羅江勝，史宣陶，莊威，繆道平

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都 610031）

0 引言

我國(guó)沿海的青島、廈門(mén)等城市目前已建成運(yùn)營(yíng)的地鐵海底隧道為：青島地鐵1號(hào)線和8號(hào)線膠州灣海底隧道、廈門(mén)軌道交通2號(hào)線海底隧道等，概況見(jiàn)表1。

表1 國(guó)內(nèi)地鐵建成運(yùn)營(yíng)海底隧道概況表

青島地鐵2號(hào)線膠州灣海底隧道工程目前處于前期研究階段，該海底隧道工程從黃島區(qū)黃島碼頭站穿越膠州灣至青島市區(qū)輪渡站，車(chē)站間距為8.3km，區(qū)間隧道全長(zhǎng)8.1km，在膠州灣兩側(cè)設(shè)置2座中間風(fēng)井，海域段風(fēng)井間最大長(zhǎng)度5.5km。方案概況見(jiàn)表2。

表2 青島地鐵2號(hào)線膠州灣海底隧道方案概況表

青島地鐵2號(hào)線膠州灣海底隧道海域段長(zhǎng)度、防災(zāi)疏散與救援以及工程實(shí)施難度均超過(guò)上述已建成運(yùn)營(yíng)的3座地鐵海底隧道，總體布置方案值得研究與探討。

1 選線方案研究

1.1 地鐵海底隧道選線原則

（1）地鐵海底隧道在前期規(guī)劃研究階段，需結(jié)合兩岸城市總體規(guī)劃、海域使用、海域工程地質(zhì)、海域水文地質(zhì)、海洋環(huán)評(píng)、控制性建（構(gòu)）筑物等對(duì)過(guò)海段線路走向及車(chē)站設(shè)置需進(jìn)行多方案比選，選擇合理的線站位方案，并對(duì)海底隧道走廊進(jìn)行規(guī)劃控制。

（2）規(guī)劃選線需盡量縮短海域段線路長(zhǎng)度并控制兩端中間風(fēng)井距離，盡量減少地鐵海底隧道防災(zāi)救援、人員疏散難度及壓力，在規(guī)劃選線階段要初步落實(shí)中間風(fēng)井位置并進(jìn)行規(guī)劃控制。

（3）海域段線路縱斷面需結(jié)合海底地形、海域工程地質(zhì)、海域水文地質(zhì)、隧道工法等情況合理確定，需滿足海底隧道合理埋深要求，并保證隧道施工和運(yùn)營(yíng)安全。

1.2 地鐵海底隧道埋深標(biāo)準(zhǔn)

地鐵海底隧道的縱斷面主要取決于線路限坡（30‰）和隧道合理埋深，如果限坡給定，決定海底隧道長(zhǎng)度的主要因素是隧道的合理埋深。巖石覆蓋厚度太小會(huì)增加隧道喪失穩(wěn)定的可能性，增加隧道涌水量，間接增加支護(hù)、防滲和排水費(fèi)用。加大巖石覆蓋厚度意味著增大隧道埋深，增加隧道兩端車(chē)站埋深，增大車(chē)站出入口長(zhǎng)度，降低車(chē)站服務(wù)水平。隧道巖石覆蓋厚度的確定存在一個(gè)優(yōu)選問(wèn)題。可通過(guò)工程類(lèi)比法、挪威圖表法、日本經(jīng)驗(yàn)公式、國(guó)內(nèi)頂水采煤經(jīng)驗(yàn)法、數(shù)值模擬計(jì)算、權(quán)函數(shù)法等方式實(shí)現(xiàn)。

青島地鐵2號(hào)線過(guò)海隧道最小巖石覆蓋厚度的確定原則：首先，由于海底隧道的特殊性，圍巖穩(wěn)定性至關(guān)重要；其次，從海底隧道施工安全來(lái)說(shuō)，防突水十分重要；最后，隧道涌水量影響排水設(shè)計(jì)和成本。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分別給出數(shù)值計(jì)算0.5權(quán)重、頂水采煤0.3權(quán)重以及最小涌水量0.2權(quán)重，最終確定最小巖石覆蓋厚度。

綜合分析建議值=數(shù)值計(jì)算值×0.5+頂水采煤值×0.3+最小涌水量值×0.2

根據(jù)相關(guān)的理論計(jì)算和參照青島地鐵1號(hào)線和膠州灣海底隧道的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，雙洞雙線斷面最小巖石覆蓋層厚度建議值為20m，單洞雙線斷面建議值為25m。

1.3 海底隧道線路方案比選

青島地鐵2號(hào)線膠州灣海底隧道主要控制因素包括：

（1）兩端規(guī)劃路網(wǎng)現(xiàn)狀及規(guī)劃用地情況；

（2）規(guī)劃線站位方案的穩(wěn)定性；

（3）區(qū)域內(nèi)主要控制性構(gòu)筑物：主要有黃島油港棧橋、大港航道、膠州灣海底隧道、規(guī)劃膠州灣第二海底隧道；

（4）施工場(chǎng)地（豎井、斜井）的選擇；

（5）海底地形、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、滄口斷裂帶等。

（6）對(duì)該海底隧道進(jìn)行中線、南線、北線三個(gè)線路方案進(jìn)行比選，見(jiàn)圖1、表3。

圖1 青島地鐵2號(hào)線膠州灣海底隧道工程線路方案平縱面示意圖

表3 青島地鐵2號(hào)線膠州灣海底隧道線路方案比較表

表3 續(xù)

綜合考慮地鐵海底隧道工程現(xiàn)狀與規(guī)劃條件、工程地質(zhì)條件、運(yùn)營(yíng)功能需求、施工難度及風(fēng)險(xiǎn)、對(duì)周?chē)h(huán)境影響及工程投資等因素，從盡量減少地鐵海底隧道防災(zāi)疏散與救援難度角度出發(fā)，擬推薦采用方案一（中線方案）。

2 配線設(shè)置及防災(zāi)運(yùn)營(yíng)組織

青島地鐵2號(hào)線黃島碼頭站—輪渡站間距約8.3km，區(qū)間運(yùn)行時(shí)間約7.1min。同時(shí)1號(hào)風(fēng)井—2號(hào)風(fēng)井段距離約5.5km，運(yùn)行時(shí)間約4.5min，按照2min行車(chē)間隔計(jì)算，遠(yuǎn)期高峰時(shí)段（5h）1號(hào)風(fēng)井至2號(hào)風(fēng)井區(qū)段上下行方向均存在3列車(chē)占比22%，為防災(zāi)疏散與救援帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，需要加強(qiáng)配線功能，提高運(yùn)營(yíng)組織的靈活性。

（1）海底隧道兩端車(chē)站需設(shè)置相應(yīng)的折返線及停車(chē)線，以便應(yīng)對(duì)海底隧道發(fā)生事故情況下，兩端列車(chē)可組織臨時(shí)交路折返，同時(shí)可滿足海底隧道區(qū)段故障列車(chē)臨時(shí)停車(chē)需求。建議在過(guò)海隧道區(qū)間相鄰的黃島碼頭站和輪渡站均設(shè)置雙停車(chē)線，如圖2所示。

圖2 海底隧道兩端車(chē)站配線示意圖

在海底隧道出現(xiàn)列車(chē)、線路故障及災(zāi)害時(shí)，組織柳花泊站—黃島碼頭站、輪渡站—世博園站的臨時(shí)折返運(yùn)行交路，減少受影響區(qū)段長(zhǎng)度，臨時(shí)交路如圖3所示。

圖3 海底隧道兩端臨時(shí)交路示意圖

（2）列車(chē)在海底隧道段行駛過(guò)程中發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，應(yīng)盡可能使列車(chē)駛?cè)肭胺杰?chē)站，在車(chē)站組織乘客疏散并利用車(chē)站排煙設(shè)備進(jìn)行排煙。

（3）當(dāng)列車(chē)無(wú)法移動(dòng)只能在區(qū)間疏散時(shí)，采取對(duì)向隧道互為救援、疏散模式。地鐵2號(hào)線采用DC1500V接觸軌授電，為保證著火列車(chē)人員在慌亂的情況下進(jìn)入對(duì)側(cè)隧道軌行區(qū)疏散不發(fā)生觸電事故，以及保證后續(xù)列車(chē)運(yùn)營(yíng)安全，因此，在列車(chē)火災(zāi)事故時(shí)海底隧道內(nèi)所有列車(chē)不宜退行，需要立即停車(chē)、斷電并疏散乘客。

最不利情況為著火列車(chē)位于1號(hào)風(fēng)井至2號(hào)風(fēng)井之間，由于1號(hào)風(fēng)井至2號(hào)風(fēng)井區(qū)段屬于同一供電分區(qū)，在單洞或雙洞情況下，隧道兩側(cè)共有6列車(chē)需要停車(chē)救援，需疏散乘客8760人，三洞方案（設(shè)中間獨(dú)立疏散通道）情況下僅事故區(qū)間列車(chē)停車(chē)，只需要3列車(chē)停車(chē)救援，需疏散乘客4380人，如圖4所示。

圖4 火災(zāi)事故海底隧道區(qū)間列車(chē)分布及運(yùn)營(yíng)組織示意圖

3 長(zhǎng)大地鐵海底隧道設(shè)置救援站方案

青島地鐵2號(hào)線膠州灣海底隧道兩側(cè)設(shè)置有2座中間風(fēng)井，該風(fēng)井兼有隧道通風(fēng)、防災(zāi)疏散與救援功能，1號(hào)風(fēng)井軌面埋深45m，2號(hào)風(fēng)井軌面埋深60m，風(fēng)井太深對(duì)防災(zāi)疏散與救援是非常不利的，對(duì)疏散老弱病殘?jiān)械刃袆?dòng)不便的人員人性化不足，而且會(huì)導(dǎo)致風(fēng)井疏散能力受到很大的限制。

地鐵海底隧道如何安全、高效疏散大量列車(chē)乘客，防災(zāi)疏散與救援如何體現(xiàn)以人為本理念。本次研究借鑒超長(zhǎng)鐵路隧道設(shè)置救援站理念，對(duì)地鐵海底隧道設(shè)置救援站方案進(jìn)行探討。

在地鐵海底隧道內(nèi)設(shè)置列車(chē)可?？俊⑷藛T可集聚的救援站，其目的是利用非事故側(cè)隧道列車(chē)運(yùn)行至救援站開(kāi)展疏散與救援工作。為保證非事故側(cè)隧道列車(chē)正常運(yùn)營(yíng)，需要在正線隧道之間設(shè)置獨(dú)立的疏散通道，如圖5、圖6所示。

圖5 地鐵海底隧道設(shè)置救援站平面示意圖

圖6 地鐵海底隧道設(shè)置獨(dú)立疏散通道剖面示意圖

經(jīng)初步分析，當(dāng)發(fā)生地鐵海底隧道災(zāi)害事故必須疏散乘客時(shí)，設(shè)置救援站具有如下功能：

（1）利用另一側(cè)正常運(yùn)行隧道列車(chē)將事故列車(chē)乘客安全、高效運(yùn)送至目的站，疏散乘客（特別是行動(dòng)不便者）無(wú)需通過(guò)風(fēng)井樓梯疏散至地面，并需等候地面應(yīng)急交通工具。

（2）當(dāng)海域段一側(cè)隧道發(fā)生火災(zāi)事故、列車(chē)還可堅(jiān)持運(yùn)行至前方車(chē)站時(shí)，可提前停靠救援站緊急疏散乘客，可縮短列車(chē)在火災(zāi)工況下的運(yùn)行時(shí)間，對(duì)減少火災(zāi)對(duì)乘客產(chǎn)生危害非常有利。

因此，從提高長(zhǎng)大地鐵海底隧道防災(zāi)疏散與救援的安全性、高效性及設(shè)施人性化角度出發(fā)，設(shè)置救援站無(wú)疑是一種全新高效的解決方案。

4 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合青島地鐵2號(hào)線膠州灣海底隧道工程，通過(guò)對(duì)長(zhǎng)大地鐵海底隧道選線、運(yùn)營(yíng)組織、設(shè)置救援站等總體布置方案進(jìn)行研究與探討，建議加強(qiáng)對(duì)長(zhǎng)大地鐵海底隧道防災(zāi)疏散與救援的安全性、高效性及設(shè)施人性化等方面的研究，進(jìn)一步提高我國(guó)長(zhǎng)大地鐵海底隧道建設(shè)水平。