地铁换乘车站站厅公共区防火设计

2013-09-25郑雁秋

城市轨道交通研究 2013年7期

郑雁秋

（江苏省无锡市消防支队，214000，无锡∥高级工程师）

目前，地铁建设已从单线进入网络化，出现了多线换乘车站且换乘线路共用一个站厅公共区。这类车站的站台和站厅公共区面积远远超过单一车站公共区面积。例如：无锡地铁1号线三阳广场站（如图1），站厅公共区和地下二层1号线站台、地下三层2号线站台层划为一个防火分区，面积达19 307.4 m2。在空间大、人员密集、安全疏散难以解决的情况下，仍然将站台、站厅公共区划分为一个防火分区，显然不合理。为此，GB50490—2009《城市轨道交通技术规范》第7.3.18条第4款规定：多线换乘车站共用一个站厅公共区，且面积超过单线标准车站站厅公共区面积2.5倍时，应通过消防性能化设计分析，采取必要的消防措施。但在该规范的执行的过程中还存在一些疑虑，如：对单线标准车站站厅公共区面积如何理解？对性能化设计分析所采取的消防措施如何把握？笔者通过无锡三阳广场站工程实践，对地下多线换乘车站站厅公共区防火设计进行讨论，与同行商榷。

图1 无锡三阳广场站透视图

1 无锡三阳广场站工程概况

无锡三阳广场站位于中山路和人民路交叉路口下，1号线车站沿中山路方向设置，与沿人民路方向的2号线车站形成十字型换乘（见图2）。车站地下一层为1、2号线共用站厅层，其中间为站厅公共区，分为付费区和非付费区，设有3个付费区；2号线东西两端和1号线南北两端均为物业开发部分（见图3）。地下二层为1号线车站设备层和2号线车站侧式站台层。其中2号线两个侧式站台分别设有3组楼扶梯至站厅层付费区，同时分别设有1组换乘楼扶梯与1号线岛式站台相连（见图4）。地下三层为1号线岛式站台层，其两端为设备管理用房区，中间为旅客乘降区，设有3组楼扶梯至站厅层付费区，同时设2组换乘楼扶梯分别联系2号线2个侧式站台（见图5）。

图2 无锡三阳广场站总平面图

图3 无锡三阳广场站地下一层示意图

图4 无锡三阳广场站地下二层示意图

三阳广场站是无锡轨道交通线网中最重要的车站之一，远期客流相当大，且周边商业发达，两种客流交织，故该站还需实现地上地下的立体交通，以缓解区域交通压力。三阳广场站共用站厅公共区和1号线、2号线站台层划为一个防火分区，且共用站厅公共区和转换厅面积之和约为13 500m2，远远超过了单线标准车站站厅公共区面积2.5倍。此外，地下1层站厅周边有较大的空间作为商业开发。因此，根据《城市轨道交通技术规范》第7.3.8条，对该工程进行了性能化设计评估及复核，采取了必要的消防措施。

图5 无锡三阳广场站地下三层示意图

2 三阳广场站消防性能化设计评估要点

据无锡三阳广场站消防性能化分析，其火灾危险性可能表现为列车车厢起火，站台层行李火灾，以及站厅层售票机、检票机及行李起火。本文对设计的消防安全性采用定性和定量分析，以保护生命安全等为消防安全目标，提出以下解决方案。

（1）控制车站内可燃物数量，降低火灾危险性。针对可燃物分布状况采取控制措施，例如：禁止在楼扶梯口附近摆设摊位店铺；加强车站内消防安检，禁止地铁乘客携带易燃易爆物品进入车站内；布置在车站站厅和站台公共区的电气线路均要求使用低烟无卤阻燃型电缆并进行漏电保护，避免使用年限增加后由于电气线路老化等原因引发火灾。

（2）采取可燃界面非连续化的手段提高防火分隔的有效性。由于站厅东南西北四端均存在物业开发，面积约为2 900～3 900m2不等，特别是南北向只设置了一道防火卷帘，因此防火卷帘两侧的走道不得设置任何可燃物，并保留足够宽度的隔离带，使可燃物不连续，防止可燃物在不同区域之间被引燃，同时也为人员疏散留下足够的通道（见图6、7）。此外，车站公共区和周围设备区采用了防火墙和甲级防火门进行严格分隔。1号线和2号线站台之间连通的2部换乘楼梯采用耐火极限不低于3.0h的防火卷帘分隔。

（3）优化防排烟系统。站厅公共区发生火灾时，关闭站厅和站台公共区的送风系统，开启站厅起火防烟分区的排烟系统，通过通往地面的出入口补风，形成下行风流，控制烟气不蔓延进入楼扶梯，以不影响人员通过出入口向地面疏散的安全性。站台公共区发生火灾时，关闭站厅和站台公共区的送风系统，开启起火站台公共区的排烟系统，通过楼扶梯补风，形成下行风流，控制烟气不蔓延进入楼扶梯，并阻隔烟气往站厅层蔓延；同时，将换乘楼梯的防火卷帘降至底部，防止烟气通过换乘楼梯蔓延至相邻站台层，将火灾控制在起火站台公共区。站台轨行区发生火灾时，关闭站厅和站台公共区的送风系统，开启起火站台轨行区的轨顶排烟系统和站台公共区的排烟系统。

图6 无锡三阳广场站地下一层北侧防火隔离带

图7 无锡三阳广场站地下一层南侧防火隔离带

（4）可靠的疏散策略。当站厅公共区发生火灾时，打开所有自动检票口和所有栏栅门，引导站厅层的人员疏散至地面安全区域。而站台的人员疏散有两种模式：一是通过到站列车将人员疏散至相邻车站，要求站厅发生火灾时停止正常运营，处于上一站和本站区间隧道内的地铁列车本站不停靠，越站行驶；离上一站最近的一列列车在上一站停靠以后将人员全部下完，空车到达本站站台，将站台的人员全部运至下一站安全区域。二是人员向上疏散至起火站厅层，再疏散至地面安全区域，区间隧道内的所有列车在本站均越站行驶。当站台轨行区发生火灾时，停车侧自动打开所有滑动门（如有故障即刻打开应急门），打开所有自动检票口和所有栏栅门，引导站台轨行区列车内的人员和站台公共区的人员疏散至相对安全的站厅层，再疏散至地面安全区域。

基于三阳广场站的消防安全策略，性能化量化分析表明：车站起火后的人员可用安全疏散时间大于所需安全疏散时间，故车站内起火时站内的人员可以实现安全疏散。站厅层起火后，在排烟系统的作用下，烟气主要集中在起火的防烟分区，而防烟分区可有效地起到抑制烟气蔓延的作用，故站厅层面积虽然较大，但是安全疏散不会受到威胁。在一部自动扶梯失效的情况下，起火站台疏散所需时间均小于《地铁设计规范》规定的6.0min，能够满足地铁车站疏散的要求。

3 多线换乘站站厅防火设计的要点

3.1 限制共用站厅公共区的最大允许建筑面积

由于地铁多线换乘站站厅及站台公共区划为一个防火分区，使得防火分区贯穿多层，且周边有较大的商业开发空间，因此其消防安全问题主要有：人员密度大，疏散难度大，逃生时需经过多个地下层才能到达地面；建筑布局复杂，消防人员无法短时间到达火灾现场进行灭火救援，火灾扑救难度大；换乘车站客流大，乘客携带的行李多，火灾荷载加大，热释放速率大，烟雾量大；由于商业开发与车站本体不同时使用，车站投入使用时，商业开发还处于建设或闲置状态，因而影响车站出入口或其他位置的正常使用；站厅面积大，为小型商铺提供了可利用的空间，但加大了消防安全管理难度。尽管《城市轨道交通技术规范》第7.3.18条规定可通过消防性能化设计分析采取必要的消防措施，但从工程实践看，主要措施还是控制可燃物、设置防火隔离带，以及有效疏散和防排烟等。措施的可靠性还有赖于消防设备的施工及产品质量、消防安全管理制度和水平等。

地下车站站台和站厅公共区划为一个防火分区主要是针对单线车站，当多线换乘车站共用一个站厅公共区时，共用站厅公共区建筑面积不宜过大，应予以限制。车站站厅公共区是乘客集散的主要区域，是为乘客服务的标准模块，设计应尽量标准化；其面积由远期高峰小时客流的集聚量、站台形式、车型及编组、售检票方式、楼扶梯布局等综合确定。无锡地铁1号线有地下车站19座，其中单线车站为15座；2号线有地下车站18座，其中单线车站为13座；列车均采用B型6列编组，单线车站站厅公共区（不含站台层）面积约1 400～1 800m2。笔者认为，应将《城市轨道交通技术规范》第7.3.18条中“单线标准车站站厅公共区面积2.5倍”的概念量化。即：单线标准车站站厅公共区面积可按2 000 m2计算，则多线换乘车站共用站厅公共区面积不宜超过2 000m2×2.5＝5 000m2。地下换乘车站共用站厅公共区面积不包含各线站台层公共区面积，最大允许建筑面积控制为5 000m2在实际工程中是可以实现的，当确需超过5 000m2时，可采用防火分隔措施形成2个或2个以上共用站厅公共区。无锡三阳广场站地下一层共用站厅层设置3个付费区，因此可以考虑采取防火分隔措施将共用站厅层分为3个共用站厅公共区。

3.2 限制车站内商铺的总面积

通过消防性能化分析可以看出，控制车站内的可燃物数量、降低车站的火灾危险性是一项重要措施。共用站厅面积大、客流量大，周围连接商业开发，因此在车站内设置商铺成为商家不愿意错过的商机。但如果商铺布置见缝插针，业态和格局变化万千，则会给消防安全管理带来很大困难。因此，限制车站内商铺的总面积及采取有效的防火分隔措施极为重要。站台层、站厅付费区和站厅非付费区乘客疏散区内，严禁设置商铺和非地铁用房。设置在站厅非付费区的商铺不得经营和储存火灾危险性为甲类、乙类和丙1项储存物品属性的商品。每个站厅非付费区内商铺的总面积不应大于100m2，商铺连续面积不应大于75m2，每个商铺单元面积不应大于50m2；商铺单元之间以及与其他部位应采用防火墙或防火卷帘进行分隔，经营中不得使用明火。无锡三阳广场站不仅是多线换乘站，还是地上地下立体交通枢纽，其站厅出入口通道不仅担负地铁站的疏散，而且需要保证地上地下立体交通的人流集散，因此，出入口通道内严禁设置商铺。

3.3 强化物业开发与共用站厅公共区的防火分隔

无锡三阳广场站四面均连接物业开发，其中东西向采用通道连接方式，分别设置两道防火卷帘，且由地铁和物业开发分别控制；南北向由于平面布局的限制无法采用通道连接方式，设置了一道防火卷帘，可同时由地铁和物业开发控制。根据性能化设计要求，在南北向防火卷帘两侧利用物业和站厅的走道作为防火隔离带。此处防火隔离带与高大空间建筑设计中采用的防火隔离带不同：该站厅层建筑高度有限，烟羽流竖直升腾流程短，热烟气层距离商品货架上的可燃物距离较近，容易被点燃，故物业开发与共用站厅公共区之间设置的防火墙或防火卷帘仍很重要。当物业开发与共用站厅公共区采用防火卷帘分隔时，应严格控制防火卷帘用量，每樘防火卷帘的宽度不宜超过8m，相邻防火卷帘之间应设置宽度不小于24m的防火墙，且保证防火卷帘产品和施工质量。利用走道作为防火隔离带强化防火分隔，应满足以下技术要求：防火隔离带与商业区或地铁站厅必须平缓连接，不得设置台阶；应有永久固定醒目的防火隔离带标志，禁止他用；在防火隔离带的地面和上空，禁止堆放物品，禁止悬挂气球、条幅等可燃物；防火隔离带地面上应设置发光疏散指示标志等；防火隔离带宜划分为独立的防烟分区。

3.4 强化火灾时烟气的控制

地铁车站面积较大，发生火灾时，需要把烟气控制在局部较小的范围，防止其向整个车站楼层蔓延。这样既有利于人员疏散，也有利于机械排烟。无锡三阳广场站专家论证意见要求：站台、站厅的防烟分区面积不应超过750m2，转换厅应设置防排烟设施；在楼扶梯开口部位处应采取有效措施，确保向下气流速度不小于1.5m／s。但是，防烟分区面积较小时，排烟系统的构成将极为复杂，保证系统运行有效性将存在很大困难，在设计、施工和管理中应予以重视。当下层站台发生火灾时，在浮力的作用下，烟气会通过与上层相连的楼梯向上层站台或站厅蔓延，此时楼梯也是人员向地面疏散的通道；如果楼梯口的四周没有设置挡烟垂壁，烟气会很快经楼梯进入上层区域。这既不利于人员的安全疏散，也会威胁上层站台（厅）人员安全。因此，在下层站台与上层相连的楼梯口四周，应设置挡烟垂壁作为防烟分隔。挡烟垂壁的下沿距吊顶的高度不应小于0.5 m，以阻挡烟气向上层蔓延，同时蓄积起火层的烟气，提高排烟效率。此外，空气幕作为一种柔性的挡烟隔断，设置于疏散通道口处或楼梯口等场所，也是非常有效的防烟措施。地铁站台和站厅应同时设置独立的补风系统。地铁站厅（台）着火时，宜仅开启发生火灾所在的防烟分区的排烟系统。每个防烟分区的排烟系统应与消防控制系统联动，并可单独控制开启。

地铁站台、站厅公共区内应尽量采用格栅或条栅等通透吊顶，以提高蓄烟能力。同时，宜将排烟口设置在吊顶上方。这样，既可以利用吊顶空间的蓄烟作用，又能加强机械排烟的效果。目前通透吊顶没有统一的设计规格，有孔板式、格栅式、条栅式等通透形式。吊顶的孔径太小，则火灾烟气不容易穿过孔隙进入吊顶上部空间，不利于烟气的蓄积和机械排烟，且可能使烟气层高度下降得更低，对人员安全不利。孔径较大但镂空率较低，同样不利于烟气进入吊顶上部空间。应对通透吊顶的孔径大小及镂空率等进行深入研究，给出具体量化的规定。建议条栅式或格栅式等通透式吊顶尽量均匀分布，镂空率应大于20%，镂空孔的短边尺寸（或直径）不应小于4cm。

3.5 确保人员疏散的安全性是根本原则

无锡三阳广场站性能化设计分析了站厅层起火工况下，站台层人员的两种疏散模式的优缺点。采用模式一，站台层人员整个疏散的过程均处于安全状态，疏散安全性高；但是，该疏散模式对全线运营造成的影响相对较大，且需对站厅和站台人员采用不同的疏散引导方式（站厅人员要尽快往地面疏散，而站台人员则需要冷静等待上一站清空列车的到来），管理难度较高。此外，疏散指示标识的设计也需要站厅和站台分别设置和控制，以满足不同火灾工况下的疏散指引。即：站厅起火时，站厅层的疏散指示标识指引人员向地面疏散，而站台层的疏散指示标识则不能指引人员向上面的站厅层疏散。采用模式二，不会对全线运营造成影响，区间内的列车只需在本站越站行使，站厅和站台人员均向上疏散，疏散引导方式和疏散指示标识的设计均较为简单；但站台人员需要较长的时间穿越起火的站厅层，疏散过程中的危险性较大。无锡三阳广场站站厅层起火工况下，站台层人员疏散采用了模式二，且运营时刻安排尽量考虑本站的列车错时到站，以避免出现两列列车同时需要疏散的情形。在两列列车同时到站的情况下，只有在轨行区发生火灾时才需要对列车进行疏散，站台工作人员组织非火灾侧的列车离开车站，保证站台只需疏散一列列车。然而笔者认为，确保人员疏散的安全性应是根本原则，虽然当站厅层火灾时，模式一的管理难度大，但仍然是值得推荐的。此外，可利用地铁信息显示系统、建筑标识系统，以及在站台、站厅楼梯的每级台阶侧面设置蓄光疏散指示标志等，强化人员应急疏散的标识和警示；疏散使用的自动扶梯倾角不宜大于30°，以便提高人员疏散效率。

3.6 设置自动灭火系统降低火灾危险性

无锡三阳广场站工程设置了室内外消火栓系统、自动灭火系统、事故机械排烟系统、火灾探测报警系统、疏散应急照明和连续可视的发光指示标志等，能有效降低该工程火灾危险性，对消防安全水平起着重要的保障作用。三阳广场站自动灭火系统的设置借鉴了上海轨道交通7、9、10号线等的经验及公安部《高压细水雾在地铁火灾防治中的应用技术交流会议纪要》精神，站厅层设置闭式高压细水雾灭火系统保护，站台层在轨行区与站台交接处设置高压细水雾开式系统保护。高压细水雾技术具有降温、消毒和抑制烟气的作用，其喷放形成的喷雾水幕通过卷吸与吸附作用，有效降低了人员逃生路径上的有毒气体浓度与烟气温度，提高了站厅、站台能见度和火场氧浓度，对灾害事故条件下保障地铁人员安全疏散具有重要作用。笔者认为，地下车站、尤其是周围连接物业开发或多线换乘的车站，站厅、站台层应当设置自动灭火系统。地下车站中人员疏散和火灾扑救难度大，因此提高自防自救能力、及早控制和扑灭火灾、降低火灾危险性尤为重要。地下车站站厅、站台层自动灭火系统推荐采用高压细水雾或水喷雾灭火系统，可减少地面湿滑和稀释烟气。