帶上蓋開發(fā)的地鐵車輛段防排煙方案研究

高吉祥

（廣州地鐵設(shè)計研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

車輛段上蓋開發(fā)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(shè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，尚未對其防排煙的設(shè)計原則作明確規(guī)定，盡管國內(nèi)已有不少類似工程案例，但是尚無統(tǒng)一做法，本文以廣州地鐵首個上蓋物業(yè)開發(fā)的蘿崗車輛段為例，對其高大廠房的防排煙設(shè)計方案進(jìn)行研究，通過性能化設(shè)計論證，提出合理可行的設(shè)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(qū)開創(chuàng)大道以南，荔紅一路以東的地塊內(nèi)。段址東面為大公山，東南側(cè)為植樹公園，南側(cè)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(diào)機(jī)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(qū)、白地區(qū)、咽喉區(qū)、以及出入段線的部分區(qū)域設(shè)置蓋板，在蓋板上方進(jìn)行居住小區(qū)的綜合開發(fā)建設(shè)。蓋板面積約21萬平方米，蓋下車輛段與蓋上物業(yè)開發(fā)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(fā)空間。

2 防排煙設(shè)計相關(guān)依據(jù)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(zāi)危險性等級為丁類，停車列檢庫的火災(zāi)危險性等級為戊類。

1）相關(guān)規(guī)范依據(jù)

根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB 50016-2006的9.1.3規(guī)定：建筑面積大于5000m2的丁類廠房，應(yīng)設(shè)置排煙設(shè)施。

根據(jù)未頒布的《地鐵設(shè)計防火規(guī)范》（報批稿）的8.4.2規(guī)定：車輛基地的停車庫等場所的防排煙設(shè)計，除應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB 50016 的有關(guān)規(guī)定外，尚應(yīng)符合下列要求：

（1）當(dāng)廠房凈高超過6m時，可不劃分防煙分區(qū)；

圖2 t=1200s時不同排煙方案的煙氣擴(kuò)散情況

圖3 t=1200s時不同排煙方案的煙氣溫度情況

（2）當(dāng)丁類廠房采用機(jī)械排煙時，排煙量應(yīng)按換氣次數(shù)不小于4 次/h計算。

2）存在的問題

（1）兩個規(guī)范對于丁類廠房均明確要求考慮排煙設(shè)施，《地鐵設(shè)計防火規(guī)范》（報批稿）是對《建筑設(shè)計防火規(guī)范》要求的補(bǔ)充和細(xì)化，而都沒有明確是否適用于上蓋開發(fā)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(guī)范對于戊類廠房均無明確是否需要考慮排煙設(shè)施。

3 性能化研究方案及計算結(jié)果

（1）設(shè)計方案

檢修庫、停車列檢庫均設(shè)置機(jī)械排煙，結(jié)合國內(nèi)類似工程案例的排煙設(shè)計方案，根據(jù)不同排煙量、有無排煙分區(qū)、不同排煙模式確定三個排煙設(shè)計方案，利用FDS軟件對不同防排煙設(shè)計方案進(jìn)行論證分析，考察煙氣擴(kuò)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(shè)置一萬平方米防煙分區(qū)，分區(qū)排煙。

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

方案三：排煙量按12m3/（h.m2）計算，不劃分防煙分區(qū)，動態(tài)排煙。

（2）目標(biāo)設(shè)定

火災(zāi)對人員的危害主要是火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣，表現(xiàn)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(zāi)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(jìn)行討論。在本項目中將采用以下的性能指標(biāo)：

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(jù)：煙氣層高度控制在安全高度以上。

（3）計算結(jié)果

1）煙氣擴(kuò)散結(jié)果

2）空間煙氣溫度結(jié)果

（4）結(jié)果分析

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

2）方案二與方案一的區(qū)別在于排煙量減為一半，防煙分區(qū)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(qū)，需啟動相鄰防煙分區(qū)內(nèi)的排煙設(shè)備同時排煙，防煙分區(qū)內(nèi)煙氣沉降高度約為5m，大于2.5m的安全高度，防煙分區(qū)內(nèi)溫度約為35～45度，熱輻射不會對人員和結(jié)構(gòu)造成影響。本方案采用擋煙垂壁無法有效控制煙氣擴(kuò)散，但是各項指標(biāo)均滿足計算目標(biāo)設(shè)定值，對人員疏散沒有影響。

3）方案三取消擋煙垂壁，根據(jù)FAS探測情況，動態(tài)啟動相應(yīng)排煙設(shè)備，在模擬的1200s內(nèi)，無法有效控制煙氣擴(kuò)散，但煙氣隨著時間擴(kuò)散的速度在逐漸下降，煙氣在到達(dá)邊緣后，自然排出室外，煙氣高度在2.5m以上，穩(wěn)定后起火區(qū)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(huán)境溫度，熱輻射不會對人員和結(jié)構(gòu)造成影響。本方案各項指標(biāo)均滿足計算目標(biāo)設(shè)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(shè)備規(guī)模最大，方案三的規(guī)模最小，建議本項目排煙方案采用方案三。

4 結(jié)論及建議

（1）車輛段進(jìn)行上蓋開發(fā)后，蓋下車輛段的防排煙應(yīng)從嚴(yán)設(shè)計，丁類、戊類廠家均按機(jī)械排煙考慮。

（2）高大廠房的層高為9m，排煙設(shè)計時需充分考慮這一巨大儲煙倉的影響，借助性能化設(shè)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(fā)的案例增多，不斷積累工程經(jīng)驗，相信有關(guān)消防規(guī)范會逐步得以完善，為工程設(shè)計提供更確切依據(jù)。

[1]GB50016-2006，建設(shè)部.建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].

[2]建設(shè)部.地鐵設(shè)計防火規(guī)范（報批稿）[S].

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