公路隧道国家工程研究中心：科学论证 安全第一
时间：2023年04月17日
深圳至中山跨江通道工程（以下简称“深中通道”）是国务院批复的《珠江三角洲地区改革发展规划纲要(2008-2020年)》规划的重大交通基础设施项目，是连接中国广东自由贸易试验区（广州南沙、深圳前海和珠海横琴）之间的交通纽带，也是国高网跨珠江口关键性工程。同时，深中通道是继港珠澳大桥之后又一个集“桥、岛、隧、水下互通”于一体的超大型的世界级集群工程，路线起自广深沿江高速机场互通立交，通过广深沿江高速二期东接机荷高速，向西跨越珠江口，在中山市马鞍岛登陆，与在建的中开高速对接。项目全长24公里，以隧道和特大桥为主，其中海底隧道长约6.845公里，沉管段长 5035m，标准管节断面跨度 46m，最大水深 35m，桥梁长约17.2公里，设东、西人工岛，采用设计速度100公里/小时的双向八车道高速公路技术标准。
深中通道海底沉管隧道断面布置采取的是两孔一管廊的超大跨横断面，标准管节横断面跨度宽至46m，高为10.6m，管节主体板厚为1.5m~1.7m，特别是在深圳侧机场立交匝道汇入主线隧道，主线隧道由双向八车道变宽至双向十二车道。
该工程采用钢壳混凝土沉管隧道结构形式，为国内首次应用、国际首次大规模应用的大型海底工程，要确保该工程安全运行100年，需要掌握大量的科学依据，公路隧道国家工程研究中心迎难而上，担负起了该工程的安全保证的一系列艰巨的科学实验。
根据长大海底隧道的运行经验，隧道安全的最大威胁，是隧道火灾事故。一旦发生火灾，人员和财物损失不可估算，工程本身也会陷入灭顶之灾。1996年11月18日21点45分，英法海底隧道一列火车起火，火灾持续了6个小时，造成36人受伤，隧道不得不宣布暂时关闭；2000年11月11日上午9点30分，奥地利的一座隧道发生火灾，173人伤亡，损失惨重；1972年11月6日凌晨1时30分，日本一列火车行至13．8公里长的北陆隧道，突发火灾，30人死亡、714人受伤；……。据不完全统计，2005年--2015年10年间，国内外共发生公路隧道火灾事故30多起，人员伤亡和财产、工程损失难以估计。
隧道火灾造成的后果都是一样的，但是防范火灾的技术水平却有各自的不同。研究团队对深中通道工程的特殊性进行了认真地分析研究，制定了有针对性的科研方案。他们发现深中通道工程建设面临的技术难题主要是：
（1）工程交通量大且货车比例高，隧道运营安全及火灾事故风险高；
（2）采用新型钢壳沉管隧道结构，结构火灾力学行为、耐火保护技术缺乏研究基础；
（3）双向八车道超大断面沉管隧道通风排烟及疏散救援难度大；
（4）机场互通渐变段隧道截面变化显著，匝道段气流控制较难；
（5）饱和交通、空间受限和视距受限情况下交通运行面临安全挑战。
为此，依托深中通道工程，研究团队承担了国家重点研发计划项目《涉水重大基础设施安全保障技术研究与工程示范》课题：“饱和交通下海底钢壳沉管和互通式隧道火灾防控及智能交通管控技术”的研究；“深圳至中山跨江通道工程运营安全保障及防灾救援关键技术研究”；“深圳至中山跨江通道项目超大跨钢壳混凝土沉管隧道管节结构及接头防火关键技术研究”等重大项目的研究。
基于沉管隧道结构的特殊性，提出了钢壳沉管隧道耐火极限标准，建立了以结构温度为表征指标的防火保护体系；面向钢壳沉管隧道管节结构、接头和水下互通关键结构，以“结构构件-结构体系-关键部位”的多链条式火灾模型试验为支撑，提出钢壳沉管结构及接头被动隔热降温火灾防控技术，创新3种防火板拼缝构造，验证了在1200℃试验条件下海底钢壳沉管隧道结构管节、接头的密封功能和水下互通防火的安全有效。
在火灾事故中，对人威胁最大、造成大量人员伤亡的是浓烟充斥带来的危害，研究团队提出了海底沉管顶部横向烟道+侧壁联合排烟新技术，提升超大断面隧道排烟效率，有效解决超大断面沉管隧道火灾排烟难题。
在研究中，通过搭建超大断面沉管隧道多场景人员逃生行为试验平台，实现了人员精准定位、位移测量、疏散诱导的参数采集和分析，得出了超大断面沉管隧道多场景个体及群体逃生特性，提出了人员逃生设施参数要求及人员疏散管理体系,形成了超大断面特长海底沉管隧道应急救援技术，并以“一总体预案+五专项预案”实现了应急预案突发事件类型的全覆盖，真正起到了“科学论证、安全第一”的保驾护航的作用。
目前，深中通道工程建设已进入冲刺阶段，整体工程计划2024年建成通车。届时，深中通道与虎门大桥、珠江黄埔大桥、虎门二桥、港珠澳大桥，和正在建设的莲花山通道等，共同组成粤港澳大湾区的“大通道”。
钢壳沉管隧道现场火灾试验
（撰稿人：关书敏、曹鹏、陈建忠）
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