某既有人防坑道改扩建防火安全及避难走道设计

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

郑 楠,楼晓雷,邹金杰ZHENG Nan, LOU Xiaolei, ZOU Jinjie（华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州310014）



某既有人防坑道改扩建防火安全及避难走道设计

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

郑 楠,楼晓雷,邹金杰
ZHENG Nan, LOU Xiaolei, ZOU Jinjie
（华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州310014）

摘 要：坑道式人防工程在进行战时及平时功能布局时常因条件限制，不能设置足够的直通室外的出入口，进而不满足消防、疏散的要求。针对该问题，现以某人防工程改造利用项目的工程实际为例，探讨以设置避难走道来解决人防坑道内之疏散问题的营造方式和可行性。

关键词：人防坑道；避难走道；防火安全；疏散

随着城市规模的不断扩大与城市人口的持续增加，随之而来的城市用地需求剧增，土地资源紧缺等城市问题日益突出。为了平衡有限的土地资源和不断增长的土地需求之间的矛盾，世界各主要城市均进行了大规模的城市地下空间开发。向地下要发展空间是未来城市发展的趋势。

人防工程是城市地下空间的重要组成部分。人防工程的规模应该与不断扩大的城市规模相匹配。在城市用地有限的情况下，对早期人防工程的改造、扩建和平战结合的综合利用，成为人防工程建设和城市地下空间拓展的重要环节。

我国大部分重要城市的早期人防工程都以坑道、地道式为主。我国在20世纪80年代提出对这些早期人防工程进行“平战结合，综合利用”的改造扩建。当时，大部分城市主要将人防坑道、地道等改造成为地下商业街、娱乐场所等设施，如青岛、大连等地都保有一定数量的由人防工程改建的地下商业设施［1-2］。近十年来，随着城市功能的不断完善，对早期人防工程的改造、扩建被纳入城市整体地下空间规划和建设进程中统筹考虑，提出了“战时防空，平时防灾，平战结合，综合利用”的原则。各地均开始了将早期人防工程改建为市政公用设施的研究和探索。浙江省先后在杭州、丽水、淳安、建德等地进行试点，尝试将早期人防工程改造、拓展为停车场、地下医院、物资库等设施，取得了一定的成绩。2010年，浙江省民政厅下发了《关于进一步推进应急避灾疏散场所的意见》（浙民防［2010］4号），提出了利用现有的人防工程，“充分发挥人民防空资源优势，加快人防向民防转型，实现防空防灾一体化”的人防工程平战结合建设目标，全面展开了在早期人防工程中拓展防灾救灾功能面积的研究。

在具体实施过程中，人防坑道工程通道狭长，普遍存在着因外部环境的制约，难以设置足够数量的直通室外出入口的问题［3-4］。布置了平时使用的功能面积后，坑道内部人员疏散距离过长，达不到《人民防空工程设计防火规范（GB 50098—2009）》［5］（以下简称“人防防火”规范）及《建筑设计防火规范（GB 50016—2014）》［6］（以下简称“建规”）中对火灾安全疏散的要求，从而极大地限制了人防工程的平时功能面积的布局。防火安全疏散问题成为坑道人防工程平战结合功能布局的一大限制因素。

为此，“人防防火”规范中提出了在人防坑道、地道工程中，采用避难走道作为防火分隔，借此来解决人防坑道内疏散距离过长的问题［5，7］。目前，避难走道多在明挖施工的地下人防工程中使用［8-9］，在现有的人防坑道改扩建工程中则没有先例可以借鉴。本文借杭州市某人防工程改扩建的工程实例，来探讨在坑道工程中通过设置避难走道解决防火安全疏散问题的可行性及避难走道的营造方式。

1 工程概况

某人防坑道工程位于杭州某山体内，始建于20世纪70年代，建筑形式为山体坑道式人防工程。针对该人防工程实施的改造扩建主要分为两个部分：一是对原有人防坑道进行拓宽，对西端现有的1号口部进行改造；二是在原有坑道工程的基础上，新增坑道，平时作为民政防灾物资库使用。其战时功能定位为人防专业队战备物资库，平时功能为民政应急救灾物资库，为丙类物资库房。

1.1 坑道现状

原坑道总长度约1.1 km，西端有两个人防口部（1号口部和2号口部），可通往城市道路；东端口部在山体另一侧，并有人防坑道支洞与其他人防工程连通。本次改扩建的区段位于坑道西端，总长为320 m。现有坑道的平面布置见图1。

既有坑道断面宽度平均为4.48 m，高度仅为3 m左右，断面形式为割圆直墙拱形。坑道内部还有几处小型硐室，分布在坑道两侧。该坑道建筑年代久远，坑道大部分洞身没有被覆衬砌，防护设备缺失，通风不畅，已不能满足人防工程的防护要求。

1.2 改造后概况

改造后的人防坑道与原坑道平面走向保持一致，结构净宽度达到7 m，作为平时人员进出、车辆通行的主通道。西端1号口部拓宽后作为战时和平时使用的主出入口，满足车辆双向通行要求，结构净宽7 m；2号口部作为紧急疏散出入口，结构净宽4 m。另新增三条物资库坑道。改扩建后的工程平面见图2。

图2 人防坑道改造后平面图

新增的救灾物资库坑道垂直于现有的人防坑道。坑道长度为50 m，结构净宽为11 m，结构净高为6.5 m，断面为割圆直墙式。每个物资库的建筑面积约为570 m3。物资库坑道断面见图3。

图3 物资库坑道断面图

坑道内部利用现有的硐室，设置有消控室、柴油发电机房、变配电室、消防水池、消防泵房、补风机房、排烟机房和战时风机房。

改扩建后工程总建筑面积为5 898 m2（原坑道建筑面积为3 790 m2，新增面积为2 108 m2），其中三个物资库坑道建筑面积为1 740 m2，附属房间及通道面积为4 158 m2（其中主通道面积为2 231 m2）。

2 防火安全设计

本工程平面方案在人员安全疏散设计时遇到了困难。为满足市级救灾物资库的建设规模要求，物资库坑道需要具备一定的规模，而单个物资库坑道的建筑面积受防火分区最大允许建筑面积的限制。从实用性和经济性考虑，要增大规模就需多设置物资库。“建规”中5.3.12有如下规定：地下、半地下建筑每个防火分区的安全出口数量不少于两个。当2个防火分区相邻布置时，每个防火分区可利用防火墙上1个通向相邻分区的防火门作为第二安全出口，但必须有1个直通室外的安全出口。本工程设有三个物资库坑道，要为每个物资库防火分区设置至少一处直通室外的出入口，这在坑道工程中是难以实现的。如何有效解决防火安全疏散问题，是本工程实现改造的关键。

2.1 防火分区及安全出口

坑道主体结构耐火等级为一级。主通道划分为一个防火分区，设有1号、2号口部两个安全出口。每个物资库坑道自成一个防火分区。

在设置火灾自动报警系统和自动灭火系统后，物资库坑道的规模符合“人防防火”规范4.1.4和“建规”中5.3.1防火分区最大允许建筑面积的规定。

消控室和战时柴油发电机房分别自成防火分区，建筑面积均小于200 m2，按照规范规定可只设一个安全出口（出入口净宽1.5 m）。避难走道视作安全区域，不再划分防火分区。

改造后的人防坑道防火分区及设置见表1。

表1 防火分区及参数

2.2 消防设施

1）主通道和物资库坑道均设室内消火栓给水系统；物资库中加设自动喷水灭火系统。

2）室内消火栓系统和自动喷水灭火系统均采用消防水池为水源。

3）主通道和物资库均设置机械排烟系统。

4）整个人防工程设置火灾自动报警系统与消防设备联动控制系统及火灾事故广播通讯系统，由设在消控室中的机房集中控制。

5）坑道内部设置变配电所，各类消防负荷按照一级负荷供电。除工作照明外还设应急照明。应急照明电源自EPS接引，满足战时持续供电时间达到人防隔绝防护时间2 h。

2.3 避难走道设置

避难走道的概念最早见于“人防防火”规范，主要用于人防工程平时利用的建筑功能布局中；“建规”后来引用了这一概念，正式将其引入了民用建筑设计中。根据规范的相关条文，避难走道的功能和防烟楼梯间相似，人员进入避难走道后视作进入安全区域。在本工程中，三个物资库可以利用通往主通道的防火门作为一个安全出口，但要为三个物资库坑道分别设置一个通向室外的出入口则十分困难，受到外部环境的限制，无法实现。因此考虑设置避难走道作为主要的疏散渠道，进行防火安全疏散设计。

避难走道串联三个物资库坑道，设有两个出入口。一端由原坑道西端的二号口部直通到室外，另一端由原坑道东端通往室外。每个物资库坑道一端通向主通道，借用主通道防火分区的出入口；另一端通向避难走道，形成直通室外的出入口。

2.4 疏散参数验算

有别于一般地下空间，本工程中平时进出的人员主要是物资库的管理人员和物资装卸人员，对物资库内部结构较为熟悉，且没有长期停留的人员，在新消防法中不属于人员密集场所。确定以避难走道作为防火分隔后，本工程的防火安全疏散指标如下：

2.4.1 疏散时间

疏散时间是指工程内部人员通过安全出口进入安全区域所需的最长时间。防火安全疏散设计的目的就是保证工程内部人员在疏散时间内能通过防火分隔进入安全区域内。

“人防防火”规范中规定的疏散时间是3 min。“建规”中规定，一、二级耐火等级建筑的疏散时间根据其不同的功能从2～4 min不等。本工程为满足平时功能需要，参照“建规”5.5.16条文执行，取2 min。

2.4.2 疏散人员

本工程平时功能为救灾物资库（丙类物资库），战时功能为人防专业队战备物资库。相关规范中没有同类建筑人员密度取值的建议值。

本工程参考其他同等功能和规模的物资库的管理人员配备，取物资库人员密度为0.05人/m2，主通道人员密度为0.15人/m2。

2.4.3 疏散距离

在设置了避难走道后，物资库坑道内的人员可通过安全出口进入主通道或避难走道进行避险，疏散距离为30 m。主通道内的人员可通过1号、2号口部直接疏散至室外，或通过与物资库相连的安全出口进入物资库，最终经由避难走道疏散，疏散距离为60 m。

2.4.4 疏散速度

人群的疏散速度与人员密度、疏散环境有很大关系。在火灾工况下，由于能见度和地下空间通视性较差，疏散速度比正常行走要慢。本工程中参照其他研究资料［5］，疏散速度取1 m/s。安全出口处人员流动系数为1.3人/m·s，安全裕度取2，即两倍疏散行动时间。

2.4.5 疏散宽度指标

每个防火分区安全出口的总宽度=设计容纳总人数×疏散宽度指标。安全出口、疏散口、疏散走道的最小净宽为1.1 m。

本工程的疏散宽度指标按照“建规”规定，为每100人不小于0.75 m。

疏散参数核算：

物资库坑道需要的安全出口总宽度=疏散人数×疏散百人指标=

经验算，在采用了避难走道作为疏散渠道后，主通道和物资库坑道的设计疏散出口总宽度满足规范要求。

2.4.6 疏散时间验算

经验算，在采用了避难走道作为疏散渠道后，主通道和物资库坑道的疏散口数量和宽度均满足规范要求。

2.5 防排烟设计

本工程主通道为平时物资运输和人员进出的主要通道，自成一个防火分区，划分为两个防烟分区，采用机械补风和机械排烟的防烟方案。火灾工况下，通向物资库的防火门关闭，开启风机，通过主通道机械补风，由通道顶部风道排出烟气。

本工程平时作为救灾物资库使用，所储备的物资有棉被、帐篷等可燃物，燃烧速度快，每个物资库坑道自成一个防烟分区。火灾工况下，考虑密闭防烟加水喷淋灭火。当确认火灾扑灭后，进行通风换气。

3 避难走道设计

3.1 构筑形式

避难走道与3个物资库坑道相连，西端直通室外形成2号口部，向东通向原有人防坑道的东端出入口，直通室外；与物资库相连部分采用防火隔墙与物资库分隔，其余部分采用暗挖通道的形式独立修建。其净空满足人员疏散通行要求；通道内设置防火、防烟设施（断面形式及内部设备见图4）。人员通过前室进入避难走道后，即视作进入安全区域。

图4 避难走道暗挖部分典型断面图

3.1.1 建筑净空

根据前文计算，避难走道净宽不小于物资库坑道通向避难走道的疏散口的最小净宽之和，在两侧各预留设备安装区域后，避难走道结构净宽取4 m。

避难走道人员通行区域空间最小高度要求为2.5 m，顶部预留风机、风管等设备安装空间后，结构净高为4.72 m。

3.1.2 结构设计

避难走道暗挖部分采用直墙曲拱式断面，混凝土衬砌厚度300 mm，耐火极限不小于3 h。

避难走道与物资库坑道相连的区段采用耐火极限不小于3 h的防火实墙进行分隔。

各物资库防火分区通往避难走道的出入口门洞净宽为1.5 m，设有常开式甲级钢质防火门。

避难走道内部装修材料一律采用A级。

3.2 防烟通风设施

避难走道设置正压送风系统，并在与各防火分区相连的出入口设置与防火分区相连的前室。前室的面积不小于6 m2。

火灾工况下，正压送风系统从设置在通道顶部的新风管引入新风，通过设置在前室入口门处的出风口对火灾区域的前室进行加压送风，保持前室的余压值为25～30 Pa。机械加压送风量按前室入口门洞风速1.2 m/s计算确定，并考虑系统的漏风量。

3.3 机电设施

避难走道内设置消火栓与火灾自动报警系统，以及火灾事故广播通讯系统和疏散指示器。火灾时将播放疏散指示广播。避难走道内的消防设备由消防联动控制系统统一控制，纳入坑道整体消控系统。

火灾工况下，疏散走道内的照明及疏散指示器的应急照明电源由EPS接引，持续供电时间达到人防隔绝防护时间2 h。

3.4 疏散路径

火灾工况下，物资库内的人员将通过前室进入避难走道，或经由常开式甲级防火门进入与物资库相邻的主通道进行避险。

5 结 语

随着城市地下空间建设进程的不断加快，人防工程作为地下空间的重要组成部分，除了自身的防护功能以外，被赋予越来越多的市政公用功能。对早期人防工程的“平战结合”改造利用，在不增加城市用地需求的基础上，投入一定的资金即可将这些闲置的地下空间重新整合，加以利用。这样做既节约了宝贵的空间，又充分发掘了这些人防工程在防护效益以外的社会效益和经济效益。

在这样的背景下，本工程对人防坑道结合市政设施建设进行了积极探索。而避难走道的设置对“平战结合”改造中时常遇到的疏散距离过长，直通室外出入口设置困难的问题提供了一个解决方案。在山体人防坑道的建设和利用中起到了重要作用。同时，对人防工程的平时综合利用解除了限制，打开了人防坑道利用的新思路。

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中图分类号：TU998.1

文献标志码：B

文章编号：1008-3707（2016）02-0006-05

收稿日期：2015-10-29

作者简介：郑 楠（1984—），女，四川南充人，工程师，从事隧道工程、地下工程等领域的设计与科研工作。