地铁车站消防设计中的安全问题分析与对策.pdf

中 国 应 急 救 援CHINA EMERGENCY RESCUE38 中 国 应 急 救 援灭火救援安全与技术Safety&Technology for Fire&Rescue地铁车站消防设计中的安全问题分析与对策张建红 汤友生 孙海明 陈磊摘 要地铁在我国发展至今，已有 60 年的发展历程。尤其近二十年，地铁建设在我国取得了飞跃式的发展。即使在这样快速发展的过程中，地铁建设者、参与者也从未停止对地铁消防问题的摸索与探讨。而在这不断建设的过程中，由于每座车站内、外环境因素的不同，导致新的消防问题不断产生。本文针对地铁车站消防设计方面存在的防火分区划分、人员安全疏散、风井间距等方面存在的问题进行分析并提出对策建议，为地铁消防设计和审验提供技术借鉴和有益探索。关键词：地铁车站 消防设计 问题分析 对策Analysis and Countermeasures of Safety Problems in Fire Protection Design of Subway StationZHANG Jianhong,TANG Yousheng,SUN Haiming,CHEN LeiAbstract:It has been 60 years since the development of subway in China.Especially in the past two decades,the subway construction in China has made great strides in development.Even in the process of such rapid development,subway builders and participants have never stopped exploring and discussing the problem of subway fire protection.In the process of continuous construction,due to the different environmental factors inside and outside each station,new fire problems are constantly emerging.This paper analyzes the problems existing in the fire protection design of subway station,such as fire compartment division,personnel safety evacuation,air shaft spacing and so on,and puts forward countermeasures and suggestions,which provides technical reference and beneficial exploration for subway fire protection design and verification.Keywords:Subway station;fire protection design;problem analysis;measures0 引言随着我国城市化进程的快速推进，地铁建设也进入了快速发展的阶段，相应的地铁消防安全问题也成为社会关注的焦点。在日常出行中，大家所接触到的地铁多为地下车站，其舒适性、便捷性深受广大人民群众的喜爱。然而在消防安全方面，地下车站却面临诸多挑战：一旦发生火灾，对内，车站空间较封闭，烟火无法及时排出，导致毒烟迅速占领空间，能见度急速下降，对人员疏散不利；对外，城市高楼林立、道路车水马龙，从救援点到事故点有一定距离，不确定因素较多，对消防救援不利。具体的火灾成因，陈华杰1从人的因素、物的因素以及管理因素方面做了全面分析。因此，地下车站的消防跟普通地上、地下建筑的消防大有不同，不管是所处位置、使用功能、使用人群，均存在一定的特殊性。本文以当前地铁的发展态势为背景，结合相关规范及现场实际情况，对地下车站的部分消防难点进行论述，力求从设计层面减少或避免火灾的发生。1 地铁车站建筑的特殊性地铁建筑包括车站建筑、车辆基地建筑、停车场建筑以及配套的变电站、控制中心等内容。而车站建筑又包括地下车站建筑、地面车站建筑以及高架车站建筑。在城市中，与乘客日常活动息息相关的多为地下车站建筑。因此，本文重点对地下车站建筑的消防问题展开论述，后文提到的地铁也特指地下车站建筑。在所有地下建筑工程中，地铁车站无疑是一个特殊的存在。其在消防方面的特殊性主要体现在以下几点：基金项目：中国联合工程有限公司重点技术开发项目（2023ZD-01）。灭火救援安全与技术2024 年/第 2 期/总第 104 期39CHINA EMERGENCY RESCUESafety&Technology for Fire&Rescue（1）地下车站通常设置在道路下方，与外界的联系只有出入口和通风井，且数量有限，对疏散和救援不利2；（2）内部空间相对封闭，烟雾扩散迅速，且排热、排烟、补风均需借助机械风机才能完成；（3）逃生路径和救援路径均为单向；（4）逃生人员组成架构复杂，涵盖各个年龄层级，紧急情况下，极易发生踩踏事件；（5）救援空间有限，难以使用大型灭火设备。（6）地铁项目为民生工程，造价昂贵，使用年限达 100 年之久，影响力极大；一旦发生火灾，不仅会造成严重的经济损失，而且可能对建筑造成不可逆的破坏。因此，考虑到地铁的特殊性，必须从根上预防或减小火灾的发生，尽量规避可能导致火灾发生的不利因素；再辅以后期的安检、巡查等管理手段，将火灾发生的概率降至最低、危险性降至最小，从而确保乘客的人身安全。2 地铁车站中遇到的消防安全问题 2.1 站厅公共区面积超过 5000m2的车站的防火分区划分问题地铁设计规范3中规定：地下换乘车站当共用一个站厅时，站厅公共区面积不应大于 5000m2；而地铁设计防火标准4规定，站厅公共区的建筑面积不宜大于 5000m2。很多人以为地铁设计防火标准在地铁设计规范后面出版发行，而地铁设计防火标准中用词为“不宜”，是不是突破 5000m2也没有问题？其实不然，站厅公共区面积的加大无疑增加了火灾和烟气的蔓延面积，对人员疏散及其不利。但是根据目前各大城市对车辆编组及型号的选择，造成两线共用站厅的面积接近或略超5000m2，若采取防火分隔，不免造成公共区视线的遮挡和资源不能共享的问题。对策：在遇到站厅公共区面积略超5000m2的情况时，建议组织专家论证或做特殊消防设计，在加强其他消防功能的前提下，可不采取防火分隔措施；若站厅公共区面积远超 5000m2时，应果断采取防火分隔措施，将各公共区防火分区面积控制在 5000m2以内。陈海龙5对车站站厅公共区面积大于 5000m2的划分做了较为详细的示意图，总结了几种换乘站的正确划分方式以及分隔措施，后续车站遇此问题可借鉴使用。2.2 车站出入口与排风井、活塞风井之间的距离问题地铁设计防火标准规定：排风井、活塞风井与车站出入口之间不应小于10m；而条文解释中的示意图为排风井、活塞风井与车站出入口口部之间的距离不小于 10m，如图 1。问题：如果排风井、活塞风井设于车站出入口尾部，10m 间距是到出入口尾部还是口部？该问题是本人在地铁消防验收过程中遇到的，一经提出，引发了很多争议；不同的观点对施工现场的整改工作和建筑的外部效果也有不同程度的影响。一种观点认为：车站出入口在工况下作为补风口，为有效防止烟气倒灌，需保证排风井、活塞风井距离车站出入口口部的间距满足 10m 即可。另外一种观点认为：火灾工况下，排风井或活塞风井排出的烟气温度较高，如果两者没有拉开一定的距离，可能会造成车站出入口的玻璃屋盖在一定时间内遭受高温而损坏、破裂，进而失去挡烟能力，造成烟气倒灌。因此，需保证车站出入口任何一边与排风井、活塞风井拉开 10m 的间距。这里提到的车站出入口屋盖指钢结构+普通钢化玻璃雨棚，以杭州常规出入口为例：出入口侧边一般采用 10+1.52PV+10 的钢化安全玻璃，顶部采用 8+1.52+8LOW-E的钢化安全玻璃。另查阅资料：5-10 厚的钢化玻璃其耐高温在 240-280 C。对于这两种观点，显然第二种考虑更为稳妥，但要拉开出入口尾部与排风井或活塞风井边缘 10m 的距离，会导致出入口通道或风道变长、建筑面积增大，从而导致投资增大，对周边环境的影响范围也增大。因此，该间距需要综合考虑。对策：出入口与风井出地面部分耐火等级均为二级，根据建筑设计防火规范 GB 50016-2014（2018 年版）6第 5.2.2条规定：一、二级耐火等级的裙房和其他民用建筑之间的最小防火间距为 6m。意味着两建筑之间的距离大于等于 6m，可有效防止火势蔓延至相邻建筑。因此，出入口尾部与排/活塞风口口部拉开 6m 的防火间距可保证出入口尾部的玻璃免受高温烟气的破坏。同时，为避免烟气倒灌，出入口口部与排/活塞风口口部最近距离仍需保证 10m 以上。图1 排/活塞风井与出入口距离的示意图（单位:m）中 国 应 急 救 援CHINA EMERGENCY RESCUE40 中 国 应 急 救 援灭火救援安全与技术Safety&Technology for Fire&Rescue图 2 进风井与排风井竖向布置示意图（单位：m）图 3 进风井与排风井水平布置示意图（单位：m）2.3 配线上方物业区新、排风井的间距问题 地铁配线区上方的空间为地铁的衍生空间，常被用做物业开发，可通过出租商铺增加运营收入。在建筑防烟排烟系统技术标准GB51251-2017 未发布之前（后面简称为烟标），物业区新、排风井之间的距离参照地铁设计规范执行，规范规定：排风口口部应高于进风口口部 5m；高度相同时，进风与排风口部之间的水平净距不应小于10m。烟标于 2018 年 8 月正式施行，标准规定：进风口与出风口按竖向布置时，排烟出口口部应高于进风口6m以上；水平布置时，两者边缘最小水平距离不应小于 20m。而随着标准的实施，各部门及专家认为配线上方物业区由于运营性质与地铁不同，当归属于普通民用地下建筑，不应再沿用地铁规范，应按照烟标施行。由于烟标中对进、排风井的两种布置模式规定了距离要求：采用竖向布置时，新风口按常规高出地面 1m 设置，排风口高于新风口 6m，则高达 7m，严重影响城市界面，如图 2；采用水平布置时，两者拉开距离为 20m，致使用地范围和土建面积变大，影响界面较广，进而导致造价较高，如图 3。可以看出，烟标 更为严格，一时也是引起不少争论，尤其土建已完工的工程。若按照烟标施行，不仅会造成大面积的工程整改和浪费，还会影响工期和造价。对策：对于土建无法改造的工程，可在既有条件下采取必要的补救措施后继续使用，如两者之间设置遮挡、树木等；而处于正在设计阶段的或图纸已出暂未施工的则需按照烟标执行。另外，2020 年，浙江省消防总队联合省住建厅发布了浙江省消防技术规范难点问题操作技术指南（2020 版）7，其中规定：“两者均位于或两者之一位于屋面及以上标高，则出风口应高于进风口不小于 3m且其水平距离不应小于 10m。”（如图 4）。该指南在烟标的基础上对进、排风井的距离做了进一步优化，从竖向和水平均规定了距离要求，属于折中方案，为设计者提供了第三种选择方式，值得借鉴。2.4 利用围合空间布置的设备区疏散问题常规地铁车站的设备区疏散已有成熟做法，规范讲的也比较直接、透彻。但是有些利用围合空间设置的设备区，其疏散方式却值得深思。如图 5，两车站围合而成的三角区地下二层被用作设备用房，该区共划为 2 个防火分区，均为无人区（经常停留人数不超 3 人），防火分区面积均大于 500m2。从图中可以看出，防火分区 1 是利用通向防火分区 2的一个防火门和一个直通楼梯间前室的防火门作为该防火分区的 2 个安全出入口；防火分区 2 同样利用通向防火分区 1的一个防火门和一个直通楼梯间前室的防火门作为该防火分区的 2 个安全出入口；同时，两防火分区的两个前室共用一个疏散楼梯间通至地下一层公共区。问题：该空间的这种疏散方式是否可行？虽然两个防火分区均为无人区，但是两防火分区的建筑面积均超过 500m2。按照规范每个防火分区应设置不少于 2个安全出口，避免只有一个安全出口时，该口一旦被烟火封住易造成人员伤亡；同时，对救援极其不利。图中的两个防火分区虽然分别设置有 2 个安全出口，但所有安全出口终究只是共用一个疏散楼梯间通至地下一层公共区。换言之，两防火分区最终的逃生路径和救援路径仅此一条，若该口在地下一层被烟火封住，则内部的检修维护人员即使再熟悉内部的疏散环境，最终也无其他的逃生路径。图 4 进风井与排风井优化布置示意图（单位：m）图 5 三角围合区空间布置示意图灭火救援安全与技术2024 年/第 2 期/总第 104 期41CHINA EMERGENCY RESCUESafety&Technology for Fire&Rescue对策：在遇到这种情况下，设计应在适当位置增设第二安全出口以解决两防火分区的消防问题。另地铁设计防火标准中提到：当值守人员小于或等于 3 人时，设备管理区可利用与相邻防火分区相通的防火门或能通向站厅公共区的出口作为安全出口。这里有一个误区：设备区可以利用通向相邻防火分区的防火门作为安全出口，但其隐含的前提条件是相邻的防火分区应有其他通向安全区域的安全出口，否则，该条不成立。2.5 地铁内消防水泵房安全出口的设置问题问题：附设在车站内的消防水泵房的疏散门可否直接开向疏散楼梯间内？消防水泵房是保障建筑消防供水的重要场所，除了保证火灾延续时能正常工作，还需要确保泵房内的设备和进入泵房内的操作人员不会受到火灾威胁。而消防水泵房的疏散门能否直接开向疏散楼梯间内，规范未明确，现在比较成熟的做法是通过疏散走道直通安全出口（前提条件：该段疏散走道不需要经过其他场所或区域；同时，该段疏散走道的长度应小于 15m），而直接开向疏散楼梯间内的做法有待商榷。根据建筑设计防火规范和建筑防火通用规范中的规定：消防水泵房的疏散门应直通室外或安全出口。“直通室外”，即具备直通室外条件的，应直通室外；“直通安全出口”，即不具备直通室外条件的，可以通过疏散走道直通安全出口。消防水泵房作为火灾时最重要的消防保障，其设备和操作人员的安全是要有绝对保证的，而附设在地下车站内的消防水泵房，没有直通室外的条件，很多时候因为空间限制，需要通过疏散走道才能达到。因此，为了确保操作人员能顺利安全的到达消防水泵房，必须对操作人员进出路线所经过的空间提供绝对的安全保障。可以将操作人员的行径路线大致分为 2 部分，第一部分：室外通向水泵房所在楼层的安全出口，即疏散楼梯间；第二部分：水泵房所在楼层的安全出口通至水泵房疏散门，即疏散走道。通常该路径越短，经过的区域越少，则越安全。这样看，消防水泵房疏散门直接开向疏散楼梯间好像更安全。但规范对“室内疏散楼梯间”也有规定：除疏散楼梯间及其前室的出入口、外窗和送风口外，疏散楼梯间及其前室或合用前室内的墙上不应设置其他门、窗等开口。地铁车站设备区的疏散楼梯间作为消防员进入地铁进行灭火、救援的主要通道，其安全性和可靠性当排在首位；消防水泵房在火灾时发挥着及其重要的作用，是重点保护对象；但水泵房存在内涝的情况，其疏散门直接开向楼梯间，水势一旦蔓延，会对疏散楼梯间的使用和功能造成影响。对策：附设在车站内的消防水泵房的门建议通过疏散走道通至疏散楼梯间的安全出口；同时，应要求该疏散走道不得经过其他区域；疏散走道长度不得大于15m。2.6 折返站在火灾工况下的客流疏散计算折返站是整条线路的大小交路的交汇点，因此，在折返站存在一部分特殊的客流清客客流。按照目前的地铁规范，折返站的客流疏散还没有一个明确的计算公式。根据地铁设计防火标准中乘客全部撤离站台的时间应满足下面这个公式：Q1：远期或客流控制期中超高峰小时最大客流量时一列进站列车的载客人数（人）；Q2：远期或客流控制期中超高峰小时站台上的最大候车乘客人数（人）；这里的分母在整个计算过程中基本属于稳定因素，暂不探讨。折返站跟普通站不一样的地方在于分子，即站台向站厅疏散的全部客流。折返站相比于普通站多了一部分清客客流，按照公式的含义，清客客流应属于站台候车乘客，应属于 Q2的一部分。现暂定 Q2-1为清客前超高峰小时站台上的最大候车乘客人数，Q2-2为超高峰小时清客客流。Q2-2应为小交路区间，一列进折返站列车的载客人数减去该时段在折返站清客一侧的下客客流 Q3，这里减去下客客流是考虑到下客客流基本为出站客流，在站台逗留的时间较短，故不考虑该部分客流的疏散。具体详见下式：Q1：远期或客流控制期中超高峰小时最大客流量时一列进站列车的载客人数（人）；Q2-1：远期或客流控制期中超高峰小时站台上的最大候车乘客人数（人）；Q2-2：远期或客流控制期中超高峰小时，小交路区间，一列进折返站列车的载客人数（人）；Q3：远期或客流控制期中超高峰小时清客一侧站台的下站乘客人数（人）；上式为本人从规范内的疏散公式中推导而来，仅作为参考，不作为官方计中 国 应 急 救 援CHINA EMERGENCY RESCUE42 中 国 应 急 救 援灭火救援安全与技术Safety&Technology for Fire&Rescue算依据。希望规范编制组能尽快更新规范，早日将折返站的客流疏散计算纳入规范，以便设计内容有法可依。2.7 设于站厅公共区用于火灾工况下的疏散楼梯宽度取值问题问题：为解决站厅公共区任一点至安全出口的疏散距离不超过 50m，在中间部位增设疏散楼梯间，该疏散楼梯宽度如何取值？针对这个问题，目前有两种观点。一种观点认为：按照地铁设计规范第9.3.15 条中车站各部位的最小宽度的要求，单向楼梯最小宽度为 1.8m。因此，该疏散楼梯的净宽应不小于 1.8m。另一种观点认为：该楼梯只用于火灾工况下，平常不使用；按照 建筑设计防火规范 第5.5.18条：公共建筑疏散楼梯的净宽度不小于 1.1m。因此，该疏散楼梯最小净宽可按 1.1m。对于该疏散楼梯的宽度取值，必须结合现场实际，从人员组成、人员心理、撤离路线以及行人空间等多角度出发，对其宽度进行一个比较客观的取值。通常火灾发生时，人们多会表现出恐惧、惊慌、冲动、从众等一系列特殊心理，而这些特殊心理将会导致人们做出一些不理智行为，如从众行为、惯性行为。根据赵东拂8等人的问卷调查，从众心理主导下的疏散人员约占 45.17%；自己寻找撤离路线的人员约占 12.92%；原地不动，等待救援的人员约占 5.59%；先查看火情，再做决定的人员约占 26.19%；前去救火人员约占 10.13%。也就是说，除去等待、犹豫不决、主动救火的人员以外，多数的人选择了“随大流”进行逃生。作为车站公共区仅用于疏散的楼梯间，平常使用频率几乎为零，对很多乘客来讲，该楼梯间是比较陌生的。火灾时，受惯性思维影响，更多的人会选择比较熟悉的出入口进行逃生，而只有少部分人会根据指示自己选择逃生路径。从这一现象出发，应该将重点放在主逃生路线上，而对于次逃生路线，应该在满足基本疏散要求和有条件的前提下，适当加强。站厅公共区主要逃生路线为日常使用的出入口，次要逃生路线为平常不使用的疏散楼梯间。了解了这一重点之后，再对地铁设计规范中的“单向楼梯”进行一个剖析：规范 9.3.5 条中的“单向楼梯”主要指平常需要使用的常规楼梯，考虑到平常使用频率较高，需适当提高使用舒适性等因素，将楼梯宽度规定为可以同时满足三股人流单向通行，并非要求消防疏散宽度最小为 1.8m；而且在众多规范中，就消防而言，对楼梯宽度的最小取值明确规定不小于 1.1m。因此，为避免冗余浪费，应做到精细化设计。对策：该楼梯间若仅作为火灾工况下使用时，楼梯最小净宽应不小于 1.1m；有条件时，可适当提高标准。3 结语（1）地铁车站内部应合理划分防火分区，严格控制防火分区面积；同时，需对人员疏散口位置、数量、以及疏散宽度进行精密计算，适当加强。（2）出入口、风井是地铁车站逃生、通风、换气和散热的重要建筑，必须保证与周边建筑之间、出入口与风井以及风井与风井之间的安全距离。（3）消防水泵房为整个建筑提供消防用水，其房间安全性必须保证；但为防止泵房内涝，水势蔓延而影响疏散楼梯间的正常使用，其疏散门不可直接开向疏散楼梯间内。（4）火灾工况下，多数乘客的从众心理和惯性思维对其逃生起主导作用，将日常使用的出入口和工况下使用的出入口结合设置，有助于乘客在工况下快速安全撤离。作者单位：中国联合工程有限公司参考文献1 陈华杰.地铁火灾事故分析和消防安全对策 J.中国高新技术企业,2012(14):86-88.2 夏新淼.浅谈地下建筑火灾灭火救援对策 J.中国应急救援,2023.04.002.3 中华人民共和国住房和城乡建设部.地铁设计规范：GB 50157-2013S.北京：中国建筑工业出版社，2013：1.4 中华人民共和国住房和城乡建设部.地铁设计防火标准:GB 51298-2018S.北京：中国计划出版社，2018：1.5 陈海龙.城市轨道交通车站建筑消防设计的技术难点探讨 J.城市轨道交通研究,2017,20(07):6-9.6 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑设计防火规范：GB 50016-2014（2018 年版）S.北京：中国计划出版社，2018：1.7 浙江省消防救援总队,浙江省住房和城乡建设厅.浙江省消防技术规范难点问题操作技术指南（2020 版）,浙消2020166 号.2020：1.8 赵东拂,李剑,刘栋栋.人员疏散从众心理的模拟研究 J.城市轨道交通研究,2012,15(11):54-57+60.