轨道交通人防工程丙级设防的技术经济可行性分析
时间：2023-02-08 12:45:20 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
王玉辉, 陈思宏, 唐 锴
(成都市人防建筑设计研究院有限公司, 四川成都 610015)
随着我国人民防空法的颁布和城市轨道交通地下工程的发展，完善轨道交通地下工程自身的防护能力，提升地下空间的防护功能，在未来的战争中造福人民，保护人民生命财产安全，轨道交通地下工程设防势在必行。
根据国家标准GB 50225-2005《人民防空工程设计规范》[1]RFJ 02-2009《轨道交通工程人民防空设计规范》[2]，轨道交通工程地下部分的建设应兼顾人民防空的需要，满足战时及平时的功能要求。战时，轨道交通地铁车站各防护单元的抗力级别和防化等级是由当地人防主管部门根据属地人防建设规划、各防护单元地理位置及人防重要性不同确定的。当地人防主管部门可以根据重点经济目标防护的原则和方法，确定重点设防站和一般设防站，提出不同的战时功能要求，科学采取丙级设防或丁级设防[3]，从而更好地贯彻“长期准备、重点建设、平战结合”的方针[1]。
我市目前已建成的轨道交通地铁车站兼顾人员掩蔽工程基本都属于丁级设防，本文结合成都市某重点设防站的地铁工程实例，通过计算和分析，采用3种方案划分防护单元，平战结合设置最小防毒通道，并经技术经济综合比较，得出实施丙级设防的可行性，以及提出需要土建设计配合的一些问题。
1.1 工程实例概况
成都市某地铁线路，是重要的城市交通节点，规划定为重点设防站。车站为地下2层12 m单柱岛式标准车站，车站设4个出入口，2组风亭，车站总长306.9 m，车站总建筑面积11 149 m2。战时作为人员紧急掩蔽场所，丙级设防，可掩蔽人员数1 500人。车站总平面如图1所示。
图1 成都市某地铁站方案总平面
1.2 丙级设防与丁级设防的对比
根据RFJ 02-2009《轨道交通工程人民防空设计规范》，GB 50225-2005《人民防空工程设计规范》，GB 50225-2005《人民防空工程防化设计规范》，丙级防化的设计要求主要体现在几个方面：
(1)出入口数量及布置要求。
(2)隔绝式防护与工程密闭要求。
(3)防护通风要求。
1.2.1 出入口数量及布置要求
每个防护单元战时人员出入口不应少于2个(不含连通口和垂直式出入口)，并应有不少于1个直通室外地面的战时主要人员出入口(垂直式除外)。
本车站共设有4个平时使用人员出入口和1个紧急疏散通道，原丁级防化车站的设计中，设有2个战时出入口，其中B号出入口为战时主要出入口，D号出入口为战时次要出入口，剩余出入口均采用临战门式封堵。
丙级设防车站的出入口数量要求与丁级设防一致。但需结合战时主要人员出入口设置滤毒式通风的超压排风口，并在防毒通道内设置简易洗消。
1.2.2 隔绝式防护与工程密闭要求
工程密闭要求，丙级设防和丁级要求一致，此处不做分析。
1.2.3 丙级设防的防护通风要求
(1)战时设清洁、滤毒和隔绝3种通风方式。
(2)设计参数：二等人员新风量标准，清洁通风不少于5 m3/h·p；
滤毒式通风不少于2 m3/h·p；
最小防毒通道换气次数不少于40次/h；
清洁区超压不少于30 Pa；
隔绝防护时间不少于3 h；
CO2容许体积浓度不大于2.5%。
(3)进风系统的组成[4]，由进风竖井、清洁式进风防护密闭门带油网滤尘器、进风机密闭门、过滤吸收器、密闭阀门、清洁风机、滤毒风机等防护通风设备组成。新风由进风井引入，进风系统满足3种通风方式的进风要求。
(4)排风系统的组成[4]，清洁式排风由排风机密闭门、清洁式排风防护密闭门组成，由排风井排向室外；
滤毒时排风为全工程超压排风，设于人员主要出入口，由密闭阀经防毒通道、超压排气活门排向室外。
由上可以看出，丙级设防与丁级的不同之处在于，防护通风方式需要设置滤毒通风系统和超压排风设施。
1.3 防护单元的划分
当防护单元采取不同的方式划分时，因清洁区容积大小的不同，滤毒通风的计算会得出不同的结果。同时，防毒通道的容积大小也直接影响滤毒通风和超压排风的设备数量，最终影响到土建和安装的综合造价。
现根据防护单元的不同划分，形成3个方案。
1.3.1 方案1
考虑将车站主体，作为一个防护单元，与轨道区间连接的两侧均需设置区间隔断门，这与丁级单侧设置区间隔断门有所不同，需在车站大里程端需增设一道区间隔断门。其优点在于，整个清洁区的空间较大，围护结构防护密闭性能满足要求。总容积约为72 852 m3，通过计算隔绝时间能达到2天以上，远远大于丙级防化的隔绝时间3 h要求。
因为防毒通道的设置部位不同[5]，派生出2种方案，编号分别为1-1和1-2。
1.3.1.1 方案1-1
将防毒通道设于现有的B出入口。B号出入口的口部房间长4.25 m，宽8.1 m，高3.5 m。
通过计算可得滤毒送风量10 335 m3/h，大于清洁送风量，需要设置过滤吸收器11台、超压排气活门12只。
由于B出入口有很多非人防管线穿越，同时需要安装通风短管和超压排气活门，防毒通道在原基础上需要加宽1 600 mm、加高500 mm，因此带来土建造价的增加。为保证滤毒设备的安装，滤毒室需要在原进风通道平面尺寸上增长4 900 mm。综合土建和安装计算结果，与丁级设防对比来看，平时费用增加约为77.11万元，增加幅度为13.28%。
1.3.1.2 方案1-2
另设主要出入口作防毒通道。
平战结合，利用C出入口旁的车站备品库房专设一个主要出入口作防毒通道，原主要出入口B口则改作仅平时使用出入口。新的防毒通道长2.8 m，宽4.2 m，高5.0 m。
在C出入口附近专设一个主要出入口作防毒通道，其容积仅为53.9 m3。当满足同样的换气次数时所需的滤毒风量远小于方案1-1，通过计算可得滤毒送风量5 338 m3/h，仅为方案1-1的1/2，所需的滤毒设备数量大幅减小，过滤吸收器仅需6台、超压排气活门需4只。滤毒室在原进风通道平面仅需增长2 200 mm。综合土建和安装计算结果，与丁级设防对比来看，平时费用增加约为59.09万元，增加幅度为10.17%。
1.3.2 方案2
将车站站厅层和站台层分开考虑，站厅层设为丙级防化单元，站台层及相邻轨道区间作为保持原有丁级防化等级，无需在车站大里程端增设区间隔断门。利用C出入口旁的库房专设一个主要出入口作防毒通道，通过计算可得滤毒送风量4 500 m3/h，需要设置过滤吸收器5台、超压排气活门5只。
与方案1不同的是，考虑将车站站厅层作为一个丙级防护单元，将站台层仍定成丁级防化单元，保留丁级设防单侧设置区间隔断门的原有模式。将站厅层定成丙级防化，有效面积约2 000 m2，仍可以满足1 500人的掩蔽需求。其优点在于，空间体积小，围护结构防护密闭性能基本满足要求，形成全工程超压所需的时间最短。将站台层定成丁级防化，作为人员紧急掩蔽部，区间隔断的空间足够大，通过计算仅车站主体隔绝防护时间能达到1天以上，如包含区间隧道的空气含量，远远超过人员临时掩蔽3 h的需求。
此方案的难点是，为满足站厅层的密闭隔绝要求，需实现站厅与站台之间的孔口隔断[6]，且站台层需满足出入口数量需求。
本工程实例中，站厅与站台层之间设有1部垂直升降式电梯，2部电扶梯，4个楼梯，4个活塞风孔，1个排热风孔，1个吊装孔，1个排热风孔兼吊装孔，2个强电电缆井和2个弱电电缆井。以上孔口分散布置于车站公共区和设备区，难以实现隔断封堵要求。同时，设备区房间紧密排布，通道和门洞尺寸较小(通道净宽2 m，房间门洞最小净宽0.7 m)，平时做隔断封堵，防护设备需占用站台空间，影响站台宽度，临战转换时，实施封堵的难度很大，可逆性很差，难以满足通风需求和车站作为干道时的通行需求。
1.3.3 方案3
沿用丁级设防车站的做法，单侧设置区间隔断门，一站一区间总容积约为150 000 m3，通风计算结果为，滤毒风量8 424 m3/h，需要设置过滤吸收器9台、超压排气活门4只。但是因为空间体积较大，需要形成超压的时间相对非常长，同时需要解决的的问题是，目前隧道区间的施工现状难以达到完全防水密闭的要求，施工过程中，需要严格把控施工工艺和浇筑质量，方能达到丙级设防的要求。
1.4 丙级设防4种方案与丁级设防的综合比较分析
丙级设防4种设防方案与丁级设防的比较见表1。
表1 丙级设防4种方案与丁级设防的综合比较分析
为了满足丙级防化的设计要求，除了前面提到的有关水平或垂直封堵的问题，还有一些需要土建配合注意的地方：
(1)滤毒室的空间尺寸需要满足滤毒设备的摆放和密闭门的正常开启，需因此调整设备区风道和用房的布置和面积，或增大土建难度。
(2)防毒通道的吊顶空间需满足设置4～6台防爆超压排气活门以及通风换气短管的设置，建筑设计需考虑宽度和高度以满足安装需求。
根据规划，重点设防的地铁车站作为人员掩蔽场所，将防化等级设为丙级是必要且可行的。根据前述技术经济综合比较，选用方案1-2，将车站主体作为一个防护单元，在与轨道区间连接的两侧设置隔断门，合理设置防毒通道的大小，满足滤毒通风及超压换气要求。该方案技术难度较低，造价增幅适中，视为较优方案。方案3相比较方案1和2，其增加费用最少，经济性较高，但从目前已建成的轨道交通工程现状来看，各种原因引起的轨道渗漏现象比较普遍，作为人员掩蔽工程，其密闭性能难以达到战时的要求，因此该方案为有条件选用。方案2，作为有条件选用方案，更适用于规模较大的换乘站，在站厅层结合地下商业面积，单独设置丙级防护单元，避开大量孔口的垂直穿越，这对于开发地下空间的防护功能，在未来的战争中造福人民，保护人民生命财产安全，能起到至关重要的作用。
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