地鐵長大區(qū)間隧道安全疏散研究

金慶，包乃賀

（1. 沈陽鐵道勘察設(shè)計院有限公司，遼寧 沈陽 110013；2. 營口港務(wù)集團有限公司，遼寧 營口 115007）

1 工程概況

深圳地鐵14號線工程串聯(lián)福田中心區(qū)、清水河、布吉、橫崗、龍崗大運新城、坪山中心區(qū)、坑梓、沙田等區(qū)域（見圖1），是覆蓋深圳東部地區(qū)的南北向交通需求走廊，是聯(lián)系深圳中心區(qū)與東部組團的軌道交通快線，是支撐深圳東部發(fā)展軸的軌道交通骨干線和支撐深圳東進戰(zhàn)略實施的重要交通保障。

1.1 工程特性

圖1 14號線在城市空間布局中的位置示意圖

城市區(qū)域受到地面建筑、用地空間、環(huán)境保護等因素影響，城市軌道交通一般采取地下穿越的方式[1]。和常規(guī)地鐵工程相比，市域快線具有以下特點：

（1）區(qū)間隧道距離較長。普通地鐵區(qū)間隧道一般為1～2 km，深圳地鐵14號線大運—寶荷區(qū)間長約6 km，給煙控設(shè)計、人員疏散和救援帶來了一定困難。

（2）列車運行速度快。普通地鐵運行速度為60 km/h左右，14號線的設(shè)計速度為120 km/h，高速運行列車使得常規(guī)地鐵消防應(yīng)急預(yù)案不適用于此類工程。

和高速鐵路工程相比，市域快線具有以下特點：（1）發(fā)車密度大。14號線遠期列車開行對數(shù)為27對，遠大于高鐵列車的發(fā)車密度。

（2）人員數(shù)量多。當(dāng)高鐵乘車人數(shù)超過設(shè)定限額后，鐵路售票處一般停止售票，對人員數(shù)量進行限制；而市域快線作為城市軌道交通工具，通常不會限制客流，列車人員數(shù)量根據(jù)高峰客流確定[2-3]。

1.2 火災(zāi)危險性

深圳地鐵14號線為市域快線，線路區(qū)間間距長、埋深大等因素導(dǎo)致火災(zāi)危險性遠高于常規(guī)地鐵工程，應(yīng)對其消防安全采取適當(dāng)?shù)募訌姶胧?/p>

（1）大區(qū)間。區(qū)間長度的增加必然導(dǎo)致列車在區(qū)間內(nèi)的運行時間增長，當(dāng)列車發(fā)車間隔較小時，區(qū)間內(nèi)的列車數(shù)量也必然增多。運行時間的增長、列車數(shù)量的增加使得列車發(fā)生火災(zāi)的概率也相應(yīng)增大。

（2）埋深大。14號線大運—寶荷區(qū)間靠近排背圍山處埋深約70 m，加之區(qū)間隧道空間相對封閉，可用疏散設(shè)施有限，人員疏散難度較大；此外，火災(zāi)時救援方向與旅客疏散方向相反，實施外部救援困難。

因此，深圳地鐵14號線工程應(yīng)對其消防安全采取適當(dāng)?shù)募訌姶胧?，包括疏散救援設(shè)施、結(jié)構(gòu)防火安全、煙控系統(tǒng)設(shè)計及消防水、電系統(tǒng)等。

2 區(qū)間隧道疏散救援基本模式

2.1 《地鐵設(shè)計規(guī)范》

GB 50157—2013《地鐵設(shè)計規(guī)范》中明確規(guī)定，對常規(guī)地鐵工程（運行速度不大于100 km/h）而言，疏散設(shè)計的做法通常是：區(qū)間隧道采用2條單線隧道，隧道之間設(shè)置間距不大于600 m的橫通道；若區(qū)間內(nèi)存在超過1列列車，則設(shè)置中間風(fēng)井。防災(zāi)模式概括如下：

（1）2條單線隧道互為救援；

（2）中間風(fēng)井起分隔區(qū)間著火列車、組織排煙的作用。

災(zāi)害事故發(fā)生時，乘客迎著新風(fēng)、通過疏散平臺步行，經(jīng)過橫通道進入對側(cè)隧道，等待救援；同時，事故列車具有駛?cè)肭胺杰囌镜哪芰Α?/p>

2.2 《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》

GB 50490—2009《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》明確了區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道間距為600 m，區(qū)間風(fēng)井要設(shè)置直通地面的防煙樓梯間；其他同《地鐵設(shè)計規(guī)范》。

（1）2條單線區(qū)間隧道之間應(yīng)設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道，相鄰2個聯(lián)絡(luò)通道之間距離不應(yīng)大于600 m；聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)應(yīng)設(shè)置甲級防火門。

（2）當(dāng)區(qū)間隧道設(shè)中間風(fēng)井時，井內(nèi)或就近應(yīng)設(shè)置直通地面的防煙樓梯。

2.3 《市域快速軌道交通設(shè)計規(guī)范》

T/CCES 2—2017《市域快速軌道交通設(shè)計規(guī)范》明確了雙洞區(qū)間橫通道按照600 m設(shè)置，單洞山嶺隧道設(shè)置緊急出口；其他同《地鐵設(shè)計規(guī)范》。

當(dāng)列車在區(qū)間隧道發(fā)生事故時，宜將列車?yán)龆赐饣蚶拎徑囌具M行救援。

平行的2條單洞雙線隧道宜設(shè)置互為救援的橫通道，橫通道設(shè)計應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）橫通道間距不宜大于600 m；

（2）橫通道應(yīng)設(shè)便于開啟的防護門，開啟不得侵入限界；

（3）橫通道通行凈面積不應(yīng)小于2.0 m×2.2 m（寬×高）。

針對單洞山嶺隧道，當(dāng)長度大于5 km時，宜設(shè)置緊急出口。緊急出口應(yīng)利用輔助坑道設(shè)置，凈空寬度不應(yīng)小于3.0 m，高度不應(yīng)小于2.2 m。

2.4 《地鐵快線設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》

《地鐵快線設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了雙洞雙線隧道聯(lián)絡(luò)通道間距仍為600 m，超長區(qū)間隧道應(yīng)加強聯(lián)絡(luò)通道疏散條件，規(guī)定為300 m，但未明確超長區(qū)間的標(biāo)準(zhǔn)如何確定；其他同《地鐵設(shè)計規(guī)范》。

（1）區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道應(yīng)符合下列規(guī)定：對于載客運營的單洞單線區(qū)間隧道，聯(lián)絡(luò)通道布置間距不應(yīng)大于600 m，通道內(nèi)應(yīng)設(shè)置一組反向開啟的甲級防火門，同時防火門強度、剛度及安裝方式應(yīng)能承受隧道內(nèi)空氣壓力波的不利影響；超長區(qū)間隧道應(yīng)加強橫向疏散條件，相鄰2個聯(lián)絡(luò)通道之間間距不應(yīng)大于300 m。

（2）對于長區(qū)間和超長區(qū)間的防災(zāi)疏散必須采取措施，通過縱向疏散到車站、橫向疏散至相鄰區(qū)間及通過豎向疏散樓梯疏散至地面等方式進行安全疏散；對于超長區(qū)間應(yīng)加密橫向疏散通道，以加強地下線路橫向疏散救援措施；對于設(shè)置區(qū)間渡線的超長區(qū)間，保持動力的列車應(yīng)具備運行至對側(cè)區(qū)間進行疏散救援的條件。

（3）當(dāng)列車在區(qū)間發(fā)生火災(zāi)或阻塞事故時，疏散救援的組織及設(shè)施必須符合下列規(guī)定：當(dāng)列車出現(xiàn)故障狀態(tài)尚未失去動力時，應(yīng)繼續(xù)駛?cè)肭胺杰囌具M行疏散及救援；當(dāng)列車因失去動力無法駛?cè)肭胺杰囌緯r，區(qū)間疏散救援設(shè)施應(yīng)滿足火災(zāi)或阻塞工況下列車疏散救援要求；保持動力的列車應(yīng)根據(jù)超長區(qū)間線路條件及區(qū)間疏散救援設(shè)施，采取包括以上原則及列車運行至對側(cè)區(qū)間等最有效、安全和快捷的疏散救援方案，并滿足在最不利疏散救援條件下的人員安全要求。

（4）區(qū)間疏散設(shè)施必須滿足緊急情況下乘客在60 min內(nèi)安全疏散的要求。

（5）2條平行的單線區(qū)間隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)聯(lián)絡(luò)通道，相鄰2個聯(lián)絡(luò)通道間的距離不應(yīng)大于600 m；聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)應(yīng)設(shè)并列反向開啟的甲級防火門，防火門寬度不應(yīng)小于900 mm；防火門的承壓應(yīng)滿足本標(biāo)準(zhǔn)7.7.4條的規(guī)定。

（6）疏散平臺必須連續(xù)設(shè)置，且與區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道、車站站臺平順銜接；當(dāng)受道岔區(qū)、人防門、防淹門等阻隔時，應(yīng)設(shè)置樓梯至道床面銜接。

（7）當(dāng)區(qū)間隧道設(shè)中間風(fēng)井時，井內(nèi)或就近必須設(shè)置直通地面的防煙樓梯，地面出入口應(yīng)具備安全疏散救援的條件。

（8）當(dāng)區(qū)間隧道設(shè)置獨立疏散通道時，疏散通道與行車隧道間應(yīng)設(shè)置耐火極限不低于3 h的防火隔墻；疏散通道及樓梯寬度不應(yīng)小于1.2 m，高度不應(yīng)小于2.2 m。

3 區(qū)間隧道疏散救援設(shè)計要點分析

3.1 基本原則

參考國內(nèi)外類似工程區(qū)間隧道疏散救援設(shè)計要點，從實際出發(fā)對深圳地鐵14號線長大區(qū)間隧道疏散救援設(shè)計制定了如下基本原則：

（1）隧道內(nèi)只考慮發(fā)生1處火災(zāi)。列車在區(qū)間隧道內(nèi)運行，其發(fā)生火災(zāi)并?？吭趨^(qū)間內(nèi)部為低概率事件。根據(jù)GB 50157—2013《地鐵設(shè)計規(guī)范》28.1.4條規(guī)定：地鐵針對火災(zāi)應(yīng)貫徹“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的方針。1條線路、1座換乘車站及其相鄰區(qū)間的防火設(shè)計應(yīng)按同一時間發(fā)生1次火災(zāi)計。GB/T 33668—2017《地鐵安全疏散規(guī)范》規(guī)定與《地鐵設(shè)計規(guī)范》一致。

根據(jù)TB 10020—2012《鐵路隧道防災(zāi)救援疏散工程設(shè)計規(guī)范》第5.1.3條規(guī)定：對于隧道的防災(zāi)設(shè)計，同一隧道同一時間段內(nèi)宜按發(fā)生1次火災(zāi)進行考慮；同時，對于其他災(zāi)害，如斷電、列車追尾事故等也不考慮與列車火災(zāi)事故同時發(fā)生。

（2）車站/疏散救援定點救援原則。列車在區(qū)間隧道發(fā)生火災(zāi)時，應(yīng)優(yōu)先選擇將列車行駛到前方車站或疏散救援定點位置，在車站或疏散救援定點位置組織疏散和救援；當(dāng)列車在隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)且難以移動時，應(yīng)迅速啟動火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案，在區(qū)間內(nèi)盡快實施疏散和救援。

（3）逆風(fēng)疏散原則。根據(jù)著火車廂位置，啟動隧道縱向排煙，人員逆風(fēng)向火災(zāi)上風(fēng)側(cè)進行疏散或就近利用聯(lián)絡(luò)通道和安全出口進行疏散。

（4）就近疏散原則。當(dāng)人員逆風(fēng)疏散到聯(lián)絡(luò)通道入口、專用疏散通道入口或直通地面的安全出口時，應(yīng)就近向上述相對安全區(qū)域進行疏散。

（5）順風(fēng)救援原則。區(qū)間隧道發(fā)生火災(zāi)時，外部救援人員應(yīng)從上風(fēng)側(cè)的救援豎井、相鄰區(qū)間隧道或隧道兩端車站順著通風(fēng)排煙方向進入隧道實施救援，應(yīng)首先對人員實施救援，盡快將人員疏散到安全區(qū)域。

（6）保障大多數(shù)人安全疏散原則。由于列車在區(qū)間隧道發(fā)生火災(zāi)時，著火車廂位置及列車停靠位置不確定，中部車廂發(fā)生火災(zāi)時會有部分乘客處于著火車廂的下風(fēng)側(cè)。應(yīng)根據(jù)司機報告的著火車廂位置啟動相應(yīng)的排煙模式，保障大多數(shù)乘客處于起火點的上風(fēng)側(cè)。

（7）規(guī)范適用原則。14號線工程運營管理上屬地鐵工程。

（8）系統(tǒng)聯(lián)動原則。事故發(fā)生后對側(cè)隧道內(nèi)的列車應(yīng)聯(lián)動降速，車速下降至不會對疏散平臺人員人身安全造成威脅的范圍內(nèi)；同時地鐵控制中心啟動應(yīng)急預(yù)案，協(xié)調(diào)救援列車進入。

工程運營管理中涉及的各部門應(yīng)共同聯(lián)合制定合理有效的應(yīng)急預(yù)案，在事故發(fā)生時各部門應(yīng)相互配合，確保預(yù)案的完全響應(yīng)。消防水、暖、電等各系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)工程具體情況采取適當(dāng)?shù)募訌姶胧?/p>

3.2 安全區(qū)和臨時安全區(qū)

安全區(qū)定義：火災(zāi)或其他災(zāi)害情況下，災(zāi)害后果得到有效控制，可確保人員安全的室內(nèi)或室外安全區(qū)域。即火災(zāi)時為控制無煙氣進入，或煙氣溫度、可見度、有毒氣體濃度等均保持對人員安全，且在人員向外界疏散方向上的區(qū)域、樓層、隧道或疏散用樓梯間。

安全區(qū)分為臨時安全區(qū)和最終安全區(qū)。臨時安全區(qū)為疏散過程中經(jīng)過的、能夠提供確保人員全部撤離該安全區(qū)并疏散至最終安全區(qū)和救援救災(zāi)所需安全避難時間的區(qū)域或場所；最終安全區(qū)域為空間足夠或無限大、災(zāi)害無法波及的區(qū)域。

深圳地鐵14號線工程由于地下區(qū)間隧道長度較大，人員在隧道的疏散應(yīng)采用分階段疏散，即人員首先應(yīng)疏散撤離火災(zāi)現(xiàn)場，然后通過橫通道、區(qū)間風(fēng)井緊急出口等疏散設(shè)施疏散至臨時安全區(qū)，最后經(jīng)疏散樓梯、消防電梯或救援列車疏散至安全區(qū)。

14號線工程區(qū)間隧道確定的臨時安全區(qū)包括相鄰區(qū)間隧道、火災(zāi)上風(fēng)側(cè)和疏散救援定點臨時避難等待區(qū)。上述臨時安全區(qū)還應(yīng)滿足如下條件：

（1）相鄰區(qū)間隧道疏散平臺應(yīng)設(shè)置圍護欄桿，防止人員因擁擠而跌落軌行區(qū)；

（2）事故區(qū)間隧道內(nèi)開啟風(fēng)機后應(yīng)能形成規(guī)定要求的臨界風(fēng)速，防止煙氣向上逆流；

（3）疏散救援定點避難等待區(qū)應(yīng)設(shè)置正壓通風(fēng)，為人員提供相對安全的臨時避難環(huán)境。

安全區(qū)的認(rèn)定參照GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第2.1.14條的規(guī)定。

安全出口是指供人員安全疏散用的樓梯間、室外樓梯的出入口或直通室內(nèi)外安全區(qū)域的出口。因此，14號線工程確定的安全區(qū)包括室外空間和疏散樓梯間。

3.3 疏散平臺

3.3.1 相關(guān)規(guī)范技術(shù)要求

疏散平臺作為區(qū)間隧道的主要疏散設(shè)施，在地鐵、鐵路及其他軌道交通工程的設(shè)計規(guī)范中均有規(guī)定，GB 50157—2013《地鐵設(shè)計規(guī)范》、TB 10623—2014《城際鐵路設(shè)計規(guī)范》、TB 10063—2016《鐵路工程防火設(shè)計規(guī)范》、T/CCES 2—2017《市域快速軌道交通設(shè)計規(guī)范》、GB 51298—2018《地鐵防火設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》[4-7]中關(guān)于區(qū)間疏散平臺設(shè)計的要求匯總見表1。

可見，各規(guī)范中對平臺寬度的要求差異較大，總體而言，鐵路隧道工程較地鐵工程要求嚴(yán)格；凈空高度的要求比較接近；對于平臺高度、扶手、耐火極限等要求相對較松。

3.3.2 案例調(diào)研

對于疏散平臺寬度，由于相關(guān)規(guī)范已規(guī)定一般為700 mm、困難情況下550 mm，因此對我國部分典型高鐵、城際隧道的平臺設(shè)置情況進行調(diào)研，具體見表2。

可見，隧道平臺寬度基本為0.80～1.50 m。深圳地鐵14號線工程疏散平臺的寬度應(yīng)根據(jù)工程的具體情況進行設(shè)計，取為1.06 m。

3.3.3 疏散平臺寬度效能分析

深圳地鐵14號線工程采用1.06 m的疏散平臺寬度，對其疏散時間進行計算。計算列車中部火災(zāi)情況下疏散平臺寬度為1.06 m時人員疏散至隧道上風(fēng)側(cè)所需的疏散行動時間。

計算可知，疏散平臺寬度為1.06 m時，列車所有人員疏散至隧道上風(fēng)側(cè)所需的疏散行動時間為455 s。

3.4 聯(lián)絡(luò)通道

綜合以上分析，深圳地鐵14號線工程長大區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道的間距擬考慮采用軌道交通技術(shù)規(guī)范相關(guān)要求，即600 m。在聯(lián)絡(luò)通道的通行凈寬和入口寬度上參照了鐵路工程的部分規(guī)定，其中通行凈寬考慮為3 m，凈空高度為2 m，考慮為雙道并列開啟的防火門，總寬度為2 m，相對于常規(guī)地鐵工程而言有明顯加強。聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)設(shè)備室的設(shè)置情況宜根據(jù)具體工程實際需要進行確定。

3.5 緊急出口

緊急出口是指隧道內(nèi)專門設(shè)置的、在發(fā)生列車災(zāi)害事故的情況下能夠滿足人員從事故隧道直接疏散至地面的坑道，深圳地鐵14號線工程結(jié)合區(qū)間風(fēng)井設(shè)置。

根據(jù)上述調(diào)研和分析，14號線針對長大區(qū)間隧道緊急出口的設(shè)計方案制定了如下控制指標(biāo)：

（1）設(shè)置位置：結(jié)合區(qū)間風(fēng)井設(shè)置，間距不宜大于2.6 km；

（2）垂直高度：不宜大于30 m；

（3）緊急出口：樓梯寬度≥1.8 m（防煙樓梯間）；

（4）與正洞連接處應(yīng)設(shè)防火門，寬度不宜小于緊急出口樓梯寬度；

（5）設(shè)備設(shè)施：應(yīng)急照明、應(yīng)急通信等。

4 結(jié)束語

消防安全設(shè)計的目的在于防止火災(zāi)發(fā)生，及時發(fā)現(xiàn)火情，通過適當(dāng)?shù)膱缶到y(tǒng)及時發(fā)布火災(zāi)警報，有組織、有計劃地將樓內(nèi)人員撤出，采取正確方法撲滅和/或控制大火，將損失控制在一定范圍內(nèi)。以目前在建深圳地鐵14號線為例，探討了時速120 km地鐵隧道長大區(qū)間安全救援方式，所得研究結(jié)果可為類似工程提供參考。