地鐵車站建筑防火及安全疏散設計探究

常亮

北京城建設計發展集團股份有限公司 江蘇 蘇州 215000

城市交通中地鐵車站建筑作用巨大，減輕城市交通壓力的同時為居民提供便利的交通出行條件，因此要重視地鐵車站的建筑設計消除安全隱患。根據目前地鐵車站建筑運行情況來看不少地區建筑防火性能有限，一旦發生火災無法在短時間之內撲滅火源，甚至會造成巨大的安全隱患，疏散工作也相對困難，因此需要從設計方面入手，重視地鐵車站建筑防火設計來維護乘客和工作人員的生命安全。因此需要加強地鐵車站建筑的防火設計，根據實際情況設計防火方案，強調設計與施工上的防火性能，如此才可以保證地鐵運行的質量。

1 地鐵車站建筑的防火設計現狀

地鐵車站建筑施工中防火設計是重要組成部分，對車站施工有重要影響，如果不能保證防火設計的科學性就會降低建筑的防護性能，增加發生火災的隱患，為城市交通帶來壓力。近年來城市化發展速度加快，對社會經濟起到有效的促進作用，人們出行需求更多，出行方式也越發多樣化。地鐵是人們出行的重要方式，對人們的日常生活、工作都有重要影響，因此需要保證地鐵車站建筑的防火設計來減少安全隱患的出現。尤其是城市化背景下，城軌建設的數量越來越多，地鐵車站建筑設計存在不同程度的安全隱患，尤其是火災隱患、消防問題，為滿足實際發展的需要，設計人員需要針對防火問題進行優化，降低發生火災的概率。但是一旦發生火災，也要采取最有效的措施及時救援，避免出現危害事故。而地鐵車站多處于狹小空間中，如果發生火災將會面臨比地上普通建筑更難撲救的事故。因此在前期設計階段設計部門需要根據地鐵車站的建筑結構，充分考慮各方面因素提升地鐵車站的安全性，預防火災的發生，及時應對火災事故，保障乘客的出行安全，推行我國地鐵行業的可持續健康發展。

目前，我國關于地鐵車站建筑的防火與安全疏散設計做出了相關的規定，如《地鐵設計防火標準》GB51298-2018，《地鐵安全疏散規范》GB/T33668-2017、《建筑防煙排煙系統技術標準》GB51251-2017等，這些規范文件彌補了長期以來城市地鐵發展中地鐵車站建筑的防火與安全疏散方面的內容，讓我國的地鐵車站建筑防火設計更規范。結合具體設計工作來看，城市地鐵車站建筑防火與安全疏散設計工作需要結合實際情況，綜合多方面原因進行設計。安全疏散設計中存在安全出口的問題，加上地鐵人流量大，具有分散性、不確定性等問題，在實際的發展中需要提高車站公共區域疏散指標，預示擁堵和踩踏現象的預警。設備管理區域主要是地鐵運營部門工作人員使用，這部分人員數量少，掌握一定的專業技能，需根據相關規范來合理布置，保證疏散通道的設計合理[1]。

2 地鐵車站火災事故特征

地鐵車站建筑設計期間內出現火災的原因非常多，具體的設計表現在：如果建造地鐵車站的過程中所使用的施工材料是木質材料，這種材料本身具備易燃的特征，因此在使用期間內很容易發生火災事故，如果在地鐵車站建造過程中電氣設備存在短路故障或者是線纜碰撞起火現象，也會造成火災、爆炸情況，導致地鐵車站有嚴重的火災事故。地鐵信號建設中如果地鐵信號不穩定，錯誤指示列車，都會使列車之間相互碰撞，甚至出現嚴重的脫軌情況，導致地鐵出現嚴重的火災事故。在施工現場很多地鐵建筑并沒有設計天然氣以及臨時預警裝置，這都會對建筑的防火帶來不利影響。對于地鐵車站建筑來講任何一種原因都會導致地鐵車站出現火災事故，威脅到人們的生命及財產安全，甚至會給國家造成嚴重的經濟損失。地鐵車站發生火災事故的特征有。

（1）排煙效果差，結合項目工程建設現狀來看，地鐵車站公共區域一般只設計機械排煙，正壓補風僅僅依靠出入口來補風，沒有專用的補風機，因此一旦發生火災的時候，如果設施存在故障情況，那么大量煙霧難以通過其他途徑排出，煙霧就會在地鐵車站內部有限空間內四處擴散，影響到人們的逃生疏散、救援。

（2）逃生條件差，根據現實情況來看，地鐵車站早高峰與晚高峰時段內，會出現大量客流，車站工作人員為保證乘客有序進出站，順利完成安檢和刷卡、掃碼作業，站內非付費區域設置大量限流欄桿，占用逃生空間，增加火災發生時候的逃生空間，甚至會引發次生災害[2]。

（3）氧氣供應量不足，地鐵平時的通風主要是通過風機補新風、排風來實現，一旦發生火災，內部所有的裝置都會聯動報警，除了消防設備以外的所有設備都會停止運轉，地鐵車站內部新風不足，加上火災燃燒消耗大量氧氣，氧氣含量下降人們無法及時逃離危險區域，從而威脅到車站內人員的生命安全。

（4）救援難度比較大，地鐵站修建在地下空間，火災發生后消防救援人員只能通過地鐵車站的疏散出入口、應急通道等進入火災現場，但是大型消防車輛和滅火設備無法進入火災現場，消防人員也難以直觀了解現場火災的火勢、位置，只能依靠地鐵車站人員提供的信息進行救援，但是火災現場可提供的信息有限。火災發生的時候受到高溫的影響，車站內的通訊設備無法正常使用，導致現場救援人員無法了解火災現場的具體情況，這些因素增加了地鐵車站的救援難度。

3 地鐵車站的防火與安全疏散設計

3.1 防火分區

地鐵車站多分層兩層，第一層是站廳，第二層是站臺，站廳與站臺的乘客疏散區域是一個防火分區，站廳有人一端的設備用房是另外一個分區，通過布設安全疏散樓梯直接上升到地面。站廳另一端設備用房被防火墻分為兩個防火區域，設置相鄰防火分區的甲級防火門。站臺層設備用房被防火墻劃分為200m2、最多停留三人的防火分區，設置甲級防火門，聯通設計。而消防泵房、污水池、污水泵房、衛生間、廢水池不屬于防火面積。因此在進行公共分區防火設計的時候，不能將乘客集散區域和乘客行走區域分開，確?；馂陌l生的時候乘客可以順利完成疏散。將站廳和站臺兩個公共區域劃分為一個防火分區，這兩個公共區域之間的扶梯和樓梯洞口較多，因此設計成一個防火區域比較合理。在防火分區的設計上，需按照《建筑設計防火規范》設計標準來有序開展，重視對防火分區的合理設計。

3.2 防火墻與防火門的設計

防火墻的設計目標是減輕建筑、結構、設備遭受到輻射所產生的危害，同時為避免火災大幅度蔓延，應該設置分隔體。兩個不同防火分區要充分利用耐火極限不小于3h的防火墻以及甲級防火門來進行分隔，防火門用平開門，朝著疏散的方向開啟，防火墻上設置防火窗，使用甲級防火窗的分區，樓板應該使用耐火極限大于1.5h的樓板。管道與電纜等穿越樓板和防火墻縫隙的時候，應使用防火封堵材料填塞確保密實度。站廳層管理的房間有車站控制室、配電室、設備機房等，這部分房間要使用耐火極限大于2h的隔墻、不低于1.5h的墻板來分隔，墻體砌筑到結構底部，門窗則全部使用甲級防火門和防火窗來設置。

3.3 裝修材料

地鐵車站建筑設計中，各個乘客疏散位置所使用的材料都應該耐火性難燃的材料與不燃材料，如站廳、站臺、疏散通道、設備用房、墻面、地面、頂面等。在裝飾裝修中不能使用石棉、塑料、玻璃纖維等遇熱產生有害氣體的材料。地鐵車站的站廳、站臺位置的裝飾設計中，盡量使用創新材料，可使用新時期節能環保型材料提高建筑物的防火性能[3]。

3.4 設置明顯的安全疏散標識

地鐵車站的疏散標識應設置在底部，距離樓板地面不能超過1m，當前我國科技發展速度加快，因此可使用溫度指示標識，任何一側出現火災溫度上升，指向那一側燈光標識斷電，而疏散指示燈指向可疏散位置，可節省救援現場疏散的時間。系統與報警系統聯動控制，不僅僅有利于現場疏散，還有利于及時撲滅火災。在現場還可以安裝煙霧中有指向性箭頭標識的設備，明亮而灰塵少的環境下無法判斷，如果有煙霧擴散則會變得明亮而清晰，由于光學設備的調整，光束可以折射為彎曲狀態，這種設備適合安裝在煙霧多而光線暗的地下建筑當中。

3.5 公共扶梯

車站內部扶梯與疏散通道的通過能力應該確保容納量最大，是高峰期內客流量最大部分，能夠在六分鐘之內將所有進站乘客以及站臺上的乘客疏散到站廳以及其他的位置。站臺上公共區的每一點，距離疏散樓梯口不超過50m。國內地鐵設計公共區域的扶梯為兩組，如果地鐵內客流量不大，兩層車站的防火設計剛好。但是大型三層車站，扶梯提升高度大，桁架長，此時布置三組扶梯有更好的疏散效果。如果車站的客流量大，兩組扶梯布置疏散時間可能會大于等于6min，則要加大樓梯的寬度；三層車站樓梯寬度增加可能會導致站臺寬度不夠，因此要增加站臺寬度解決這一問題，如此車站的投資也會相應增加。布置三組樓梯能夠解決三層車站的問題，在設計上考慮三組扶梯可以滿足每一種條件，車站防火效益也高。

3.6 消防車道

建筑消防規范中明確了地鐵地上車站消防通道的設計。如果建筑物總長度大于220m，或者是靠近街道的建筑物長度大于150m的時候，消防通道應設置在建筑物的中央。如果建筑物中間消防通道設計受建筑物空間布局所限制，特殊情況下可設置為環形車道。鐵路工程設計防火規范中，還明確規定的消防線路設計，客運車站需要設置防火線，較大的列車客運站需要設置環形防火線。地鐵車站與上述兩個車站的消防通道設置都不一樣，地鐵站常用6輛車，平臺的長度基本在120m之內，即便在特殊時候也用8輛車，平臺長度范圍為160m，環形消防通道設計不適合地鐵地上站的長度與施工規模，加上地鐵軌道的屏障功能，因此地鐵車站的消防通道可以設置在車站的兩冊，既不會影響地鐵交通的正常運行，也符合消防通道防火設計的規定。

3.7 防煙設計

地鐵車站是一個相比封閉的空間，一般情況下車站自然通風條件不好，如果發生火災事故難以實現良好的排氣與散熱效果。如果車站建筑防煙設計不合理，一旦發生火災將會導致車站內能見度降低，旅客疏散不及時，從而產生負面的影響。如果車站內煙氣不能及時排放，車站內能見度有限，加上氧氣的緣故，這個空間內人很容易窒息，煙霧甚至會威脅著的人們生命安全。煙霧會阻礙消防救援工作的順利進行，導致消防人員無法接近現場，增加了救援和消防的難度。因此建筑車站的排煙設計中，需要充分重視地鐵站內的通風，根據車站實際情況，設計人員要合理劃分煙氣管制區域，將不同的煙氣管制區域劃分為防煙墻，高度不能小于頂棚到地面的距離。

4 地鐵車站火災疏散模型

4.1 疏散流動模式化

在設計上，可采用空間模式化，使用網絡型控制方式，將各個車廂、站臺、站臺到站廳的疏散樓梯、通道出入口、 地面安全點作為網絡結點，這些網絡結點直接通過連接，形成各個空間結點相互聯系的假象空間，無具體的面積、距離、移動時間。在空間模式化中，人則采用集團型處理，將進入地鐵的乘客按照行為能力的不同，劃分為正常人、活動不便的人、攜帶兒童的家長三個集團，按照構成比例的不同，綜合確定人員的疏散特征以及整體的疏散能力。其次是人的流動以單向型人流對待，比如在地鐵車站口、站臺、站廳的樓梯口、出入口等位置，很可能由于高峰瓶頸出現人流滯留現象，如果遇到這種情況則按照排隊理論來處理。

4.2 區間隧道的安全疏散設計

列車前進的過程中，在區間內發生火災，在發生火災之后，隧道與車廂內的溫度會快速上升，煙霧量快速增加，此時應該在第一時間內實現乘客的緊急疏散，在一個區間隧道的軌道區域位置，設置直達站臺的疏散樓梯，寬度不能小于1.1m。兩條單線區間隧道中布置聯通通道，間距不能超過600m，并且在聯通通道中設置并列方向上開啟的防火門，滿足甲級防火的要求，緊急疏散通道的床面必須連續、平整、無障礙物，如此才可以方便人員的快速疏散和撤離，也可以設置縱向連續疏散平臺，輔助人員快速完成疏散和撤離。

4.3 站廳層的安全疏散

站廳無論在任何時候，都是容納人數最多的場合，站廳層公共區域任何一點到出入口的距離應保持在50m之內。公共區域的付費區與非付費區域之間設置欄柵門，寬度不能低于1.4m，欄柵門和檢票口的通過能力應該與站臺疏散能力相一致，如此能夠有效疏散人員。房門疏散門正好處于兩個安全出口之間的時候，疏散門與最近的安全門距離不能超過4m，這種設計有利于在發生火災的時候乘客以最快的速度脫離現場，如果各種設備用房正好處于廊道兩側或者是盡頭的時候，疏散門與最近的安全出口位置應小于22m。

4.4 消防模擬裝置

地鐵站整體結構十分復雜，加上人流量比較大，選擇合理的地鐵車站消防設計方案，需要對火災的影響范疇和人員的疏通能力進行充分考慮，尤其是站廳內安全出入口、樓梯處人員流動密集的場合。安全檢查處電氣設備多，如果行李排放緊密則會存在火災事故隱患，因此需要在閘機的出入口以及安全距離通道較遠的扶梯位置安裝消防設備。扶梯與站臺層相互連接位置也要進行消防設計。在模擬消防設計的過程中，按站臺層的火源點考慮進行，通過模擬很多人員的疏散路徑，有利于消防設備的安裝，以及發生火災之后的人員疏散。

5 結語

綜上，地鐵車站建筑設計人員在進行地鐵站建筑防火設計的過程中需要有全面的認識，了解到建筑防火的重要性，分析地鐵建筑可能存在的隱患，通過前期的設計及時加強、優化和完善設計方案，消除地鐵車站中存在的不利因素，為乘客的出行提供優質的保證。