CN111254978A - 一种水下悬浮隧道的逃生系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下悬浮隧道的逃生系统,包括自动报警系统、逃生时间延长系统和逃生路径。自动报警系统包括视频监控装置、水位监测装置、温度测控装置、有毒气体探测装置和集控中心；逃生时间延长系统包括浮重比调节系统、联络通道密封门和隧道口紧急封门；逃生路径包括隧道内逃生路径和隧道顶部逃生路径；隧道内逃生路径包括通向接岸结构的隧道路面逃生通道和隧道上层逃生通道，以及双管隧道的联络通道；隧道路面逃生通道设在隧道中层；隧道上层逃生通道通过开设在上隔板上的多个人孔进入；隧道顶部逃生路径包括若干个设在隧道顶部的备用应急逃生出口和救援潜航艇。本发明的逃生系统，能延缓悬浮隧道内涌水速度，为人员逃生赢得足够的时间。

Description

一种水下悬浮隧道的逃生系统

技术领域

本发明涉及一种水下悬浮隧道,具体涉及一种水下悬浮隧道的逃生系统。

背景技术

水中悬浮隧道，英文名称为“Submerged Floating Tunnel”，简称“SFT”。在意大利又称“阿基米德桥”，简称“PDA”桥。一般由浮在水中一定深度的管状体(该管状体的空间较大，足以适应道路和铁道交通的要求)、支撑系统(锚固在海底基础上的锚缆、墩柱或水上的浮箱)及与两岸的构筑物组成。它是交通运输工具跨越被深水分隔的两岸之间的一种新型结构物，适用于所有需在水中穿行的交通运载工具，可通行火车、汽车、小型机动车和行人，还可以做成穿行各种管道和电缆的服务通道。水中悬浮隧道和传统的沉埋隧道或掘进隧道的区别是：悬浮隧道结构被水包围着，既不是位于地层上也不穿越地层，而是主要依靠其自身结构的重力、结构受到的浮力以及支撑系统的锚固力来保持在固定的位置上。悬浮隧道四周密封，这种结构具有普通隧道的所有特点，从使用的观点来看应被认为是“隧道”而不是“桥梁”。

悬浮隧道可以穿越不同的水域，如河流、峡湾、海峡、湖泊等，对那些由于考虑深水或两岸距离太大而认为不可跨越的地方提供了可能和可以接受的固定跨越结构形式。悬浮隧道修建在水下一定深度，相比于水面敞开式通道和轮渡运输，恶劣的风浪、雾、雨、雪等天气不会对悬浮隧道的全天候运营带来影响。在保证相同通航能力的前提下，与桥梁相比悬浮隧道的坡度较为平缓而且总长度也减小，悬浮隧道在修建过程和投入使用都不会对环境和自然景观造成影响；当超过一定的跨度和水深时，悬浮隧道的单位造价不会随着跨越通道长度或水道深度的增加有显著提高，而斜拉桥和悬索桥的单位造价则会随着跨度的增加明显地增加。

虽然悬浮隧道与沉管隧道、深埋隧道、桥梁等跨海通道方案相比，具有一定优势，但悬浮隧道的设计、施工仍然是一个世界性的难题，至今尚无建成的悬浮隧道。目前世界上主要有7个国家(挪威、意大利、日本、中国、瑞士、巴西、美国)在研究，研究发现的诸多技术问题主要有：总体结构布置、隧道材料、锚固系统结构型式、隧道连接型式及接岸结构设计、隧道结构可实施性、施工与营运风险等。这些问题能否解决，决定了悬浮隧道能否从可行性方案走向实际工程。

迄今为止，悬浮隧道研究中，根据悬浮隧道自身重力与所受浮力之间的关系，提出的结构型式大致可分为三类：浮筒式、锚固式、墩柱式。浮筒式悬浮隧道是通过锚索或锚链把隧道悬挂于水面的浮筒上，隧道重力大于浮力，垂直方向受潮位涨落影响很大；锚固式悬浮隧道是通过张力腿或锚索把隧道锚固于海床以下的锚碇基础上，隧道重力小于浮力，隧道会在水动力作用下发生位移或晃动；墩柱式其实是支承在水下墩柱上的隧道桥，施工难度大且造价昂贵。由于隧道漂浮于水中，隧道安装施工受风、浪、流及船行波等影响，三种型式的隧道水下定位、水下或水上对接施工难度都很大，且水下营运期舒适度及安全风险均难以预估。

鉴于悬浮隧道营运期可能发生的严重进水、火灾、有毒气体扩散等意外情况，特提出了一种水下悬浮隧道的逃生系统。

发明内容

本发明的目的在于填补现有技术的空白而提供一种水下悬浮隧道的逃生系统，它能延缓悬浮隧道内涌水速度，为隧道内的人员逃生赢得足够的时间；能使得隧道内的人员疏散与逃生时间压缩到最短；尽可能减小悬浮隧道的受损范围，使得悬浮隧道不至沉没，从而可以进行修复。

本发明的目的是这样实现的：一种水下悬浮隧道的逃生系统，适用的水下悬浮隧道包括隧道本体和一对接岸结构；所述隧道本体包括水中悬浮隧道和陆域斜坡隧道；所述接岸结构连接在水中悬浮隧道和陆域斜坡隧道之间；所述水中悬浮隧道由多段预制的管节连接而成；每段管节内均通过上隔板和下隔板分隔成隧道上层、隧道中层和隧道下层，隧道上层为工艺室；隧道中层为交通室；隧道下层为给排水室；一对接岸结构内均设置水泵房和连接在水泵房与给排水室之间的输水廊道；

所述逃生系统包括自动报警系统、逃生时间延长系统和逃生路径；其中，

所述自动报警系统包括视频监控装置、水位监测装置、温度测控装置、有毒气体探测装置和集控中心；所述视频监控装置、温度测控装置和有毒气体探测装置均设置在所述隧道上层的顶部；所述水位监测装置设置在每段管节的给排水室内和一对接岸结构的输水廊道及水泵房内；所述集控中心设置在接岸结构内；

所述逃生时间延长系统包括浮重比调节系统、联络通道密封门和隧道口紧急封门；

所述浮重比调节系统包括设在每段管节的给排水室内的潜水泵及排水管道；排水管道的起点与潜水泵连接，排水管道的末端位于接岸结构内；

所述联络通道密封门设在双管隧道的联络通道的两端；

所述隧道口紧急封门设在一对接岸结构的隧道出口处；

所述逃生路径包括隧道内逃生路径和隧道顶部逃生路径；所述隧道内逃生路径包括通向所述接岸结构的隧道路面逃生通道和隧道上层逃生通道，以及双管隧道的联络通道；所述隧道路面逃生通道设在隧道中层；所述隧道上层逃生通道设在隧道上层并通过开设在所述上隔板上的多个人孔进入；所述隧道顶部逃生路径包括若干个设在隧道顶部的备用应急逃生出口和救援潜航艇；每个备用应急逃生出口上均设置应急舱门；所述救援潜航艇停靠在应急舱门的顶部，救援潜航艇的底部设置与应急舱门对接的备用应急舱口。

上述的水下悬浮隧道的逃生系统，其中，所述视频监控装置包括多个贯穿整个隧道布置的监控摄像头，且每隔50m布置一个监控摄像头；所有的监控摄像头通过线路连接至位于所述集控中心的电脑终端，电脑终端的显示屏上设置漏水、烟雾和有毒气体的窗口，并能够音频警示。

上述的水下悬浮隧道的逃生系统，其中，所述水位监测装置包括多个一一对应地设在多段管节的给排水室的水位监测仪，所有的水位监测仪通过有线连接至位于所述集控中心的水位监测终端上，水位监测终端根据水位的涨幅进行语音警示；水位监测终端按由低至高的顺序设置预警值、警报值、警告值、紧急值、极限值和超限值，监测终端即时发出警示。

上述的水下悬浮隧道的逃生系统，其中，所述联络通道密封门为自动启闭门；所述隧道口紧急封门由所述集控中心控制启闭。

上述的水下悬浮隧道的逃生系统，其中，所述隧道路面逃生通标示紧急逃生路径、隧道里程和逃生应急出口位置。

上述的水下悬浮隧道的逃生系统，其中，多个所述人孔沿隧道的长度方向在所述上隔板的两边每隔250m～300m各设置一个，每个人孔的尺寸为800mm×600mm，每个人孔均设置向下的自动翻转门，自动翻转门上设置附着式爬梯。

上述的水下悬浮隧道的逃生系统，其中，若干个所述备用应急逃生出口沿隧道的长度方向在隧道的顶壁上每隔1km设置一个。

本发明的水下悬浮隧道的逃生系统具有以下特点：

1)本发明的水下悬浮隧道逃生系统适用于各种水下悬浮隧道结构，尤其适用于采用顶推安装工艺的悬浮隧道结构。

2)本发明的水下悬浮隧道逃生系统设定了三种逃生路径，可根据隧道涌水速度选择逃生路径，有序组织人员撤离。

3)本发明的水下悬浮隧道逃生系统最大限度地利用了悬浮隧道的路面结构、联络通道、隧道上层结构、浮重比调节系统的结构布置与设备配备，做到资源合理利用，使得隧道结构设计的合理性增大，对于双管隧道，还利用联络通道作为逃生通道；

4)本发明的水下悬浮隧道逃生系统最大限度地利用了浮重比调节系统，可使一般隧道漏水得到有效处理而不需要进行人员撤离；在隧道受破坏程度过大而需要人员撤离的情况下，也大大增加了撤离时间。

附图说明

图1是水下斜拉式悬浮隧道的平面图；

图2是水下斜拉式悬浮隧道的纵剖面图；

图3是本发明的逃生系统中的隧道管节内浮重比调节系统的断面图；

图4是本发明的逃生系统中的接岸机构内浮重比调节系统的纵剖面图；

图5是本发明的逃生系统中的双管隧道的联络通道的断面图；

图6是本发明的逃生系统中的隧道上层逃生通道的纵剖面图；

图7是本发明的逃生系统中的隧道顶部逃生路径的断面图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1至图7，本发明的水下悬浮隧道的逃生系统，适用的水下悬浮隧道由隧道本体、一对接岸结构2、斜拉索锚碇系统和浮重比调节系统、防撞警示系统、逃生系统、隧道附属设施等组成。隧道本体包括水中悬浮隧道1和陆域斜坡隧道6。一对接岸结构2各自设在两岸岸坡5附近的稳定地基上并连接在水中悬浮隧道1和陆域斜坡隧道6之间。斜拉索锚碇系统包括斜拉索3和斜拉索接收井4。水中悬浮隧道1由多段预制的管节连接而成；每段管节内均通过上隔板1A和下隔板1B分隔成隧道上层11、隧道中层12和隧道下层13，隧道上层11为工艺室，用于布置供电和通风设施；隧道中层12为交通室,用于车辆通行；隧道下层13为给排水室，因此下隔板1B即作为水中悬浮隧道1的路面板；隧道给排水室13内通过设置三道纵隔墙130分割成两个中隔舱和两个边隔舱；下隔板1B的顶面两边各自纵向开设一条排水明沟，每条排水明沟的底部对应位于给排水室13两边的纵隔墙130底部的排水孔间隔地设置地漏；沿给排水室13的两边墙的内侧面设置连接地漏与排水孔的水落槽131；一对接岸结构2内均设置水泵房21和连接在水泵房21与给排水室13之间的输水廊道22。

本发明的水下悬浮隧道的逃生系统包括自动报警系统、逃生时间延长系统和逃生路径。

自动报警系统包括视频监控装置、水位监测装置、温度测控装置、有毒气体探测装置和集控中心；其中，

视频监控装置、温度测控装置和有毒气体探测装置均设置在隧道上层11的顶部；温度测控装置用于监控隧道内部的温度状况，特别是火灾发生的产生的突发性高温状况；有毒气体探测装置用于监控隧道内部的有毒气体状况；

视频监控装置包括多个贯穿整个隧道布置的监控摄像头，且每隔50m左右布置一个监控摄像头；所有的监控摄像头通过线路连接至位于集控中心的电脑终端，电脑终端的显示屏上设置漏水、烟雾和有毒气体的窗口，并能够音频警示；

水位监测装置设置在每段管节的给排水室13内和一对接岸结构1的输水廊道22及水泵房21内；水位监测装置包括多个一一对应地设在多段管节的给排水室10的水位监测仪31，所有的水位监测仪31通过有线连接至位于集控中心的水位监测终端上，水位监测终端根据水位的涨幅进行语音警示；水位监测终端按由低至高的顺序设置预警值、警报值、警告值、紧急值、极限值和超限值，监测终端即时发出警示；

集控中心设置在接岸结构2内。

逃生时间延长系统包括浮重比调节系统、联络通道密封门1C和隧道口紧急封门。

浮重比调节系统包括设在每段管节的给排水室内的大功率潜水泵32及排水管道33；排水管道33的起点与潜水泵32连接，排水管道33的末端位于接岸结构2内；紧急时开启潜水泵32，及时排除涌进隧道的水或延缓隧道的水位上升速度，达到延长人员逃生的时间。

联络通道密封门1C设在双管隧道的联络通道14的两端；对于双管隧道间隔一定距离通常会设置连接在两条隧道之间的联络通道14；当一侧隧道发生紧急状况时可以通过联络通道14逃往另外一侧隧道，联络通道14的两端设自动启闭的联络通道密封门1C；

隧道口紧急封门设在一对接岸结构2内的隧道出口处；隧道口紧急封门由集控中心控制启闭。

逃生路径包括隧道内逃生路径和隧道顶部逃生路径；其中，隧道内逃生路径包括通向接岸结构2的隧道路面逃生通道和隧道上层逃生通道，以及双管隧道的联络通道14；其中，

隧道路面逃生通道设在隧道中层12，隧道路面逃生通道标示紧急逃生路径、隧道里程和逃生应急出口位置等；

隧道上层逃生通道设在隧道上层11并通过开设在上隔板1A上的多个人孔15进入；多个人孔15沿隧道的长度方向在上隔板1A的两边每隔250m～300m各设置一个，每个人孔15的尺寸为800mm×600mm，每个人孔15中均设置向下的自动翻转门，自动翻转门上设置附着式爬梯16。

隧道顶部逃生路径包括若干个设在隧道顶部的备用应急逃生出口和救援潜航艇34；若干个备用应急出口沿隧道的长度方向在隧道的顶壁上每隔1km设置一个，每个备用应急逃生出口上均设置应急舱门17；救援潜航艇34停靠在应急舱门17的顶部，救援潜航艇34的底部设置与应急舱门17对接的备用应急舱口，开启备用应急舱口，人员通过从备用应急舱口放下的爬梯35进入救援潜航艇34。

本发明的水下悬浮隧道的逃生系统的实施步骤如下：

步骤一：集控中心的电脑终端发现隧道漏水，电脑终端的显示屏则显示漏水警示。

步骤二：当水泵房内的水位监测终端显示水位达到预警值，停止隧道车辆通行，同时，通知备用的救援潜航艇34下水待命。

步骤三：当水位监测终端显示水位达到警报值，启动漏水的隧道给排水室13内的潜水泵32抽水，调节浮重比，同时隧道内车辆撤离，同时，通知备用的救援潜航艇34起航。

步骤四：当水位监测终端显示水位达到警告值，由漏水的隧道给排水室13顺次启动其它隧道给排水室13内的潜水泵32进行抽水，并快速撤离隧道内的剩余车辆；同时，救援潜航艇34起航就位。

步骤五：当水位监测终端显示水位达到紧急值，通告隧道内的剩余车辆快速弃车，开始进行人员弃车疏散撤离，根据隧道的涌水速度，集控中心发出通告选择最近的逃生路径。

步骤六：当水位监测终端显示水位达到极限值，关闭联络通道密封门1C及隧道口紧急封门，启用隧道顶部的备用应急逃生出口，由集控中心遥控打开上隔板1A上的人孔15上的自动翻转门，下放爬梯16，并打开隧道顶部备用应急逃生出口的应急舱门17。

步骤七：当水位监测终端显示水位达到超限值，关闭救援潜航艇34底部的备用应急舱口，救援潜航艇34上浮出水。

本发明的水下悬浮隧道的逃生系统，能延缓悬浮隧道内涌水速度，为隧道内的人员逃生赢得足够的时间；能使得隧道内的人员疏散与逃生时间压缩到最短；尽可能减小悬浮隧道的受损范围，使得悬浮隧道不至沉没，从而可以进行修复。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (7)

1.一种水下悬浮隧道的逃生系统，适用的水下悬浮隧道包括隧道本体和一对接岸结构；所述隧道本体包括水中悬浮隧道和陆域斜坡隧道；所述接岸结构连接在水中悬浮隧道和陆域斜坡隧道之间；所述水中悬浮隧道由多段预制的管节连接而成；每段管节内均通过上隔板和下隔板分隔成隧道上层、隧道中层和隧道下层，隧道上层为工艺室；隧道中层为交通室；隧道下层为给排水室；一对接岸结构内均设置水泵房和连接在水泵房与给排水室之间的输水廊道；其特征在于，

所述逃生系统包括自动报警系统、逃生时间延长系统和逃生路径；

所述自动报警系统包括视频监控装置、水位监测装置、温度测控装置、有毒气体探测装置和集控中心；所述视频监控装置、温度测控装置和有毒气体探测装置均设置在所述隧道上层的顶部；所述水位监测装置设置在每段管节的给排水室内和一对接岸结构的输水廊道及水泵房内；所述集控中心设置在接岸结构内；

所述逃生时间延长系统包括浮重比调节系统、联络通道密封门和隧道口紧急封门；

所述浮重比调节系统包括设在每段管节的给排水室内的潜水泵及排水管道；排水管道的起点与潜水泵连接，排水管道的末端位于接岸结构内；

所述联络通道密封门设在双管隧道的联络通道的两端；

所述隧道口紧急封门设在一对接岸结构的隧道出口处；

所述逃生路径包括隧道内逃生路径和隧道顶部逃生路径；所述隧道内逃生路径包括通向所述接岸结构的隧道路面逃生通道和隧道上层逃生通道，以及双管隧道的联络通道；所述隧道路面逃生通道设在隧道中层；所述隧道上层逃生通道设在隧道上层并通过开设在所述上隔板上的多个人孔进入；所述隧道顶部逃生路径包括若干个设在隧道顶部的备用应急逃生出口和救援潜航艇；每个备用应急逃生出口上均设置应急舱门；所述救援潜航艇停靠在应急舱门的顶部，救援潜航艇的底部设置与应急舱门对接的备用应急舱口。

2.根据权利要求1所述的水下悬浮隧道的逃生系统，其特征在于，所述视频监控装置包括多个贯穿整个隧道布置的监控摄像头，且每隔50m布置一个监控摄像头；所有的监控摄像头通过线路连接至位于所述集控中心的电脑终端，电脑终端的显示屏上设置漏水、烟雾和有毒气体的窗口，并能够音频警示。

3.根据权利要求1所述的水下悬浮隧道的逃生系统，其特征在于，所述水位监测装置包括多个一一对应地设在多段管节的给排水室的水位监测仪，所有的水位监测仪通过有线连接至位于所述集控中心的水位监测终端上，水位监测终端根据水位的涨幅进行语音警示；水位监测终端按由低至高的顺序设置预警值、警报值、警告值、紧急值、极限值和超限值，监测终端即时发出警示。

4.根据权利要求1所述的水下悬浮隧道的逃生系统，其特征在于，所述联络通道密封门为自动启闭门；所述隧道口紧急封门由所述集控中心控制启闭。

5.根据权利要求1所述的水下悬浮隧道的逃生系统，其特征在于，所述隧道路面逃生通标示紧急逃生路径、隧道里程和逃生应急出口位置。

6.根据权利要求1所述的水下悬浮隧道的逃生系统，其特征在于，多个所述人孔沿隧道的长度方向在所述上隔板的两边每隔250m～300m各设置一个，每个人孔的尺寸为800mm×600mm，每个人孔均设置向下的自动翻转门，自动翻转门上设置附着式爬梯。

7.根据权利要求1所述的水下悬浮隧道的逃生系统，其特征在于，若干个所述备用应急逃生出口沿隧道的长度方向在隧道的顶壁上每隔1km设置一个。

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