CC BY
86
ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ, ОБЪЕКТОВ
Начальник
проектно-экспертного отдела ООО "НИЦ С и ПБ"
С. А.Петренко
УДК 614.841.33
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ УНИКАЛЬНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИ СЛОЖНЫХ ОБЪЕКТОВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
Проектирование уникальных и технически сложных объектов не обходится без вынужденных отступлений от противопожарных требований действующих норм. Наличие таких отступлений обуславливает необходимость разработки технических условий на проектирование противопожарной защиты, что требует индивидуального подхода, нестандартных технических решений и дополнительных оценок обеспечения требуемого уровня безопасности.
Развиваются и расширяются города РФ, их инфраструктура и периферия, осваиваются новые площади и территории. Важнейшую роль при этом играет строительство новых зданий (сооружений). Проектируются и возводятся жилые и общественные здания, в том числе высотные, крупнейшие многофункциональные торгово-развлекатель-ные и торгово-офисные комплексы, культурно-зрелищные учреждения, спортивно-оздоровительные комплексы, гипермаркеты, здания и сооружения промышленного комплекса, а также сложнейшие сооружения транспортной инфраструктуры.
Для проектирования этих объектов привлекаются ведущие архитекторы России и зарубежья. При строительстве применяются новые материалы, технологии, архитектурные решения, конструктивные схемы, функциональные компоновки помещений и т.д. Все это максимально приближает объекты к современным европейским технологиям и стандартам, к мировому уровню и в то же время вызывает массу противоречий с действующими в Российской Федерации нормами и правилами. Их проектирование не обходится без вынужденных отступлений от противопожарных требований действующих норм, а на отдельные объекты нормы проектирования отсутствуют вообще.
Кроме того, в проектной документации большинства вышеуказанных объектов все чаще присутствует одна из характеристик, относящая их в соответствии с Градостроительным кодексом РФ [1] к категории уникальных, а именно: • высота более 100 м;
• заглубление подземной части (полностью или частично) ниже планировочной отметки земли более чем на 10 м;
• наличие конструкций и конструкционных систем, в отношении которых применяются нестандартные методы расчета с учетом физических или геометрических нелинейных свойств либо разрабатываются специальные методы расчета.
Осложняют процесс проектирования и следующие факторы [2]:
• так называемый "переходный период" в нормировании в РФ;
• строительство (реконструкция) зданий в условиях плотной и исторически сложившейся городской застройки;
• действие некоторых введенных еще в 80-90-х годах норм, которые частично морально устарели, а точнее, не учитывают в полной мере современных тенденций в архитектуре.
К числу основных вопросов, не имеющих отражения в действующих российских нормах или не удовлетворяющих практическим запросам, принадлежат следующие [2]:
1) защита зданий с атриумами;
2) защита зданий высотой более 150 м;
3) защита подземных автостоянок площадью свыше 3000 м2;
4) обеспечение эвакуации людей из торговых помещений, с автостоянок, для которых расстояние до эвакуационных выходов превышает предельно допустимые по нормам;
5) защита зданий магазинов, торговых залов, площади которых превышают допустимые размеры пожарных отсеков;
6) увеличение плотности застройки и, как следствие, несоответствие современным условиям требований к обеспечению подъезда пожарной и аварийно-спасательной техники;
7) увеличение относительно принятых норм количества подземных этажей зданий, относящихся к различным классам функциональной пожарной опасности.
Этот далеко не полный перечень проблем, возникающих при проектировании и строительстве уникальных и технически сложных объектов, а также связанных с применением нормативных документов федерального уровня, и вызывает необходимость широкого внедрения в практику проектирования и строительства уникальных объектов методов гибкого нормирования, реализуемых в специальных Технических условиях на проектирование противопожарной защиты (далее — Технических условиях).
При разработке Технических условий на проектирование противопожарной защиты уникальных и технически сложных объектов:
• проводится комплекс расчетов и научно-исследовательских работ;
• осуществляется моделирование (оценка динамики) развития пожара, его опасных факторов;
• разрабатываются и внедряются новые, эффективные системы (средства) обеспечения пожарной безопасности (активные и пассивные);
• принимаются технические решения, в том числе нестандартные (ненормативные), направленные на повышение уровня пожарной безопасности рассматриваемого объекта или компенсирующие обоснованные отступления от требований норм;
• проверяется и подтверждается расчетным путем требуемый ГОСТ 12.1.004 уровень пожарной безопасности людей.
При этом особенно важен комплексный подход, при котором учитывается взаимосвязь между динамикой пожара, системами пожарной безопасности, реакцией людей в здании, процессом эвакуации и действиями пожарных подразделений.
Современные представления о характере опасностей и угроз, которые могут быть обусловлены пожарами на уникальных и технически сложных объектах, определяют следующий комплекс целей, достижение которых должно обеспечиваться системой пожарной безопасности [2]:
• максимальная возможность предотвращения пожара;
• возможность наиболее быстрого обнаружения загорания и места расположения его очага;
• возможность ликвидации загораний и локализации пожара на ранней стадии развития;
• возможность эвакуации людей до наступления предельно допустимых значений опасных факторов пожара;
• возможность спасения людей (в том числе маломобильных групп населения) до наступления предельно допустимых значений опасных факторов пожара;
• защита людей, находящихся в пожаробезопасных зонах и укрытиях, от опасных факторов пожара в течение необходимого периода времени;
• ограничение распространения опасных факторов пожара за пределы очага загорания, предотвращение распространения пожара в соседние помещения, на смежные этажи как внутри здания, так и по фасаду;
• исключение распространения пожара на соседние объекты;
• сохранение огнестойкости основных несущих конструкций при свободном развитии пожара, а также исключение прогрессирующего обрушения при потере огнестойкости несущих конструкций на локальном участке;
• возможность эффективных и безопасных действий пожарных и спасательных подразделений при пожаре.
Компанией ООО "НИЦ С и ПБ", в тесном сотрудничестве и взаимодействии с ВНИИПО МЧС России и Академией ГПС МЧС России, разрабатывались и продолжают разрабатываться специальные Технические условия на проектирование противопожарной защиты некоторых уникальных и технически сложных (особо сложных) объектов. Среди них:
• Орловский тоннель (транспортный автомобильный тоннель под рекой Невой в створе Пис-каревского проспекта и Орловской улицы в Санкт-Петербурге);
• новое здание (вторая сцена) Государственного академического Мариинского театра в Санкт-Петербурге;
• торгово-офисный комплекс со встроенной подземной парковкой "Стокманн СПб Центр";
• многофункциональный центр общегородского значения по адресу: г. Москва, ул. Кожуховская, вл. 3а, 5 и многие другие.
Орловский тоннель
Это сложнейшее подземное сооружение. Тоннельный переход в составе двух автотранспортных тоннелей (прямого и обратного направления). Заглубление самой нижней подземной части тоннеля
41м. Длина тоннеля 1600 м. Протяженность участка закрытого способа работ 900 м. Внутренний диаметр обделки 12,35 м, наружный диаметр — 13,75 м.
Поперечное сечение основного тоннеля разделено на функциональные зоны:
1) средняя часть служит для одностороннего движения транспорта в одном уровне по три полосы;
2) сводовую часть тоннеля занимают устройства вентиляции, дымоудаления, освещения, сигнализации, связи, пожаротушения.
Интенсивность движения по тоннельному переходу составит (в сутки) более 50 тыс. транспортных единиц.
Учитывая техническую сложность и серьезную пожарную опасность этого объекта, при разработке Технических условий на проектирование противопожарной защиты производили специальные расчеты и научно-исследовательские работы (НИР), такие как:
• оценка опасных факторов пожара в тоннеле, расчет динамики опасных факторов пожара;
• определение расчетного времени эвакуации людей;
• определение предела огнестойкости железобетонной конструкции проезжей части тоннеля и его обделки;
• НИР "Оценка возможностей противопожарной службы МЧС города Санкт-Петербурга обеспечить необходимое количество сил и средств в случае возникновения пожара в транспортном тоннеле". При этом нашли применение новейшие информационные технологии на основе компьютерных имитационных систем, что позволяет без проведения многочисленных натурных экспериментов (а в случае с тоннелем это просто невозможно) оценить возможность оперативных подразделений города своевременно прибывать к местам возникновения ЧС в самых различных реальных и гипотетических ситуациях. Такая компьютерная имитационная система "КОСМАС", не имеющая аналогов в мире, и была использована в данной работе для оценки возможности своевременного прибытия к объекту — транспортному тоннелю сил и средств противопожарной службы МЧС города Санкт-Петербурга в случае возникновения пожара для ликвидации его последствий;
• расчеты параметров системы дымоудаления, расчеты по определению времени блокирования опасными факторами пожара выходов и времени безопасной эвакуации людей в случае пожара.
Для обеспечения пожарной безопасности объекта предусмотрены следующие основные технические решения и мероприятия.
1. На участках закрытого способа работ расстояние между межтоннельными переходами (эвакуационными сбойками) должно быть не более 250 м, а ширина выходов в свету — не менее 2 м. Эвакуация на участках открытого способа работ предусматривается в смежные тоннели по переходам через 100 м. Далее эвакуация должна предусматриваться через лестничные клетки каждого эксплуатационно-технического комплекса наружу. На уровне входа в лестничные клетки со стороны тоннелей на каждой из них следует предусмотреть помещение, предназначенное для оказания помощи пострадавшим. Эвакуационные переходы располагаются в уровне проезжей части (на 0,18-0,20 м выше покрытия для проезда автомобилей) и обеспечиваются системами подпора воздуха (не более 20 Па). Спасание людей также предусмотрено по специально выделенному проходу-тротуару над уровнем проезжей части.
2. Для организации эвакуации в тоннелях проектируется система оповещения (СОУЭ) 4-го типа, которая должна обеспечивать своевременное оповещение и управление людскими потоками, а также управление движением автотранспорта. Система обеспечивается одновременно громкоговорящей связью, звуковыми и световыми сигналами, указателями во всех зонах тоннелей.
3. Предусмотрены повышенные пределы огнестойкости конструкций тоннеля.
4. Система пожарной сигнализации тоннеля должна иметь дублированные каналы (средства) обнаружения пожара:
• дистанционные — ручные пожарные извеща-тели;
• визуальные — телевидеонаблюдение. Каждая точка транспортной зоны должна наблюдаться минимум двумя телекамерами. При срабатывании системы автоматической пожарной сигнализации или включении ручного пожарного из-вещателя система визуального контроля должна автоматически выдавать на монитор изображение аварийного участка;
• автоматические — автоматическая пожарная сигнализация транспортных зон должна предусматривать максимально-дифференцированную линейную систему, позволяющую определять скорость возрастания температуры, и интегрированную адресную систему, приемно-контрольные приборы которой должны обеспечивать прием сигналов от пожарных извещате-лей и других приемно-контрольных приборов, преобразование сигналов, выдачу, регистрацию
и дальнейшую передачу во внешние цепи извещений, включение оповещателей, управление
внешними исполнительными устройствами.
5. При срабатывании сигнала о пожаре или иной чрезвычайной ситуации в тоннеле предусматривается прекращение доступа в тоннель транспорта, за исключением специальной аварийно-спасательной техники.
6. Предусматривается условное разделение транспортных отсеков левого и правого тоннелей на дымовые зоны длиной до 150 м каждая.
7. Вентиляторы системы вытяжной противо-дымной вентиляции в обособленных венткамерах притоннельных сооружений в точках "А" и "Б". Вентиляторы каждой из указанных венткамер должны быть присоединены к дымовым вытяжным каналам, расположенным под сводами транспортных отсеков левого и правого тоннелей (площадь проходного сечения каждого — до 10 м2). Подключение вентиляторов к этим каналам должно быть предусмотрено через нормально закрытые противопожарные клапаны. Проходное сечение каждого клапана должно быть не менее 890x890 мм. Шаг установки клапанов —10-12 м. Все клапаны следует оснастить автоматически и дистанционно управляемыми приводами с групповым подключением.
8. Расчетные режимы действия вытяжных систем должны предусматривать единовременное открытие дымовых клапанов в одной зоне, если возникновение пожара происходит между ее границами, а эта зона находится в средней части тоннеля. В случае аналогичного места возникновения пожара, но на границе двух смежных зон, подлежат открытию дымовые клапаны в обеих таких зонах. При возникновении пожара на участках с максимальным уклоном дорожного покрытия следует предусмотреть единовременное открытие дымовых клапанов в трех дымовых зонах (по направлению подъема дорожного покрытия). При этом следует обеспечить расход удаляемых продуктов горения на одну дымовую зону не менее 420 тыс. м3/ч.
9. В качестве защищаемых объемов приточной противодымной вентиляцией принимаются эвакуационные лестничные клетки (в зонах границ участков открытого и закрытого способов работ) и эвакуационные сбойки. Для лестничных клеток следует предусмотреть автономные системы с непосредственным забором наружного воздуха, для эвакуационных сбоек — с забором наружного воздуха из объема транспортного отсека тоннеля, параллельного горящему.
10. Помимо системы дымоудаления, для снижения значений основного опасного фактора пожара —температуры дорожное полотно тоннеля обеспечивается дренчерной автоматической системой по-
жаротушения по площади с интенсивностью подачи воды 0,12 л/(с-м2) и возможностью одновременного тушения отсека длиной 100 м.
11. Объединенный хозяйственно-бытовой и противопожарный водопровод рассчитывается на пропуск воды не менее 290 л/с, в том числе от пожарных гидрантов — не менее 100 л/с (для передвижной пожарной техники), от автоматических дренчерных установок — 170 л/с и от пожарных кранов — 20 л/с (4 струи по 5 л/с). Пожарные краны размещаются на стенах тоннелей (со стороны эвакуационных переходов) с шагом 40 м.
12. Дополнительно устанавливаются пожарные краны-сухотрубы для подачи раствора пенообразователя со стволом типа 0РТ-50, снабженного пено-генераторной насадкой.
13. С каждой стороны тоннеля должны быть предусмотрены пожарные депо, оборудованные специальной техникой.
Новое здание (вторая сцена) Государственного академического Мариинского театра
Здание второй сцены Государственного академического Мариинского театра по перечню размещаемых в нем помещений является зданием общественного назначения, в котором дополнительно предусматриваются три подземных этажа. Здание театра является уникальным как по планировочным решениям, так и по организации основного технологического процесса (рис. 1).
Основной особенностью проекта является устройство над зданием "золотой" оболочки, образующей такие элементы, как открытый холодный неотапливаемый внутренний двор (далее — внутренний двор) и подоболочное пространство, которое можно квалифицировать как атриум, опоясывающий основное здание (рис. 2). Оболочка является также кровлей над террасами, ресторанами и музеем, расположенными на верхних отметках здания театра. Оболочка состоит из металлических пирамид и металлических опор, при помощи которых она опирается частично на землю, а частично на здание.
К основным проблемам пожарной безопасности, связанным с отсутствием противопожарных требований и отступлениями от требований действующих норм и правил при проектировании здания второй сцены, следует отнести:
• невозможность обеспечить организацию подъездов для пожарной техники со всех сторон объекта (с одной стороны (Крюков канал) размеры проезда составляют 3,5x3,5 м);
• наличие подоболочного пространства (атриума);
• наличие трех подземных этажей.
При разработке Технических условий на проектирование противопожарной защиты производились:
• расчет динамики развития опасных факторов пожара;
• определение расчетного времени эвакуации для зрительного зала Мариинского театра;
• исследование процесса эвакуации людей из зрительного зала Мариинского театра;
• расчеты параметров систем противодымной защиты;
• расчет необходимого времени эвакуации людей при пожаре из атриумной части (подоболочного пространства);
• обоснование возможности тушения пожара силами и средствами пожарной охраны.
Рис. 1. Зал второй сцены Государственного академического Мариинского театра
Основные технические решения, направленные
на обеспечение пожарной безопасности:
• В целях повышения противопожарной устойчивости здания, его огнесохранности и надежности проектом приняты повышенные пределы огнестойкости строительных конструкций здания театра.
• Здание разделено на девять противопожарных отсеков.
• Для защиты проемов в сценическом комплексе между монтажными площадками с подъемниками, арьерсценой и сценой предусмотрены противопожарные занавесы, ворота и люки с пределом огнестойкости Е1 60, т.е., кроме основного традиционного противопожарного занавеса, отделяющего сценическую часть от зрительской, в сценической части театра (отдельном пожарном отсеке) предусматриваются семь противопожарных занавесов и ворот с пределом огнестойкости Е160. Вышеуказанные занавесы при пожаре дополнительно защищаются автоматическими дренчерными завесами.
• Все эвакуационные и технологические лестничные клетки в здании выполнены незадымляе-мыми.
• Эвакуационные лестничные клетки обеспечиваются сухотрубами.
• Здание оснащается полным комплексом современных систем автоматической противопожарной и противодымной защиты.
• Кроме традиционных дымовых люков, в покрытии сценической части театра предусматривается механическая вытяжная система дымоудаления.
• Предложен комплекс мероприятий, компенсирующих невозможность обеспечить организацию подъездов для пожарной техники со всех сторон объекта (с одной стороны (Крюков канал) размеры проезда составляют 3,5x3,5 м).
Рис. 2. Внутренние конструкции "золотого" купола второй сцены Государственного академического Мариинского театра
Многофункциональный центр общегородского значения
Здание имеет сложную конфигурацию в плане. Габариты здания 119,5x411,5 м. Центральная торговая часть здания запроектирована как единое ат-риумное пространство, с опусками групп эскалаторов на уровень открытой встроенной автостоянки и световым фонарем в покрытии.
Этажность основной части здания (торгово-раз-влекательной с атриумом и открытой автостоянкой на отм. -3.60) — 6 этажей (на верхнем этаже размещены кинопроекционные). Этажность встроенной открытой автостоянки — 5 этажей. Площадь встроенной открытой автостоянки — до 28000 м2.
К основным проблемам пожарной безопасности, отсутствию противопожарных требований и отступлениям от требований действующих норм и правил в проектируемом здании относятся:
• деление торговых этажей здания и встроенных автостоянок на пожарные отсеки противопожарными зонами (разрывами);
• наличие атриума на всю высоту здания, исключая открытую автостоянку на отм. -3.60;
• организация эвакуации по общим для нескольких пожарных отсеков лестничным клеткам. Концепция противопожарной защиты объекта
предусматривает:
• увеличение пределов огнестойкости несущих конструкций здания;
• деление здания на пожарные отсеки и противопожарные секции с учетом функциональной пожарной опасности и допустимой (нормативной) площади;
• применение противопожарных зон (разрывов) для деления частей здания на пожарные отсек;
• изоляцию зон автостоянки от всех остальных помещений и этажей здания противопожарными стенами и перекрытиями 1-го типа;
• разработку специальной системы противодым-ной защиты в атриуме и примыкающих к нему помещениях.
На каждом этаже здания, в непосредственной близости от тамбур-шлюзов лифтов для перевозки пожарных подразделений, предусмотрены опорные пункты пожаротушения, оснащенные: пенными огнетушителями (3 шт.), порошковыми огнетушителями (3 шт.), газовыми огнетушителями (3 шт.), пожарными напорными рукавами длиной 20 м, диаметром 51 мм (5 шт.), пожарными напорными рукавами длиной 20 м, диаметром 66 мм (5 шт.), противогазами на сжатом воздухе (5 шт.), самоспасателями — индивидуальными средствами защиты органов дыхания (100 шт.), электрическими фонарями (3 шт.).
На автостоянках на отм. -3.60 и на кровле здания возле пожарных лифтов предусмотрены:
• помещения для хранения пожарных рукавов диаметром 66 мм со стволами в количестве 5 комплектов для тушения пожара от системы закольцованных сухотрубов;
• противопожарная зона шириной не менее 6м — зона свободная от пожарной нагрузки без ограждающих конструкций;
• противопожарная зона с расчетной шириной не менее 2 м — коридор с ограждающими конструкциями REI 60 и подпором воздуха при пожаре.
Конструкции покрытия атриума выполнены из негорючих материалов. Металлические фермы остекления светового фонаря защищены огнезащитной краской "Терма" с пределом огнестойкости R 60.
Горизонтальное остекление светового фонаря атриума выполнено закаленным силикатным стеклом с защитой от осыпания осколков; вертикальное остекление выполнено огнезащитным стеклом с пределом огнестойкости EI 60. Вертикальное остекление атриума со стороны открытой автомобильной стоянки на кровле здания защищается спринклерной воздушно-заполненной установкой автоматического водяного пожаротушения с размещением спринклеров на расстоянии 0,5 м от стекла через каждые 2 м. Между вертикальными остекленными конструкциями светового фонаря и автостоянкой устроен противопожарный разрыв шириной 6 м.
Заключение
Технические условия на проектирование противопожарной защиты уникальных и технически сложных объектов основаны на полученных результатах расчетов и исследований, фундаментальных требованиях противопожарных норм, а также мировом опыте работы специалистов пожарной безопасности.
Практика показывает, что для обеспечения высокого уровня пожарной безопасности уникальных и технически сложных объектов целесообразно разрабатывать специальные технические условия на проектирование всего комплекса противопожарной защиты, что позволит в полной мере учесть их технологические, архитектурные и другие специфические особенности.
В основу построения системы обеспечения пожарной безопасности уникальных и технически сложных объектов заложен системный подход, позволяющий охватить все многообразие решаемых задач и комплексно использовать результаты отдельных исследований.
Для оценки эффективности системы обеспечения пожарной безопасности особо сложных и уникальных объектов, особенно объектов, на которые
отсутствуют федеральные нормы проектирования, целесообразна разработка специальных методологий по оценке пожарных рисков.
ЛИТЕРАТУРА
1. Градостроительный кодекс РФ (ФЗ № 190 от 29.12.04 г.).
2. Определение применимости действующей нормативной документации РФ и зарубежной для высотныхзданий в г. Санкт-Петербурге. — СПб: НИЦ С и ПБ, 2007.
3. ГОСТ 12.1.004. Пожарная безопасность. Общиетребования.
4. СНиП 21-01-97*. Пожарная безопасность зданий и сооружений.
5. Присадков, В. И. Выбор рациональных вариантов пожарной защиты многофункциональных высотных зданий / В. И. Присадков, П. Н. Марчук, А. В. Федоринов // Пожарная безопасность многофункциональных и высотныхзданий и сооружений: Матер. XIX науч.-практ. конф. — 4.3. — М.: ВНИИПО, 2005. — С. 69-71.
6. Болодьян, И. А. Противопожарная защита многофункциональных зданий, строящихся в условиях плотной городской застройки / И. А. Болодьян, В. И. Присадков, А. Н. Бородкин [и др.] // Пожарная безопасность многофункциональных и высотныхзданий и сооружений: Матер. XIX науч.-практ. конф. —4.3. — М.: ВНИИПО, 2005. — С. 67-68.
7. Климкин, В. И. Опыт обеспечения пожарной безопасности высотных и многофункциональных зданий в Москве / В. И. Климкин // Пожарная безопасность многофункциональных и высотных зданий и сооружений: Матер. XIX науч.-практ. конф. — 4. 3. — М.: ВНИИПО, 2005. — С. 31-47.
8. Холщевников, В. В. Исследования людских потоков и методология нормирования эвакуации людей из зданий при пожаре / В. В. Холщевников. — М.: МИПБ МВД России, 1999.
9. Холщевников, В. В. Проблемы оценки безопасности людей при пожаре в уникальных зданиях и сооружениях / В. В. Холщевников // Пожаровзрывобезопасность. — 2003. — Т. 12, № 4.
10. Воробьев, Ю. Л. Проблема обеспечения пожарной безопасности в зданиях с массовым пребыванием людей Ю. Л. Воробьев, Н. П. Копылов // Пожарная безопасность. — 2006. — № 2.
11. Холщевников, В. В. Людские потоки в зданиях, сооружениях и на городских территориях: Дис. ... д-ратехн. наук. — М., 1983.
12. Мешалкин, Е. А. Нормативное и инженерно-техническое обеспечение пожарной безопасности многофункциональных зданий Е. А. Мешалкин // Технологии безопасности & инженерные системы. — 2005. — № 6.
13. Волков, Ю. Закон о техническом регулировании и вопросы безопасности строительных объектов / Ю. Волков, Ю. Назаров // Строительство. — 2006. — № 10.
Поступила в редакцию 07.08.07.
