通行大編組列車的地鐵多線換乘車站消防設(shè)計研究

尹隴彪

(中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司， 710043， 西安//工程師)

隨著我國城市化進程的不斷加速，地鐵作為城市公共交通體系的主體，線網(wǎng)也隨之不斷加密。已先后有北京、上海、香港、深圳、武漢、成都等城市在地鐵骨干線路上，選擇了A型車輛8節(jié)編組，并與其他線路有多次交叉換乘，出現(xiàn)多個兩線及以上換乘車站。該類換乘車站的規(guī)模大、關(guān)系復(fù)雜、周圍環(huán)境限制條件多，往往帶來如共用的站廳面積超過規(guī)范限制的5 000 m2要求等消防設(shè)計問題。因此，近年來各地在實際建設(shè)中遇到此類項目問題時，大多通過消防性能化評估或向當(dāng)?shù)叵啦块T提請?zhí)厥庀涝O(shè)計審查來解決諸多規(guī)范未涵蓋或不明晰的消防問題。本文結(jié)合設(shè)置了3線換乘廳的成都地鐵5號線錦城大道站消防設(shè)計項目實例，對大編組列車、多線換乘導(dǎo)致的站廳公共區(qū)面積超過規(guī)范要求的車站，遇到的消防問題進行分析及總結(jié)后，并提出了相關(guān)解決措施。

1 項目概況

成都地鐵5號線錦城大道站為5號線(A型車輛8節(jié)編組)、9號線(A型車輛8節(jié)編組)和29號線(A型車輛6節(jié)編組)的換乘站(見圖1)。5號線站位設(shè)于錦城大道與萬象南路交叉路口南側(cè)，沿錦悅西路呈南北向布置；9號線沿錦城大道東西向布置；29號線位于錦城公園內(nèi)。5、9號線為在建線路，車站土建同期實施，均為車輛段接軌車站，29號線為規(guī)劃線路。

錦城大道規(guī)劃道路紅線寬度40 m，萬象南路規(guī)劃道路紅線寬度25 m，錦悅西路規(guī)劃道路紅線寬度25 m。車站周邊規(guī)劃已實施，均為已建成高檔住宅小區(qū)。

綿城大道站為5號線的中間換乘站，為地下二層明挖島式站臺車站，近期共設(shè)置2個地鐵出入口、2個安全出入口、8個風(fēng)亭和1座冷卻塔。

三線呈“工”字型換乘，5號線線位與9、29號線分別呈“T”型換乘。9號線與29號線通過5號線站廳實現(xiàn)換乘。

圖1 車站總平面圖

車站地下一層為站廳層(見圖2)，主要由5、9、29號線的3線“工”字型換乘廳和外掛設(shè)備用房及管理用房區(qū)組成。站廳至站臺通過4組樓扶梯、1臺無障礙電梯聯(lián)系。同時設(shè)有2個出入口通道及3個公共區(qū)安全出口直通地面。

車站主要設(shè)備及管理用房集中設(shè)置在5、29號線站廳相交處的外掛設(shè)備區(qū)。車站主體大、小里程端設(shè)有通風(fēng)空調(diào)電控室等少量設(shè)備用房。

圖2 成都地鐵5號線錦城大道站站廳層平面圖

車站地下二層為站臺層(見圖3)，采用13 m寬雙柱三跨島式站臺，站臺有效長186 m，站臺門長度為181.42 m。站臺中部為公共區(qū)，站臺兩端設(shè)置換乘樓梯連接9、29號線站臺層。樓梯外側(cè)為設(shè)備用房區(qū)。

2 本項目消防設(shè)計特點及難點

根據(jù)成都市城市總體規(guī)劃及軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃，地鐵5號線定位為城市南北向骨干線，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為A型車輛8節(jié)編組，且與同期建設(shè)的9號線、規(guī)劃29號線三線換乘。車站方案存在以下特點及難點：

(1) 本站規(guī)模大且多線換乘，換乘關(guān)系及流線組織復(fù)雜，導(dǎo)致共用換乘廳規(guī)模超出地鐵規(guī)范。5、9號線為A型車8節(jié)編組，公共區(qū)規(guī)模較大，與B車型6節(jié)編組線路比較，標(biāo)準(zhǔn)站站臺由120 m加長到186 m，站廳公共區(qū)長度由80 m加長到130 m。本站3線除5號線換9號線、5號線換29號線可通過站臺-站臺換乘樓梯直達外，其余9號線換5號線、9號線換29號線以及9號線與29號線兩兩換乘時均需通過5號線公共區(qū)換乘廳，故3線換乘的站廳公共區(qū)面積已遠遠超過標(biāo)準(zhǔn)站公共區(qū)規(guī)模。僅本期施工(5、9號線)面積就已達10 900 m2。其中5號線站廳面積約為6 796 m2,超過5 000 m2，不滿足GB 50157—2013《地鐵設(shè)計規(guī)范》第28.2.2條中“地下?lián)Q乘車站當(dāng)共用一個站廳時，站廳公共區(qū)面積不應(yīng)大于5 000 m2”的規(guī)定。

圖3 成都地鐵5號線錦城大道站站臺層平面圖

(2) 車站周邊均為已建高檔住宅小區(qū)，且道路紅線較窄，附屬設(shè)備設(shè)置困難。車站西側(cè)既有南苑小區(qū)圍墻貼道路紅線設(shè)置，經(jīng)多次協(xié)調(diào)仍無法設(shè)置出入口，目前5號線車站僅有條件設(shè)置A、B兩個出入口，且均位于車站東側(cè)。

(3) 5號線車站公共區(qū)超長，既有出入口設(shè)置不滿足疏散距離要求。5號線車站長度方向因含與其他兩線換乘節(jié)點及換乘交通空間，長達278 m；寬度方向為滿足乘客排隊進站以及換乘時快速通過的需求，在車站主體東側(cè)將站廳公共區(qū)外擴一跨，凈寬達28.7 m。站廳公共區(qū)內(nèi)疏散距離超長，目前公共區(qū)出入口設(shè)置難以滿足規(guī)范中明確的站廳公共區(qū)疏散距離要求。

(4) 防排煙、給排水及消防設(shè)計復(fù)雜。本站站廳公共區(qū)規(guī)模較大，車站防排煙、給排水及消防設(shè)計與一般車站有諸多不同之處，設(shè)計上需應(yīng)采取相應(yīng)措施，以滿足消防設(shè)計相關(guān)要求。

3 本項目消防設(shè)計目標(biāo)及策略

3.1 總體目標(biāo)

(1) 當(dāng)建筑物內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，整個建筑系統(tǒng)(包括消防系統(tǒng))能夠為建筑內(nèi)的所有人員提供足夠的時間疏散到安全的地點，疏散過程中不應(yīng)受到火災(zāi)及煙氣的危害。

(2) 通過合理安排可燃物間距、合理策劃防排煙系統(tǒng)方案等，控制火災(zāi)的蔓延，盡量減少財產(chǎn)損失。

(3) 發(fā)生火災(zāi)后的一段時間內(nèi)，建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)保證進入到建筑物內(nèi)部進行消防戰(zhàn)的消防隊員的生命安全。

(4) 減少發(fā)生火災(zāi)后地鐵各換乘線路之間的相互影響，保證盡快恢復(fù)運營。

3.2 基本策略

(1) 全面設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，及時通知建筑內(nèi)人員進行疏散；

(2) 設(shè)置語音廣播系統(tǒng)和疏散誘導(dǎo)系統(tǒng)，合理引導(dǎo)建筑物內(nèi)人員進行疏散；

(3) 設(shè)置寬度足夠和布置合理的疏散樓梯；

(4) 保證建筑物疏散路徑的安全；

(5) 合理劃分防火分區(qū)，以保證動線的流暢性，將站臺公共區(qū)和站廳公共區(qū)劃分為一個防火分區(qū)，并與其他非公共空間進行防火分隔，同時盡可能將各線路之間劃分為不同的防火分區(qū)，以保證人員、財產(chǎn)安全。

(6) 嚴(yán)禁設(shè)置商業(yè)設(shè)施，車站站臺、站廳和出入口通道的乘客疏散區(qū)內(nèi)不得設(shè)置商業(yè)場所。地鐵開發(fā)的地下商業(yè)與地鐵空間劃分成不同的防火分區(qū)，防火設(shè)計應(yīng)符合現(xiàn)行GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。

(7) 控制裝修材料的使用，車站公共區(qū)域內(nèi)裝修設(shè)計應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行GB 50157—2013《地鐵設(shè)計規(guī)范》和GB 50222—2017《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計防火規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定。

(8) 設(shè)置合理的煙控策略，根據(jù)地鐵位于地下且利用樓扶梯疏散的特殊性，制定合理的防排煙模式，阻止下層空間發(fā)生火災(zāi)后煙氣向上層空間蔓延。

(9) 減少對運營的干擾。將火災(zāi)分級，不同的火災(zāi)等級啟動不同的應(yīng)急預(yù)案措施。

4 設(shè)計研究對應(yīng)措施

4.1 相關(guān)規(guī)范對站廳公共區(qū)規(guī)模的規(guī)定

(1) GB 50490—2009《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》第7.3.18條第4款規(guī)定：多線換乘車站共用一個站廳公共區(qū)，且面積超過單線標(biāo)準(zhǔn)車站站廳公共區(qū)面積2.5倍時，應(yīng)通過消防性能化設(shè)計分析，采取必要的消防措施。

(2) 成都市2017年7月1日正式實施的DBJ 51/T074—2017《成都市地鐵設(shè)計規(guī)范》已在第30.2.2中取消了地下車站站廳公共區(qū)不能超過5 000 m2的規(guī)定，并在條文解釋中規(guī)定：本條與GB 50157—2013《地鐵設(shè)計規(guī)范》的不同之處在于取消了地下車站站廳公共區(qū)不能超過5 000 m2的規(guī)定，隨著成都地區(qū)地鐵以及全面開展網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，多個換乘車站站廳公共區(qū)存在超過5 000 m2的實際情況，而成都地區(qū)先期建設(shè)的地鐵1、2號線換乘的天府廣場站，2、7號線換乘的成都東客站等站廳公共區(qū)已遠遠超過5 000 m2。在建設(shè)和運營過程中通過設(shè)計措施可以滿足站廳公共區(qū)超過5 000 m2后的防災(zāi)要求。本條針對具有天然采光、自然通風(fēng)的地面(或地上)站廳進行了限制，地下的不做限制。

(3) 成都消防部門在2016年下發(fā)過關(guān)于成都軌道交通超大地下站廳、車站與商業(yè)開發(fā)接口、地下及上蓋車輛基地等關(guān)于消防設(shè)計要求的暫行規(guī)定( 討論稿) ，也提及當(dāng)站廳公共區(qū)建筑面積大于5 000 m2時，應(yīng)設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)；當(dāng)其建筑面積大于10 000 m2時，應(yīng)采用防火墻、耐火極限不小于3 h的防火卷簾或水幕等分隔措施劃分防火分區(qū)。這表達了成都消防部門對該種消防措施的認可。但因該規(guī)定尚未正式頒布執(zhí)行，本次僅作為設(shè)計參考。

4.2 對5號線錦城大道站采取的消防設(shè)計措施

通過對以上規(guī)范的研究及分析，以及在設(shè)計文件報消防審查過程中與成都市消防部門進行的多次對接成果，目前針對5號線錦城大道站采取了以下消防設(shè)計措施來滿足消防要求。

4.2.1 防火分隔及安全出口處理措施

車站共分為6個防火分區(qū)及5個防火單元。公共區(qū)站廳層(見圖4)劃分為2個防火分區(qū)，站廳層大、小里程端設(shè)備管理用房各為一個防火分區(qū)；車站外掛設(shè)備區(qū)域(站廳、站臺各為一個防火分區(qū))設(shè)有一部消防專用安全樓梯間，聯(lián)通兩層外掛區(qū)，并直達室外地面；外掛區(qū)設(shè)置直通公共區(qū)的防火門作為安全出口；站廳層兩端風(fēng)道及隧道風(fēng)機房各劃分為一個防火單元，站臺層(見圖5)北端設(shè)備區(qū)為一個防火單元，站臺層南端設(shè)備區(qū)劃分兩個防火單元。

圖4 車站站廳層防火分區(qū)及防火分隔示意圖

圖5 車站站臺層防火分區(qū)及防火分隔示意圖

設(shè)計時結(jié)合地面附屬設(shè)置條件，對防火分區(qū)進行多次優(yōu)化重組。目前，擬參照民用建筑大空間防火分區(qū)劃分原則，將車站站廳公共區(qū)部分劃分為兩個防火分區(qū)，每個防火分區(qū)均設(shè)置兩處疏散出口(見圖6)，消防設(shè)施設(shè)備相應(yīng)設(shè)置。這可達到如下目標(biāo)：

(1) 防火分區(qū)經(jīng)優(yōu)化后，單個分區(qū)面積均不超過5 000 m2。

(2) 公共區(qū)相鄰兩個防火分區(qū)乘客由站廳疏散至室外的出入口疏散通道應(yīng)各自獨立，無需共用或借用對方的疏散通道作為火災(zāi)情況下人員疏散出口。

(3) 滿足每個防火分區(qū)直通室外的安全出口數(shù)量不得少于2個，且任一點到室外出入口通道口或疏散樓梯口的疏散距離不應(yīng)大于50 m。

圖6 公共區(qū)安全出口示意圖

4.2.2 防排煙系統(tǒng)消防設(shè)計措施

(1) 車站公共區(qū)與設(shè)備管理用房設(shè)置機械防排煙裝置，其中機械排煙裝置10套，防煙裝置6套。站廳、站臺、換乘廳按建筑面積不超過2 000 m2劃分防煙分區(qū)。車站公共區(qū)共劃分8個防煙分區(qū)，其中站廳6個、站臺2個，排煙風(fēng)機設(shè)置于車站兩端專用排煙風(fēng)機房內(nèi)，管路與空調(diào)回風(fēng)系統(tǒng)合用，由于排煙裝置同時負擔(dān)多個防煙分區(qū)，且在站廳有存在串煙的可能，因此排煙風(fēng)機風(fēng)量按同時排除最大兩個防煙分區(qū)煙量配置，并考慮1.2倍的漏風(fēng)系數(shù)。結(jié)合站廳公共區(qū)使用特性與空調(diào)風(fēng)管布置情況，兩個換乘廳劃分獨立防煙分區(qū)，在公共區(qū)排煙主管上設(shè)置大口徑排煙風(fēng)口并設(shè)置電動風(fēng)閥用于工況切換。管道排煙風(fēng)速按不大于20 m/s控制。站廳公共區(qū)防煙分區(qū)充分利用頂板縱梁與裝修吊頂形式，在有效站臺中心里程靠大里程端約20 m處設(shè)置橫向擋煙垂壁。將除換乘廳外的站廳部分劃分為4個防煙分區(qū)，每個防煙分區(qū)內(nèi)均敷設(shè)1條空調(diào)回風(fēng)管用于火災(zāi)時排煙。

(2) 設(shè)備及管理用房按每個防煙分區(qū)建筑面積不大于750 m2來劃分，當(dāng)排煙設(shè)備負擔(dān)2個或2個以上防煙分區(qū)時，其設(shè)備的排煙量能力應(yīng)根據(jù)最大防煙分區(qū)的建筑面積按2 m3/(m2·min)計算；排煙風(fēng)機考慮有1.2倍的漏風(fēng)系數(shù)且單臺排煙風(fēng)機最小排煙量不應(yīng)小于7 200 m3/h。設(shè)備管理用房與車站出入口共劃分成8個防煙分區(qū)。

(3) 車站內(nèi)不具備自然排煙條件的封閉樓梯間與防煙樓梯間均設(shè)置加壓送風(fēng)設(shè)備，送風(fēng)量不小于25 000 m3/h。

4.3 給排水及消防系統(tǒng)的消防設(shè)計措施

(1) 車站公共區(qū)需設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)；

(2) 考慮消防資源共享，消火栓泵房設(shè)置在5號線消防泵房，5、9號線車站實際消防保護范圍都帶有2.4 km以上的出入段線，需要根據(jù)區(qū)間消火栓使用壓力及消火栓所在標(biāo)高核算車站消防泵揚程，并對5號線車站范圍內(nèi)及區(qū)間部分消火栓栓口壓力及管網(wǎng)進行核算，對于超壓部分的消火栓進行減壓處理。

4.4 動力照明及弱電系統(tǒng)消防設(shè)計措施

(1) 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)備及兼作疏散用的自動扶梯等設(shè)備供電需為一級負荷。

(2) 站臺和站廳公共區(qū)等疏散路徑及安全出口，均需設(shè)置電光源型疏散指示標(biāo)志。

(3) 5號線車站預(yù)留與9、29號線綜合監(jiān)控系統(tǒng)及火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的接口條件。通過互設(shè)信息模塊、信息復(fù)示屏和消防電話分機的形式實現(xiàn)信息互通。

4.5 組織措施

(1) 換乘通道及日常使用的樓扶梯處設(shè)置的防火卷簾應(yīng)設(shè)置為兩步降落的控制方式，同時在防火卷簾兩側(cè)應(yīng)設(shè)置手動控制按鈕來控制防火卷簾的升降。

(2) 出口的暢通性對于整個車站的疏散來說至關(guān)重要，為了保證人員疏散的暢通性，檢票區(qū)閘機口在火災(zāi)發(fā)生后能夠聯(lián)動開啟，同時閘機口兩側(cè)應(yīng)設(shè)置可開啟的疏散門，以增加人員緊急疏散時的出口有效寬度。

(3) 由于車站流動性大，人員對地形不熟悉，為了有效引導(dǎo)人員疏散，建議做好安全疏散標(biāo)識。除應(yīng)在各個安全出口處設(shè)置疏散標(biāo)志，還應(yīng)在主要疏散通道上設(shè)置視覺連續(xù)的疏散導(dǎo)流指示標(biāo)志；同時做好疏散廣播系統(tǒng)，訓(xùn)練工作人員在火災(zāi)時的疏導(dǎo)作用，降低人員等待時間，為人員的生命安全提供保證。

(4) 嚴(yán)格控制站廳及站臺的火災(zāi)荷載，站臺層、站廳層公共區(qū)不應(yīng)設(shè)置商業(yè)設(shè)施。

(5) 建議制定實時巡查制度，即應(yīng)有專門人員在各時間段內(nèi)對各區(qū)域進行巡視檢查；消防設(shè)施應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)要求進行定期檢查、維護，保證發(fā)生火災(zāi)時能夠正常運行。

(6) 地鐵各線間應(yīng)加強技術(shù)協(xié)調(diào)，當(dāng)某一線路發(fā)生火災(zāi)時，必須整體考慮疏散預(yù)案。加強報警、救火、救援、疏散人員的協(xié)調(diào)訓(xùn)練工作。

(7) 定期測試、維護消防設(shè)施，從而確保任何時候消防系統(tǒng)均能有效運行。

(8) 發(fā)生火災(zāi)時，站臺層應(yīng)加強人員疏散的引導(dǎo)，平時站臺層不應(yīng)設(shè)置妨礙人員疏散的物品。在疏散過程中，建筑物的關(guān)鍵節(jié)點處要增加疏散引導(dǎo)標(biāo)志、必要時可臨時安排工作人員加強疏導(dǎo)，這樣可以減小人員阻塞的發(fā)生機率，降低人員等待時間，為人員的生命安全提供保證。

5 結(jié)語

本文重點研究了大編組、多線地鐵換乘車站消防設(shè)計遇到的問題，通過剖析相關(guān)設(shè)計難點，得出一套地鐵大編組多線換乘車站的消防設(shè)計方案。主要結(jié)論如下：

(1) 消防設(shè)計總體措施目標(biāo)為保障站內(nèi)人員的生命安全，減小發(fā)生火災(zāi)后多線共用的超大換乘廳內(nèi)各區(qū)域疏散人員的交叉干擾，從而提高疏散效果。

(2) 經(jīng)過一系列的防火分隔及安全出口、防排煙、給排水及消防、弱電系統(tǒng)組織處理措施，大編組多線換乘車站在采取本文研究提出的消防設(shè)計方案后，能夠達到保證人員生命安全和限制火災(zāi)大規(guī)模蔓延的設(shè)計目標(biāo)。在消防系統(tǒng)有效作用下，可及時控制消防火災(zāi)，將火災(zāi)損失控制在較小范圍，以有效降低火災(zāi)損失。在消防系統(tǒng)的有效運作下，各場景的危險來臨時間均大于人員所需疏散時間，故人員的安全疏散可以得到保障。

(3) 隨著城市的不斷發(fā)展及線網(wǎng)的不斷加密，大規(guī)模多線換乘車站會越來越多地出現(xiàn)在工程建設(shè)中。因規(guī)范更新速度滯后，如何正確地理解規(guī)范，是設(shè)計時需要深入反思與研究的重點。

(4) 消防設(shè)計因各地環(huán)境及條件不同，相關(guān)消防要求也不盡相同。對于特殊地鐵車站，設(shè)計單位需與消防管理部門進行充分溝通，以達到保證地鐵車站消防安全的目的。

本文相關(guān)設(shè)計的結(jié)論和經(jīng)驗可為后續(xù)類似工程的建設(shè)提供借鑒和參考。