通行大编组列车的地铁多线换乘车站消防设计研究

尹陇彪

(中铁第一勘察设计院集团有限公司， 710043， 西安//工程师)

随着我国城市化进程的不断加速，地铁作为城市公共交通体系的主体，线网也随之不断加密。已先后有北京、上海、香港、深圳、武汉、成都等城市在地铁骨干线路上，选择了A型车辆8节编组，并与其他线路有多次交叉换乘，出现多个两线及以上换乘车站。该类换乘车站的规模大、关系复杂、周围环境限制条件多，往往带来如共用的站厅面积超过规范限制的5 000 m2要求等消防设计问题。因此，近年来各地在实际建设中遇到此类项目问题时，大多通过消防性能化评估或向当地消防部门提请特殊消防设计审查来解决诸多规范未涵盖或不明晰的消防问题。本文结合设置了3线换乘厅的成都地铁5号线锦城大道站消防设计项目实例，对大编组列车、多线换乘导致的站厅公共区面积超过规范要求的车站，遇到的消防问题进行分析及总结后，并提出了相关解决措施。

1 项目概况

成都地铁5号线锦城大道站为5号线(A型车辆8节编组)、9号线(A型车辆8节编组)和29号线(A型车辆6节编组)的换乘站(见图1)。5号线站位设于锦城大道与万象南路交叉路口南侧，沿锦悦西路呈南北向布置；9号线沿锦城大道东西向布置；29号线位于锦城公园内。5、9号线为在建线路，车站土建同期实施，均为车辆段接轨车站，29号线为规划线路。

锦城大道规划道路红线宽度40 m，万象南路规划道路红线宽度25 m，锦悦西路规划道路红线宽度25 m。车站周边规划已实施，均为已建成高档住宅小区。

绵城大道站为5号线的中间换乘站，为地下二层明挖岛式站台车站，近期共设置2个地铁出入口、2个安全出入口、8个风亭和1座冷却塔。

三线呈“工”字型换乘，5号线线位与9、29号线分别呈“T”型换乘。9号线与29号线通过5号线站厅实现换乘。

图1 车站总平面图

车站地下一层为站厅层(见图2)，主要由5、9、29号线的3线“工”字型换乘厅和外挂设备用房及管理用房区组成。站厅至站台通过4组楼扶梯、1台无障碍电梯联系。同时设有2个出入口通道及3个公共区安全出口直通地面。

车站主要设备及管理用房集中设置在5、29号线站厅相交处的外挂设备区。车站主体大、小里程端设有通风空调电控室等少量设备用房。

图2 成都地铁5号线锦城大道站站厅层平面图

车站地下二层为站台层(见图3)，采用13 m宽双柱三跨岛式站台，站台有效长186 m，站台门长度为181.42 m。站台中部为公共区，站台两端设置换乘楼梯连接9、29号线站台层。楼梯外侧为设备用房区。

2 本项目消防设计特点及难点

根据成都市城市总体规划及轨道交通线网规划，地铁5号线定位为城市南北向骨干线，设计标准为A型车辆8节编组，且与同期建设的9号线、规划29号线三线换乘。车站方案存在以下特点及难点：

(1) 本站规模大且多线换乘，换乘关系及流线组织复杂，导致共用换乘厅规模超出地铁规范。5、9号线为A型车8节编组，公共区规模较大，与B车型6节编组线路比较，标准站站台由120 m加长到186 m，站厅公共区长度由80 m加长到130 m。本站3线除5号线换9号线、5号线换29号线可通过站台-站台换乘楼梯直达外，其余9号线换5号线、9号线换29号线以及9号线与29号线两两换乘时均需通过5号线公共区换乘厅，故3线换乘的站厅公共区面积已远远超过标准站公共区规模。仅本期施工(5、9号线)面积就已达10 900 m2。其中5号线站厅面积约为6 796 m2,超过5 000 m2，不满足GB 50157—2013《地铁设计规范》第28.2.2条中“地下换乘车站当共用一个站厅时，站厅公共区面积不应大于5 000 m2”的规定。

图3 成都地铁5号线锦城大道站站台层平面图

(2) 车站周边均为已建高档住宅小区，且道路红线较窄，附属设备设置困难。车站西侧既有南苑小区围墙贴道路红线设置，经多次协调仍无法设置出入口，目前5号线车站仅有条件设置A、B两个出入口，且均位于车站东侧。

(3) 5号线车站公共区超长，既有出入口设置不满足疏散距离要求。5号线车站长度方向因含与其他两线换乘节点及换乘交通空间，长达278 m；宽度方向为满足乘客排队进站以及换乘时快速通过的需求，在车站主体东侧将站厅公共区外扩一跨，净宽达28.7 m。站厅公共区内疏散距离超长，目前公共区出入口设置难以满足规范中明确的站厅公共区疏散距离要求。

(4) 防排烟、给排水及消防设计复杂。本站站厅公共区规模较大，车站防排烟、给排水及消防设计与一般车站有诸多不同之处，设计上需应采取相应措施，以满足消防设计相关要求。

3 本项目消防设计目标及策略

3.1 总体目标

(1) 当建筑物内发生火灾时，整个建筑系统(包括消防系统)能够为建筑内的所有人员提供足够的时间疏散到安全的地点，疏散过程中不应受到火灾及烟气的危害。

(2) 通过合理安排可燃物间距、合理策划防排烟系统方案等，控制火灾的蔓延，尽量减少财产损失。

(3) 发生火灾后的一段时间内，建筑结构应保证进入到建筑物内部进行消防战的消防队员的生命安全。

(4) 减少发生火灾后地铁各换乘线路之间的相互影响，保证尽快恢复运营。

3.2 基本策略

(1) 全面设置火灾自动报警系统，及时通知建筑内人员进行疏散；

(2) 设置语音广播系统和疏散诱导系统，合理引导建筑物内人员进行疏散；

(3) 设置宽度足够和布置合理的疏散楼梯；

(4) 保证建筑物疏散路径的安全；

(5) 合理划分防火分区，以保证动线的流畅性，将站台公共区和站厅公共区划分为一个防火分区，并与其他非公共空间进行防火分隔，同时尽可能将各线路之间划分为不同的防火分区，以保证人员、财产安全。

(6) 严禁设置商业设施，车站站台、站厅和出入口通道的乘客疏散区内不得设置商业场所。地铁开发的地下商业与地铁空间划分成不同的防火分区，防火设计应符合现行GB 50016—2014《建筑设计防火规范》的有关规定。

(7) 控制装修材料的使用，车站公共区域内装修设计应严格执行GB 50157—2013《地铁设计规范》和GB 50222—2017《建筑内部装修设计防火规范》的相关规定。

(8) 设置合理的烟控策略，根据地铁位于地下且利用楼扶梯疏散的特殊性，制定合理的防排烟模式，阻止下层空间发生火灾后烟气向上层空间蔓延。

(9) 减少对运营的干扰。将火灾分级，不同的火灾等级启动不同的应急预案措施。

4 设计研究对应措施

4.1 相关规范对站厅公共区规模的规定

(1) GB 50490—2009《城市轨道交通技术规范》第7.3.18条第4款规定：多线换乘车站共用一个站厅公共区，且面积超过单线标准车站站厅公共区面积2.5倍时，应通过消防性能化设计分析，采取必要的消防措施。

(2) 成都市2017年7月1日正式实施的DBJ 51/T074—2017《成都市地铁设计规范》已在第30.2.2中取消了地下车站站厅公共区不能超过5 000 m2的规定，并在条文解释中规定：本条与GB 50157—2013《地铁设计规范》的不同之处在于取消了地下车站站厅公共区不能超过5 000 m2的规定，随着成都地区地铁以及全面开展网络化建设，多个换乘车站站厅公共区存在超过5 000 m2的实际情况，而成都地区先期建设的地铁1、2号线换乘的天府广场站，2、7号线换乘的成都东客站等站厅公共区已远远超过5 000 m2。在建设和运营过程中通过设计措施可以满足站厅公共区超过5 000 m2后的防灾要求。本条针对具有天然采光、自然通风的地面(或地上)站厅进行了限制，地下的不做限制。

(3) 成都消防部门在2016年下发过关于成都轨道交通超大地下站厅、车站与商业开发接口、地下及上盖车辆基地等关于消防设计要求的暂行规定( 讨论稿) ，也提及当站厅公共区建筑面积大于5 000 m2时，应设置自动喷水灭火系统；当其建筑面积大于10 000 m2时，应采用防火墙、耐火极限不小于3 h的防火卷帘或水幕等分隔措施划分防火分区。这表达了成都消防部门对该种消防措施的认可。但因该规定尚未正式颁布执行，本次仅作为设计参考。

4.2 对5号线锦城大道站采取的消防设计措施

通过对以上规范的研究及分析，以及在设计文件报消防审查过程中与成都市消防部门进行的多次对接成果，目前针对5号线锦城大道站采取了以下消防设计措施来满足消防要求。

4.2.1 防火分隔及安全出口处理措施

车站共分为6个防火分区及5个防火单元。公共区站厅层(见图4)划分为2个防火分区，站厅层大、小里程端设备管理用房各为一个防火分区；车站外挂设备区域(站厅、站台各为一个防火分区)设有一部消防专用安全楼梯间，联通两层外挂区，并直达室外地面；外挂区设置直通公共区的防火门作为安全出口；站厅层两端风道及隧道风机房各划分为一个防火单元，站台层(见图5)北端设备区为一个防火单元，站台层南端设备区划分两个防火单元。

图4 车站站厅层防火分区及防火分隔示意图

图5 车站站台层防火分区及防火分隔示意图

设计时结合地面附属设置条件，对防火分区进行多次优化重组。目前，拟参照民用建筑大空间防火分区划分原则，将车站站厅公共区部分划分为两个防火分区，每个防火分区均设置两处疏散出口(见图6)，消防设施设备相应设置。这可达到如下目标：

(1) 防火分区经优化后，单个分区面积均不超过5 000 m2。

(2) 公共区相邻两个防火分区乘客由站厅疏散至室外的出入口疏散通道应各自独立，无需共用或借用对方的疏散通道作为火灾情况下人员疏散出口。

(3) 满足每个防火分区直通室外的安全出口数量不得少于2个，且任一点到室外出入口通道口或疏散楼梯口的疏散距离不应大于50 m。

图6 公共区安全出口示意图

4.2.2 防排烟系统消防设计措施

(1) 车站公共区与设备管理用房设置机械防排烟装置，其中机械排烟装置10套，防烟装置6套。站厅、站台、换乘厅按建筑面积不超过2 000 m2划分防烟分区。车站公共区共划分8个防烟分区，其中站厅6个、站台2个，排烟风机设置于车站两端专用排烟风机房内，管路与空调回风系统合用，由于排烟装置同时负担多个防烟分区，且在站厅有存在串烟的可能，因此排烟风机风量按同时排除最大两个防烟分区烟量配置，并考虑1.2倍的漏风系数。结合站厅公共区使用特性与空调风管布置情况，两个换乘厅划分独立防烟分区，在公共区排烟主管上设置大口径排烟风口并设置电动风阀用于工况切换。管道排烟风速按不大于20 m/s控制。站厅公共区防烟分区充分利用顶板纵梁与装修吊顶形式，在有效站台中心里程靠大里程端约20 m处设置横向挡烟垂壁。将除换乘厅外的站厅部分划分为4个防烟分区，每个防烟分区内均敷设1条空调回风管用于火灾时排烟。

(2) 设备及管理用房按每个防烟分区建筑面积不大于750 m2来划分，当排烟设备负担2个或2个以上防烟分区时，其设备的排烟量能力应根据最大防烟分区的建筑面积按2 m3/(m2·min)计算；排烟风机考虑有1.2倍的漏风系数且单台排烟风机最小排烟量不应小于7 200 m3/h。设备管理用房与车站出入口共划分成8个防烟分区。

(3) 车站内不具备自然排烟条件的封闭楼梯间与防烟楼梯间均设置加压送风设备，送风量不小于25 000 m3/h。

4.3 给排水及消防系统的消防设计措施

(1) 车站公共区需设置自动喷水灭火系统；

(2) 考虑消防资源共享，消火栓泵房设置在5号线消防泵房，5、9号线车站实际消防保护范围都带有2.4 km以上的出入段线，需要根据区间消火栓使用压力及消火栓所在标高核算车站消防泵扬程，并对5号线车站范围内及区间部分消火栓栓口压力及管网进行核算，对于超压部分的消火栓进行减压处理。

4.4 动力照明及弱电系统消防设计措施

(1) 火灾自动报警系统设备及兼作疏散用的自动扶梯等设备供电需为一级负荷。

(2) 站台和站厅公共区等疏散路径及安全出口，均需设置电光源型疏散指示标志。

(3) 5号线车站预留与9、29号线综合监控系统及火灾自动报警系统的接口条件。通过互设信息模块、信息复示屏和消防电话分机的形式实现信息互通。

4.5 组织措施

(1) 换乘通道及日常使用的楼扶梯处设置的防火卷帘应设置为两步降落的控制方式，同时在防火卷帘两侧应设置手动控制按钮来控制防火卷帘的升降。

(2) 出口的畅通性对于整个车站的疏散来说至关重要，为了保证人员疏散的畅通性，检票区闸机口在火灾发生后能够联动开启，同时闸机口两侧应设置可开启的疏散门，以增加人员紧急疏散时的出口有效宽度。

(3) 由于车站流动性大，人员对地形不熟悉，为了有效引导人员疏散，建议做好安全疏散标识。除应在各个安全出口处设置疏散标志，还应在主要疏散通道上设置视觉连续的疏散导流指示标志；同时做好疏散广播系统，训练工作人员在火灾时的疏导作用，降低人员等待时间，为人员的生命安全提供保证。

(4) 严格控制站厅及站台的火灾荷载，站台层、站厅层公共区不应设置商业设施。

(5) 建议制定实时巡查制度，即应有专门人员在各时间段内对各区域进行巡视检查；消防设施应按国家标准要求进行定期检查、维护，保证发生火灾时能够正常运行。

(6) 地铁各线间应加强技术协调，当某一线路发生火灾时，必须整体考虑疏散预案。加强报警、救火、救援、疏散人员的协调训练工作。

(7) 定期测试、维护消防设施，从而确保任何时候消防系统均能有效运行。

(8) 发生火灾时，站台层应加强人员疏散的引导，平时站台层不应设置妨碍人员疏散的物品。在疏散过程中，建筑物的关键节点处要增加疏散引导标志、必要时可临时安排工作人员加强疏导，这样可以减小人员阻塞的发生机率，降低人员等待时间，为人员的生命安全提供保证。

5 结语

本文重点研究了大编组、多线地铁换乘车站消防设计遇到的问题，通过剖析相关设计难点，得出一套地铁大编组多线换乘车站的消防设计方案。主要结论如下：

(1) 消防设计总体措施目标为保障站内人员的生命安全，减小发生火灾后多线共用的超大换乘厅内各区域疏散人员的交叉干扰，从而提高疏散效果。

(2) 经过一系列的防火分隔及安全出口、防排烟、给排水及消防、弱电系统组织处理措施，大编组多线换乘车站在采取本文研究提出的消防设计方案后，能够达到保证人员生命安全和限制火灾大规模蔓延的设计目标。在消防系统有效作用下，可及时控制消防火灾，将火灾损失控制在较小范围，以有效降低火灾损失。在消防系统的有效运作下，各场景的危险来临时间均大于人员所需疏散时间，故人员的安全疏散可以得到保障。

(3) 随着城市的不断发展及线网的不断加密，大规模多线换乘车站会越来越多地出现在工程建设中。因规范更新速度滞后，如何正确地理解规范，是设计时需要深入反思与研究的重点。

(4) 消防设计因各地环境及条件不同，相关消防要求也不尽相同。对于特殊地铁车站，设计单位需与消防管理部门进行充分沟通，以达到保证地铁车站消防安全的目的。

本文相关设计的结论和经验可为后续类似工程的建设提供借鉴和参考。