懸浮隧道及其消防與通風淺談

郭玉芝等

摘要： 懸浮隧道作為一種新型的交通結構，具有許多優勢。但是，懸浮隧道目前仍處于研究階段，并未真正建成，仍然受很多條件的限制，并且懸浮隧道的安全性是不得不考慮的一個重要方面。本文在研究海底隧道和沉管隧道相關成果的基礎上，提出懸浮隧道的消防及通風設計原則。

Abstract： As a new-type traffic structure， the submerged floating tunnel has many advantages. But it is still in research stage， and has not been really built. It is still restricted by many conditions， and the safety of floating tunnel is an important aspect to consider. Based on the study of the relevant achievements of subsea tunnel and immersed tube tunnel， the design principles for fire control and ventilation of submerged floating tunnel are put forward.

關鍵詞： 懸浮隧道；消防結構；通風

Key words： submerged floating tunnel；fire control structure；ventilation

中圖分類號：U45 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）12-0001-02

1 懸浮隧道簡介

為解決跨水域的交通、運輸問題，目前常用的比選方案主要有以下幾種：

①短跨橋；②中長跨橋；③懸浮橋；④浮式橋；⑤沉管隧道；⑥海底隧道；⑦輪渡；⑧水中懸浮隧道。

其中，水中懸浮隧道因具有不受天氣影響，全天候通行、保護周圍壞境，改善交通道路等優點，表現出極大的競爭力。

水中懸浮隧道（Submerged Floating Tunnel），是一種懸浮于水面以下一定深度的管狀結構，它是一種新型的跨越海峽、大江、湖泊、水道的交通結構[1]。和沉管隧道不同的是，懸浮隧道主要借助于水的浮力來固定，其穩定機理源于阿基米德浮力定律，因此又被稱為阿基米德橋。它是意大利西西里的阿基米德輪渡公司聯合挪威道路研究實驗所共同提出的。

懸浮隧道的安全結構主要包括防水結構、通風結構、照明結構和消防結構。本文基于海底隧道和沉管隧道的研究成果，提出懸浮隧道消防結構和通風結構的設計原則。

2 懸浮隧道的消防系統

2.1 消防結構的必要性

懸浮隧道內一旦發生火災，往往有著比公路隧道更嚴重的后果。據了解，懸浮隧道一旦發生火災，對人體威脅最大的是煙霧。濃密的煙霧會造成人員傷亡。此外，較之公路隧道，懸浮隧道火災發生后具有更加難以修復的特點。

2.2 懸浮隧道內引起火災的原因

懸浮隧道引起火災的原因主要有[2]：①懸浮隧道本身的原因，例如懸浮隧道內電氣設備發生故障引發的火災。②車輛方面的原因：1）車輛本身引起的火災。發生火災的原因一般有以下幾種：電器線路故障起火、汽化器起火、氣動系統起火。2）車輛交通事故引發的火災。隧道較為狹窄，可能會造成交通事故。3）載有易燃危險品的車輛通行容易引發火災事故及爆炸事件。

2.3 懸浮隧道內火災的特點

2.3.1 經濟損失大，人員傷亡多。迄今為止，1979年日本坂公路隧道大火是世界上最大的隧道火災。由于隧道內發生火災可能會造成隧道內交通發生癱瘓長達兩個月之久，修復隧道的費用將會消耗比公路更大的經濟費用。英吉利海峽海底隧道分別在1996年和2006年發生過兩起火災事故，其中1996年的火災造成當時交通中斷長達一個月之久。

2.3.2 排煙排霧能力差。由于隧道是半封閉式，并且隧道比較狹長，與外界連接的出口較少，相對來說比較封閉，火災發生后產生的煙霧很難排出，造成大量煙霧聚集。密集的煙霧會對人體造成嚴重的傷害，甚至會危及生命。

2.3.3 火災探測和救援疏散困難。火災發生產生的煙霧大大降低了隧道內的能見度，使得救生人員不易辨別方向和路線，影響火災探測。加上隧道空間狹窄，照明設備破壞，加大了消防人員的撲救難度。

2.4 消防系統設計原則

懸浮隧道消防設計應遵循“以防為主，消防結合”的原則。應該完善隧道消防檢測和報警系統并對過往車輛進行安全檢查，禁止載有危險易燃易爆物品的車輛通行，如該車輛卻有通行必要，應進行申請并與其他通行車輛分開

通行。

3 水中懸浮隧道的通風設計

3.1 通風設計的必要性

懸浮隧道中車輛的運行會排放大量的廢氣，造成隧道內空氣的污染。這些廢氣中含有大量的對人體有害的固體懸浮顆粒、一氧化氮等氮氧化物。當這些有害氣體濃度積累過高時，會引起隧道內人員中毒。懸浮隧道內發生火災后產生的大量煙霧是造成懸浮隧道內環境質量惡化、人員死亡的重要原因。為了保證懸浮隧道內空氣狀況和快速消散火災后產生的煙霧，有效地通風裝置是十分必要的。

3.2 懸浮隧道通風方式

借鑒沉管隧道和海底隧道的經驗，懸浮隧道可以考慮以下幾種通風方式[3]：全橫向通風方式、半橫向通風方式和縱向通風方式。

橫向式通風方案特點是在隧道橫向方向流動，一般不發生縱向流動。半橫向式通風方案的特點是隧道內空氣經過風道在隧道上部流動，經過兩邊洞口排出。縱向式通風方案是指從一個洞口輸進新鮮空氣，從里一個空口排除隧道內有害氣體。

一般情況下，雙洞單向型隧道一般采用縱向通風方案。該方案前期工程量小，運營費用較低，并且選擇方式可以靈活多變。我國公路隧道一般采用縱向通風方案。單洞雙向型隧道一般是采用全橫向通風方案或半橫向通風方案。橫向通風方式建設費用較高，后期運營費用較高，需設置專用風道和風機房，但是排氣效果比較明顯。單洞雙向性隧道有時候也會采用縱向通風方案。

3.3 懸浮隧道通風方式的選擇

對于懸浮隧道應采用哪種通風方式，應根據懸浮隧道的建設條件、當地的自然壞境和質地條件、隧道長度、交通流量、行車方式等綜合因素來選擇。在進行通風方案的設計時應綜合考慮系統的安全性、可靠性、環保性、有效性和經濟性等。

參考文獻：

[1]李劍.水中懸浮隧道概念設計及其關鍵技術研究[D].上海：同濟大學，2003.

[2]鄒紅.水下隧道消防系統關鍵技術研究[J].鐵道工程學報，2013，175（4）：92-95.

[3]蘇立勇.膠州灣隧道通風方案設計[J].現代隧道技術，2008， 增刊：332-336.endprint