一種異形結(jié)構(gòu)海底隧道逃生疏散系統(tǒng)的設(shè)計與應用

廖學勇

（港珠澳大橋珠海連接線管理中心,廣東 珠海 519060）

0 引言

拱北隧道為港珠澳大橋珠海連接線的關(guān)鍵控制性工程，隧道全長2.74 km，起點位于拱北灣海域，接珠澳人工島之后的拱北灣大橋，沿線與河流和城市道路多次交叉。按左右線“先分離并行，再上下重疊，最后又分離并行”的形式設(shè)置，以雙層隧道形式下穿中國最大陸路口岸——拱北口岸，具有位置重要、結(jié)構(gòu)異形、形式復雜等特點。隧道運營的安全性要求很高，設(shè)施配置等級為A+級。

由于拱北隧道工藝要求，在施工過程中形成了3 個空腔，其中空腔一長約300 m，面積約2 252 m2，體積約20 102 m3；空腔二長約600 m，面積約5 250 m2，體積約48 983 m3；空腔三長度約600 m，面積約4 500 m2，體積約48 983 m3。由于拱北隧道的這種特殊結(jié)構(gòu)，導致無法設(shè)置車行橫洞及人行橫洞作為車輛及行人的逃生疏散通道。為保障隧道的安全運行，利用空腔及上下層結(jié)構(gòu)，設(shè)置了逃生空腔、逃生樓梯、消防電梯作為逃生疏散及救援通道，配置了照明、通風、通信廣播、智能誘導、火災監(jiān)測報警、消防、排水等完善的設(shè)施，采用智能聯(lián)動的設(shè)計方案，快速、準確地引導人員進行逃生疏散。

1 疏散逃生路線

隧道內(nèi)設(shè)置有3 個逃生空腔、7 部逃生樓梯和2 部消防電梯。行車道每間隔約150 m 設(shè)置一處逃生門，可通過逃生門進入逃生空腔或逃生樓梯，再進入另一層隧道安全撤離，如圖1 所示。

圖1 拱北隧道空腔及樓梯分布圖

一旦隧道內(nèi)發(fā)生火災險情，火災點前方車輛正常駛出隧道，后方的司乘人員應第一時間棄車，如火勢不大，可在確保自身安全前提下，尋找緊急電話或手動報警按鈕進行報警，取附近的消防箱內(nèi)滅火器撲滅初期火災；如火勢較大，應立即根據(jù)隧道側(cè)壁上安全出口指示，從最近的逃生門快速有序地疏散。

若受困人員位于隧道兩端的區(qū)域，可選擇兩種逃生路線：

一是進入逃生空腔后，根據(jù)墻壁上疏散箭頭及地面流水燈流動方向，進入逃生樓梯，沿著逃生樓梯進入相對安全的隧道另一層，如圖2 所示。

圖2 拱北隧道逃生路線一示意圖

二是沿逃生樓梯到達另一層隧道的逃生空腔，再通過最近的逃生空腔前室進入車道，由隧道檢修通道往隧道口方向撤離出隧道。

若受困人員位于隧道中間的區(qū)域，則可直接通過逃生樓梯，進入另一層相對安全的隧道，如圖3 所示。

圖4 空腔內(nèi)加強視覺誘導圖

消防電梯僅用作消防救援，不能作為疏散逃生使用。

2 通風系統(tǒng)

2.1 空腔通風

空腔與隧道行車道之間設(shè)置前室，逃生人員通過疏散門先進入前室過渡，然后進入空腔，前室面積不小于6 m2，設(shè)置加壓送風系統(tǒng)，以隔絕煙塵及有害氣體進入空腔。前室余壓不小于30 Pa，設(shè)置余壓閥，將超壓風量卸到空腔里。風機設(shè)置在專用風機房內(nèi)，取室外新風。

2.2 樓梯間通風

（1）與空腔相連樓梯間正壓送風，余壓不小于30 Pa，設(shè)置余壓閥，將超壓風量卸到空腔里。風機在樓梯間內(nèi)吊裝，設(shè)置風井，取室外新風。

（2）不與空腔相連樓梯間正壓送風，余壓不小于30 Pa。樓梯間內(nèi)設(shè)置加壓送風系統(tǒng)，每個樓梯間地面設(shè)置送風機房一個，風機設(shè)在機房內(nèi)，風機出口段設(shè)置旁通風管，旁通風管上設(shè)置電磁閥，根據(jù)樓梯間內(nèi)壓力情況控制旁通閥的開度，樓梯間開往隧道的門的開啟力不大于80 N。

3 智能疏散指示系統(tǒng)

拱北隧道三個逃生空腔及7 處逃生樓梯設(shè)有智能疏散指示設(shè)施，在緊急疏散時通過控制疏散指示標志燈的亮滅情況，為空腔及逃生樓梯的人員提供明確的方向指引促進快速疏散。火災時報警控制器下發(fā)疏散指令給疏散指示控制器，疏散指示控制器根據(jù)火源點位置啟用預設(shè)的疏散預案，將控制指令發(fā)送至設(shè)在現(xiàn)場的主分配電裝置，主分配電裝置根據(jù)預案決定總線上的疏散指示標志燈箱的亮滅情況，從而形成明確的疏散指引方向。

空腔內(nèi)有照明情況下疏散指示標志的識別度不夠高，不利于誘導疏散，設(shè)計規(guī)范參考更為嚴格的《建筑設(shè)計防火規(guī)范》，將布設(shè)間距縮小至不大于20 m，采用房間內(nèi)常用的疏散指示標志版面40 cm×20 cm，標志底邊距離空腔地面80 cm。

4 加強視覺誘導系統(tǒng)

拱北隧道作為一條長達2 741 m 的長隧道，應急逃生通道設(shè)置的照明指引裝置極其重要。拱北隧道在配置了智能疏散指示系統(tǒng)來指引緊急疏散的基礎(chǔ)上，還設(shè)計了加強空腔內(nèi)疏散視覺誘導系統(tǒng)，具體如下：

引入一套安全環(huán)保的視覺誘導設(shè)施，采用流水閃爍模式的智能誘導燈，通過不同頻率的閃爍達到指引逃生路徑的目的。逃生樓梯側(cè)的誘導燈按10 m 間距在空腔地面上布設(shè)形成一條誘導燈線（視覺上看似一條燈線，其實是離散點），每個逃生門的誘導燈繞門一圈布置9 個，設(shè)置效果如4 所示。

誘導燈可按組激活或者定點控制亮滅狀態(tài)，具備常亮、閃爍、流水燈等常用模式。供能線纜由現(xiàn)場控制器實現(xiàn)分組或者定點供能，控制器上端通過以太網(wǎng)光端機接就近的工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機。監(jiān)控中心通過配套軟件對空腔內(nèi)的誘導燈進行動態(tài)控制，以滿足應急疏散的需求。

當隧道發(fā)生火災時，根據(jù)所處位置不同存在兩種逃生路徑。

逃生路徑一：著火隧道→逃生門→空腔→逃生樓梯→對向隧道→隧道外。

誘導燈控制方案：著火隧道側(cè)通往空腔的逃生門上的誘導燈閃爍指引疏散，空腔內(nèi)逃生門前室墻側(cè)的誘導燈關(guān)閉，空腔內(nèi)逃生樓梯側(cè)的誘導燈（離散燈線）從兩端向逃生樓梯呈流水指向閃爍引導司乘人員從逃生樓梯進入對向安全隧道盡快逃離事故現(xiàn)場。

逃生路徑二：著火隧道→逃生樓梯→空腔→逃生門→對向隧道→隧道外。

誘導燈控制方案：著火隧道側(cè)通往逃生樓梯的逃生門上的誘導燈閃爍指引疏散，空腔內(nèi)逃生樓梯側(cè)的誘導燈關(guān)閉，空腔內(nèi)逃生門前室墻側(cè)的誘導燈閃爍指引司乘人員從最近的逃生門進入安全隧道盡快逃離事故現(xiàn)場。

5 排水系統(tǒng)

拱北隧道為下穿式涉海隧道，除日常的滲漏水外，每年的臺風暴雨帶來大量的短期強降雨，對隧道的安全運行造成重大威脅。拱北隧道設(shè)置有6 個集水池和排水泵房，由于提升排放隧道內(nèi)積聚的水，配備完善的水位監(jiān)測、視頻監(jiān)控、冗余控制、聲光報警等設(shè)施，提高隧道排水泵的運行安全系數(shù)[1]。

6 空腔照明

為保障人員的安全疏散，各空腔裝兩側(cè)側(cè)壁安裝一列30 W LED 燈，離地4 m，燈具間距約15 m，設(shè)計亮度為1 cd/m2。隧道逃生門前室內(nèi)及前室開向空腔門前各設(shè)置一盞30 W LED 燈，保障前室及前室門前下坡安全?？涨徽彰饔伤淼捞由T紅外開關(guān)控制，在正常情況下保持熄滅狀況，減少能源消耗。

7 視頻監(jiān)控、通信、緊急電話及有線廣播系統(tǒng)

在空腔內(nèi)設(shè)置視頻監(jiān)控、緊急電話及有線廣播，準確地發(fā)布疏導語音信息，通過視頻監(jiān)控的配合，可及時指揮現(xiàn)場駐留人員按正確的方向進行疏散，以及指揮搶修救援人員的行動。

在隧道及空腔內(nèi)引入三大運營商的公網(wǎng)信號，并補充公安的應急無線通信信號，有力保障封閉環(huán)境內(nèi)的通信暢通。

8 消防聯(lián)動系統(tǒng)

由于拱北隧道復雜的結(jié)構(gòu)，需要針對不同位置發(fā)生的火災等險情，制定不同的消防滅火、信息發(fā)布、逃生疏散指引、救援引導等方案，以便準確、及時地進行消防滅火及人員安全疏散。消防聯(lián)動由火災自動報警系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、交通監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、疏散指引系統(tǒng)等相關(guān)專業(yè)系統(tǒng)聯(lián)合實現(xiàn)?；馂膱缶到y(tǒng)發(fā)現(xiàn)火災后，火災報警計算機發(fā)出報警信息，各專業(yè)控制模塊收到報警信息后，啟動相應聯(lián)動模式，從而控制滅火、防排煙、交通監(jiān)控、照明、通信設(shè)備、疏散指引進入救災狀態(tài)[2]。

當火災報警設(shè)施發(fā)出報警信號時，與發(fā)生報警位置相對應的監(jiān)控攝像機圖像畫面可自動在監(jiān)控所液晶拼接屏上彈出，并伴隨聲光報警信號提示管理人員。經(jīng)管理人員確認后，即可根據(jù)已制定的聯(lián)動預案，自動開啟相應設(shè)備，通知相關(guān)救援機構(gòu)。

當確認火災發(fā)生后，聯(lián)動預案一般包括如下內(nèi)容：

隧道內(nèi)可變信息標志、疏散標志、逃生門誘導燈、廣播配合交通控制信號發(fā)布火災信息和人員、車輛疏散誘導信息。

隧道口交通信號燈和隧道內(nèi)可變車道控制標志顯示相應信息對隧道路段的車輛進行分車道控制或禁止進入隧道。

開啟排煙風機及對應位置電動排煙口進行排煙，以控制火災造成的煙霧蔓延。

開啟防煙風機，使空腔前室及逃生樓梯處于正壓狀態(tài)，防止煙霧侵入。

開啟消火栓泵、水噴霧泵、泡沫液泵，使各系統(tǒng)處于工作狀態(tài)。

在火災發(fā)生路段，開啟應急照明。

除了系統(tǒng)自身所配置的各類機電設(shè)備的聯(lián)動外，救援站快速派出救援人員和救援車輛，趕赴現(xiàn)場開展救援。

火災發(fā)生時，還需將火災信息（包括發(fā)生時間、地點、火勢大小和可能造成的影響）及時通知交警、消防和醫(yī)療等單位，由各單位根據(jù)火災信息確定介入救援的力量，開展救援[3]。

9 結(jié)論

拱北隧道由于地理位置重要、隧址情況復雜及異形結(jié)構(gòu)，導致拱北隧道具備獨特的機電功能需求，因此該項目針對性地設(shè)計了包括消防救援、逃生疏散系統(tǒng)在內(nèi)機電設(shè)施系統(tǒng)，有力保障了隧道的安全運行。同時，通過制定一系列應急預案，與口岸應急指揮中心、消防大隊等部門密切協(xié)調(diào)，舉行消防聯(lián)動及逃生應急演練，制作并發(fā)布逃生動畫，以提高公眾對拱北隧道逃生救援系統(tǒng)的熟悉程度。