隧道设计规范.doc

设计距离 高速公路80km/h 100km/hA：停止缓冲距离 50 50B：车辆刹车距离（反应距离+踩刹车至停止距离） 140200C：显示板超出驾驶人员视野外距离 3040 3040A+B-C：隧道洞口与标示板距离 150160 210220D：判读所需距离 50 50C+D：最低限度之辩视距离 971071131234.3.6 可变限速标志可变限速标志指根据实际交通运行状况和气象环境改变道路上车辆运行速度限制值的动态标志。可变限速标志是交通控制与诱导的重要设备，因此要求高的可靠性。通常采用二位或三位数字给出速度限制值，如60或100表示限制速度位60或120km/h，外围红色圆环表示限制意义。可变限速标志多用于隧道入口或内部，在发生拥挤、事故等情况下，可根据中央控制室指令改变内容，以确保行车安全。根据显示方式不同，可分为磁反转式、发光二极管式或光导纤维式可变速标志。可变限速标志与区域控制单元连接，通过区域控制单元接受来自中心计算机的控制命令，并传回状态表示，能与隧道内行驶车辆平均速度及车道占用相适应，以便平滑隧道出、入交通流避免或缓解隧道内拥挤、阻塞。当操作人员手动控制时，能按操作员的意图灵活转换可变速度牌的显示。手动控制优先自动控制，080km/h无级差连续显示。4.3.7 交通区域控制单元一般选用PLC作为区域控制单元，它能可靠地实时采集处理交通信息，与中心交通控制计算机可靠通信，按照中央控制室计算机的指令，控制可变限速标志、可变情报板、交通信号灯、车道指示器等外场设备。区域控制单元的功能：(1)收集本区段内的各设备的检测信息；(2)将检测信息进行分析处理，存储在本地的存储单元内；(3)在中控室计算机轮询时，将存储的信息上传给中控室计算机；(4)接收中控室计算机的各种控制命令；(5)直接控制下端执行设备；(6)协调本区段内各检测设备的工作。通信控制单元一般由处理器单元、存储单元、通信单元构成，设置在区域控制器单元，为区域控制器的组成部分，下端设备的数据，送到通信控制单元经过处理编排，上传到中央控制室计算机。中央控制室计算机的命令、数据等送到通信控制单元，由通信控制单元下发到各个下端设备，由下端设备执行。5 通风及照明控制设施5.1 一般规定5.1.1 隧道营运通风和照明是保障隧道安全舒适及应有的通行能力的基本设施之一，对设置通风照明的隧道应设置必要的控制设施进行的效控制，其目的是除安全方面外还要提高管理效益及经济方面的考虑。通风照明费用是隧道营运管理设施中最大的日常开支之一，根据工程的实践，大量的隧道为中短隧道，且几乎所有的隧道均设置电光照明。照明涉及隧道视觉环境的改善，以使司乘人员安全地接近、通过隧道，消除“明暗明”的不利变化过程。隧道照明电能消耗与设计速度有关，且主要集中在洞口，就1000m长度以下的隧道而言，对于6080km/h照明设计速度，洞口加强级的照明动率占总照明功率的50%以上。在照明的控制主要是洞口段的有效控制。通风也如此，也是涉及隧道工作环境（包括视觉环境）的改善；而且在应急事故中，特别火灾事故中，通过控制设施可达到必要的排烟方式。故应设控制设施。5.1.2 5.1.3 通风控制方案确定，与通风设计提出的通风方式与工艺要求、隧道交通工程等级和现场条件有关。通风方式与工艺要求是造反通风控制方式的主要因素。隧道交通工程等级确定了隧道总体规模和标准，选择的通风控制方案应与之相适应。现场条件包括工程条件和当地的管理经验及沿线已投入营运的工程状况等综合条件，对选择控制方案也有影响，需综合经济合理的考虑。照明控制方案确定，也与照明设计提出的方式与工艺要求、隧道交通工程等级和现场条件有关，也需综合经济合理的考虑。5.2 通风控制设施5.2.1 隧道通风根据运营特点有正常工况状况下的通风和出现火灾状况下的通风两种工况。正常工况状况下的通风是在正常交通流或短期交通阻塞状况下的交通流条件下，因汽车排放废气使洞内环境要满足洞内污染空气稀释标准进行的通风，这是满足正常营运的主要功能之一。而隧道是特殊的管状构造，汽车在隧道中行驶，存在着火灾的潜在危险。公路隧道通风照明设计规范对火灾时的通风设计作了明确的规定。故应规定有在正常工况条件和火灾工况条件下的通风控制功能。正常工况条件下，应在满足污染空气稀释标准的条件下，通过控制功能使通风最经济:在火灾工况条件下，根据通风设计的工艺要求提出的排烟气流组织方式及流量流速确定控制功能。5.2.2 5.2.3隧道中的废气浓度、风速、交通量是通风控制的主要参数。对这些参数进行实时监测是有效实施通风控制的主要手段。对上述通风参数的采集设施主要有能见度检测仪（VI）、一氧化碳检测仪（CO）、风向风速检测仪（WS）及交通量数据检测设备。“PIARC95通风准则”中还提出对氮氧化物（NOX）提出检测和控制。鉴于现行公路隧道通风照明设计规范未对此作规定，故暂未列入检测与控制参数。但近年国外的检测器多为CO、VI、NOX一体化，故也可根据工程实际情况考虑NOX的控制。5.2.4 通风采集设施配置数量、位置，宜根据隧道长度、通风方式以及隧道交通工程等级和现场条件综合确定。这些仪器多为精密仪器，设备成本和维护成本高。故以最能代表隧道通风区域的工作环境的检测为原则，确定最基本的数量和位置。对于纵向通风方式：洞内废气分布是从气流起点到终点基本呈线性分布，浓度以末端最高；横向通风方式：气流方向，各点废气分布理论上应为恒定分布；半横向通风方式：气流部分沿纵向流动，废气在通风段内分布呈非线性分布，以气压中性点最高。风速、风向、交通量亦为通风控制的基本参数，故应设采集点。对交通流量而言，如不必了解洞内各通风段交通情况（如阻塞时）及其因素，亦可不设，仅在隧道进口和出口附近设置。交通量检测具体见第4章的条文说明。风速、风向也是火灾工况条件下对排烟系统控制的主要数据，故亦是重要的采集参数。5.2.5 1 因通风气流横向分布是不均匀的，CO、VI、WS仪的采集点位置的应能代表采集断面的平均值，减少气流及浓度在局部分布的变异给采集带来的不利影响。2 对于纵向射流通风，应避免在射流风机风口处附近断面设置采集点，以减少检测误差。而在两组风机中间部位气流较均匀，采集数据较稳定。3 风速数据受气流分布影响最大。在洞口附近设置风速仪应尽量减少这种影响。其位置离洞口轴线距离10倍隧道断面当量直径量从流体力学的角度而提出的要求。5.2.6 关于CO和VI检测器，近年发展已超前采用CO和VI一体化的发展，换代很快。按其安装方式，基本分两大类，一类是采集及分析单元均安装在隧道内壁上的现场型分析型产品，如国内广泛使用德国的SICK公司的产品；另一类是采集和分析单元不安装在洞内壁上，而是将一根抽气管安装在洞内壁上通过气泵抽入废气送入安装在其他地方的采集和分析单元进行分析的非遥测型产品，分析单元离洞内可达200m，后者仪器可安装在室内环境清净之处，故寿命较长，如瑞士的SIGRIST公司的产品。因产品类型不同，技术性能亦是不同。故仅规定测量范围、精度及基本工作条件。对WS仪亦仅规定测量范围、精度等要求。5.2.7 控制方式大致可分为自动控制和手动控制两类。每座隧道应根据其隧道长度、公路等级、交通量等要素选择合适的控制方式。自动控制方式由设置于隧道内的烟雾透过率传感器、一氧化碳浓度传感器、车辆检测器、风向与风速测试仪所得到的传感信号，通过控制网络进行风量控制。手动控制方式是靠人工操纵仪器控制风量，它分为联动控制与单独控制。联动控制预先确定风量档次，通过单手操纵凤量各档按钮，使其相关仪器和机械产生联动，由此控制风量。当自动控制系统出现故障或检修时可使用联动控制；对于高速公路的特长隧道，亦可与自动控制结合使用。单独控制可由人工对各仪器和机械单独控制，亦可对几个相关联的附属机械实施局部联动控制。当自动控制或联动控制出现故障或检修时可使用单独控制；对于低等级公路中的中、短隧道，可使用单独控制。（以上引用公路隧道通风照明设计规范TJT026.1-99第3.10.2条款说明）手动控制功能还有一种含义在于对每一个终端设备均有手动控制装置，以便维护检修。5.2.8 1 直接控制法可通过分布在隧道内各点的烟雾透过率传感器和一氧化碳浓度传感器，直接检测行驶车辆排放出的烟雾浓度VI和CO浓度值，经计算处理后，给出控制信号，控制运转风机，供给必要的新鲜风量，稀释烟雾浓度VI和CO浓度，以达到设计要求的洞内卫生与安全标准。直接控制法的主要设备由控制中心计算机系统、区域控制器、VI传感器、CO传感器、WS传感器、风机控制柜及风机构成。基于VI、CO浓度、WS信息的直接控制法较为简单、直接，我国许多隧道目前较普遍采用这种方式。直接控制法的控制图如图7-1所示。（a）控制流程（b）控制方式2 间接控制法可根据进人隧道前区段的交通量信息及埋在洞内路面下的车辆检测器，实时了解除道内交通量、行车速度、车辆构成等，通过检测交通流状况分析并计算出车辆烟雾和一氧化碳的排放量，实施风量控制。间接控制法的主要设备由控制中心计算机系统、区域控制器、交通量信号板、车辆检测器、风机控制柜及风机构成。间接控制法的核心是通过车辆分类检测装置，在检测交通量和车速的基础上，同时把各种车辆按类型检测出来。目的在于减少VI和CO等的计算误差，提高通风控制精度。该方法的控制流程比直接法复杂，其检测技术与设备要求较高，在我国的实际应用受到限制，但国外一些发达国家如日本等常采用这种方法，效果良好。间接法的控制用如图7-2所示。（a）控制流程（b）控制方式3 程序控制法该方法不考虑VI、CO浓度及交通量的变化情况，而是按时间区间（如白昼与夜晚，节假日与平时）预先结成程序来控制风机运转。（以上引用TJT026.1-99第3.10.3条文说明）以上示出的控制图仅作参考，每座隧道应根据自身具体情况制订适宜的控制方式并编制相应的控制程序。对同一座隧道而规定存在多种工艺，故宜规定上述控制方法的一种或多种进行控制。1) 对于以换气次数确定的通风量，因工况单一，采用程序控制较简易且投资省。2) 对于交通量及组成、分布较稳定时，如城市公路隧道，亦采用程序控制法，故简易且投资省。3) 对火灾情况，因在TJT026.1中规定，火灾时排烟风速在23m/s取值，故宜采用按风速检测的直接控制法控制。5.2.9 5.2.10 本条文规定了采用直接控制法进行实时控制时，可对CO、VI、WS进行实时控制的数学模式。关键是控制阀值的取值。取阀值过大时，实时控制反应迟缓，不能有效准确的自动控制；如过小，即实时控制反应过灵敏，使风机运行变换过快，对寿命有影响。故控制阀取值要通过工程调试完善。5.2.11 风量级档的设定应考虑交通量或VI、CO浓度，行车速度及自然风速的历时变化，还应考虑分期修建情况下由单洞变双洞的交通状态的变化。一般来说，风机（含排风机、送风机、射流风机）的叶片转速可以无级改变其吐出风量但如果按无级控制或级档分得过细，对隧道而言，其风量感应迟缓，控制效率低下，另一方面会导致使制系统复杂化，设备消耗大，费用增加。因此本条文提出风量级档的划分不宜过细。5.2.12 一个完善的通风控制系统应具备对数据采集处理功能，风机控制功能和运转状态反馈功能及全部信息的记录功能。这不仅可对运行进行有效的控制和维护，还可对记录的数据进行分析，而改善运行管理水平。5.2.13 这是对通风控制单元检测的基本要求。对同一座工程而言，控制单元型式不宜过多，要基本统一，便于接口、运行及维护和管理。5.2.14 对于设置轴流风机的通风的隧道，通常设通风机房。而轴流风机功率大，控制设备集中，为方便合理，控制单元宜设置在风机房内。射流风机安装在隧道断面内，风机功率较小，如分布在隧道洞内距离较远时，控制单元宜设在风机控制柜内，如在洞口时，可宜集中在配电所内。5.3 照明控制设施5.3.1 隧道照明分正常工况和应急工况。正常工况是保障正常运行条件的隧道照明，应急照明分因电力源停时所考虑的安全照明和出现火灾事故的疏散诱导照明。这里所指的是安全照明。故本条规定应具有两种控制功能。5.3.2 关于直接控制法和程序控制法原理同5.2.8条。高速公路隧道、一级公路隧道一般有较完善的隧道机电设施。故照明控制宜采用以直接法进行的照明自动控制方式。而其它公路等级隧道一段机电设施较简单，故可采用程序控制方法的自动控制方式。5.3.3 5.3.4 对隧道照明进行实时自动控制，主要是对洞口加强段的照明，根据洞外亮度变化进行的实时控制。目的是节能及安全。因此对照明设计速度高的高速一级公路隧道通过实测数据进行控制尤为重要。实时检测器检测亮度检测仪。对于一般双向行车公路隧道照明亮度不高，入口照明电能消耗影响相对较小，而安全重要性亦较低，故可采用程序控制法进行自动控制。5.3.5 采用直接控制法时，需设置实时检测用的光度检测器。检测器是精密仪器，成本较高，故规定设置器基本的要求。采用直接控制法有两种方式，一种是采用入口/出口段的洞外、洞内的光度检测器（Ea、Et）实时检测洞外及入口段的亮度值L20（S）和Lth(S)值。并进行对此计算后，对洞口加强段的照明回路进行控制，见图5.3.5-1。另一种为仅对洞口亮度L20（S）值实时检测，根据L20（S）值直接控制洞口加强段照明回路。两种方法以前者较准确，后者控制简便。本规定对重要隧道宜按前者控制。5.3.6 本条文是对检测器安装的基本要求。目的是获取较稳定准确的检测参数。5.3.7 对在隧道中间段（基本段）安装照度检测器（Ein），见图5.3.5-1、图5.3.5-2。目的并不是为了控制，而是照明维护。通过检测中间段的照明水平，确定最低的照明水平及何时更换灯泡作依据。故对重要隧道作本规定。5.3.8 仅对工作条件及对光度、照度的检测量范围和精度的基本要求作出规定。5.3.9 本条文对直接控制法规定了两种实时控制的数学模式。1 直接法I:本模式控制的关键是控制阀值K的取值大小。应根据实际工程的照明回路条件确定的分级水平初步确定控制阀值K。再通过营运中调试完善。2 直接法II: 本模式采用L20（S）值直接控制时，可通过不同的照明回路时的理论分析或试验实测的Lth值，预先在控制软件中确定，通过L20（S）值与Lth值对比计算后实时控制照明回路。国外这种做法常见，故作此规定。5.3.10 对有中央控制系统的隧道，作此规定。这不仅可对运行进行有效的控制，还可以对记录的历史数据进行分析而改善运行管理水平。但因照明与隧道通风不同，TJT026.1的规定：“对100m以上隧道均应设置照明”。故实际工程中，大量中短隧道均设有照明，且设施单一，大多无中央控制系统。故对无中央控制系统的隧道就不必具有上述规定的全部功能，以减少投资及管理费用，故不作规定。5.3.11 5.3.12 这里对具有中央控制系统的隧道提出的基本要求对5.3.10涉及的仅有照明设施的隧道不作规定。5.3.13 照明控制回路的控制开关器件多在配电柜内，故控制配置设置开关器件附近更合理。故作此规定。6 通信系统6.1 一般规定6.1.1 本条目为通信系统的主要内容。6.1.2 本条目为通信系统设计的实施顺序。6.2 紧急电话设施6.2.1 本条目为紧急电话设施的主要内容。紧急电话设施由紧急电话控制器及外围设备、传输线路和紧急电话分机组成。紧急电话控制器及外围设备包括计算机、显示器、打印机、电话机、录音机及供电设备等；传输线路一般采用长途对称电缆或市话电缆、若采用光纤电缆具有较强的抗干扰能力，但需增设光电连接器，分机主要包括平衡网络、信号收发电路、语音收发电路和送受话器件。6.2.2 高速公路隧道紧急电话设施是隧道营运管理系统中的主要组成部分，主要为行驶在隧道口及隧道内的司机提供紧急呼叫之用。当发生交通事故或意外情况时，司机只要拿起紧急电话分机或按通话键便可以向中央控制事紧急电话台进行呼叫，报告事故情况，值班员经过确认后，组织调度救护车、排障车和事故有关人员前往现场进行救援，迅速排除故障，疏通道路，减少事故损失。6.2.3 紧急电话设施的设置原则1 设置间距国际路协（PIARC）（1983）年建议都市地区高交通量隧道每50m设一台，山区长隧道则每300m设一台，日本及法国均采用200m间隔设置标准，瑞士及德国以150m为设置标准，奥地利设置间距不大于250m。我国目前采用200300m间隔。在总长不足200m的隧道中不设紧急电话。因洞口外设有紧急电话，且入洞口200m之内因是驾驶员适应亮度变化的路段，不宜设紧急电活，以免打电话停车给交通带来不便。2 设置位置紧急电话设置于隧道侧壁，若单向隧道则置于车道右侧，双向隧道则置于两侧、紧急停车带应设紧急电话、当隧道发生事故时，预料当事人首先会跑出洞口，因此在二方洞口外10m处可各设一台紧急电话。洞内紧急电话应有隔音洞室，以防止隧道内噪声、室内应有照明。紧急电话迎行车方向安装，洞室上方，在迎车方向有表示紧急电话的发光标志。3 设置高度为使报案者易于操作，电话高度以距车道面1.21.5m为宜。6.2.4 紧急电话设施应自成体系，为专用呼救系统，仅紧急电话分机与紧急电话控制器之间通话，分机与分机之间，本系统与外系统之间均不做转接。紧急电话分机呼叫时，紧急电话控制器应具有声、光显示、并自动显示呼叫分机位置、当中心台与一分机通话时，如另有分机呼叫，应有声或光显示，并通知呼叫分机等待。紧急电话控制器具有自动检测功能，可检测系统的正常和故障信号，可自动录音、记录和打印。中央控制室计算机可将应急电话呼叫信号传至上级部门，再通过闭路电视控制器控制呼叫地区摄像机工作并录像、中心计算机同时将信号送至地图板或大屏幕等显示设备，显示呼叫分机位置。紧急电话设施采用双工通话方式和双音频信号方式。因系统属专用设备，话务量小，采用多机复接共线方式，复接分机量视交通量和设备本身的能力而定。系统应提供不中断电源保证，以能够不间断地工作。6.3 有线广播设施6.3.1 本条目为有线广播设施的主要内容。6.3.2 有线广播设施的设置原则车辆在隧道内的行驶速度为80100Km/h，即2227m/s，则隧道内行驶的车辆从第一个扬声器到第二个扬声器的时间大约在1.852.27s之间，因此车辆在1.191.46秒之内（约70%的时间）处于理想的听音区域内，在0.660.81秒（约30%的时间）处于非理想的听音范围之内。通过经典声学传输公式Lp=Lo+101g PL-201gr计算可知：距扬声器1米处的直达声的声压级为：Lp=Lo+101g PL-201gr=106+101g10-201g1=116db距扬声器2米处的直达声的声压为：Lp=Lo+101g PL-201gr=106+101g10-201g2=110db距扬声器4米处的直达声的声压为：Lp=Lo+101g PL-201gr=106+101g10-201g4=104db距扬声器8米处的直达声的声压为：Lp=Lo+101g PL-201gr=106+101g10-201g8=98db距扬声器16米处的直达声的声压为：Lp=Lo+101g PL-201gr=106+101g10-201g16=92db距扬声器32米处的直达声的声压为：Lp=Lo+101g PL-201gr=106+101g10-201g32=82db距扬声器50米处的直达声的声压为：Lp=Lo+101g PL-201gr=106+101g10-201g50=73db在距该扬声器50米，直达声压降至73dB，即隧道平均噪声的水平，不会同下一扬声器的声音发生混响。洞内扬声器分音区布置、有线广播控制器具有延时功能，使每音区扬声器有一半延时播放，以克服洞内混响，保持声音的清晰，扩音机的功率机隧道长短和配备扬声器的多少而定，如广播控制器可切换各音区的扬声器，则扩音机功率可按一个音区内扬声器总功率增加20的余量来配置，有线广播控制器具有自动故障检测功能和表示系统各设备工作状态的指示灯。扬声器的设置一般以隧道内紧急停车带为核心分成几个音区。各扬声器间距一般不得超过100m、隧道进出口各设一个杨声器，若扩音机负载有限可只在隧道进口设置扬声器。隧道内扬声器固定在灯具下方行车方向右侧隧道侧壁上、一般面向行车方向，也应可垂直和水平调节扬声器的朝向。扬声器和固定部分的几何尺寸不应超过隧道净空限界。应该说明是通过隧道时驾驶员往往关上所有的车窗，且在噪音比隧道外大得多的环境里，车上的人往往听不清扬声器的声音。在做消声处理（吸音板）的隧道里效果虽较好，但也不可能完全避免由声波的反射和干扰引起的困难。目前，对提高这个系统的性能的研究尚在进行中。6.3.3 有线广播主要在隧道内阻塞、交通事故、火灾等情况下使用。当隧道内由于火灾或交通事故而发生交通阻塞，中央控制室必须立即组织灭火或指挥疏导车辆、治理混乱、抢救受伤人员。值班操作员可通过广播向隧道内车辆进行喊话，传递信息、避难导向。平时也可利用此系统灵活地传递公路养护施工状况或交通信息。在隧道内噪声不大于80dB的情况下，汽车在隧道入口处附近或隧道内低速行驶或停车时，车内人员应均能听清广播内容。7 火灾报警及消防系统7.1 一般规定7.1.1 本条目为火灾报警及消防系统主要内容。7.1.2 地形、地质水文资料主要用于水消防系统水源确定及消防系统方案。在设计过程中，应考虑与各系统的协调配合，如供配电、交通监控、中央控制系统等。7.2 火灾报警设施7.2.1 本条目为火灾报警设施的主要内容。7.2.2 火灾报警设施主要提供报警位置及设备状态信息。在系统设计时，应考虑为中央控制系统提供足够的接口。火灾报警系统与水消防系统及其它系统的联动可在中央控制系统中统一考虑。7.2.4 火灾检测检测器火灾形成与发展的阶段分为前期、早期、中期及晚期四个阶段。各阶段特征不一，前期表现有一定的烟雾；早期烟量增加并出现火光；中期表现为火灾形成，火势上升很快；后期表现为火势扩散。隧道是交通通道，一般不会有车辆停在洞内其中并逐步发生火灾。由于隧道环境较为恶劣，同时又具有通风装置，烟雾度不便控制。因此，隧道内火灾检测着重点从早期开始。因此，火灾检测器保护范围考虑到隧道的实际情况，宽度一般大于11m。7.2.5 火灾报警按钮根据火灾自动报警系统设计规范GB50116，从一个防火分区内的任何位置到最邻近的一个手动火灾报警按钮的距离，不应大于60m。7.2.6 火灾报警控制器根据火灾自动报警系统设计规范GB50116，区域报警系统，宜用于二级保护对象；集中报警系统，宜用于一级和二级保护对象。隧道可根据需要设置区域控制器。由于隧道内环境因素，不可能在每个区域控制器处设人值守，因此，应在中央控制室设集中报警控制器。由于技术发展，为便于与中央控制系统接口和数据共享与管理，可在中控室设置一台火灾报警控制计算机。7.2.8 火灾报警系统电源B级以上隧道一般均为双电源，即在中央控制室均设有UPS电源。中央控制室的设备，可在UPS接电。隧道诘纳璞缚刹捎霉缬拦缁芈罚涞缢鵘PS满足要求时，可从变电所接电，否则从中央控制室供电。7.3 消防设施7.3.1 隧道的消防设施分为灭火设施及辅助设施。灭火设施包括灭火器、消火栓和固定式水成膜泡沫灭火系统；辅助设施包括消防给水水源、加压提升系统、消防水池及管道等。7.3.2 消防设施主要用于隧道内发生火灾时，提供给驾乘人员、隧道管理及消防人员的初起火灾灭火设施。7.3.3 灭火器1 灭火器重量各国规定不一，美国规定不大于9.0kg，日本为6.0kg，考虑到我国成年人的身材及隧道火灾的特点，我们规定最大为8.0kg（实际总重达到12.0kg以上）。因为太重手提搬运不便，但太轻充装量少，喷射时间短，会影响灭火效果，一般可选择5.08.0kg为宜。2 灭火器是初起火灾灭火的重要器具，因其操作简单，对小规模火灾能起到一定的灭火作用。隧道内的灭火器选用与建筑灭火器选用不同，建筑灭火器配置是在已知建筑物内可能产生火灾种类的情况下选用的，而隧道由于来往车辆使用的燃料及运载货物的不同，可能产生各种各样类型的火灾，因此，选用灭火器须考虑其灭火性能及适用范围。灭火器一般可按以下条件选用：1） 要针对隧道火灾的特殊性，尤其对B类火灾的灭火能力要大，并能适应其他类型火灾；2） 在狭小的隧道空间里，搬运操作容易；3） 不产生有害气体；4） 灭火剂存放期长。从国内外使用情况来看，多数选用干粉灭火器，而以磷酸铵盐干粉灭火器为首选，它能够适用于A、B、C类火灾。3 灭火器的设置间距是关系到灭火人员能否及时地取用灭火器，考虑到隧道与地面建筑物内有所不同，隧道内取用灭火器可以直线到达，参考日本规定，取间距最大为50m。7.3.4 消火栓1 消火栓间距不应大于50m，这规定与日本规定50m相一致。2 国内规定水带每根长度不应超过25m，是考虑在火场使用不便，而隧道与地面建筑不同，故取30m为限，与日本规定一致。3 隧道拱顶高一般在7m左右，由于消防人员在狭小的空间内灭火需一定的安全距离，规定充灾水柱不小于13m。7.3.5 固定式水膜泡沫灭火系统隧道火灾，国外经济发达国家在近二三十年来纷纷进行研究和实地模拟试验，我国在这方面研究有些滞后。近年来随着公路建设的迅速发展，隧道建设发展很快，国内已涌现出大量的隧道工程，特别是长大隧道及特长隧道的不断出现，对隧道的营运安全构成威胁，据国外统计，隧道内火灾频率达1017次/亿车公里。由于隧道是属于特殊的地下建筑，一旦发生火灾，往往会造成不同程度的人员伤亡、车辆烧毁、结构及各种设施的损坏。隧道火灾主要是以汽车火灾为代表的，也就是油类火灾。在20世纪60年代初美国3M公司生产出水成膜泡沫灭火剂（Aqueous Film Forming Foam），是专门为油类火灾而研制的一种高效灭火剂。它是以氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、泡沫添加剂和适量的有机溶剂制成的发泡剂，是一种无毒、无味不易腐败的高效灭火剂，存放期可达10年以上。其灭火机理是依靠泡沫和水膜的双重作用下以达到灭火目的。国内有引进此项生产技术，上海集宝国民泡沫公司生产环保型“AFFF”灭火剂，有取代美国3M公司技术之势。固定式水成膜泡沫灭火系统在欧美公路隧道中已被广泛采用，效果很好。例如1978年8月荷兰凡尔逊隧道发生火灾，消防人员4分钟后赶到洞口，此时隧道内已浓烟滚滚，炸声不断。由于浓烟恶化视线，消防车无法行驶，只得由消防人员带着压缩空气罐在车前摸索前进，诱导消防车到达距火区150m处，消防人员用两股水成膜泡沫灭火，20min内火势得到控制。国内近年来已开始将水成膜泡沫灭火系统用于隧道上，福建院等设计单位在1993年起就将水成膜泡沫灭火系统用于长大公路隧道。该系统使用方便，火灾时由使用者首先拉出喷枪（在拉出喷枪的同时，引起导向架摆动，自动打开供水阀进水），再将软管拉至需要的长度，对准火源即可灭火，是一种高效泡沫固定灭火装置。目前国内生产有20升与30升二种规格，喷射时间分别为22min和30min，软管长度有25m、30m和50m。水成膜泡沫浓度3%为欧洲各国常用浓度，喷射时间不应小于22min，主要考虑在消防队到场之前群众的灭火时间。规范中未将隧道泡沫喷淋写进去，原因有二：其一，国内此项技术尚未成熟，隧道泡沫喷淋与地面建筑物泡沫喷淋工况不同，建筑物喷淋不受风的流动影响，而隧道内要考虑自然风和机械通风的影响；其二，泡沫喷淋系统投入较大，造价高。但是有条件的，特别在特长隧道可考虑设置，这样才能确保隧道的营运安全。对隧道的自动喷水系统问题，考虑也是多方面的，主要是对自动喷水在隧道中的使用效果产生看法。美国NFPA502（1998版）消防法规中提出宜考虑AFFF（水成膜泡沫）喷淋系统，不提倡使用自动喷水系统。美国法规认为，喷水不仅无效，而且还有助于火灾的传播或加重火灾的危害，将其有利条件转化为不利条件，主要理由有：1） 典型的火灾通常发生在车辆下部或乘客内部，顶部喷水没有灭火效果;2） 如在点火和喷水之间发生延误，巨热火焰上的一层薄水雾，实质上压不住火焰，反而将产生大量过热蒸汽，蒸汽比烟雾更具有危害性;3） 隧道是狭长的，其横向和纵向有坡度，且是强制通风，无防火分隔，因此热量不会局限于着火点;4） 因为热气层流沿着隧道顶部运动，喷头动作可能不会定在火焰上，如此大量的动作喷头将远离火场，产生冷却效果，致使烟雾层向下降，影响逃生及消防人员视线；5） 喷水会引起烟雾分层，导致紊乱，将空气和烟雾混合，威胁隧道中人员的安全。日本的隧道已有5座安装自动喷水灭火系统，根据1960年至1980年近20年的统计，共发生火灾6起，水喷淋系统使用仅有日本坂隧道1次， 起火后1min水喷淋系统自动投入运行，喷水25min后火灾继续扩大，现场接连发生爆炸， 喷淋无效。该隧道火灾共烧毁汽车174辆，死亡7人，伤残2人，150m天花板崩落，是至今为止世界最大的一次隧道火灾。日本坂隧道火灾后，为了研究隧道内使用喷淋系统灭火的效果及对火灾的影响，1982年日本建设省土木所在实大隧道之内进行火灾试验，用2m2火盆装入144L汽油点燃，结果表明：无自动水喷淋系统条件下路面附近透光率为31.5，当设有适当照明及诱导灯，避难条件可改善，但若使用自动喷淋系统则热的烟气温度下降，向路面附近压下，恶化避难环境。结论是“水喷淋汽油火盆不能起到灭火作用，只能降低周围温度”。尽管水喷淋在隧道使用中有许多问题，不过日本的隧道设计要领（1997）中还规定了对防火特别重要长大隧道和长度大于3000m，交通量大于4000辆/d的双向行驶隧道中使用，他们的认为还有以下4个优点：1） 抑制火源；2） 防止火源附近的延烧；3） 3）保护隧道主体结构；4） 保护隧道内设施。而美国近年在3座隧道中也设置了自动水喷淋系统，它们是：北部地区中央大道、波士顿第一隧道、西雅图Mercer岛和Baker岛之间隧道，其设置目的是因为这些隧道中允许装运危险品车辆在无人护送的情况下通过。因为自动喷水灭火系统在隧道内使用国外均持“不推荐”态度，我国在目前的情况下暂不考虑。7.3.6 隧道消防给水1 1 水源公路隧道一般都远离城市，水源可采用溪水、河水，隧道涌水及地下水等。当取用地下水时可设管井取水，设备、管理较简单，造价也不高。采用管井取水应按规行标准供水管井设计、施工及验收规范执行。福建飞鸾岭隧道长三千多米，原设计在进口处山涧里设滚水坝蓄水，当隧道贯通后，原先山涧丰富的水源不见了，在枯水季节甚至出现断流。后改取用隧道涌水，在隧道出口处设200t集水池，将集水池的水抽至高位水池备用，解决了水源问题。2 隧道同一时间内发生火灾次数较难确定，特别是特长隧道。为了节省投资，规范中定为一次。隧道内消火栓同时使用水枪数量，5001000m隧道规定为3支，是参考日本做法，大于1000m的隧道为4支，是为了安全起见。火灾延续时间各国规定不一，美国规定不小于1h，日本规定为48分钟。火灾延续时间与消防贮水量有关，若隧道附近缺水，消防车无法补水，应适当增加贮水量，以避免消防车从远处运水贻误战机。对于消火栓同时出水支数与火灾延续时间 ，因本规范为初次编写，缺乏较充分依据，有待于各单位在使用中总结完善。3 隧道消防供水方式1） 当有地形可利用时，一般情况下将消防水池设于高处，利用重力流供水，对消防供水较为安全，也可减少用泵加压造成运行费用增加及维护工作量。当无地形可利用时可考虑采用气压罐供水方式。2） 消防水池内的水一经动用，应尽快补充，以供在短时间内可能发生的第二次火灾使用。7.3.7 消防给水管道1 1 采用热镀锌钢管，对延长使用年限，减少维修工作都有好处。2 镀锌钢管连接，首选为沟槽式连接件（卡箍），这种连接在国外使用较为普遍，特别用在消防管道上，不易漏水，承压大，安装方便，是消防管道连接的理想接头。3 相邻双孔隧道的消防管道布置成环状管网可增加管网供水的安全性。4 隧道内消火栓栓口出水动压超过规定时应减压。减压的措施可采用稳压减压消火栓。5 隧道内管道阀门（包括洞外的阀门）选用必须考虑长期使用开关自如，避免出现开关不灵阀门漏水现象。国内软密封闸阀生产技术已经成熟，可以选用。6 隧道内的消防管道敷设国内各设计单位作法不一，目前规定设在检修道下方的沟内，与日本的作法相似，也有设在检修上方靠侧墙明设。建议设在沟内为好。但设在沟内往往会与其他管线（如通信电缆）争夺空间，要相互协调，合理布置。图7-3为福建院作法。7 设置过滤器目的是排除水中杂质，避免堵塞水成膜泡沫灭火系统的比例混合器等配件。8 隧道内消防给水管道设置伸缩器应根据温差情况计算选用，北方寒冷地区必须设置，南方沿海地区视情确定。据查福建地区隧道消防管道大部分不设伸缩器，经过几年使用均无发现漏水现象。9 消防管道穿越路面必须设套管等其它保护措施，以防车辆压坏，影响正常供水。 10 寒冷地区的消防给水设施设防冻措施，目的是火灾时能够正常工作。7.3.8 其它设施1 高位水池设远距离水位显示仪的目的，是能够使值班人员直接观察到水池内水池水位情况，避免了由于管道、水池漏水，自动抽水失灵，造成水池无水的现象。2 通风竖井的联络风道口设置水喷淋，为的是给火灾时热空气降温，以保证通风机的正常运用。3 在隧道的人行、车行横洞设防火卷帘门，可防止烟火蔓延邻洞，保证人员、车辆疏散安全。4 当隧道远离城市，且超过5000m的特长隧道，消防队在火灾后20min不能赶到火场，宜考虑配备专用消防车，专用消防车可选用干粉泡沫联用车。8 供配电系统8.1 一般规定8.1.1 隧道供配电系统的设计中，供电系统主要包括确定隧道电力负荷的级别及其对电能质量的要求；确定供电电源的供电方式、电压等级、变配电所的选址、设置等。配电系统主要包括确定高、低压配电系统的配电方案；选择配电变压器及配电装置；确定配电回路的保护方式，导线的型号、规格及敷设方式；确定高、低压配电系统的防雷、接地及安全保护措施等。8.1.2 隧道供配电设计与土建、通风、照明、监控、通讯设计是相互关联的，各工种需密切配合。例如：供配电设施确定后需把相关的预留预埋尺寸、要求等反馈给土建部门，由土建部门对此进行结构方面相关的设计及调整。8.2 供电8.2.1 隧道电力负荷分级根据隧道电力负荷因事故中断供电在政治或经济上造成影响或损失的程度，区分其对供电可靠性的要求，进行负荷分级。在政治或经济上造成损失或影响的程度越大，对供电可靠性的要求越高，反之亦然。根据负荷等级，选择适当的供电方式，可以提高投资的经济效益与社会效益。条文表1中，隧道是公路交通的要道，隧道的应急照明中断供电，隧道内突然漆黑一片，容易出现车辆追尾、碰撞等重大交通事故，造成人员伤亡和交通阻塞。所以列为一级负荷中特别重要负荷。隧道的监控设施中断供电，监控中心无法了解隧道的运行状况，对经过隧道的车辆难以及时进行引导、指示、控制，将造成交通阻塞。若此时隧道内发生火灾、交通事故等，监控中心将无法确定隧道内事故发生的具体位置，难以合理地调度人力、物力进行施救，将扩大事故的发生面，造成更严重的政治影响和经济损失，所以监控设施列为一级负荷中特别重要负荷。隧道的消防设施中断供电，在隧道发生火灾时，消防设施无法正常使用，火势难以得到控制，将造成更多的生命、财产损失，因此消防设施列为一级负荷。隧道轴流风机一般布设在4KM以上的长、大隧道中，隧道内的烟雾很难靠自然通风排出洞外，轴流风机中断供电，大量的烟雾聚集在洞内将影响行车安全，所以轴流风机列为一级负荷。本条文中的基本照明是指隧道照明系统中除入口段、过渡段、出口段加强照明灯以外，整座隧道按中间段亮度Lin要求布设的照明灯组成的照明系统。基本照明是维护隧道正常运行的主要设施。当隧道长时间在低于基本照明的亮度条件下运行时，将影响行车安全，因此基本照明列为二级负荷。隧道射流风机一般布设在全纵向通风与半横向通风的隧道中，运行时可以减少甚至消除隧道内的烟雾，保证行车安全。火灾时，射流风机还可起到控制火势及烟雾漫延的作用，所以射流风机列为二级负荷。8.2.2 隧道供电要求1 本条款规定了隧道一级负荷应由两个电源供电，而且两个电源不能同时损坏。因为只有满足这个基本条件，才可能维持其中一个电源继续供电，这是必须满足的要求。隧道供电系统中，两个电源可一用一备，还可同时工作，各供一部分负荷。2 本条款对隧道一级负荷中特别重要负荷的供电要求作了规定。近年来供电系统的运行实践经验证明，从电力网引接两回路电源进线加备用自投（BZT）的供电方式，不能满足一级负荷中特别重要负荷对供电可靠性及连续性的要求，有的发生全部停电事故是由内部故障引起，有的是由电力网故障引起，因地区大电力网在主网电压上部是并网的，所以用电部门无论从电网取几回电源进线，也无法得到严格意义上的两个独立电源。因此，电力网的各种故障，可能引起全部电源进线同线失去电源，造成停电事故。当有自备发电站时，虽可利用低周解列措施，提高供电的可靠性，但运行经验证明，仍不能完全避免全部停电的事故发生。由于内部故障或继电保护的误动作交织在一起，造成自备电站电源和电网均不能向负荷供电，低周解列装置无法完全解决这个问题。因此，正常与电网并列运行的自备电站，一般不宜作为应急电源使用，对一级负荷中特别重要的负荷要由与电网不并列的、独立的应急电源供电。为了保证对一级负荷中特别重要负荷的供电可靠性，应尽量减少应急电源的容量，所以严禁将其他负荷接入应急电源系统。隧道中特别重要负荷要求采用交流电源供电，允许停电时间为毫秒级。该负荷容量不大，可采用静态交流不间断电源装置作为应急电源。另外，具有应急电源蓄电池组的静态交流不间断电源装置，其正常电源是经整流环节变为直流才与蓄电池组并列运行的，在对蓄电池组进行浮充储能的同时经逆变环节提供交流电源，当正常电源系统故障时，利用蓄电池组直流储能放电而自动经逆变环节不间断地提供交流电源，但由于整流环节的存在因而蓄电池组不会向正常电源进线侧反馈，也就保证了应急电源的专用性。3 对于隧道中的二级负荷，因其停电影响还是比较大的，故有条件时宜由两回路线路供电，供电变压器亦宜选用两台（两台变压器不一定在同一变配电所）。只有当负荷较小或地区供电条件困难时，才允许由一回6KV及以上的专用架空线供电。这点主要考虑电缆发生故障后有时检查故障点和修复需时较长，而一般架空线路修复方便（此点和电缆的故障率无关）。当线路自配电所引出来用电缆段时必须采用两根，两根电缆组成的电缆段其每根电缆应能承受的二级负荷为100，且互为热备用。8.2.3 隧道供电电源及变配电所1 变配电所宜设置在良好的空气流通环境中，这是由于变配电所若设在隧道行车出口处或两座间距较近且空气流通状况不良的连续隧道间隔路段旁时，汽车尾气形成的大量的烟雾将笼罩在变配电所周围，直接危害变配电所的值班人员的身体健康并使所内变配电设备受到腐蚀，使用寿命短缩，并可能产生误动作。8.2.4 隧道内机电设备供电电缆的截面选择与其供电距离有密切关系，供电距离越远，电缆的线路压降就越大。为了保证机电 设备端电压处在允许偏差值以内，则需加大供电电缆截面，以减少线路压降，通常隧道内机电设备的供电回路不是以计算电流大小，而是以控制线路的压降来确定供电电缆的截面。实验经验表明，单端供电的隧道，共长度超过1.3Km；两端供电的隧道其长度超过3km时。洞内小负荷需大电缆供电的情况便相当突出。这不符合国家相关的技术经济政策。此时，需在隧道口或洞内再增设变配电所，以缓解上述矛盾。经过对东南沿海某座双洞均长1298米的高速公路隧道进行洞内供电回路的计算、分析得出该隧道单端设变配电所时，洞内用电设备供电电缆造价要比两端设变配电所的高出86.9万元。这笔费用与在隧道另一端再设一个相应规模变配电所的费用相当。我国目前隧道供配电中普遍做法是1.3km及以下的隧道单端设一座变配电所，1.33km的隧道两端各设一座变配电所，3km以上的长隧道视具体情况在洞中再增设若干个变配电所。5 两回电源线路采用同级电压可以互相备用，提高设备利用率。一级和二级负荷在突然停电将造成不同程度的严重损失，因此在做供配电系统设计时，当确定在事故情况下线路通过容量时，应能满足本章第8.2.1条及8.2.3条的要求。8.2.5 隧道电压选择和电能质量1 目前我国公用电力系统逐步由10KV取代6KV电压，采用10KV配电电压可以节约有色金属，减少电能损耗和电压损失等，故隧道的高压配电电压宜采用10KV。长大隧道采用轴流风机通风时，轴流风机的供电电压一般为6KV，当隧道的供电电压为35KV及以上时，如采用10KV高压配电，则轴流风机一般经10/6KV中间变压器供电。由于轴流风机容量较大，10KV配电方案中所需的中间变压器容量及共损耗就较大，开关设备和投资也增多，采用10KV配电电压反而不经济，而采用6KV是合理的。在工程实际中，设计人员可根据轴流风机在隧道用电负荷中所占比重，经过技术经济比较，确定高压配电的电压是采用10KV还是6KV。2 为使用电设备正常运行和有合理的使用寿命，设计供配电系统时应验算用电设备对电压偏差的要求。隧