軌道交通地下停車場防火設(shè)計探究

孫明 萬江超

摘要：當(dāng)前，城市軌道交通的場段選址愈發(fā)困難，越來越多的場段選址需要考慮地下布置，以解放地上土地的使用。而地下的場段消防設(shè)計相關(guān)規(guī)范尚不完善，軌道交通地下停車場防火設(shè)計復(fù)雜但無系統(tǒng)性的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)結(jié)合一個具體地下停車場實踐工程案例的功能需求及空間特點，梳理消防設(shè)計要點，歸納防火設(shè)計難點，通過火災(zāi)場景分析，研究安全可靠的疏散與救援模式，并提出相對合理又切實可行的防火設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞：軌道交通；地下停車場；消防設(shè)計；防火設(shè)計方案

中圖分類號：X913.4? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2023）03-0004-03

軌道交通車輛基地按功能分為車輛段與停車場，承擔(dān)配屬、運用管理、整備保養(yǎng)、檢查檢修車輛的工作，大面積占地敷設(shè)的軌道不僅帶來噪音震動的問題，還割裂地上空間，影響城市布局。處于城市建設(shè)區(qū)的車輛基地一般都考慮整體上蓋，蓋上空間還于城市繼續(xù)進(jìn)行綜合利用，部分環(huán)境要求特殊或者商業(yè)價值高的區(qū)域開始采用地下場段的方案。

建筑面積十幾萬平方米甚至幾十萬平方米，集道路、廠房、倉庫、辦公、食宿于一體的車輛基地?zé)o論整體置于板上還是地下，對于防火設(shè)計都是挑戰(zhàn)，GB51298—2018 《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》[1]對于上蓋及地下車輛基地提及內(nèi)容不多，隨著上蓋車輛基地項目的不斷實施，在總結(jié)各項目消防專項論證的基礎(chǔ)上，部分地區(qū)出臺了有關(guān)車輛基地上蓋綜合利用的相對完整的防火設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。而地下車輛基地的防火設(shè)計更為復(fù)雜，尚無系統(tǒng)性的標(biāo)準(zhǔn)可依。本文以深圳14號線福新停車場防火設(shè)計為例，探討地下停車場防火設(shè)計難點及解決方案。

1 項目概況

福新停車場為全地下停車場，位于深圳市福田區(qū)深南大道南側(cè)、濱河大道北側(cè)、皇崗路東側(cè)、福田路西側(cè)的中心公園內(nèi)，南北長約986m，東西寬約173m，地下占地面積約107000m2，總建筑面積為132261.52m2。停車場設(shè)置南北2個出入口，北側(cè)接入福華路，南側(cè)接入皇崗立交的匝道。

停車場內(nèi)共設(shè)置5組單體：①運用庫區(qū)設(shè)置16線32列位停車列檢、2線雙周/三月檢、1條臨修線，為主要生產(chǎn)區(qū)。②設(shè)備用房集中設(shè)置在運用庫邊跨。③連接庫區(qū)與正線的軌道咽喉區(qū)。④牽引變電所獨立設(shè)置在東北角，咽喉區(qū)附近。⑤主要的辦公管理用房、餐廚、乘務(wù)員公寓等組成生活配套用房區(qū)，與消防泵房（水池）以及工程車庫、洗車庫和廢水處理站組成的生產(chǎn)區(qū)依次布置于停車場西側(cè)。

2 防火設(shè)計難點

地下工程防排煙條件差，安全疏散與救援是設(shè)計的難點與重點。停車場設(shè)計為地下，是基于特殊的土地利用需要，從停車場的使用功能與運營管理考慮，也難以參照現(xiàn)行GB50016—2014（2018年版）《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)置直達(dá)地面的疏散及救援口[2]。

地上車輛基地設(shè)置上蓋后，內(nèi)部區(qū)域的疏散也無法執(zhí)行《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的要求，行業(yè)內(nèi)通行且已納入部分地方標(biāo)準(zhǔn)的做法是將內(nèi)部區(qū)域的消防車道設(shè)計為準(zhǔn)安全區(qū)，頂部或側(cè)面敞開面積不小于消防車道使用面積的25%，各功能區(qū)用房內(nèi)的人員疏散至消防車道即可。

《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》條文說明表示，停車庫房列車停車位下面設(shè)置有檢修坑，且常有眾多列車停放，當(dāng)不能滿足疏散距離時，可采取檢修坑之間連通，把出入口置于庫房外與消防車道相鄰，視為達(dá)到安全區(qū)。業(yè)內(nèi)認(rèn)為這就是認(rèn)可了消防車道作為準(zhǔn)安全區(qū)的做法，但是標(biāo)準(zhǔn)里沒有對如何保障消防車道安全的特殊設(shè)計做出明確規(guī)定。

消防車道即便是作為地上車輛基蓋下安全區(qū)，爭議也一直存在，因為該區(qū)域并不是獨立分隔區(qū)，與咽喉區(qū)及其他建筑單體外的空間互通，但自然通風(fēng)的開口面積卻只考慮消防車道的使用面積（大面積開洞影響板上空間），其他區(qū)域依據(jù)規(guī)范不設(shè)置排煙設(shè)施，消防車道的安全性不能等同于下沉廣場，作為準(zhǔn)安全區(qū)的前提是對相鄰、相連空間提出相關(guān)的設(shè)計要求。防排煙條件更為復(fù)雜的地下停車場，消防車道如果要承擔(dān)疏散與救援場地的功能，開口比例、排煙條件以及人員的二次疏散相關(guān)的保障措施均需進(jìn)行專項研究。

3 防火設(shè)計方案

3.1? 防火分隔

停車場地下空間內(nèi)的運用庫邊跨輔助用房、主變電房、生產(chǎn)配套用房、消防水泵房等部分與地下部分的其他區(qū)域進(jìn)行防火分隔、分別劃分防火分區(qū)，按《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中有關(guān)地下建筑相關(guān)規(guī)定設(shè)計[3]。

《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定地下停車庫、列檢庫等設(shè)置自動滅火系統(tǒng)時，防火分區(qū)面積不限。本工程從提高安全性考慮。在不影響車庫功能的情況下，盡量進(jìn)行防火分隔，將運用庫內(nèi)的雙周/三月檢線、臨修線等與停車列檢庫區(qū)域進(jìn)行防火分隔，各自獨立劃為一個防火分區(qū)。

防火分區(qū)之間以及消防車道區(qū)域均采用防火墻、甲級防火門窗、水幕系統(tǒng)進(jìn)行分隔。由于列車通行無法分隔的部位設(shè)置防火分隔水幕。運用庫防火分隔示意圖如圖1所示。

停車場地下空間內(nèi)，未劃分防火分區(qū)的咽喉區(qū)和洗車線軌行區(qū)，以及其他未劃入單體建筑的公共區(qū)域，僅作為車輛及工作人員通行使用，不兼做其他用途，禁止堆放可燃物。

咽喉區(qū)末端臨近消防車道處與其他區(qū)域設(shè)置擋煙垂壁防止火災(zāi)煙氣蔓延。

3.2? 安全疏散

各獨立防火分區(qū)至少設(shè)置1個直達(dá)地面的安全出口，其余安全出口按《建筑設(shè)計防火規(guī)范》要求通向相鄰防火分區(qū)，或者通過消防車道疏散。在需要作為疏散路徑的消防車道旁設(shè)置通往地面的疏散樓梯，疏散門距離消防車道旁最近安全出口不大于60m。消防車道上設(shè)置疏散樓梯確有困難時可與相鄰用房共用疏散樓梯。

運用庫邊跨輔助區(qū)等區(qū)域可利用相鄰的下沉庭院及消防車道進(jìn)行疏散，當(dāng)下沉庭院不能滿足《建筑設(shè)計防火規(guī)范》關(guān)于下沉式廣場的要求時，下沉庭院的疏散樓梯寬度應(yīng)滿足各防火分區(qū)通往下沉庭院的計算疏散寬度之和。

運用庫內(nèi)有眾多列車停放，采用檢修坑連通各巡檢區(qū)，運用庫內(nèi)任一點疏散至地面樓梯間、周圍消防車道、下沉庭院或相鄰防火分區(qū)的距離均不大于60m。運用庫內(nèi)軌道之間、與消防車道分界區(qū)域等部位根據(jù)操作工藝規(guī)程要求需要設(shè)置分隔設(shè)施時，分隔設(shè)施上預(yù)留人員疏散用平開門。

3.3? 消防車道與消防電梯

在地下停車場內(nèi)設(shè)置消防車道，消防車道通往地面的出入口不少于2個，消防車道在運用庫周圍形成環(huán)形車道，盡端式車道設(shè)置12m×12m的回車場地。消防車道寬度不小于4m，滿足12m轉(zhuǎn)彎半徑需求。

除穿越運用庫內(nèi)部的消防車道外，消防車道范圍頂部設(shè)置開敞式自然通風(fēng)井，自然通風(fēng)井有效開口面積不小于消防車道地面投影面積的25%，實際比例超過30%，且均勻布置，消防車道頂部開口之間的距離不大于60m。

人員較為集中的區(qū)域（邊跨）及危險性高的區(qū)域（主變電所、材料庫）設(shè)置消防電梯。

3.4? 消防設(shè)施

咽喉區(qū)與庫前消防車道之間設(shè)置擋煙垂壁，擋煙垂壁距離頂板底部小于1.6m，并至接觸網(wǎng)上部。大庫內(nèi)設(shè)置機械排煙系統(tǒng)，大庫與咽喉區(qū)相鄰一側(cè)的開口作為自然補風(fēng)口，大庫與消防車道分界墻體上也設(shè)置了部分補風(fēng)口，確保補風(fēng)口的風(fēng)速不大于3m/s。

大庫設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)。大庫、咽喉區(qū)等區(qū)域均設(shè)置室內(nèi)消火栓系統(tǒng)，消防車道邊設(shè)置室外消火栓系統(tǒng)，間距均按不大于60m布置。庫區(qū)內(nèi)部設(shè)置室內(nèi)消火栓系統(tǒng)，室內(nèi)消火栓的布置間距考慮列車遮擋影響后，仍確保兩股水柱同時到達(dá)庫內(nèi)任意一點。

咽喉區(qū)、大庫內(nèi)均設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，并設(shè)置手動報警按鈕。設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng)，覆蓋大庫所有區(qū)域。

停車場內(nèi)除大庫、咽喉區(qū)、各輔助單體建筑外的其他公共區(qū)域均設(shè)置自動滅火系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和消火栓系統(tǒng)。

4 模擬驗證

前述防火設(shè)計方案，除消防車道，其他內(nèi)容均有規(guī)范可依。設(shè)計就消防車道作為疏散設(shè)施進(jìn)行了模擬分析，進(jìn)一步驗證疏散方案的安全可靠性。

4.1? 火災(zāi)場景分析

跟生產(chǎn)配套的生活用房及集中設(shè)置的設(shè)備管理區(qū)與消防車道間均以防火墻與防火門分隔，分隔措施可靠，不需要特殊分析。但是運用庫因列車通行需要，部分區(qū)域與消防車道間以水幕進(jìn)行分隔，存在設(shè)施失效、降低安全性的情況。

設(shè)計在庫內(nèi)設(shè)置了6處火源位置，可燃物為地鐵列車，考慮運用庫發(fā)生火災(zāi)對消防車道的影響。按《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》條文說明，地鐵列車的火災(zāi)規(guī)模為7.5～10.5MW。計算人員可用疏散時間時，以遠(yuǎn)離火源的各個安全出口附近區(qū)域的各項參數(shù)為依據(jù)，采用FDS軟件進(jìn)行模擬分析。根據(jù)模擬結(jié)果，在排煙系統(tǒng)失效的情況下，各工況中最短可用疏散時間為1440s。

4.2? 疏散場景分析

停車列檢庫運營人數(shù)為54人，雙周/三月檢及臨修庫運營人數(shù)為24人，在模擬計算時考慮2倍安全系數(shù)，疏散人數(shù)共計156人。停車場內(nèi)的人員密度小于0.43人/m2，將人員最大水平行走速度確定為1.0m/s。人員在樓梯間內(nèi)的下行速度取水平疏散速度的0.6倍。參照《消防工程手冊》提出的計算寬度折減值，樓梯、墻壁和門均取15cm的折減值。

設(shè)計按最不利于人員安全疏散的情況。根據(jù)設(shè)定的火災(zāi)場景，設(shè)置了相對應(yīng)的5個疏散場景，各設(shè)火源位置附近停車列檢庫通向消防車道的疏散出口被封堵。

建筑內(nèi)設(shè)有火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，能夠?qū)馂?zāi)起到很好的監(jiān)控作用?；馂?zāi)報警時間設(shè)為60s，人員響應(yīng)時間保守確定為120s。對于疏散行走時間采用Thunderhead Engineering的疏散軟件PathFinder 2019進(jìn)行疏散模擬分析。將模擬計算的疏散行走時間乘以1.5倍安全系數(shù)加上報警時間和響應(yīng)時間，最后可得到各場景不同區(qū)域的必需疏散時間[4]。

4.3? 結(jié)論

通過模擬計算，在消防系統(tǒng)失效的情況下，各工況的必需疏散時間均未超過6min，疏散設(shè)計能夠保證人員的安全疏散[5]。

5 后續(xù)工程優(yōu)化建議

福新停車場采用的防火設(shè)計方案可行，工程已順利通過消防驗收，可以作為相對成功的參考案例，但仍有需要進(jìn)一步優(yōu)化的內(nèi)容。

設(shè)計需要采用防火水幕的計算寬度偏大，達(dá)104m。防火水幕總寬度131m。需要設(shè)置超大容量的消防水池，還需要考慮地下大量瞬時容水的次生影響，無論從經(jīng)濟性還是降低風(fēng)險考慮，后續(xù)工程均宜在滿足運用庫功能的前提下，優(yōu)化防火分區(qū)分隔方案，減少計算水幕寬度。

消防救援設(shè)施的共享性設(shè)計不足。首先，停車場布置了地下消防車道并采取措施滿足其疏散與救援的要求，但是消防救援方案并未充分利用消防車道，而是另行設(shè)置了4臺消防電梯，必要性值得商榷。此方案可以實施得益于地上整體為開敞的城市公園，難以通用于上部進(jìn)行開發(fā)建設(shè)的工程。其次，即便為了提高救援標(biāo)準(zhǔn)，針對危險性較高區(qū)域及人員密集區(qū)域增設(shè)消防電梯，也宜結(jié)合停車場的定員分布特點，優(yōu)化平面布局與防火分隔方案，減少民用建筑類別的防火分區(qū)數(shù)量。最后，對于消防車道的部分區(qū)域，還宜進(jìn)一步采取提高安全性的措施，作為安全區(qū)以減少各防火分區(qū)內(nèi)通向地面的疏散樓梯數(shù)量[6]。

依據(jù)《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》8.2.7條，庫外以軌行區(qū)為主的交通區(qū)域，基本無可燃物，非人員居留場所，空間高大，可不設(shè)置排煙設(shè)施。但此類區(qū)域畢竟屬于封閉的地下共享空間，需要通過加強管理保證消防安全，且不能完全排除列車火災(zāi)滯留于咽喉區(qū)的工況，但所有實施的工程無論是上蓋還是地下場段都未針對此類工況是否影響與其空間互通、作為準(zhǔn)安全區(qū)的消防車道安全性進(jìn)行驗證。

運用庫內(nèi)有眾多列車停放，只能采用凈空只有900mm的檢修坑連通各巡檢區(qū)以滿足疏散距離的要求，實際上通行不便，難免影響疏散效果。

參考文獻(xiàn)：

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[3]國家消防工程技術(shù)研究中心.深圳市軌道交通14號線福新停車場工程防火設(shè)計優(yōu)化報告[R].天津：國家消防工程技術(shù)研究中心，2020.

[4]蘇玉美.芻議大型商業(yè)綜合體建筑的防火設(shè)計問題[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2022（1）：124-126.

[5]劉永祥.城市軌道交通地下停車場消防設(shè)計探索與實踐[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2019（5）：14-17.

[6]李雄，李斌冰.城市軌道交通場段、停車場雜散電流防護研究[J].交通科技與管理，2022（10）：53-55.

Research on fire protection design of the rail transit underground parking

——Take the Fuxin parking of Shenzhen Metro Line 14 as an example

Sun Ming， Wan Jiangchao

（China Railway Design Group Co.， Ltd.， Tianjin 300142）

Abstract：At present， the site selection of urban rail transit field sections is becoming more and more difficult， and more and more site locations need to consider underground layout to liberate the use of land on the ground. However， the relevant specifications for the fire protection design of the underground field sections are not perfect， and the fire protection design of the rail transit underground parking is complex， but there is no systematic specification standard. Based on the functional requirements and space characteristics of a specific underground parking practical project case， the main points of fire protection design are combed， and the difficulties of fire protection design are summarized. Through the analysis of fire scenes， a safe and reliable evacuation and rescue mode is studied， and a relatively reasonable and feasible fire protection design scheme is proposed.

Keywords：rail transit; underground parking; fire protection design; fire protection design scheme