西安地鐵二號線行政中心站防排煙設計

■ 王鳳艷

地鐵排煙系統的作用是當地鐵發生火災事故時，能提供有效的排煙手段，為乘客和消防人員輸送足夠的新鮮空氣，形成一定的風速，引導乘客迅速撤離現場。西安地鐵二號線行政中心站在站廳層中部設置公用大廳，在大廳中央設置采光頂，站廳與站臺之間設置通透的天井。由于車站中板上開設大面積的孔洞，相當于使站廳與站臺連通，通過計算設置防排煙措施，滿足站臺和中庭發生火災時人員疏散的要求。

1 工程概況

行政中心站為西安地鐵二號線第四座車站，該站為中庭式明挖地下兩層島式車站。車站全長225.7 m，標準段寬24.9 m，有效站臺長120 m，島式站臺寬16 m。站廳層公共區面積3 286 m2，站臺層公共區面積1 285.3 m2。在站廳層中部設置公用大廳，在大廳中央設置玻璃穹頂，穹頂直徑23.9 m，在站廳與站臺之間設置長42 m、寬9 m的孔洞。設備及管理用房分別設置于車站地下一層、二層南北兩端。在車站南、北端地面上分別設有1座區間隧道活塞機械風亭、1座新風亭和1座排風亭。

2 工程設計特點

2.1 防煙分區劃分

由于車站頂板與中板均開設大面積的孔洞，通過咨詢專家和結合國內其他城市地鐵工程中該類車站的設計結果，考慮把站臺和站廳的開洞區域作為一個獨立的防煙分區。一種做法是在頂板圓形孔洞周圍設擋煙垂簾，在中板長方形孔洞周圍設置擋煙垂壁。這種做法在站臺中庭發生火災時擋煙垂壁垂至樓梯的正上方與中板沒有閉合，存在煙氣擴散的問題，同時擋煙垂壁在樓梯正上方也影響人員疏散。為使中庭防煙分區成為一個閉合的空間，劃分時既應包含頂板圓形孔洞也應包含中板方形孔洞，這樣中庭發生火災時才能有效控制煙氣的蔓延。結合中庭周圍柱與梁的情況確定防煙分區劃分形式（見圖1）。

圖1 車站中庭處剖面圖

初步考慮在防煙分區周圍設置擋煙垂簾，在中庭發生火災時擋煙垂簾可垂至中板地面，可有效阻擋煙氣向其他防煙分區蔓延。考慮到火災時樓梯口部的擋煙垂簾影響人員疏散，故改為擋煙垂壁。由于人員疏散問題，對擋煙垂簾的控制分為兩步：第一步，當火災發生后，擋煙垂簾控制器接收到火災報警信號后，應輸出控制所有垂簾均下垂到距離中板2 200 mm處（即下降800 mm）停止；第二步，保證擋煙垂簾范圍內公共區域的人員全部疏散出該區域后所有垂簾全部下降到中板地面處（按30 s疏散時間考慮，即擋煙垂簾延時30 s后再次執行關閉控制信號），反饋垂簾就位的信號，此時所有擋煙垂簾垂至中板地面。

其他站廳站臺層區域按規范要求劃分防煙分區的設計方案。站廳層（不包括中庭部分）公共區面積為2 502 m2，分2個防煙分區（見圖2）。

2.2 排煙風機配置

行政中心站公共區通風空調系統采用全空氣系統，空調回排風系統兼作排煙系統。在車站兩端通風空調機房內各布置2臺組合式空調機組（KT，每臺風量為50 000 m3/h），2臺相對應的回排風機（HPF，每臺風量為45 000 m3/h），回排風機兼排煙風機，擔負車站公共區一半的通風空調與排煙。兩端區間通風機房內各設置2臺隧道事故風機（TVF，風量為60 m3/s），1臺排熱風機（TEF，風量為40 m3/s）。

根據防煙分區的劃分形式計算各防煙分區的排煙量為：站廳防煙分區一面積1 248 m2，排煙量74 880 m3/h；站廳防煙分區二面積1 254 m2，排煙量75 240 m3/h；中庭防煙分區面積784 m2，排煙量47 040 m3/h[3]；站臺層（不包括中庭部分）公共區防煙分區面積1 285.3 m2，排煙量77 118 m3/h。

站廳層公共區南北兩端每端設置2根排風管與2根送風管，站臺層公共區每端設置1根排風管與1根送風管，排風管兼做排煙風管。站廳層中庭頂板穹頂周圍設射流消聲風口送風，單獨設置2根排煙管。中庭發生火災時同時打開車站兩端4臺HPF風機，關閉公共區其他排煙支路，對中庭集中排煙。中庭防煙分區的排煙量為47 040 m3/h，4臺HPF的總風量為45 000×4=180 000 m3/h，計算結果表明，車站公共區的排煙風機可以滿足中庭排煙要求。為避免煙氣擴散至站廳層其他防煙分區，中庭發生火災時將擋煙垂簾垂至地面。實測結果表明此種排煙措施可迅速排除中庭部分的煙氣，板式排煙口的位置如圖3所示。

另外，站廳頂部玻璃穹頂設置電動開啟外窗。當車站公共區需要自然通風時，能控制穹頂開啟部分開啟或關閉。既節約能源，又改善車站內的空氣質量及人員的舒適度。同時保證機械排煙控制煙氣層高度，以及人員疏散后對穹頂煙倉的煙氣通過外窗自然排出。

圖2 站廳層防煙分區示意圖

圖3 中庭排煙口布置示意圖

行政中心站中板設有9 m×42 m的孔洞，為滿足GB 50157—2003《地鐵設計規范》第19.1.39的要求：“當車站站臺發生火災時，應保證樓梯和扶梯口處具有不小于1.5 m/s的向下氣流”，有2種設計方案。方案一可在中板開孔部位中間加梁，發生火災時利用防火卷簾水平封堵，樓梯口部面積減小，排煙方式同標準車站，利用車站的排煙風機即可滿足人員疏散方向和煙氣蔓延方向相反的氣流組織要求，有利于人員疏散。缺點是中板開孔部位中間加梁影響建筑中庭通透效果，并增加土建方面投資。方案二是利用車站兩端的隧道通風事故風機輔助排煙，站臺層公共區發生火災時開啟站臺兩側屏蔽門的滑動門，并同時開啟車站兩端4臺HPF、2臺TEF及4臺TVF風機排煙，3種風機的總風量為45 000÷3 600×4+40×2+60×4=370 m3/s，中板孔洞周圍設有擋煙垂壁，樓梯口部過風面積為143 m2，滿足GB 50157—2003《地鐵設計規范》不小于1.5 m/s向下氣流的要求，最少需要排煙量為143×1.5=214.5 m3/s，計算結果表明可以滿足人員疏散和規范的要求。在消防冷煙試驗過程中按照設計模式運行后，測得樓梯、扶梯口部向下氣流為2.4 m/s，此種排煙措施可以滿足設計要求。

2.3 火災控制要求

車站公共區發生火災時，立即停止車站空調水系統，轉換進入火災模式。

（1）當站廳層發生火災時，站廳排煙系統進行排煙，關閉站廳層及站臺層送風，排風、補風由出入口引入，人員迎著新風向地面疏散。

（2）當站臺層發生火災時，關閉站廳排風管和站廳、站臺送風管上電動風閥，利用大系統HPF兼作排煙風機，將煙氣排出。同時為保證站廳站臺連通的樓梯、扶梯口處向下氣流風速大于1.5 m/s，需打開屏蔽門，關閉站臺下排熱風道，利用TEF風機輔助排煙，同時開啟車站兩端TVF風機及相應事故風閥加強排煙。

（3）當中庭防煙分區發生火災時，站廳排煙系統集中在中庭進行排煙，關閉站廳層及站臺層送風、排風，同時穹頂周圍擋煙垂簾垂至地面。

車站穹頂部分

3 結論

（1）行政中心車站站廳、站臺與地面連通，達到車站通透寬敞的建筑效果。該設計很好地解決了車站高大空間的排煙、通風及空調問題，同時保持了建筑的美觀性。

（2）站廳頂部玻璃穹頂設置電動開啟外窗，當車站公共區需要自然通風時，能控制穹頂開啟部分開啟或關閉。既節約能源，又改善車站內的空氣質量及人員的舒適度。同時保證機械排煙控制煙氣層高度，以及人員疏散后對穹頂煙倉的煙氣通過外窗自然排出。

（3）利用車站排煙風機、區間事故風機與排熱風機共同配置，解決地下頂板和中板開孔車站的通風及排煙問題，設備及相關風閥組合轉換可滿足正常、事故等不同工況要求，在技術上具有一定的先進性、實用性。

[1] GB 50157—2003 地鐵設計規范[S]. 北京：中國計劃出版社，2003

[2] 陸耀慶. 實用供熱空調設計手冊[S]. 2版. 北京：中國建筑工業出版社，2008

[3] GB 50016—2006 建筑設計防火規范[S]. 北京：中國計劃出版社，2006