杭州西动车运用所特殊消防设计研究

王宇 WANG Yu

杭州西动车运用所上盖开发是我国首个国铁动车运用所上盖开发项目，尚无相关技术标准对其盖下空间消防设计进行指导。为了保障项目消防安全，根据铁路动车运用所工艺特点，研究盖下重点功能区域建筑消防性质，提出特殊消防设计原则、技术路线和安全策略，通过采用针对性消防安全策略以总体实现消防安全目标。

消防安全；动车运用所；上盖开发；盖下工程；特殊消防

1 工程概况

杭州西动车运用所上盖开发是我国首个国铁动车运用所上盖开发项目。其位于杭州余杭区苕溪以东、仓前地铁车辆段以西、留祥快速路以北，总用地面积约98.1hm2。上盖开发区域南北向约2.6km，东西向约205m，总开发面积约43.2万m2（见图1，2）。

1 区位条件

2 鸟瞰效果

根据盖板区域的功能要求和建造条件，项目在竖向上可分为3个层次，分别是铁路工艺区、首层盖板区、2层盖板区和上盖建筑区。其中铁路工艺区布置6线检查库、存车场、临修镟轮库，另有信号楼、变电所、乘务员公寓等生产生活配套用房；首层盖板区布置车库、公交车站；2层盖板区作为上盖配套建筑结构转换层布置住宅、学校及配套服务设施；上盖建筑区主要用于物业开发（见图3）。

3 上盖层次划分

2 消防设计原则

杭州西动车运用所呈南北两级两场纵列式布置，主要功能包括动车组列车的停放、整备、检查、保养及修理，属于工业建筑。动车运用所的各项功能均服务于铁路客运，区别于一般的工业建筑，具有市政公共交通设施的属性。动车运用所上盖物业开发包括住宅、学校、幼儿园、商业及配套服务设施等内容，均属于民用建筑。由于此种建设模式尚属国内首次，面临着盖下存车场与行车咽喉区无建筑定性，铁路组合建筑类工程防火设计无针对性设计条款等问题。项目参考地铁车辆基地上盖物业开发的设计要求，采取相应的消防强化技术措施，制定消防设计原则。

1）采取严格的技术措施避免动车运用所与上盖物业开发项目在火灾时的相互影响。在保障动车运用所的疏散和救援场地的基础上，上盖物业开发项目防火设计应满足现行规范的相关要求。存车场周边开敞，内部互通，作为动车组列车的停放场所，属于具有一定火灾荷载的半室外空间。

2）设置布局合理、宽度适宜的疏散设施；构建火灾报警系统，保证疏散人员尽早获知火灾信息；设置疏散引导系统，合理引导人员疏散；布设应急照明、防排烟系统等消防设施，保证疏散路径安全。

3）通过防止火灾蔓延以减少财产损失，合理划分防火分区，并在分区间采取必要的防火分隔措施；控制大空间内装修材料与可燃物荷载；构建自动灭火系统；合理设置烟控系统。

4）在设计时保证结构安全，采用可靠的结构形式，对于支撑与承重构件采用具有一定耐火极限的非燃烧体，并对结构采取合理的防火保护措施。

3 消防安全策略

3.1 独立防火设计

上盖民用建筑与盖下公共交通设施建筑组合建造时，应遵循相互独立的防火设计原则。本工程按照上盖、盖下分隔楼板耐火极限不低于3.0h，盖下支撑柱的耐火极限不低于4.0h，盖下支撑梁的耐火极限不低于3.0h，盖下附属用房层间分隔楼板耐火极限不低于2.0h的标准保证结构安全，同时不设置盖下动车运用所通往上盖物业开发建筑内部的洞口和井道。结合项目特点，设置宽度不小于1.0m的防火挑檐或高度不小于1.5m的窗槛墙，以避免盖下火灾对车库的影响（见图4，5）。

4 防火分隔

5 防火挑檐

3.2 消防车道

上盖、盖下空间分别独立设置不少于2处与外界道路相通的出入口。其中盖下动车运用所应在周围设置消防车道，消防车道上盖或侧面应设置足够比例的敞开洞口，以保障消防安全。当盖下消防车道的上盖设置敞开洞口时，洞口面积不应小于消防车道地面面积的25%。

3.3 防火分区

本工程防火分区按照以下原则划分：检查库主库作为1个防火分区，检查库侧边集中布置的附属边跨用房按规范划分防火分区；临修镟轮库主库划分为1个防火分区，侧边集中布置的附属边跨用房按规范划分防火分区；大部件存放库及备品存放库等按规范划分防火分区；存车场划分为1个防火分区；中部咽喉区内设置的洗车库按规范划分防火分区（见图6）。

6 检查库及临修镟轮库防火分区

3.4 疏散设计

火灾工况下，动车运用所内各区域的人员采取分阶段疏散策略，首先向动车运用所内的消防车道疏散，然后沿消防车道疏散至盖板外空间，最后再疏散至用地范围之外的区域。其中，咽喉区属于无人且无固定火灾荷载的半室外区域，不作为人员疏散的通道，其内不考虑疏散设计。

3.5 火灾烟气控制

检查库、存车场均设置机械排烟系统，采取自然补风方式。其中，检查库按照不大于2000m2划分为30个防烟分区且防烟分区之间不设置挡烟垂壁的标准布设。存车场按照不大于2000m2划分为75个防烟分区且防烟分区之间不设置挡烟垂壁的标准布设。咽喉区属于无列车停留、无人且无固定火灾荷载的半室外区域，其内不设置排烟设施。

4 安全性分析

保证人员安全疏散是建筑防火设计的重要安全目标。人员安全疏散即当建筑物内发生火灾时整个建筑系统能为内部所有人员提供足够的时间疏散至安全地带，且整个疏散过程中不应受到火灾危害。若人员撤离到安全地带所花的时间（RSET）小于火势发展到超出人体耐受极限的时间（ASET），则可满足保障人员生命安全的要求（见图7）。

7 火灾发展与人员疏散参数关系

4.1 火灾场景设置

经过对本工程各区域的火灾危险源辨识和危险性分析，本项目火灾场景设置如图8所示。

8 火灾场景位置

4.2 疏散场景设置

根据工艺流程，杭州西动车运用所工程人员疏散分为检查库与存车场2个部分。

1）检查库 检查库利用检查地沟作为疏散路径条件，保证库内任一点到最近安全出口的距离小于80m。库内人员疏散离开检查库之后，对于东侧疏散出口，人员直接到达盖板外的室外区域；对于南北侧疏散出口，人员首先疏散至消防车道，然后再疏散至用地范围外的室外区域（见图9，10）。

9 检查库内人员疏散路径

10 检查库外人员疏散路径

2）存车场 存车场人员疏散过程中沿股道间的通道向南北两侧的消防车道疏散，最终疏散至用地范围外的室外区域（见图11）。

11 存车场人员疏散路径

4.3 结果分析

4.3.1 建立火灾模拟分析模型

假设火源采用“t平方”稳定火源。假设建筑内部的流场初始状态为静止，压力为1个标准大气压。模型中设定环境温度为20℃。模型中考虑采用LES大涡模拟，采用滑移模型，壁面速度取作网格节点速度的3/4，模拟时段为1200s（见图12）。

12 火灾模拟分析模型

以场景A为例，火灾发生后1200s内，距12线检查库地面2.0m高平面的CO浓度，除火源上空外未高于500ppm。火灾发生后1200s内，距12线检查库地面2.0m高平面的温度，除火源上空外最高不超过60℃。火灾发生860s后，距12线检查库地面2.0m高平面的能见度，除火源上空外开始出现低于10m的情况。火灾场景A的模拟结果表明，排烟方案至少在860s内可为12线检查库人员安全疏散提供保证（见表1）。

表1 各火灾场景人员疏散安全性判定

4.3.2 各区域人员疏散所需时间

分析结果表明，排烟方案可保证各火灾场景人员可用疏散时间（ASET）均大于人员所需疏散时间（RSET），各疏散场景的人员均能实现安全疏散。

5 结语

本文研究特殊消防设计原则、技术路线和安全策略，设置6种火灾场景模拟分析并得出以下结论。

1）经对本工程各区域的火灾危险性分析，采用合理的防火设计方法对各火灾、疏散场景进行分析得出制定的独立防火设计消防安全策略能有效避免上盖空间与盖下空间之间的相互影响。

2）制定的消防疏散、消防车道及系统方面的安全策略能为使用者提供安全保障，为消防人员提供救援条件并保障其生命安全。

3）制定的消防防火分区方面的安全策略能将火灾控制在一定范围内，有效防止火灾蔓延，减少火灾带来的损失。

综上所述，由于公共交通设施与民用建筑组合建造，故本项目存在一定的消防安全特殊性，采用针对性的消防安全策略，既可有效实现消防安全目标，又为类似消防设计提供参考。