軌道交通人防工程丙級設(shè)防的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性分析

王玉輝, 陳思宏, 唐 鍇

(成都市人防建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司, 四川成都 610015)

隨著我國人民防空法的頒布和城市軌道交通地下工程的發(fā)展，完善軌道交通地下工程自身的防護(hù)能力，提升地下空間的防護(hù)功能，在未來的戰(zhàn)爭中造福人民，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全，軌道交通地下工程設(shè)防勢在必行。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50225-2005《人民防空工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]RFJ 02-2009《軌道交通工程人民防空設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]，軌道交通工程地下部分的建設(shè)應(yīng)兼顧人民防空的需要，滿足戰(zhàn)時及平時的功能要求。戰(zhàn)時，軌道交通地鐵車站各防護(hù)單元的抗力級別和防化等級是由當(dāng)?shù)厝朔乐鞴懿块T根據(jù)屬地人防建設(shè)規(guī)劃、各防護(hù)單元地理位置及人防重要性不同確定的。當(dāng)?shù)厝朔乐鞴懿块T可以根據(jù)重點(diǎn)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)防護(hù)的原則和方法，確定重點(diǎn)設(shè)防站和一般設(shè)防站，提出不同的戰(zhàn)時功能要求，科學(xué)采取丙級設(shè)防或丁級設(shè)防[3]，從而更好地貫徹“長期準(zhǔn)備、重點(diǎn)建設(shè)、平戰(zhàn)結(jié)合”的方針[1]。

我市目前已建成的軌道交通地鐵車站兼顧人員掩蔽工程基本都屬于丁級設(shè)防，本文結(jié)合成都市某重點(diǎn)設(shè)防站的地鐵工程實(shí)例，通過計(jì)算和分析，采用3種方案劃分防護(hù)單元，平戰(zhàn)結(jié)合設(shè)置最小防毒通道，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較，得出實(shí)施丙級設(shè)防的可行性，以及提出需要土建設(shè)計(jì)配合的一些問題。

1 工程實(shí)例分析

1.1 工程實(shí)例概況

成都市某地鐵線路，是重要的城市交通節(jié)點(diǎn)，規(guī)劃定為重點(diǎn)設(shè)防站。車站為地下2層12 m單柱島式標(biāo)準(zhǔn)車站，車站設(shè)4個出入口，2組風(fēng)亭，車站總長306.9 m，車站總建筑面積11 149 m2。戰(zhàn)時作為人員緊急掩蔽場所，丙級設(shè)防，可掩蔽人員數(shù)1 500人。車站總平面如圖1所示。

圖1 成都市某地鐵站方案總平面

1.2 丙級設(shè)防與丁級設(shè)防的對比

根據(jù)RFJ 02-2009《軌道交通工程人民防空設(shè)計(jì)規(guī)范》，GB 50225-2005《人民防空工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，GB 50225-2005《人民防空工程防化設(shè)計(jì)規(guī)范》，丙級防化的設(shè)計(jì)要求主要體現(xiàn)在幾個方面：

(1)出入口數(shù)量及布置要求。

(2)隔絕式防護(hù)與工程密閉要求。

(3)防護(hù)通風(fēng)要求。

1.2.1 出入口數(shù)量及布置要求

每個防護(hù)單元戰(zhàn)時人員出入口不應(yīng)少于2個(不含連通口和垂直式出入口)，并應(yīng)有不少于1個直通室外地面的戰(zhàn)時主要人員出入口(垂直式除外)。

本車站共設(shè)有4個平時使用人員出入口和1個緊急疏散通道，原丁級防化車站的設(shè)計(jì)中，設(shè)有2個戰(zhàn)時出入口，其中B號出入口為戰(zhàn)時主要出入口，D號出入口為戰(zhàn)時次要出入口，剩余出入口均采用臨戰(zhàn)門式封堵。

丙級設(shè)防車站的出入口數(shù)量要求與丁級設(shè)防一致。但需結(jié)合戰(zhàn)時主要人員出入口設(shè)置濾毒式通風(fēng)的超壓排風(fēng)口，并在防毒通道內(nèi)設(shè)置簡易洗消。

1.2.2 隔絕式防護(hù)與工程密閉要求

工程密閉要求，丙級設(shè)防和丁級要求一致，此處不做分析。

1.2.3 丙級設(shè)防的防護(hù)通風(fēng)要求

(1)戰(zhàn)時設(shè)清潔、濾毒和隔絕3種通風(fēng)方式。

(2)設(shè)計(jì)參數(shù)：二等人員新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)，清潔通風(fēng)不少于5 m3/h·p；濾毒式通風(fēng)不少于2 m3/h·p；最小防毒通道換氣次數(shù)不少于40次/h；清潔區(qū)超壓不少于30 Pa；隔絕防護(hù)時間不少于3 h；CO2容許體積濃度不大于2.5%。

(3)進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)的組成[4]，由進(jìn)風(fēng)豎井、清潔式進(jìn)風(fēng)防護(hù)密閉門帶油網(wǎng)濾塵器、進(jìn)風(fēng)機(jī)密閉門、過濾吸收器、密閉閥門、清潔風(fēng)機(jī)、濾毒風(fēng)機(jī)等防護(hù)通風(fēng)設(shè)備組成。新風(fēng)由進(jìn)風(fēng)井引入，進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)滿足3種通風(fēng)方式的進(jìn)風(fēng)要求。

(4)排風(fēng)系統(tǒng)的組成[4]，清潔式排風(fēng)由排風(fēng)機(jī)密閉門、清潔式排風(fēng)防護(hù)密閉門組成，由排風(fēng)井排向室外；濾毒時排風(fēng)為全工程超壓排風(fēng)，設(shè)于人員主要出入口，由密閉閥經(jīng)防毒通道、超壓排氣活門排向室外。

由上可以看出，丙級設(shè)防與丁級的不同之處在于，防護(hù)通風(fēng)方式需要設(shè)置濾毒通風(fēng)系統(tǒng)和超壓排風(fēng)設(shè)施。

1.3 防護(hù)單元的劃分

當(dāng)防護(hù)單元采取不同的方式劃分時，因清潔區(qū)容積大小的不同，濾毒通風(fēng)的計(jì)算會得出不同的結(jié)果。同時，防毒通道的容積大小也直接影響濾毒通風(fēng)和超壓排風(fēng)的設(shè)備數(shù)量，最終影響到土建和安裝的綜合造價。 現(xiàn)根據(jù)防護(hù)單元的不同劃分，形成3個方案。

1.3.1 方案1

考慮將車站主體，作為一個防護(hù)單元，與軌道區(qū)間連接的兩側(cè)均需設(shè)置區(qū)間隔斷門，這與丁級單側(cè)設(shè)置區(qū)間隔斷門有所不同，需在車站大里程端需增設(shè)一道區(qū)間隔斷門。其優(yōu)點(diǎn)在于，整個清潔區(qū)的空間較大，圍護(hù)結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉性能滿足要求。總?cè)莘e約為72 852 m3，通過計(jì)算隔絕時間能達(dá)到2天以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于丙級防化的隔絕時間3 h要求。

因?yàn)榉蓝就ǖ赖脑O(shè)置部位不同[5]，派生出2種方案，編號分別為1-1和1-2。

1.3.1.1 方案1-1

將防毒通道設(shè)于現(xiàn)有的B出入口。B號出入口的口部房間長4.25 m，寬8.1 m，高3.5 m。

通過計(jì)算可得濾毒送風(fēng)量10 335 m3/h，大于清潔送風(fēng)量，需要設(shè)置過濾吸收器11臺、超壓排氣活門12只。

由于B出入口有很多非人防管線穿越，同時需要安裝通風(fēng)短管和超壓排氣活門，防毒通道在原基礎(chǔ)上需要加寬1 600 mm、加高500 mm，因此帶來土建造價的增加。為保證濾毒設(shè)備的安裝，濾毒室需要在原進(jìn)風(fēng)通道平面尺寸上增長4 900 mm。綜合土建和安裝計(jì)算結(jié)果，與丁級設(shè)防對比來看，平時費(fèi)用增加約為77.11萬元，增加幅度為13.28%。

1.3.1.2 方案1-2

另設(shè)主要出入口作防毒通道。

平戰(zhàn)結(jié)合，利用C出入口旁的車站備品庫房專設(shè)一個主要出入口作防毒通道，原主要出入口B口則改作僅平時使用出入口。新的防毒通道長2.8 m，寬4.2 m，高5.0 m。

在C出入口附近專設(shè)一個主要出入口作防毒通道，其容積僅為53.9 m3。當(dāng)滿足同樣的換氣次數(shù)時所需的濾毒風(fēng)量遠(yuǎn)小于方案1-1，通過計(jì)算可得濾毒送風(fēng)量5 338 m3/h，僅為方案1-1的1/2，所需的濾毒設(shè)備數(shù)量大幅減小，過濾吸收器僅需6臺、超壓排氣活門需4只。濾毒室在原進(jìn)風(fēng)通道平面僅需增長2 200 mm。綜合土建和安裝計(jì)算結(jié)果，與丁級設(shè)防對比來看，平時費(fèi)用增加約為59.09萬元，增加幅度為10.17%。

1.3.2 方案2

將車站站廳層和站臺層分開考慮，站廳層設(shè)為丙級防化單元，站臺層及相鄰軌道區(qū)間作為保持原有丁級防化等級，無需在車站大里程端增設(shè)區(qū)間隔斷門。利用C出入口旁的庫房專設(shè)一個主要出入口作防毒通道，通過計(jì)算可得濾毒送風(fēng)量4 500 m3/h，需要設(shè)置過濾吸收器5臺、超壓排氣活門5只。

與方案1不同的是，考慮將車站站廳層作為一個丙級防護(hù)單元，將站臺層仍定成丁級防化單元，保留丁級設(shè)防單側(cè)設(shè)置區(qū)間隔斷門的原有模式。將站廳層定成丙級防化，有效面積約2 000 m2，仍可以滿足1 500人的掩蔽需求。其優(yōu)點(diǎn)在于，空間體積小，圍護(hù)結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉性能基本滿足要求，形成全工程超壓所需的時間最短。將站臺層定成丁級防化，作為人員緊急掩蔽部，區(qū)間隔斷的空間足夠大，通過計(jì)算僅車站主體隔絕防護(hù)時間能達(dá)到1天以上，如包含區(qū)間隧道的空氣含量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人員臨時掩蔽3 h的需求。

此方案的難點(diǎn)是，為滿足站廳層的密閉隔絕要求，需實(shí)現(xiàn)站廳與站臺之間的孔口隔斷[6]，且站臺層需滿足出入口數(shù)量需求。

本工程實(shí)例中，站廳與站臺層之間設(shè)有1部垂直升降式電梯，2部電扶梯，4個樓梯，4個活塞風(fēng)孔，1個排熱風(fēng)孔，1個吊裝孔，1個排熱風(fēng)孔兼吊裝孔，2個強(qiáng)電電纜井和2個弱電電纜井。以上孔口分散布置于車站公共區(qū)和設(shè)備區(qū)，難以實(shí)現(xiàn)隔斷封堵要求。同時，設(shè)備區(qū)房間緊密排布，通道和門洞尺寸較小(通道凈寬2 m，房間門洞最小凈寬0.7 m)，平時做隔斷封堵，防護(hù)設(shè)備需占用站臺空間，影響站臺寬度，臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換時，實(shí)施封堵的難度很大，可逆性很差，難以滿足通風(fēng)需求和車站作為干道時的通行需求。

1.3.3 方案3

沿用丁級設(shè)防車站的做法，單側(cè)設(shè)置區(qū)間隔斷門，一站一區(qū)間總?cè)莘e約為150 000 m3，通風(fēng)計(jì)算結(jié)果為，濾毒風(fēng)量8 424 m3/h，需要設(shè)置過濾吸收器9臺、超壓排氣活門4只。但是因?yàn)榭臻g體積較大，需要形成超壓的時間相對非常長，同時需要解決的的問題是，目前隧道區(qū)間的施工現(xiàn)狀難以達(dá)到完全防水密閉的要求，施工過程中，需要嚴(yán)格把控施工工藝和澆筑質(zhì)量，方能達(dá)到丙級設(shè)防的要求。

1.4 丙級設(shè)防4種方案與丁級設(shè)防的綜合比較分析

丙級設(shè)防4種設(shè)防方案與丁級設(shè)防的比較見表1。

表1 丙級設(shè)防4種方案與丁級設(shè)防的綜合比較分析

2 需要土建配合的問題

為了滿足丙級防化的設(shè)計(jì)要求，除了前面提到的有關(guān)水平或垂直封堵的問題，還有一些需要土建配合注意的地方：

(1)濾毒室的空間尺寸需要滿足濾毒設(shè)備的擺放和密閉門的正常開啟，需因此調(diào)整設(shè)備區(qū)風(fēng)道和用房的布置和面積，或增大土建難度。

(2)防毒通道的吊頂空間需滿足設(shè)置4～6臺防爆超壓排氣活門以及通風(fēng)換氣短管的設(shè)置，建筑設(shè)計(jì)需考慮寬度和高度以滿足安裝需求。

3 結(jié)束語

根據(jù)規(guī)劃，重點(diǎn)設(shè)防的地鐵車站作為人員掩蔽場所，將防化等級設(shè)為丙級是必要且可行的。根據(jù)前述技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較，選用方案1-2，將車站主體作為一個防護(hù)單元，在與軌道區(qū)間連接的兩側(cè)設(shè)置隔斷門，合理設(shè)置防毒通道的大小，滿足濾毒通風(fēng)及超壓換氣要求。該方案技術(shù)難度較低，造價增幅適中，視為較優(yōu)方案。方案3相比較方案1和2，其增加費(fèi)用最少，經(jīng)濟(jì)性較高，但從目前已建成的軌道交通工程現(xiàn)狀來看，各種原因引起的軌道滲漏現(xiàn)象比較普遍，作為人員掩蔽工程，其密閉性能難以達(dá)到戰(zhàn)時的要求，因此該方案為有條件選用。方案2，作為有條件選用方案，更適用于規(guī)模較大的換乘站，在站廳層結(jié)合地下商業(yè)面積，單獨(dú)設(shè)置丙級防護(hù)單元，避開大量孔口的垂直穿越，這對于開發(fā)地下空間的防護(hù)功能，在未來的戰(zhàn)爭中造福人民，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全，能起到至關(guān)重要的作用。