从坪头水电站建筑消防设计看防火规范的应用

王 丽，张惠芝

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院建筑分院，四川 成都 610072)

1 前 言

水电站大多距离城镇较远，电厂内设备多且分散，厂内储存有透平油与绝缘油，引起火灾的几率大，火灾危险性大，发生火灾后损失严重，影响面广，因此水电站防火设计就尤为重要。在此，笔者根据对坪头水电站的消防设计实践，提出水电站防火设计执行标准的几个问题，共同探讨。

坪头水电站是以发电为单一开发目标的引水式水电工程，工程枢纽由拦河闸坝、进水口、压力隧洞、调压井、压力管道及地下发电厂房等组成。电站装机容量18万kW，多年平均发电量8.61亿kW·h。

厂区枢纽建筑物包括地下主厂房、副厂房、主变洞室、尾水洞、交通洞、出线通风及地面出线场等。主机间分三层布置，自上而下为：发电机层、水轮机层和球阀层，其高程分别为602.5m、594.7m和589.0m。安装间分三层布置，上为安装间；中为空压机、油处理室；最下层为渗漏集水井。副厂房分三层，第一层布置厂用低压配电盘室；第二层布置厂用变压器和蓄电池；第三层布置中控室。主变洞室分二层，第一层布置两台变压器，高程602.5m；第二层布置GIS设备，高程613.5m。出线场布置在洞外。

进厂交通洞为城门洞形，交通洞高程609.0m，高于最高洪水位600.0m，洞口设有回车场。

2 防火规范的应用

2.1 生产的火灾危险性分类

SDJ278-90《水利水电工程设计防火规范》(以下简称《水规》)第2.0.1条规定，水力发电厂的火灾危险性应依据国家标准GB50016-2006《建筑设计防火规范》(以下简称《建规》)规定的原则执行。现行国家标准《建范》规定，生产的火灾危险性应根据生产中使用或生产的物质性质及其数量等因素划分。第3.1.2条中特别强调同一座厂房或厂房的任一防火分区内有不同火灾危险性生产时，该厂房或防火分区内的生产危险性分类应按火灾危险性较大的部分确定。当符合下述条件之一时，可按火灾危险性较小的部分确定：

火灾危险性较大的生产部分占本层或本防火分区面积的比例小于5%或丁、戊类厂房内的油漆工段小于10%，且发生火灾事故时不足以蔓延到其他部位或火灾危险性较大的生产部分采取了有效的防火措施。

《水规》第4.1.1条明确规定，水力发电厂和水泵站的主、副厂房的火灾危险性类别为丁类。对厂房内的丙类生产场所应作局部分隔，并配置相应的消防设施。

在已批准的《坪头水电站消防设计报告》(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院2009年4月)中，生产厂房火灾危险性分类按现行国家标准GB50016-2006《建筑设计防火规范》 规定的原则划分，其火灾危险性类别为丙类、丁类或戊类。

坪头水电站技施设计中生产厂房火灾危险性划分的原则主要依据《水规》第2.0.1条和现行国家标准GB50016-2006《建筑设计防火规范》 规定的原则划分，同时执行《水规》第4.1.1条规定将坪头水电站主、副厂房的火灾危险性类别定为丁类。

电站副厂房共三层，第一层布置厂用低压配电盘室；第二层布置厂用变压器室和蓄电池室；第三层布置中控室。按《水规》表2.02中的规定，厂用低压配电盘室危险性为丁类，厂用变压器室和蓄电池室、中控室其危险性均为丙类，火灾危险性较大的生产部分占本防火分区面积的比例大于5%，未满足规范要求。但设计采取了以下有效防火措施：

(1)各房间通向走道的门均采用甲级防火门;

(2)房间隔墙采用240厚页岩实心砖(耐火极限>1.0h)分隔;

(3)减小房间至疏散出口的距离，副厂房各房间至楼梯间的距离最远为10.0m;

(4)增加疏散出口，除设有通向主厂房的主要疏散出口外还在通风层设有经通风洞至室外的疏散通道。

以上措施满足《水规》第4.1.1条关于对厂房内的丙类生产场所应作局部分隔， 因此将电站副厂房的火灾危险性仍定为丁类。

2.2 构件的耐火等级和耐火极限

《水规》对主要生产建筑物、构筑物、辅助生产建筑物、附属建筑物、构筑物做了详细的耐火等级分类，其构件的燃烧性能和耐火极限不应低于表2.0.2的规定，即大部分为二级，个别为三级。此规定适合地面、地下厂房。

《建规》对厂房的耐火极限划分为四级，未对建筑物进行详细归类。

《水规》第2.0.3条指出水力发电厂和水泵站建筑物的耐火等级分为三级。

同时《水规》《建规》分别对建筑物、构筑物构件的耐火极限做了规定，其中有3处规定略有不同：

(1)《水规》规定防火墙耐火极限为4.0h，而《建规》规定防火墙耐火极限为3.0h；

(3)《水规》承重墙、楼梯间电梯井的墙耐火极限为3.0h，《建规》规定为2.0h。

除上述部位耐火极限不同外，其余构件的耐火极限在两个规范中要求一致。

可见，《水规》标准约高于《建规》标准。

坪头水电站厂房为地下式厂房，建筑物、构筑物的耐火等级设计均考虑提高一级，即按一级耐火等级考虑。由于设计全部采用240厚实心页岩砖隔墙，构件耐火极限按《水规》标准考虑，以满足规范的最低要求。

2.3 防火分区

《水规》未对建筑分区作规定，主要按《建规》规定执行。《建规》第3.3.1条对厂房的层数、防火分区的最大允许建筑面积作了详细规定，对于丁类一级多层厂房，最多允许层数不限，防火分区建筑面积不限。

根据坪头水电站枢纽布置及生产特点，按《建规》执行标准地下主、副厂房可以划分为一个防火分区。考虑到坪头水电站地下厂房空间大、火灾危险性部位多，参考采用目前水电站通用做法，按建筑物部位对主厂房、副厂房、主变洞室、出线场、出线洞等部位进行防火分区，更好地满足了消防要求。

2.4 建筑高度

水电站建筑可以分为地面建筑和非地面建筑两类，非地面建筑包括地下建筑(含山体内建筑)和坝内建筑等形式。《水规》中没有明确界定地面建筑和非地面建筑基准标高和高度计算方法，但使用了水电站建筑“高度”的概念。水电站工程是以高程来定位建筑物、构筑物和设备位置的。由于地形和工艺的限制，不同的建筑所在高程不尽相同，很难按照一般的工业与民用建筑一样，有相对确定、统一的建筑基准标高。

而《建规》GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》在总则中就分别对地面建筑高度的概念、计算做了明确的规定。这更便于设计人员根据各类建筑的火灾危险性的不同、人员疏散和火灾扑救的难易程度等分别进行消防设计。

(2)农村居民点空间规模分布“热点”图结果表明，规模分布特征与密度分布特征呈现明显的负相关现象，农村居民点分布呈现大规模低密度和小规模高密度的空间关联特征。陇川县各乡镇农村居民点分布数量及规模差异显著，章凤镇和陇把镇农村居民点景观分布连片集中，清平乡、王子树乡、勐约镇与城子镇农村居民点景观更为分散破碎。

坪头水电站地下主厂房的高度如按照水工专业是从压力管道开挖平面至发电机层拱顶来确定，这样建筑高度远超过24.0m，防火分区面积也超规范。但《建规》对建筑高度规定未对地下建筑做出具体的要求。依据水电站值班人员少、防火等级高、保护措施全面、疏散通道多的特点，将地下主厂房按多层厂房考虑。坪头地下副厂房则因人员相对集中，总层数3层，高度18.7m，设计主要依据《建规》对高度的规定按多层厂房考虑。

2.5 消防车道

《水规》第3.3.2条，根据总装机容量规定了消防车的配置数量；第3.3.3条对消防车道的形式及尽头位置作了原则性规定。对非地面建筑来说，《水规》要求消防车道的尽头位置仅考虑到达交通洞地面入口处。《水规》规定消防车道的宽度不应小于3.5m，当道路上空有障碍物时，其距地面净高不应小于4m；《建规》对消防车道的净高和净空规定均不应小于4.0m，还要求坡度不宜大于3%。《水规》第3.3.3条规定回车场面积不小于12m×12m，供大型消防车使用的回车场面积不应小于15m×15m。《建规》第6.0.10条规定，供大型消防车使用的回车场面积不宜小于18m×18m。

坪头水电站装机容量为180MW，按《水规》第3.3.2条规定配置有牵引机动消防泵。本电站不存在使用消防车问题，但在工程设计中仍按消防车通行考虑，进厂交通洞宽7.2m、高8.3m(拱顶)，在电站进厂交通洞口设有大于15m×15m回车场，主厂房安装间净尺寸为18m×16m满足消防车在厂内回车的要求。

2.6 防火间距

《建规》《水规》对地面建筑防火间距做了详细规定。《水规》第3.2.1条明确规定，厂区内相邻厂房直接的防火间距应按现行的国家标准《建规》的要求执行。

电站地下厂房与其他建筑物无防火间距问题。厂区地面建筑仅布置有出线场、风机室、水泵房、综合楼，其耐火等级均为一级。出线场、风机室布置在进风洞附近同一高程平台场地内，出线场内最近的构筑物距风机室约10.0m，水泵房、综合楼布置在进厂交通洞口，防火间距大于9.0m，满足防火规范要求。

2.7 安全疏散

对水电站工程的安全疏散设计，应当根据水电站的规模、人员编制、活动特点和频率、厂房布局等合理设计，尤其是对于非地面建筑和人员相对集中的建筑，应当强化安全疏散设计，防止和减少人员伤亡。

按照《水规》的第4.2.2条规定，地下厂房的发电机层的安全出口不应少于2个，且必须有一个直通屋外地面，并明确规定进厂交通洞隧道的出口可作为直通屋外地面的安全出口。厂房出线或通风用的隧道及竖井出口作为通至屋外地面的安全出口。当出线或通风用的廊(隧)道、竖井兼作安全出口时，应与出线、通风管道隔开，其宽度、高度应满足安全疏散要求。《水规》第4.2.4条规定副厂房的安全疏散出口不应少于2个；当副厂房每层建筑面积不超过800m2，且同时值班人数不超过15人时，可设1个。《建规》规定安全出口应分散布置。厂房的每个防火分区、一个防火分区内的每个楼层，其安全出口的数量应经计算确定，且不应少于2个；当地下厂房建筑面积小于或等于50m2、经常停留人数不超过15人可设置1个安全出口。《建规》第3.7.3条还规定，地下、半地下厂房或厂房的地下室、半地下室，当有多个防火分区相邻布置并采用防火墙分隔时，每个防火分区可利用防火墙上通向相邻防火分区的甲级防火门作为第二安全出口，但每个防火分区必须至少有1个直通室外的安全出口。

《水规》第4.2.5条规定，主厂房室内最远工作地点到该层最近的安全疏散出口的距离不应超过60m。多层副厂房的安全疏散距离不限；《建规》第3.7.4条规定，丁类一、二级单、多层厂房内任一点到最近安全出口的距离不限。

《水规》第4.2.8条对安全疏散用的门、走道和楼梯做了明确规定：门净宽不应小于0.9m，并应向疏散方向开启；走道的净宽不应小于1.2m；楼梯净宽不应小于1.1m，坡度不宜大于45°。主厂房、泵房之间的楼梯净宽不宜小于0.8m。对于厂房内的疏散楼梯、走道、门的各自总净宽度应根据疏散人数，按《建规》表3.7.5的规定计算确定。疏散楼梯的最小净宽度不宜小于1.1m,疏散走道的最小净宽度不宜小于1.4m，门的最新净宽度不宜小于0.9m。

《水规》第4.2.7条仅对高层副厂房规定应设封闭楼梯间和1台消防电梯，并应符合现行的国家标准《建规》的有关规定。这与《建规》关于封闭楼梯间的规定有很大不同。《建规》第3.7.6条规定，高层厂房和甲、乙、丙类多层厂房应设置封闭楼梯间或室外楼梯，室外楼梯、封闭楼梯间、防烟楼梯间的设计应符合规范第7.4节的有关规定。第7.4.2条对当封闭楼梯间不能天然采光和自然通风时，应按防烟楼梯间的要求设置。

坪头地下主厂房内设有2座钢筋混凝土楼梯，可下至水轮机层、球阀层。发电机层设有 3个安全疏散出口，进厂交通洞为主要消防出口，通过母线洞经交通洞至室外为第二消防出口，通过副厂房经通风洞至室外可作为第三消防出口。水轮机层设有 2个安全疏散出口，设有 2个楼梯出口，经主厂房疏散；球阀层设有2个楼梯出口，经主厂房疏散。所有室内最远工作地点到该层最近的安全疏散出口的距离不超过60m，楼梯宽度不小于1.1m，走道不小于1.2m，符合《规范》要求。

坪头地下副厂房布置有一个楼梯间，楼梯间宽大于2.4m，且屋面楼梯间经通风洞与室外地面相通，每层建筑面积小于800m2，同时值班人数不超过15人，符合可设有一个安全疏散出口的《水规》消防防火规范要求。每层最远房间门距楼梯间的距离小于10m，符合《建规》消防疏散要求。并在一层防火墙上设甲级防火门与主厂房发电机层相通。

主变洞室独自为一防火分区，包括主变压器层、GIS层。在主变洞室内两端各设一个楼梯，室内楼梯宽大于2.4m，一层主变压器各房间均直通主变运输道可至室外地面，二层GIS设备层经左右两侧楼梯经主变层到主变运输道。故各层均有两个安全疏散出口，符合防火规范要求。

出线场位于通风洞附近，地面建筑地面高程614.50m，场地尺寸40.0m×16.0m。四周设高于2.5m围墙与外界隔离，场内设有一个宽大于5.0m大门，接进厂交通洞公路。

3 结 论

《水规》规范启用时间为1990年，多年来未作修订，在执行过程中感觉到有不少具体问题尚待探讨。同时水利水电工程消防设计政策性强，政府主管部门把关严，但相对而言，设计规范要求不完善，过于笼统，缺乏针对性，在水利水电工程设计、施工、安装和验收工作中缺乏指导意义。由于水利水电工程具体情况千差万别，一个规范不可能包含全部要求，故在电站消防设计中还应参照其他相应规范，如《建筑设计防火规范》、《建筑内部装修设计防火规范》等，应优先按照《建规》标准执行，如实施有困难则应满足《水规》规定，力求做到安全、可靠、实用。

参考文献：

[1] 能源部、水利部水利水电规划设计总院，公安部消防局.SDJ278 90《水利水电工程设计防火规范》[S].北京：水利电力出版社，1990.

[2] 中华人民共和国公安部.GB50016-2006《建筑设计防火规范》[S].北京：中国计划出版社，2006.

[3] 中华人民共和国公安部.GB5022-95《建筑内部装修设计防火规范》[S].北京：中国建筑工业出版社，1995.

[4] 中华人民共和国公安部.GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》[S].北京：中国计划出版社，2005.