帶上蓋開(kāi)發(fā)的市域鐵路車輛基地檢查庫(kù)排煙設(shè)計(jì)研究

摘 要：隨著市域鐵路的發(fā)展，帶上蓋開(kāi)發(fā)的車輛基地越來(lái)越多。鑒于此，通過(guò)對(duì)預(yù)留上蓋開(kāi)發(fā)的市域鐵路車輛基地檢查庫(kù)的火災(zāi)危險(xiǎn)性、最小清晰高度、計(jì)算排煙量和排煙方案的研究，從經(jīng)濟(jì)性、系統(tǒng)可靠性以及對(duì)土建設(shè)計(jì)的影響方面分析了檢查庫(kù)排煙系統(tǒng)兩種布置方案的優(yōu)缺點(diǎn)，可為今后類似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：市域鐵路；車輛基地；檢查庫(kù)；機(jī)械排煙

中圖分類號(hào)：U239.5；TU984" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號(hào)：1671-0797（2024）06-0046-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.06.013

0" " 引言

市域鐵路車輛基地的檢查庫(kù)負(fù)責(zé)列車停放、技術(shù)檢查、整備、清潔等日常維護(hù)保養(yǎng)工作，是車輛基地內(nèi)使用頻率最高、占地面積最大的單體建筑。檢查庫(kù)的特點(diǎn)為建筑面積和空間較大、高度較高、工作人員相對(duì)集中，由于檢查庫(kù)空間較大，難以形成防火分隔，發(fā)生火災(zāi)時(shí)火勢(shì)將迅速蔓延，威脅人員生命和財(cái)產(chǎn)安全。研究表明，火災(zāi)時(shí)絕大多數(shù)的傷亡是由燃燒產(chǎn)生的含有毒成分的高溫?zé)煔庠斐桑虼耍O(shè)計(jì)合理、有效的排煙系統(tǒng)對(duì)于限制煙氣的擴(kuò)散、保證人員安全撤離現(xiàn)場(chǎng)、減少傷亡具有重要意義。

1" " 關(guān)于檢查庫(kù)火災(zāi)危險(xiǎn)性的討論

市域鐵路車輛基地檢查庫(kù)借鑒國(guó)鐵動(dòng)車運(yùn)用所檢查庫(kù)整體裝備體系，設(shè)置軌道橋、三層作業(yè)平臺(tái)等檢修設(shè)備，三層作業(yè)平臺(tái)用于車輛底部、車身和車頂?shù)臋z修作業(yè)[1]。針對(duì)不同市域車型及車輛修程修制，檢查庫(kù)可承擔(dān)不同功能。對(duì)于市域A、B型車，檢查庫(kù)可實(shí)現(xiàn)城市軌道交通車輛段場(chǎng)中的停車列檢、雙周三月檢功能；對(duì)于市域C、D型車，檢查庫(kù)可實(shí)現(xiàn)國(guó)鐵動(dòng)車段所中的一、二級(jí)修功能。目前，關(guān)于市域鐵路檢查庫(kù)的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類暫無(wú)明確要求，現(xiàn)行《鐵路工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》將檢查庫(kù)劃分為丙類廠房，城軌相關(guān)規(guī)范將車輛基地中的運(yùn)用庫(kù)（包括停車列檢庫(kù)、雙周三月檢庫(kù)）劃分為戊類廠房、檢修庫(kù)劃分為丁類廠房。檢查庫(kù)內(nèi)主要可燃物來(lái)自列車本身和檢修作業(yè)設(shè)備的燃燒物，市域車輛及其內(nèi)部設(shè)施均采用不燃材料或無(wú)鹵、低煙的阻燃材料[2]。檢查庫(kù)內(nèi)一、二級(jí)檢修主要通過(guò)人工目視和車載故障診斷系統(tǒng)完成對(duì)車輛設(shè)備的日常檢查和性能測(cè)試，同時(shí)增加更換轉(zhuǎn)向架作業(yè)，市域車輛進(jìn)行一、二級(jí)檢修的作業(yè)設(shè)備燃料較少，按國(guó)鐵將其定性為丙類廠房標(biāo)準(zhǔn)過(guò)高，按城軌參照運(yùn)用庫(kù)將其定性為戊類廠房又缺乏規(guī)范支撐。筆者目前參與的溫州市域鐵路S1線、嘉興至楓南市域鐵路的檢查庫(kù)均定性為丁類廠房，消防審查單位也認(rèn)可此方案。根據(jù)現(xiàn)行《建筑防火通用規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，戊類廠房不需要設(shè)置排煙設(shè)施，丙、丁類廠房需按建筑面積要求設(shè)置排煙設(shè)施。但當(dāng)預(yù)留上蓋物業(yè)開(kāi)發(fā)時(shí)，檢查庫(kù)即使為戊類廠房，部分地區(qū)和消防設(shè)計(jì)專家評(píng)審仍認(rèn)為具備停車庫(kù)、列檢庫(kù)、月檢庫(kù)等車輛運(yùn)用整備設(shè)施庫(kù)時(shí)也需設(shè)置排煙設(shè)施[3-4]。

2" " 檢查庫(kù)最小清晰高度

檢查庫(kù)設(shè)置內(nèi)三層作業(yè)平臺(tái)，采用地面下沉式的半架空三層作業(yè)面，以庫(kù)內(nèi)走行軌頂面為基準(zhǔn)，底層作業(yè)面相對(duì)±0.00地面低1.65 m，頂層作業(yè)面接近車頂高度。某市域鐵路車輛基地蓋下檢查庫(kù)剖面圖如圖1所示。

該檢查庫(kù)出入庫(kù)處地面標(biāo)高為±0.00，板底標(biāo)高8.65 m，主庫(kù)整體降板0.95 m，出入庫(kù)處空間高度8.65 m，其他區(qū)域空間高度9.60 m。每條存車線均設(shè)置作業(yè)平臺(tái)，一層作業(yè)面標(biāo)高為-1.65 m，三層作業(yè)平臺(tái)標(biāo)高分別為3.80 m。最小清晰高度Hq按下式計(jì)算：

Hq=1.6+0.1H′

式中：Hq為最小清晰高度；H′為對(duì)于單層空間，取排煙空間的建筑凈高，對(duì)于多層空間，取最高疏散樓層的空間凈高[5]。

針對(duì)檢查庫(kù)這種設(shè)置多層作業(yè)平臺(tái)的建筑類型，對(duì)最小清晰高度計(jì)算的基準(zhǔn)面選-1.65、-0.95、3.80 m看法不一。有設(shè)計(jì)人員提出可參照平頂頂棚、階梯式地面的場(chǎng)所計(jì)算最小清晰高度，但筆者認(rèn)為車輛基地的檢查庫(kù)相對(duì)階梯式地面的場(chǎng)所空間更大，疏散距離較遠(yuǎn)，與階梯式地面的建筑場(chǎng)所差異性較大。檢查庫(kù)內(nèi)進(jìn)行一、二級(jí)修時(shí)人員需要在三層作業(yè)平臺(tái)操作，三層平臺(tái)至地面的樓梯布置間距約70～80 m。發(fā)生火災(zāi)時(shí)位于三層作業(yè)平臺(tái)的人員應(yīng)首先通過(guò)最近的樓梯下至-0.95 m的地面，再通過(guò)出入庫(kù)兩側(cè)±0.00地面處的庫(kù)門疏散至室外。最小清晰高度是為了保證室內(nèi)人員安全疏散和方便消防人員的撲救而提出的最低要求，由于火災(zāi)時(shí)人員從三層作業(yè)平臺(tái)下至地面的距離為38.8～43.8 m，約需40 s，為提高排煙設(shè)計(jì)的可靠性，筆者認(rèn)為檢查庫(kù)的最小清晰高度可按多層空間計(jì)算，應(yīng)以最高處作業(yè)平臺(tái)的高度為基準(zhǔn)面。如上述檢查庫(kù)的最小清晰高度為Hq=4.75+1.6+0.1×（9.6-4.75）=6.835 m，排煙量、單個(gè)風(fēng)口最大排煙量等參數(shù)均應(yīng)以此高度計(jì)算。

3" " 檢查庫(kù)排煙量的計(jì)算

對(duì)于蓋下檢查庫(kù)主庫(kù)排煙量的計(jì)算，按現(xiàn)行GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[5]有公式法和查表法兩種方法，本文分別按兩種方法計(jì)算排煙量。

3.1" " 公式法

軸對(duì)稱煙羽流質(zhì)量流量按下式計(jì)算：

式中：Mρ為煙羽流質(zhì)量流量；Qc為熱釋放量的對(duì)流部分，一般取0.7Q，其中Q為火災(zāi)熱釋放量；Z為燃料面到煙層底部的高度，取值應(yīng)大于等于最小清晰高度Hq，取Z=6.835 m；T為煙層的平均熱力學(xué)溫度；T0為環(huán)境的熱力學(xué)溫度；K為煙氣中對(duì)流放熱量因子，K=1；Cρ為空氣的定壓比熱，Cρ=1.01 kJ/（kg·K）；V為排煙量；ρ0為環(huán)境溫度下氣體密度，ρ0=1.2 kg/m3。

市域車輛分為A、B、C、D共4種車型，目前關(guān)于市域列車火災(zāi)的熱釋放量研究較少，市域A、B型車的車體規(guī)模與地鐵車輛類似，火災(zāi)規(guī)模可取7.5～10.5 MW，市域C、D型車為動(dòng)車組平臺(tái)基礎(chǔ)上改進(jìn)型，火災(zāi)規(guī)模可取≤15 MW[6]。根據(jù)現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范，蓋下檢查庫(kù)需設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。不同火災(zāi)規(guī)模的檢查庫(kù)（有噴淋）排煙量如表1所示。

3.2" " 查表法

根據(jù)GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[5]表4.6.3計(jì)算，空間凈高大于9.0 m時(shí)設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的丁類廠房任一防煙分區(qū)計(jì)算排煙量為111 000 m3/h。

檢查庫(kù)內(nèi)任一防煙分區(qū)的計(jì)算排煙量應(yīng)取公式法與查表法的較大值，由于不同市域車型的火災(zāi)規(guī)模對(duì)計(jì)算排煙量影響較大，設(shè)計(jì)時(shí)建議通過(guò)消防性能化設(shè)計(jì)的手段取得消防部門的認(rèn)可，作為排煙量計(jì)算的依據(jù)。

4" " 檢查庫(kù)機(jī)械排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

檢查庫(kù)一般由主庫(kù)和邊跨組成，邊跨為辦公及設(shè)備用房，主庫(kù)由檢查線和年檢線庫(kù)構(gòu)成。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范及消防性能化設(shè)計(jì)和專家評(píng)審意見(jiàn)，檢查庫(kù)需設(shè)置排煙設(shè)施，受上蓋開(kāi)發(fā)土建條件限制，蓋下檢查庫(kù)一般采用機(jī)械排煙。本文以某檢查庫(kù)機(jī)械排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，分析機(jī)械排煙設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)。

該檢查庫(kù)為丁類廠房，建筑面積32 578 m2，主庫(kù)蓋板高度9.0 m、年檢線庫(kù)蓋板高度12.5 m，長(zhǎng)360 m、寬81.6 m；主庫(kù)采用2線1跨布置，設(shè)置一列年檢線庫(kù)；邊跨為2層辦公及設(shè)備用房。平面示意圖如圖2所示。

轉(zhuǎn)向架存放間建筑面積1 375 m2，與檢查線、年檢線庫(kù)通過(guò)墻體和卷簾分割，轉(zhuǎn)向架存放間建筑面積小于5 000 m2，不設(shè)置排煙設(shè)施，檢查線、年檢線庫(kù)設(shè)置機(jī)械排煙。單個(gè)防煙分區(qū)的面積和長(zhǎng)邊長(zhǎng)度按GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[5]表4.2.4執(zhí)行，共設(shè)置24個(gè)防煙分區(qū)，綜合比較經(jīng)濟(jì)性、舒適性及對(duì)土建設(shè)計(jì)的影響[7]，庫(kù)內(nèi)采用機(jī)械排煙兼機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)（共用風(fēng)機(jī)風(fēng)管）+大型工業(yè)吊扇+壁掛式風(fēng)扇，年檢線所在的跨設(shè)置壁掛式風(fēng)扇，檢查線設(shè)置大型工業(yè)吊扇。關(guān)于排煙系統(tǒng)的布置主要有以下兩種方案：

方案一：排煙機(jī)房布置在庫(kù)外或邊跨區(qū)域，排煙干管垂直軌道方向布置。

該方案排煙機(jī)房分散布置在檢查庫(kù)外或邊跨區(qū)域，排煙機(jī)房吊掛在庫(kù)外蓋板下或邊跨用房，通過(guò)設(shè)置夾層土建風(fēng)道排煙至蓋邊或蓋上風(fēng)亭。布置方案如圖3所示。

方案二：排煙機(jī)房布置在庫(kù)內(nèi)，排煙干管沿軌道方向布置。

該方案排煙機(jī)房集中吊掛在庫(kù)內(nèi)上蓋9.0 m結(jié)構(gòu)板下，庫(kù)內(nèi)設(shè)置一處夾層土建風(fēng)道，排煙至蓋邊或蓋上風(fēng)亭。檢修人員由庫(kù)外爬梯進(jìn)入土建風(fēng)道，通過(guò)土建風(fēng)道內(nèi)的檢修門進(jìn)入排煙機(jī)房。布置方案如圖4所示。

檢查庫(kù)采用接觸網(wǎng)供電方式，接觸網(wǎng)標(biāo)高5.60 m，接觸網(wǎng)上方預(yù)留0.35～0.50 m的安全距離，本項(xiàng)目梁底標(biāo)高為7.50 m。庫(kù)內(nèi)消防及強(qiáng)弱電管線預(yù)留安裝空間分別為0.25、0.50 m，風(fēng)管安裝空間≤0.80 m，考慮風(fēng)管隔熱層及支吊架空間，風(fēng)管高度不宜＞0.50 m。方案二將排煙機(jī)房及土建風(fēng)道布置在庫(kù)內(nèi)，機(jī)房及土建風(fēng)道底標(biāo)高不應(yīng)低于5.95 m，為保證排煙風(fēng)機(jī)內(nèi)空間高度要求，機(jī)房?jī)?nèi)梁底不應(yīng)低于8 m。

從經(jīng)濟(jì)性方面分析：兩種布置方案排煙風(fēng)機(jī)和管道閥件用量幾乎相同，初投資相差不大。

從系統(tǒng)可靠性方面分析：方案一各防煙分區(qū)通過(guò)一個(gè)排煙干管與2臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)連接，方案二各防煙分區(qū)通過(guò)2個(gè)排煙干管分別與2臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)連接。火災(zāi)時(shí)采用方案一布置的排煙閥、排煙防火閥控制數(shù)量小于方案二。綜合考慮，火災(zāi)時(shí)排煙系統(tǒng)可靠性方案一＜方案二。

從土建設(shè)計(jì)方面分析：方案一排煙機(jī)房分散布置，需要在蓋外設(shè)置土建風(fēng)道或蓋上風(fēng)亭，由于機(jī)房過(guò)于分散，當(dāng)通過(guò)蓋上風(fēng)亭排煙時(shí)上蓋物業(yè)開(kāi)發(fā)方案需結(jié)合風(fēng)亭調(diào)整。方案二排煙機(jī)房布置在夾層土建風(fēng)道兩側(cè)，通過(guò)蓋上風(fēng)亭排煙時(shí)風(fēng)亭靈活性較高，對(duì)上蓋物業(yè)開(kāi)發(fā)方案影響相對(duì)方案一更小。方案一排煙機(jī)房結(jié)合邊跨用房設(shè)置，占用了部分邊跨用房的面積；方案二需在上蓋結(jié)構(gòu)板下設(shè)置排煙機(jī)房和土建風(fēng)道，且對(duì)庫(kù)內(nèi)管線的布置有影響。

本項(xiàng)目通過(guò)與建筑專業(yè)和上蓋物業(yè)開(kāi)發(fā)方案溝通，采用方案一將排煙機(jī)房布置在邊跨房間，通過(guò)排煙機(jī)房外設(shè)置的夾層土建風(fēng)道排煙至蓋邊。

5" " 總結(jié)及建議

本文對(duì)帶上蓋開(kāi)發(fā)的市域鐵路車輛基地檢查庫(kù)排煙系統(tǒng)方案相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了研究，結(jié)合筆者近年來(lái)參與的檢查庫(kù)的排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)，建議如下：

（1）市域鐵路車輛基地的檢查庫(kù)比軌道交通運(yùn)用庫(kù)火災(zāi)危險(xiǎn)性大，比國(guó)鐵檢查庫(kù)的火災(zāi)危險(xiǎn)性小，可按丁類廠房要求設(shè)置排煙設(shè)施。

（2）檢查庫(kù)的最小清晰高度應(yīng)按多層空間計(jì)算，以最高處作業(yè)平臺(tái)的高度為基準(zhǔn)面。

（3）檢查庫(kù)內(nèi)任一防煙分區(qū)的計(jì)算排煙量應(yīng)取公式法與查表法的較大值，采用公式法計(jì)算時(shí)不同車型對(duì)計(jì)算排煙量影響較大。

（4）檢查庫(kù)庫(kù)內(nèi)排煙系統(tǒng)的布置應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、系統(tǒng)可靠性以及對(duì)土建設(shè)計(jì)的影響，建議采用排煙機(jī)房布置在邊跨區(qū)域的方案，通過(guò)設(shè)置夾層土建風(fēng)道排煙至蓋邊或蓋上風(fēng)亭。

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收稿日期：2023-11-29

作者簡(jiǎn)介：王振飛（1989—），男，河南人，工程師，研究方向：通風(fēng)空調(diào)及室內(nèi)給排水設(shè)計(jì)。