長(zhǎng)度超過(guò)100 m的地鐵出入口消防疏散方案研究

杜 宇， 姚顯貴， 于 華

(中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司， 天津 300133)

0 引言

近20年來(lái)，我國(guó)城市軌道交通的建設(shè)取得了舉世矚目的成果，截至2017年12月31日，我國(guó)大陸軌道交通運(yùn)營(yíng)里程約4 712 km，共161條線路，運(yùn)營(yíng)城市33個(gè)。目前全國(guó)在建城市軌道交通的城市有48個(gè)，在建線路228條，在建里程5 636 km。北京、上海和廣州率先步入了網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)時(shí)代； 同時(shí)，同步進(jìn)行的其他城市建設(shè)行為導(dǎo)致地鐵車站場(chǎng)地環(huán)境更加復(fù)雜，尤其是位于城市核心區(qū)的地鐵車站方案設(shè)計(jì)復(fù)雜[1]。一方面，該類車站受線路條件、控制性管線、主干道交通要求、既有市政隧道等條件限制，車站只能偏路口設(shè)置；另一方面，由于城市核心區(qū)客流量較大，從功能上需要滿足路口另外一側(cè)乘客進(jìn)出站及過(guò)街需求，往往需要將出入口延伸到路口另一側(cè)，此時(shí)出入口地下通道的長(zhǎng)度就可能超過(guò)100 m，如圖1所示中的1A、1B號(hào)出入口。

根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]28.2.10條第4款： 地下出入口通道的長(zhǎng)度不宜超過(guò)100 m，當(dāng)超過(guò)時(shí)應(yīng)采取滿足人員消防疏散要求的措施。但是，該地鐵規(guī)范并沒(méi)有對(duì)具體措施給出明確建議。各地方標(biāo)準(zhǔn)均有類似要求，有的提出了具體措施。大部分在建城市均無(wú)自己的地方標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)踐過(guò)程中，往往需要采取專題論證。專題論證占用的時(shí)間對(duì)整體進(jìn)度有一定影響，另外各地論證后所采取的具體措施也不一致，這就給實(shí)際工程設(shè)計(jì)帶來(lái)困惑。

圖1 車站總平面示意圖Fig. 1 Sketch of plan of metro station

張德志[3]對(duì)重慶地區(qū)深埋地鐵車站出入口安全疏散設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，提出應(yīng)結(jié)合重慶地形特點(diǎn)設(shè)置分支通道，同時(shí)兼顧疏散和正常使用需求，分支通道口處設(shè)置擋煙垂壁，以保證其中一個(gè)通道是安全的； 謝朝軍等[4]對(duì)長(zhǎng)度超過(guò)60 m地鐵出入口的排煙方案進(jìn)行了研究分析； 姚顯貴[5]對(duì)地鐵出入口設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐進(jìn)行了總結(jié)。但以上文獻(xiàn)對(duì)超長(zhǎng)出入口消防設(shè)計(jì)的具體措施未做分析。除此之外，專門針對(duì)長(zhǎng)度超過(guò)100 m的地鐵出入口消防疏散的研究也較少。

綜上，有必要對(duì)超長(zhǎng)地鐵出入口消防疏散方案進(jìn)行總結(jié)研究，以便更好地服務(wù)于后續(xù)工程設(shè)計(jì)。本文主要結(jié)合相關(guān)國(guó)家規(guī)范、地方標(biāo)準(zhǔn)中的措施及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，探討長(zhǎng)度超過(guò)100 m的地鐵出入口通道消防疏散設(shè)計(jì)的具體措施。

1 2個(gè)重要概念

1.1 地鐵出入口通道的計(jì)算長(zhǎng)度

《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》28.4.3條第2款，對(duì)連續(xù)長(zhǎng)度大于60 m的出入口通道要求設(shè)置機(jī)械排煙設(shè)施。在該條的條文說(shuō)明中，對(duì)于出入口計(jì)算長(zhǎng)度約定如下： 從通道與車站公共區(qū)連接的口部至出入口計(jì)算點(diǎn)的連續(xù)長(zhǎng)度，其間如有坡道或樓扶梯，則應(yīng)計(jì)算其斜線長(zhǎng)度。出入口的計(jì)算點(diǎn)是指直達(dá)出入口的樓扶梯與出入口通道的匯合點(diǎn)。

北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《城市軌道交通工程設(shè)計(jì)規(guī)范》配套圖集中關(guān)于通道計(jì)算點(diǎn)明確如下： 當(dāng)出口處樓扶梯的提升高度H≤10 m時(shí)，計(jì)算到樓扶梯口，如圖2所示，即出入口通道的計(jì)算長(zhǎng)度L0=L1； 當(dāng)H>10 m時(shí)，計(jì)算到地面廳開(kāi)口處(在上海市地方標(biāo)準(zhǔn)《城市軌道交通工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]及《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》[7]中，均有類似說(shuō)明)，如圖3所示，即出入口通道的計(jì)算長(zhǎng)度L0=L1+L2。

圖2 出入口通道示意圖1(H≤10 m)Fig. 2 Sketch of entrance/exit channels (H≤10 m)

圖3 出入口通道示意圖2(H>10 m)Fig. 3 Sketch of entrance/exit channels (H>10 m)

1.2 安全出口

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[8]中對(duì)于安全出口的定義為： 供人員安全疏散用的樓梯間和室外樓梯的出入口或直通室內(nèi)外安全區(qū)域的出口。

《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)于安全出口的定義為： 供人員安全疏散，并能直接通向室內(nèi)外安全區(qū)域的車站出口、樓梯或扶梯的出口、聯(lián)絡(luò)通道的入口、區(qū)間風(fēng)井內(nèi)直通地面的樓梯間入口。

《地鐵安全疏散規(guī)范》[9]中關(guān)于安全出口的定義為： 供人員安全疏散用的直通室內(nèi)、外安全區(qū)的出口。本條解釋為： 如站廳火災(zāi)時(shí)的站廳出入口通道的出口，區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道在未起火隧道的出口，區(qū)間隧道風(fēng)井內(nèi)直通地面的樓梯間出入口，軌道區(qū)到達(dá)站臺(tái)層的疏散樓梯出口，車站站臺(tái)門的端門或端部口，站臺(tái)等起火層通向安全區(qū)的樓扶梯出口、通道和疏散用樓梯間出入口，設(shè)備與管理用房區(qū)域通向另一防火分區(qū)或直通室外的出口等。

從定義中可得知，針對(duì)車站的安全出口主要有以下幾種：

1)樓梯間入口作為安全出口是沒(méi)有問(wèn)題的。

2)室外樓梯的出入口作為安全出口是沒(méi)有問(wèn)題的。

3)直通室內(nèi)安全區(qū)域的的出口可以作為安全出口。如符合規(guī)范要求的避難層、避難走道等，這類屬于臨時(shí)安全區(qū)域或者稱為“亞安全區(qū)域”。

4)直通室外安全區(qū)域的的出口可以作為安全出口。室外安全區(qū)域主要包括室外地面等，那么直通室外安全區(qū)域的出口可以是先經(jīng)過(guò)一段水平通道，再加上一段樓扶梯到達(dá)室外地面。如正常的地鐵出入口通道正是以這種方式進(jìn)行緊急疏散的，其出口的位置也正是通道與車站公共區(qū)連接的口部；當(dāng)然，通道與車站公共區(qū)分界處，需要設(shè)置擋煙垂壁，將公共區(qū)與出入口通道劃分為不同的防煙分區(qū)。

5)其他能滿足人員安全疏散要求的出口。

2 本行業(yè)規(guī)范對(duì)超長(zhǎng)出入口消防疏散的要求

現(xiàn)行主要規(guī)范對(duì)長(zhǎng)度超過(guò)100 m的出入口均提出了要滿足人員消防疏散的要求。滿足人員消防疏散的措施分為2類： 1)最直接的辦法是設(shè)置安全出口，安全出口的設(shè)置應(yīng)滿足《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》對(duì)安全出口的定義； 2)確實(shí)沒(méi)有條件設(shè)置安全出口的，則采取其他措施。

現(xiàn)行各規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該類出入口通道的消防疏散的要求如表1所示。

表1 相關(guān)規(guī)范對(duì)出入口通道消防疏散的要求Table 1 Requirements for fire protection and evacuation of entrance/exit in relevant codes

由表1可以得出如下結(jié)論：

1)對(duì)于長(zhǎng)度超過(guò)100 m的出入口通道，國(guó)家規(guī)范、地方標(biāo)準(zhǔn)均要求采取措施。

2)關(guān)于通道計(jì)算長(zhǎng)度，《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》、上海地方標(biāo)準(zhǔn)要求所有的超長(zhǎng)出入口計(jì)算長(zhǎng)度按通道口到地面出入口的暗埋段的計(jì)算長(zhǎng)度，北京地方標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于提升高度超過(guò)10 m的出入口計(jì)算長(zhǎng)度按通道口到地面出入口的暗埋段的計(jì)算長(zhǎng)度。

3)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》并沒(méi)有明確具體的措施建議，其他規(guī)范中提到了部分解決方案，可以總結(jié)為如下具體措施建議。

2.1 方案1： 設(shè)置樓梯間

設(shè)置樓梯間是最直接、有效的方案，這一點(diǎn)在北京地方標(biāo)準(zhǔn)的條文說(shuō)明里寫的很明確，業(yè)內(nèi)對(duì)此均無(wú)異議。單獨(dú)設(shè)置樓梯間示意圖如圖4所示。樓梯間的出地面建筑往往位于主干道中央，需要與規(guī)劃部門協(xié)調(diào)。

圖4 單獨(dú)設(shè)置樓梯間示意圖Fig. 4 Sketch of setting up staircase separately

當(dāng)樓梯間接口處距離道路紅線不遠(yuǎn)時(shí)，可將樓梯間的口部設(shè)置在道路紅線外，與出入口地面廳合建。樓梯間與出入口合建示意圖如圖5所示。合建可以減少對(duì)地面景觀及環(huán)境的影響，有條件時(shí)，盡量采用該方案。

圖5 樓梯間與出入口合建示意圖Fig. 5 Sketch of setting up staircase with entrance/exit

2.2 方案2： 設(shè)置支通道

參考重慶地方標(biāo)準(zhǔn)，可在通道長(zhǎng)度不超過(guò)100 m處設(shè)置分支通道，并在分支通道處設(shè)置擋煙垂壁，分支通道可以作為安全出口。支通道示意圖如圖6所示。支通道節(jié)點(diǎn)大樣方案1示意圖如圖7所示。此時(shí)支通道的設(shè)置應(yīng)滿足L1<100 m。

圖6 支通道示意圖Fig. 6 Sketch of branch channel

圖7 支通道節(jié)點(diǎn)大樣方案1示意圖Fig. 7 Sketch of detail of branch channel node in scheme 1

這種做法在《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中并沒(méi)有明確，但是從《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》對(duì)安全出口的定義及車站公共區(qū)安全出口的設(shè)置來(lái)看，是沒(méi)有問(wèn)題的。

1)在公共區(qū)和支通道之間的這一段，也可以理解為一段出入口通道內(nèi)的公共區(qū)，其與站廳公共區(qū)的界面是通道與站廳的接口處，這個(gè)界面分隔是采用1道擋煙垂壁。同理，主通道與支通道的界面也采用了1道擋煙垂壁。

2)地鐵出入口通道內(nèi)自身的火災(zāi)危險(xiǎn)性較小，主要考慮人為縱火，而火災(zāi)情況下主要是高溫、有毒煙氣造成的傷亡，故通道內(nèi)加強(qiáng)排煙，且出入口通道單獨(dú)設(shè)置了防煙分區(qū)，可以保證人員疏散的安全。

3)張德志[3]對(duì)重慶市深埋地鐵出入口安全疏散設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，也提出了設(shè)置分支通道進(jìn)行疏散的方案。

同時(shí)，設(shè)置分支通道能夠更好地吸引客流，兼顧過(guò)街(淺埋車站)，尤其是在雨雪等極端天氣下。該方案能夠最大程度地為市民提供方便，故本方案可結(jié)合車站總圖的功能布局，在有條件時(shí)盡量采用。

支通道與主通道的劃分方式還可以采取圖8所示的常開(kāi)式甲級(jí)防火門，這種分隔方式阻隔火勢(shì)、煙氣蔓延的效果更好，安全性更高。但是，該方案對(duì)于正常情況下人員的通行、視線均有阻礙，影響了正常使用，不予推薦。

圖8 支通道節(jié)點(diǎn)大樣方案2示意圖Fig. 8 Sketch of detail of branch channel node in scheme 2

考慮到圖8所示方案影響正常使用的缺點(diǎn)，可在支通道側(cè)面設(shè)置甲級(jí)防火門，在主通道上設(shè)置防火卷簾，如圖9所示。本方案優(yōu)點(diǎn)是兼顧疏散的可靠性與正常使用的便利性，缺點(diǎn)是需要局部擴(kuò)大通道斷面。這種方案一般結(jié)合施工的工作井等自然形成的剩余空間進(jìn)行設(shè)置，可避免額外增加工程量。

圖9 支通道節(jié)點(diǎn)大樣方案3示意圖Fig. 9 Sketch of detail of branch channel node in scheme 3

2.3 方案3： 設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

在北京地方標(biāo)準(zhǔn)的條文解釋中，提到了設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的方案。參考《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，在通道內(nèi)全部設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，疏散距離可增加25%，即出入口通道的計(jì)算長(zhǎng)度不能超過(guò)125 m，這就為方案設(shè)計(jì)提供了很大的靈活性。

采用該方案，需要單獨(dú)為此出入口通道設(shè)置消防泵房及消防水池，需要提高通道的凈高以滿足管線敷設(shè)的需求。另外，采用該方案后，可能造成地面濕滑，對(duì)人員疏散造成一定影響，故該方案較少被采用。

2.4 方案4： 排煙方案

《城市軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》認(rèn)為： 當(dāng)車站事故的煙霧進(jìn)入通道時(shí)，若地下通道的連續(xù)(封閉)長(zhǎng)度大于100 m，則依靠自然排風(fēng)有困難。為保證人員疏散安全，需借助機(jī)械排風(fēng)、排煙能力，以滿足緊急疏散要求。

該條文解釋可理解為： 這種情況下，需要另外采取自然排煙措施或者機(jī)械排煙?！兜罔F設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，出入口通道長(zhǎng)度超過(guò)60 m時(shí)，需要設(shè)置機(jī)械排煙，因?yàn)榇藭r(shí)自然排煙系統(tǒng)失效或者自然排煙系統(tǒng)達(dá)不到人員疏散的基本要求。

這種僅設(shè)置排煙的方式類似于區(qū)間疏散的方式。對(duì)于出入口來(lái)說(shuō)，此時(shí)通道上方的空間應(yīng)滿足儲(chǔ)煙倉(cāng)的設(shè)計(jì)要求，保證人員疏散不受煙氣影響； 或者采用在吊頂內(nèi)設(shè)置風(fēng)管的半橫向排煙方案。如果通道的地面具備條件，建議在地面設(shè)置一定數(shù)量的排煙豎井，保證通道內(nèi)任意一點(diǎn)的排煙距離不超過(guò)30 m，這是自然排煙方案。這種方案通道吊頂需要滿足《建筑防煙排煙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)透空率的要求，吊頂透空率不應(yīng)小于25%。

與采用區(qū)間隧道進(jìn)行疏散相比，出入口通道的疏散條件有以下優(yōu)勢(shì)： 1)通道寬度較區(qū)間疏散平臺(tái)寬； 2)疏散的人員數(shù)量只是一個(gè)象限的分向客流； 3)疏散距離50 m遠(yuǎn)比區(qū)間隧道的300 m小。因此，出入口通道參照區(qū)間隧道采用機(jī)械通風(fēng)排煙后的縱向疏散方案相對(duì)更加安全。

3 其他方案分析

3.1 方案5： 將出入口通道視為城市人行地道

方案5車站總平面示意圖如圖10所示。方案5出入口平面示意圖如圖11所示。方案5將出入口通道視為城市人行地道。由于《城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范》[13]中未對(duì)通道超長(zhǎng)后提出相關(guān)疏散要求，如果超長(zhǎng)出入口通道可不計(jì)作車站公共區(qū)的安全出口(即在不設(shè)置1A、1B號(hào)出入口的情況下，其他出入口已經(jīng)能滿足站廳公共區(qū)的消防疏散要求。1A、1B可根據(jù)使用需求保留1個(gè)即可)，則可將該出入口僅視為過(guò)街通道。

圖10 方案5車站總平面示意圖Fig. 10 Plan of layout of metro station in scheme 5

圖11 方案5出入口平面示意圖Fig. 11 Sketch of plan of entrance/exit in scheme 5

在通道接公共區(qū)處，設(shè)置防火卷簾與公共區(qū)分隔開(kāi)。為避免出入口的疏散形成袋形走道，可在卷簾旁邊設(shè)置防火門，防火門的形式需要考慮對(duì)正常情況下人員通行的影響。如果防火門開(kāi)啟方向垂直于通道軸線，則采用常閉式防火門； 如果防火門開(kāi)啟方向順著通道軸線，則采用常開(kāi)式防火門。此時(shí)對(duì)于L1+L2可不做要求。方案5防火分隔示意圖如圖12所示。

圖12 方案5防火分隔示意圖Fig. 12 Sketch of fire separation in scheme 5

方案5雖然能從規(guī)范的角度解釋，但仍存在一定的問(wèn)題： 1)其客流特征仍然是地鐵的客流，尤其是出站客流具有集中性特點(diǎn)，這與一般過(guò)街通道仍有區(qū)別； 2)該出入口通道與車站是同時(shí)建設(shè)的同一個(gè)項(xiàng)目，執(zhí)行地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范更加合理，這在消防審批上可能存在一定障礙。因此，不予推薦。

3.2 方案6： 劃分防火分區(qū)

方案6車站總平面示意圖如圖13所示。方案6出入口平面示意圖如圖14所示。如果超長(zhǎng)出入口通道可不計(jì)作車站公共區(qū)的安全出口(即在不設(shè)置1A、1B號(hào)出入口的情況下，其他出入口已經(jīng)能滿足站廳公共區(qū)的消防疏散要求)，還可以通過(guò)劃分防火分區(qū)的方法來(lái)滿足超長(zhǎng)出入口通道的疏散要求。此時(shí)通向車站公共區(qū)的防火分隔處的防火門可以作為安全出口，但超長(zhǎng)出入口部分自身要有2個(gè)獨(dú)立的安全出口，且需要保證通道內(nèi)任意一點(diǎn)距離最近安全出口的距離不超過(guò)50 m。方案6防火分隔示意圖如圖15所示。如果在超長(zhǎng)出入口通道內(nèi)設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，則該部分的疏散距離還可以增加25%。

圖13 方案6車站總平面示意圖Fig. 13 Plan of layout of metro station in scheme 6

圖14 方案6出入口平面示意圖Fig. 14 Sketch of plan of entrance/exit in scheme 6

圖15 方案6防火分隔示意圖Fig. 15 Sketch of fire separation in scheme 6

4 方案比較

在實(shí)際工程中，根據(jù)安全疏散的原理，結(jié)合車站公共區(qū)疏散需要、出入口通道自身的疏散要求及使用功能需求，還能形成多種方案。超長(zhǎng)地鐵出入口通道消防疏散方案比較如表2所示。

表2 超長(zhǎng)地鐵出入口通道消防疏散方案比較Table 2 Comparison among fire protection and evacuation schemes for extra-long entrance/exit of metro station

5 結(jié)論與討論

5.1 結(jié)論

1)關(guān)于出入口計(jì)算點(diǎn)，建議計(jì)算至出入口洞口處。

2)有條件時(shí)，建議盡量采用設(shè)置分支通道的方案，這樣既可以解決消防疏散問(wèn)題，也有利于乘客進(jìn)出站及過(guò)街。支通道處的分隔建議采用擋煙垂壁。

3)可以考慮設(shè)置疏散樓梯間作為安全出口，這也是目前常用的一種方式。樓梯間的設(shè)置形式應(yīng)結(jié)合地面條件、環(huán)境景觀需求進(jìn)行具體分析。

4)如果僅設(shè)置機(jī)械排煙，建議采用橫向的自然排煙或半橫向排煙。此時(shí)，通道的凈高應(yīng)滿足管線安裝需求，并滿足儲(chǔ)煙倉(cāng)的設(shè)計(jì)要求。

5)將出入口視為過(guò)街通道的方法，需確保該出入口不計(jì)入車站公共區(qū)安全出口時(shí)，其他出入口能夠滿足公共區(qū)消防疏散要求。該方案需要提前與消防部門溝通。

6)設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)時(shí)，地面的消防廢水對(duì)人員疏散有一定影響，不建議采用。

7)劃分防火分區(qū)符合規(guī)范要求，但存在防火門對(duì)人員通行、視線的阻礙。若采用這種方案，建議防火卷簾垂直于通道軸線方向，防火門采用常閉式防火門并平行于通道軸線方向。

此外，對(duì)于長(zhǎng)度超過(guò)100 m的出入口，無(wú)論采用何種建筑方案，均需要設(shè)置機(jī)械排煙及火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。

5.2 討論

考慮實(shí)際工程的復(fù)雜性及多樣性，本文的結(jié)論僅建立在對(duì)國(guó)內(nèi)的主要規(guī)范及部分國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)分析上，對(duì)國(guó)外部分的規(guī)范與實(shí)踐均未作研究。本次總結(jié)無(wú)法羅列所有的安全出口種類，具有一定的局限性；同樣，規(guī)范也無(wú)法列舉全部符合要求的疏散方案。盡管如此，還是希望《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范再次修訂時(shí)，提供更多合理的做法，以便更好地指導(dǎo)設(shè)計(jì)工作。

消防是個(gè)系統(tǒng)工程，是規(guī)劃設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)管理、城市消防救援的有機(jī)統(tǒng)一，只要能有效地控制火災(zāi)危險(xiǎn)性，配備好排煙等系統(tǒng)設(shè)備，設(shè)計(jì)好人員疏散出口，并能及時(shí)恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行救援，安全出口的形式也就能相應(yīng)變通。這需要從安全疏散的原理出發(fā)，采取有效的措施，以保證人員安全。