地下人行通道防火設(shè)計(jì)探討

路世昌副研究員 葉 超助理研究員 黃益良助理研究員

(1.應(yīng)急管理部天津消防研究所，天津 300381；2.天津盛達(dá)安全科技有限責(zé)任公司，天津 300382)

0 引言

隨著人們對地下空間所蘊(yùn)含巨大開發(fā)潛力認(rèn)識的加深，地下空間開始進(jìn)入到人們的視野，地下空間對于解決城市環(huán)境、交通等問題，提高城市容量具有巨大潛力。從20世紀(jì)60年代至今，歐洲許多大城市中心地區(qū)進(jìn)行城市立體化再開發(fā)。從17世紀(jì)英國倫敦建成第一條地下鐵道以來，國外大型城市陸續(xù)進(jìn)行地鐵修建。隨著城市大范圍地鐵建設(shè)，地下空間的開發(fā)利用進(jìn)入一個(gè)蓬勃發(fā)展時(shí)期，出現(xiàn)了大規(guī)模地下商業(yè)建筑和內(nèi)容豐富的地下綜合體。進(jìn)入21世紀(jì)，我國加快城市地下空間建設(shè)，開發(fā)利用的總體規(guī)模和發(fā)展速度已居世界前列。地鐵、人防工程、隧道、地下管線以及地下綜合體等各種形態(tài)的地下建筑設(shè)施都在快速增長。本文通過研究地下人行通道的主要消防問題，借鑒和參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定和設(shè)計(jì)要求，針對地下人行通道的不同類型提出科學(xué)合理的防火設(shè)計(jì)要求，以期對地下人行通道以及地下空間防火設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提出參考意見。

1 地下人行通道主要消防問題

近年來我國地下空間開發(fā)具有體量大、功能多、相互連通、開發(fā)主體多、建設(shè)時(shí)序不統(tǒng)一等特點(diǎn)，導(dǎo)致地下空間消防設(shè)計(jì)難度極大，主要存在的問題如下：

(1)地下空間功能復(fù)雜，設(shè)計(jì)中遇到很多新情況、新問題在國內(nèi)現(xiàn)行消防規(guī)范中沒有明確規(guī)定。如地下步行通道的主要功能為人員通行，同時(shí)配套一定比例的商業(yè)，這些地下步行通道既有市政功能又有建筑功能，其防火設(shè)計(jì)存在一定困難。

(2)地下空間相互連通，地下空間除設(shè)置人行通道連通不同區(qū)域外，為營造良好的地面空間和解決地面交通，往往設(shè)置大量的地下車行聯(lián)絡(luò)通道。車行聯(lián)絡(luò)通道呈環(huán)形布置，且與周邊多個(gè)地塊的地下停車庫相互連通，在排煙、疏散以及消防設(shè)施設(shè)計(jì)等方面具有獨(dú)特性，而現(xiàn)行消防規(guī)范并未針對此種多點(diǎn)進(jìn)出地下道路的情況做出明確規(guī)定。

(3)地下空間因用地緊張、地面條件受限等原因發(fā)展迅速，建設(shè)過程中又不可避免地需要有出入口、疏散樓梯、通風(fēng)采光排煙等設(shè)施通往地面，在設(shè)計(jì)中存在困難。此外還存在多個(gè)項(xiàng)目共用消防設(shè)施或部分項(xiàng)目消防設(shè)施位于建筑紅線范圍之外的情況，因此需要統(tǒng)籌考慮各相鄰地塊消防設(shè)施的設(shè)計(jì)、建設(shè)進(jìn)度和運(yùn)營管理模式。

單一的地下人行通道可按城市交通隧道的一種進(jìn)行設(shè)計(jì)，但隨著地下空間復(fù)雜多樣的發(fā)展，地下人行通道多與周邊地塊、商業(yè)等設(shè)施連通，使地下人行通道在人員密度、火災(zāi)危險(xiǎn)等方面與普通的市政過街通道有較大差異，另外部分地下人行通道規(guī)模較大，內(nèi)部需要設(shè)置商業(yè)、餐飲等設(shè)施，也進(jìn)一步增加該類地下空間內(nèi)的火災(zāi)危險(xiǎn)性，圖1為某城市地下人行系統(tǒng)示意圖，其體量和連通情況較為復(fù)雜。地下人行通道尚無相關(guān)消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對其明確規(guī)定，需要研究分析，探討合理的防火設(shè)計(jì)要求。

圖1 某城市地下人行系統(tǒng)示意圖

2 地下人行通道相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定

2.1 防火分隔

國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2018年版)》(GB 50016-2014)(以下簡稱《建規(guī)》)第5.3.4條針對商店?duì)I業(yè)廳、展覽廳對防火分區(qū)建筑面積的使用要求，規(guī)定可以擴(kuò)大的條件，其中位于地下、半地下的營業(yè)廳、展覽廳，無論是獨(dú)立的地下、半地下還是建筑的下部地下、半地下室，一個(gè)防火分區(qū)的最大允許建筑面積均不應(yīng)大于2 000m。第5.3.5條規(guī)定總建筑面積大于20 000m的地下、半地下商店，應(yīng)分隔為多個(gè)總建筑面積分別不大于20 000m的區(qū)域以及這些區(qū)域必須連通時(shí)的連通方式，通常可采用下沉式廣場、防火隔間、避難走道、防煙樓梯間等中的一種或幾種方式來進(jìn)行分隔和聯(lián)系，但不限于方式。第12.1.2條規(guī)定城市交通隧道的防火設(shè)計(jì)原則和分類標(biāo)準(zhǔn)，其防火設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)隧道內(nèi)通行車輛運(yùn)輸物品的火災(zāi)危險(xiǎn)性和通行車輛類型、隧道的封閉段長度、隧道的外部自然條件和位置等因素綜合考慮，重點(diǎn)在于合理確定隧道結(jié)構(gòu)的耐火性能、隧道火災(zāi)的有效排煙、火災(zāi)后人員和車輛的疏散以及火災(zāi)的控制方法與措施，見表1。

表1 單孔和雙孔隧道分類

從上述規(guī)定可以看出，地下商業(yè)設(shè)施應(yīng)按不大于2 000m劃分防火分區(qū)，而對于普通的人行隧道長度不超過1 500m時(shí)歸為四類隧道，內(nèi)部無防火分區(qū)劃分要求。

2.2 人員疏散

《建規(guī)》第5.5.17條規(guī)定公共建筑內(nèi)直通疏散走道的房間疏散門至最近安全出口的直線距離要求，見表2。安全疏散距離是安全疏散設(shè)計(jì)的基本參數(shù)，通過限制一個(gè)區(qū)域內(nèi)的最大允許疏散距離，可以使該區(qū)域的疏散門或安全出口及疏散樓梯間的布置更加合理。對于地下、半地下建筑或者建筑的地下或半地下室，其每層直通疏散走道的房間疏散門至最近安全出口的疏散距離，當(dāng)深埋大于10m或地下部分的層數(shù)為3層或多于3層時(shí)，應(yīng)比照相應(yīng)使用功能高層建筑的規(guī)定值確定，當(dāng)深埋不大于10m或者地下部分的層數(shù)只有1層或2層且深埋不大于10m時(shí)，可比照相應(yīng)使用功能的單、多層建筑的規(guī)定值確定。

表2 直通疏散走道的房間疏散門至最近安全出口的直線距離

第5.5.21條規(guī)定除劇場、電影院、禮堂、體育館外的其他公共建筑中疏散門、安全出口、疏散走道和疏散樓梯，在計(jì)算所需疏散寬度時(shí)的百人疏散寬度指標(biāo)和疏散人數(shù)的確定方法，見表3、4。其中位于地下或半地下的人員密集場所和歌舞娛樂放映游藝場所，無論其位于地下第幾層或者所在地下樓層的深埋是多少，其百人最小疏散凈寬度均不應(yīng)小于1.00m。

表3 每層的房間疏散門、安全出口、疏散走道和疏散樓梯的每100人最小疏散凈寬度

第12.1.7條和第12.1.8條規(guī)定不同斷面隧道的車行和人行疏散通道或疏散口設(shè)置的基本要求。

從上述規(guī)定可以看出，商業(yè)設(shè)施和人行隧道對于人員疏散的區(qū)別較大，商業(yè)設(shè)施在疏散距離、疏散寬度等方面的要求均高于人行隧道，另外在《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》(GB 51298-2018)中第5.2.6條對地鐵車站的出入口通道進(jìn)行規(guī)定：出入口通道的長度不宜大于100m；當(dāng)大于100m時(shí)，應(yīng)增設(shè)安全出口，且該通道內(nèi)任一點(diǎn)至最近安全出口的疏散距離不應(yīng)大于50m。香港特別行政區(qū)規(guī)定地下通道最長行走距離(以實(shí)際步行距離計(jì)算)不得大于50m(袋形走道為25m)，可采用單獨(dú)樓梯或者直通地面的開敞樓梯進(jìn)行疏散。

表4 商店?duì)I業(yè)廳內(nèi)的人員密度

2.3 防煙排煙

《建規(guī)》第8.5.4條規(guī)定總建筑面積大于200m或單房間建筑面積大于50m的地下或半地下建筑(室)，應(yīng)設(shè)置排煙設(shè)施。第12.3.1條和第12.3.2條規(guī)定各類隧道排煙系統(tǒng)的設(shè)置要求及其基本性能。從上述規(guī)定可以看出，除四類隧道無排煙要求外，其他隧道及建筑面積大于200m的地下建筑均需設(shè)置排煙設(shè)施。香港特別行政區(qū)相關(guān)規(guī)范規(guī)定，較長的地下通道劃分為多個(gè)防煙分區(qū)，以便有效控制煙氣蔓延，每個(gè)防煙分區(qū)的長度不得超過30m。

2.4 消防給水和滅火設(shè)施

《建規(guī)》第8.2.1條規(guī)定應(yīng)設(shè)置室內(nèi)消火栓的工業(yè)與民用建筑或場所。第8.3.4條規(guī)定應(yīng)設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的單、多層民用建筑或場所。第12.2.1條規(guī)定各類隧道的消防給水基本設(shè)置要求。從上述規(guī)定可以看出，商店建筑體積大于5 000m時(shí)應(yīng)設(shè)置室內(nèi)消火栓系統(tǒng)，任一層建筑面積大于1 500m或總建筑面積大于3 000m的商店需要設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)；對于人行隧道，一般為三、四類隧道，可不設(shè)置室內(nèi)消火栓和自動(dòng)滅火設(shè)施。

2.5 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

《建規(guī)》第8.4.1條規(guī)定應(yīng)設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的工業(yè)與民用建筑或場所。第12.4.2條規(guī)定各類隧道的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)或裝置的基本設(shè)置要求。從上述規(guī)定可以看出，商店建筑任一層建筑面積大于1 500m或總建筑面積大于3 000m時(shí)需要設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，對于人行隧道一般為三、四類隧道，可不設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。

2.6 結(jié)構(gòu)耐火與防火

《建規(guī)》第5.1.3條規(guī)定民用建筑耐火等級應(yīng)根據(jù)建筑高度、使用功能、重要性和火災(zāi)撲救難度確定，地下或半地下建筑(室)耐火等級不應(yīng)低于一級。第12.1.3條規(guī)定其他類別隧道承重結(jié)構(gòu)體耐火極限的測定應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法 第1部分：通用要求》(GB/T 9978.1-2008)的規(guī)定，其中三類隧道承重結(jié)構(gòu)體耐火極限不應(yīng)低于2.00h，四類隧道承重結(jié)構(gòu)體耐火極限不限。從上述規(guī)定可以看出，地下商店建筑的耐火等級應(yīng)為一級，一級耐火等級建筑的梁、樓板、柱等構(gòu)件的耐火極限詳見《建規(guī)》第5.1.2條規(guī)定，對于三類隧道耐火極限不低于2.00h，四類隧道耐火極限不限。

3 地下人行通道防火設(shè)計(jì)建議

在結(jié)合相關(guān)研究成果和相關(guān)規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)地下人行通道的不同類型，本文提出如下防火設(shè)計(jì)建議。

(1)對于單一市政功能的地下人行通道，該類通道僅用于連接需要跨越的功能區(qū)(如地面道路、地面其他功能或景觀等)，通道各出入口直接通往室外空間等安全區(qū)域，通道兩側(cè)除配套的小型設(shè)備用房外，不開設(shè)其他無關(guān)的門、窗洞口，如圖2。該類通道可按《建規(guī)》關(guān)于三、四類隧道進(jìn)行防火設(shè)計(jì)：每隔250m設(shè)置一個(gè)疏散出口；三類隧道應(yīng)設(shè)置排煙設(shè)施、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。

圖2 單一市政功能的地下人行通道示意圖

(2)對于與商業(yè)等設(shè)施連通的地下人行通道，該類通道主要基于單一市政功能的地下人行通道，但因使用功能需要，設(shè)有通往相鄰地塊商業(yè)等設(shè)施的連通口，如圖3。該類通道防火設(shè)計(jì)為：人行通道與相鄰地塊采用防火隔間進(jìn)行分隔，且疏散設(shè)施相對獨(dú)立時(shí)，人行通道可按《建規(guī)》關(guān)于三、四類隧道進(jìn)行防火設(shè)計(jì)；人行通道與相鄰地塊采用防火門、防火卷簾進(jìn)行分隔，且疏散設(shè)施相對獨(dú)立時(shí)，人行通道參照地鐵出入口等其他通道的設(shè)計(jì)，建議通道內(nèi)任一點(diǎn)至最近安全出口的疏散距離不應(yīng)大于50m，并設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。相鄰地塊需要借用人行通道進(jìn)行疏散時(shí)，人行通道按避難走道進(jìn)行設(shè)計(jì)。

圖3 地下人行通道與商業(yè)等設(shè)施連通示意圖

(3)對于連接兩側(cè)地塊的地下人行通道，當(dāng)兩側(cè)地塊的商業(yè)設(shè)施總建筑面積不超過20 000m時(shí)，可采用防火門、防火卷簾將通道進(jìn)行防火分隔，分別劃入不同防火分區(qū)，如圖4。人行通道劃分為2部分后，分別于各自地塊的其他區(qū)域作為一個(gè)防火分區(qū)，其防火設(shè)計(jì)按所屬防火分區(qū)的功能用途進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)兩側(cè)地塊的商業(yè)設(shè)施總建筑面積超過20 000m時(shí)，設(shè)置總建筑面積不超過20 000m的商業(yè)設(shè)施，如圖5。

圖4 通道劃分至兩側(cè)的防火分區(qū)圖示意圖

圖5 通道用于20 000m2防火分隔示意圖

(4)對于設(shè)有商業(yè)設(shè)施的地下人行通道，整體可按商業(yè)建筑或飲食建筑根據(jù)《建規(guī)》進(jìn)行防火設(shè)計(jì)，如圖6。當(dāng)?shù)叵氯诵型ǖ缹挾容^大，可將商業(yè)設(shè)施劃分為獨(dú)立區(qū)域，并與人行通道采取分隔措施后，可分別按商業(yè)設(shè)施及人行通道進(jìn)行防火設(shè)計(jì)，人行通道的防火設(shè)計(jì)根據(jù)其與商業(yè)設(shè)施的防火方式確定。

圖6 設(shè)有商業(yè)設(shè)施的地下人行通道示意圖

4 結(jié)論

本文總結(jié)了地下人行通道在防火分隔、人員疏散、防煙排煙、消防給水和滅火設(shè)施、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)耐火和防火等方面國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范相關(guān)防火設(shè)計(jì)要求，對地下人行通道防火設(shè)計(jì)中存在的難點(diǎn)進(jìn)行分析和研究，針對地下人行通道可能的功能和用途，分別對單一功能、與商業(yè)設(shè)施或其他地塊連通以及設(shè)有商業(yè)設(shè)施等不同類型的地下人行通道，從防火分隔、安全疏散以及消防設(shè)施等方面提出相應(yīng)的防火設(shè)計(jì)要求以及參考依據(jù)，不同類型的地下人行通道采用相適應(yīng)的防火設(shè)計(jì)，可有效提升其消防安全水平，以期對地下人行通道以及地下空間防火設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提出參考意見。