淺談懸浮隧道及其安全因素

任雨 徐國勇

【摘要】懸浮隧道作為一種新型交通結(jié)構(gòu)，是一項(xiàng)尚處于理論研究階段的技術(shù)，由于受條件的限制，并未正真建成。由于地理限制等因素，懸浮隧道和橋梁相比有一些優(yōu)點(diǎn)，目前在國內(nèi)受到越來越多的重視。文章簡要介紹了懸浮隧道的概念、發(fā)展、特點(diǎn)、以及對其安全性的一些考慮，對懸浮隧道的發(fā)展有重要促進(jìn)作用。

【關(guān)鍵詞】懸浮隧道；交通結(jié)構(gòu)；特點(diǎn)；安全因素

1、引言

懸浮隧道（英文Submerged Floating Tunnel ，簡稱“SFT”），又稱阿基米德橋，是一種跨越海峽、江河湖泊、水道的結(jié)構(gòu)物。它一般由浸沒在水中一定深度的管狀結(jié)構(gòu)、防止過大位移的錨固系統(tǒng)以及近岸連接的構(gòu)筑物組成[1-7]，通過結(jié)構(gòu)自重、水的浮力及錨固力等作用，使其懸浮在水中適當(dāng)?shù)纳疃?。懸浮隧道作為大型的跨水域生命線，對當(dāng)?shù)氐恼?、?jīng)濟(jì)、國防等都具有重要的意義，因此懸浮隧道的設(shè)計(jì)應(yīng)該符合安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、適用耐久、經(jīng)濟(jì)合理的原則，同時(shí)還應(yīng)滿足舒適美觀、環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求。懸浮隧道的使用壽命一般100年， 因此對建筑材料提出了特殊的要求，來保證隧道的安全性。主要材料混凝土應(yīng)具有耐久性、水密性及韌性。而混凝土管的水密性，在使用極限狀態(tài)下應(yīng)達(dá)到避免開裂的水平，為此應(yīng)采用預(yù)應(yīng)力加以保證。同樣地對檢查、維修管理也要慎重考慮。

2、懸浮隧道的主要特點(diǎn)

懸浮隧道同傳統(tǒng)橋梁、沉管隧道以及海底隧道等固定跨海通道相比，具有如下特點(diǎn)：

（1）水中懸浮隧道受自然環(huán)境的影響小， 不怕遭受臺(tái)風(fēng)的襲擊， 大霧天氣也不必中斷交通， 可以24h運(yùn)營， 因而水中懸浮隧道能有效地緩解地面交通堵塞， 確保交通的暢通。

（2）水中懸浮隧道的建設(shè)并不會(huì)破壞建造地點(diǎn)的周圍環(huán)境景觀， 對結(jié)構(gòu)物周圍的環(huán)境影響小， 更有利于保護(hù)環(huán)境， 更能體現(xiàn)人與自然和諧相處的新的工程理念， 并非人定勝天的觀念。

（3）根據(jù)1989年國際海洋組織會(huì)議的認(rèn)可， 水中懸浮隧道的頂部放置在距水面 30m及以下[8-10]， 則不影響船舶正常安全地通過海峽。

（4）在水域較深較寬的地段， 采用水中懸浮隧道比橋梁、海底隧道及沉管隧道更能縮短連接通道的建設(shè)長度， 這對于在大幅度減少深海隧道工程造價(jià)方面具有吸引力和競爭力。

（5）水中懸浮隧道的坡度較為平緩， 可以減少線路運(yùn)行長度， 節(jié)省能耗， 同時(shí)可以將車輛排放出來的廢氣收集起來， 集中處理， 減少環(huán)境污染。

這些特點(diǎn)使懸浮隧道為那些由于環(huán)境的限制傳統(tǒng)跨越方式難以實(shí)現(xiàn)的水域的跨越提供了一種可能。對于寬且深且自然環(huán)境惡劣的水域，傳統(tǒng)的跨越方式（如懸索橋、斜拉橋和浮橋以及沉管隧道、水底隧道等）的工程造價(jià)和交通運(yùn)輸成本都隨跨越寬度和深度的增加而急劇增加。對于SFT， 隨著水域的寬度和深度的增加，單位長度造價(jià)增加并不顯著，這使SFT在未來的應(yīng)用具有競爭力。

3、懸浮隧道安全因素

3.1懸浮隧道的防火

懸浮隧道內(nèi)一旦發(fā)生火災(zāi)，往往有著比公路隧道更嚴(yán)重的后果。據(jù)了解，懸浮隧道一旦發(fā)生火災(zāi)，對人體威脅最大的是煙霧。濃密的煙霧會(huì)造成人員傷亡。此外，較之公路隧道，懸浮隧道火災(zāi)發(fā)生后具有更加難以修復(fù)的特點(diǎn)。懸浮隧道引起火災(zāi)的原因主要有：①懸浮隧道本身的原因，例如懸浮隧道內(nèi)電氣設(shè)備發(fā)生故障引發(fā)的火災(zāi)。②車輛方面的原因：1）車輛本身引起的火災(zāi)。發(fā)生火災(zāi)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(dòng)系統(tǒng)起火。2）車輛交通事故引發(fā)的火災(zāi)。隧道較為狹窄，可能會(huì)造成交通事故。3）載有易燃危險(xiǎn)品的車輛通行容易引發(fā)火災(zāi)事故及爆炸事件。懸浮隧道一旦發(fā)生火災(zāi)，具有經(jīng)濟(jì)損失大，人員傷亡多，排煙排霧能力差，火災(zāi)探測和救援疏散困難等特點(diǎn)。

懸浮隧道消防設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“以防為主，消防結(jié)合”的原則。應(yīng)該完善隧道消防檢測和報(bào)警系統(tǒng)并對過往車輛進(jìn)行安全檢查，禁止載有危險(xiǎn)易燃易爆物品的車輛通行，如該車輛卻有通行必要，應(yīng)進(jìn)行申請并與其他通行車輛分開通行。

3.2懸浮隧道的通風(fēng)

懸浮隧道中車輛的運(yùn)行會(huì)排放大量的廢氣，造成隧道內(nèi)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(dāng)這些有害氣體濃度積累過高時(shí)，會(huì)引起隧道內(nèi)人員中毒。懸浮隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)后產(chǎn)生的大量煙霧是造成懸浮隧道內(nèi)環(huán)境質(zhì)量惡化、人員死亡的重要原因。為了保證懸浮隧道內(nèi)空氣狀況和快速消散火災(zāi)后產(chǎn)生的煙霧，有效地通風(fēng)裝置是十分必要的。

借鑒沉管隧道和海底隧道的經(jīng)驗(yàn)，懸浮隧道可以考慮以下幾種通風(fēng)方式：全橫向通風(fēng)方式、半橫向通風(fēng)方式和縱向通風(fēng)方式。橫向式通風(fēng)方案特點(diǎn)是在隧道橫向方向流動(dòng)，一般不發(fā)生縱向流動(dòng)。半橫向式通風(fēng)方案的特點(diǎn)是隧道內(nèi)空氣經(jīng)過風(fēng)道在隧道上部流動(dòng)，經(jīng)過兩邊洞口排出?？v向式通風(fēng)方案是指從一個(gè)洞口輸進(jìn)新鮮空氣，從里一個(gè)空口排除隧道內(nèi)有害氣體。一般情況下，雙洞單向型隧道一般采用縱向通風(fēng)方案。該方案前期工程量小，運(yùn)營費(fèi)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(fēng)方案。

4、結(jié)語

本文簡要介紹了懸浮隧道的概念、發(fā)展、特點(diǎn)、以及對其安全性的一些考慮。懸浮隧道的安全性主要考慮防火、通風(fēng)、防水、防撞。SFT作為新興事物，目前尚未得到社會(huì)各階層的普遍認(rèn)可。這是因?yàn)椋孩賾腋≡谒幸资谷水a(chǎn)生不安全感；②海洋環(huán)境惡劣，SFT結(jié)構(gòu)長細(xì)比大，一些關(guān)鍵工程力學(xué)問題及施工技術(shù)沒有解決。隨著社會(huì)、科技的發(fā)展，相信不久的將來 SFT必將出現(xiàn)，成為基礎(chǔ)交通設(shè)施的重要組成部分。

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