軌道交通人防工程丙級設防的技術經濟可行性分析

王玉輝, 陳思宏, 唐 鍇

(成都市人防建筑設計研究院有限公司, 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展，完善軌道交通地下工程自身的防護能力，提升地下空間的防護功能，在未來的戰爭中造福人民，保護人民生命財產安全，軌道交通地下工程設防勢在必行。

根據國家標準GB 50225-2005《人民防空工程設計規范》[1]RFJ 02-2009《軌道交通工程人民防空設計規范》[2]，軌道交通工程地下部分的建設應兼顧人民防空的需要，滿足戰時及平時的功能要求。戰時，軌道交通地鐵車站各防護單元的抗力級別和防化等級是由當地人防主管部門根據屬地人防建設規劃、各防護單元地理位置及人防重要性不同確定的。當地人防主管部門可以根據重點經濟目標防護的原則和方法，確定重點設防站和一般設防站，提出不同的戰時功能要求，科學采取丙級設防或丁級設防[3]，從而更好地貫徹“長期準備、重點建設、平戰結合”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防，本文結合成都市某重點設防站的地鐵工程實例，通過計算和分析，采用3種方案劃分防護單元，平戰結合設置最小防毒通道，并經技術經濟綜合比較，得出實施丙級設防的可行性，以及提出需要土建設計配合的一些問題。

1 工程實例分析

1.1 工程實例概況

成都市某地鐵線路，是重要的城市交通節點，規劃定為重點設防站。車站為地下2層12 m單柱島式標準車站，車站設4個出入口，2組風亭，車站總長306.9 m，車站總建筑面積11 149 m2。戰時作為人員緊急掩蔽場所，丙級設防，可掩蔽人員數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 丙級設防與丁級設防的對比

根據RFJ 02-2009《軌道交通工程人民防空設計規范》，GB 50225-2005《人民防空工程設計規范》，GB 50225-2005《人民防空工程防化設計規范》，丙級防化的設計要求主要體現在幾個方面：

(1)出入口數量及布置要求。

(2)隔絕式防護與工程密閉要求。

(3)防護通風要求。

1.2.1 出入口數量及布置要求

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

本車站共設有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計中，設有2個戰時出入口，其中B號出入口為戰時主要出入口，D號出入口為戰時次要出入口，剩余出入口均采用臨戰門式封堵。

丙級設防車站的出入口數量要求與丁級設防一致。但需結合戰時主要人員出入口設置濾毒式通風的超壓排風口，并在防毒通道內設置簡易洗消。

1.2.2 隔絕式防護與工程密閉要求

工程密閉要求，丙級設防和丁級要求一致，此處不做分析。

1.2.3 丙級設防的防護通風要求

(1)戰時設清潔、濾毒和隔絕3種通風方式。

(2)設計參數：二等人員新風量標準，清潔通風不少于5 m3/h·p；濾毒式通風不少于2 m3/h·p；最小防毒通道換氣次數不少于40次/h；清潔區超壓不少于30 Pa；隔絕防護時間不少于3 h；CO2容許體積濃度不大于2.5%。

(3)進風系統的組成[4]，由進風豎井、清潔式進風防護密閉門帶油網濾塵器、進風機密閉門、過濾吸收器、密閉閥門、清潔風機、濾毒風機等防護通風設備組成。新風由進風井引入，進風系統滿足3種通風方式的進風要求。

(4)排風系統的組成[4]，清潔式排風由排風機密閉門、清潔式排風防護密閉門組成，由排風井排向室外；濾毒時排風為全工程超壓排風，設于人員主要出入口，由密閉閥經防毒通道、超壓排氣活門排向室外。

由上可以看出，丙級設防與丁級的不同之處在于，防護通風方式需要設置濾毒通風系統和超壓排風設施。

1.3 防護單元的劃分

當防護單元采取不同的方式劃分時，因清潔區容積大小的不同，濾毒通風的計算會得出不同的結果。同時，防毒通道的容積大小也直接影響濾毒通風和超壓排風的設備數量，最終影響到土建和安裝的綜合造價。 現根據防護單元的不同劃分，形成3個方案。

1.3.1 方案1

考慮將車站主體，作為一個防護單元，與軌道區間連接的兩側均需設置區間隔斷門，這與丁級單側設置區間隔斷門有所不同，需在車站大里程端需增設一道區間隔斷門。其優點在于，整個清潔區的空間較大，圍護結構防護密閉性能滿足要求。總容積約為72 852 m3，通過計算隔絕時間能達到2天以上，遠遠大于丙級防化的隔絕時間3 h要求。

因為防毒通道的設置部位不同[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

將防毒通道設于現有的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。

通過計算可得濾毒送風量10 335 m3/h，大于清潔送風量，需要設置過濾吸收器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，同時需要安裝通風短管和超壓排氣活門，防毒通道在原基礎上需要加寬1 600 mm、加高500 mm，因此帶來土建造價的增加。為保證濾毒設備的安裝，濾毒室需要在原進風通道平面尺寸上增長4 900 mm。綜合土建和安裝計算結果，與丁級設防對比來看，平時費用增加約為77.11萬元，增加幅度為13.28%。

1.3.1.2 方案1-2

另設主要出入口作防毒通道。

平戰結合，利用C出入口旁的車站備品庫房專設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出入口附近專設一個主要出入口作防毒通道，其容積僅為53.9 m3。當滿足同樣的換氣次數時所需的濾毒風量遠小于方案1-1，通過計算可得濾毒送風量5 338 m3/h，僅為方案1-1的1/2，所需的濾毒設備數量大幅減小，過濾吸收器僅需6臺、超壓排氣活門需4只。濾毒室在原進風通道平面僅需增長2 200 mm。綜合土建和安裝計算結果，與丁級設防對比來看，平時費用增加約為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，站廳層設為丙級防化單元，站臺層及相鄰軌道區間作為保持原有丁級防化等級，無需在車站大里程端增設區間隔斷門。利用C出入口旁的庫房專設一個主要出入口作防毒通道，通過計算可得濾毒送風量4 500 m3/h，需要設置過濾吸收器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單元，將站臺層仍定成丁級防化單元，保留丁級設防單側設置區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。其優點在于，空間體積小，圍護結構防護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，區間隔斷的空間足夠大，通過計算僅車站主體隔絕防護時間能達到1天以上，如包含區間隧道的空氣含量，遠遠超過人員臨時掩蔽3 h的需求。

此方案的難點是，為滿足站廳層的密閉隔絕要求，需實現站廳與站臺之間的孔口隔斷[6]，且站臺層需滿足出入口數量需求。

本工程實例中，站廳與站臺層之間設有1部垂直升降式電梯，2部電扶梯，4個樓梯，4個活塞風孔，1個排熱風孔，1個吊裝孔，1個排熱風孔兼吊裝孔，2個強電電纜井和2個弱電電纜井。以上孔口分散布置于車站公共區和設備區，難以實現隔斷封堵要求。同時，設備區房間緊密排布，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，防護設備需占用站臺空間，影響站臺寬度，臨戰轉換時，實施封堵的難度很大，可逆性很差，難以滿足通風需求和車站作為干道時的通行需求。

1.3.3 方案3

沿用丁級設防車站的做法，單側設置區間隔斷門，一站一區間總容積約為150 000 m3，通風計算結果為，濾毒風量8 424 m3/h，需要設置過濾吸收器9臺、超壓排氣活門4只。但是因為空間體積較大，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，目前隧道區間的施工現狀難以達到完全防水密閉的要求，施工過程中，需要嚴格把控施工工藝和澆筑質量，方能達到丙級設防的要求。

1.4 丙級設防4種方案與丁級設防的綜合比較分析

丙級設防4種設防方案與丁級設防的比較見表1。

表1 丙級設防4種方案與丁級設防的綜合比較分析

2 需要土建配合的問題

為了滿足丙級防化的設計要求，除了前面提到的有關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備的擺放和密閉門的正常開啟，需因此調整設備區風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置4～6臺防爆超壓排氣活門以及通風換氣短管的設置，建筑設計需考慮寬度和高度以滿足安裝需求。

3 結束語

根據規劃，重點設防的地鐵車站作為人員掩蔽場所，將防化等級設為丙級是必要且可行的。根據前述技術經濟綜合比較，選用方案1-2，將車站主體作為一個防護單元，在與軌道區間連接的兩側設置隔斷門，合理設置防毒通道的大小，滿足濾毒通風及超壓換氣要求。該方案技術難度較低，造價增幅適中，視為較優方案。方案3相比較方案1和2，其增加費用最少，經濟性較高，但從目前已建成的軌道交通工程現狀來看，各種原因引起的軌道滲漏現象比較普遍，作為人員掩蔽工程，其密閉性能難以達到戰時的要求，因此該方案為有條件選用。方案2，作為有條件選用方案，更適用于規模較大的換乘站，在站廳層結合地下商業面積，單獨設置丙級防護單元，避開大量孔口的垂直穿越，這對于開發地下空間的防護功能，在未來的戰爭中造福人民，保護人民生命財產安全，能起到至關重要的作用。