城市軌道交通地下場段設計問題探討

劉志勇

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司環境與設備設計處，西安 710043)

1 概述

車輛段(停車場)是城市軌道交通系統的重要組成部分和基本生產單位，是整個系統正常運營的保證，其用地往往達十幾公頃[1-2]，這與日益緊缺的城市土地資源間產生難以調和的矛盾，成為制約城軌建設的重要因素。利用地下空間設置場段，有條件地實施上蓋綜合開發，集約化地利用城市土地資源，成為場段建設的新模式，在建設中越來越受到重視[3-4]。

目前國內現行的相關規范中，沒有關于地下場段設計及建設標準的具體規定，設計中，面臨無規范可依的狀態[5]。本文擬通過對國內建成的地下場段設計方案進行研究，剖析設計方案的優缺點，對地下場段設計中存在問題提出建議，為后續類似工程建設提供參考。

2 地下場段設計中存在的問題

《建筑設計防火規范》(GB50016—2014)[6](以下簡稱“《建規》”)中有針對地下工業廠房等的具體規定，但沒有針對城軌地下場段的規定。設計中，如果套用地下工業廠房的相關規定，由于城軌場段的特殊性，在防火分區、疏散距離等方面又無法滿足要求[7]。

2.1 建筑定性

《地鐵設計規范》(GB 50157—2013)中對場段主要廠房的建筑性質、火災危險等級等問題沒有詳細規定，常規場段在設計時基本參照《建規》，將主要停車、維修空間定性為丁、戊類廠房。場段設置在地下時，各生產區域火災危險性類別如果確定，耐火等級如何選取，是消防設計的關鍵[8-9]。

2.2 防火分區

在確定了主要生產區域的建筑定性后，原則上防火分區面積也就確定了。但地下場段在設計時，由于地下廠房及停放車輛的特殊性，防火分區面積卻無法按照規范劃分。以停車列檢庫為例，地上建設時，停車列檢庫可定性為戊類廠房，耐火等級按一、二級考慮時，防火分區面積不限；而地下建設時，耐火等級按一、二級考慮時，防火分區面積為1 000 m2，考慮到列車長度等因素，防火分區面積肯定超過規范要求。

2.3 人員疏散

人員疏散問題與防火分區問題類似，在確定了主要生產區域的建筑定性后，原則上人員疏散距離也是確定的。但是由于地下場段特殊性以及廠房工藝和車輛長度等特點，疏散距離無法按照規范設計。根據《建規》，停車列檢庫定性為丁類廠房，耐火等級按一、二級考慮時，廠房內任一點到最近安全出口的距離不超過45 m。由于列車長度限制，地下場段任何一點至安全區域的疏散距離肯定超過該數值。

3 地下場段設計方案探討

地下場段設計的難點是確保火災時的安全性，在不能夠按照相關規范設計時，國內場段多是在設計時增加安全措施，再通過編制“消防安全評估報告”對方案進行評估，報告通過評審使設計獲得依據。通過對國內地下場段設計方案的研究，雖然各項目的設計方案各異，但總體上可以歸納成二大類，以下分別進行闡述。

3.1 “類地上型”地下場段

地下場段設計的問題是沒有相關規定對此類建筑進行界定，其實地下場段與地上場段在性質、功能、布置上基本類似。借鑒于山地建筑的理念，如果能通過一定的措施，將地勢上位于地下的建筑，定義為地上建筑，則整個場段的設計就可參照規范要求了。北京地鐵7號線焦化廠車輛段是此類地下場段的代表。

焦化廠車輛段為了能將地勢處于地下的場段參照地上場段相關要求設計，蓋板開敞面積大，做法相對保守，犧牲了土地利用的利益。焦化廠車輛段地下部分平面布置見圖1[10]。

圖1 焦化廠車輛段地下平面布置

焦化場車輛段是一個標準的“橫列盡端式”布置的車輛段[11]，其地下部分主要包括出入線區間、咽喉區、蓋下環形車道以及停車列檢庫、聯合檢修庫等生產設施。出入線區間遵照地下區間要求設計，同時增加了通往地面的疏散通道。將咽喉區(道岔區)全部開敞，視作室外，這樣咽喉區等的設計就可遵照室外設計。這一措施解決了咽喉區的建筑定性、防火分區劃分、與其他區域間防火分隔等難題。圍繞停車列檢庫等生產設施設置了環形車道，車道的標準滿足消防車通行的需要。在停車列檢庫、聯合檢修庫輔助邊跨側，車道完全開敞，確保人員集中區域的通風、采光及安全等接近地面建筑。環形車道無法全部開敞的區域，也開設了天窗，滿足自然通風排煙的要求，同時增加了疏散樓梯。

通過這些措施，整個場區不管是運營環境還是消防安全的保障上，都接近地上建筑，消防設施等也參考《建規》中地上工業廠房部分要求考慮。由于地勢處于地下，與常規地上建筑還是有差別，因此，采取了一定的加強措施，如建筑火災危險性等級適當提高。另外，還輔助以機械通風、自動噴水滅火系統等加強措施。

3.2 “消防安全措施加強型”地下場段

國內多數地下場段在設計中還是采取將工程定性為地下建筑，盡量參照《建規》中地下廠房部分的相關規定設計，通過增加消防設施來確保消防安全，姑且稱之為“消防安全措施加強型”地下場段。青島地鐵13號線靈山衛停車場、深圳地鐵龍崗線中心公園停車場、成都地鐵7號線崔家店停車場等都可歸為此類建筑。

此類地下場段，雖然消防方案上有一定差異，但總體上思路一般都包含以下幾部分。

3.2.1 火災危險性分類

相較于地上建筑而言，地下場段火災危險性等級適當提高，但總體上還是參照《建規》中地下廠房部分的相關規定設計。主要生產區域火災危險性類別一般都遵照表1進行分類。

表1 地下場段生產區域火災危險性分類

3.2.2 咽喉區

對于咽喉區，可按照地下區間考慮，平常無人員進入。有條件時可設置不小于其地面面積2%的排煙口，滿足自然排煙條件。當由于蓋上土地利用，不具備設置自然排煙口時，可不考慮防排煙設計，增加自動噴水滅火設施保障火災安全性。

3.2.3 消防車作業條件

為解決地下場段在防火分區面積、人員疏散距離等無法遵照《建規》設計的問題，地下場段一般都會設置消防車能夠進入進行消防撲救的條件，如靈山衛停車場設置了蓋下環形車道[12]，詳見圖2。環形車道的尺寸、轉彎半徑等都按照消防車道標準設計，在消防設備方面，還應具備消防車作業的條件，如室外消防設施等。消防車作業區域，其本身應為安全區域，所以車道的設計還借鑒了《建規》中關于商業步行街的規定，頂部設置自然排煙口，有效排煙面積不低于車道面積的25%，且要求均勻布置。

圖2 靈山衛停車場地下環形車道

崔家店停車場則采用了下沉式庭院的做法，詳見圖3。下沉式庭院引入消防車道與地面市政道路連接，并設置室外消防設施，消防車能達到類似地面消防場地的作業條件[13]。

圖3 崔家店停車場下沉式庭院布置

3.2.4 防火分區

《建規》中規定，地下丁類廠房設計時，在設置有自動滅火系統情況下，單個防火分區最大允許建筑面積不應超過2000。地下場段由于車輛長度及設置有軌道等因素，防火分區面積肯定無法遵照《建規》中規定進行設計。考慮到地下場段火災荷載主要為地鐵列車，而現代地鐵列車主要采用不燃或阻燃材料，火災危險性較低。即使發生火災后也難以發生大面積蔓延，且庫區層高較高，煙氣難在短時間對熟悉環境的少量工作人員構成威脅，故庫區在規范基礎上對防火分區面積有所放寬[13]。靈山衛停車場地下庫區最大防火分區面積達5 000 m2，崔家店停車場地下庫區最大防火分區面積達6 000 m2。咽喉區由于其特殊性，按1個防火分區考慮。

3.2.5 人員疏散

圖4 靈山衛停車場疏散出口布置

同防火分區面積一樣，由于列車長度限制等，此類項目設計時，人員疏散距離也無法滿足《建規》中規定的45 m的要求。為解決這一問題，多采用輔助疏散措施，除通過封閉或防煙樓梯疏散至地面層出入口的疏散方式外，還可采用向相鄰防火分區疏散、向蓋下環形車道或敞開式地下庭院疏散。在采用輔助疏散措施情況下，疏散距離還應適當增加。圖4為靈山衛停車場采用輔助疏散出口后的疏散出口布置示意，從圖4可以看出，采用輔助疏散出口后，最大的疏散距離達60 m[13]。崔家店停車場由于列車長度更長，采用輔助疏散出口后，庫內疏散的最大行走距離達到119 m。北京地方標準《城市軌道交通工程設計規范》(DB11/995—2013)第24.2.58條規定，地鐵停車場地下停車列檢庫室內疏散距離不應超過120 m[14]。

4 地下場段設計幾點要求

較常規場段，地下場段設計中還需要注意以下要求。

4.1 工藝設施配置

為加強地下場段的消防安全，選擇工藝設施要兼顧其火災危險性，有火源、爆炸等隱患的設施一律不能設置[15]。不應設置有明火作業的檢修車間，如電焊間等。不應設置易燃、易爆的物品儲存間，如勞保用品存房間、危險品庫等。

4.2 總圖布局

地下場段設計時，由于防火分區面積受限、疏散距離有要求，同時地下建筑多采用地下框架結構、結構柱較多，故總圖布局時，庫區及主要生產房屋的布置，要結合結構柱、防火分區劃分、人員疏散要求等多種因素綜合考慮[16]。要盡量減少各通道、通道與建筑間的距離，盡量減少不必要的空間設置。

4.3 通風采光

要保證人員集中區域的自然通風采光，改善運營人員的工作條件。地下場段的開敞空間有限，多數區域不滿足自然通風采光條件，要依靠機械通風等輔助措施[17]。環形車道區域開敞面積較大，盡量讓輔助邊跨、列檢區等人員集中區域臨近環形車道布置，保證該區域的自然通風采光條件[18]。

4.4 地鐵列車裝卸

地上場段的地鐵列車裝卸是通過大型汽車吊完成，地下場段不具備大型汽車吊作業條件。一種方式可通過在裝卸線上方設置吊裝孔，在蓋板上設龍門吊，通過吊裝孔完成列車裝卸。另一種方式可通過在裝卸線區域設置橋式起重機，通過地下環形車道將列車運輸至裝卸區域，通過起重機完成新車裝卸。

5 結語

從土地利用角度、改善城市環境角度出發，地下場段實行上蓋物業開發將是地鐵物業開發不錯的選擇[19]。為提高土地利用率，在城市核心區域，尤其是土地價值較高區域，由于規劃等原因需要設置成地下的場段，設計方案上采用“消防安全措施加強型”地下場段，利于規劃、蓋上的綜合開發。從多個既有工程實例及其所對應的消防評估結果來看，地下場段參照《建規》中地下廠房部分的相關規定設計并做適當加強，設置消防車進入地下作業的條件，在消防設備方面再做適當加強，是能夠滿足火災安全條件的。當然，由于不同地區對此類建筑消防的理解、要求是不同的，設計中需要委托專業研究單位，針對此類場段進行專項消防設計研究[20]。地下場段設計中，除了在消防措施上需要特殊考慮外，在工藝設施配置、總圖布局、地鐵列車裝卸等方面較地上場段均有其特殊的要求。總之，在合理解決消防設計、通風采光等難題后，在土地資源日益緊缺的情況下，軌道交通建設可推廣地下場段的使用。