淺談大空間地鐵車站消防設計技術要點

李果

摘要 以某大空間中庭式地鐵車站為研究對象，通過對此類地鐵站點建筑火災危險性研究，梳理其存在的消防設計難點，提出符合項目特點的消防設計技術措施。通過設定典型的火災煙氣及疏散模擬場景，分析論證消防設計加強措施的可行性，評判其疏散能力和防煙效果可否達到現(xiàn)行規(guī)范所要求的消防安全水平?；诖搜芯炕A，總結大空間地鐵項目的消防設計技術要點，為后續(xù)類似地鐵站點的防火設計提供技術參考。

關鍵詞 消防;大空間地鐵站;防火設計研究;模擬分析

中圖分類號 U231.3 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）13-0071-03

0 引言

當前城市軌道交通建設發(fā)展迅速，對于與人們?nèi)粘Ｍㄐ邢⑾⑾嚓P的城市地鐵站點，也越來越注重多樣化、時尚化的設計理念[1]。在滿足基本乘車方便性的同時，還需要考慮空間的視覺效果和整體個性化設計，這往往又與地鐵設計防火標準關于建筑消防安全的要求相矛盾，怎樣通過合理化的設計方案解決實際問題成為設計團隊和消防技術服務單位需要重點思考的問題。這一現(xiàn)實需要也促使消防技術從業(yè)人員進一步研究出既能滿足建筑空間和功能上的需要，又能滿足消防安全需要的可行性方案，從而推動整個行業(yè)的發(fā)展。

1 工程簡介

該工程為地下二層島式站臺車站，車站總長238.1 m，有效站臺長120 m，寬12 m，標準段外包寬度為21.3 m，車站主體建筑面積10 989.52 m2，總建筑面積15 723.68 m2。為融入周邊城市空間和城市景觀，創(chuàng)造宜人的乘車空間和環(huán)境，同時作為項目所在地核心區(qū)的特色車站，車站站廳和站臺公共區(qū)考慮進行高大空間設計，將站臺與站廳公共區(qū)上下行樓扶梯開口進行擴大處理，開孔尺寸約為64 m×11 m，形成類似于中庭大空間的地鐵車站。平面布置示意圖見圖1、圖2。

2 防火設計難點

根據(jù)《地鐵設計防火標準》（GB51298—2018）（以下簡稱《地鐵標準》）第8.2.4-3條規(guī)定：“地下站臺的排煙量還應保證站廳到站臺的樓梯或扶梯口處具有不小于1.5 m/s的向下氣流[2]”，由于該站在站廳和站臺連接點樓扶梯開口處進行了擴大處理，在無任何措施的情況下，此擴大孔洞無法保證火災情況下站廳到站臺的樓梯或扶梯口處具有不小于1.5 m/s的向下氣流，影響站廳、站臺樓扶梯火災工況下的人員疏散安全。

3 消防設計技術方案

結合地鐵大空間車站的設計理念，為保證其消防安全水平，從優(yōu)化疏散設計、加強防火防煙分隔及加強消防設施等方面，提出針對性的消防安全策略。

3.1 疏散設計

（1）由于洞口擴大，站臺到站廳的樓扶梯處在站臺層火災時可能受到煙氣的侵擾，無法滿足疏散要求。因此考慮在站臺層兩側(cè)另行設置滿足要求的封閉樓梯間，且其設置位置應滿足站臺內(nèi)任一點到兩端增設的樓梯口距離不大于50 m，設置寬度滿足《地鐵標準》第5.1.2條公式的規(guī)定。該工程左側(cè)增設3.5 m寬疏散樓梯，右側(cè)增設2.4 m寬疏散樓梯，疏散寬度可滿足公式計算要求。

（2）為避免站臺層煙氣進入，在兩側(cè)新增的樓梯間內(nèi)均按規(guī)范要求設置機械加壓送風系統(tǒng)。此增設的樓梯宜直通室外，但該站由于總平條件限制難以直通室外，也可考慮將之連接到站廳層安全出口通道內(nèi)，但不應通到站廳層公共區(qū)內(nèi)。

3.2 防火、防煙分隔

（1）車站公共區(qū)和周圍設備區(qū)采用防火墻和甲級防火門進行嚴格分隔，防止火災在車站公共區(qū)和設備區(qū)之間蔓延。站臺兩側(cè)樓梯間采用防火墻和甲級防火門與公共區(qū)進行分隔，嚴禁從站臺或站廳設備區(qū)內(nèi)再開設任何門洞進入到此疏散樓梯間內(nèi)。

（2）站臺、站廳層大空間孔洞兩側(cè)分別設置擋煙垂壁，結合頂部裝修方案，要求水平吊頂及大空間造型吊頂鏤空率均大于25%。適當降低站廳層公共區(qū)與安全出口擋煙垂壁高度，其擋煙垂壁下緣應低于站廳層兩側(cè)與大空間防煙分區(qū)擋煙垂壁的高度，防止煙氣侵襲站廳層安全出口。

該站公共區(qū)共劃分5個防煙分區(qū)[3]，站臺、站廳連通的高大空間設計為一個防煙分區(qū)1，面積1 563 m2，空間高度14.1 m;站廳左側(cè)為防煙分區(qū)2，面積363 m2;右側(cè)為防煙分區(qū)3，面積344 m2;站臺左側(cè)為防煙分區(qū)4，面積286 m2;右側(cè)為防煙分區(qū)5，面積307 m2。

3.3 消防設施

3.3.1 防排煙系統(tǒng)

大空間排煙量：站臺站廳連通高大空間為一個防煙分區(qū)，排煙系統(tǒng)排煙量按《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術標準》（GB51251—2017）第4.6.3條規(guī)定空間凈高大于6 m的場所查表排煙量為不小于21.1×104 m3/h[4]（無噴淋的其他公共建筑）;為減少煙氣通過大空間向周邊區(qū)域蔓延，考慮適當加強大空間防煙分區(qū)排煙量，經(jīng)保守計算對比，站臺層大空間設計排煙量最終取值為39.2×104 m3/h。

站臺公共區(qū)：站臺公共區(qū)左右兩側(cè)空間凈高均低于6 m，排煙量按規(guī)范要求計算后考慮1.5倍安全系數(shù)，防煙分區(qū)3設計排煙量為2.8×104 m3/h。防煙分區(qū)4設計排煙量為2.6×104 m3/h。

站廳公共區(qū)：防煙分區(qū)1和防煙分區(qū)3排煙量均按《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術標準》（GB51251—2017）第4.6.3條要求查表按線性插值法取值計算，設計排煙量為19.6×104 m3/h。

3.3.2 應急照明系統(tǒng)

站廳、站臺公共區(qū)內(nèi)疏散照明照度不低于5 lx;站臺到站廳的封閉樓梯間、站廳到室外的疏散通道、樓扶梯處疏散照明照度不低于10 lx，持續(xù)照明時間不低于1.0 h。車站公共區(qū)內(nèi)地面應設置連續(xù)可視的疏散指示標志，緊急情況下引導站臺層人員向兩端封閉樓梯間疏散。

3.3.3 自動滅火設施

該站公共區(qū)面積合計3 352.95 m2，整體規(guī)模不大，可不要求設置自動噴水滅火系統(tǒng)，但應按規(guī)范設置室內(nèi)消火栓系統(tǒng)和滅火器。

4 火災數(shù)值模擬

該站采用了以下的模擬計算軟件對項目的火災場景和人員疏散進行模擬。

（1）采用FDS軟件模擬火災發(fā)展和煙氣蔓延特性。

（2）采用Pathfinder軟件模擬人員疏散行動時間。

4.1 火災煙氣場景的設計

火災場景設計時，應首先分析建筑內(nèi)部火災荷載分布、可能的起火點、建筑使用功能分區(qū)和人員疏散路線等因素，判斷建筑內(nèi)不同區(qū)域的火災危險性，再根據(jù)火災危險性設計火災場景[5]。

4.1.1 火災危險性分析

站廳：地鐵站廳公共區(qū)主要作為人員乘坐地鐵進出的臨時過渡空間，人員一般只做短暫停留，人員流動性大，所攜帶可燃物少，火災載荷主要為自動販賣機、自動售票機等內(nèi)部含有可燃電氣元器件的設備。在移動可燃物方面，主要為乘客攜帶的可燃物，包括各類行李等。

站臺：現(xiàn)行地鐵站點設計中，站臺公共區(qū)內(nèi)固定可燃物也相對較少，其可能存在的火災危險源為進入站臺的地鐵列車或者人員攜帶的可燃物。

4.1.2 起火部位設計

基于以上火災危險性分析，該工程中火災風險相對較高的場景，一是站廳層售票亭或自動售票機設備火災、二是站廳或站臺公共區(qū)行李火災、三是列車車廂火災，因此該工程設計火災起火點如下：

A火源位于站廳公共區(qū);

B火源位于站廳票務室;

C火源位于站臺左側(cè)公共區(qū);

D火源位于站臺大空間公共區(qū);

E火源位于列車軌行區(qū)。

4.2 疏散場景的設計

（1）人員安全疏散的性能判據(jù)：如果必要疏散時間（TRSET）<可用疏散時間（TASET），意味著人員能在火災達到危險狀態(tài)之前全部疏散到安全區(qū)域。反之，則意味著建筑內(nèi)的煙氣溫度、毒性氣體濃度和能見度至少有一項超過人體的承受極限。

（2）疏散行動參數(shù)：根據(jù)相關科研機構課題成果和大量調(diào)查研究、觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，并結合多次人員疏散的演習實驗，疏散模型中的人員疏散參數(shù)保守取值如表1所示。

（3）疏散人數(shù)：根據(jù)設計單位提供的該站初期、近期、遠客流預測數(shù)據(jù)換算后得到站臺層、站廳層及列車乘客人數(shù)。

（4）疏散場景：該站疏散場景設置的主要目標是研究站臺層人員的安全疏散情況，結合火源點位置，綜合考慮站廳到站臺樓扶梯有效和失效情況，設置了3個疏散場景。

4.3 模擬結果

疏散模擬結果，采用Pathfinder模擬人員整體疏散，模擬結果如下：

S1：當假定站臺層兩端新增疏散樓梯和中間樓扶梯都可用的情況下，站臺層人員完成疏散的行動時間為111 s，完成全站疏散的行動時間為166 s。

S2：當僅利用站臺層公共區(qū)兩端新增疏散樓梯，連接站廳站臺的中間樓扶梯不可用的情況下，站臺層人員完成疏散的行動時間為190 s，完成全站疏散行動時間為241 s。

S3：當僅利用連接站廳站臺的中間樓扶梯，站臺層公共區(qū)兩端新增疏散樓梯不用的情況下，站臺層人員完成疏散的行動時間為170 s，完成全站疏散行動時間為251 s。

模擬結果統(tǒng)計匯總?cè)绫?所示。

由上述疏散模擬結果可知，疏散場景S2、場景S3是分別考慮使用站臺兩端樓梯和中部樓扶梯的人員疏散情況，其站臺、站廳人員疏散行動時間相差較小，且均能滿足規(guī)范對于站臺層人員4 min內(nèi)撤離站臺、6 min內(nèi)站臺人員到達站廳或安全出口等區(qū)域的要求，且滿足《地鐵標準》要求。

5 結論

對于中庭式大空間地鐵車站，其消防設計技術核心要點是處理好站臺層火災時人員的安全疏散和防止煙氣通過大空間向站廳蔓延。鑒于此類大空間站臺疏散方式與常規(guī)地鐵站點不同，受限于乘客的疏散習慣，當遇突發(fā)火情，大空間連接處樓扶梯是否全部停用，還需繼續(xù)深入開展相關研究工作，在盡可能提升疏散效率的同時，確保人員的疏散安全。

參考文獻

[1]王冬勝. 超大型中庭式地鐵車站建造技術研究[D]. 北京：北京工業(yè)大學， 2019.

[2] 地鐵設計防火標準： GB51298—2018[S]. 北京：中國計劃出版社， 2018.

[3]曾惜. 中庭式拱頂多層地鐵車站排煙系統(tǒng)設計及模擬分析[J]. 暖通空調(diào)， 2021（4）： 44-50.

[4]建筑防煙排煙系統(tǒng)技術標準： GB51251—2017[S]. 北京：中國計劃出版社， 2018.

[5]宋雪華， 張鈞銘， 冷聰， 等. 地鐵站乘客攜帶行李火災荷載分析[J]. 中國科技信息， 2019（4）： 104-106.