某火車站消防改造方案

□□ 李 娜 (太原理工大學建筑設計研究院有限公司，山西 太原 030024)

引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們對美好生活的需求，軌道交通發(fā)展迅猛，高鐵站應勢大量興建。而曾經(jīng)為城市帶來繁榮經(jīng)濟和作為城市地標性建筑的老火車站，卻因其落后的外觀和車站內部設施、外部交通疏導系統(tǒng)的不完善嚴重阻礙了其正常功能的發(fā)揮。多數(shù)老火車站因其人員流動量大，結構復雜，內部可燃物分散，火災風險高，造成的人員傷亡、財產(chǎn)損失和社會負面影響遠高于其他公共場所，因此，其消防系統(tǒng)設計與改造顯得尤為重要。

1 工程概況

某火車站始建于1975年，1993年晉升為客運特等站，1994年擴建高架候車廳，后經(jīng)多次建筑裝修、改造維修及局部改擴建，高架候車廳內現(xiàn)有消防構造和設施基本處于失效狀態(tài)，火災時不能有效聯(lián)動控制，威脅室內人員安全，需根據(jù)現(xiàn)行消防相關標準并結合候車廳現(xiàn)狀和業(yè)主使用管理要求對消防系統(tǒng)進行改造升級。

根據(jù)火車站高架候車廳的使用管理要求，甲方希望實現(xiàn)內部空間連通開闊、空間布局靈活多樣、整潔舒適和寬敞明亮的現(xiàn)代化候車廳改造要求；考慮施工期間，候車廳仍然要滿足使用要求，消防系統(tǒng)改造應盡量降低對候車廳日常運營的影響，在保護城市歷史建筑的前提下滿足消防安全要求。

2 現(xiàn)狀問題分析

2.1 防火分區(qū)

高架候車廳中間為連通東西向出口的中央通道，南、北兩側四個候車廳對稱布置，總建筑面積約為13 480 m2，如圖1所示。每個候車廳為獨立防火分區(qū)，防火措施復雜，不滿足現(xiàn)代交通樞紐建筑的使用要求。若將整個高架候車廳劃分為1個防火分區(qū)，防火分區(qū)面積遠大于TB 10063—2016《鐵路工程設計防火規(guī)范》中每個防火分區(qū)建筑面積≯10 000 m2的規(guī)定。

圖1 平面示意圖

2.2 疏散長度

為緩解火車站原西入站口運行壓力、方便市民出行和配合火車站以東的整體城市規(guī)劃，后期在中央通道東側增加東入站口。TB 10063—2016規(guī)定：防火分區(qū)內疏散出口之間房間門距離安全出口的距離均<50 m(設置自動滅火系統(tǒng))，位于袋形走道兩側或盡端的房間門距離安全出口的距離均<25 m(設置自動滅火系統(tǒng))滿足安全疏散距離的要求。高架候車廳中間設有連通站房及通往東站臺的中央通道，中央通道全長為112 m，超過疏散距離的限值50 m，需要對中央通道疏散距離的安全性進行分析。

2.3 疏散人數(shù)

計算方法一：按TB 10100—2018《鐵路旅客設計規(guī)范》中5.3.1規(guī)定，候車區(qū)(廳、室)總使用面積應根據(jù)最高聚集人數(shù)按≮1.2 m2·人-1計算。特大型、大型鐵路客站候車區(qū)(廳、室)的使用面積應在計算結果的基礎上增加5%；GB 50016—2014《建筑設計防火規(guī)范》(2018年版)規(guī)定，商店的疏散人數(shù)應按每層營業(yè)廳的建筑面積乘以人員密度(0.43～0.6人·m-2)計算，則高架候車廳總疏散人數(shù)為7 509人。

計算方法二：根據(jù)火車站運營部門提供的實時數(shù)據(jù)，火車站目前最高峰人數(shù)為4 626人；增加10%安全余量，乘客人數(shù)約為5 088人，工作人員占乘客人數(shù)的4%，人數(shù)約為203人，則高架候車廳總人數(shù)為5 291人。

因該市已新建高鐵南站，高鐵西站也在規(guī)劃建設中，該火車站的旅客數(shù)量遠小于按方法一的計算值，采用火車站運行數(shù)據(jù)更為合理，則高架候車廳總人數(shù)約為5 291人。

2.4 疏散寬度

GB 50016—2014《建筑設計防火規(guī)范》(2018年版)中規(guī)定，旅客使用的疏散樓梯應滿足0.65 m·百人-1的要求，并>1.6 m。高架候車廳南、北側各4個安全出口，東側1個安全出口，西側2個安全出口，共計11個安全出口。經(jīng)實地測量計算，疏散樓梯總寬度為34.9 m。

計算方法一：疏散寬度為7 509×0.65÷100=48.8 m，不滿足GB 50016—2014的要求。

計算方法二：疏散寬度為5 291×0.65÷100=34.4 m，滿足GB 50016—2014的要求。

根據(jù)上述2.3節(jié)內容，火車站運行的人數(shù)按5 291人設計時，需要疏散寬度34.4 m，當前寬度34.9 m，滿足GB 50016—2014的要求。

2.5 消防設施

高架候車廳當前執(zhí)行CECS 263—2009《大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)技術規(guī)程》，使用自動掃射水高空水炮滅火裝置；根據(jù)甲方意見，考慮施工期間，候車廳仍然要滿足使用要求，消防改造盡量降低對候車廳的影響，建議保留消防水炮系統(tǒng)。根據(jù)GB 51427—2021《自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)技術標準》中3.1.1規(guī)定，消防水炮的適用范圍應>8 m，高架候車廳現(xiàn)狀凈高為6.2 m，消防水炮安裝高度為6 m，不滿足GB 51427—2021的要求，高架候車廳自動滅火系統(tǒng)應改造為自動噴淋滅火系統(tǒng)。

高架候車廳目前采用自然排煙，但因候車廳的外窗和中央通道的天窗，設置在高處不便于直接開啟，火災時不能滿足自然排煙的面積和控制要求。此次改造若采用機械排煙，新增排煙風管會降低室內凈高，增加結構網(wǎng)架荷載，且需增設排煙風機房，投資造價高，施工影響范圍大；采用自然排煙，可利用原有外窗，增加可開啟面積，排煙窗有效開啟面積滿足GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術標準》的要求。

3 消防系統(tǒng)改造方案

在進行建筑防火設計時，要依據(jù)建設工程的使用功能和消防安全要求，保護生命財產(chǎn)、使用功能和環(huán)境不受火災有害影響。建筑性能化防火設計是以消防安全工程學理論為基礎，與傳統(tǒng)處方式防火設計的區(qū)別見表1。通過對比分析，此次消防改造方案采用性能化防火設計方法設計。

4 性能化防火設計

在建筑消防安全評估時人員的安全疏散是在火災中有毒氣體和高溫煙氣未達到危害室內人員生命狀態(tài)之前，將建筑內的人員能疏散到室外安全區(qū)域的行動。人員能否安全疏散取決于可用疏散時間ASET和所需疏散時間RSET，如果ASET>RSET，則可認為在設定的火災場景下人員疏散是安全的。

4.1 人員疏散模擬

進行人員疏散數(shù)值模擬時，首先應根據(jù)建筑功能確定室內人員數(shù)量、行走速度、人員比例和疏散樓梯、安全出口的等效寬度等相關參數(shù)；再結合火車站候車廳的使用功能、空間平面特征和人員流動特點等確定3個疏散場景。疏散場景是為找出發(fā)生火災后影響人員安全疏散的最不利因素，并提供合理的人員疏散策略等參考意見，如圖2所示。

圖2 人員疏散策略圖

采用Pathfinder軟件進行數(shù)值模擬，人員疏散行動時間的安全系數(shù)取值1.5，可得到3個人員疏散場景的所需疏散時間RSET，見表2。

表2 人員所須疏散時間RSET匯總表

通過人員疏散策略圖和數(shù)值模擬分析可知：

(1)候車廳人員數(shù)量多、密度大和人員構成復雜，容易出現(xiàn)擁堵、踩踏現(xiàn)象?；馂臅r，值班安全員應引導候車廳人員直接從南側和北側的8個出口疏散至室外安全區(qū)域，中央通道的人員直接從東側和西側的3個出口疏散至室外安全區(qū)域，相互之間不要發(fā)生人流交叉。

(2)候車廳與室外月臺高差大，人員在疏散樓梯上的行走速度遠小于室內水平疏散速度，疏散至安全出口時會有大量人員擁堵在樓梯上，增加了疏散時間，值班安全員應引導人員有序疏散，避免事故發(fā)生。

4.2 火災煙氣蔓延模擬分析

火災時建筑物內人員的危害，主要為煙氣的毒性(CO、CO2、HCN、SO2等)和高溫熱輻射作用，煙氣的遮光性造成人員能見度的下降也是影響人員安全疏散的重要因素。對建筑內人員安全疏散，一般煙氣安全判定指標為：煙氣溫度應<60 ℃，能見度應>10 m，CO濃度應<500 ppm。

Pyrosim火災煙氣模擬軟件是專門針對火災模擬而開發(fā)的CFD軟件，簡單易用，對于一些比較常見的火災場景，如建筑室內火災等，可以直接用來模擬分析火災時人員可用疏散時間ASET。建筑防火設計時人員是否能安全疏散，需要將不同火災場景下滿足人員疏散煙氣溫度、CO濃度、能見度時的可用疏散時間ASET與所需疏散時間RSET分析比較，判斷其安全性。人員疏散安全性判定結果見表3。

表3 人員疏散安全性判定表

通過對表3人員疏散安全性判定的數(shù)據(jù)比較可知：

(1)火源位置位于候車廳、中央通道的商鋪和北側走道的辦公室內時，設定火災場景下，自動滅火系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)能有效開啟，著火點所在候車廳防煙分區(qū)內人員的可用疏散時間ASET>1 800 s，人員所需疏散時間RSET為975～1 230 s，人員有充分時間疏散至室外安全區(qū)域。

(2)經(jīng)Pyrosim火災煙氣模擬軟件模擬，在部分消防設施失效的時，1號候車廳內著火點所在防煙分區(qū)內的可用疏散時間ASET為120 s，而所需疏散時間RSET為92 s，ASET>RSET建筑內人員能夠在火災危險來臨之前，首先通過分區(qū)疏散至相鄰安全的防煙分區(qū)，再疏散至室外安全區(qū)域；而其他防煙分區(qū)在安全出口附近的溫度、CO濃度和能見度均滿足疏散要求。

5 結語

通過采用性能化防火設計的方法，結合某火車站現(xiàn)狀和甲方的的改造要求，提出了合理的消防改造方案。為了降低火災危險性又采取了一定的加強措施，包括為弱勢群體設置防火隔間，提供相對安全的避難房間；中央通道增設防火防火隔離帶，降低火災時各候車廳之間的影響；在安全通道內的商鋪設置為防火倉，隔絕商鋪的火災危險對安全通道的影響；同時提出了日常管理建議，保證火災時消防設施能有效發(fā)揮作用，人員能安全有序疏散。