某既有人防坑道改擴(kuò)建防火安全及避難走道設(shè)計(jì)

Design on the Fire Prevention Security and Refuge Pavement for a Undermined Civil Defense under Changing and Extension

鄭 楠,樓曉雷,鄒金杰ZHENG Nan, LOU Xiaolei, ZOU Jinjie（華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江杭州310014）

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某既有人防坑道改擴(kuò)建防火安全及避難走道設(shè)計(jì)

Design on the Fire Prevention Security and Refuge Pavement for a Undermined Civil Defense under Changing and Extension

鄭 楠,樓曉雷,鄒金杰
ZHENG Nan, LOU Xiaolei, ZOU Jinjie
（華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江杭州310014）

摘 要：坑道式人防工程在進(jìn)行戰(zhàn)時(shí)及平時(shí)功能布局時(shí)常因條件限制，不能設(shè)置足夠的直通室外的出入口，進(jìn)而不滿足消防、疏散的要求。針對(duì)該問(wèn)題，現(xiàn)以某人防工程改造利用項(xiàng)目的工程實(shí)際為例，探討以設(shè)置避難走道來(lái)解決人防坑道內(nèi)之疏散問(wèn)題的營(yíng)造方式和可行性。

關(guān)鍵詞：人防坑道；避難走道；防火安全；疏散

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大與城市人口的持續(xù)增加，隨之而來(lái)的城市用地需求劇增，土地資源緊缺等城市問(wèn)題日益突出。為了平衡有限的土地資源和不斷增長(zhǎng)的土地需求之間的矛盾，世界各主要城市均進(jìn)行了大規(guī)模的城市地下空間開(kāi)發(fā)。向地下要發(fā)展空間是未來(lái)城市發(fā)展的趨勢(shì)。

人防工程是城市地下空間的重要組成部分。人防工程的規(guī)模應(yīng)該與不斷擴(kuò)大的城市規(guī)模相匹配。在城市用地有限的情況下，對(duì)早期人防工程的改造、擴(kuò)建和平戰(zhàn)結(jié)合的綜合利用，成為人防工程建設(shè)和城市地下空間拓展的重要環(huán)節(jié)。

我國(guó)大部分重要城市的早期人防工程都以坑道、地道式為主。我國(guó)在20世紀(jì)80年代提出對(duì)這些早期人防工程進(jìn)行“平戰(zhàn)結(jié)合，綜合利用”的改造擴(kuò)建。當(dāng)時(shí)，大部分城市主要將人防坑道、地道等改造成為地下商業(yè)街、娛樂(lè)場(chǎng)所等設(shè)施，如青島、大連等地都保有一定數(shù)量的由人防工程改建的地下商業(yè)設(shè)施［1-2］。近十年來(lái)，隨著城市功能的不斷完善，對(duì)早期人防工程的改造、擴(kuò)建被納入城市整體地下空間規(guī)劃和建設(shè)進(jìn)程中統(tǒng)籌考慮，提出了“戰(zhàn)時(shí)防空，平時(shí)防災(zāi)，平戰(zhàn)結(jié)合，綜合利用”的原則。各地均開(kāi)始了將早期人防工程改建為市政公用設(shè)施的研究和探索。浙江省先后在杭州、麗水、淳安、建德等地進(jìn)行試點(diǎn)，嘗試將早期人防工程改造、拓展為停車場(chǎng)、地下醫(yī)院、物資庫(kù)等設(shè)施，取得了一定的成績(jī)。2010年，浙江省民政廳下發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)應(yīng)急避災(zāi)疏散場(chǎng)所的意見(jiàn)》（浙民防［2010］4號(hào)），提出了利用現(xiàn)有的人防工程，“充分發(fā)揮人民防空資源優(yōu)勢(shì)，加快人防向民防轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)防空防災(zāi)一體化”的人防工程平戰(zhàn)結(jié)合建設(shè)目標(biāo)，全面展開(kāi)了在早期人防工程中拓展防災(zāi)救災(zāi)功能面積的研究。

在具體實(shí)施過(guò)程中，人防坑道工程通道狹長(zhǎng)，普遍存在著因外部環(huán)境的制約，難以設(shè)置足夠數(shù)量的直通室外出入口的問(wèn)題［3-4］。布置了平時(shí)使用的功能面積后，坑道內(nèi)部人員疏散距離過(guò)長(zhǎng)，達(dá)不到《人民防空工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB 50098—2009）》［5］（以下簡(jiǎn)稱“人防防火”規(guī)范）及《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB 50016—2014）》［6］（以下簡(jiǎn)稱“建規(guī)”）中對(duì)火災(zāi)安全疏散的要求，從而極大地限制了人防工程的平時(shí)功能面積的布局。防火安全疏散問(wèn)題成為坑道人防工程平戰(zhàn)結(jié)合功能布局的一大限制因素。

為此，“人防防火”規(guī)范中提出了在人防坑道、地道工程中，采用避難走道作為防火分隔，借此來(lái)解決人防坑道內(nèi)疏散距離過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題［5，7］。目前，避難走道多在明挖施工的地下人防工程中使用［8-9］，在現(xiàn)有的人防坑道改擴(kuò)建工程中則沒(méi)有先例可以借鑒。本文借杭州市某人防工程改擴(kuò)建的工程實(shí)例，來(lái)探討在坑道工程中通過(guò)設(shè)置避難走道解決防火安全疏散問(wèn)題的可行性及避難走道的營(yíng)造方式。

1 工程概況

某人防坑道工程位于杭州某山體內(nèi)，始建于20世紀(jì)70年代，建筑形式為山體坑道式人防工程。針對(duì)該人防工程實(shí)施的改造擴(kuò)建主要分為兩個(gè)部分：一是對(duì)原有人防坑道進(jìn)行拓寬，對(duì)西端現(xiàn)有的1號(hào)口部進(jìn)行改造；二是在原有坑道工程的基礎(chǔ)上，新增坑道，平時(shí)作為民政防災(zāi)物資庫(kù)使用。其戰(zhàn)時(shí)功能定位為人防專業(yè)隊(duì)?wèi)?zhàn)備物資庫(kù)，平時(shí)功能為民政應(yīng)急救災(zāi)物資庫(kù)，為丙類物資庫(kù)房。

1.1 坑道現(xiàn)狀

原坑道總長(zhǎng)度約1.1 km，西端有兩個(gè)人防口部（1號(hào)口部和2號(hào)口部），可通往城市道路；東端口部在山體另一側(cè)，并有人防坑道支洞與其他人防工程連通。本次改擴(kuò)建的區(qū)段位于坑道西端，總長(zhǎng)為320 m?，F(xiàn)有坑道的平面布置見(jiàn)圖1。

既有坑道斷面寬度平均為4.48 m，高度僅為3 m左右，斷面形式為割圓直墻拱形?？拥纼?nèi)部還有幾處小型硐室，分布在坑道兩側(cè)。該坑道建筑年代久遠(yuǎn)，坑道大部分洞身沒(méi)有被覆襯砌，防護(hù)設(shè)備缺失，通風(fēng)不暢，已不能滿足人防工程的防護(hù)要求。

1.2 改造后概況

改造后的人防坑道與原坑道平面走向保持一致，結(jié)構(gòu)凈寬度達(dá)到7 m，作為平時(shí)人員進(jìn)出、車輛通行的主通道。西端1號(hào)口部拓寬后作為戰(zhàn)時(shí)和平時(shí)使用的主出入口，滿足車輛雙向通行要求，結(jié)構(gòu)凈寬7 m；2號(hào)口部作為緊急疏散出入口，結(jié)構(gòu)凈寬4 m。另新增三條物資庫(kù)坑道。改擴(kuò)建后的工程平面見(jiàn)圖2。

圖2 人防坑道改造后平面圖

新增的救災(zāi)物資庫(kù)坑道垂直于現(xiàn)有的人防坑道。坑道長(zhǎng)度為50 m，結(jié)構(gòu)凈寬為11 m，結(jié)構(gòu)凈高為6.5 m，斷面為割圓直墻式。每個(gè)物資庫(kù)的建筑面積約為570 m3。物資庫(kù)坑道斷面見(jiàn)圖3。

圖3 物資庫(kù)坑道斷面圖

坑道內(nèi)部利用現(xiàn)有的硐室，設(shè)置有消控室、柴油發(fā)電機(jī)房、變配電室、消防水池、消防泵房、補(bǔ)風(fēng)機(jī)房、排煙機(jī)房和戰(zhàn)時(shí)風(fēng)機(jī)房。

改擴(kuò)建后工程總建筑面積為5 898 m2（原坑道建筑面積為3 790 m2，新增面積為2 108 m2），其中三個(gè)物資庫(kù)坑道建筑面積為1 740 m2，附屬房間及通道面積為4 158 m2（其中主通道面積為2 231 m2）。

2 防火安全設(shè)計(jì)

本工程平面方案在人員安全疏散設(shè)計(jì)時(shí)遇到了困難。為滿足市級(jí)救災(zāi)物資庫(kù)的建設(shè)規(guī)模要求，物資庫(kù)坑道需要具備一定的規(guī)模，而單個(gè)物資庫(kù)坑道的建筑面積受防火分區(qū)最大允許建筑面積的限制。從實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性考慮，要增大規(guī)模就需多設(shè)置物資庫(kù)?！敖ㄒ?guī)”中5.3.12有如下規(guī)定：地下、半地下建筑每個(gè)防火分區(qū)的安全出口數(shù)量不少于兩個(gè)。當(dāng)2個(gè)防火分區(qū)相鄰布置時(shí)，每個(gè)防火分區(qū)可利用防火墻上1個(gè)通向相鄰分區(qū)的防火門作為第二安全出口，但必須有1個(gè)直通室外的安全出口。本工程設(shè)有三個(gè)物資庫(kù)坑道，要為每個(gè)物資庫(kù)防火分區(qū)設(shè)置至少一處直通室外的出入口，這在坑道工程中是難以實(shí)現(xiàn)的。如何有效解決防火安全疏散問(wèn)題，是本工程實(shí)現(xiàn)改造的關(guān)鍵。

2.1 防火分區(qū)及安全出口

坑道主體結(jié)構(gòu)耐火等級(jí)為一級(jí)。主通道劃分為一個(gè)防火分區(qū)，設(shè)有1號(hào)、2號(hào)口部?jī)蓚€(gè)安全出口。每個(gè)物資庫(kù)坑道自成一個(gè)防火分區(qū)。

在設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和自動(dòng)滅火系統(tǒng)后，物資庫(kù)坑道的規(guī)模符合“人防防火”規(guī)范4.1.4和“建規(guī)”中5.3.1防火分區(qū)最大允許建筑面積的規(guī)定。

消控室和戰(zhàn)時(shí)柴油發(fā)電機(jī)房分別自成防火分區(qū)，建筑面積均小于200 m2，按照規(guī)范規(guī)定可只設(shè)一個(gè)安全出口（出入口凈寬1.5 m）。避難走道視作安全區(qū)域，不再劃分防火分區(qū)。

改造后的人防坑道防火分區(qū)及設(shè)置見(jiàn)表1。

表1 防火分區(qū)及參數(shù)

2.2 消防設(shè)施

1）主通道和物資庫(kù)坑道均設(shè)室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)；物資庫(kù)中加設(shè)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。

2）室內(nèi)消火栓系統(tǒng)和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)均采用消防水池為水源。

3）主通道和物資庫(kù)均設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)。

4）整個(gè)人防工程設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)與消防設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)及火災(zāi)事故廣播通訊系統(tǒng)，由設(shè)在消控室中的機(jī)房集中控制。

5）坑道內(nèi)部設(shè)置變配電所，各類消防負(fù)荷按照一級(jí)負(fù)荷供電。除工作照明外還設(shè)應(yīng)急照明。應(yīng)急照明電源自EPS接引，滿足戰(zhàn)時(shí)持續(xù)供電時(shí)間達(dá)到人防隔絕防護(hù)時(shí)間2 h。

2.3 避難走道設(shè)置

避難走道的概念最早見(jiàn)于“人防防火”規(guī)范，主要用于人防工程平時(shí)利用的建筑功能布局中；“建規(guī)”后來(lái)引用了這一概念，正式將其引入了民用建筑設(shè)計(jì)中。根據(jù)規(guī)范的相關(guān)條文，避難走道的功能和防煙樓梯間相似，人員進(jìn)入避難走道后視作進(jìn)入安全區(qū)域。在本工程中，三個(gè)物資庫(kù)可以利用通往主通道的防火門作為一個(gè)安全出口，但要為三個(gè)物資庫(kù)坑道分別設(shè)置一個(gè)通向室外的出入口則十分困難，受到外部環(huán)境的限制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因此考慮設(shè)置避難走道作為主要的疏散渠道，進(jìn)行防火安全疏散設(shè)計(jì)。

避難走道串聯(lián)三個(gè)物資庫(kù)坑道，設(shè)有兩個(gè)出入口。一端由原坑道西端的二號(hào)口部直通到室外，另一端由原坑道東端通往室外。每個(gè)物資庫(kù)坑道一端通向主通道，借用主通道防火分區(qū)的出入口；另一端通向避難走道，形成直通室外的出入口。

2.4 疏散參數(shù)驗(yàn)算

有別于一般地下空間，本工程中平時(shí)進(jìn)出的人員主要是物資庫(kù)的管理人員和物資裝卸人員，對(duì)物資庫(kù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為熟悉，且沒(méi)有長(zhǎng)期停留的人員，在新消防法中不屬于人員密集場(chǎng)所。確定以避難走道作為防火分隔后，本工程的防火安全疏散指標(biāo)如下：

2.4.1 疏散時(shí)間

疏散時(shí)間是指工程內(nèi)部人員通過(guò)安全出口進(jìn)入安全區(qū)域所需的最長(zhǎng)時(shí)間。防火安全疏散設(shè)計(jì)的目的就是保證工程內(nèi)部人員在疏散時(shí)間內(nèi)能通過(guò)防火分隔進(jìn)入安全區(qū)域內(nèi)。

“人防防火”規(guī)范中規(guī)定的疏散時(shí)間是3 min?！敖ㄒ?guī)”中規(guī)定，一、二級(jí)耐火等級(jí)建筑的疏散時(shí)間根據(jù)其不同的功能從2～4 min不等。本工程為滿足平時(shí)功能需要，參照“建規(guī)”5.5.16條文執(zhí)行，取2 min。

2.4.2 疏散人員

本工程平時(shí)功能為救災(zāi)物資庫(kù)（丙類物資庫(kù)），戰(zhàn)時(shí)功能為人防專業(yè)隊(duì)?wèi)?zhàn)備物資庫(kù)。相關(guān)規(guī)范中沒(méi)有同類建筑人員密度取值的建議值。

本工程參考其他同等功能和規(guī)模的物資庫(kù)的管理人員配備，取物資庫(kù)人員密度為0.05人/m2，主通道人員密度為0.15人/m2。

2.4.3 疏散距離

在設(shè)置了避難走道后，物資庫(kù)坑道內(nèi)的人員可通過(guò)安全出口進(jìn)入主通道或避難走道進(jìn)行避險(xiǎn)，疏散距離為30 m。主通道內(nèi)的人員可通過(guò)1號(hào)、2號(hào)口部直接疏散至室外，或通過(guò)與物資庫(kù)相連的安全出口進(jìn)入物資庫(kù)，最終經(jīng)由避難走道疏散，疏散距離為60 m。

2.4.4 疏散速度

人群的疏散速度與人員密度、疏散環(huán)境有很大關(guān)系。在火災(zāi)工況下，由于能見(jiàn)度和地下空間通視性較差，疏散速度比正常行走要慢。本工程中參照其他研究資料［5］，疏散速度取1 m/s。安全出口處人員流動(dòng)系數(shù)為1.3人/m·s，安全裕度取2，即兩倍疏散行動(dòng)時(shí)間。

2.4.5 疏散寬度指標(biāo)

每個(gè)防火分區(qū)安全出口的總寬度=設(shè)計(jì)容納總?cè)藬?shù)×疏散寬度指標(biāo)。安全出口、疏散口、疏散走道的最小凈寬為1.1 m。

本工程的疏散寬度指標(biāo)按照“建規(guī)”規(guī)定，為每100人不小于0.75 m。

疏散參數(shù)核算：

物資庫(kù)坑道需要的安全出口總寬度=疏散人數(shù)×疏散百人指標(biāo)=

經(jīng)驗(yàn)算，在采用了避難走道作為疏散渠道后，主通道和物資庫(kù)坑道的設(shè)計(jì)疏散出口總寬度滿足規(guī)范要求。

2.4.6 疏散時(shí)間驗(yàn)算

經(jīng)驗(yàn)算，在采用了避難走道作為疏散渠道后，主通道和物資庫(kù)坑道的疏散口數(shù)量和寬度均滿足規(guī)范要求。

2.5 防排煙設(shè)計(jì)

本工程主通道為平時(shí)物資運(yùn)輸和人員進(jìn)出的主要通道，自成一個(gè)防火分區(qū)，劃分為兩個(gè)防煙分區(qū)，采用機(jī)械補(bǔ)風(fēng)和機(jī)械排煙的防煙方案?；馂?zāi)工況下，通向物資庫(kù)的防火門關(guān)閉，開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，通過(guò)主通道機(jī)械補(bǔ)風(fēng)，由通道頂部風(fēng)道排出煙氣。

本工程平時(shí)作為救災(zāi)物資庫(kù)使用，所儲(chǔ)備的物資有棉被、帳篷等可燃物，燃燒速度快，每個(gè)物資庫(kù)坑道自成一個(gè)防煙分區(qū)。火災(zāi)工況下，考慮密閉防煙加水噴淋滅火。當(dāng)確認(rèn)火災(zāi)撲滅后，進(jìn)行通風(fēng)換氣。

3 避難走道設(shè)計(jì)

3.1 構(gòu)筑形式

避難走道與3個(gè)物資庫(kù)坑道相連，西端直通室外形成2號(hào)口部，向東通向原有人防坑道的東端出入口，直通室外；與物資庫(kù)相連部分采用防火隔墻與物資庫(kù)分隔，其余部分采用暗挖通道的形式獨(dú)立修建。其凈空滿足人員疏散通行要求；通道內(nèi)設(shè)置防火、防煙設(shè)施（斷面形式及內(nèi)部設(shè)備見(jiàn)圖4）。人員通過(guò)前室進(jìn)入避難走道后，即視作進(jìn)入安全區(qū)域。

圖4 避難走道暗挖部分典型斷面圖

3.1.1 建筑凈空

根據(jù)前文計(jì)算，避難走道凈寬不小于物資庫(kù)坑道通向避難走道的疏散口的最小凈寬之和，在兩側(cè)各預(yù)留設(shè)備安裝區(qū)域后，避難走道結(jié)構(gòu)凈寬取4 m。

避難走道人員通行區(qū)域空間最小高度要求為2.5 m，頂部預(yù)留風(fēng)機(jī)、風(fēng)管等設(shè)備安裝空間后，結(jié)構(gòu)凈高為4.72 m。

3.1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

避難走道暗挖部分采用直墻曲拱式斷面，混凝土襯砌厚度300 mm，耐火極限不小于3 h。

避難走道與物資庫(kù)坑道相連的區(qū)段采用耐火極限不小于3 h的防火實(shí)墻進(jìn)行分隔。

各物資庫(kù)防火分區(qū)通往避難走道的出入口門洞凈寬為1.5 m，設(shè)有常開(kāi)式甲級(jí)鋼質(zhì)防火門。

避難走道內(nèi)部裝修材料一律采用A級(jí)。

3.2 防煙通風(fēng)設(shè)施

避難走道設(shè)置正壓送風(fēng)系統(tǒng)，并在與各防火分區(qū)相連的出入口設(shè)置與防火分區(qū)相連的前室。前室的面積不小于6 m2。

火災(zāi)工況下，正壓送風(fēng)系統(tǒng)從設(shè)置在通道頂部的新風(fēng)管引入新風(fēng)，通過(guò)設(shè)置在前室入口門處的出風(fēng)口對(duì)火災(zāi)區(qū)域的前室進(jìn)行加壓送風(fēng)，保持前室的余壓值為25～30 Pa。機(jī)械加壓送風(fēng)量按前室入口門洞風(fēng)速1.2 m/s計(jì)算確定，并考慮系統(tǒng)的漏風(fēng)量。

3.3 機(jī)電設(shè)施

避難走道內(nèi)設(shè)置消火栓與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，以及火災(zāi)事故廣播通訊系統(tǒng)和疏散指示器?；馂?zāi)時(shí)將播放疏散指示廣播。避難走道內(nèi)的消防設(shè)備由消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)統(tǒng)一控制，納入坑道整體消控系統(tǒng)。

火災(zāi)工況下，疏散走道內(nèi)的照明及疏散指示器的應(yīng)急照明電源由EPS接引，持續(xù)供電時(shí)間達(dá)到人防隔絕防護(hù)時(shí)間2 h。

3.4 疏散路徑

火災(zāi)工況下，物資庫(kù)內(nèi)的人員將通過(guò)前室進(jìn)入避難走道，或經(jīng)由常開(kāi)式甲級(jí)防火門進(jìn)入與物資庫(kù)相鄰的主通道進(jìn)行避險(xiǎn)。

5 結(jié) 語(yǔ)

隨著城市地下空間建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，人防工程作為地下空間的重要組成部分，除了自身的防護(hù)功能以外，被賦予越來(lái)越多的市政公用功能。對(duì)早期人防工程的“平戰(zhàn)結(jié)合”改造利用，在不增加城市用地需求的基礎(chǔ)上，投入一定的資金即可將這些閑置的地下空間重新整合，加以利用。這樣做既節(jié)約了寶貴的空間，又充分發(fā)掘了這些人防工程在防護(hù)效益以外的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

在這樣的背景下，本工程對(duì)人防坑道結(jié)合市政設(shè)施建設(shè)進(jìn)行了積極探索。而避難走道的設(shè)置對(duì)“平戰(zhàn)結(jié)合”改造中時(shí)常遇到的疏散距離過(guò)長(zhǎng)，直通室外出入口設(shè)置困難的問(wèn)題提供了一個(gè)解決方案。在山體人防坑道的建設(shè)和利用中起到了重要作用。同時(shí)，對(duì)人防工程的平時(shí)綜合利用解除了限制，打開(kāi)了人防坑道利用的新思路。

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中圖分類號(hào)：TU998.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1008-3707（2016）02-0006-05

收稿日期：2015-10-29

作者簡(jiǎn)介：鄭 楠（1984—），女，四川南充人，工程師，從事隧道工程、地下工程等領(lǐng)域的設(shè)計(jì)與科研工作。