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構，是一項尚處于理論研究階段的技術，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點，目前在國內受到越來越多的重視。文章簡要介紹了懸浮隧道的概念、發展、特點、以及對其安全性的一些考慮，對懸浮隧道的發展有重要促進作用。

【關鍵詞】懸浮隧道；交通結構；特點；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、水道的結構物。它一般由浸沒在水中一定深度的管狀結構、防止過大位移的錨固系統以及近岸連接的構筑物組成[1-7]，通過結構自重、水的浮力及錨固力等作用，使其懸浮在水中適當的深度。懸浮隧道作為大型的跨水域生命線，對當地的政治、經濟、國防等都具有重要的意義，因此懸浮隧道的設計應該符合安全可靠、技術先進、適用耐久、經濟合理的原則，同時還應滿足舒適美觀、環境保護和可持續發展的要求。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，在使用極限狀態下應達到避免開裂的水平，為此應采用預應力加以保證。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

懸浮隧道同傳統橋梁、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：

（1）水中懸浮隧道受自然環境的影響小， 不怕遭受臺風的襲擊， 大霧天氣也不必中斷交通， 可以24h運營， 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并不會破壞建造地點的周圍環境景觀， 對結構物周圍的環境影響小， 更有利于保護環境， 更能體現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1989年國際海洋組織會議的認可， 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長度， 這對于在大幅度減少深海隧道工程造價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， 可以減少線路運行長度， 節省能耗， 同時可以將車輛排放出來的廢氣收集起來， 集中處理， 減少環境污染。

這些特點使懸浮隧道為那些由于環境的限制傳統跨越方式難以實現的水域的跨越提供了一種可能。對于寬且深且自然環境惡劣的水域，傳統的跨越方式（如懸索橋、斜拉橋和浮橋以及沉管隧道、水底隧道等）的工程造價和交通運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，單位長度造價增加并不顯著，這使SFT在未來的應用具有競爭力。

3、懸浮隧道安全因素

3.1懸浮隧道的防火

懸浮隧道內一旦發生火災，往往有著比公路隧道更嚴重的后果。據了解，懸浮隧道一旦發生火災，對人體威脅最大的是煙霧。濃密的煙霧會造成人員傷亡。此外，較之公路隧道，懸浮隧道火災發生后具有更加難以修復的特點。懸浮隧道引起火災的原因主要有：①懸浮隧道本身的原因，例如懸浮隧道內電氣設備發生故障引發的火災。②車輛方面的原因：1）車輛本身引起的火災。發生火災的原因一般有以下幾種：電器線路故障起火、汽化器起火、氣動系統起火。2）車輛交通事故引發的火災。隧道較為狹窄，可能會造成交通事故。3）載有易燃危險品的車輛通行容易引發火災事故及爆炸事件。懸浮隧道一旦發生火災，具有經濟損失大，人員傷亡多，排煙排霧能力差，火災探測和救援疏散困難等特點。

懸浮隧道消防設計應遵循“以防為主，消防結合”的原則。應該完善隧道消防檢測和報警系統并對過往車輛進行安全檢查，禁止載有危險易燃易爆物品的車輛通行，如該車輛卻有通行必要，應進行申請并與其他通行車輛分開通行。

3.2懸浮隧道的通風

懸浮隧道中車輛的運行會排放大量的廢氣，造成隧道內空氣的污染。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。當這些有害氣體濃度積累過高時，會引起隧道內人員中毒。懸浮隧道內發生火災后產生的大量煙霧是造成懸浮隧道內環境質量惡化、人員死亡的重要原因。為了保證懸浮隧道內空氣狀況和快速消散火災后產生的煙霧，有效地通風裝置是十分必要的。

借鑒沉管隧道和海底隧道的經驗，懸浮隧道可以考慮以下幾種通風方式：全橫向通風方式、半橫向通風方式和縱向通風方式。橫向式通風方案特點是在隧道橫向方向流動，一般不發生縱向流動。半橫向式通風方案的特點是隧道內空氣經過風道在隧道上部流動，經過兩邊洞口排出。縱向式通風方案是指從一個洞口輸進新鮮空氣，從里一個空口排除隧道內有害氣體。一般情況下，雙洞單向型隧道一般采用縱向通風方案。該方案前期工程量小，運營費用較低，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方案。

4、結語

本文簡要介紹了懸浮隧道的概念、發展、特點、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、防水、防撞。SFT作為新興事物，目前尚未得到社會各階層的普遍認可。這是因為：①懸浮在水中易使人產生不安全感；②海洋環境惡劣，SFT結構長細比大，一些關鍵工程力學問題及施工技術沒有解決。隨著社會、科技的發展，相信不久的將來 SFT必將出現，成為基礎交通設施的重要組成部分。

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