厅-台分离深埋车站建筑防火设计研究★

刘培龙，刘 健，张 鹏

(中铁第五勘察设计院集团有限公司,北京 100266)

0 引言

随着轨道交通建设发展,城市线网分布日趋密集,车站设站条件日趋复杂,部分车站站址环境复杂,线路条件苛刻,造成轨面埋深较大,需采用特殊站型满足设站要求,车站防火设计也面临巨大挑战[1]。目前已有多人对深埋车站消防疏散进行了研究,如黄寅[2]对贵阳市轨道交通3号线一期工程深埋车站消防设计研究;黄昕等[3]对于深部地下空间火灾疏散路径动态规划,为提升此类型车站消防能力提供了宝贵经验,本文以神舟二路站防火设计为例,总结了提升厅-台分离深埋车站防火能力的措施,供大家参考。神舟二路站是西安地铁十五号线典型的厅-台分离深埋车站,其地下一层为设备层,地下二层为站厅层,采用明挖法施工,站台层采用暗挖法施工,站台左右线通过横向通道连通,站厅、站台间通过三组暗挖扶梯通道连通,轨面埋深约47.5 m,站台至站厅提升高度27 m[4],总平面见图1。

1 防火设计措施研究

防火设计一般分为被动防火和主动防火两类措施。被动防火需要注意防火间距、耐火等级、防火分区、消防扑救条件、防火隔离措施等方面;主动防火则需要关注消防给水、灭火器材、火灾自动报警系统、防排烟系统、自动灭火系统[5]、疏散设施等。

1.1 车站被动防火设计

神舟二路站建筑防火间距满足GB 50016—2014建筑设计防火规范要求,地下部分耐火等级采用一级,设备管理区单独划分为不同的防火分区,以上被动防火设计为常规设计。

1.2 车站主动防火设计

1.2.1 疏散路径上设备设施扩容设计

深埋车站需要注意通行设施能力的计算,重点核算楼扶梯、出站闸机等设施的通行能力,避免拥堵。

车站站厅层公共区与站台层公共区划分为一个防火分区,由于本站站台至站厅提升高度为30 m,是常规车站厅台高差的6倍,因此公共区的防火疏散设施能力需重点考虑。

经优化,车站重点对厅-台之间的楼扶梯进行了扩容设计。目前三组扶梯组进行联通,每组扶梯组均采用了三部并列布置的扶梯进行联通(见图3),同时设置了垂直电梯群和一部净宽1.8 m的楼梯进行联通,有效避免了厅台间通行能力不足造成的拥堵问题,提升通行设施能力。

1.2.2 关键部位防排烟设计

地下深埋车站的疏散路径较长、在火灾工况下,排烟路径长、烟阻大,因此提升车站防排烟能力是提升防火能力的重点。

1)出入口防排烟设计。由于本站地下2层为站厅层,出入口长度大于60 m,根据GB 50157—2013地铁设计规范[6]要求,进出站通道长度大于60 m时需设置机械排烟措施。车站出入口与主体交接处设置了挡烟垂壁,出入口通道内设置了排烟系统,加强了排烟能力。

实验用的人耳数据库为课题组拍摄制作的人耳数据库，共采集了30个对象，每个对象有11张不同的人耳图像。鉴于人耳生物特征具有刚性这一特点，因此课题组自摄的人耳库主要包括光照以及拍摄角度变化（包含正面、左面、右面、上面和下面，其角度变化在5∘～10∘范围内）。图2展示了人耳库中部分类别的人耳图像。

2)站台层及厅台通道的防排烟设计。车站埋深较深,且采用了厅-台分离的布置形式,烟气排出较为困难,除了注意站厅、站台的排烟外,还需核算厅-台间的楼扶梯通道内的排烟能力,因此在扶梯洞口设置挡烟垂壁,有效阻止烟气蔓延,同时结合暗挖工法,合理选择通道断面,利用拱部设置蓄烟仓,提升防排烟能力,以保证火灾发展至人体耐受极限的时间内,乘客能全部疏散至安全区。

3)活塞、机械风设计。车站埋深较深,为了减少活塞风阻力,车站活塞风井结合施工竖井布置,既避免弯折,又节省了造价。

1.2.3 喷淋系统设计

喷淋系统是增强建筑防火能力的有效措施,一般大型换乘站站厅公共区面积超5 000 m2时考虑设置喷淋系统,但设置自动喷淋系统时,需要考虑喷水至地面导致地面湿滑的情况,进而易发生踩踏事件,同时还需要增加排水设施能力。由于本站并非换乘站,站厅层公共区面积为标准站体量,并未采用该系统,但对于防火分区面积较大的换乘车站,设置自动喷淋系统是一个有效提升车站防火能力的措施。

2 客流动态仿真模拟辅助设计研究

除了传统的主动防火、被动防火设计之外,客流仿真模拟技术的应用也为提升车站防火能力提供了有效的途径。

2.1 仿真疏散模型构建

目前能够完成客流动态仿真的软件很多,神舟二路站选取了AnyLogic仿真软件开展辅助设计。该软件是一种可以设置为高度智能、连续与离散系统都能适应,且可以相互作用的多智能体仿真平台。将车站的站厅层平、剖面图与站台层平、剖面图依次导入软件,使用行人库中空间标记的墙、矩形墙、环形墙等功能,分别对地铁车站的墙壁、付费区与非付费区、楼扶梯、半自动售票机以及进出闸机的边界进行绘制,通过规定各区域及设施设备的范围,以确定行人的可活动范围,建立三维模型[7-8](见图4)。

2.2 不同工况下的仿真疏散模拟

2.2.1 疏散人员确定

对《西安地铁15号线一期工程初步设计阶段客流预测》报告进行分析,得出本站设计客流(见表1)。

表1 神舟二路站客流资料

疏散客流为远期或客流控制期高峰小时一列车最大断面客流与站台上候车人数总和。

疏散人数=(735+5 937+19 124)×1.23/27=1 176 人。

2.2.2 选取疏散验算标准

通过对深埋地铁车站不同火灾工况下的疏散模拟,验证车站疏散时间是否满足GB 50517—2013地铁设计规范、GB 51298—2018地铁设计防火标准及DB 11/995—2013城市轨道交通工程设计规范中对人员疏散时间的分段计算的要求,验证车站安全疏散是否达标。

2.2.3 建立乘客疏散走行逻辑

乘客疏散走行逻辑说明见表2。

表2 乘客疏散走行逻辑说明

2.2.4 选取疏散模拟工况

根据最不利工况分析,乘客安全疏散的基本逻辑设定为:事故发生后,停靠站台的列车上的行人会迅速下车进入站台层,选择通过最近的楼梯进入站厅层,然后继续选择适当的疏散路径和进出站闸机(紧急情景下,进出站闸机均设置为常开)离开付费区,最后选择最近的出入口、经过对应的通道离开灾害现场(见表3)。

表3 乘客安全疏散逻辑说明

2.2.5 仿真疏散模拟结果

经验证,不同工况下模拟结果均满足疏散要求(验证结果见表4)。

表4 不同工况下模拟结果

3 结语

1)从被动防火设计需求方面提出厅-台增设垂直电梯群设计措施。垂直电梯群可参照消防电梯标准进行设计,但电梯群是否可作为疏散用的安全出口还需商榷。

2)从主动防火设计需求方面提出了疏散路径通行设施扩容设计、增设防排烟系统、提高蓄烟仓空间、增设水喷淋系统、优化活塞风路径等措施。

3)从客流仿真模拟辅助方面提出了分段疏散计算、不同工况下的仿真模拟验证等措施。由于仿真软件、疏散逻辑、算法、不利工况选择等的差别,模拟结果可能存在差异,需要尽快建立统一行业标准,规范客流动态仿真模拟这一辅助措施。