城市鐵路公共區防火設計優化探討

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引言

城際鐵路地下車站布置形式與地鐵類似,因此,TB10623—2014《城際鐵路設計規范》要求地下車站建筑防火按照GB50157—2013《地鐵設計規范》的相關規定進行設計,未再進行專門規定,GB51298—2018《地鐵設計防火標準》(以下簡稱“《火標》”)發布后,一般執行《火標》。但城際鐵路地下車站有編組長、公共區面積大等特點,8編組站臺長度即達到210m,16編組站臺長度可達450m,實際設計過程中在站廳公共區建筑面積、疏散距離的控制上,《火標》有不適用之處,有必要從建筑消防的基本原理出發,結合國內相關規范的規定對城際鐵路地下車站的建筑防火進行深入研究,對現行標準的不適用之處提出建議。城際鐵路采用8編組制式的情況較為普遍,故主要針對8編組城際地下車站的建筑防火進行研究。

1城際鐵路地下車站公共區防火設計的主要問題

1.1站廳層公共區面積

《火標》規定地下車站站廳及站臺公共區為一個防火分區,站廳公共區面積不宜超過5000m2,超過時需采取防火分隔措施,此規定主要是考慮5000m2可以滿足一般兩線換乘站的站廳公共區面積要求,為避免面積無序擴大而增加火災和煙氣蔓延的面積,保證人員疏散安全而作出的規定[1]。由于城際鐵路站臺較地鐵長,8編組標準地下車站站廳層公共區建筑面積可達3000m2,只要是含有到發線的車站及換乘站,其站廳層公共區面積即超過5000m2,限制站廳層公共區面積5000m2對車站使用、規模及投資影響較大,也與《火標》規定此面積標準的初衷相違背。

1.2安全疏散

《火標》規定地下車站站廳及站臺公共區最大安全疏散距離不應大于50m,城際車站站廳層公共區長度較長、面積較大,為滿足疏散距離要求,經常需要將出入口通道與主體接口擴寬或增加安全出口,會帶來投資增加或運營管理負擔的加重,有必要對相關規定進行研究優化。

2城際鐵路地下車站公共區防火設計優化思路

2.1建筑防火主要目的及保證措施

建筑防火主要目的及防火體系構成消防工作的主要目的是保證財產安全與生命安全,維護公共安全,并且以減少人員傷亡為主要目標[2]。建筑防火主要由被動防火體系及主動防火體系構成。建筑被動防火體系:主要是根據燃燒的基本原理,采取措施防止燃燒條件的產生或控制燃燒條件的發展,阻止火熱蔓延。即控制建筑物內的火災荷載密度,提高建筑物的耐火等級和材料的燃燒性能,控制和消除點火源,采取分隔措施以阻止火勢蔓延。被動防火措施主要是指建筑防火間距、建筑耐火等級、防火分區、安全疏散設施、建筑構造等。建筑主動防火體系:主要采取措施及早探測火災,破壞已形成的燃燒條件,終止燃燒的連鎖反應,使火熄滅或把火災控制在一定范圍內,減少火災損失。其主要依靠設置火災自動報警系統、滅火設施和防排煙系統來實現。建筑主動防火措施主要是指火災自動報警系統、自動滅火系統、防排煙系統等[3]。建筑防火主要保證措施生命安全、財產安全如何保證與主動防火、被動防火所采取的措施息息相關[4-7]。確保財產安全,主要是要在火災發生后,將火災控制在一定范圍內,不讓其波及建筑其他區域或其他建筑物,所采取的主要措施有:根據建筑物的使用性質,合理劃分防火分區,將火災控制在一定范圍內,給救援提供必要時間;重要設備用房、火災危險性大的房屋提高與其相鄰區域的防火分隔措施;與相鄰建筑物保持合理的防火間距等。確保生命安全,主要是要確保火災發生后,人員能夠在可用疏散時間內疏散完畢,所采取的主要措施有:合理確定建筑內的疏散距離、安全出口寬度;根據建筑情況設置合理的防排煙措施、自動滅火系統;在滿足使用功能的前提下,合理確定建筑裝修材料的耐火性能等[8-10]。保證財產安全、生命安全的各種措施并非孤立存在,而是相輔相承的,提高裝修材料耐火性能、加強防排煙措施、設置自動噴水滅火系統等措施可給安全疏散提供更多的時間,疏散距離就可更遠,同時也可以控制煙氣的產生、發展速度,控制財產損失程度。

2.2國內相關規范規定

軌道交通的類型主要有高速鐵路、普速鐵路、城際鐵路、市域(郊)鐵路、地鐵等,國內最早對地下車站的建筑防火作出規定的是《地鐵設計規范》,經過多次修訂完善,2018年形成《火標》,其他軌道交通的地下站建筑防火執行地鐵標準或者在地鐵標準的基礎上進行了適應性調整。各類軌道交通關于站廳層公共區防火分區面積、疏散距離及其他相關消防設施的規定如下。地鐵地鐵車站建筑防火主要執行《火標》,其規定站廳層公共區建筑面積不宜大于5000m2,超過時采取防火分隔措施;站廳公共區任一點到疏散通道口的最大疏散距離不應大于50m;公共區設置機械排煙系統,未要求設置自動噴水滅火系統。個別城市(如上海)的地方標準要求公共區設置自動噴水滅火系統。高速、普速鐵路高速、普速鐵路主要執行TB10063—2016《鐵路工程設計防火規范》,其規定地下車站集散廳建筑面積不應大于5000m2,地下車站公共區內任一點與最近安全出口的疏散距離不得大于50m,與《火標》基本一致。公共區設置機械排煙系統,未要求設置自動噴水滅火系統。城際鐵路TB10623—2014《城際鐵路設計規范》要求地下車站建筑防火按照現行GB50157—2013《地鐵設計規范》的有關規定進行設計,《火標》于2018年發布后,一般執行《火標》。在地方標準中,廣東地標DB44/T2360—2022《城際鐵路設計細則》要求站廳公共區面積超過5000m2時設置自動噴水滅火系統,在目前的廣東城際鐵路設計中,多數地下車站的站廳公共區設置了自動噴水滅火系統。市域(郊)鐵路市域(郊)鐵路主要執行TB10624—2020《市域(郊)鐵路設計規范》,其規定站廳層公共區建筑面積不宜大于10000m2,超過時可利用耐火極限不低于3h的防火卷簾進行分隔,站廳公共區任一點到疏散通道口的最大疏散距離不應大于50m。公共區設置機械排煙系統,公共區面積超過5000m2時設置自動噴水滅火系統。

2.3城際地下車站公共區防火設計優化思路

地下站火災工況地下車站公共區火災工況主要有列車火災、站臺火災、站廳火災。列車火災時,疏散人數為遠期或客流控制期中,超高峰小時最大客流量時一列進站列車的載客人數,及站臺上的最大候車乘客人數,乘客疏散至站廳,站廳作為站臺的火災安全區,設計時主要控制乘客疏散到站廳的時間,站廳到地面的時間不需進行核算。站臺火災時,疏散人數為站臺上候車的乘客,其他疏散要求同列車火災。站廳火災時,疏散人數為站內的進出站乘客,站臺、站廳乘客均需疏散至地面。建筑主要消防設施的作用消防設施系統主要有火災自動報警系統、防排煙系統、自動噴水滅火系統、應急照明系統、消火栓系統等[11-13]。火災自動報警系統可及時發現火災,通知消防工作人員處理火情,并聯動各消防系統按預案啟動各相關消防系統。排煙系統主要作用為排除火災產生的煙氣,為人員疏散提供必要的時間[14-15]。自動噴水滅火系統可大大延緩火災發展速度,消滅初起火災,其滅火成功率在95%以上[16-17]。建筑防火優化思路車站建筑防火設計最根本的目的是保證乘客安全,其次是結合投資、使用功能及運營管理等方面考慮財產安全的相關措施。以此為出發點,首先車站建筑、裝修材料采用不燃化設計,從源頭上避免火災發生的可能性、發生火災也可延緩火災的擴散速度;其次,萬一發生火災,車站的消防設施可以將乘客安全疏散至室外,并將財產損失控制在一定范圍內。材料選擇上,城際鐵路地下站地面、墻面、天花、墻體等主要部位均采用不燃材料,導向標識、廣告燈箱等部位可采用難燃材料,在滿足使用功能的前提下,已盡可能提高材料的安全性。公共區各區域建筑面積的控制主要是為在火災發生后,將火災控制在一定范圍內,減小財產損失。由于城際車站公共區面積較地鐵大,一般含有到發線的車站及換乘站站廳層公共區建筑面積會大大超過5000m2,如設置防火分隔,將站廳公共區分為2個不大于5000m2的區域,則對使用功能有較大的不利影響,并且會增加投資及運營管理工作量,有強烈的擴大站廳層公共區建筑面積而不設置防火分隔措施的需求。站廳層公共區建筑面積適當擴大滿足使用功能的要求后,發生火災時的財產損失可能增加但總體可控,方案是可行的。站廳層公共區疏散距離與乘客在火災工況下的安全性直接相關,而疏散距離與車站消防設施的配置有較強的相關性。排煙系統、自動噴水滅火系統是與乘客安全疏散相關的兩個重要消防設施系統,排煙系統主要作用為排除火災產生的煙氣,為人員疏散提供必要的時間;自動噴水滅火系統可大大延緩火災發展速度,消滅初起火災,延緩火災發展速度,其滅火成功率在95%以上。站廳層公共區最大安全疏散距離可結合消防設施的配置情況進行優化。實際工程中,很多多站臺車站的站廳層面積均遠超5000m2,通過消防性能化設計論證后,通過加強消防設施系統,均將站廳作為一個整體考慮,未進行防火分隔[18-20]。

3城際鐵路地下車站公共區防火設計優化建議

3.1典型車站站廳公共區布置

典型8編組單島車站站廳層公共區布置8編組單島車站站廳公共區建筑面積約3000m2,長度約135m。最大安全疏散距離按50m控制時,有兩種方案可供選擇。方案一為車站兩端的兩個出入口進行擴寬,方案二為在車站中部設置安全出口,見圖1。典型8編組雙島車站站廳層公共區布置典型8編組雙島車站站廳層公共區布置見圖2,公共區結構外輪廓寬52.7m,長約135m,建筑面積約7100m2。按《火標》要求,需要設置防火分隔,將站廳公共區分為2個不超過5000m2的區域;同時,車站中部需要設置安全出口以滿足站廳公共區內任意一點到安全出口的距離不大于50m的要求。

3.2對站廳公共區建筑面積的優化建議

由以上按《火標》要求布置的雙島車站站廳公共區可知,站廳公共區分隔為兩個區域后,車站中部除了設置一道防火卷簾外,還需要增設安全出口,造成投資、運營管理工作量的增加,同時,也與《火標》要求站廳層公共區面積超過5000m2后需要進行防火分隔的初衷(考慮5000m2可以滿足一般兩線換乘站的站廳公共區面積)相違背。實際上,站廳層公共區建筑面積適當擴大滿足使用功能的要求后,發生火災時的財產損失增加是可控的,對車站的整體安全性、乘客疏散的安全性也無本質性影響(乘客安全主要取決于安全疏散的時間)。因此,建議站廳層公共區面積以標準的兩線換乘站站廳層面積進行控制,以滿足一般換乘車站的功能需求,而又對防火分區規模進行合理限制,控制火災發生時的影響范圍,站廳公共區面積控制宜以10000m2為宜,與市域(郊)鐵路的規定保持一致。

3.3對站廳公共區疏散距離的優化建議

對于單島車站來說,按《火標》布置的兩種方案均需增加投資,同時,方案二還會增加運營管理工作量,而方案一出入口與主體相接處并無防火門等實體分隔,僅設置擋煙垂壁,雖然滿足了規范,但實際上對于乘客疏散的安全性來說,與接口處不擴寬并無本質區別。對于雙島車站來說,其車站寬度已達到50m以上,為滿足50m的最大安全疏散距離要求,需要在車站中部兩側各設置一個安全出口或者將部分出入口設置于車站中部附近,但出入口設置于車站中部附近對進出站客流流線不利,不論如何處理,都會引起投資增加或者對使用不利。通過前面對建筑主要消防設施的作用分析可知,自動噴水滅火系統滅火成功率高達95%以上,即使沒有滅火成功,其也能夠大大延緩火災的蔓延速度,為人員逃生提供更長的時間。基于此考慮,《建規》規定設置自動噴水滅火系統的建筑,安全疏散距離可在一般規定的基礎上增加25%;而《火標》僅規定了公共區最大安全疏散距離不大于50m,但未對設置自動噴水滅火系統的情況作出規定,國內地鐵地下車站一般也不設置自動噴水滅火系統,對于一般地鐵車站來說,正常設置的出入口即可滿足50m的最大安全疏散距離要求。對于城際鐵路來說,其車站公共區面積較大,正常設置的車站出入口難以滿足50m的最大安全疏散距離要求,考慮自動噴水滅火系統在滅火中的重要作用,建議在站廳公共區在設置自動噴水滅火系統時,疏散距離可增加25%。

3.4優化后的車站站廳層布置

優化后的單島及雙島車站站廳層布置見圖3、圖4,其站廳出入口通道與主體接口處無需做擴寬處理,站廳中部也無需設置安全出口,節省了投資,方便了運營管理,也能夠滿足防火要求。

4結論及建議

因城際鐵路地下車站與地鐵基本類似,城際鐵路地下車站公共區防火設計在城際鐵路剛興起時采用了與地鐵車站基本一致的標準,在后續實際設計中發現,城際鐵路車站在站臺長度、站廳公共區面積等諸多方面存在其自身特點,地鐵的防火標準尚不能完全適用于城際地下車站。本文通過對建筑防火的目的、方法進行剖析,結合相關規范的規定,提出了對地下車站站廳公共區面積及最大安全疏散距離優化建議。建議既能夠體現城際鐵路自身特點,也可以與《建規》《火標》等其他相關標準在設計原則上保持統一,還可以在節約國家投資的基礎上保證消防安全。建議城際鐵路規范修編時對此予以考慮。

作者:周梅 單位:廣東省鐵路建設投資集團有限公司