時(shí)間（RSET）小于火勢(shì)發(fā)展到超出人體耐受極限的時(shí)間（ASET），則可滿(mǎn)足保障人員生命安全的要求（見(jiàn)圖7）。

7 火災(zāi)發(fā)展與人員疏散參數(shù)關(guān)系

4.1 火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)置

經(jīng)過(guò)對(duì)本工程各區(qū)域的火災(zāi)危險(xiǎn)源辨識(shí)和危險(xiǎn)性分析，本項(xiàng)目火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)置如圖8所示。

8 火災(zāi)場(chǎng)景位置

4.2 疏散場(chǎng)景設(shè)置

根據(jù)工藝流程，杭州西動(dòng)車(chē)運(yùn)用所工程人員疏散分為檢查庫(kù)與存車(chē)場(chǎng)2個(gè)部分。

1）檢查庫(kù) 檢查庫(kù)利用檢查地溝作為疏散路徑條件，保證庫(kù)內(nèi)任一點(diǎn)到最近安全出口的距離小于80m。庫(kù)內(nèi)人員疏散離開(kāi)檢查庫(kù)之后，對(duì)于東側(cè)疏散出口，人員直接到達(dá)蓋板外的室外區(qū)域；對(duì)于南北側(cè)疏散出口，人員首先疏散至消防車(chē)道，然后再疏散至用地范圍外的室外區(qū)域（見(jiàn)圖9，10）。

9 檢查庫(kù)內(nèi)人員疏散路徑

10 檢查庫(kù)外人員疏散路徑

2）存車(chē)場(chǎng) 存車(chē)場(chǎng)人員疏散過(guò)程中沿股道間的通道向南北兩側(cè)的消防車(chē)道疏散，最終疏散至用地范圍外的室外區(qū)域（見(jiàn)圖11）。

11 存車(chē)場(chǎng)人員疏散路徑

4.3 結(jié)果分析

4.3.1 建立火災(zāi)模擬分析模型

假設(shè)火源采用“t平方”穩(wěn)定火源。假設(shè)建筑內(nèi)部的流場(chǎng)初始狀態(tài)為靜止，壓力為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。模型中設(shè)定環(huán)境溫度為20℃。模型中考慮采用LES大渦模擬，采用滑移模型，壁面速度取作網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)速度的3/4，模擬時(shí)段為1200s（見(jiàn)圖12）。

12 火災(zāi)模擬分析模型

以場(chǎng)景A為例，火災(zāi)發(fā)生后1200s內(nèi)，距12線(xiàn)檢查庫(kù)地面2.0m高平面的CO濃度，除火源上空外未高于500ppm。火災(zāi)發(fā)生后1200s內(nèi)，距12線(xiàn)檢查庫(kù)地面2.0m高平面的溫度，除火源上空外最高不超過(guò)60℃。火災(zāi)發(fā)生860s后，距12線(xiàn)檢查庫(kù)地面2.0m高平面的能見(jiàn)度，除火源上空外開(kāi)始出現(xiàn)低于10m的情況。火災(zāi)場(chǎng)景A的模擬結(jié)果表明，排煙方案至少在860s內(nèi)可為12線(xiàn)檢查庫(kù)人員安全疏散提供保證（見(jiàn)表1）。

表1 各火災(zāi)場(chǎng)景人員疏散安全性判定

4.3.2 各區(qū)域人員疏散所需時(shí)間

分析結(jié)果表明，排煙方案可保證各火災(zāi)場(chǎng)景人員可用疏散時(shí)間（ASET）均大于人員所需疏散時(shí)間（RSET），各疏散場(chǎng)景的人員均能實(shí)現(xiàn)安全疏散。

5 結(jié)語(yǔ)

本文研究特殊消防設(shè)計(jì)原則、技術(shù)路線(xiàn)和安全策略，設(shè)置6種火災(zāi)場(chǎng)景模擬分析并得出以下結(jié)論。

1）經(jīng)對(duì)本工程各區(qū)域的火災(zāi)危險(xiǎn)性分析，采用合理的防火設(shè)計(jì)方法對(duì)各火災(zāi)、疏散場(chǎng)景進(jìn)行分析得出制定的獨(dú)立防火設(shè)計(jì)消防安全策略能有效避免上蓋空間與蓋下空間之間的相互影響。

2）制定的消防疏散、消防車(chē)道及系統(tǒng)方面的安全策略能為使用者提供安全保障，為消防人員提供救援條件并保障其生命安全。

3）制定的消防防火分區(qū)方面的安全策略能將火災(zāi)控制在一定范圍內(nèi)，有效防止火災(zāi)蔓延，減少火災(zāi)帶來(lái)的損失。

綜上所述，由于公共交通設(shè)施與民用建筑組合建造，故本項(xiàng)目存在一定的消防安全特殊性，采用針對(duì)性的消防安全策略，既可有效實(shí)現(xiàn)消防安全目標(biāo)，又為類(lèi)似消防設(shè)計(jì)提供參考。