地下車站建筑防火設計研究

陳 皓

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司城地院，湖北 武漢 430063）

1 地下車站建筑火災危險性

1.1 煙氣多，能見度低

車站位于地下，空間封閉，無法實現自然通風，勢必導致空氣流通不暢，高溫濃煙會快速充滿整個地下車站，導致人的視距不斷縮短，能見度大大降低，人員無法辨識疏散方向，進而影響所有人員的生命安全。

1.2 疏散困難

（1）高架車站發生火災，煙氣呈現上升狀態，車站乘客可向下疏散，與煙氣擴散方向相反，可有效避免煙氣對在場人員的影響。地下車站卻恰恰相反，由于車站處于地下，發生火災時，煙氣上升，而乘客需要向上疏散，與煙氣擴散方向一致。但人員疏散速度要顯著低于煙氣向上擴散的速度，在場人員由于受到煙氣的影響，會產生無法辨識方向、吸入大量煙氣的現象。另外，發生火災后，在場人員會出現心理緊張、反應遲緩問題，導致錯過最佳逃離時間，具有較高的危險性。

（2）地下車站發生火災時，受煙氣影響，會產生供氣不佳現象，造成人員缺氧情況，人在逃離時由于處于奔跑狀態，會加重氧氣的吸收，加重在場人員危險性。

1.3 地下車站內部縱深大，滅火救援困難

車站內部縱深大、空間復雜，嚴重影響消防人員救援效果。如果地下車站發生火災，消防人員需要進入現場滅火，救援未逃離的人員。由于火災產生的大量煙氣、高溫，使地下建筑的能見度嚴重不足；另外，地下車站建筑不僅僅只有地下1層，還有地下2層甚至3層，為消防人員的救援增加了難度，消防人員能夠快速解決-1層的火災問題，但會因為煙氣、缺氧、能見度低的問題影響-2層、-3層的滅火救援行動。與此同時，地下車站建筑內的消防設施容易受到煙氣與火勢的影響產生損壞，導致需要更多的技術裝備與消防人員進入現場實施滅火作業。由此可知，地下車站發生火災，由于內部縱深大、層數多，具有滅火救援困難的特點。

2 地下車站建筑防火設計要點

分析地下車站的特點可知，主要存在純地下和地面廳等多種車站型式。地面廳式車站的火災工況與疏散路徑相對簡單，消防救援比較有利；而純地下車站和區間隧道發生火災時，由于通道狹小、空間封閉、通風不良等因素，人員疏散和消防救援難度大，會對處于車站內的所有人員造成生命威脅。因此，地下車站防火設計關乎著所有人員生命安全。

在地下車站防火設計時，需要遵循“預防為主、防消結合”的原則[1]。在防火設計中，要把一條線路、一座換乘車站、相鄰區間按照同一時間發生一處火災計算，車站主體、附屬出入口通道及風道考慮為一級耐火極限，附屬地面部分（如地面出入口、風亭等）設置為二級以上級別；另外，防火設計要嚴格執行《地鐵設計規范》（GB 50157—2013）、《地鐵設計防火標準》（GB 51298—2018）、《建筑設計防火規范》（GB 50016—2014）、《人民防空工程設計防火規范》（GB 50098—2009）等國家現行規范開展防火設計工作。

3 車站防火分區、防煙分區設置要點

3.1 防火分區的設置

根據《地鐵設計規范》（GB 50157—2013）要求，地下車站站廳、站臺公共區劃分為一個防火分區，且規定設備與管理用房區中的每一個防火分區的最大使用面積要控制在1500m2以下；共用站廳的換乘站、站廳公共區面積需控制在5000m2以下。根據規范要求，車站設計時要注重以下幾點內容：

（1）地鐵網絡化建設已愈加明顯，各大城市地鐵線路建設已從單線建設轉變為網絡化建設，多線換乘車站逐漸增多，公共區已經呈現逐漸增大的趨勢。雖然公共區面積增大，能很好地提升服務水平，營造寬敞舒適的候乘環境，但卻對防火設計和安全疏散提出了更大的挑戰，大而復雜的公共空間嚴重影響防火安全。因此，規范明確要求站廳公共區域面積要控制在5000m2以下；如果超過此面積，需要劃分成2個或更多的防火分區[2]。在設計車站防火分區時，需嚴格依照規范開展設計工作。

（2）防火分區之間需采用有效的分隔設施，根據相關規劃要求采取耐火等級3h以上的防火墻與甲級防火門；如果在防火墻上設置觀察窗，需要選擇甲級防火窗材料；防火墻與風管、電纜、管道空隙處需要達到密實要求，用防火封堵材料填塞空隙處；風管穿越防火墻時，要加設防火閥。

（3）換乘車站的兩個車站應考慮消防聯動，為了避免一個站臺發生火災后影響另一個站臺，需在兩站臺之間設置的換乘通道與換乘梯處采用防火分隔措施。

（4）車站設備管理用房防火設計時需采用防火墻分隔為多個防火單元，且每個防火單元內都要加設甲級防火門。

3.2 防煙分區的設置

火災發生時會產生較多的煙氣，需要在地下車站公共區、設備與管理用房處劃分出防煙分區。劃分防煙分區時，要注意不得跨越防火分區，公共區每個防煙分區面積應控制在2000m2以下，且每個防煙分區還需要設置擋煙垂壁進行分隔，包括樓扶梯洞口、出入口與主體接口處。擋煙垂壁下垂高度一般控制在500mm以上，且材料要具備A級燃燒性能，大于0.5h以上的耐火極限；設備管理用房設計時，按照每個分區在750m2以下控制。

4 車站安全疏散

4.1 設置安全出口

（1）公共區疏散設計。根據《地鐵設計防火標準》（GB 51298—2018）要求，地下車站設計時，每座車站必須保證2個安全出入口直通室外，同時安全出口數量要結合客流疏散計算結果確定，且相鄰2個安全出入口通道口部之間的凈距離需大于20m。另外，設計安全出口時需結合公共區布置和客流分布情況，采取分散布置模式，保證站廳公共區和站臺計算長度以內任意一點至疏散口的最大疏散距離在50m以內，站臺至站廳安全出口或者樓扶梯分組數量需要達到列車編組數的1/3及以上，并且需保證數量不少于2個[3]。

（2）設備管理區疏散設計。地下車站設備與管理用房的防火和疏散設計時，每個分區安全出口數量不應少于2個，且工作人員值守分區，至少需設置1個直通室外的安全出口。若值守工作人員數量在3人以下，可向相鄰防火分區借用安全出入口。

（3）消防專用通道設計。消防專用通道與樓梯間的安全出口需設置在車站控制室等具有主要性能的管理用房防火分區內，旨在能夠與地下各層連通。當地下車站超過3層（包括3層）時，需要設置防煙樓梯間，保證救援人員能夠方便、快速地進入建筑各層內實施有效救援。

4.2 安全疏散計算

在地下車站建筑中，火災最危險的區域是站臺。一般地下車站乘客疏散路線為站臺至樓扶梯、樓扶梯至站廳、站廳至出入口通道，出入口通道至地面。上下車的候乘人員均聚集在站臺處，該區域人員密集，且該區域與區間隧道連通，因此此區域火災工況下危險系數較高。

根據最新《地鐵設計防火標準》（GB 51298—2018）可知，在設計站臺公共區域的樓梯、自動扶梯、出入口通道時，應保證遠期或者客流控制期超高峰小時，一列進站列車所有乘客及待乘乘客能在火災后4min內從站臺撤離，并能在6min內全部疏散至站廳公共區或者其他安全區域。客流疏散計算應滿足下式要求：

式中：Q1為控制期進站列車最大客流斷面流量；Q2為控制期最大候車乘客流量；A1為一臺自動扶梯通過能力；A2為單位寬度疏散樓梯通過能力；N為用作疏散的自動扶梯數量；B為疏散樓梯的總寬度。

為提升服務水平，目前車站設計中運用的自動扶梯數量越來越多，所以，在防火設計中必須把自動扶梯作為事故疏散的重要工具。自動扶梯在滿足這一條件時，會產生較大的負荷，因此設計時，扶梯必須采用一級負荷供電，且接受環境與設備監控系統監控。

5 消防設施

地下車站防火設計時，除了要考慮車站防火分區、防煙分區設置、安全疏散時間和性能，還應考慮消防設施的設計。地下車站消防設施包括消火栓給水系統、自動噴水系統、氣體滅火系統、滅火器設施、防煙系統、排煙系統、火災自動報警系統、消防通信系統、消防配電與應急照明系統等，借此來有效防范與控制火災，進一步保障地下車站的安全。

6 結束語

地下車站地處地下封閉空間內，火災工況下，煙氣肆意蔓延，車站內能見度逐漸降低，缺氧情況不斷加重，對人員疏散造成了嚴重影響。因此，地下車站建筑設計時應根據相關規范要求認真做好防火、排煙和疏散設計，提高安全系數，盡可能保證人員和財產安全，營造安全舒適的候乘空間，進一步促進地鐵的發展。