典型市政隧道機電工程設計綜述

余大洲，黃紅

（中交第一公路勘察設計研究院有限公司，西安 710075）

1 項目概況

處于大灣區的“國家金融創新試驗區”及“粵港澳緊密合作示范區”珠海橫琴新區位于珠江口西岸，分別與珠海市區和澳門特區南北相接、東西相通。天羽道隧道位于橫琴新區北部，隧道長約720m，為中隧道，北起環島北路，橫穿小橫琴山后，南至風吹羅帶路。隧道北口東側緊鄰石博園，南口附近為國際居住區，距橫琴口岸僅4km。隧道包括兩孔機動車隧道和一孔人行及非機動車隧道，為當地居民及各地游客提供一處橫穿小橫琴山，便捷、舒適的通道。該隧道機電工程設計包括隧道通風、照明、消防、監控、供配電等部分。

2 隧道通風系統

2.1 設計方案

本項目天羽道隧道為不通行危化品車輛市政道路隧道，機動車隧道為三類隧道，人行及非機動車隧道為四類隧道。

機動車隧道采用全射流風機縱向式通風方式。其正常運營工況按每10km/h 計算并考慮交通阻塞工況稀釋一氧化碳、煙塵濃度需風量，換氣工況為5 次/h 且換氣風速不低于2.5m/s；隧道通風還應滿足隧道在火災時排煙、救援通風要求。各工況需風量中的較大值即設計需風量。

通過計算可知，機動車隧道（左、右線）均由火災工況控制。通過控制需風量，計算隧道所需射流風機配置臺數，具體如表1 所示。

表1 機動車隧道各工況下所需風機臺數表

人行及非機動車隧道設計需風量及通風計算結果如表2所示。

表2 人行及非機動車隧道需風量計算結果及風機配置

參考CJJ 69—1995《城市人行天橋與人行地道技術規范》相關要求，考慮人行及非機動車隧道采用全射流風機縱向式通風方式。

2.2 經驗小結

1）由于國內城市人行及非機動車隧道通風設計沒有明確的現行國家規范、標準作為設計依據，因此，其需風量參考CJJ 69—1995《城市人行天橋與人行地道技術規范》、JB 50736—2012《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》等相關規定進行計算。

2）人行及非機動車采用功率較小的7.5kW 射流風機，可以采用同一干線電纜給一組風機供電，節約電纜費用。

3）為降低射流風機啟動電流對供配電系統的沖擊，風機采用星三角啟動方式。

3 隧道照明系統

3.1 設計方案

應建設方要求，照明設計標準由40km/h 提高到按60km/h 進行設計。根據JTG/T D70/2-01—2014《公路隧道照明設計細則》進行照明設計，并參考GB/T 31832—2015《LED 城市道路照明應用技術要求》。為保證行車安全和隧道通行能力，60km/h 速度亮度折減系數取最大值0.022。

因本項目道路等級為城市次干路，因此，機動車隧道中間段照明及人行及非機動車隧道照明參考CJJ 45—2015《城市道路照明設計標準》取高檔值，設計值均取3cd/m2。隧道內各區段照明設計亮度及照明功率密度（LPD）如表3 所示。

表3 隧道內各區段照明設計亮度及照明功率密度

隧道內照明設計采用LED 燈具兩側對稱布置方式，并設應急照明，應急照明供電電源維持時間應不小于120min。

3.2 經驗小結

1）按JB 51309—2018《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》相關要求設置消防應急照明，燈具安裝于隧道側壁裝飾板。

2）隧道各段功率密度值應按GB/T 32481—2016《隧道照明用LED 燈具性能要求》進行核算。

3）根據建設方偏好及要求，隧道3 個照明燈具均改用連續燈帶，其中機動車隧道燈帶完全連續，人行及非機動車隧道采用1m 長燈帶間隔1m 設置。

4 隧道消防系統

4.1 設計方案

依據GB 50016—2014《建筑設計防火規范》（2018 版）并結合JTG D70/2—2014《公路隧道設計規范 第二冊 交通工程與附屬設施》，本項目隧道消防系統設置方案如下。

隧道消防設備配置：在機動車隧道行車方向右側側壁每50m 設1 處消防設備洞室，在隧道左側壁每50m 設一組滅火器洞室，兩側洞室交錯布置。在人行及非機動車隧道小樁號至大樁號行車方向右側側壁每50m 設1 處滅火器洞室。

消防設備洞室：消防設備箱內配備雙閥雙出口減壓穩壓消火栓1 套，DN65mm 水帶（25m）2 條，φ19mm 水槍2 支，消防水泵啟動按鈕1 個；箱內設30L 水成膜泡沫液儲罐1 個，比例式混合器1 個，泡沫噴射槍1 支，噴射用橡膠軟管1 條等。

滅火器洞室：4 具手提式MF/ABC8 滅火器。

洞外消防設備：在機動車隧道洞口處設有地上式室外消火栓和水泵接合器，供專業消防隊伍及消防車使用。室外消火栓按照20L/s 流量設計。

4.2 經驗小結

1）為減少對稀缺山地林木資源的破壞，同時考慮項目接近發達市政供水網絡，隧道消防供水采用市政自來水，消防系統采用穩高壓供水方案。

2）JTG D70/2—2014 要求人行橫洞防火門開啟方向為疏散方向，經與規范編制單位咨詢，該“疏散方向”指的是人行橫洞另一端，故防火門設計為向人行橫洞內開啟。

3）10L/s 的消火栓用水量，僅靠單出口消火栓無法滿足此流量要求，因此本項目設置雙閥雙出口消火栓，每支消防水槍的設計最小流量為5L/s，每次滅火2 支水槍同時使用。

5 隧道監控系統

5.1 設計方案

隧道監控系統設計包含馬騮洲隧道管養中心擴容、天羽道隧道監控外場設施及傳輸等內容。監控系統由中央控制系統、照明控制、交通誘導控制系統、閉路電視系統、緊急電話系統、有線廣播系統共同組成，各子系統高效結合，實現對交通運行的宏觀管理和調度[1]。

綜合探測精度、靈敏度、施工維護、造價各方面考慮，本項目火災報警系統推薦采用視頻圖像火災系統的方式，設置原則如下：圖像火災探測器設置間距不大于100m。因圖像型探測器同時兼作攝像機，為避免圖像被車輛遮擋，在滿足火災探測無盲區的前提下，將圖像探測器安裝高度按距路面4.5m 設置。信號總線上每20 個地址設1 只總線隔離器。隧道內每50m 設聲光報警器和手動報警按鈕，入口前50～250m處設紅閃聲光警報裝置。

5.2 經驗小結

1）本項目采取集中監控，監控信息全部上傳臨近馬騮洲隧道管養中心，由馬騮洲隧道管養中心負責天羽道隧道的運營控制和緊急情況處理。馬騮洲隧道管養中心監控室已設計完善的監控系統，服務器、各工作站配置齊全，本工程監控設備按馬騮洲隧道監控圖紙施工，天羽道隧道對監控室的擴容是在監控室原系統招標文件實施到位的基礎上展開。

2）隧道內弱電電纜溝布置的各弱電系統信號線、電源線與通信聯動線為阻燃耐火雙絞線，為考慮其耐久性、安全性及預防動物咬傷，設置金屬線槽進行保護。

6 隧道供配電系統

6.1 設計方案

根據負荷的分布情況，在天羽道隧道進口端設置1 座20kV/0.4kV 變電所，由珠海市電力網琴韻變電站不同母線段引入兩路相互獨立、可靠的專用20kV 供電電源，兩路均為常用電源。隧道供電采用20kV 雙市電源+EPS+UPS 電源供電。

6.2 經驗小結

1）根據南方電網要求，隧道變電所設置公共開關房，隧道專業應及時準確提供給建筑專業，避免遺漏。

2）各弱電系統如電視、網絡、監控、火災自動報警系統等，應設電涌保護器進行保護。

7 結語

沿海經濟發達地區對市政隧道機電工程的整體要求較高，設計時需充分溝通了解建設方需求及偏好，積極在設計方案中響應，并準確運用相關規范合理將其落地，以保證隧道運營的穩定性和順暢性。