交通樞紐綜合體消防安全問題及解決的方法

漆政昆 李 元

海軍蚌埠士官學(xué)校兵器系

交通樞紐綜合體消防安全問題及解決的方法

漆政昆 李 元

海軍蚌埠士官學(xué)校兵器系

為了避免交通樞紐綜合體內(nèi)部火災(zāi)造成的巨大人員傷亡和財產(chǎn)損失，基于交通樞紐綜合體的本身特點，分析其火災(zāi)特點，探究綜合體內(nèi)部存在的主要消防問題，并針對存在的問題提出相關(guān)解決方法，旨在為交通樞紐綜合體的消防設(shè)計提供參考。結(jié)果表明：綜合體內(nèi)部可以通過設(shè)計聯(lián)系通道作為防火隔離帶的方法來進行防火分隔；合理劃分防煙分區(qū)，控制煙氣蔓延，有效的布置排煙通風(fēng)裝置，采用“準(zhǔn)安全區(qū)”，合理設(shè)置樓梯、疏散通道和安全出口，確保疏散誘導(dǎo)系統(tǒng)有效且易辨別，制定消防應(yīng)急預(yù)案和做好人員安全教育是保證人員安全疏散的關(guān)鍵。

交通樞紐綜合體；消防安全；安全疏散；防火隔離帶

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，商務(wù)、旅游等大量人群穿梭在各個城市之間，傳統(tǒng)的客運樞紐功能單一，乘客換乘效率低下，綜合化程度較低，已經(jīng)漸漸成為制約城市化進程的瓶頸。為了滿足城市發(fā)展的需要，以綜合化的功能、多元化的服務(wù)、一體化的空間和拓展式的結(jié)構(gòu)為基本特征的交通樞紐綜合體日益涌現(xiàn)，如上海虹橋、北京南站、新廣州站等等。這些交通樞紐綜合體空間巨大，建筑結(jié)構(gòu)特殊，不僅集多種交通方式為一體， 而且還綜合了商業(yè)、辦公、餐飲、娛樂等多種功能。交通樞紐綜合體內(nèi)部人流密集、設(shè)備種類很多，起火原因多樣，極易發(fā)生火災(zāi)，而且火災(zāi)時容易造成群死群傷的重大事故。例如倫敦皇十字地鐵車站的火災(zāi)的起因就是由于乘客將帶火的火柴梗扔進了自動扶梯內(nèi)點燃了自動扶梯下面的油脂臟物而造成的，這場大火使32人喪生（其中包括一名消防員），共造成100多人受傷；而廣州地鐵一號線東山口站降壓配電所因電器設(shè)備故障引發(fā)火災(zāi)，由于發(fā)現(xiàn)及時，處置得當(dāng)，未釀成人員傷亡事故，但是火災(zāi)卻造成直接經(jīng)濟損失20.6萬元。因此，交通樞紐綜合體安全問題已漸漸成為人們關(guān)注的熱點問題。

1　交通樞紐綜合體的特點

1.1綜合化的客運交通

交通樞紐綜合體一般以火車站、機場、地鐵為依托， 在修建過程中， 以其原有比較發(fā)達(dá)的軌道交通網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)， 將長途汽車站、市內(nèi)公交車站、出租車站、停車場等場所集中設(shè)計，在同一座大型建筑物內(nèi)形成一個具有多種交通方式的大型換乘樞紐。

1.2多元化的服務(wù)功能

綜合體內(nèi)部還修建有商業(yè)中心、服務(wù)中心和娛樂中心等公共場所， 它既緩解了城市用地緊張的矛盾，又方便了城市人群的生活，還能繁榮地區(qū)經(jīng)濟，傳播城市文明。它在滿足旅客各種交通需求的前提下，使旅客可以把以前單純的候車時間用來購物或者完成其他日常工作， 促進了客運服務(wù)的多元化，增加了公共交通的吸引力和客運量，提高了樞紐空間的立體利用程度。

1.3方便快捷的換乘方式

在交通樞紐綜合體內(nèi)部經(jīng)過科學(xué)設(shè)計與合理組織，利用各種垂直、水平連接通道，如：自動扶梯、一般樓梯和連接通道等，實現(xiàn)地下、地面、高架橋多層次同時使用，構(gòu)成立體的換乘空間，最大限度的實現(xiàn)“零換乘”。而且在換乘過程中，換乘流線清晰，指示清楚，車流和人流分離， 保證乘客的安全，極大的提高了乘客的出行效率。

1.4一體化的空間

相比于傳統(tǒng)的封閉、單一的車站候車室，交通樞紐綜合體內(nèi)的換乘空間采用大空間，靈活分隔，空間相對簡化并與其他功能空間融為一體，其開放性和綜合性非常強。站臺空間不僅僅作為乘客上下的通道，也加入了商業(yè)、娛樂業(yè)等服務(wù)內(nèi)容，乘客在站臺就可使用綜合體中多種服務(wù)設(shè)施。

現(xiàn)代交通樞紐綜合體的廣場空間也已經(jīng)相對簡化，作為一種快速通過的輔助換乘空間，漸漸與綜合體內(nèi)的建筑空間融為一體。在服務(wù)交通為主的廣場中，乘客將不會過多聚集，為人流提供了安全舒適的周邊環(huán)境，減少了一些由于人流擁堵而產(chǎn)生的社會問題。

2　交通樞紐綜合體火災(zāi)特點

2.1火災(zāi)誘因多

交通樞紐綜合體內(nèi)部人員集散量大，不光有過往的乘客，還有在內(nèi)部工作和服務(wù)的人員，而且綜合體內(nèi)部設(shè)備種類很多，起火原因多樣。首先，因為綜合體功能多，用電設(shè)備自然增多，如辦公設(shè)備、照明器材、裝飾燈具、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、廣播廣告設(shè)備等，這些用電設(shè)備安裝電線一般比較隱蔽，而且線路非常復(fù)雜，有的電器存在功率很大，或者長時間使用的問題，很容易造成火災(zāi)；其次，樞紐內(nèi)部的人員流動性大，人群素質(zhì)高低不一，難免有人不遵守規(guī)定私自攜帶易燃易爆物品或者亂扔煙頭、火柴，一旦疏忽也會引起火災(zāi)危險；再次，內(nèi)部業(yè)務(wù)人員在維修、使用電器設(shè)備過程中，也可能存在違反操作規(guī)程的情況，這些都有引發(fā)火災(zāi)的可能［1］。除此之外，有些人為破壞、恐怖活動或者地震等自然災(zāi)害引發(fā)的次生災(zāi)害也都能夠引起火災(zāi)。

2.2可燃物種類繁多，火災(zāi)荷載大

在綜合體換乘中心內(nèi)可燃物主要來自四個方面：可燃物機動車輛中油箱所攜帶的燃油；旅客攜帶的各種行李；汽車內(nèi)座椅、窗簾等各種可燃物；建筑物室內(nèi)裝修材料［2］。而在商業(yè)區(qū)里，由于餐飲店、食品店、服裝店、報亭等服務(wù)場所分布密集，經(jīng)營商品種類繁多，而且其中大部分為可燃物，所以火災(zāi)載荷比較大。而在以上這些可燃物中又存在著大量的塑料、橡膠、合成纖維等高分子材料制品，這些材料在燃燒過程中會產(chǎn)生大量的濃煙，使得空間的能見度急劇下降，同時釋放出CO、CO2、NOX、Cl2、HCL、NH3、HCN等大量有毒有害氣體［3］，能夠使人窒息昏迷，嚴(yán)重影響人員安全疏散。

2.3火災(zāi)蔓延迅速

交通樞紐綜合體建筑內(nèi)部空間巨大，而且與建筑物內(nèi)的其它空間相互連通，氧氣非常充足，如果發(fā)生火災(zāi)，就會形成“燃料支配型燃燒”，由于內(nèi)部可燃物很多，火勢容易迅速蔓延造成大規(guī)?；馂?zāi)［4］。綜合體內(nèi)部樓層之間一般用自動扶梯連接，有些也存在一通到頂?shù)闹型タ臻g，火災(zāi)在這些豎向通道內(nèi)會產(chǎn)生煙囪效應(yīng)，煙氣迅猛蔓延，從而威脅到整棟建筑物的安全。實驗證明，煙氣沿樓梯間、管道井、電纜井等豎向通道的豎直擴散蔓延的速度為3～4m/s，即在半分鐘內(nèi)，煙氣就能沿著豎向通道從底層擴散到100m高度處［5］。

2.4建筑多采用鋼結(jié)構(gòu)，火災(zāi)時易發(fā)生坍塌

現(xiàn)在交通樞紐綜合體建筑大多采用大跨空間的鋼結(jié)構(gòu)，這樣可以降低造價，縮短工期，并使內(nèi)部空間通透寬敞，但是一旦發(fā)生火災(zāi)，高溫?zé)煔夂洼椛錈崃繉菇ㄖ臻g內(nèi)的溫度迅速上升，黃玨倩［6］等人計算了大空間火災(zāi)中火焰輻射對鋼構(gòu)件升溫的影響，一般鋼結(jié)構(gòu)的臨界溫度為542℃，所以對于綜合體這樣的大型建筑來說，在火災(zāi)發(fā)生時很容易產(chǎn)生鋼結(jié)構(gòu)變形，坍塌。例如最近發(fā)生的武漢“712”重大火災(zāi)事故的起火建筑就是鋼結(jié)構(gòu)單體建筑，在火災(zāi)過程中屋頂坍塌堵死了兩個安全出口，造成了15人被燒死的慘劇。

2.5人員疏散困難

對于交通樞紐綜合體這種大型建筑來說，其空間開闊，內(nèi)部通道縱橫交錯、錯綜復(fù)雜，在發(fā)生火災(zāi)時，若標(biāo)志指示不清，很容易使人迷失方向，不利于人群快速疏散。而且在綜合體內(nèi)的人員密集，成分復(fù)雜，在火災(zāi)情況下可能會出現(xiàn)部分人員情緒失常的現(xiàn)象，導(dǎo)致人群出現(xiàn)混亂，在疏散時容易發(fā)生碰撞、擠壓事故引起傷亡。

3　交通樞紐綜合體存在的消防問題

3.1防火分區(qū)劃分

通常情況下，防火墻、甲級防火門或者是防火卷簾是劃分防火分區(qū)，限制火災(zāi)蔓延的有效手段，而在綜合體內(nèi)，為了保證交通換乘的連貫性和通暢性，這些措施就會或多或少的影響到建筑功能的實現(xiàn)，所以通常會出現(xiàn)防火分區(qū)面積過大，安全疏散距離過長等問題。在綜合體的地下層中，存在著不少樓梯間，電梯井，管道井，電纜井，通風(fēng)井等豎向井道，這些部位都給防火分區(qū)、防煙分隔處理增加了難度，如果處理設(shè)置不當(dāng)就會成為火災(zāi)蔓延和煙氣流動的通道［7］。

3.2通風(fēng)和防排煙設(shè)計

由于建筑空間大，供氧充足，火災(zāi)會持續(xù)燃燒蔓延，但是不會發(fā)生轟燃。燃燒產(chǎn)生的大量煙氣容易擴散彌漫，著火點所在區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)聯(lián)動關(guān)閉， 但相鄰區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)仍在運行， 造成層化后的煙氣加速水平向擴散［8］。所以綜合體內(nèi)的煙氣控制系統(tǒng)能否有效排出煙氣是直接影響到人員疏散及火災(zāi)撲救的關(guān)鍵所在，因此合理地設(shè)計煙氣控制系統(tǒng)是保證綜合體火災(zāi)安全的重要條件［9］。

3.3人員安全疏散方面

（1）疏散距離長。

由于綜合體內(nèi)大空間結(jié)構(gòu)的原因，單層平面面積巨大，導(dǎo)致內(nèi)部人員疏散距離和時間都較長。例如：站臺到安全出入口的疏散距離超過50m，換乘通道或進入其他公共場所的通道長度超過60m，有些甚至在100m以上。

（2）樓梯、通道、出入口、檢票口等空間節(jié)點帶來的疏散瓶頸。

交通樞紐綜合體內(nèi)部有多個空間區(qū)域，空間與空間的連接通過樓梯、聯(lián)系通道和出入口等空間節(jié)點，在發(fā)生火災(zāi)的情況下，疏散人群從寬大空間進入這類節(jié)點會出現(xiàn)側(cè)面擠入的人群阻礙正面人流的情況，使得人群密度迅速增加，形成人群“成拱現(xiàn)象”［10］，導(dǎo)致人群通過效率大大降低，嚴(yán)重情況下甚至?xí)霈F(xiàn)人群擁擠踩踏事故造成大量傷亡。

（3）人員心理因素產(chǎn)生的不利影響。

災(zāi)害發(fā)生時人員不可避免會產(chǎn)生恐慌情緒，變得焦慮、緊張，有些反應(yīng)過激的人員甚至?xí)适Ю碇?。在交通樞紐綜合體內(nèi)，由于人員對環(huán)境陌生，會加劇火災(zāi)條件下人員的恐慌和心理壓力。除此之外，在人員密集場合，從眾效應(yīng)對疏散也會產(chǎn)生不利影響，可能在被誤導(dǎo)后人員會失去寶貴的逃生時間［11］。

（4）安全管理方面的漏洞。

安全管理是對人、物和環(huán)境因素狀態(tài)的管理，有效地控制人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)。理想狀態(tài)是在確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生后，要統(tǒng)一指揮，由訓(xùn)練有素的安全人員負(fù)責(zé)引導(dǎo)旅客進行疏散，但是實際火災(zāi)發(fā)生時卻會出現(xiàn)多種狀況，比如安全人員自己先逃離現(xiàn)場，安全出口被封鎖未開啟等等，這些情況都會造成疏散人員的混亂與死亡。

4　交通樞紐綜合體消防問題解決方案

4.1以防火隔離帶的形式劃分防火分區(qū)

防火隔離帶是在不同的功能大廳之間設(shè)置一定寬度的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)嚴(yán)格禁止設(shè)置任何可燃物，并通過輻射模型來計算隔離帶需要的有效寬度以保證火災(zāi)時一側(cè)的火焰不會輻射蔓延至另外一側(cè)。通過“防火隔離帶”分隔的防火分區(qū)亦被稱為邏輯上的防火分區(qū)。為了在保證綜合體內(nèi)各區(qū)域消防安全水平的同時，最大限度的保持各部分建筑的使用功能，上海虹橋交通樞紐綜合體內(nèi)西航站樓、東交通廣場、磁懸浮車站、商業(yè)區(qū)域有較多連通區(qū)域運用“防火隔離帶”進行分隔［12］。具體做法是在這些不同功能的空間區(qū)域中， 區(qū)域之間設(shè)計聯(lián)系通道進行連接，這樣將聯(lián)系通道作為防火的隔離帶， 通過計算確定通道有效的長度保證火災(zāi)不會蔓延到相鄰區(qū)域，達(dá)到分隔的目的。另外，由于防火隔離帶平常僅作為交通聯(lián)系通道， 因此增大了其不被占用的可能性，也保證了防火隔離的有效性［8］。

4.2合理設(shè)置防煙分區(qū)，布置通風(fēng)排煙裝置

由于交通樞紐綜合體較地鐵單站結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此要按照火災(zāi)煙氣毒害特性和流動規(guī)律，結(jié)合換乘空間的防排煙運行模式，制定合理的通風(fēng)排煙方式。楊君濤［13］等人在上海中山北路車站，搭建了一個地鐵站臺與站廳的實體模型，進行火災(zāi)實驗，測量了站臺與站廳之間的樓梯處煙氣蔓延速度和溫度等火災(zāi)參數(shù)，為有效控制煙氣蔓延以及合理設(shè)置通風(fēng)排煙提供了理論依據(jù)。但是，對于交通樞紐綜合體這種多站臺，多站廳的大型建筑，內(nèi)部的火災(zāi)煙氣運動規(guī)律仍然是亟待研究的問題，目前可以通過小尺寸實驗或者是火災(zāi)模擬軟件來對此進行模擬計算分析。

4.3安全疏散的對策

（1）可將綜合體內(nèi)的換乘大廳等大空間場所設(shè)計成“準(zhǔn)安全區(qū)”［14］。

由于交通樞紐綜合體內(nèi)部空間巨大，通常防火分區(qū)面積過大，在人員疏散過程中會遇到安全疏散距離過長的問題。所以針對交通樞紐存在的疏散問題，可以采用設(shè)置“準(zhǔn)安全區(qū)”的方法來解決?！皽?zhǔn)安全區(qū)”是吳鳳等人在研究大型地下商場人員疏散問題提出來的，這種方法專門針對大型建筑中防火分區(qū)面積過大超出現(xiàn)有規(guī)范要求的建筑部位［15］。 “準(zhǔn)安全區(qū)”是指在大型建筑內(nèi)部的某個區(qū)域，該區(qū)域本身沒有火災(zāi)隱患，也不存在較大火災(zāi)疏散危險，在火災(zāi)時可以讓疏散人員在此區(qū)域短暫安全停留，為人員實現(xiàn)“分階段疏散策略”提供有利條件。肖春花等人根據(jù)綜合交通樞紐內(nèi)人員疏散特點，參考現(xiàn)有大多數(shù)性能化防火論證的實際工程，將“準(zhǔn)安全區(qū)”的安全時間界定為30min，即在火災(zāi)發(fā)生30min內(nèi)能保證火災(zāi)煙氣不影響人員安全疏散的場所即可按照“準(zhǔn)安全區(qū)”概念進行設(shè)計，建筑空間能否作為“準(zhǔn)安全區(qū)”可按照如下流程設(shè)計評估，如下圖。

圖　準(zhǔn)安全區(qū)評估流程［25］

（2）合理設(shè)置樓梯、疏散通道和安全出口。

用于疏散的樓梯應(yīng)為不燃材料，上升高度不應(yīng)超過3m，若超過此高度應(yīng)增加樓段平臺，樓梯踏板和樓段平臺應(yīng)具有良好的防滑性能，樓梯兩側(cè)應(yīng)設(shè)置方便抓握的扶手［16］。疏散通道的設(shè)置要簡潔、通達(dá)，平時要禁止堆放雜物或挪作他用，通道的寬度要嚴(yán)格以飽和流量來計算。每個防火分區(qū)的安全出口不應(yīng)少于兩個，保證出口數(shù)量和每個出口的寬度，出口要分散布置，兩個出口之間的距離不應(yīng)小于5m。

（3）設(shè)置簡明易識別且有效的疏散誘導(dǎo)系統(tǒng)。

應(yīng)急出口標(biāo)志必須設(shè)于所有建筑中對公眾敞開的地方，保證時刻照明，而且亮度必須充足，要在最不利的情況下能被識別。對應(yīng)急照明的線路要嚴(yán)格區(qū)別于正常照明線路，保證安全可靠，應(yīng)急照明燈必須能瞬時點亮。疏散指示燈在火災(zāi)煙霧中的可見度和清晰度必須要足夠，能夠引導(dǎo)被困人員疏散。

（4）制定消防應(yīng)急預(yù)案。

應(yīng)急預(yù)案應(yīng)成立專門的編制小組，認(rèn)真編寫，保證內(nèi)容詳細(xì)系統(tǒng)，可操作性要強，編制完成后必須經(jīng)過實地演練，檢驗合理性，并進行修訂，保證人員密度、樓梯的形式、疏散通道和安全出口的設(shè)置滿足要求。

（5）做好人員防火安全教育。

對綜合體內(nèi)從事消防安全的人員必須進行專業(yè)的安全教育，使其具備良好的素質(zhì)，能夠指揮應(yīng)對突發(fā)災(zāi)害。對內(nèi)部的工作服務(wù)人員進行安全教育和安全疏散的學(xué)習(xí)，在建筑場所內(nèi)放置醒目的警示標(biāo)語，通過廣播和廳內(nèi)電子大屏幕進行消防安全知識教育，提高全體人員的消防安全意識和自救能力。

5　結(jié)論

通過對交通樞紐綜合體的火災(zāi)特點，消防安全問題和解決方法進行分析，可以得出如下結(jié)論：

（1）交通樞紐綜合體是一個大型化、綜合化、立體化的并具有多種服務(wù)功能的建筑，內(nèi)部火災(zāi)誘因很多，火災(zāi)載荷大，蔓延速度快，會產(chǎn)生大量有毒有害氣體，給人員安全疏散造成了巨大困難。

（2）由于綜合體內(nèi)部空間巨大，為了滿足使用功能致使防火分區(qū)劃分困難，可以通過設(shè)計聯(lián)系通道作為防火隔離帶的方法來進行防火分隔。

（3）綜合體內(nèi)發(fā)生火災(zāi)會產(chǎn)生大量的煙氣，合理劃分防煙分區(qū)，控制煙氣蔓延，有效的布置排煙通風(fēng)裝置是保證人員安全疏散的關(guān)鍵。

（4）對綜合體內(nèi)人員疏散會遇到的問題進行了分析，采用“準(zhǔn)安全區(qū)”，合理設(shè)置樓梯、疏散通道和安全出口，確保疏散誘導(dǎo)系統(tǒng)有效且易辨別，制定消防應(yīng)急預(yù)案和做好人員安全教育等相應(yīng)對策。

［1］ 王嵐，羅健雄.商業(yè)建筑火災(zāi)特點［J］.河南消防，2001，（9）：24-29

［2］ 蔡旭星.深圳市福田交通綜合樞紐換乘中心消防設(shè)計［J］.黑龍江科技信息，2009，（24）：302-303

［3］ 呂游.淺談高分子材料燃燒特點及火災(zāi)對策［J］.科技信息，2010，（22）：753-754

［4］ Hong-ming，L.Y.-f.W.C.F.，Study on Fire Prevention of Underground Urban Comprehensive Transportation Hub［J］. Building Science，2011，27（1）：78-84

［5］ 孫曉乾.火災(zāi)煙氣在高層建筑豎向通道內(nèi)的流動及控制研究［D］.北京：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2009

［6］ 黃玨倩，李國強，杜詠，等.大空間火災(zāi)中火焰輻射對鋼構(gòu)件升溫的影響［J］.自然災(zāi)害學(xué)報，2008，17（5）：87-94

［7］ 唐春雨.層建筑火災(zāi)情況下電梯疏散安全可靠性研究［D］.西安：西安科技大學(xué)，2009

［8］ 趙華亮.上海虹橋綜合交通樞紐建筑防火設(shè)計［J］.消防科學(xué)與技術(shù)，2010，29（8）：658-661

［9］ F Chen，SC Guo，HY Chuay，SW Chien.Smoke Control of Fires in Subway Stations.Theoretical and Computational Fluid Dynamics， 2003，16（5）：349-368

［10］ 羅茜.人員疏散的社會力修正模型及其仿真研究［D］.北京：首都經(jīng)濟貿(mào)易大學(xué)，2010

［11］ 趙道亮，劉英學(xué).緊急條件下從眾心理對人員疏散的影響［C］.2008（沈陽）國際安全科學(xué)與技術(shù)學(xué)術(shù)研討會.沈陽：2008：789-792

［12］ 施碧波，韓新.上海虹橋交通樞紐防火隔離帶應(yīng)用分析［J］.災(zāi)害學(xué)，2010，25（3）：368-369

［13］ 楊君濤，楊昀.地鐵內(nèi)樓梯口處全尺寸火災(zāi)實驗與數(shù)值模擬［J］.自然災(zāi)害學(xué)報，2007，16（4）：110-114

［14］ 肖春花，姚斌，劉躍紅，劉文，左劍.城市綜合交通樞紐內(nèi)消防“準(zhǔn)安全區(qū)”設(shè)置原則和評估流程研究［J］.火災(zāi)科學(xué)，2010，19（4）：198-204

［15］ 王蔚，張和平，徐亮，等.大中庭建筑的性能化防火設(shè)計初探［J］.建筑學(xué)報，2006，（7）：48-49

［16］ 楊志博.民用建筑疏散樓梯的防火設(shè)計［J］.山東消防，2002，（1）：40-40