杭州西動車運用所特殊消防設計研究

王宇 WANG Yu

杭州西動車運用所上蓋開發(fā)是我國首個國鐵動車運用所上蓋開發(fā)項目，尚無相關技術標準對其蓋下空間消防設計進行指導。為了保障項目消防安全，根據(jù)鐵路動車運用所工藝特點，研究蓋下重點功能區(qū)域建筑消防性質，提出特殊消防設計原則、技術路線和安全策略，通過采用針對性消防安全策略以總體實現(xiàn)消防安全目標。

消防安全；動車運用所；上蓋開發(fā)；蓋下工程；特殊消防

1 工程概況

杭州西動車運用所上蓋開發(fā)是我國首個國鐵動車運用所上蓋開發(fā)項目。其位于杭州余杭區(qū)苕溪以東、倉前地鐵車輛段以西、留祥快速路以北，總用地面積約98.1hm2。上蓋開發(fā)區(qū)域南北向約2.6km，東西向約205m，總開發(fā)面積約43.2萬m2（見圖1，2）。

1 區(qū)位條件

2 鳥瞰效果

根據(jù)蓋板區(qū)域的功能要求和建造條件，項目在豎向上可分為3個層次，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線檢查庫、存車場、臨修鏇輪庫，另有信號樓、變電所、乘務員公寓等生產生活配套用房；首層蓋板區(qū)布置車庫、公交車站；2層蓋板區(qū)作為上蓋配套建筑結構轉換層布置住宅、學校及配套服務設施；上蓋建筑區(qū)主要用于物業(yè)開發(fā)（見圖3）。

3 上蓋層次劃分

2 消防設計原則

杭州西動車運用所呈南北兩級兩場縱列式布置，主要功能包括動車組列車的停放、整備、檢查、保養(yǎng)及修理，屬于工業(yè)建筑。動車運用所的各項功能均服務于鐵路客運，區(qū)別于一般的工業(yè)建筑，具有市政公共交通設施的屬性。動車運用所上蓋物業(yè)開發(fā)包括住宅、學校、幼兒園、商業(yè)及配套服務設施等內容，均屬于民用建筑。由于此種建設模式尚屬國內首次，面臨著蓋下存車場與行車咽喉區(qū)無建筑定性，鐵路組合建筑類工程防火設計無針對性設計條款等問題。項目參考地鐵車輛基地上蓋物業(yè)開發(fā)的設計要求，采取相應的消防強化技術措施，制定消防設計原則。

1）采取嚴格的技術措施避免動車運用所與上蓋物業(yè)開發(fā)項目在火災時的相互影響。在保障動車運用所的疏散和救援場地的基礎上，上蓋物業(yè)開發(fā)項目防火設計應滿足現(xiàn)行規(guī)范的相關要求。存車場周邊開敞，內部互通，作為動車組列車的停放場所，屬于具有一定火災荷載的半室外空間。

2）設置布局合理、寬度適宜的疏散設施；構建火災報警系統(tǒng)，保證疏散人員盡早獲知火災信息；設置疏散引導系統(tǒng)，合理引導人員疏散；布設應急照明、防排煙系統(tǒng)等消防設施，保證疏散路徑安全。

3）通過防止火災蔓延以減少財產損失，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；控制大空間內裝修材料與可燃物荷載；構建自動滅火系統(tǒng)；合理設置煙控系統(tǒng)。

4）在設計時保證結構安全，采用可靠的結構形式，對于支撐與承重構件采用具有一定耐火極限的非燃燒體，并對結構采取合理的防火保護措施。

3 消防安全策略

3.1 獨立防火設計

上蓋民用建筑與蓋下公共交通設施建筑組合建造時，應遵循相互獨立的防火設計原則。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的標準保證結構安全，同時不設置蓋下動車運用所通往上蓋物業(yè)開發(fā)建筑內部的洞口和井道。結合項目特點，設置寬度不小于1.0m的防火挑檐或高度不小于1.5m的窗檻墻，以避免蓋下火災對車庫的影響（見圖4，5）。

4 防火分隔

5 防火挑檐

3.2 消防車道

上蓋、蓋下空間分別獨立設置不少于2處與外界道路相通的出入口。其中蓋下動車運用所應在周圍設置消防車道，消防車道上蓋或側面應設置足夠比例的敞開洞口，以保障消防安全。當蓋下消防車道的上蓋設置敞開洞口時，洞口面積不應小于消防車道地面面積的25%。

3.3 防火分區(qū)

本工程防火分區(qū)按照以下原則劃分：檢查庫主庫作為1個防火分區(qū)，檢查庫側邊集中布置的附屬邊跨用房按規(guī)范劃分防火分區(qū)；臨修鏇輪庫主庫劃分為1個防火分區(qū)，側邊集中布置的附屬邊跨用房按規(guī)范劃分防火分區(qū)；大部件存放庫及備品存放庫等按規(guī)范劃分防火分區(qū)；存車場劃分為1個防火分區(qū)；中部咽喉區(qū)內設置的洗車庫按規(guī)范劃分防火分區(qū)（見圖6）。

6 檢查庫及臨修鏇輪庫防火分區(qū)

3.4 疏散設計

火災工況下，動車運用所內各區(qū)域的人員采取分階段疏散策略，首先向動車運用所內的消防車道疏散，然后沿消防車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)屬于無人且無固定火災荷載的半室外區(qū)域，不作為人員疏散的通道，其內不考慮疏散設計。

3.5 火災煙氣控制

檢查庫、存車場均設置機械排煙系統(tǒng)，采取自然補風方式。其中，檢查庫按照不大于2000m2劃分為30個防煙分區(qū)且防煙分區(qū)之間不設置擋煙垂壁的標準布設。存車場按照不大于2000m2劃分為75個防煙分區(qū)且防煙分區(qū)之間不設置擋煙垂壁的標準布設。咽喉區(qū)屬于無列車停留、無人且無固定火災荷載的半室外區(qū)域，其內不設置排煙設施。

4 安全性分析

保證人員安全疏散是建筑防火設計的重要安全目標。人員安全疏散即當建筑物內發(fā)生火災時整個建筑系統(tǒng)能為內部所有人員提供足夠的時間疏散至安全地帶，且整個疏散過程中不應受到火災危害。若人員撤離到安全地帶所花的時間（RSET）小于火勢發(fā)展到超出人體耐受極限的時間（ASET），則可滿足保障人員生命安全的要求（見圖7）。

7 火災發(fā)展與人員疏散參數(shù)關系

4.1 火災場景設置

經過對本工程各區(qū)域的火災危險源辨識和危險性分析，本項目火災場景設置如圖8所示。

8 火災場景位置

4.2 疏散場景設置

根據(jù)工藝流程，杭州西動車運用所工程人員疏散分為檢查庫與存車場2個部分。

1）檢查庫 檢查庫利用檢查地溝作為疏散路徑條件，保證庫內任一點到最近安全出口的距離小于80m。庫內人員疏散離開檢查庫之后，對于東側疏散出口，人員直接到達蓋板外的室外區(qū)域；對于南北側疏散出口，人員首先疏散至消防車道，然后再疏散至用地范圍外的室外區(qū)域（見圖9，10）。

9 檢查庫內人員疏散路徑

10 檢查庫外人員疏散路徑

2）存車場 存車場人員疏散過程中沿股道間的通道向南北兩側的消防車道疏散，最終疏散至用地范圍外的室外區(qū)域（見圖11）。

11 存車場人員疏散路徑

4.3 結果分析

4.3.1 建立火災模擬分析模型

假設火源采用“t平方”穩(wěn)定火源。假設建筑內部的流場初始狀態(tài)為靜止，壓力為1個標準大氣壓。模型中設定環(huán)境溫度為20℃。模型中考慮采用LES大渦模擬，采用滑移模型，壁面速度取作網格節(jié)點速度的3/4，模擬時段為1200s（見圖12）。

12 火災模擬分析模型

以場景A為例，火災發(fā)生后1200s內，距12線檢查庫地面2.0m高平面的CO濃度，除火源上空外未高于500ppm?；馂陌l(fā)生后1200s內，距12線檢查庫地面2.0m高平面的溫度，除火源上空外最高不超過60℃?；馂陌l(fā)生860s后，距12線檢查庫地面2.0m高平面的能見度，除火源上空外開始出現(xiàn)低于10m的情況。火災場景A的模擬結果表明，排煙方案至少在860s內可為12線檢查庫人員安全疏散提供保證（見表1）。

表1 各火災場景人員疏散安全性判定

4.3.2 各區(qū)域人員疏散所需時間

分析結果表明，排煙方案可保證各火災場景人員可用疏散時間（ASET）均大于人員所需疏散時間（RSET），各疏散場景的人員均能實現(xiàn)安全疏散。

5 結語

本文研究特殊消防設計原則、技術路線和安全策略，設置6種火災場景模擬分析并得出以下結論。

1）經對本工程各區(qū)域的火災危險性分析，采用合理的防火設計方法對各火災、疏散場景進行分析得出制定的獨立防火設計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控制在一定范圍內，有效防止火災蔓延，減少火災帶來的損失。

綜上所述，由于公共交通設施與民用建筑組合建造，故本項目存在一定的消防安全特殊性，采用針對性的消防安全策略，既可有效實現(xiàn)消防安全目標，又為類似消防設計提供參考。