关于城市隧道设计的探讨

摘要：本文从城市隧道的总体设计原则入手，全面剖析了城市隧道照明系统和消防系统的设计。

关键字：城市隧道；设计；原则；照明系统；消防系统

Abstract: This paper is start from the principle of the overall design of the city tunnel; provide a comprehensive analysis of the urban tunnel lighting systems and fire protection system design.Key words: city tunnel; design; principles; lighting systems; fire protection system

中图分类号：U45 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

1.隧道总体设计原则

1.1在地形、地貌、地质、社会人文和环境等调查的基础上，综合比选隧道各轴线方案的走向、平纵线、洞口位置等，提出推荐方案。

1.2地质条件很差时，特长隧道的位置应控制路线走向，以避开不良地质地段；长隧道的位置亦应尽可能避开不良地质地段，并与路线走向综合考虑；中、短隧道可服从路线走向。

1.3 根据公路等级和设计速度确定车道和建筑限界。在满足隧道功能和结构受力良好的前提下，确定经济合理的断面内轮廓。

1.4 隧道内外平、纵线形应协调，以满足行车的安全、舒适要求。

1.5根据隧道长度，交通量及其构成、交通方向以及环境保护要求等，选择合理的通风方式，确定通风、照明、交通监控等几点设施的设置规模。必要时特长隧道应作防灾专项设计。

1.6应结合公路等级、隧道长度、施工方法、工期和营运要求，对隧道内外防排水系统、消防给水系统、辅助同代、弃渣处理、管理、交通工程设施、环境保护等作综合考虑。

1.7当隧道与相邻建筑物互有影响时，应在设计与施工中采取必要的措施。

2.隧道照明的设计

2.1布灯方式

机动车驾驶员在通过隧道时，存在以下几种特殊的视觉问题：

2.1.1白天进入隧道后的视觉问题：由明亮的外部进入隧道以后，人的眼睛要经过一定时间才能看清隧道内部的情况，这称为“适应滞后现象”，也就是黑洞效应。

2.1.2隧道内部的视觉问题：隧道内部汽车排出的废气无法迅速消散形成烟雾，将汽车灯和道路照明器发出的光吸收和散射，降低能见度。

2.1.3白天隧道出口处的视觉问题：机动车穿过较长的隧道接近出口时，由于出口外部的亮度相对于隧道内高很多。出口看上去是个亮洞。会出现极强的眩光，被称为白洞效应。

2.1.4夜间隧道出口处的视觉问题：夜间与白天正好相反，隧道出口看到的不是亮洞而是黑洞，这样机动车驾驶员就看不清隧道外道路的路型和障碍物。

2.2隧道照明的光源选择

隧道照明光源选择时除需满足一般道路照明的要求外，特别要选择那些在汽车排烟形成的烟雾中仍能有良好透光性的光源。因此，光源一般选用高压钠灯或低压钠灯为主。若隧道为城市内的短隧道，烟雾比较少，也可考虑显色性较好的荧光灯或金卤灯，同时在隧道的出入口处使用光通量较高的高压钠灯或金卤灯。

2.2.1灯体为专用铝合金材料，表面经阳极氧化处理，强度高，耐腐蚀；

2.2.2配光合理，具有较高的发光效率；

2.2.3密闭性能好；

2.2.4可以采用悬挂、吸顶和直接固定等方式安装。

2.3隧道照明的控制方式

隧道内的照明控制是根据隧道照明设计中所确定的照明区段、不同时段、不同气候条件下的照明要求，以此来控制各个照明回路的开关，从而达到既满足隧道的照明亮度要求，又节省能源的目的。主要有以下控制方式：

2.3.1正常情况控制方式

控制方法不论是手动控制还是采用智能监控系统都必须控制每一个照明回路的开或关，并分为五级照明控制模式，分别为“晴天”、“多云”、“阴天”、“夜间”和“更夜”。其中，“夜间”照明模式一般适用于从天黑至凌晨的时间段内，此时只开启基本照明回路和路灯照明回路，路灯的开启同样是为了降低隧道洞口内外的亮度变化速率，防止交通事故的发生。“更夜”照明模式适用于从凌晨至天明的时间段内，此时除开启路灯之外，短隧道只存在过度段1需开启某一类基本照明回路。为了延长照明器的使用寿命，可以将隧道洞内两侧的基本照明回路更替使用，以防止长期只使用某一侧照明器而导致其使用寿命的缩短。

隧道照明的自动监控系统应能在夜间根据车流量大小关闭部分隧道灯或采用变功率单灯控制降低亮度以节约用电，或采用亮度计算法将计算所得的平均亮度理论值与亮度标准进行比较判断，设定照明器的优先级由高到低为：A、B、C、D，当区段亮度小于亮度标准时，按优先级由高到低的次序逐一开启这些照明回路，直至平均亮度满足其标准亮度要求。当区段亮度大于亮度标准，且关闭某些照明回路后仍能满足其亮度需求时，从节约能源的角度出发，对该回路执行关闭操作。

2.3.2应急情况控制方式

当隧道内发生火灾时，无论照明现状如何，在照明控制系统没有失效的前提下，将隧道内所有照明开启，以利于司乘人员的疏散和救援；当隧道内发生交通事故时，避灾引导灯和事故位置前后各回路的照明灯全部开启，使该位置照度达到最好程度，为驾驶人员提供良好的视觉环境，以免事故扩大；因火灾、事故或其他原因使用人行或车行横洞时，相应横洞的照明灯应开启。

3.消防系统设计

3.1消火栓系统

3.1.1设计参数

消防用水量应按其火灾延时内，全线同一时间发生一次火灾，经计算确定遂道内部消火栓用水量为20L/s,隧道洞口外消火栓用水量为30L/s，火灾延续时间为3hr。

3.1.2水源及供水方式

隧道工程的消防用水可由市政给水管道，消防水池或地表水源供给，城市隧道消防用水首先是利用市政给水管供给。我国大部分城市市政给水压力一般在0.18～0.3Mpa范围，再加上隧道工程和地面的高差，市政给水一般均能满足人防消防给水的水压要求，无需设消防给水泵。但一定要经过计算，使市政给水管道的供水量和水压都能满足最不利点灭火设备的要求。只有在市政给水管不能满足消防用水量要求时，才考虑在隧道内或附近合适位置设置消防水池，或利用就近的天然湖泊、河流、小溪等地表水。利用天然水源供水时，应保证枯水期最低水位仍能满足消防用水量。

3.1.3系统布置

消防给水管网应布置成环状；环状管网的输水干管及向环状管网供水的给水管不应少于两条，当其中一条发生故障时，其余的进水管应能满足消防用水量的供给要求，通常从市政给水管道上分别引出两条消防管道，在两侧隧道内全线贯通,并于敞开段处连通,从而形成安全可靠的消防供水环网从而形成安全可靠的供水系统。环状管道应采用阀门分成独立的若干段，每段消火栓的数量不宜超过5个，并在其最高点设放气阀，最低点设泄水阀。为便于布管及管线紧凑,通常在每孔隧道的外侧，每隔45m设消火栓箱一套，同时在箱内报警按钮各一个。在火灾初期的时候可由缺乏专业消防技能的就近人员直接取用，投入灭火自救，从而为扑灭火源，控制火情，最大限度地争取到宝贵时间。每支水枪流量不小于5L/s，最不利点消火栓充实水柱长度不小于10m。在敞开段消火栓箱则设于两侧挡墙内,间距、布置同前。按照规范要求，在隧道出入口处应设置室外消火栓，以满足室外消防用水量大小要求。同时，根据其用水量大小，鉴于隧道整体狭长，不同于一般建筑物，在隧道两端分别设置2个地上式水泵结合器。

3.2固定式水成膜泡沫灭火系统

3.2.1设计参数

单台水成膜泡沫灭火栓用水量：1L/s，泡沫混合器处所需压力：0.45MPa。

3.2.2系统给水方式

水成膜泡沫灭火栓系统用水经消防泵房加压后在隧道洞内连通，形成安全可靠的供水系统。

3.2.3系统布置

在每孔隧道的车行道右侧洞壁，每隔45m设置一套箱式水成膜泡沫灭火系统装置。喷射时间大于35分钟。

3.3固定灭火器配置

根据危险等级分类标准，城市地下隧道危险等级为严重危险级，两侧交错布置。隧道应在隧道两侧设置ABC类灭火器，每个设置点不应少于4具。其灭火级别不应低于5A或4B。因隧道内与建筑物内不同，从消防洞室去灭火器到火灾现场均可直线到达，在每孔隧道的两侧，相距约45m均设置灭火器箱一组，两侧呈交错布置，交错后间距约22m，固定式灭火器箱和消火栓箱、水成膜泡沫灭火栓箱合并布置，既统一美观，又便于管理、使用。

4.结论：

对于城市隧道,尽管可以从保证人员安全的角度,充分考虑各种可能的情况,配备相应的消防设备,但如果没有正规化、科学化的管理,各种硬件设备也无法充分发挥作用。因此,隧道管理方需要建立完善的防、救灾管理制度,制定切实可行的救援预案。必要时,可以通过立法等手段保证各项制度的执行。