城市铁路公共区防火设计优化探讨

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引言

城际铁路地下车站布置形式与地铁类似,因此,TB10623—2014《城际铁路设计规范》要求地下车站建筑防火按照GB50157—2013《地铁设计规范》的相关规定进行设计,未再进行专门规定,GB51298—2018《地铁设计防火标准》(以下简称“《火标》”)发布后,一般执行《火标》。但城际铁路地下车站有编组长、公共区面积大等特点,8编组站台长度即达到210m,16编组站台长度可达450m,实际设计过程中在站厅公共区建筑面积、疏散距离的控制上,《火标》有不适用之处,有必要从建筑消防的基本原理出发,结合国内相关规范的规定对城际铁路地下车站的建筑防火进行深入研究,对现行标准的不适用之处提出建议。城际铁路采用8编组制式的情况较为普遍,故主要针对8编组城际地下车站的建筑防火进行研究。

1城际铁路地下车站公共区防火设计的主要问题

1.1站厅层公共区面积

《火标》规定地下车站站厅及站台公共区为一个防火分区,站厅公共区面积不宜超过5000m2,超过时需采取防火分隔措施,此规定主要是考虑5000m2可以满足一般两线换乘站的站厅公共区面积要求,为避免面积无序扩大而增加火灾和烟气蔓延的面积,保证人员疏散安全而作出的规定[1]。由于城际铁路站台较地铁长,8编组标准地下车站站厅层公共区建筑面积可达3000m2,只要是含有到发线的车站及换乘站,其站厅层公共区面积即超过5000m2,限制站厅层公共区面积5000m2对车站使用、规模及投资影响较大,也与《火标》规定此面积标准的初衷相违背。

1.2安全疏散

《火标》规定地下车站站厅及站台公共区最大安全疏散距离不应大于50m,城际车站站厅层公共区长度较长、面积较大,为满足疏散距离要求,经常需要将出入口通道与主体接口扩宽或增加安全出口,会带来投资增加或运营管理负担的加重,有必要对相关规定进行研究优化。

2城际铁路地下车站公共区防火设计优化思路

2.1建筑防火主要目的及保证措施

建筑防火主要目的及防火体系构成消防工作的主要目的是保证财产安全与生命安全,维护公共安全,并且以减少人员伤亡为主要目标[2]。建筑防火主要由被动防火体系及主动防火体系构成。建筑被动防火体系:主要是根据燃烧的基本原理,采取措施防止燃烧条件的产生或控制燃烧条件的发展,阻止火热蔓延。即控制建筑物内的火灾荷载密度,提高建筑物的耐火等级和材料的燃烧性能,控制和消除点火源,采取分隔措施以阻止火势蔓延。被动防火措施主要是指建筑防火间距、建筑耐火等级、防火分区、安全疏散设施、建筑构造等。建筑主动防火体系:主要采取措施及早探测火灾,破坏已形成的燃烧条件,终止燃烧的连锁反应,使火熄灭或把火灾控制在一定范围内,减少火灾损失。其主要依靠设置火灾自动报警系统、灭火设施和防排烟系统来实现。建筑主动防火措施主要是指火灾自动报警系统、自动灭火系统、防排烟系统等[3]。建筑防火主要保证措施生命安全、财产安全如何保证与主动防火、被动防火所采取的措施息息相关[4-7]。确保财产安全,主要是要在火灾发生后,将火灾控制在一定范围内,不让其波及建筑其他区域或其他建筑物,所采取的主要措施有:根据建筑物的使用性质,合理划分防火分区,将火灾控制在一定范围内,给救援提供必要时间;重要设备用房、火灾危险性大的房屋提高与其相邻区域的防火分隔措施;与相邻建筑物保持合理的防火间距等。确保生命安全,主要是要确保火灾发生后,人员能够在可用疏散时间内疏散完毕,所采取的主要措施有:合理确定建筑内的疏散距离、安全出口宽度;根据建筑情况设置合理的防排烟措施、自动灭火系统;在满足使用功能的前提下,合理确定建筑装修材料的耐火性能等[8-10]。保证财产安全、生命安全的各种措施并非孤立存在,而是相辅相承的,提高装修材料耐火性能、加强防排烟措施、设置自动喷水灭火系统等措施可给安全疏散提供更多的时间,疏散距离就可更远,同时也可以控制烟气的产生、发展速度,控制财产损失程度。

2.2国内相关规范规定

轨道交通的类型主要有高速铁路、普速铁路、城际铁路、市域(郊)铁路、地铁等,国内最早对地下车站的建筑防火作出规定的是《地铁设计规范》,经过多次修订完善,2018年形成《火标》,其他轨道交通的地下站建筑防火执行地铁标准或者在地铁标准的基础上进行了适应性调整。各类轨道交通关于站厅层公共区防火分区面积、疏散距离及其他相关消防设施的规定如下。地铁地铁车站建筑防火主要执行《火标》,其规定站厅层公共区建筑面积不宜大于5000m2,超过时采取防火分隔措施;站厅公共区任一点到疏散通道口的最大疏散距离不应大于50m;公共区设置机械排烟系统,未要求设置自动喷水灭火系统。个别城市(如上海)的地方标准要求公共区设置自动喷水灭火系统。高速、普速铁路高速、普速铁路主要执行TB10063—2016《铁路工程设计防火规范》,其规定地下车站集散厅建筑面积不应大于5000m2,地下车站公共区内任一点与最近安全出口的疏散距离不得大于50m,与《火标》基本一致。公共区设置机械排烟系统,未要求设置自动喷水灭火系统。城际铁路TB10623—2014《城际铁路设计规范》要求地下车站建筑防火按照现行GB50157—2013《地铁设计规范》的有关规定进行设计,《火标》于2018年发布后,一般执行《火标》。在地方标准中,广东地标DB44/T2360—2022《城际铁路设计细则》要求站厅公共区面积超过5000m2时设置自动喷水灭火系统,在目前的广东城际铁路设计中,多数地下车站的站厅公共区设置了自动喷水灭火系统。市域(郊)铁路市域(郊)铁路主要执行TB10624—2020《市域(郊)铁路设计规范》,其规定站厅层公共区建筑面积不宜大于10000m2,超过时可利用耐火极限不低于3h的防火卷帘进行分隔,站厅公共区任一点到疏散通道口的最大疏散距离不应大于50m。公共区设置机械排烟系统,公共区面积超过5000m2时设置自动喷水灭火系统。

2.3城际地下车站公共区防火设计优化思路

地下站火灾工况地下车站公共区火灾工况主要有列车火灾、站台火灾、站厅火灾。列车火灾时,疏散人数为远期或客流控制期中,超高峰小时最大客流量时一列进站列车的载客人数,及站台上的最大候车乘客人数,乘客疏散至站厅,站厅作为站台的火灾安全区,设计时主要控制乘客疏散到站厅的时间,站厅到地面的时间不需进行核算。站台火灾时,疏散人数为站台上候车的乘客,其他疏散要求同列车火灾。站厅火灾时,疏散人数为站内的进出站乘客,站台、站厅乘客均需疏散至地面。建筑主要消防设施的作用消防设施系统主要有火灾自动报警系统、防排烟系统、自动喷水灭火系统、应急照明系统、消火栓系统等[11-13]。火灾自动报警系统可及时发现火灾,通知消防工作人员处理火情,并联动各消防系统按预案启动各相关消防系统。排烟系统主要作用为排除火灾产生的烟气,为人员疏散提供必要的时间[14-15]。自动喷水灭火系统可大大延缓火灾发展速度,消灭初起火灾,其灭火成功率在95%以上[16-17]。建筑防火优化思路车站建筑防火设计最根本的目的是保证乘客安全,其次是结合投资、使用功能及运营管理等方面考虑财产安全的相关措施。以此为出发点,首先车站建筑、装修材料采用不燃化设计,从源头上避免火灾发生的可能性、发生火灾也可延缓火灾的扩散速度;其次,万一发生火灾,车站的消防设施可以将乘客安全疏散至室外,并将财产损失控制在一定范围内。材料选择上,城际铁路地下站地面、墙面、天花、墙体等主要部位均采用不燃材料,导向标识、广告灯箱等部位可采用难燃材料,在满足使用功能的前提下,已尽可能提高材料的安全性。公共区各区域建筑面积的控制主要是为在火灾发生后,将火灾控制在一定范围内,减小财产损失。由于城际车站公共区面积较地铁大,一般含有到发线的车站及换乘站站厅层公共区建筑面积会大大超过5000m2,如设置防火分隔,将站厅公共区分为2个不大于5000m2的区域,则对使用功能有较大的不利影响,并且会增加投资及运营管理工作量,有强烈的扩大站厅层公共区建筑面积而不设置防火分隔措施的需求。站厅层公共区建筑面积适当扩大满足使用功能的要求后,发生火灾时的财产损失可能增加但总体可控,方案是可行的。站厅层公共区疏散距离与乘客在火灾工况下的安全性直接相关,而疏散距离与车站消防设施的配置有较强的相关性。排烟系统、自动喷水灭火系统是与乘客安全疏散相关的两个重要消防设施系统,排烟系统主要作用为排除火灾产生的烟气,为人员疏散提供必要的时间;自动喷水灭火系统可大大延缓火灾发展速度,消灭初起火灾,延缓火灾发展速度,其灭火成功率在95%以上。站厅层公共区最大安全疏散距离可结合消防设施的配置情况进行优化。实际工程中,很多多站台车站的站厅层面积均远超5000m2,通过消防性能化设计论证后,通过加强消防设施系统,均将站厅作为一个整体考虑,未进行防火分隔[18-20]。

3城际铁路地下车站公共区防火设计优化建议

3.1典型车站站厅公共区布置

典型8编组单岛车站站厅层公共区布置8编组单岛车站站厅公共区建筑面积约3000m2,长度约135m。最大安全疏散距离按50m控制时,有两种方案可供选择。方案一为车站两端的两个出入口进行扩宽,方案二为在车站中部设置安全出口,见图1。典型8编组双岛车站站厅层公共区布置典型8编组双岛车站站厅层公共区布置见图2,公共区结构外轮廓宽52.7m,长约135m,建筑面积约7100m2。按《火标》要求,需要设置防火分隔,将站厅公共区分为2个不超过5000m2的区域;同时,车站中部需要设置安全出口以满足站厅公共区内任意一点到安全出口的距离不大于50m的要求。

3.2对站厅公共区建筑面积的优化建议

由以上按《火标》要求布置的双岛车站站厅公共区可知,站厅公共区分隔为两个区域后,车站中部除了设置一道防火卷帘外,还需要增设安全出口,造成投资、运营管理工作量的增加,同时,也与《火标》要求站厅层公共区面积超过5000m2后需要进行防火分隔的初衷(考虑5000m2可以满足一般两线换乘站的站厅公共区面积)相违背。实际上,站厅层公共区建筑面积适当扩大满足使用功能的要求后,发生火灾时的财产损失增加是可控的,对车站的整体安全性、乘客疏散的安全性也无本质性影响(乘客安全主要取决于安全疏散的时间)。因此,建议站厅层公共区面积以标准的两线换乘站站厅层面积进行控制,以满足一般换乘车站的功能需求,而又对防火分区规模进行合理限制,控制火灾发生时的影响范围,站厅公共区面积控制宜以10000m2为宜,与市域(郊)铁路的规定保持一致。

3.3对站厅公共区疏散距离的优化建议

对于单岛车站来说,按《火标》布置的两种方案均需增加投资,同时,方案二还会增加运营管理工作量,而方案一出入口与主体相接处并无防火门等实体分隔,仅设置挡烟垂壁,虽然满足了规范,但实际上对于乘客疏散的安全性来说,与接口处不扩宽并无本质区别。对于双岛车站来说,其车站宽度已达到50m以上,为满足50m的最大安全疏散距离要求,需要在车站中部两侧各设置一个安全出口或者将部分出入口设置于车站中部附近,但出入口设置于车站中部附近对进出站客流流线不利,不论如何处理,都会引起投资增加或者对使用不利。通过前面对建筑主要消防设施的作用分析可知,自动喷水灭火系统灭火成功率高达95%以上,即使没有灭火成功,其也能够大大延缓火灾的蔓延速度,为人员逃生提供更长的时间。基于此考虑,《建规》规定设置自动喷水灭火系统的建筑,安全疏散距离可在一般规定的基础上增加25%;而《火标》仅规定了公共区最大安全疏散距离不大于50m,但未对设置自动喷水灭火系统的情况作出规定,国内地铁地下车站一般也不设置自动喷水灭火系统,对于一般地铁车站来说,正常设置的出入口即可满足50m的最大安全疏散距离要求。对于城际铁路来说,其车站公共区面积较大,正常设置的车站出入口难以满足50m的最大安全疏散距离要求,考虑自动喷水灭火系统在灭火中的重要作用,建议在站厅公共区在设置自动喷水灭火系统时,疏散距离可增加25%。

3.4优化后的车站站厅层布置

优化后的单岛及双岛车站站厅层布置见图3、图4,其站厅出入口通道与主体接口处无需做扩宽处理,站厅中部也无需设置安全出口,节省了投资,方便了运营管理,也能够满足防火要求。

4结论及建议

因城际铁路地下车站与地铁基本类似,城际铁路地下车站公共区防火设计在城际铁路刚兴起时采用了与地铁车站基本一致的标准,在后续实际设计中发现,城际铁路车站在站台长度、站厅公共区面积等诸多方面存在其自身特点,地铁的防火标准尚不能完全适用于城际地下车站。本文通过对建筑防火的目的、方法进行剖析,结合相关规范的规定,提出了对地下车站站厅公共区面积及最大安全疏散距离优化建议。建议既能够体现城际铁路自身特点,也可以与《建规》《火标》等其他相关标准在设计原则上保持统一,还可以在节约国家投资的基础上保证消防安全。建议城际铁路规范修编时对此予以考虑。

作者:周梅 单位:广东省铁路建设投资集团有限公司