貴陽市軌道交通3號線一期工程深埋車站消防設計研究

黃 寅

(上海市城市建設設計研究總院(集團)有限公司，200125，上海∥高級工程師)

隨著城市軌道交通的發展，其建設受周邊環境制約的因素越來越多。尤其在山地城市，地勢起伏極大，導致部分車站埋深較深，其與埋深較淺的車站相比，存在層數多、風壓損失較大、人員疏散到地面的距離大、疏散時間較長等問題[1-2]。本文以貴陽軌道交通3號線花果園西站消防設計為例,分析深埋車站的消防設計。

1 城市軌道交通深埋車站消防安全

地下車站具有環境封閉、內部縱深大、層數多、通風及照明條件差、疏散路線長、安全逃生方式與途徑單一和火災救援疏散困難等特點，一旦發生火災等突發事件，極易造成重大人員傷亡和財產損失。隨著城市地下空間開始向深層發展，以及受山地地勢等因素影響，越來越多的深埋車站相繼出現。深埋車站的特點決定了其防火和安全疏散設計必須采取一些與淺埋車站不同的原則和方法，以保證火災發生時能將生命和財產的損失降低到最小[3]。現行GB 50157—2013《地鐵設計規范》和GB 51298—2018《地鐵設計防火標準》中關于安全疏散的有關規定都是強制性條文，但未針對深埋車站作區別化要求，給該類車站的消防設計及審查帶來諸多疑惑和困難。

在深埋車站大量出現的前提下，如何在現有的規范體系下，提出針對深埋車站的消防設計要求，是保障城市軌道交通車站安全、建立健全城市公共安全體系的重要內容。本文綜合國內外的相關研究及實踐，結合貴陽市軌道交通3號線花果園西站的消防設計，分析了深埋車站自動扶梯輔助疏散、垂直電梯輔助疏散、防排煙系統、自動噴淋和智能疏散體系等的設計要求，以保障深埋車站的消防安全。

花果園西站位于貴陽花果園Q區東側獅子巖山體內，該站受車站大、小里程區間下穿建筑物、構筑物的地下樁基以及車站所處區域地勢起伏較大的影響，車站軌面埋深超過70 m(見圖1)。受埋深影響，該站從站廳到各出入口的通道長度均超過100 m。

圖1 花果園西站埋深示意圖Fig.1 Diagram of buried depth of Huaguoyuan West Station

1.1 自動扶梯輔助疏散設計

深埋車站的進出站通道的提升高度較高，通道的長度往往超過100 m，甚至更長。根據GB 50157—2013《地鐵設計規范》和GB 51298—2018《地鐵設計防火標準》的要求，當進出站通道長度為60 m時，應設置機械排煙系統；當進出站通道長度超過100 m時，應設置安全出口，以保證任意點至最近安全出口的疏散距離不大于50 m。對于進出車站的樓扶梯設置，常規采用1部上行、1部下行扶梯及1部樓梯的組合形式。根據現有設計規范要求，下行扶梯不參與疏散，且需考慮1部上行扶梯的檢修工況，因此，對于深埋車站而言，其整體的理論疏散能力較低。

國外的深埋車站，如朝鮮平壤、俄羅斯莫斯科等地的軌道交通車站,埋深通常達到70 m，甚至100 m以上。其進出站通道通常設置3部一次提升直達地面的自動扶梯，正常情況下，采用1部上行、1部下行和1部備用的運行模式(見圖2)。根據GB 50157—2013《地鐵設計規范》，寬為1 m、運行速度為0.65 m/s的自動扶梯的最大通過能力為8 190人次/h;1.8 m寬樓梯(與扶梯設備寬度相當)折算為3股人流，其最大通過能力為5 280人次/h。采用扶梯作為主要疏散工具，其效率約為樓梯的1.5倍。

圖2 莫斯科某地鐵站進出車站扶梯Fig.2 Entry/exit of certain Moscow metro station

考慮到一次提升過大扶梯設備的造價及可靠性，可在超長通道中設置中間平臺，采取分段提升策略。在中間平臺處，設置安全出口通道。這樣,既滿足規范中當進出站通道長度超過100 m時需設置安全出口的要求，又降低了扶梯設備的費用,提高了扶梯設備的可靠性。根據GB 50157—2013《地鐵設計規范》及GB 51298—2018《地鐵設計防火標準》的要求，考慮到扶梯設備的不可靠性，設置扶梯的同時必須設置樓梯。在花果園西站提升高度較大的進出站通道，采用的是3部扶梯+1個樓梯的組合形式，正常情況下，使用2部扶梯和1個樓梯，另1部扶梯備用；火災工況下，3部扶梯全部采用上行(疏散方向)模式運行，參與車站人員疏散。花果園西站樓扶梯設置如圖3所示。

圖3 花果園西站進出站通道樓扶梯設置示意圖

1.2 垂直電梯輔助疏散設計

深埋車站的疏散距離遠、疏散時間長，如果僅使用樓梯加扶梯的組合疏散方式,其疏散效率仍不夠高效。目前，國內外的超高層建筑及地鐵正開展高速電梯輔助疏散的研究，超高層建筑如上海中心、地鐵建筑如香港地鐵香港大學站(見圖4)已開展采用垂直電梯參與輔助疏散的相關試點工作。

圖4 香港地鐵香港大學站高速電梯

車站的垂直電梯一般僅作為殘障人士及攜帶大件行李的乘客進出站使用。深埋車站的豎向提升高度較大，甚至出現提升高度大于100 m的車站，因此如果垂直電梯參與疏散，其安全性至關重要。垂直電梯停靠樓層較為單一，常規車站的垂直電梯僅在通道層、地面層停靠，這點成為了火災工況時垂直電梯高效運行的一個先天優勢。垂直電梯采用消防電梯標準設計及雙電源系統，同時在出入口通道層電梯門處設置防火卷簾，火災工況下，防火卷簾降下，可防止煙氣進入電梯井道。深埋車站垂直電梯的提升高度較大，按照規范要求，當相鄰停靠層高相差大于11 m時，垂直電梯需設置井道安全門，并在井道安全門處設置樓梯用于設備故障時的人員撤離，火災時疏散人員可利用該樓梯間,由通道層進入通道上方設置的臨時避難層。

火災工況下，垂直電梯的運行模式為：首先停靠地面層將電梯內人員疏散，繼而進入輔助疏散模式，往復運行于出入口通道上方的臨時避難層與地面層之間，將臨時避難層的人員高效地點到點運輸至地面進行疏散[4-5]，如圖5所示。當消防人員到達救援現場時，考慮到消防隊員攜帶的裝備較多，通過樓梯進入深埋車站對消防人員體力消耗極大，此時垂直電梯可由消防人員手動控制，方便消防人員通過該電梯到達深埋出入站通道，并盡快到達深埋車站各層開展救援工作。

圖5 香港大學站垂直電梯疏散示意圖

花果園西站在車站2號出入口設置2部垂直電梯及垂直疏散樓梯。因為地鐵出入口的垂直電梯正常工況下僅往返于站廳層與地面層之間，所以在火災工況時，車站站廳層需要疏散的人員在通過出入口通道到達臨時安全區域后，可經由作為輔助疏散的垂直電梯到達地面進行疏散(見圖6)。綜合整個車站的疏散條件，經過疏散軟件模擬，最終將垂直電梯的運行速度定為2 m/s，車站整體疏散效率可以提高約25%。

圖6 花果園西站垂直電梯疏散示意圖

1.3 防排煙設計

深埋車站的進出站通道長度普遍大于100 m，GB 50157—2013《地鐵設計規范》僅對進出站通道長度大于60 m時提出設置機械排煙措施的要求，對車站站廳、站臺的排煙措施未做具體要求。深埋車站因其通道長度較長、煙氣排出較為困難，所以需要考慮控制煙氣的擴散，以保證人員疏散時間小于火災發展至人體耐受極限的時間[6]。

深埋車站通常采用礦山法施工，站廳層頂部形成拱頂，上部空間較高，可為火災工況下煙倉蓄煙提供較好的條件，可有效延長煙氣下降至危害人員疏散高度的時間。但因深埋車站進出站通道普遍較長，疏散時間也較長，所以仍需加強排煙設計，以進一步延長煙氣下降擴散至進出站通道的時間。

花果園西站進出站通道共設置3部扶梯和1個樓梯，由于其土建寬度較寬，結合礦山法施工需求，需加高出入口通道斷面高度以提供更大的蓄煙空間。由于煙氣向上擴散較為顯著，所以需在樓扶梯組斜段處分段設置擋煙垂壁，以減緩煙氣向人員疏散方向蔓延的速度(見圖7)。

圖7 花果園西站出入口防排煙設計示意圖

1.4 自動噴淋系統設計

對于地下車站，規范并未要求設置噴淋系統。韓國大邱地鐵火災事故發生后，為提高車站的安全性，上海市應急管理局要求所有地下車站公共區必須設置自動噴淋滅火系統，國內其他城市對此并未有相應要求。城市軌道交通車站，尤其是深埋車站，有人員疏散難度高的特點，設置自動噴淋系統可有效控制火勢蔓延，保護人員生命安全。

自動噴淋系統的開啟可有效撲滅初期火災，減緩初期火災煙氣的擴散。同時，該系統可以降低室內環境溫度，減小火災高溫對建筑結構的破壞，有利于降低對人員的熱輻射，為安全疏散提供保障。自動噴淋系統工作時，噴水至地面將導致地面濕滑，進而易發生踩踏事件，故要求地面采用防滑系數較高的石材地面，保證人員疏散時的安全性[7]。花果園西站在車站站廳層、站臺層公共區均設置了自動噴淋系統，可有效減緩火災的蔓延，為人員疏散提供更好的疏散環境。

1.5 智能疏散體系設計

城市軌道交通車站設置有疏散指示標志，車站公共區內的疏散指示標志通常指向最近的安全出口，而未考慮火災工況下按既定的疏散指示標志疏散，有疏散到火源點的可能性，存在一定的安全隱患。由于深埋車站具有疏散距離長、疏散時間長和疏散環境較差等特點，疏散時應保證疏散方向的準確性與可靠性。

目前，越來越多的大型交通樞紐、公共建筑開始采用智能疏散系統，以進一步提高疏散指示的準確性與安全性。智能疏散系統可根據報警的煙感點位判斷火災發生點，進而根據預設的疏散路線調整疏散指示標志指示方向，避免人員錯誤地向火災發生點疏散，從而保證人員從最近、最安全的路線進行疏散。因城市軌道交通火災僅考慮單一火源的發生，其智能疏散系統的可操作性更高。

花果園西站在車站內增加智慧疏散引導設施，形成疏散地圖(見圖8)，保障疏散效率和安全性。通過智慧監測技術，實時監測避難空間和垂直疏散交通核的人員密度情況，在人員擁堵情況下發送信號，引導人員從其他出口進行疏散，保障整體疏散效率。

圖8 智慧疏散引導設施示意圖

2 結語

深埋車站的埋深較深，其疏散較埋深較淺車站更為困難，但目前的規范對其消防設計并無具體要求。本文在現有設計規范要求的基礎上，結合貴陽市軌道交通3號線花果園西站的消防設計，對自動扶梯輔助疏散、垂直電梯輔助疏散、增強防排煙設計、設置自動噴淋系統、采用智能疏散體系等的設計要求進行了分析，探討了提高深埋車站火災工況下安全疏散的措施，可為深埋車站的消防設計提供借鑒。