平原城市隧道洞外環(huán)境比實測及洞外亮度研究

吳現(xiàn)濮

摘 要：隧道洞外亮度L20（S）是隧道照明設計所考慮的一個最重要的基本參數(shù)。只有準確掌握了洞外亮度情況，才能結合隧道土建參數(shù)進行科學的照明設計。我國公路隧道洞外亮度L20（S）選取時，天空面積百分比一般為0。平原城市隧道由于其自身特點，隧道洞外環(huán)境比例與公路隧道有所差別，天空比也不一定為0，因此設計階段很難準確確定洞外亮度。結合鄭州某城市隧道洞外環(huán)境實測數(shù)據(jù)，研究隧道洞外天空、墻面、綠化及洞內等各環(huán)境要素比例，并采用查表法和環(huán)境簡圖法驗證原設計洞外亮度取值與相關規(guī)范的貼合度，同時給其他城市隧道照明設計提供指導意見和基礎數(shù)據(jù)。

關鍵詞：城市隧道;洞外亮度;隧道照明;天空面積百分比

中圖分類號：U453.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）10-0102-03

Abstract： Tunnel ambient exterior luminance L20（S） is one of the most important basic parameters in tunnel lighting design. Only when the Tunnel ambient exterior luminance is accurately grasped， can the scientific lighting design be carried out in combination with the civil parameters of the tunnel. When L20（S） is selected for highway tunnel， the percentage of sky area is generally 0. Because of its own characteristics， the proportion of environment outside the tunnel is different from that of highway tunnel， and the sky ratio is not necessarily 0.So， it is difficult to accurately determine L20（S） in the design stage. In this study， based on the measured data of the environment outside a tunnel in Zhengzhou， the proportion of the environmental factors such as the sky outside the tunnel， the wall， the greening and the inside of the tunnel was checked and calculated. And checking table method and environmental sketch method were used to verify whether the original design value of outside brightness was in accordance with the relevant specifications. At the same time， it provided guidance and basic data for lighting design of other urban tunnels.

Keywords： urban road tunne;tunnel ambient exterior luminance;tunnel lighting;percentage of sky area outside tunnels

道路隧道照明設計的難點是洞外亮度的選取。由于隧道的洞外亮度受車速、洞口朝向、洞門樣式、天空面積百分比、洞口植被及其他附屬物亮度及面積比等影響，且在隧道照明設計階段，一般隧道洞口施工還未完成，因此洞外亮度很難提前準確獲取[1]。《公路隧道照明設計細則》（JTG/T D70/2-01—2014）中提供了公路隧道經(jīng)驗表格以供參考（表4.2.1），且指出公路隧道天空比一般為0。城市隧道和公路隧道有諸多不同，但城市隧道照明設計在國內無較完善的照明設計，國家級行業(yè)規(guī)范標準解決了此設計難題。在《LED城市道路照明應用技術要求》（GB/T 31832—2015）附錄F中，也有類似表格（表F.2），但城市隧道天空比卻不一定為0，因此設計階段無法準確確定洞外亮度。研究結合鄭州市渠南路隧道實測情況，驗算隧道洞外天空比，并采用查表法和環(huán)境簡圖法初步分析洞外亮度與相關規(guī)范的貼合度，供相關設計同仁參考。

1 項目概況

鄭州渠南路（西四環(huán)—隴海高架）工程1號隧道暗埋段長3 080m，呈東西走向;隧道組成包括兩洞主隧道，一洞和地下空間相連接的地下環(huán)廊以及兩對進出口隧道，一對地下交通轉換匝道。主隧道行車速度60km/h，環(huán)廊和匝道行車速度30km/h。隧道內輪廓高度為5.7 m;主隧道單洞路面凈寬均為10.5 m;環(huán)廊及入口匝道路面凈寬6.5 m。圖1為隧道平面布置示意圖。

隧道洞門樣式為端墻式，敞口段擋墻采用芝麻白花崗巖面板，地面為瀝青路面，洞頂均設置常綠綠化景觀樹[2]（結合當前施工進度，瀝青路面及綠化還未實施，敞口段面板部分實施）。

2 檢測內容

目前，國內對隧道洞外亮度的定義均為L20（S）：距洞口一個停車視距處、離路面1.5 m高，正對洞口方向20°視場范圍內環(huán)境的平均亮度。

結合該隧道洞口情況，對主線隧道南、北洞入口、環(huán)廊入口及匝道入口進行洞外亮度的天空、墻面、綠化、地面及隧道洞內等各部分比例的檢測[3]。

3 檢測參數(shù)確定

結合各洞口土建提供資料，將檢測有關參數(shù)總結如下：洞內凈高均為5.7 m;縱坡均為-4%;主洞停車視距為62 m，圓錐半徑10.93 m;環(huán)廊和集散車道停車視距29 m，圓錐半徑5.11 m。

4 實測及分析過程

4.1 實測過程

由于工期所限，土建工程和照明工程交叉施工，為保證照明設計值與實際值誤差不超過25%，在洞口裝飾及道路路面還未完全完成的情況下提前檢測。

采用滾尺在各洞口量出停車視距點位置。將相機采用三腳架固定于路幅中心位置;采用激光測距儀校核位置并確定角度和方位;用廣角相機拍攝洞口情況，確保20°圓錐角在拍攝范圍內;對拍攝照片進行模型分析，計算出20°圓錐角，并將各環(huán)境要素標出，以計算各要素比例。圓錐角視場如圖2所示。

4.2 環(huán)境簡圖法確定洞外亮度

由于本工程綠化、瀝青路面等還未完成，因此對相鄰路段進行檢測;參照《隧道與地下通道照明指南》（CIE 88-2004）部分取值;結合實測比例對綠化比例進行拆分[4]。

參照環(huán)境簡圖法，確認洞外亮度各要素的亮度值，部分數(shù)值采用相似位置測量的近似值及其他文獻資料推薦的經(jīng)驗值。結合項目進度及天氣情況，分別在4月24日、4月27日及5月8日中午11：00—14：00每隔1 h進行現(xiàn)場實測。三天最高溫度分別為31、29℃和33℃，且均為晴天，與夏日日照最強時情況相接近。

根據(jù)《LED城市道路照明應用技術要求》（GB/T 31832—2015）表F.2，天空比均小于15%，且L20（S）按照亮環(huán)境取值。根據(jù)表格推薦值，主洞為3 500cd/m2，環(huán)廊和匝道為2 500cd/m2。與原設計主洞取3 500cd/m2，環(huán)廊和匝道取3 000cd/m2，誤差均不超過25%。

同時，由表2可知，天空、墻面亮度較高，路面亮度中等，綠化部分亮度較低，洞內亮度很低，影響洞外亮度的主要是天空和頂側墻的面積比例。根據(jù)表格數(shù)據(jù)，計算各洞洞外亮度為：南洞3 900cd/m2;北洞3 871cd/m2;環(huán)廊2 403cd/m2;匝道2 385cd/m2。可得主洞實際洞外亮度均稍高于設計預估值;匝道及環(huán)廊實際洞外亮度均稍低于實際設計預估值，誤差均在25%以內，原設計滿足設計相關要求[5]。

5 結論與建議

由于平原城市隧道洞門上方構造物與山區(qū)道路隧道相比有很大不同，因此天空面積比例不一定為0。該比例受車速、隧道坡度及洞頂綠化等影響，洞外亮度取值在設計階段很難準確預測。為保證進出隧道車輛的行車安全，需要在土建完成時對天空比例等進行復測。目前，下穿式城市隧道洞外亮度檢測文獻較少，與公路隧道相比，無成型體系，需借助公路隧道的方法進行研究和調查。

通過研究可知，為降低洞外亮度，需要綠化、洞門建筑等專業(yè)配合。例如，在洞門上方采用較高、枝葉繁密的樹種，在側分帶設置必要的綠植;洞門及敞口段側墻采用低反射率裝修方案;合理設置遮光棚等，將隧道洞外環(huán)境由亮環(huán)境調整為暗環(huán)境，盡量降低天空面積比例，不僅減低了隧道行車風險，而且大大降低了隧道的運營費用。

參考文獻：

[1]招商局重慶交通科研設計院有限公司.公路隧道照明設計細則：JTG/TD70/2-01-2014[S].北京：人民交通出版社，2014.

[2]中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.LED城市道路照明應用技術要求：GB/T 31832-2015[S].北京：中國標準出版社，2015.

[3]周燁，趙賓，涂耘，等.基于照明優(yōu)化的隧道洞外亮度L20（S）的定量研究[J].公路交通技術，2014（4）：127.

[4]屈志豪，趙清碧，劉相華.用環(huán)境簡圖法檢測隧道洞外亮度L20（S）[J].公路交通技術，2004（5）：117.

[5]胡英奎，陳仲林，孫春紅，等.公路隧道洞外亮度的確定方法對比分析[J].燈與照明，2010（2）：32.