带有上盖物业开发的市域铁路地下停车场消防排烟系统设计研究

郭小强

中铁上海设计院集团有限公司 上海 200070

引言

随着我国经济社会发展，一些城市为服务通勤和满足快捷出行需求，开展了市域（郊）铁路建设实践，并成功建设运营了若干条示范线工程。而市域铁路停车场同地铁停车场一样占地面积大、经济效益差。在如今城市土地稀缺背景下，国内多地均不断尝试对市域铁路停车场在满足相关功能前提下进行上盖物业开发，以提高土地利用率。一般同类型工程项目，存车区和咽喉区为露天设置，而本工程为市域动车组地下停车场，其功能与地铁停车场类似。地铁停车场可依据《地铁设计防火标准》GB51298-2018设置在地下。但市域动车组与地铁车辆制式和供电方式不同，因而无法直接参照《地铁设计防火标准》GB51298-2018。目前，市域铁路相关行业防火设计规范对地下存车库、咽喉区均没有明确规定其火灾危险性类别；此外，由于存车库和咽喉区面积过大，防火分区划分及防火分隔存在难点，最终决定对本工程开展特殊消防设计。

1 工程概况

本工程是某地两条市域铁路线的地下停车场，由存车库、咽喉区、工程车库、材料库、练兵区、综合楼地下区域组成，总建筑面积约11.7×104m2，地面为市政道路及配套综合楼等物业开发，总建筑面积约20.2×104m2。存车库主要承担两条市域线部分动车组的洗车及存放作业，共10个柱跨，每个柱跨内2条存车线，其中8条存车线兼洗车功能，存车库总面积4.41×104m2。地下层高11m。咽喉区为列车轨行区，总面积2.73×104m2。列车白天线上运营，夜间停放地下停车场，无乘客经停。本工程除咽喉区和存车库之外的所有区域均可参考现行相关规范进行消防设计。

2 特殊消防排烟设计与验证

2.1 特殊消防设计依据

鉴于该工程在消防设计时需提出创新理念和采用新技术手段，因而依据《建设工程消防设计审查验收管理暂行规定（建设部令〔2020〕第51号）》中的“第十四条 具有下列情形之一的建设工程是特殊建设工程：（八）城市轨道交通、隧道工程，大型发电、变配电工程”以及“第十七条 特殊建设工程具有下列情形之一的，建设单位除提交本规定第十六条所列材料外，还应当同时提交特殊消防设计技术资料：（二）消防设计文件拟采用的新技术、新工艺、新材料不符合国家工程建设消防技术标准规定的。”相关规定[1]，特此开展消防专项研究，以进一步完善消防设计。

2.2 咽喉区与存车库火灾危险性分析

咽喉区是列车轨行区，主要布置道岔、轨道及接触网。对咽喉区而言，任何条件均不允许有列车停留，故可认为该区域无可燃物，按《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）对场所火灾危险性的判定准则，可把咽喉区的火灾危险性归类为戊类，且该区域无人员进行停留，无须设置排烟系统、喷淋系统。

存车库是地下停车场的主要功能区，承担市域动车组停放和整备工作。存车库可燃物就是动车组，火灾危险性较高，应进行消防设计。

2.3 存车库特殊消防设计

2.3.1 动车组火灾载荷确定。存车库内列车火灾规模参考《铁路隧道防灾疏散救援工程设计规范》TB 10020-2017第3.0.12条要求，动车组火灾规模为15MW。借鉴《建筑防烟排烟系统技术标准》GB 51251-2017 中4.6.7条，对设置喷淋场所的火灾规模进行折减[2]。据4.6.7条文解释，若房间按照高大空间场所设计的湿式灭火系统并采取相关措施，其允许最大净空高度可至12～18m，本工程符合折减要求。借鉴《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB 51251-2017）中表4.6.7中“仓库”的折减程度，由无喷淋情况下的火灾规模20MW折减至有喷淋条件下的4MW，故本工程动车组的火灾规模亦考虑由无喷淋情况下的15MW折减至有喷淋条件下的4MW[3-4]。另一方面，考虑到存车库为2列位，可能存在列车车厢火灾蔓延情况，因而采用2倍的安全系数得出8MW的火灾规模取值。

2.3.2 排烟分区划分。存车库内两列车为一组，成组成跨排列。沿着纵向立柱之间设置固定挡烟垂壁，底部距轨顶7.6m。则存车库每跨之间形成了一个“类隧道”的排烟分区，如图1所示。存车库共划分10个排烟分区，单个排烟分区面积约为4000-5000m2。

图1 整个存车库被分为10个“类隧道”排烟分区示意图

2.3.3 火灾场景设计与排烟系统模拟分析。

2.3.3.1 设定FLUNET总体模型。对存车库排烟分区进一步划分，每2节车厢为一个排烟单元，上方均布10个排烟口，每列头尾两端无车区域各布置一个辅助排烟单元，共66个排烟单元。

表1 火灾场景设定表

2.3.3.2 设定火灾场景。火灾场景A1-1、A1-2火灾增长系数（t²）为0.044kW/m2（图2）。考虑火灾发生于停车场存车库A位置，起火源位于列车车厢底部，参照《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB 51251-2017），系统排烟量预设为22×104m3/h。分别考虑两种不同的排烟模式，分析机械排烟系统效能。

图2 场景A1-1、A1-2热释放速率曲线

图3 火源点位图

其一，火灾场景A1-1。火源位置所在排烟分区3所有排烟口全部开启，排烟口风速为2.32m/s。

其二，火灾场景A1-2（集中排烟模式）。火源位置所在防烟分区3仅开启着火车厢上方对应排烟单元16的10个排烟口，排烟口风速为9.28m/s。

以上两种火灾场景下，火源位置相邻排烟分区2所有补风口全部开启，补风口风速为2.78m/s。

2.3.3.3 FLUNET模拟结果对比分析。由图2可知，列车热释放速率在600s左右达到最大值8MW，故模拟结果取t=600s和稳定阶段的1200s的模拟区域烟气弥漫示意图和断面温度作为分析对象（温度单位：℃）。

图4 A1-1、A1-2 场景 断面温度示意图

观察场景A1-1结果，在火灾发生600秒左右达到峰值后稳定，烟气大量扩散至相邻防烟分区，无法有效将火灾烟气扩散范围限制在单一排烟分区内，但烟气浓度较低，相邻区间温度上升。少量烟气从车库入口处扩散出库外，不会影响消防救援实施。同时可以保证离地5m以下温度不受影响，对人员安全疏散不会造成不利影响。

观察场景A1-2模拟结果，可以发现，A1-2集中排烟模式的排烟效果要明显优于A1-1，同时A1-2集中排烟模式排烟效果较好。

本工程采用A1-2模式进行排烟系统设计，在排烟系统控制方面，当火灾报警点位于单个排烟单元中部时，开启该排烟单元排烟口，效果最佳。在火灾报警点位于两个排烟单元交界处时，开启该排烟单元及相邻排烟单元排烟口，效果最佳，并可有效防止交界处烟感误报。

3 结束语

作为全国首个市域铁路地下停车场，消防设计在面临无规范可参照且采用消防新技术时，应开展特殊消防设计，并应得到消防主管部门的认可。

进行消防排烟系统设计时，不仅要考虑房间类型与属性，还应根据其内部存放可燃物火灾规模来进行排烟量的计算。