長度超過100 m的地鐵出入口消防疏散方案研究

杜 宇， 姚顯貴， 于 華

(中鐵第六勘察設計院集團有限公司， 天津 300133)

0 引言

近20年來，我國城市軌道交通的建設取得了舉世矚目的成果，截至2017年12月31日，我國大陸軌道交通運營里程約4 712 km，共161條線路，運營城市33個。目前全國在建城市軌道交通的城市有48個，在建線路228條，在建里程5 636 km。北京、上海和廣州率先步入了網(wǎng)絡化建設時代； 同時，同步進行的其他城市建設行為導致地鐵車站場地環(huán)境更加復雜，尤其是位于城市核心區(qū)的地鐵車站方案設計復雜[1]。一方面，該類車站受線路條件、控制性管線、主干道交通要求、既有市政隧道等條件限制，車站只能偏路口設置；另一方面，由于城市核心區(qū)客流量較大，從功能上需要滿足路口另外一側乘客進出站及過街需求，往往需要將出入口延伸到路口另一側，此時出入口地下通道的長度就可能超過100 m，如圖1所示中的1A、1B號出入口。

根據(jù)《地鐵設計規(guī)范》[2]28.2.10條第4款： 地下出入口通道的長度不宜超過100 m，當超過時應采取滿足人員消防疏散要求的措施。但是，該地鐵規(guī)范并沒有對具體措施給出明確建議。各地方標準均有類似要求，有的提出了具體措施。大部分在建城市均無自己的地方標準，在實踐過程中，往往需要采取專題論證。專題論證占用的時間對整體進度有一定影響，另外各地論證后所采取的具體措施也不一致，這就給實際工程設計帶來困惑。

圖1 車站總平面示意圖Fig. 1 Sketch of plan of metro station

張德志[3]對重慶地區(qū)深埋地鐵車站出入口安全疏散設計進行了研究，提出應結合重慶地形特點設置分支通道，同時兼顧疏散和正常使用需求，分支通道口處設置擋煙垂壁，以保證其中一個通道是安全的； 謝朝軍等[4]對長度超過60 m地鐵出入口的排煙方案進行了研究分析； 姚顯貴[5]對地鐵出入口設計理論與實踐進行了總結。但以上文獻對超長出入口消防設計的具體措施未做分析。除此之外，專門針對長度超過100 m的地鐵出入口消防疏散的研究也較少。

綜上，有必要對超長地鐵出入口消防疏散方案進行總結研究，以便更好地服務于后續(xù)工程設計。本文主要結合相關國家規(guī)范、地方標準中的措施及實踐經(jīng)驗，探討長度超過100 m的地鐵出入口通道消防疏散設計的具體措施。

1 2個重要概念

1.1 地鐵出入口通道的計算長度

《地鐵設計規(guī)范》28.4.3條第2款，對連續(xù)長度大于60 m的出入口通道要求設置機械排煙設施。在該條的條文說明中，對于出入口計算長度約定如下： 從通道與車站公共區(qū)連接的口部至出入口計算點的連續(xù)長度，其間如有坡道或樓扶梯，則應計算其斜線長度。出入口的計算點是指直達出入口的樓扶梯與出入口通道的匯合點。

北京市地方標準《城市軌道交通工程設計規(guī)范》配套圖集中關于通道計算點明確如下： 當出口處樓扶梯的提升高度H≤10 m時，計算到樓扶梯口，如圖2所示，即出入口通道的計算長度L0=L1； 當H>10 m時，計算到地面廳開口處(在上海市地方標準《城市軌道交通工程設計規(guī)范》[6]及《地鐵設計防火標準》[7]中，均有類似說明)，如圖3所示，即出入口通道的計算長度L0=L1+L2。

圖2 出入口通道示意圖1(H≤10 m)Fig. 2 Sketch of entrance/exit channels (H≤10 m)

圖3 出入口通道示意圖2(H>10 m)Fig. 3 Sketch of entrance/exit channels (H>10 m)

1.2 安全出口

《建筑設計防火規(guī)范》[8]中對于安全出口的定義為： 供人員安全疏散用的樓梯間和室外樓梯的出入口或直通室內外安全區(qū)域的出口。

《地鐵設計防火標準》中對于安全出口的定義為： 供人員安全疏散，并能直接通向室內外安全區(qū)域的車站出口、樓梯或扶梯的出口、聯(lián)絡通道的入口、區(qū)間風井內直通地面的樓梯間入口。

《地鐵安全疏散規(guī)范》[9]中關于安全出口的定義為： 供人員安全疏散用的直通室內、外安全區(qū)的出口。本條解釋為： 如站廳火災時的站廳出入口通道的出口，區(qū)間聯(lián)絡通道在未起火隧道的出口，區(qū)間隧道風井內直通地面的樓梯間出入口，軌道區(qū)到達站臺層的疏散樓梯出口，車站站臺門的端門或端部口，站臺等起火層通向安全區(qū)的樓扶梯出口、通道和疏散用樓梯間出入口，設備與管理用房區(qū)域通向另一防火分區(qū)或直通室外的出口等。

從定義中可得知，針對車站的安全出口主要有以下幾種：

1)樓梯間入口作為安全出口是沒有問題的。

2)室外樓梯的出入口作為安全出口是沒有問題的。

3)直通室內安全區(qū)域的的出口可以作為安全出口。如符合規(guī)范要求的避難層、避難走道等，這類屬于臨時安全區(qū)域或者稱為“亞安全區(qū)域”。

4)直通室外安全區(qū)域的的出口可以作為安全出口。室外安全區(qū)域主要包括室外地面等，那么直通室外安全區(qū)域的出口可以是先經(jīng)過一段水平通道，再加上一段樓扶梯到達室外地面。如正常的地鐵出入口通道正是以這種方式進行緊急疏散的，其出口的位置也正是通道與車站公共區(qū)連接的口部；當然，通道與車站公共區(qū)分界處，需要設置擋煙垂壁，將公共區(qū)與出入口通道劃分為不同的防煙分區(qū)。

5)其他能滿足人員安全疏散要求的出口。

2 本行業(yè)規(guī)范對超長出入口消防疏散的要求

現(xiàn)行主要規(guī)范對長度超過100 m的出入口均提出了要滿足人員消防疏散的要求。滿足人員消防疏散的措施分為2類： 1)最直接的辦法是設置安全出口，安全出口的設置應滿足《建筑設計防火規(guī)范》對安全出口的定義； 2)確實沒有條件設置安全出口的，則采取其他措施。

現(xiàn)行各規(guī)范、標準對該類出入口通道的消防疏散的要求如表1所示。

表1 相關規(guī)范對出入口通道消防疏散的要求Table 1 Requirements for fire protection and evacuation of entrance/exit in relevant codes

由表1可以得出如下結論：

1)對于長度超過100 m的出入口通道，國家規(guī)范、地方標準均要求采取措施。

2)關于通道計算長度，《地鐵設計防火標準》、上海地方標準要求所有的超長出入口計算長度按通道口到地面出入口的暗埋段的計算長度，北京地方標準對于提升高度超過10 m的出入口計算長度按通道口到地面出入口的暗埋段的計算長度。

3)《地鐵設計規(guī)范》并沒有明確具體的措施建議，其他規(guī)范中提到了部分解決方案，可以總結為如下具體措施建議。

2.1 方案1： 設置樓梯間

設置樓梯間是最直接、有效的方案，這一點在北京地方標準的條文說明里寫的很明確，業(yè)內對此均無異議。單獨設置樓梯間示意圖如圖4所示。樓梯間的出地面建筑往往位于主干道中央，需要與規(guī)劃部門協(xié)調。

圖4 單獨設置樓梯間示意圖Fig. 4 Sketch of setting up staircase separately

當樓梯間接口處距離道路紅線不遠時，可將樓梯間的口部設置在道路紅線外，與出入口地面廳合建。樓梯間與出入口合建示意圖如圖5所示。合建可以減少對地面景觀及環(huán)境的影響，有條件時，盡量采用該方案。

圖5 樓梯間與出入口合建示意圖Fig. 5 Sketch of setting up staircase with entrance/exit

2.2 方案2： 設置支通道

參考重慶地方標準，可在通道長度不超過100 m處設置分支通道，并在分支通道處設置擋煙垂壁，分支通道可以作為安全出口。支通道示意圖如圖6所示。支通道節(jié)點大樣方案1示意圖如圖7所示。此時支通道的設置應滿足L1<100 m。

圖6 支通道示意圖Fig. 6 Sketch of branch channel

圖7 支通道節(jié)點大樣方案1示意圖Fig. 7 Sketch of detail of branch channel node in scheme 1

這種做法在《地鐵設計規(guī)范》中并沒有明確，但是從《建筑設計防火規(guī)范》對安全出口的定義及車站公共區(qū)安全出口的設置來看，是沒有問題的。

1)在公共區(qū)和支通道之間的這一段，也可以理解為一段出入口通道內的公共區(qū)，其與站廳公共區(qū)的界面是通道與站廳的接口處，這個界面分隔是采用1道擋煙垂壁。同理，主通道與支通道的界面也采用了1道擋煙垂壁。

2)地鐵出入口通道內自身的火災危險性較小，主要考慮人為縱火，而火災情況下主要是高溫、有毒煙氣造成的傷亡，故通道內加強排煙，且出入口通道單獨設置了防煙分區(qū)，可以保證人員疏散的安全。

3)張德志[3]對重慶市深埋地鐵出入口安全疏散設計進行了研究，也提出了設置分支通道進行疏散的方案。

同時，設置分支通道能夠更好地吸引客流，兼顧過街(淺埋車站)，尤其是在雨雪等極端天氣下。該方案能夠最大程度地為市民提供方便，故本方案可結合車站總圖的功能布局，在有條件時盡量采用。

支通道與主通道的劃分方式還可以采取圖8所示的常開式甲級防火門，這種分隔方式阻隔火勢、煙氣蔓延的效果更好，安全性更高。但是，該方案對于正常情況下人員的通行、視線均有阻礙，影響了正常使用，不予推薦。

圖8 支通道節(jié)點大樣方案2示意圖Fig. 8 Sketch of detail of branch channel node in scheme 2

考慮到圖8所示方案影響正常使用的缺點，可在支通道側面設置甲級防火門，在主通道上設置防火卷簾，如圖9所示。本方案優(yōu)點是兼顧疏散的可靠性與正常使用的便利性，缺點是需要局部擴大通道斷面。這種方案一般結合施工的工作井等自然形成的剩余空間進行設置，可避免額外增加工程量。

圖9 支通道節(jié)點大樣方案3示意圖Fig. 9 Sketch of detail of branch channel node in scheme 3

2.3 方案3： 設置自動噴水滅火系統(tǒng)

在北京地方標準的條文解釋中，提到了設置自動噴水滅火系統(tǒng)的方案。參考《建筑設計防火規(guī)范》，在通道內全部設置自動噴水滅火系統(tǒng)，疏散距離可增加25%，即出入口通道的計算長度不能超過125 m，這就為方案設計提供了很大的靈活性。

采用該方案，需要單獨為此出入口通道設置消防泵房及消防水池，需要提高通道的凈高以滿足管線敷設的需求。另外，采用該方案后，可能造成地面濕滑，對人員疏散造成一定影響，故該方案較少被采用。

2.4 方案4： 排煙方案

《城市軌道交通工程項目建設標準》認為： 當車站事故的煙霧進入通道時，若地下通道的連續(xù)(封閉)長度大于100 m，則依靠自然排風有困難。為保證人員疏散安全，需借助機械排風、排煙能力，以滿足緊急疏散要求。

該條文解釋可理解為： 這種情況下，需要另外采取自然排煙措施或者機械排煙?！兜罔F設計規(guī)范》規(guī)定，出入口通道長度超過60 m時，需要設置機械排煙，因為此時自然排煙系統(tǒng)失效或者自然排煙系統(tǒng)達不到人員疏散的基本要求。

這種僅設置排煙的方式類似于區(qū)間疏散的方式。對于出入口來說，此時通道上方的空間應滿足儲煙倉的設計要求，保證人員疏散不受煙氣影響； 或者采用在吊頂內設置風管的半橫向排煙方案。如果通道的地面具備條件，建議在地面設置一定數(shù)量的排煙豎井，保證通道內任意一點的排煙距離不超過30 m，這是自然排煙方案。這種方案通道吊頂需要滿足《建筑防煙排煙技術標準》對透空率的要求，吊頂透空率不應小于25%。

與采用區(qū)間隧道進行疏散相比，出入口通道的疏散條件有以下優(yōu)勢： 1)通道寬度較區(qū)間疏散平臺寬； 2)疏散的人員數(shù)量只是一個象限的分向客流； 3)疏散距離50 m遠比區(qū)間隧道的300 m小。因此，出入口通道參照區(qū)間隧道采用機械通風排煙后的縱向疏散方案相對更加安全。

3 其他方案分析

3.1 方案5： 將出入口通道視為城市人行地道

方案5車站總平面示意圖如圖10所示。方案5出入口平面示意圖如圖11所示。方案5將出入口通道視為城市人行地道。由于《城市人行天橋與人行地道技術規(guī)范》[13]中未對通道超長后提出相關疏散要求，如果超長出入口通道可不計作車站公共區(qū)的安全出口(即在不設置1A、1B號出入口的情況下，其他出入口已經(jīng)能滿足站廳公共區(qū)的消防疏散要求。1A、1B可根據(jù)使用需求保留1個即可)，則可將該出入口僅視為過街通道。

圖10 方案5車站總平面示意圖Fig. 10 Plan of layout of metro station in scheme 5

圖11 方案5出入口平面示意圖Fig. 11 Sketch of plan of entrance/exit in scheme 5

在通道接公共區(qū)處，設置防火卷簾與公共區(qū)分隔開。為避免出入口的疏散形成袋形走道，可在卷簾旁邊設置防火門，防火門的形式需要考慮對正常情況下人員通行的影響。如果防火門開啟方向垂直于通道軸線，則采用常閉式防火門； 如果防火門開啟方向順著通道軸線，則采用常開式防火門。此時對于L1+L2可不做要求。方案5防火分隔示意圖如圖12所示。

圖12 方案5防火分隔示意圖Fig. 12 Sketch of fire separation in scheme 5

方案5雖然能從規(guī)范的角度解釋，但仍存在一定的問題： 1)其客流特征仍然是地鐵的客流，尤其是出站客流具有集中性特點，這與一般過街通道仍有區(qū)別； 2)該出入口通道與車站是同時建設的同一個項目，執(zhí)行地鐵設計規(guī)范更加合理，這在消防審批上可能存在一定障礙。因此，不予推薦。

3.2 方案6： 劃分防火分區(qū)

方案6車站總平面示意圖如圖13所示。方案6出入口平面示意圖如圖14所示。如果超長出入口通道可不計作車站公共區(qū)的安全出口(即在不設置1A、1B號出入口的情況下，其他出入口已經(jīng)能滿足站廳公共區(qū)的消防疏散要求)，還可以通過劃分防火分區(qū)的方法來滿足超長出入口通道的疏散要求。此時通向車站公共區(qū)的防火分隔處的防火門可以作為安全出口，但超長出入口部分自身要有2個獨立的安全出口，且需要保證通道內任意一點距離最近安全出口的距離不超過50 m。方案6防火分隔示意圖如圖15所示。如果在超長出入口通道內設置自動噴水滅火系統(tǒng)，則該部分的疏散距離還可以增加25%。

圖13 方案6車站總平面示意圖Fig. 13 Plan of layout of metro station in scheme 6

圖14 方案6出入口平面示意圖Fig. 14 Sketch of plan of entrance/exit in scheme 6

圖15 方案6防火分隔示意圖Fig. 15 Sketch of fire separation in scheme 6

4 方案比較

在實際工程中，根據(jù)安全疏散的原理，結合車站公共區(qū)疏散需要、出入口通道自身的疏散要求及使用功能需求，還能形成多種方案。超長地鐵出入口通道消防疏散方案比較如表2所示。

表2 超長地鐵出入口通道消防疏散方案比較Table 2 Comparison among fire protection and evacuation schemes for extra-long entrance/exit of metro station

5 結論與討論

5.1 結論

1)關于出入口計算點，建議計算至出入口洞口處。

2)有條件時，建議盡量采用設置分支通道的方案，這樣既可以解決消防疏散問題，也有利于乘客進出站及過街。支通道處的分隔建議采用擋煙垂壁。

3)可以考慮設置疏散樓梯間作為安全出口，這也是目前常用的一種方式。樓梯間的設置形式應結合地面條件、環(huán)境景觀需求進行具體分析。

4)如果僅設置機械排煙，建議采用橫向的自然排煙或半橫向排煙。此時，通道的凈高應滿足管線安裝需求，并滿足儲煙倉的設計要求。

5)將出入口視為過街通道的方法，需確保該出入口不計入車站公共區(qū)安全出口時，其他出入口能夠滿足公共區(qū)消防疏散要求。該方案需要提前與消防部門溝通。

6)設置自動噴水滅火系統(tǒng)時，地面的消防廢水對人員疏散有一定影響，不建議采用。

7)劃分防火分區(qū)符合規(guī)范要求，但存在防火門對人員通行、視線的阻礙。若采用這種方案，建議防火卷簾垂直于通道軸線方向，防火門采用常閉式防火門并平行于通道軸線方向。

此外，對于長度超過100 m的出入口，無論采用何種建筑方案，均需要設置機械排煙及火災自動報警系統(tǒng)。

5.2 討論

考慮實際工程的復雜性及多樣性，本文的結論僅建立在對國內的主要規(guī)范及部分國內設計經(jīng)驗的總結分析上，對國外部分的規(guī)范與實踐均未作研究。本次總結無法羅列所有的安全出口種類，具有一定的局限性；同樣，規(guī)范也無法列舉全部符合要求的疏散方案。盡管如此，還是希望《地鐵設計規(guī)范》等相關規(guī)范再次修訂時，提供更多合理的做法，以便更好地指導設計工作。

消防是個系統(tǒng)工程，是規(guī)劃設計、運營管理、城市消防救援的有機統(tǒng)一，只要能有效地控制火災危險性，配備好排煙等系統(tǒng)設備，設計好人員疏散出口，并能及時恰當?shù)剡M行救援，安全出口的形式也就能相應變通。這需要從安全疏散的原理出發(fā)，采取有效的措施，以保證人員安全。