地下車站建筑防火設(shè)計研究

陳 皓

（中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司城地院，湖北 武漢 430063）

1 地下車站建筑火災(zāi)危險性

1.1 煙氣多，能見度低

車站位于地下，空間封閉，無法實現(xiàn)自然通風(fēng)，勢必導(dǎo)致空氣流通不暢，高溫濃煙會快速充滿整個地下車站，導(dǎo)致人的視距不斷縮短，能見度大大降低，人員無法辨識疏散方向，進(jìn)而影響所有人員的生命安全。

1.2 疏散困難

（1）高架車站發(fā)生火災(zāi)，煙氣呈現(xiàn)上升狀態(tài)，車站乘客可向下疏散，與煙氣擴(kuò)散方向相反，可有效避免煙氣對在場人員的影響。地下車站卻恰恰相反，由于車站處于地下，發(fā)生火災(zāi)時，煙氣上升，而乘客需要向上疏散，與煙氣擴(kuò)散方向一致。但人員疏散速度要顯著低于煙氣向上擴(kuò)散的速度，在場人員由于受到煙氣的影響，會產(chǎn)生無法辨識方向、吸入大量煙氣的現(xiàn)象。另外，發(fā)生火災(zāi)后，在場人員會出現(xiàn)心理緊張、反應(yīng)遲緩問題，導(dǎo)致錯過最佳逃離時間，具有較高的危險性。

（2）地下車站發(fā)生火災(zāi)時，受煙氣影響，會產(chǎn)生供氣不佳現(xiàn)象，造成人員缺氧情況，人在逃離時由于處于奔跑狀態(tài)，會加重氧氣的吸收，加重在場人員危險性。

1.3 地下車站內(nèi)部縱深大，滅火救援困難

車站內(nèi)部縱深大、空間復(fù)雜，嚴(yán)重影響消防人員救援效果。如果地下車站發(fā)生火災(zāi)，消防人員需要進(jìn)入現(xiàn)場滅火，救援未逃離的人員。由于火災(zāi)產(chǎn)生的大量煙氣、高溫，使地下建筑的能見度嚴(yán)重不足；另外，地下車站建筑不僅僅只有地下1層，還有地下2層甚至3層，為消防人員的救援增加了難度，消防人員能夠快速解決-1層的火災(zāi)問題，但會因為煙氣、缺氧、能見度低的問題影響-2層、-3層的滅火救援行動。與此同時，地下車站建筑內(nèi)的消防設(shè)施容易受到煙氣與火勢的影響產(chǎn)生損壞，導(dǎo)致需要更多的技術(shù)裝備與消防人員進(jìn)入現(xiàn)場實施滅火作業(yè)。由此可知，地下車站發(fā)生火災(zāi)，由于內(nèi)部縱深大、層數(shù)多，具有滅火救援困難的特點。

2 地下車站建筑防火設(shè)計要點

分析地下車站的特點可知，主要存在純地下和地面廳等多種車站型式。地面廳式車站的火災(zāi)工況與疏散路徑相對簡單，消防救援比較有利；而純地下車站和區(qū)間隧道發(fā)生火災(zāi)時，由于通道狹小、空間封閉、通風(fēng)不良等因素，人員疏散和消防救援難度大，會對處于車站內(nèi)的所有人員造成生命威脅。因此，地下車站防火設(shè)計關(guān)乎著所有人員生命安全。

在地下車站防火設(shè)計時，需要遵循“預(yù)防為主、防消結(jié)合”的原則[1]。在防火設(shè)計中，要把一條線路、一座換乘車站、相鄰區(qū)間按照同一時間發(fā)生一處火災(zāi)計算，車站主體、附屬出入口通道及風(fēng)道考慮為一級耐火極限，附屬地面部分（如地面出入口、風(fēng)亭等）設(shè)置為二級以上級別；另外，防火設(shè)計要嚴(yán)格執(zhí)行《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB 50157—2013）、《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51298—2018）、《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50016—2014）、《人民防空工程設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50098—2009）等國家現(xiàn)行規(guī)范開展防火設(shè)計工作。

3 車站防火分區(qū)、防煙分區(qū)設(shè)置要點

3.1 防火分區(qū)的設(shè)置

根據(jù)《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB 50157—2013）要求，地下車站站廳、站臺公共區(qū)劃分為一個防火分區(qū)，且規(guī)定設(shè)備與管理用房區(qū)中的每一個防火分區(qū)的最大使用面積要控制在1500m2以下；共用站廳的換乘站、站廳公共區(qū)面積需控制在5000m2以下。根據(jù)規(guī)范要求，車站設(shè)計時要注重以下幾點內(nèi)容：

（1）地鐵網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)已愈加明顯，各大城市地鐵線路建設(shè)已從單線建設(shè)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，多線換乘車站逐漸增多，公共區(qū)已經(jīng)呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。雖然公共區(qū)面積增大，能很好地提升服務(wù)水平，營造寬敞舒適的候乘環(huán)境，但卻對防火設(shè)計和安全疏散提出了更大的挑戰(zhàn)，大而復(fù)雜的公共空間嚴(yán)重影響防火安全。因此，規(guī)范明確要求站廳公共區(qū)域面積要控制在5000m2以下；如果超過此面積，需要劃分成2個或更多的防火分區(qū)[2]。在設(shè)計車站防火分區(qū)時，需嚴(yán)格依照規(guī)范開展設(shè)計工作。

（2）防火分區(qū)之間需采用有效的分隔設(shè)施，根據(jù)相關(guān)規(guī)劃要求采取耐火等級3h以上的防火墻與甲級防火門；如果在防火墻上設(shè)置觀察窗，需要選擇甲級防火窗材料；防火墻與風(fēng)管、電纜、管道空隙處需要達(dá)到密實要求，用防火封堵材料填塞空隙處；風(fēng)管穿越防火墻時，要加設(shè)防火閥。

（3）換乘車站的兩個車站應(yīng)考慮消防聯(lián)動，為了避免一個站臺發(fā)生火災(zāi)后影響另一個站臺，需在兩站臺之間設(shè)置的換乘通道與換乘梯處采用防火分隔措施。

（4）車站設(shè)備管理用房防火設(shè)計時需采用防火墻分隔為多個防火單元，且每個防火單元內(nèi)都要加設(shè)甲級防火門。

3.2 防煙分區(qū)的設(shè)置

火災(zāi)發(fā)生時會產(chǎn)生較多的煙氣，需要在地下車站公共區(qū)、設(shè)備與管理用房處劃分出防煙分區(qū)。劃分防煙分區(qū)時，要注意不得跨越防火分區(qū)，公共區(qū)每個防煙分區(qū)面積應(yīng)控制在2000m2以下，且每個防煙分區(qū)還需要設(shè)置擋煙垂壁進(jìn)行分隔，包括樓扶梯洞口、出入口與主體接口處。擋煙垂壁下垂高度一般控制在500mm以上，且材料要具備A級燃燒性能，大于0.5h以上的耐火極限；設(shè)備管理用房設(shè)計時，按照每個分區(qū)在750m2以下控制。

4 車站安全疏散

4.1 設(shè)置安全出口

（1）公共區(qū)疏散設(shè)計。根據(jù)《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51298—2018）要求，地下車站設(shè)計時，每座車站必須保證2個安全出入口直通室外，同時安全出口數(shù)量要結(jié)合客流疏散計算結(jié)果確定，且相鄰2個安全出入口通道口部之間的凈距離需大于20m。另外，設(shè)計安全出口時需結(jié)合公共區(qū)布置和客流分布情況，采取分散布置模式，保證站廳公共區(qū)和站臺計算長度以內(nèi)任意一點至疏散口的最大疏散距離在50m以內(nèi)，站臺至站廳安全出口或者樓扶梯分組數(shù)量需要達(dá)到列車編組數(shù)的1/3及以上，并且需保證數(shù)量不少于2個[3]。

（2）設(shè)備管理區(qū)疏散設(shè)計。地下車站設(shè)備與管理用房的防火和疏散設(shè)計時，每個分區(qū)安全出口數(shù)量不應(yīng)少于2個，且工作人員值守分區(qū)，至少需設(shè)置1個直通室外的安全出口。若值守工作人員數(shù)量在3人以下，可向相鄰防火分區(qū)借用安全出入口。

（3）消防專用通道設(shè)計。消防專用通道與樓梯間的安全出口需設(shè)置在車站控制室等具有主要性能的管理用房防火分區(qū)內(nèi)，旨在能夠與地下各層連通。當(dāng)?shù)叵萝囌境^3層（包括3層）時，需要設(shè)置防煙樓梯間，保證救援人員能夠方便、快速地進(jìn)入建筑各層內(nèi)實施有效救援。

4.2 安全疏散計算

在地下車站建筑中，火災(zāi)最危險的區(qū)域是站臺。一般地下車站乘客疏散路線為站臺至樓扶梯、樓扶梯至站廳、站廳至出入口通道，出入口通道至地面。上下車的候乘人員均聚集在站臺處，該區(qū)域人員密集，且該區(qū)域與區(qū)間隧道連通，因此此區(qū)域火災(zāi)工況下危險系數(shù)較高。

根據(jù)最新《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51298—2018）可知，在設(shè)計站臺公共區(qū)域的樓梯、自動扶梯、出入口通道時，應(yīng)保證遠(yuǎn)期或者客流控制期超高峰小時，一列進(jìn)站列車所有乘客及待乘乘客能在火災(zāi)后4min內(nèi)從站臺撤離，并能在6min內(nèi)全部疏散至站廳公共區(qū)或者其他安全區(qū)域?？土魇枭⒂嬎銘?yīng)滿足下式要求：

式中：Q1為控制期進(jìn)站列車最大客流斷面流量；Q2為控制期最大候車乘客流量；A1為一臺自動扶梯通過能力；A2為單位寬度疏散樓梯通過能力；N為用作疏散的自動扶梯數(shù)量；B為疏散樓梯的總寬度。

為提升服務(wù)水平，目前車站設(shè)計中運用的自動扶梯數(shù)量越來越多，所以，在防火設(shè)計中必須把自動扶梯作為事故疏散的重要工具。自動扶梯在滿足這一條件時，會產(chǎn)生較大的負(fù)荷，因此設(shè)計時，扶梯必須采用一級負(fù)荷供電，且接受環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控。

5 消防設(shè)施

地下車站防火設(shè)計時，除了要考慮車站防火分區(qū)、防煙分區(qū)設(shè)置、安全疏散時間和性能，還應(yīng)考慮消防設(shè)施的設(shè)計。地下車站消防設(shè)施包括消火栓給水系統(tǒng)、自動噴水系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、滅火器設(shè)施、防煙系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、消防通信系統(tǒng)、消防配電與應(yīng)急照明系統(tǒng)等，借此來有效防范與控制火災(zāi)，進(jìn)一步保障地下車站的安全。

6 結(jié)束語

地下車站地處地下封閉空間內(nèi)，火災(zāi)工況下，煙氣肆意蔓延，車站內(nèi)能見度逐漸降低，缺氧情況不斷加重，對人員疏散造成了嚴(yán)重影響。因此，地下車站建筑設(shè)計時應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求認(rèn)真做好防火、排煙和疏散設(shè)計，提高安全系數(shù)，盡可能保證人員和財產(chǎn)安全，營造安全舒適的候乘空間，進(jìn)一步促進(jìn)地鐵的發(fā)展。