悬浮隧道及其消防与通风浅谈

郭玉芝等

摘要： 悬浮隧道作为一种新型的交通结构，具有许多优势。但是，悬浮隧道目前仍处于研究阶段，并未真正建成，仍然受很多条件的限制，并且悬浮隧道的安全性是不得不考虑的一个重要方面。本文在研究海底隧道和沉管隧道相关成果的基础上，提出悬浮隧道的消防及通风设计原则。

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.

关键词： 悬浮隧道；消防结构；通风

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

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）12-0001-02

1 悬浮隧道简介

为解决跨水域的交通、运输问题，目前常用的比选方案主要有以下几种：

①短跨桥；②中长跨桥；③悬浮桥；④浮式桥；⑤沉管隧道；⑥海底隧道；⑦轮渡；⑧水中悬浮隧道。

其中，水中悬浮隧道因具有不受天气影响，全天候通行、保护周围坏境，改善交通道路等优点，表现出极大的竞争力。

水中悬浮隧道（Submerged Floating Tunnel），是一种悬浮于水面以下一定深度的管状结构，它是一种新型的跨越海峡、大江、湖泊、水道的交通结构[1]。和沉管隧道不同的是，悬浮隧道主要借助于水的浮力来固定，其稳定机理源于阿基米德浮力定律，因此又被称为阿基米德桥。它是意大利西西里的阿基米德轮渡公司联合挪威道路研究实验所共同提出的。

悬浮隧道的安全结构主要包括防水结构、通风结构、照明结构和消防结构。本文基于海底隧道和沉管隧道的研究成果，提出悬浮隧道消防结构和通风结构的设计原则。

2 悬浮隧道的消防系统

2.1 消防结构的必要性

悬浮隧道内一旦发生火灾，往往有着比公路隧道更严重的后果。据了解，悬浮隧道一旦发生火灾，对人体威胁最大的是烟雾。浓密的烟雾会造成人员伤亡。此外，较之公路隧道，悬浮隧道火灾发生后具有更加难以修复的特点。

2.2 悬浮隧道内引起火灾的原因

悬浮隧道引起火灾的原因主要有[2]：①悬浮隧道本身的原因，例如悬浮隧道内电气设备发生故障引发的火灾。②车辆方面的原因：1）车辆本身引起的火灾。发生火灾的原因一般有以下几种：电器线路故障起火、汽化器起火、气动系统起火。2）车辆交通事故引发的火灾。隧道较为狭窄，可能会造成交通事故。3）载有易燃危险品的车辆通行容易引发火灾事故及爆炸事件。

2.3 悬浮隧道内火灾的特点

2.3.1 经济损失大，人员伤亡多。迄今为止，1979年日本坂公路隧道大火是世界上最大的隧道火灾。由于隧道内发生火灾可能会造成隧道内交通发生瘫痪长达两个月之久，修复隧道的费用将会消耗比公路更大的经济费用。英吉利海峡海底隧道分别在1996年和2006年发生过两起火灾事故，其中1996年的火灾造成当时交通中断长达一个月之久。

2.3.2 排烟排雾能力差。由于隧道是半封闭式，并且隧道比较狭长，与外界连接的出口较少，相对来说比较封闭，火灾发生后产生的烟雾很难排出，造成大量烟雾聚集。密集的烟雾会对人体造成严重的伤害，甚至会危及生命。

2.3.3 火灾探测和救援疏散困难。火灾发生产生的烟雾大大降低了隧道内的能见度，使得救生人员不易辨别方向和路线，影响火灾探测。加上隧道空间狭窄，照明设备破坏，加大了消防人员的扑救难度。

2.4 消防系统设计原则

悬浮隧道消防设计应遵循“以防为主，消防结合”的原则。应该完善隧道消防检测和报警系统并对过往车辆进行安全检查，禁止载有危险易燃易爆物品的车辆通行，如该车辆却有通行必要，应进行申请并与其他通行车辆分开

通行。

3 水中悬浮隧道的通风设计

3.1 通风设计的必要性

悬浮隧道中车辆的运行会排放大量的废气，造成隧道内空气的污染。这些废气中含有大量的对人体有害的固体悬浮颗粒、一氧化氮等氮氧化物。当这些有害气体浓度积累过高时，会引起隧道内人员中毒。悬浮隧道内发生火灾后产生的大量烟雾是造成悬浮隧道内环境质量恶化、人员死亡的重要原因。为了保证悬浮隧道内空气状况和快速消散火灾后产生的烟雾，有效地通风装置是十分必要的。

3.2 悬浮隧道通风方式

借鉴沉管隧道和海底隧道的经验，悬浮隧道可以考虑以下几种通风方式[3]：全横向通风方式、半横向通风方式和纵向通风方式。

横向式通风方案特点是在隧道横向方向流动，一般不发生纵向流动。半横向式通风方案的特点是隧道内空气经过风道在隧道上部流动，经过两边洞口排出。纵向式通风方案是指从一个洞口输进新鲜空气，从里一个空口排除隧道内有害气体。

一般情况下，双洞单向型隧道一般采用纵向通风方案。该方案前期工程量小，运营费用较低，并且选择方式可以灵活多变。我国公路隧道一般采用纵向通风方案。单洞双向型隧道一般是采用全横向通风方案或半横向通风方案。横向通风方式建设费用较高，后期运营费用较高，需设置专用风道和风机房，但是排气效果比较明显。单洞双向性隧道有时候也会采用纵向通风方案。

3.3 悬浮隧道通风方式的选择

对于悬浮隧道应采用哪种通风方式，应根据悬浮隧道的建设条件、当地的自然坏境和质地条件、隧道长度、交通流量、行车方式等综合因素来选择。在进行通风方案的设计时应综合考虑系统的安全性、可靠性、环保性、有效性和经济性等。

参考文献：

[1]李剑.水中悬浮隧道概念设计及其关键技术研究[D].上海：同济大学，2003.

[2]邹红.水下隧道消防系统关键技术研究[J].铁道工程学报，2013，175（4）：92-95.

[3]苏立勇.胶州湾隧道通风方案设计[J].现代隧道技术，2008， 增刊：332-336.endprint