廳-臺(tái)分離深埋車(chē)站建筑防火設(shè)計(jì)研究★

劉培龍，劉 健，張 鵬

(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,北京 100266)

0 引言

隨著軌道交通建設(shè)發(fā)展,城市線(xiàn)網(wǎng)分布日趨密集,車(chē)站設(shè)站條件日趨復(fù)雜,部分車(chē)站站址環(huán)境復(fù)雜,線(xiàn)路條件苛刻,造成軌面埋深較大,需采用特殊站型滿(mǎn)足設(shè)站要求,車(chē)站防火設(shè)計(jì)也面臨巨大挑戰(zhàn)[1]。目前已有多人對(duì)深埋車(chē)站消防疏散進(jìn)行了研究,如黃寅[2]對(duì)貴陽(yáng)市軌道交通3號(hào)線(xiàn)一期工程深埋車(chē)站消防設(shè)計(jì)研究;黃昕等[3]對(duì)于深部地下空間火災(zāi)疏散路徑動(dòng)態(tài)規(guī)劃,為提升此類(lèi)型車(chē)站消防能力提供了寶貴經(jīng)驗(yàn),本文以神舟二路站防火設(shè)計(jì)為例,總結(jié)了提升廳-臺(tái)分離深埋車(chē)站防火能力的措施,供大家參考。神舟二路站是西安地鐵十五號(hào)線(xiàn)典型的廳-臺(tái)分離深埋車(chē)站,其地下一層為設(shè)備層,地下二層為站廳層,采用明挖法施工,站臺(tái)層采用暗挖法施工,站臺(tái)左右線(xiàn)通過(guò)橫向通道連通,站廳、站臺(tái)間通過(guò)三組暗挖扶梯通道連通,軌面埋深約47.5 m,站臺(tái)至站廳提升高度27 m[4],總平面見(jiàn)圖1。

1 防火設(shè)計(jì)措施研究

防火設(shè)計(jì)一般分為被動(dòng)防火和主動(dòng)防火兩類(lèi)措施。被動(dòng)防火需要注意防火間距、耐火等級(jí)、防火分區(qū)、消防撲救條件、防火隔離措施等方面;主動(dòng)防火則需要關(guān)注消防給水、滅火器材、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、自動(dòng)滅火系統(tǒng)[5]、疏散設(shè)施等。

1.1 車(chē)站被動(dòng)防火設(shè)計(jì)

神舟二路站建筑防火間距滿(mǎn)足GB 50016—2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范要求,地下部分耐火等級(jí)采用一級(jí),設(shè)備管理區(qū)單獨(dú)劃分為不同的防火分區(qū),以上被動(dòng)防火設(shè)計(jì)為常規(guī)設(shè)計(jì)。

1.2 車(chē)站主動(dòng)防火設(shè)計(jì)

1.2.1 疏散路徑上設(shè)備設(shè)施擴(kuò)容設(shè)計(jì)

深埋車(chē)站需要注意通行設(shè)施能力的計(jì)算,重點(diǎn)核算樓扶梯、出站閘機(jī)等設(shè)施的通行能力,避免擁堵。

車(chē)站站廳層公共區(qū)與站臺(tái)層公共區(qū)劃分為一個(gè)防火分區(qū),由于本站站臺(tái)至站廳提升高度為30 m,是常規(guī)車(chē)站廳臺(tái)高差的6倍,因此公共區(qū)的防火疏散設(shè)施能力需重點(diǎn)考慮。

經(jīng)優(yōu)化,車(chē)站重點(diǎn)對(duì)廳-臺(tái)之間的樓扶梯進(jìn)行了擴(kuò)容設(shè)計(jì)。目前三組扶梯組進(jìn)行聯(lián)通,每組扶梯組均采用了三部并列布置的扶梯進(jìn)行聯(lián)通(見(jiàn)圖3),同時(shí)設(shè)置了垂直電梯群和一部?jī)魧?.8 m的樓梯進(jìn)行聯(lián)通,有效避免了廳臺(tái)間通行能力不足造成的擁堵問(wèn)題,提升通行設(shè)施能力。

1.2.2 關(guān)鍵部位防排煙設(shè)計(jì)

地下深埋車(chē)站的疏散路徑較長(zhǎng)、在火災(zāi)工況下,排煙路徑長(zhǎng)、煙阻大,因此提升車(chē)站防排煙能力是提升防火能力的重點(diǎn)。

1)出入口防排煙設(shè)計(jì)。由于本站地下2層為站廳層,出入口長(zhǎng)度大于60 m,根據(jù)GB 50157—2013地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[6]要求,進(jìn)出站通道長(zhǎng)度大于60 m時(shí)需設(shè)置機(jī)械排煙措施。車(chē)站出入口與主體交接處設(shè)置了擋煙垂壁,出入口通道內(nèi)設(shè)置了排煙系統(tǒng),加強(qiáng)了排煙能力。

實(shí)驗(yàn)用的人耳數(shù)據(jù)庫(kù)為課題組拍攝制作的人耳數(shù)據(jù)庫(kù)，共采集了30個(gè)對(duì)象，每個(gè)對(duì)象有11張不同的人耳圖像。鑒于人耳生物特征具有剛性這一特點(diǎn)，因此課題組自攝的人耳庫(kù)主要包括光照以及拍攝角度變化（包含正面、左面、右面、上面和下面，其角度變化在5°～10°范圍內(nèi)）。圖2展示了人耳庫(kù)中部分類(lèi)別的人耳圖像。

2)站臺(tái)層及廳臺(tái)通道的防排煙設(shè)計(jì)。車(chē)站埋深較深,且采用了廳-臺(tái)分離的布置形式,煙氣排出較為困難,除了注意站廳、站臺(tái)的排煙外,還需核算廳-臺(tái)間的樓扶梯通道內(nèi)的排煙能力,因此在扶梯洞口設(shè)置擋煙垂壁,有效阻止煙氣蔓延,同時(shí)結(jié)合暗挖工法,合理選擇通道斷面,利用拱部設(shè)置蓄煙倉(cāng),提升防排煙能力,以保證火災(zāi)發(fā)展至人體耐受極限的時(shí)間內(nèi),乘客能全部疏散至安全區(qū)。

3)活塞、機(jī)械風(fēng)設(shè)計(jì)。車(chē)站埋深較深,為了減少活塞風(fēng)阻力,車(chē)站活塞風(fēng)井結(jié)合施工豎井布置,既避免彎折,又節(jié)省了造價(jià)。

1.2.3 噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)

噴淋系統(tǒng)是增強(qiáng)建筑防火能力的有效措施,一般大型換乘站站廳公共區(qū)面積超5 000 m2時(shí)考慮設(shè)置噴淋系統(tǒng),但設(shè)置自動(dòng)噴淋系統(tǒng)時(shí),需要考慮噴水至地面導(dǎo)致地面濕滑的情況,進(jìn)而易發(fā)生踩踏事件,同時(shí)還需要增加排水設(shè)施能力。由于本站并非換乘站,站廳層公共區(qū)面積為標(biāo)準(zhǔn)站體量,并未采用該系統(tǒng),但對(duì)于防火分區(qū)面積較大的換乘車(chē)站,設(shè)置自動(dòng)噴淋系統(tǒng)是一個(gè)有效提升車(chē)站防火能力的措施。

2 客流動(dòng)態(tài)仿真模擬輔助設(shè)計(jì)研究

除了傳統(tǒng)的主動(dòng)防火、被動(dòng)防火設(shè)計(jì)之外,客流仿真模擬技術(shù)的應(yīng)用也為提升車(chē)站防火能力提供了有效的途徑。

2.1 仿真疏散模型構(gòu)建

目前能夠完成客流動(dòng)態(tài)仿真的軟件很多,神舟二路站選取了AnyLogic仿真軟件開(kāi)展輔助設(shè)計(jì)。該軟件是一種可以設(shè)置為高度智能、連續(xù)與離散系統(tǒng)都能適應(yīng),且可以相互作用的多智能體仿真平臺(tái)。將車(chē)站的站廳層平、剖面圖與站臺(tái)層平、剖面圖依次導(dǎo)入軟件,使用行人庫(kù)中空間標(biāo)記的墻、矩形墻、環(huán)形墻等功能,分別對(duì)地鐵車(chē)站的墻壁、付費(fèi)區(qū)與非付費(fèi)區(qū)、樓扶梯、半自動(dòng)售票機(jī)以及進(jìn)出閘機(jī)的邊界進(jìn)行繪制,通過(guò)規(guī)定各區(qū)域及設(shè)施設(shè)備的范圍,以確定行人的可活動(dòng)范圍,建立三維模型[7-8](見(jiàn)圖4)。

2.2 不同工況下的仿真疏散模擬

2.2.1 疏散人員確定

對(duì)《西安地鐵15號(hào)線(xiàn)一期工程初步設(shè)計(jì)階段客流預(yù)測(cè)》報(bào)告進(jìn)行分析,得出本站設(shè)計(jì)客流(見(jiàn)表1)。

表1 神舟二路站客流資料

疏散客流為遠(yuǎn)期或客流控制期高峰小時(shí)一列車(chē)最大斷面客流與站臺(tái)上候車(chē)人數(shù)總和。

疏散人數(shù)=(735+5 937+19 124)×1.23/27=1 176 人。

2.2.2 選取疏散驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)

通過(guò)對(duì)深埋地鐵車(chē)站不同火災(zāi)工況下的疏散模擬,驗(yàn)證車(chē)站疏散時(shí)間是否滿(mǎn)足GB 50517—2013地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范、GB 51298—2018地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)及DB 11/995—2013城市軌道交通工程設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)人員疏散時(shí)間的分段計(jì)算的要求,驗(yàn)證車(chē)站安全疏散是否達(dá)標(biāo)。

2.2.3 建立乘客疏散走行邏輯

乘客疏散走行邏輯說(shuō)明見(jiàn)表2。

表2 乘客疏散走行邏輯說(shuō)明

2.2.4 選取疏散模擬工況

根據(jù)最不利工況分析,乘客安全疏散的基本邏輯設(shè)定為:事故發(fā)生后,停靠站臺(tái)的列車(chē)上的行人會(huì)迅速下車(chē)進(jìn)入站臺(tái)層,選擇通過(guò)最近的樓梯進(jìn)入站廳層,然后繼續(xù)選擇適當(dāng)?shù)氖枭⒙窂胶瓦M(jìn)出站閘機(jī)(緊急情景下,進(jìn)出站閘機(jī)均設(shè)置為常開(kāi))離開(kāi)付費(fèi)區(qū),最后選擇最近的出入口、經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的通道離開(kāi)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)(見(jiàn)表3)。

表3 乘客安全疏散邏輯說(shuō)明

2.2.5 仿真疏散模擬結(jié)果

經(jīng)驗(yàn)證,不同工況下模擬結(jié)果均滿(mǎn)足疏散要求(驗(yàn)證結(jié)果見(jiàn)表4)。

表4 不同工況下模擬結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

1)從被動(dòng)防火設(shè)計(jì)需求方面提出廳-臺(tái)增設(shè)垂直電梯群設(shè)計(jì)措施。垂直電梯群可參照消防電梯標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì),但電梯群是否可作為疏散用的安全出口還需商榷。

2)從主動(dòng)防火設(shè)計(jì)需求方面提出了疏散路徑通行設(shè)施擴(kuò)容設(shè)計(jì)、增設(shè)防排煙系統(tǒng)、提高蓄煙倉(cāng)空間、增設(shè)水噴淋系統(tǒng)、優(yōu)化活塞風(fēng)路徑等措施。

3)從客流仿真模擬輔助方面提出了分段疏散計(jì)算、不同工況下的仿真模擬驗(yàn)證等措施。由于仿真軟件、疏散邏輯、算法、不利工況選擇等的差別,模擬結(jié)果可能存在差異,需要盡快建立統(tǒng)一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范客流動(dòng)態(tài)仿真模擬這一輔助措施。