打造斷裂帶中的無憂走廊——二郎山隧道的運營與養護

隨著國民經濟和社會的發展，高速公路網愈加龐大，隧道具有其他構造物無法比擬的優勢。就我國隧道工程現狀而言，隧道里程總數持續上升，特長隧道、長大隧道及隧道群不斷湧現，以隧道方式跨越山嶺、水域的工程日益增加。

在我國西部高原地區，尤其是川藏和青藏等地，公路建設正在迅速擴充套件。與平原地區公路隧道相比，該地區的公路隧道具有典型的高海拔寒區的特徵，由於其特殊的氣候環境，給隧道的運營與養護均帶來了巨大的困難和挑戰。

運營及養護難點

隧道環境易誘發事故

眾所周知，汽車尾氣中含有很多有害成分，嚴重影響了隧道內的空氣質量，更對人的健康構成了威脅。在較為特殊的高海拔地區公路隧道內，由於海拔的不斷升高，空氣中氧含量迅速減少，柴油車空燃比也隨之下降，車輛的碳煙排放量將會大為增加，汽油車的一氧化碳排放量也會有所上升。同時，在高海拔地區，人體對一氧化碳的抵抗能力會降低。因此，在高海拔地區，隧道通風系統需要考慮因海拔高而導致一氧化碳增加的影響。

從心理上講，駕駛人操作車輛過程中，當前方突然出現一座橫在路中的較大物體時，視覺線索連續性會消失，影響駕駛人對路線整體走勢的判斷，產生一種“阻斷感”，進而會造成駕駛人心理上的緊張、恐懼感。受環境限制，駕駛人在進入隧道時，視覺上會產生“黑洞效應”。駕駛人在適應黑洞效應時，汽車將會在隧道中行駛很長的一段距離，有可能導致汽車與汽車或與隧道壁相撞。此外，隧道空間相對封閉，駕駛人視野被控制在一個管狀空間內，再加上環境極其單調，更易引起駕駛人的視覺疲勞。當駕駛人的視野連貫性受到外界環境阻隔，心理上需要一個視野補償。這種視野連貫性如果不能及時在隧道內得到補償，則自然會將目標鎖定在隧道外，容易產生逃逸心理，下意識地提高車速以滿足視野連貫性的需要，容易導致違章超速，甚至超車進而誘發事故。並且隧道越長，上述這種情況則越明顯。

應急救援處置難度大

隧道的密閉性構造空間，使其在救災方面有別於開放性路面。公路長隧道事故一般具有以下特點：

1。狀況不明。雖然事故初期可以透過偵測裝置瞭解初步的災害資訊，但隨著時間推移，部分偵測裝置可能遭受損壞或喪失功能，致使外界救援人員無法完整掌握現場的災情。

2。成災時間短，救援急迫。隧道內一旦起火，由於熱動力效應，溫度和煙塵會迅速傳播。汽車輪胎、油箱燃油均是易燃品，也會加大燃燒的猛烈程度。機械排煙設施啟動後，高溫煙氣流動加快，也給火勢蔓延提供條件，進而可能出現火勢從一輛車擴充套件到另一輛車的“跳躍式”蔓延現象。根據試驗，隧道內失火成災的時間一般為5～10分鐘，最佳救援時間不超過15分鐘，救援十分緊迫。

3。濃煙大、溫度高。由於隧道空間近似密閉，燃燒所產生煙霧不易散發而迅速蔓延，大量濃煙容易遮蔽監測裝置，使其無法發揮監控功能；隧道內新鮮空氣供給不足，容易導致人員缺氧窒息。

4。疏散困難。隧道發生火災時，主要依靠事故照明和疏散指示標誌來保證安全疏散，但由於煙霧濃度大，能見度低（即使使用排煙裝置，也無法及時排盡），加之車輛、隧道壁上分佈的電纜架、消防箱等障礙物較多，驚慌失措的逃難者容易因無法辨別方向而亂衝亂撞，嚴重影響疏散速度；加之隧道橫斷面小，應急出口少，不少高速公路隧道只能從兩端進出，不僅人員難以疏散，物資疏散也極其困難。

5。救災難度頗大。隧道的特殊構造使救災人員缺乏多方位的救援道路，難以接近火點施救，且無法同時容納大量人員及器材裝置進入隧道內部，限制了救災裝置的操作空間。而且公路隧道大多遠離城市，水源缺乏，後勤保障困難，滅火條件有限。雙向交通隧道、特長隧道內容易出現滅火救援路線與疏散路線、煙氣流動路線交叉，救援面和救援途徑有限，消防車和救護車亦無法迅速到達現場。

特長隧道運維技術措施

隧道工程監控控制平臺建設

雅康高速二郎山隧道，穿越二郎山，全長13459米，在全國在建及通車的公路隧道中長度排在第四位，也是我國高海拔地區最長的高速公路隧道。它連線雅安市天全縣和甘孜州瀘定縣，是成都平原進入甘孜藏區第一座高速公路特長隧道，被譽為“川藏第一隧”。新二郎山隧道穿越多條區域性斷裂帶，存在斷層破碎帶、巖爆、瓦斯、大變形、高壓突泥突水等不良地質災害。

根據二郎山隧道實際需求調研情況的整理和分析，建立對應的隧道監控系統。整個監控系統主要分為日常管理和應急聯動處置兩大部分。日常管理中，照明、通風、影片、機電控制等功能將作為整個系統的基礎；而對於突發事件則會啟動應急聯動處置功能，其底層由裝置報警及控制和影片監控兩大部分構成，提供業務邏輯及應用服務的支撐。

1。通風控制

通風檢測控制是探明覆雜交通流情況下的隧道群洞內有害氣體分佈規律、洞間竄流與積聚特徵，在適時檢測隧道內一氧化碳、風速風向等引數的基礎上，將資料上傳至隧道控制室通風控制模組，計算機將以檢測到的環境引數（一氧化碳、風速風向等）為依據，建立了基於交通流預測的隧道群前饋式通風控制技術，有效防止煙霧及有毒有害氣體在隧道群內的異常積聚。該技術與監控系統對接，有效保障了隧道群內車輛行駛安全，並顯著降低通風能耗。同時，透過建立火災通風網路模型及火災煙氣阻力解算，可以得出不同火災情況下救災通風方案。

圖1 火災通風網路模型

二郎山隧道救災通風需風量計算結果，如圖2所示。

圖2 隧道救災通風需風量數值示意圖

2。照明控制

隧道照明控制依據所檢測到的隧道內外光強資料、交通量變化，以及白天、黑夜等不同情況，控制隧道的照明系統模組，進而調節照明，保證行車的安全。並在滿足照明要求的情況下，達到自動節能執行的目的。同時，該模組還肩負洞內照明以及照明控制裝置狀況監視的功能。

在隧道入口的燈杆照明以及洞門景觀照明，加強夜間隧道外場提示，起到“亮頭”作用；在隧道內牆體外緣，強化隧道輪廓顯示，起到“亮面”作用；在洞內中段，首次使用隧道智慧動態視覺照明景觀系統（如圖3），在心理上滿足駕駛員視野補償，有效緩解駕駛疲勞，防止事故發生。檢修車道原有的被動反光輪廓標改為主動式LED閃光燈，並加裝蓄電池，在停電後仍可持續使用24小時以上，確保車道輪廓清晰，起到“亮身”作用，以保障行車安全。

圖3 隧道智慧動態視覺照明景觀系統

3。機電控制

對於機電裝置不線上狀態，可進行提前報警，便於維修人員迅速進行維修，保障裝置執行；針對消防裝置進行消防安全監控，包括隧道消防櫃狀態、隧道高位消防水池液位監測及缺水報警、消防水閥壓力監測及異常報警、橫通道門開啟狀態監測。

4。應急聯動控制

應急聯動控制模組主要用於隧道群內處於正常交通狀態及針對交通事故、火災以及施工等特殊情況時的交通控制。該系統可透過車輛檢測器、火災報警系統、緊急電話系統、閉路電視系統、隧道環境監測系統等載體，將報警資訊傳輸到智慧交通平臺，快速定位事故地點，並將報警影片畫面切換上牆。其後，監控員可實時利用監控中心計算機，按照一定的計算模式進行分析、判斷和決策，並將最終決策結果和命令透過通訊系統傳輸到現場相關裝置，調節和控制隧道內交通狀況，保證隧道的通行暢通及安全。應急聯動方案可分為擁擠狀態應急方案和交通事故狀態下的應急施救方案。在隧道發生交通事故後，需根據現場的實際情況，參照隧道事故處置預案執行流程確定最終救援方案。