城市軌道交通地下場(chǎng)段設(shè)計(jì)問(wèn)題探討

劉志勇

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司環(huán)境與設(shè)備設(shè)計(jì)處，西安 710043)

1 概述

車(chē)輛段(停車(chē)場(chǎng))是城市軌道交通系統(tǒng)的重要組成部分和基本生產(chǎn)單位，是整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)營(yíng)的保證，其用地往往達(dá)十幾公頃[1-2]，這與日益緊缺的城市土地資源間產(chǎn)生難以調(diào)和的矛盾，成為制約城軌建設(shè)的重要因素。利用地下空間設(shè)置場(chǎng)段，有條件地實(shí)施上蓋綜合開(kāi)發(fā)，集約化地利用城市土地資源，成為場(chǎng)段建設(shè)的新模式，在建設(shè)中越來(lái)越受到重視[3-4]。

目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的相關(guān)規(guī)范中，沒(méi)有關(guān)于地下場(chǎng)段設(shè)計(jì)及建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的具體規(guī)定，設(shè)計(jì)中，面臨無(wú)規(guī)范可依的狀態(tài)[5]。本文擬通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)建成的地下場(chǎng)段設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究，剖析設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)地下場(chǎng)段設(shè)計(jì)中存在問(wèn)題提出建議，為后續(xù)類(lèi)似工程建設(shè)提供參考。

2 地下場(chǎng)段設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016—2014)[6](以下簡(jiǎn)稱(chēng)“《建規(guī)》”)中有針對(duì)地下工業(yè)廠房等的具體規(guī)定，但沒(méi)有針對(duì)城軌地下場(chǎng)段的規(guī)定。設(shè)計(jì)中，如果套用地下工業(yè)廠房的相關(guān)規(guī)定，由于城軌場(chǎng)段的特殊性，在防火分區(qū)、疏散距離等方面又無(wú)法滿(mǎn)足要求[7]。

2.1 建筑定性

《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50157—2013)中對(duì)場(chǎng)段主要廠房的建筑性質(zhì)、火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)等問(wèn)題沒(méi)有詳細(xì)規(guī)定，常規(guī)場(chǎng)段在設(shè)計(jì)時(shí)基本參照《建規(guī)》，將主要停車(chē)、維修空間定性為丁、戊類(lèi)廠房。場(chǎng)段設(shè)置在地下時(shí)，各生產(chǎn)區(qū)域火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別如果確定，耐火等級(jí)如何選取，是消防設(shè)計(jì)的關(guān)鍵[8-9]。

2.2 防火分區(qū)

在確定了主要生產(chǎn)區(qū)域的建筑定性后，原則上防火分區(qū)面積也就確定了。但地下場(chǎng)段在設(shè)計(jì)時(shí)，由于地下廠房及停放車(chē)輛的特殊性，防火分區(qū)面積卻無(wú)法按照規(guī)范劃分。以停車(chē)列檢庫(kù)為例，地上建設(shè)時(shí)，停車(chē)列檢庫(kù)可定性為戊類(lèi)廠房，耐火等級(jí)按一、二級(jí)考慮時(shí)，防火分區(qū)面積不限；而地下建設(shè)時(shí)，耐火等級(jí)按一、二級(jí)考慮時(shí)，防火分區(qū)面積為1 000 m2，考慮到列車(chē)長(zhǎng)度等因素，防火分區(qū)面積肯定超過(guò)規(guī)范要求。

2.3 人員疏散

人員疏散問(wèn)題與防火分區(qū)問(wèn)題類(lèi)似，在確定了主要生產(chǎn)區(qū)域的建筑定性后，原則上人員疏散距離也是確定的。但是由于地下場(chǎng)段特殊性以及廠房工藝和車(chē)輛長(zhǎng)度等特點(diǎn)，疏散距離無(wú)法按照規(guī)范設(shè)計(jì)。根據(jù)《建規(guī)》，停車(chē)列檢庫(kù)定性為丁類(lèi)廠房，耐火等級(jí)按一、二級(jí)考慮時(shí)，廠房?jī)?nèi)任一點(diǎn)到最近安全出口的距離不超過(guò)45 m。由于列車(chē)長(zhǎng)度限制，地下場(chǎng)段任何一點(diǎn)至安全區(qū)域的疏散距離肯定超過(guò)該數(shù)值。

3 地下場(chǎng)段設(shè)計(jì)方案探討

地下場(chǎng)段設(shè)計(jì)的難點(diǎn)是確保火災(zāi)時(shí)的安全性，在不能夠按照相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)時(shí)，國(guó)內(nèi)場(chǎng)段多是在設(shè)計(jì)時(shí)增加安全措施，再通過(guò)編制“消防安全評(píng)估報(bào)告”對(duì)方案進(jìn)行評(píng)估，報(bào)告通過(guò)評(píng)審使設(shè)計(jì)獲得依據(jù)。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)地下場(chǎng)段設(shè)計(jì)方案的研究，雖然各項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案各異，但總體上可以歸納成二大類(lèi)，以下分別進(jìn)行闡述。

3.1 “類(lèi)地上型”地下場(chǎng)段

地下場(chǎng)段設(shè)計(jì)的問(wèn)題是沒(méi)有相關(guān)規(guī)定對(duì)此類(lèi)建筑進(jìn)行界定，其實(shí)地下場(chǎng)段與地上場(chǎng)段在性質(zhì)、功能、布置上基本類(lèi)似。借鑒于山地建筑的理念，如果能通過(guò)一定的措施，將地勢(shì)上位于地下的建筑，定義為地上建筑，則整個(gè)場(chǎng)段的設(shè)計(jì)就可參照規(guī)范要求了。北京地鐵7號(hào)線(xiàn)焦化廠車(chē)輛段是此類(lèi)地下場(chǎng)段的代表。

焦化廠車(chē)輛段為了能將地勢(shì)處于地下的場(chǎng)段參照地上場(chǎng)段相關(guān)要求設(shè)計(jì)，蓋板開(kāi)敞面積大，做法相對(duì)保守，犧牲了土地利用的利益。焦化廠車(chē)輛段地下部分平面布置見(jiàn)圖1[10]。

圖1 焦化廠車(chē)輛段地下平面布置

焦化場(chǎng)車(chē)輛段是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的“橫列盡端式”布置的車(chē)輛段[11]，其地下部分主要包括出入線(xiàn)區(qū)間、咽喉區(qū)、蓋下環(huán)形車(chē)道以及停車(chē)列檢庫(kù)、聯(lián)合檢修庫(kù)等生產(chǎn)設(shè)施。出入線(xiàn)區(qū)間遵照地下區(qū)間要求設(shè)計(jì)，同時(shí)增加了通往地面的疏散通道。將咽喉區(qū)(道岔區(qū))全部開(kāi)敞，視作室外，這樣咽喉區(qū)等的設(shè)計(jì)就可遵照室外設(shè)計(jì)。這一措施解決了咽喉區(qū)的建筑定性、防火分區(qū)劃分、與其他區(qū)域間防火分隔等難題。圍繞停車(chē)列檢庫(kù)等生產(chǎn)設(shè)施設(shè)置了環(huán)形車(chē)道，車(chē)道的標(biāo)準(zhǔn)滿(mǎn)足消防車(chē)通行的需要。在停車(chē)列檢庫(kù)、聯(lián)合檢修庫(kù)輔助邊跨側(cè)，車(chē)道完全開(kāi)敞，確保人員集中區(qū)域的通風(fēng)、采光及安全等接近地面建筑。環(huán)形車(chē)道無(wú)法全部開(kāi)敞的區(qū)域，也開(kāi)設(shè)了天窗，滿(mǎn)足自然通風(fēng)排煙的要求，同時(shí)增加了疏散樓梯。

通過(guò)這些措施，整個(gè)場(chǎng)區(qū)不管是運(yùn)營(yíng)環(huán)境還是消防安全的保障上，都接近地上建筑，消防設(shè)施等也參考《建規(guī)》中地上工業(yè)廠房部分要求考慮。由于地勢(shì)處于地下，與常規(guī)地上建筑還是有差別，因此，采取了一定的加強(qiáng)措施，如建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)適當(dāng)提高。另外，還輔助以機(jī)械通風(fēng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)等加強(qiáng)措施。

3.2 “消防安全措施加強(qiáng)型”地下場(chǎng)段

國(guó)內(nèi)多數(shù)地下場(chǎng)段在設(shè)計(jì)中還是采取將工程定性為地下建筑，盡量參照《建規(guī)》中地下廠房部分的相關(guān)規(guī)定設(shè)計(jì)，通過(guò)增加消防設(shè)施來(lái)確保消防安全，姑且稱(chēng)之為“消防安全措施加強(qiáng)型”地下場(chǎng)段。青島地鐵13號(hào)線(xiàn)靈山衛(wèi)停車(chē)場(chǎng)、深圳地鐵龍崗線(xiàn)中心公園停車(chē)場(chǎng)、成都地鐵7號(hào)線(xiàn)崔家店停車(chē)場(chǎng)等都可歸為此類(lèi)建筑。

此類(lèi)地下場(chǎng)段，雖然消防方案上有一定差異，但總體上思路一般都包含以下幾部分。

3.2.1 火災(zāi)危險(xiǎn)性分類(lèi)

相較于地上建筑而言，地下場(chǎng)段火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)適當(dāng)提高，但總體上還是參照《建規(guī)》中地下廠房部分的相關(guān)規(guī)定設(shè)計(jì)。主要生產(chǎn)區(qū)域火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別一般都遵照表1進(jìn)行分類(lèi)。

表1 地下場(chǎng)段生產(chǎn)區(qū)域火災(zāi)危險(xiǎn)性分類(lèi)

3.2.2 咽喉區(qū)

對(duì)于咽喉區(qū)，可按照地下區(qū)間考慮，平常無(wú)人員進(jìn)入。有條件時(shí)可設(shè)置不小于其地面面積2%的排煙口，滿(mǎn)足自然排煙條件。當(dāng)由于蓋上土地利用，不具備設(shè)置自然排煙口時(shí)，可不考慮防排煙設(shè)計(jì)，增加自動(dòng)噴水滅火設(shè)施保障火災(zāi)安全性。

3.2.3 消防車(chē)作業(yè)條件

為解決地下場(chǎng)段在防火分區(qū)面積、人員疏散距離等無(wú)法遵照《建規(guī)》設(shè)計(jì)的問(wèn)題，地下場(chǎng)段一般都會(huì)設(shè)置消防車(chē)能夠進(jìn)入進(jìn)行消防撲救的條件，如靈山衛(wèi)停車(chē)場(chǎng)設(shè)置了蓋下環(huán)形車(chē)道[12]，詳見(jiàn)圖2。環(huán)形車(chē)道的尺寸、轉(zhuǎn)彎半徑等都按照消防車(chē)道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，在消防設(shè)備方面，還應(yīng)具備消防車(chē)作業(yè)的條件，如室外消防設(shè)施等。消防車(chē)作業(yè)區(qū)域，其本身應(yīng)為安全區(qū)域，所以車(chē)道的設(shè)計(jì)還借鑒了《建規(guī)》中關(guān)于商業(yè)步行街的規(guī)定，頂部設(shè)置自然排煙口，有效排煙面積不低于車(chē)道面積的25%，且要求均勻布置。

圖2 靈山衛(wèi)停車(chē)場(chǎng)地下環(huán)形車(chē)道

崔家店停車(chē)場(chǎng)則采用了下沉式庭院的做法，詳見(jiàn)圖3。下沉式庭院引入消防車(chē)道與地面市政道路連接，并設(shè)置室外消防設(shè)施，消防車(chē)能達(dá)到類(lèi)似地面消防場(chǎng)地的作業(yè)條件[13]。

圖3 崔家店停車(chē)場(chǎng)下沉式庭院布置

3.2.4 防火分區(qū)

《建規(guī)》中規(guī)定，地下丁類(lèi)廠房設(shè)計(jì)時(shí)，在設(shè)置有自動(dòng)滅火系統(tǒng)情況下，單個(gè)防火分區(qū)最大允許建筑面積不應(yīng)超過(guò)2000。地下場(chǎng)段由于車(chē)輛長(zhǎng)度及設(shè)置有軌道等因素，防火分區(qū)面積肯定無(wú)法遵照《建規(guī)》中規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。考慮到地下場(chǎng)段火災(zāi)荷載主要為地鐵列車(chē)，而現(xiàn)代地鐵列車(chē)主要采用不燃或阻燃材料，火災(zāi)危險(xiǎn)性較低。即使發(fā)生火災(zāi)后也難以發(fā)生大面積蔓延，且?guī)靺^(qū)層高較高，煙氣難在短時(shí)間對(duì)熟悉環(huán)境的少量工作人員構(gòu)成威脅，故庫(kù)區(qū)在規(guī)范基礎(chǔ)上對(duì)防火分區(qū)面積有所放寬[13]。靈山衛(wèi)停車(chē)場(chǎng)地下庫(kù)區(qū)最大防火分區(qū)面積達(dá)5 000 m2，崔家店停車(chē)場(chǎng)地下庫(kù)區(qū)最大防火分區(qū)面積達(dá)6 000 m2。咽喉區(qū)由于其特殊性，按1個(gè)防火分區(qū)考慮。

3.2.5 人員疏散

圖4 靈山衛(wèi)停車(chē)場(chǎng)疏散出口布置

同防火分區(qū)面積一樣，由于列車(chē)長(zhǎng)度限制等，此類(lèi)項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，人員疏散距離也無(wú)法滿(mǎn)足《建規(guī)》中規(guī)定的45 m的要求。為解決這一問(wèn)題，多采用輔助疏散措施，除通過(guò)封閉或防煙樓梯疏散至地面層出入口的疏散方式外，還可采用向相鄰防火分區(qū)疏散、向蓋下環(huán)形車(chē)道或敞開(kāi)式地下庭院疏散。在采用輔助疏散措施情況下，疏散距離還應(yīng)適當(dāng)增加。圖4為靈山衛(wèi)停車(chē)場(chǎng)采用輔助疏散出口后的疏散出口布置示意，從圖4可以看出，采用輔助疏散出口后，最大的疏散距離達(dá)60 m[13]。崔家店停車(chē)場(chǎng)由于列車(chē)長(zhǎng)度更長(zhǎng)，采用輔助疏散出口后，庫(kù)內(nèi)疏散的最大行走距離達(dá)到119 m。北京地方標(biāo)準(zhǔn)《城市軌道交通工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(DB11/995—2013)第24.2.58條規(guī)定，地鐵停車(chē)場(chǎng)地下停車(chē)列檢庫(kù)室內(nèi)疏散距離不應(yīng)超過(guò)120 m[14]。

4 地下場(chǎng)段設(shè)計(jì)幾點(diǎn)要求

較常規(guī)場(chǎng)段，地下場(chǎng)段設(shè)計(jì)中還需要注意以下要求。

4.1 工藝設(shè)施配置

為加強(qiáng)地下場(chǎng)段的消防安全，選擇工藝設(shè)施要兼顧其火災(zāi)危險(xiǎn)性，有火源、爆炸等隱患的設(shè)施一律不能設(shè)置[15]。不應(yīng)設(shè)置有明火作業(yè)的檢修車(chē)間，如電焊間等。不應(yīng)設(shè)置易燃、易爆的物品儲(chǔ)存間，如勞保用品存房間、危險(xiǎn)品庫(kù)等。

4.2 總圖布局

地下場(chǎng)段設(shè)計(jì)時(shí)，由于防火分區(qū)面積受限、疏散距離有要求，同時(shí)地下建筑多采用地下框架結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)柱較多，故總圖布局時(shí)，庫(kù)區(qū)及主要生產(chǎn)房屋的布置，要結(jié)合結(jié)構(gòu)柱、防火分區(qū)劃分、人員疏散要求等多種因素綜合考慮[16]。要盡量減少各通道、通道與建筑間的距離，盡量減少不必要的空間設(shè)置。

4.3 通風(fēng)采光

要保證人員集中區(qū)域的自然通風(fēng)采光，改善運(yùn)營(yíng)人員的工作條件。地下場(chǎng)段的開(kāi)敞空間有限，多數(shù)區(qū)域不滿(mǎn)足自然通風(fēng)采光條件，要依靠機(jī)械通風(fēng)等輔助措施[17]。環(huán)形車(chē)道區(qū)域開(kāi)敞面積較大，盡量讓輔助邊跨、列檢區(qū)等人員集中區(qū)域臨近環(huán)形車(chē)道布置，保證該區(qū)域的自然通風(fēng)采光條件[18]。

4.4 地鐵列車(chē)裝卸

地上場(chǎng)段的地鐵列車(chē)裝卸是通過(guò)大型汽車(chē)吊完成，地下場(chǎng)段不具備大型汽車(chē)吊作業(yè)條件。一種方式可通過(guò)在裝卸線(xiàn)上方設(shè)置吊裝孔，在蓋板上設(shè)龍門(mén)吊，通過(guò)吊裝孔完成列車(chē)裝卸。另一種方式可通過(guò)在裝卸線(xiàn)區(qū)域設(shè)置橋式起重機(jī)，通過(guò)地下環(huán)形車(chē)道將列車(chē)運(yùn)輸至裝卸區(qū)域，通過(guò)起重機(jī)完成新車(chē)裝卸。

5 結(jié)語(yǔ)

從土地利用角度、改善城市環(huán)境角度出發(fā)，地下場(chǎng)段實(shí)行上蓋物業(yè)開(kāi)發(fā)將是地鐵物業(yè)開(kāi)發(fā)不錯(cuò)的選擇[19]。為提高土地利用率，在城市核心區(qū)域，尤其是土地價(jià)值較高區(qū)域，由于規(guī)劃等原因需要設(shè)置成地下的場(chǎng)段，設(shè)計(jì)方案上采用“消防安全措施加強(qiáng)型”地下場(chǎng)段，利于規(guī)劃、蓋上的綜合開(kāi)發(fā)。從多個(gè)既有工程實(shí)例及其所對(duì)應(yīng)的消防評(píng)估結(jié)果來(lái)看，地下場(chǎng)段參照《建規(guī)》中地下廠房部分的相關(guān)規(guī)定設(shè)計(jì)并做適當(dāng)加強(qiáng)，設(shè)置消防車(chē)進(jìn)入地下作業(yè)的條件，在消防設(shè)備方面再做適當(dāng)加強(qiáng)，是能夠滿(mǎn)足火災(zāi)安全條件的。當(dāng)然，由于不同地區(qū)對(duì)此類(lèi)建筑消防的理解、要求是不同的，設(shè)計(jì)中需要委托專(zhuān)業(yè)研究單位，針對(duì)此類(lèi)場(chǎng)段進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)消防設(shè)計(jì)研究[20]。地下場(chǎng)段設(shè)計(jì)中，除了在消防措施上需要特殊考慮外，在工藝設(shè)施配置、總圖布局、地鐵列車(chē)裝卸等方面較地上場(chǎng)段均有其特殊的要求。總之，在合理解決消防設(shè)計(jì)、通風(fēng)采光等難題后，在土地資源日益緊缺的情況下，軌道交通建設(shè)可推廣地下場(chǎng)段的使用。