通行大編組列車的地鐵多線換乘車站消防設計研究

尹隴彪

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司， 710043， 西安//工程師)

隨著我國城市化進程的不斷加速，地鐵作為城市公共交通體系的主體，線網也隨之不斷加密。已先后有北京、上海、香港、深圳、武漢、成都等城市在地鐵骨干線路上，選擇了A型車輛8節編組，并與其他線路有多次交叉換乘，出現多個兩線及以上換乘車站。該類換乘車站的規模大、關系復雜、周圍環境限制條件多，往往帶來如共用的站廳面積超過規范限制的5 000 m2要求等消防設計問題。因此，近年來各地在實際建設中遇到此類項目問題時，大多通過消防性能化評估或向當地消防部門提請特殊消防設計審查來解決諸多規范未涵蓋或不明晰的消防問題。本文結合設置了3線換乘廳的成都地鐵5號線錦城大道站消防設計項目實例，對大編組列車、多線換乘導致的站廳公共區面積超過規范要求的車站，遇到的消防問題進行分析及總結后，并提出了相關解決措施。

1 項目概況

成都地鐵5號線錦城大道站為5號線(A型車輛8節編組)、9號線(A型車輛8節編組)和29號線(A型車輛6節編組)的換乘站(見圖1)。5號線站位設于錦城大道與萬象南路交叉路口南側，沿錦悅西路呈南北向布置；9號線沿錦城大道東西向布置；29號線位于錦城公園內。5、9號線為在建線路，車站土建同期實施，均為車輛段接軌車站，29號線為規劃線路。

錦城大道規劃道路紅線寬度40 m，萬象南路規劃道路紅線寬度25 m，錦悅西路規劃道路紅線寬度25 m。車站周邊規劃已實施，均為已建成高檔住宅小區。

綿城大道站為5號線的中間換乘站，為地下二層明挖島式站臺車站，近期共設置2個地鐵出入口、2個安全出入口、8個風亭和1座冷卻塔。

三線呈“工”字型換乘，5號線線位與9、29號線分別呈“T”型換乘。9號線與29號線通過5號線站廳實現換乘。

圖1 車站總平面圖

車站地下一層為站廳層(見圖2)，主要由5、9、29號線的3線“工”字型換乘廳和外掛設備用房及管理用房區組成。站廳至站臺通過4組樓扶梯、1臺無障礙電梯聯系。同時設有2個出入口通道及3個公共區安全出口直通地面。

車站主要設備及管理用房集中設置在5、29號線站廳相交處的外掛設備區。車站主體大、小里程端設有通風空調電控室等少量設備用房。

圖2 成都地鐵5號線錦城大道站站廳層平面圖

車站地下二層為站臺層(見圖3)，采用13 m寬雙柱三跨島式站臺，站臺有效長186 m，站臺門長度為181.42 m。站臺中部為公共區，站臺兩端設置換乘樓梯連接9、29號線站臺層。樓梯外側為設備用房區。

2 本項目消防設計特點及難點

根據成都市城市總體規劃及軌道交通線網規劃，地鐵5號線定位為城市南北向骨干線，設計標準為A型車輛8節編組，且與同期建設的9號線、規劃29號線三線換乘。車站方案存在以下特點及難點：

(1) 本站規模大且多線換乘，換乘關系及流線組織復雜，導致共用換乘廳規模超出地鐵規范。5、9號線為A型車8節編組，公共區規模較大，與B車型6節編組線路比較，標準站站臺由120 m加長到186 m，站廳公共區長度由80 m加長到130 m。本站3線除5號線換9號線、5號線換29號線可通過站臺-站臺換乘樓梯直達外，其余9號線換5號線、9號線換29號線以及9號線與29號線兩兩換乘時均需通過5號線公共區換乘廳，故3線換乘的站廳公共區面積已遠遠超過標準站公共區規模。僅本期施工(5、9號線)面積就已達10 900 m2。其中5號線站廳面積約為6 796 m2,超過5 000 m2，不滿足GB 50157—2013《地鐵設計規范》第28.2.2條中“地下換乘車站當共用一個站廳時，站廳公共區面積不應大于5 000 m2”的規定。

圖3 成都地鐵5號線錦城大道站站臺層平面圖

(2) 車站周邊均為已建高檔住宅小區，且道路紅線較窄，附屬設備設置困難。車站西側既有南苑小區圍墻貼道路紅線設置，經多次協調仍無法設置出入口，目前5號線車站僅有條件設置A、B兩個出入口，且均位于車站東側。

(3) 5號線車站公共區超長，既有出入口設置不滿足疏散距離要求。5號線車站長度方向因含與其他兩線換乘節點及換乘交通空間，長達278 m；寬度方向為滿足乘客排隊進站以及換乘時快速通過的需求，在車站主體東側將站廳公共區外擴一跨，凈寬達28.7 m。站廳公共區內疏散距離超長，目前公共區出入口設置難以滿足規范中明確的站廳公共區疏散距離要求。

(4) 防排煙、給排水及消防設計復雜。本站站廳公共區規模較大，車站防排煙、給排水及消防設計與一般車站有諸多不同之處，設計上需應采取相應措施，以滿足消防設計相關要求。

3 本項目消防設計目標及策略

3.1 總體目標

(1) 當建筑物內發生火災時，整個建筑系統(包括消防系統)能夠為建筑內的所有人員提供足夠的時間疏散到安全的地點，疏散過程中不應受到火災及煙氣的危害。

(2) 通過合理安排可燃物間距、合理策劃防排煙系統方案等，控制火災的蔓延，盡量減少財產損失。

(3) 發生火災后的一段時間內，建筑結構應保證進入到建筑物內部進行消防戰的消防隊員的生命安全。

(4) 減少發生火災后地鐵各換乘線路之間的相互影響，保證盡快恢復運營。

3.2 基本策略

(1) 全面設置火災自動報警系統，及時通知建筑內人員進行疏散；

(2) 設置語音廣播系統和疏散誘導系統，合理引導建筑物內人員進行疏散；

(3) 設置寬度足夠和布置合理的疏散樓梯；

(4) 保證建筑物疏散路徑的安全；

(5) 合理劃分防火分區，以保證動線的流暢性，將站臺公共區和站廳公共區劃分為一個防火分區，并與其他非公共空間進行防火分隔，同時盡可能將各線路之間劃分為不同的防火分區，以保證人員、財產安全。

(6) 嚴禁設置商業設施，車站站臺、站廳和出入口通道的乘客疏散區內不得設置商業場所。地鐵開發的地下商業與地鐵空間劃分成不同的防火分區，防火設計應符合現行GB 50016—2014《建筑設計防火規范》的有關規定。

(7) 控制裝修材料的使用，車站公共區域內裝修設計應嚴格執行GB 50157—2013《地鐵設計規范》和GB 50222—2017《建筑內部裝修設計防火規范》的相關規定。

(8) 設置合理的煙控策略，根據地鐵位于地下且利用樓扶梯疏散的特殊性，制定合理的防排煙模式，阻止下層空間發生火災后煙氣向上層空間蔓延。

(9) 減少對運營的干擾。將火災分級，不同的火災等級啟動不同的應急預案措施。

4 設計研究對應措施

4.1 相關規范對站廳公共區規模的規定

(1) GB 50490—2009《城市軌道交通技術規范》第7.3.18條第4款規定：多線換乘車站共用一個站廳公共區，且面積超過單線標準車站站廳公共區面積2.5倍時，應通過消防性能化設計分析，采取必要的消防措施。

(2) 成都市2017年7月1日正式實施的DBJ 51/T074—2017《成都市地鐵設計規范》已在第30.2.2中取消了地下車站站廳公共區不能超過5 000 m2的規定，并在條文解釋中規定：本條與GB 50157—2013《地鐵設計規范》的不同之處在于取消了地下車站站廳公共區不能超過5 000 m2的規定，隨著成都地區地鐵以及全面開展網絡化建設，多個換乘車站站廳公共區存在超過5 000 m2的實際情況，而成都地區先期建設的地鐵1、2號線換乘的天府廣場站，2、7號線換乘的成都東客站等站廳公共區已遠遠超過5 000 m2。在建設和運營過程中通過設計措施可以滿足站廳公共區超過5 000 m2后的防災要求。本條針對具有天然采光、自然通風的地面(或地上)站廳進行了限制，地下的不做限制。

(3) 成都消防部門在2016年下發過關于成都軌道交通超大地下站廳、車站與商業開發接口、地下及上蓋車輛基地等關于消防設計要求的暫行規定( 討論稿) ，也提及當站廳公共區建筑面積大于5 000 m2時，應設置自動噴水滅火系統；當其建筑面積大于10 000 m2時，應采用防火墻、耐火極限不小于3 h的防火卷簾或水幕等分隔措施劃分防火分區。這表達了成都消防部門對該種消防措施的認可。但因該規定尚未正式頒布執行，本次僅作為設計參考。

4.2 對5號線錦城大道站采取的消防設計措施

通過對以上規范的研究及分析，以及在設計文件報消防審查過程中與成都市消防部門進行的多次對接成果，目前針對5號線錦城大道站采取了以下消防設計措施來滿足消防要求。

4.2.1 防火分隔及安全出口處理措施

車站共分為6個防火分區及5個防火單元。公共區站廳層(見圖4)劃分為2個防火分區，站廳層大、小里程端設備管理用房各為一個防火分區；車站外掛設備區域(站廳、站臺各為一個防火分區)設有一部消防專用安全樓梯間，聯通兩層外掛區，并直達室外地面；外掛區設置直通公共區的防火門作為安全出口；站廳層兩端風道及隧道風機房各劃分為一個防火單元，站臺層(見圖5)北端設備區為一個防火單元，站臺層南端設備區劃分兩個防火單元。

圖4 車站站廳層防火分區及防火分隔示意圖

圖5 車站站臺層防火分區及防火分隔示意圖

設計時結合地面附屬設置條件，對防火分區進行多次優化重組。目前，擬參照民用建筑大空間防火分區劃分原則，將車站站廳公共區部分劃分為兩個防火分區，每個防火分區均設置兩處疏散出口(見圖6)，消防設施設備相應設置。這可達到如下目標：

(1) 防火分區經優化后，單個分區面積均不超過5 000 m2。

(2) 公共區相鄰兩個防火分區乘客由站廳疏散至室外的出入口疏散通道應各自獨立，無需共用或借用對方的疏散通道作為火災情況下人員疏散出口。

(3) 滿足每個防火分區直通室外的安全出口數量不得少于2個，且任一點到室外出入口通道口或疏散樓梯口的疏散距離不應大于50 m。

圖6 公共區安全出口示意圖

4.2.2 防排煙系統消防設計措施

(1) 車站公共區與設備管理用房設置機械防排煙裝置，其中機械排煙裝置10套，防煙裝置6套。站廳、站臺、換乘廳按建筑面積不超過2 000 m2劃分防煙分區。車站公共區共劃分8個防煙分區，其中站廳6個、站臺2個，排煙風機設置于車站兩端專用排煙風機房內，管路與空調回風系統合用，由于排煙裝置同時負擔多個防煙分區，且在站廳有存在串煙的可能，因此排煙風機風量按同時排除最大兩個防煙分區煙量配置，并考慮1.2倍的漏風系數。結合站廳公共區使用特性與空調風管布置情況，兩個換乘廳劃分獨立防煙分區，在公共區排煙主管上設置大口徑排煙風口并設置電動風閥用于工況切換。管道排煙風速按不大于20 m/s控制。站廳公共區防煙分區充分利用頂板縱梁與裝修吊頂形式，在有效站臺中心里程靠大里程端約20 m處設置橫向擋煙垂壁。將除換乘廳外的站廳部分劃分為4個防煙分區，每個防煙分區內均敷設1條空調回風管用于火災時排煙。

(2) 設備及管理用房按每個防煙分區建筑面積不大于750 m2來劃分，當排煙設備負擔2個或2個以上防煙分區時，其設備的排煙量能力應根據最大防煙分區的建筑面積按2 m3/(m2·min)計算；排煙風機考慮有1.2倍的漏風系數且單臺排煙風機最小排煙量不應小于7 200 m3/h。設備管理用房與車站出入口共劃分成8個防煙分區。

(3) 車站內不具備自然排煙條件的封閉樓梯間與防煙樓梯間均設置加壓送風設備，送風量不小于25 000 m3/h。

4.3 給排水及消防系統的消防設計措施

(1) 車站公共區需設置自動噴水滅火系統；

(2) 考慮消防資源共享，消火栓泵房設置在5號線消防泵房，5、9號線車站實際消防保護范圍都帶有2.4 km以上的出入段線，需要根據區間消火栓使用壓力及消火栓所在標高核算車站消防泵揚程，并對5號線車站范圍內及區間部分消火栓栓口壓力及管網進行核算，對于超壓部分的消火栓進行減壓處理。

4.4 動力照明及弱電系統消防設計措施

(1) 火災自動報警系統設備及兼作疏散用的自動扶梯等設備供電需為一級負荷。

(2) 站臺和站廳公共區等疏散路徑及安全出口，均需設置電光源型疏散指示標志。

(3) 5號線車站預留與9、29號線綜合監控系統及火災自動報警系統的接口條件。通過互設信息模塊、信息復示屏和消防電話分機的形式實現信息互通。

4.5 組織措施

(1) 換乘通道及日常使用的樓扶梯處設置的防火卷簾應設置為兩步降落的控制方式，同時在防火卷簾兩側應設置手動控制按鈕來控制防火卷簾的升降。

(2) 出口的暢通性對于整個車站的疏散來說至關重要，為了保證人員疏散的暢通性，檢票區閘機口在火災發生后能夠聯動開啟，同時閘機口兩側應設置可開啟的疏散門，以增加人員緊急疏散時的出口有效寬度。

(3) 由于車站流動性大，人員對地形不熟悉，為了有效引導人員疏散，建議做好安全疏散標識。除應在各個安全出口處設置疏散標志，還應在主要疏散通道上設置視覺連續的疏散導流指示標志；同時做好疏散廣播系統，訓練工作人員在火災時的疏導作用，降低人員等待時間，為人員的生命安全提供保證。

(4) 嚴格控制站廳及站臺的火災荷載，站臺層、站廳層公共區不應設置商業設施。

(5) 建議制定實時巡查制度，即應有專門人員在各時間段內對各區域進行巡視檢查；消防設施應按國家標準要求進行定期檢查、維護，保證發生火災時能夠正常運行。

(6) 地鐵各線間應加強技術協調，當某一線路發生火災時，必須整體考慮疏散預案。加強報警、救火、救援、疏散人員的協調訓練工作。

(7) 定期測試、維護消防設施，從而確保任何時候消防系統均能有效運行。

(8) 發生火災時，站臺層應加強人員疏散的引導，平時站臺層不應設置妨礙人員疏散的物品。在疏散過程中，建筑物的關鍵節點處要增加疏散引導標志、必要時可臨時安排工作人員加強疏導，這樣可以減小人員阻塞的發生機率，降低人員等待時間，為人員的生命安全提供保證。

5 結語

本文重點研究了大編組、多線地鐵換乘車站消防設計遇到的問題，通過剖析相關設計難點，得出一套地鐵大編組多線換乘車站的消防設計方案。主要結論如下：

(1) 消防設計總體措施目標為保障站內人員的生命安全，減小發生火災后多線共用的超大換乘廳內各區域疏散人員的交叉干擾，從而提高疏散效果。

(2) 經過一系列的防火分隔及安全出口、防排煙、給排水及消防、弱電系統組織處理措施，大編組多線換乘車站在采取本文研究提出的消防設計方案后，能夠達到保證人員生命安全和限制火災大規模蔓延的設計目標。在消防系統有效作用下，可及時控制消防火災，將火災損失控制在較小范圍，以有效降低火災損失。在消防系統的有效運作下，各場景的危險來臨時間均大于人員所需疏散時間，故人員的安全疏散可以得到保障。

(3) 隨著城市的不斷發展及線網的不斷加密，大規模多線換乘車站會越來越多地出現在工程建設中。因規范更新速度滯后，如何正確地理解規范，是設計時需要深入反思與研究的重點。

(4) 消防設計因各地環境及條件不同，相關消防要求也不盡相同。對于特殊地鐵車站，設計單位需與消防管理部門進行充分溝通，以達到保證地鐵車站消防安全的目的。

本文相關設計的結論和經驗可為后續類似工程的建設提供借鑒和參考。