摘要：地下场段在城市轨道交通建设中越来越普遍,现行相关规范没有具体的规定。通过参考既有建设工程规范,对地下场段设计中存在问题的探讨和国内已建成地下场段实例进行研究,总结地下场段的设计方案,探讨设计中存在的问题的解决思路,总结地下场段在消防设计、设施配置等方面的特点。提出城市轨道交通地下场段在设计中,合理地进行建筑定性、防火分区划分、设置消防车作业条件等的方法,以满足使用中的功能及消防需求,为后续类似工程的设计提供参考。地下场段设计中,通过设置消防车进入地下作业条件、设置自然通风采光井等方式,防火分区、人员疏散距离等适当加大,是能够满足火灾安全条件的。

关键词：城市轨道交通; 地下场段; 消防设计; 建筑定性; 防火分区; 人员疏散;

1 概述

车辆段 (停车场) 是城市轨道交通系统的重要组成部分和基本生产单位, 是整个系统正常运营的保证,其用地往往达十几公顷[1-2], 这与日益紧缺的城市土地资源间产生难以调和的矛盾, 成为制约城轨建设的重要因素。利用地下空间设置场段, 有条件地实施上盖综合开发, 集约化地利用城市土地资源,成为场段建设的新模式, 在建设中越来越受到重视[3-4]。

目前国内现行的相关规范中, 没有关于地下场段设计及建设标准的具体规定, 设计中, 面临无规范可依的状态[5]。本文拟通过对国内建成的地下场段设计方案进行研究, 剖析设计方案的优缺点, 对地下场段设计中存在问题提出建议, 为后续类似工程建设提供参考。

2 地下场段设计中存在的问题

《建筑设计防火规范》 (GB50016-2014) 以下简称“《建规》”) 中有针对地下工业厂房等的具体规定, 但没有针对城轨地下场段的规定。设计中, 如果套用地下工业厂房的相关规定, 由于城轨场段的特殊性, 在防火分区、疏散距离等方面又无法满足要求[7]。

2.1 建筑定性

《地铁设计规范》 (GB 50157-2013) 中对场段主要厂房的建筑性质、火灾危险等级等问题没有详细规定, 常规场段在设计时基本参照《建规》, 将主要停车、维修空间定性为丁、戊类厂房。场段设置在地下时, 各生产区域火灾危险性类别如果确定, 耐火等级如何选取, 是消防设计的关键[8-9]。

2.2 防火分区

在确定了主要生产区域的建筑定性后, 原则上防火分区面积也就确定了。但地下场段在设计时, 由于地下厂房及停放车辆的特殊性, 防火分区面积却无法按照规范划分。以停车列检库为例, 地上建设时, 停车列检库可定性为戊类厂房,耐火等级按一、二级考虑时, 防火分区面积不限;而地下建设时, 耐火等级按一、二级考虑时, 防火分区面积为1000m, 考虑到列车长度等因素, 防火分区面积肯定超过规范要求。

2.3 人员疏散

人员疏散问题与防火分区问题类似, 在确定了主要生产区域的建筑定性后, 原则上人员疏散距离也是确定的。但是由于地下场段特殊性以及厂房工艺和车辆长度等特点, 疏散距离无法按照规范设计。根据《建规》, 停车列检库定性为丁类厂房, 耐火等级按一、二级考虑时,厂房内任一点到最近安全出口的距离不超过45m。由于列车长度限制, 地下场段任何一点至安全区域的疏散距离肯定超过该数值。

3 地下场段设计方案探讨

地下场段设计的难点是确保火灾时的安全性, 在不能够按照相关规范设计时,国内场段多是在设计时增加安全措施, 再通过编制“消防安全评估报告”对方案进行评估, 报告通过评审使设计获得依据。通过对国内地下场段设计方案的研究, 虽然各项目的设计方案各异,但总体上可以归纳成二大类, 以下分别进行阐述。

3.1“类地上型”地下场段

地下场段设计的问题是没有相关规定对此类建筑进行界定, 其实地下场段与地上场段在性质、功能、布置上基本类似。借鉴于山地建筑的理念, 如果能通过一定的措施, 将地势上位于地下的建筑,定义为地上建筑, 则整个场段的设计就可参照规范要求了。北京地铁7号线焦化厂车辆段是此类地下场段的代表。

焦化厂车辆段为了能将地势处于地下的场段参照地上场段相关要求设计, 盖板开敞面积大, 做法相对保守, 牺牲了土地利用的利益。焦化厂车辆段地下部分平面布置见图1[10]。

焦化场车辆段是一个标准的“横列尽端式”布置的车辆段[11], 其地下部分主要包括出入线区间、咽喉区、盖下环形车道以及停车列检库、联合检修库等生产设施。出入线区间遵照地下区间要求设计, 同时增加了通往地面的疏散通道。将咽喉区 (道岔区) 全部开敞, 视作室外, 这样咽喉区等的设计就可遵照室外设计。这一措施解决了咽喉区的建筑定性、防火分区划分、与其它区域间防火分隔等难题。围绕停车列检库等生产设施设置了环形车道, 车道的标准满足消防车通行的需要。在停车列检库、联合检修库辅助边跨侧, 车道完全开敞, 确保人员集中区域的通风、采光及安全等接近地面建筑。环形车道无法全部开敞的区域, 也开设了天窗, 满足自然通风排烟的要求, 同时增加了疏散楼梯。

通过这些措施, 整个场区不管是运营环境还是消防安全的保障上, 都接近地上建筑, 消防设施等也参考《建规》中地上工业厂房部分要求考虑。由于地势处于地下, 与常规地上建筑还是有差别, 因此, 采取了一定的加强措施, 如建筑火灾危险性等级适当提高。另外, 还辅助以机械通风、自动喷水灭火系统等加强措施。

3.2“消防安全措施加强型”地下场段

国内多数地下场段在设计中还是采取将工程定性为地下建筑, 尽量参照《建规》中地下厂房部分的相关规定设计, 通过增加消防设施来确保消防安全, 姑且称之为“消防安全措施加强型”地下场段。包括青岛地铁13号线灵山卫停车场、深圳地铁龙岗线中心公园停车场、成都地铁7号线崔家店停车场等都可归为此类建筑。

此类地下场段, 虽然消防方案上有一定差异,但总体上思路一般都包含以下几部分。

3.2.1 火灾危险性分类

相较于地上建筑而言, 地下场段火灾危险性等级适当提高, 但总体上还是参照《建规》中地下厂房部分的相关规定设计。主要生产区域火灾危险性类别一般都遵照表1进行分类。

3.2.2 咽喉区

对于咽喉区, 可按照地下区间考虑, 平常无人员进入。有条件时可设置不小于其地面面积2%的排烟口, 满足自然排烟条件。当由于盖上土地利用, 不具备设置自然排烟口时,可不考虑防排烟设计, 增加自动喷水灭火设施保障火灾安全性。

3.2.3 消防车作业条件

为解决地下场段在防火分区面积、人员疏散距离等无法遵照《建规》设计的问题, 地下场段一般都会设置消防车能够进入进行消防扑救的条件, 如灵山卫停车场设置了盖下环形车道[12], 详见图2。环形车道的尺寸、转弯半径等都按照消防车道标准设计, 在消防设备方面, 还应具备消防车作业的条件, 如室外消防设施等。消防车作业区域, 其本身应为安全区域, 所以车道的设计还借鉴了《建规》中关于商业步行街的规定, 顶部设置自然排烟口, 有效排烟面积不低于车道面积的25%, 且要求均匀布置。

崔家店停车场则采用了下沉式庭院的做法, 详见图3。下沉式庭院引入消防车道与地面市政道路连接, 并设置室外消防设施, 消防车能达到类似地面消防场地的作业条件[13]。

3.2.4 防火分区

《建规》中规定, 地下丁类厂房设计时, 在设置有自动灭火系统情况下, 单个防火分区最大允许建筑面积不应超过2000㎡。地下场段由于车辆长度及设置有轨道等因素, 防火分区面积肯定无法遵照《建规》中规定进行设计。考虑到地下场段火灾荷载主要为地铁列车, 而现代地铁列车主要采用不燃或阻燃材料, 火灾危险性较低。即使发生火灾后也难以发生大面积蔓延, 且库区层高较高, 烟气难在短时间对熟悉环境的少量工作人员构成威胁, 故库区在规范基础上对防火分区面积有所放宽[13]。灵山卫停车场地下库区最大防火分区面积达5000㎡, 崔家店停车场地下库区最大防火分区面积达6000㎡。咽喉区由于其特殊性,按1个防火分区考虑。

3.2.5 人员疏散

同防火分区面积一样, 由于列车长度限制等, 此类项目设计时, 人员疏散距离也无法满足《建规》中规定的45m的要求。为解决这一问题, 多采用辅助疏散措施, 除通过封闭或防烟楼梯疏散至地面层出入口的疏散方式外, 还可采用向相邻防火分区疏散、向盖下环形车道或敞开式地下庭院疏散。在采用辅助疏散措施情况下, 疏散距离还应适当增加。图4为灵山卫停车场采用辅助疏散出口后的疏散出口布置示意图, 从图中可以看出, 采用辅助疏散出口后, 最大的疏散距离达60m[13]。崔家店停车场由于列车长度更长, 采用辅助疏散出口后, 库内疏散的最大行走距离达到119m。北京地方标准《城市轨道交通工程设计规范》 (DB11/995-2013) 第24.2.58条规定地铁停车场地下停车列检库室内疏散距离不应超过120m[14]。

4 地下场段设计几点要求

较常规场段, 地下场段设计中还需要注意以下要求。

4.1 工艺设施配置

为加强地下场段的消防安全, 选择工艺设施要兼顾其火灾危险性, 有火源、爆炸等隐患的设施一律不能设置[15]。不应设置有明火作业的检修车间, 如电焊间等。不应设置易燃、易爆的物品储存间, 如劳保用品存房间、危险品库等。

4.2 总图布局

地下场段设计时, 由于防火分区面积受限、疏散距离有要求, 同时地下建筑多采用地下框架结构、结构柱较多, 故总图布局时, 库区及主要生产房屋的布置, 要结合结构柱、防火分区划分、人员疏散要求等多种因素综合考虑[16]。要尽量减少各通道、通道与建筑间的距离, 尽量减少不必要的空间设置。

4.3 通风采光

要保证人员集中区域的自然通风采光, 改善运营人员的工作条件。地下场段的开敞空间有限, 多数区域不满足自然通风采光条件, 要依靠机械通风等辅助措施[17]。环形车道区域开敞面积较大, 尽量让辅助边跨、列检区等人员集中区域临近环形车道布置, 保证该区域的自然通风采光条件[18]。

4.4 地铁列车装卸

地上场段的地铁列车装卸是通过大型汽车吊完成, 地下场段不具备大型汽车吊作业条件。一种方式可通过在装卸线上方设置吊装孔, 在盖板上设龙门吊, 通过吊装孔完成列车装卸。另一种方式可通过在装卸线区域设置桥式起重机, 通过地下环形车道将列车运输至装卸区域, 通过起重机完成新车装卸。

5 结语

从土地利用角度、改善城市环境角度出发, 地下场段实行上盖物业开发将是地铁物业开发不错的选择[19]。为提高土地利用率, 在城市核心区域, 尤其是土地价值较高区域, 由于规划等原因需要设置成地下的场段, 设计方案上采用“消防安全措施加强型”地下场段, 利于规划、盖上的综合开发。从多个既有工程实例及其所对应的消防评估结果来看, 地下场段参照《建规》中地下厂房部分的相关规定设计并做适当加强, 设置消防车进入地下作业的条件, 在消防设备方面再做适当加强,是能够满足火灾安全条件的。当然, 由于不同地区对此类建筑消防的理解、要求是不同的, 设计中需要委托专业研究单位, 针对此类场段进行专项消防设计研究[20]。地下场段设计中, 除了在消防措施上需要特殊考虑外, 在工艺设施配置、总图布局、地铁列车装卸等方面较地上场段均有其特殊的要求。总之, 在合理解决消防设计、通风采光等难题后, 在土地资源日益紧缺的情况下, 轨道交通建设可推广地下场段的使用。

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