地鐵車站建筑防火及安全疏散設(shè)計(jì)探究

常亮

北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司 江蘇 蘇州 215000

城市交通中地鐵車站建筑作用巨大，減輕城市交通壓力的同時(shí)為居民提供便利的交通出行條件，因此要重視地鐵車站的建筑設(shè)計(jì)消除安全隱患。根據(jù)目前地鐵車站建筑運(yùn)行情況來(lái)看不少地區(qū)建筑防火性能有限，一旦發(fā)生火災(zāi)無(wú)法在短時(shí)間之內(nèi)撲滅火源，甚至?xí)斐删薮蟮陌踩[患，疏散工作也相對(duì)困難，因此需要從設(shè)計(jì)方面入手，重視地鐵車站建筑防火設(shè)計(jì)來(lái)維護(hù)乘客和工作人員的生命安全。因此需要加強(qiáng)地鐵車站建筑的防火設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)防火方案，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)與施工上的防火性能，如此才可以保證地鐵運(yùn)行的質(zhì)量。

1 地鐵車站建筑的防火設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

地鐵車站建筑施工中防火設(shè)計(jì)是重要組成部分，對(duì)車站施工有重要影響，如果不能保證防火設(shè)計(jì)的科學(xué)性就會(huì)降低建筑的防護(hù)性能，增加發(fā)生火災(zāi)的隱患，為城市交通帶來(lái)壓力。近年來(lái)城市化發(fā)展速度加快，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)起到有效的促進(jìn)作用，人們出行需求更多，出行方式也越發(fā)多樣化。地鐵是人們出行的重要方式，對(duì)人們的日常生活、工作都有重要影響，因此需要保證地鐵車站建筑的防火設(shè)計(jì)來(lái)減少安全隱患的出現(xiàn)。尤其是城市化背景下，城軌建設(shè)的數(shù)量越來(lái)越多，地鐵車站建筑設(shè)計(jì)存在不同程度的安全隱患，尤其是火災(zāi)隱患、消防問(wèn)題，為滿足實(shí)際發(fā)展的需要，設(shè)計(jì)人員需要針對(duì)防火問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化，降低發(fā)生火災(zāi)的概率。但是一旦發(fā)生火災(zāi)，也要采取最有效的措施及時(shí)救援，避免出現(xiàn)危害事故。而地鐵車站多處于狹小空間中，如果發(fā)生火災(zāi)將會(huì)面臨比地上普通建筑更難撲救的事故。因此在前期設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)部門需要根據(jù)地鐵車站的建筑結(jié)構(gòu)，充分考慮各方面因素提升地鐵車站的安全性，預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生，及時(shí)應(yīng)對(duì)火災(zāi)事故，保障乘客的出行安全，推行我國(guó)地鐵行業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。

目前，我國(guó)關(guān)于地鐵車站建筑的防火與安全疏散設(shè)計(jì)做出了相關(guān)的規(guī)定，如《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》GB51298-2018，《地鐵安全疏散規(guī)范》GB/T33668-2017、《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB51251-2017等，這些規(guī)范文件彌補(bǔ)了長(zhǎng)期以來(lái)城市地鐵發(fā)展中地鐵車站建筑的防火與安全疏散方面的內(nèi)容，讓我國(guó)的地鐵車站建筑防火設(shè)計(jì)更規(guī)范。結(jié)合具體設(shè)計(jì)工作來(lái)看，城市地鐵車站建筑防火與安全疏散設(shè)計(jì)工作需要結(jié)合實(shí)際情況，綜合多方面原因進(jìn)行設(shè)計(jì)。安全疏散設(shè)計(jì)中存在安全出口的問(wèn)題，加上地鐵人流量大，具有分散性、不確定性等問(wèn)題，在實(shí)際的發(fā)展中需要提高車站公共區(qū)域疏散指標(biāo)，預(yù)示擁堵和踩踏現(xiàn)象的預(yù)警。設(shè)備管理區(qū)域主要是地鐵運(yùn)營(yíng)部門工作人員使用，這部分人員數(shù)量少，掌握一定的專業(yè)技能，需根據(jù)相關(guān)規(guī)范來(lái)合理布置，保證疏散通道的設(shè)計(jì)合理[1]。

2 地鐵車站火災(zāi)事故特征

地鐵車站建筑設(shè)計(jì)期間內(nèi)出現(xiàn)火災(zāi)的原因非常多，具體的設(shè)計(jì)表現(xiàn)在：如果建造地鐵車站的過(guò)程中所使用的施工材料是木質(zhì)材料，這種材料本身具備易燃的特征，因此在使用期間內(nèi)很容易發(fā)生火災(zāi)事故，如果在地鐵車站建造過(guò)程中電氣設(shè)備存在短路故障或者是線纜碰撞起火現(xiàn)象，也會(huì)造成火災(zāi)、爆炸情況，導(dǎo)致地鐵車站有嚴(yán)重的火災(zāi)事故。地鐵信號(hào)建設(shè)中如果地鐵信號(hào)不穩(wěn)定，錯(cuò)誤指示列車，都會(huì)使列車之間相互碰撞，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的脫軌情況，導(dǎo)致地鐵出現(xiàn)嚴(yán)重的火災(zāi)事故。在施工現(xiàn)場(chǎng)很多地鐵建筑并沒(méi)有設(shè)計(jì)天然氣以及臨時(shí)預(yù)警裝置，這都會(huì)對(duì)建筑的防火帶來(lái)不利影響。對(duì)于地鐵車站建筑來(lái)講任何一種原因都會(huì)導(dǎo)致地鐵車站出現(xiàn)火災(zāi)事故，威脅到人們的生命及財(cái)產(chǎn)安全，甚至?xí)o國(guó)家造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。地鐵車站發(fā)生火災(zāi)事故的特征有。

（1）排煙效果差，結(jié)合項(xiàng)目工程建設(shè)現(xiàn)狀來(lái)看，地鐵車站公共區(qū)域一般只設(shè)計(jì)機(jī)械排煙，正壓補(bǔ)風(fēng)僅僅依靠出入口來(lái)補(bǔ)風(fēng)，沒(méi)有專用的補(bǔ)風(fēng)機(jī)，因此一旦發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候，如果設(shè)施存在故障情況，那么大量煙霧難以通過(guò)其他途徑排出，煙霧就會(huì)在地鐵車站內(nèi)部有限空間內(nèi)四處擴(kuò)散，影響到人們的逃生疏散、救援。

（2）逃生條件差，根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況來(lái)看，地鐵車站早高峰與晚高峰時(shí)段內(nèi)，會(huì)出現(xiàn)大量客流，車站工作人員為保證乘客有序進(jìn)出站，順利完成安檢和刷卡、掃碼作業(yè)，站內(nèi)非付費(fèi)區(qū)域設(shè)置大量限流欄桿，占用逃生空間，增加火災(zāi)發(fā)生時(shí)候的逃生空間，甚至?xí)l(fā)次生災(zāi)害[2]。

（3）氧氣供應(yīng)量不足，地鐵平時(shí)的通風(fēng)主要是通過(guò)風(fēng)機(jī)補(bǔ)新風(fēng)、排風(fēng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，一旦發(fā)生火災(zāi)，內(nèi)部所有的裝置都會(huì)聯(lián)動(dòng)報(bào)警，除了消防設(shè)備以外的所有設(shè)備都會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，地鐵車站內(nèi)部新風(fēng)不足，加上火災(zāi)燃燒消耗大量氧氣，氧氣含量下降人們無(wú)法及時(shí)逃離危險(xiǎn)區(qū)域，從而威脅到車站內(nèi)人員的生命安全。

（4）救援難度比較大，地鐵站修建在地下空間，火災(zāi)發(fā)生后消防救援人員只能通過(guò)地鐵車站的疏散出入口、應(yīng)急通道等進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，但是大型消防車輛和滅火設(shè)備無(wú)法進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，消防人員也難以直觀了解現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)的火勢(shì)、位置，只能依靠地鐵車站人員提供的信息進(jìn)行救援，但是火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)可提供的信息有限。火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候受到高溫的影響，車站內(nèi)的通訊設(shè)備無(wú)法正常使用，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)救援人員無(wú)法了解火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，這些因素增加了地鐵車站的救援難度。

3 地鐵車站的防火與安全疏散設(shè)計(jì)

3.1 防火分區(qū)

地鐵車站多分層兩層，第一層是站廳，第二層是站臺(tái)，站廳與站臺(tái)的乘客疏散區(qū)域是一個(gè)防火分區(qū)，站廳有人一端的設(shè)備用房是另外一個(gè)分區(qū)，通過(guò)布設(shè)安全疏散樓梯直接上升到地面。站廳另一端設(shè)備用房被防火墻分為兩個(gè)防火區(qū)域，設(shè)置相鄰防火分區(qū)的甲級(jí)防火門。站臺(tái)層設(shè)備用房被防火墻劃分為200m2、最多停留三人的防火分區(qū)，設(shè)置甲級(jí)防火門，聯(lián)通設(shè)計(jì)。而消防泵房、污水池、污水泵房、衛(wèi)生間、廢水池不屬于防火面積。因此在進(jìn)行公共分區(qū)防火設(shè)計(jì)的時(shí)候，不能將乘客集散區(qū)域和乘客行走區(qū)域分開，確?；馂?zāi)發(fā)生的時(shí)候乘客可以順利完成疏散。將站廳和站臺(tái)兩個(gè)公共區(qū)域劃分為一個(gè)防火分區(qū)，這兩個(gè)公共區(qū)域之間的扶梯和樓梯洞口較多，因此設(shè)計(jì)成一個(gè)防火區(qū)域比較合理。在防火分區(qū)的設(shè)計(jì)上，需按照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)有序開展，重視對(duì)防火分區(qū)的合理設(shè)計(jì)。

3.2 防火墻與防火門的設(shè)計(jì)

防火墻的設(shè)計(jì)目標(biāo)是減輕建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備遭受到輻射所產(chǎn)生的危害，同時(shí)為避免火災(zāi)大幅度蔓延，應(yīng)該設(shè)置分隔體。兩個(gè)不同防火分區(qū)要充分利用耐火極限不小于3h的防火墻以及甲級(jí)防火門來(lái)進(jìn)行分隔，防火門用平開門，朝著疏散的方向開啟，防火墻上設(shè)置防火窗，使用甲級(jí)防火窗的分區(qū)，樓板應(yīng)該使用耐火極限大于1.5h的樓板。管道與電纜等穿越樓板和防火墻縫隙的時(shí)候，應(yīng)使用防火封堵材料填塞確保密實(shí)度。站廳層管理的房間有車站控制室、配電室、設(shè)備機(jī)房等，這部分房間要使用耐火極限大于2h的隔墻、不低于1.5h的墻板來(lái)分隔，墻體砌筑到結(jié)構(gòu)底部，門窗則全部使用甲級(jí)防火門和防火窗來(lái)設(shè)置。

3.3 裝修材料

地鐵車站建筑設(shè)計(jì)中，各個(gè)乘客疏散位置所使用的材料都應(yīng)該耐火性難燃的材料與不燃材料，如站廳、站臺(tái)、疏散通道、設(shè)備用房、墻面、地面、頂面等。在裝飾裝修中不能使用石棉、塑料、玻璃纖維等遇熱產(chǎn)生有害氣體的材料。地鐵車站的站廳、站臺(tái)位置的裝飾設(shè)計(jì)中，盡量使用創(chuàng)新材料，可使用新時(shí)期節(jié)能環(huán)保型材料提高建筑物的防火性能[3]。

3.4 設(shè)置明顯的安全疏散標(biāo)識(shí)

地鐵車站的疏散標(biāo)識(shí)應(yīng)設(shè)置在底部，距離樓板地面不能超過(guò)1m，當(dāng)前我國(guó)科技發(fā)展速度加快，因此可使用溫度指示標(biāo)識(shí)，任何一側(cè)出現(xiàn)火災(zāi)溫度上升，指向那一側(cè)燈光標(biāo)識(shí)斷電，而疏散指示燈指向可疏散位置，可節(jié)省救援現(xiàn)場(chǎng)疏散的時(shí)間。系統(tǒng)與報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制，不僅僅有利于現(xiàn)場(chǎng)疏散，還有利于及時(shí)撲滅火災(zāi)。在現(xiàn)場(chǎng)還可以安裝煙霧中有指向性箭頭標(biāo)識(shí)的設(shè)備，明亮而灰塵少的環(huán)境下無(wú)法判斷，如果有煙霧擴(kuò)散則會(huì)變得明亮而清晰，由于光學(xué)設(shè)備的調(diào)整，光束可以折射為彎曲狀態(tài)，這種設(shè)備適合安裝在煙霧多而光線暗的地下建筑當(dāng)中。

3.5 公共扶梯

車站內(nèi)部扶梯與疏散通道的通過(guò)能力應(yīng)該確保容納量最大，是高峰期內(nèi)客流量最大部分，能夠在六分鐘之內(nèi)將所有進(jìn)站乘客以及站臺(tái)上的乘客疏散到站廳以及其他的位置。站臺(tái)上公共區(qū)的每一點(diǎn)，距離疏散樓梯口不超過(guò)50m。國(guó)內(nèi)地鐵設(shè)計(jì)公共區(qū)域的扶梯為兩組，如果地鐵內(nèi)客流量不大，兩層車站的防火設(shè)計(jì)剛好。但是大型三層車站，扶梯提升高度大，桁架長(zhǎng)，此時(shí)布置三組扶梯有更好的疏散效果。如果車站的客流量大，兩組扶梯布置疏散時(shí)間可能會(huì)大于等于6min，則要加大樓梯的寬度；三層車站樓梯寬度增加可能會(huì)導(dǎo)致站臺(tái)寬度不夠，因此要增加站臺(tái)寬度解決這一問(wèn)題，如此車站的投資也會(huì)相應(yīng)增加。布置三組樓梯能夠解決三層車站的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)上考慮三組扶梯可以滿足每一種條件，車站防火效益也高。

3.6 消防車道

建筑消防規(guī)范中明確了地鐵地上車站消防通道的設(shè)計(jì)。如果建筑物總長(zhǎng)度大于220m，或者是靠近街道的建筑物長(zhǎng)度大于150m的時(shí)候，消防通道應(yīng)設(shè)置在建筑物的中央。如果建筑物中間消防通道設(shè)計(jì)受建筑物空間布局所限制，特殊情況下可設(shè)置為環(huán)形車道。鐵路工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范中，還明確規(guī)定的消防線路設(shè)計(jì)，客運(yùn)車站需要設(shè)置防火線，較大的列車客運(yùn)站需要設(shè)置環(huán)形防火線。地鐵車站與上述兩個(gè)車站的消防通道設(shè)置都不一樣，地鐵站常用6輛車，平臺(tái)的長(zhǎng)度基本在120m之內(nèi)，即便在特殊時(shí)候也用8輛車，平臺(tái)長(zhǎng)度范圍為160m，環(huán)形消防通道設(shè)計(jì)不適合地鐵地上站的長(zhǎng)度與施工規(guī)模，加上地鐵軌道的屏障功能，因此地鐵車站的消防通道可以設(shè)置在車站的兩冊(cè)，既不會(huì)影響地鐵交通的正常運(yùn)行，也符合消防通道防火設(shè)計(jì)的規(guī)定。

3.7 防煙設(shè)計(jì)

地鐵車站是一個(gè)相比封閉的空間，一般情況下車站自然通風(fēng)條件不好，如果發(fā)生火災(zāi)事故難以實(shí)現(xiàn)良好的排氣與散熱效果。如果車站建筑防煙設(shè)計(jì)不合理，一旦發(fā)生火災(zāi)將會(huì)導(dǎo)致車站內(nèi)能見(jiàn)度降低，旅客疏散不及時(shí)，從而產(chǎn)生負(fù)面的影響。如果車站內(nèi)煙氣不能及時(shí)排放，車站內(nèi)能見(jiàn)度有限，加上氧氣的緣故，這個(gè)空間內(nèi)人很容易窒息，煙霧甚至?xí){著的人們生命安全。煙霧會(huì)阻礙消防救援工作的順利進(jìn)行，導(dǎo)致消防人員無(wú)法接近現(xiàn)場(chǎng)，增加了救援和消防的難度。因此建筑車站的排煙設(shè)計(jì)中，需要充分重視地鐵站內(nèi)的通風(fēng)，根據(jù)車站實(shí)際情況，設(shè)計(jì)人員要合理劃分煙氣管制區(qū)域，將不同的煙氣管制區(qū)域劃分為防煙墻，高度不能小于頂棚到地面的距離。

4 地鐵車站火災(zāi)疏散模型

4.1 疏散流動(dòng)模式化

在設(shè)計(jì)上，可采用空間模式化，使用網(wǎng)絡(luò)型控制方式，將各個(gè)車廂、站臺(tái)、站臺(tái)到站廳的疏散樓梯、通道出入口、 地面安全點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)，這些網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)直接通過(guò)連接，形成各個(gè)空間結(jié)點(diǎn)相互聯(lián)系的假象空間，無(wú)具體的面積、距離、移動(dòng)時(shí)間。在空間模式化中，人則采用集團(tuán)型處理，將進(jìn)入地鐵的乘客按照行為能力的不同，劃分為正常人、活動(dòng)不便的人、攜帶兒童的家長(zhǎng)三個(gè)集團(tuán)，按照構(gòu)成比例的不同，綜合確定人員的疏散特征以及整體的疏散能力。其次是人的流動(dòng)以單向型人流對(duì)待，比如在地鐵車站口、站臺(tái)、站廳的樓梯口、出入口等位置，很可能由于高峰瓶頸出現(xiàn)人流滯留現(xiàn)象，如果遇到這種情況則按照排隊(duì)理論來(lái)處理。

4.2 區(qū)間隧道的安全疏散設(shè)計(jì)

列車前進(jìn)的過(guò)程中，在區(qū)間內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，在發(fā)生火災(zāi)之后，隧道與車廂內(nèi)的溫度會(huì)快速上升，煙霧量快速增加，此時(shí)應(yīng)該在第一時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)乘客的緊急疏散，在一個(gè)區(qū)間隧道的軌道區(qū)域位置，設(shè)置直達(dá)站臺(tái)的疏散樓梯，寬度不能小于1.1m。兩條單線區(qū)間隧道中布置聯(lián)通通道，間距不能超過(guò)600m，并且在聯(lián)通通道中設(shè)置并列方向上開啟的防火門，滿足甲級(jí)防火的要求，緊急疏散通道的床面必須連續(xù)、平整、無(wú)障礙物，如此才可以方便人員的快速疏散和撤離，也可以設(shè)置縱向連續(xù)疏散平臺(tái)，輔助人員快速完成疏散和撤離。

4.3 站廳層的安全疏散

站廳無(wú)論在任何時(shí)候，都是容納人數(shù)最多的場(chǎng)合，站廳層公共區(qū)域任何一點(diǎn)到出入口的距離應(yīng)保持在50m之內(nèi)。公共區(qū)域的付費(fèi)區(qū)與非付費(fèi)區(qū)域之間設(shè)置欄柵門，寬度不能低于1.4m，欄柵門和檢票口的通過(guò)能力應(yīng)該與站臺(tái)疏散能力相一致，如此能夠有效疏散人員。房門疏散門正好處于兩個(gè)安全出口之間的時(shí)候，疏散門與最近的安全門距離不能超過(guò)4m，這種設(shè)計(jì)有利于在發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候乘客以最快的速度脫離現(xiàn)場(chǎng)，如果各種設(shè)備用房正好處于廊道兩側(cè)或者是盡頭的時(shí)候，疏散門與最近的安全出口位置應(yīng)小于22m。

4.4 消防模擬裝置

地鐵站整體結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，加上人流量比較大，選擇合理的地鐵車站消防設(shè)計(jì)方案，需要對(duì)火災(zāi)的影響范疇和人員的疏通能力進(jìn)行充分考慮，尤其是站廳內(nèi)安全出入口、樓梯處人員流動(dòng)密集的場(chǎng)合。安全檢查處電氣設(shè)備多，如果行李排放緊密則會(huì)存在火災(zāi)事故隱患，因此需要在閘機(jī)的出入口以及安全距離通道較遠(yuǎn)的扶梯位置安裝消防設(shè)備。扶梯與站臺(tái)層相互連接位置也要進(jìn)行消防設(shè)計(jì)。在模擬消防設(shè)計(jì)的過(guò)程中，按站臺(tái)層的火源點(diǎn)考慮進(jìn)行，通過(guò)模擬很多人員的疏散路徑，有利于消防設(shè)備的安裝，以及發(fā)生火災(zāi)之后的人員疏散。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上，地鐵車站建筑設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行地鐵站建筑防火設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要有全面的認(rèn)識(shí)，了解到建筑防火的重要性，分析地鐵建筑可能存在的隱患，通過(guò)前期的設(shè)計(jì)及時(shí)加強(qiáng)、優(yōu)化和完善設(shè)計(jì)方案，消除地鐵車站中存在的不利因素，為乘客的出行提供優(yōu)質(zhì)的保證。