１ 工程概况与建设条件
１. １ 工程概况
胶州湾第二海底隧道位于既有胶州湾隧道与胶州 湾大桥之间（见图 １），是连接青岛岸主城区和西海岸新区的全天候跨海通道，采用“双向 ６ 车道主隧道＋中 间服务隧道” 的 ３ 洞布置方式，主线（南线） 隧道长 １４ ３７３ ｍ，设计时速８０ｋｍ，功能定位为城市快速路，车道宽 ３．５ ｍ＋２×３．７５ ｍ，车道净高４．５ｍ。 胶州湾第二海底隧道是目前亚洲规模最大的海底道路隧道，同时也是 亚洲最长的海底道路隧道。工程海域段长约１０．５ｋｍ，海域无设置竖井条件，具有超长、超大、超深、地质复杂、通风排烟困难、疏散救援难度大、两岸接线复杂、建设条件限制多等诸多特点，其工程建设参数见表１。
图 １ 胶州湾第二海底隧道地理位置图
表 １ 工程建设参数表
１．２ 海域环境
胶州湾位于山东半岛的青岛市境内，是一个典型 的山地基岩港湾海岸，其地貌格局明显受构造、岩性控制。 湾内水深为西北浅、东南深，海底地势自北向南倾斜，腹大口小，湾口一条深３０ ～ ４０ｍ的深水槽呈北北 西向伸入湾内。 湾内自东向西有５条（东西向） 水道 向湾口汇集，而后通向外海，水道之间为凸起的正地 形，是胶州湾内潮水涨落的主要通道。
１．３ 工程地质
１．３．１ 近场区地质构造
胶州湾内基岩总体可分为沉积岩区和火成岩区，表层多被第四系地层覆盖，海床低洼处局部基岩裸露。近场区分布有沧口断裂、辛岛断裂、劈石口断裂、王哥庄断裂等多条断裂带。 受断裂影响，断裂带内岩石较破碎，带内多形成断层泥、糜棱岩；断裂带两侧以破碎带、碎裂岩为主，并形成透水通道，对隧道工程建设影响较大。
１．３．２ 场区岩土体特征 胶州湾海域段隧址方案如图２所示。 图中岩性分界线北侧是以角砾岩为主的沉积岩，基岩面标高－５０ ～ －７０ｍ；南侧是以花岗岩和凝灰岩为主的火成 岩地层，基岩面标高－１０ ～ －３０ｍ。 基岩面以上第四系覆盖层主要有淤泥、粉质黏土、中粗砂、粗砂和砾砂。
１．４ 水文地质
海域段岩层渗透系数 ０．００３ ～ ０．２８２ ｍ ／ ｄ，为微—弱透水；砂层、角砾层渗透系数５～４０ ｍ ／ ｄ，为中—强透水；淤泥及黏土层渗透系数０．０５ ～ １ｍ ／ ｄ，为弱透水。局部基岩微风化带张性裂隙发育，水文试验结果显示 综合渗透系数达２０ ｍ ／ ｄ，存在涌水可能。根据地下水 取样化验分析结果，海洋氯化物环境作用等级Ⅲ－Ｅ， 化学腐蚀作用等级Ⅴ－Ｅ。
图 ２ 胶州湾海域段隧址方案
１．５ 场地地基地震效应
工程范围的基本地震烈度为７度，设计基本地 震加速度值为０．１０ｇ，沧口断裂主支和分支均与隧道相交，该断裂为晚更新世活动断裂，发震能力为６．５级，沧口断裂最大位错量估计南段为０．４９ｍ、中段为 ０．８ ｍ。
１．６ 两岸环境
黄岛岸为低山丘陵地貌，大部分段沿已有道路敷设，局部穿越居民小区；青岛岸多为人工填海堆积区， 地形平缓，隧道沿线地表主要为工业厂房、港口货场、 既有道路和高架桥。
２ 隧址与线位
２．１ 隧址
根据青岛市高快速路网规划，胶州湾第二海底隧道西起黄岛端淮河东路，向东沿着刘公岛路下方敷设，穿越胶州湾后，接既有的杭鞍高架。胶州湾内地质条件复杂，图 ２所示的岩性分界线以北的海域内基岩为沉积岩，以南为火成岩；同时，该分界线将沧口断裂分为中段和南段，地震安全性评价预测中 段的断错量较大。根据场区地质构造、地质条件及两岸路网接线需求，提出了南线和北线２个海域段 隧址方案，２个方案在黄岛岸的登陆点位置基本相同（如图３所示） 。
图 ３ 南线和北线方案示意图
１）南线方案从黄岛岸入海后斜穿沧口断裂南段，下穿马蹄礁后绕避沉积岩区域，从青岛港西侧货场登陆，隧道总体位于火成岩地层中，线位与岩性分界线最小净距约２００ｍ； ２）北线方案布设于沧口断裂西侧，大角度穿越沧口断裂中段后，从海泊河两岸登陆，隧道部分位 于火成岩、部分位于沉积岩，２次穿越岩性分界线。
２．２ 海域段隧道建设
根据工法和埋深不同，南线方案细分为２个子方案，北线方案细分为３个子方案，如表２所示。
２．２．１ 方案 １———南线“钻爆＋盾构”组合方案
方案１纵断面如图４所示。采用钻爆法穿越围岩完整性较好的黄岛陆域和黄岛端海域地层，采用盾构法穿越青岛端淤泥质土和破碎岩层（地勘显示邻近沧口断裂处的岩体破碎），在花岗岩与凝灰岩分界附近围岩较好的花岗岩段，扩挖修建盾构接收洞室，实现盾构接收。
表 ２ 建设方案统计表
图 ４ 方案 １ 纵断面图（单位： ｍ）
图 ５ 方案 ２ 青岛岸平面布置图
２．２．３ 方案 ３———北线“钻爆＋中埋盾构”组合方案
方案３纵断面如图６所示。黄岛端隧道穿越地层为火成岩，围岩完整性好、强度高，采用钻爆法施工；青岛端海域段隧道穿越地层以含砾砂岩等沉积岩为主，围岩强度低，采用盾构法施工。为降低盾构接收洞室的施工难度，中埋方案将青岛端海域侧的纵断面适当加深，使接收洞室位于微风化含砾砂岩中。
图 ６ 方案３纵断面图（单位：ｍ）
方案３青岛端接线如图 ７ 所示。其中，环湾路匝道与主线隧道分岔段最大开挖宽度３３ｍ，且隧道拱顶处于砂、黏土及强风化地层中，需在海中采用围堰明挖施工；海泊河北岸管线密集，隧道建设需下穿输油管线，迁改高压电力管廊，改造市中变电站，协调难度大。
图７ 方案 ３青岛端接线示意图
２．２．４ 方案 ４———北线“钻爆＋浅埋盾构”组合方案
方案４的两岸接线同方案３，但将海底接收洞室设置在Ｆａ断层（岩性分界）以西的花岗岩地层内，隧道最大埋深较方案３减小约５０ｍ，同时盾构段长度增加约２．５ｋｍ。
２．２．５ 方案 ５———北线“全钻爆法”方案
方案５海域段主线隧道全部采用钻爆法施工。 由于青岛端海域基岩面埋深大，相较于方案３和方案４，方案５青岛端需长距离采用大纵坡，以加大隧道埋深，使主线隧道，尤其是环湾路方向匝道分岔大跨段处于中风化或微风化沉积岩中，保证钻爆法施工的安全。
２．２．６ 方案综合
比选５个建设方案综合对比如表３所示。
１）方案 １—２（南线）整体位于岩性较好的火成岩区域，且从断错量较小的沧口断裂南段穿越，方案 ３— ５（北线）部分位于岩性较差的沉积岩区域，且从断错量较大的沧口断裂中段穿越。 因此，从建设风险和运营风险角度来看，南线明显优于北线（隧道线位见图２和图３）。
表 ３ 建设方案综合对比表
２）方案 １ 施工及运营期均不占用海域；方案 ２—４ 施工期临时围堰占用部分海域；方案 ５ 需永久填海，严重影响胶州湾海域环境，且违反国家和地方有关围填海的相关政策文件。因此，从海洋环境保护角度来看， 方案１优于方案２—５。
３）方案１—２（南线）在青岛端桥梁上跨特殊油管，且不需要改迁高压电力管廊；方案３—５（北线）需要改迁高压电力管廊且多次下穿特殊油管，实施难度大。因此，从建设环境及工程实施难易角度来看，南线优于北线。
４）南线工期和工程费用均少于北线，其中方案１工期最短、工程费用最低。 因此，从工期和工程费用角度来看，南线优于北线，方案１最优。 从建设风险、运营条件、运营风险、工程投资、工程可实施性以及对海域环境影响等方面综合考虑，推荐采用南线“钻爆法＋盾构法”组合方案（方案１）。 除上述５个方案外，还对中线方案、青岛港中部登陆方案、海泊河口登陆直接杭鞍高架方案、海中筑岛隧 桥转换方案、海泊河口筑半岛桥隧结合方案、黄岛岸隧道提前接地方案６个方案进行了研究。 上述方案在交通功能、工程投资、施工及运营安全和海域环境影响等方面较方案１均无优势，此处不再赘述。
２．３ 两岸接线方案
１）黄岛端接线如图８所示。其中，主线隧道接 淮河东路，设置 Ｃ、Ｄ 匝道与澎湖岛街连接，服务于黄 岛老城区，并预留 Ｅ 匝道接口条件，便于今后连接秦 皇岛路。
图 ８ 黄岛端接线示意图
２）青岛端接线如图９所示。 主线隧道接地后采用桥梁形式接杭鞍高架，设置匝道桥接环湾路、杭州支路，并预留条件衔接远期温州路隧道。在青岛港北端 设置 Ｎ３、Ｓ３ 匝道接入规划的邮轮港东西向主干道，直接服务于邮轮港区。
图 ９ 青岛端接线示意图
３ 隧道工程
３．１ 隧道各区段工法选择
３．１．１ 黄岛端海域段
隧道穿越胶州湾区域地质见图 ２，西侧海域段约 ７ ｋｍ（西海岸至马蹄礁东侧） 隧道穿越地层主要为 中—微风化花岗岩、安山岩等火成岩地层，最大水深约 ４９ ｍ，平均水深约 ２０ ｍ，基岩埋藏浅，围岩较完整，地 质条件好。 根据该段隧道的建设条件，并参考胶州湾 隧道和青岛地铁 １ 号线跨海区间隧道的成功建设经 验，该段推荐采用钻爆法施工。
３．１．２ 青岛端海域段
东侧海域段（马蹄礁以东至青岛岸）约３．３ｋｍ 隧 道穿越地层主要为中风化凝灰岩，受沧口断裂影响，围岩较为破碎；邻近岸边段隧道位于淤泥质地层和粉质黏土地层内。如采用钻爆法施工，则靠近青岛岸边段约５５０ｍ穿越土层段需采用围堰明挖法施工，对海洋 生态环境影响大，安全风险高，且工程费用高。 经过综 合比选，青岛端海域段推荐采用盾构法施工。
３．１．３ 黄岛陆域段
黄岛岸陆域段基岩埋藏浅，隧道穿越地层主要为花岗岩，岩体完整性较好。考虑到黄岛岸陆域段隧道周边居民楼较多，环境较为敏感，采用增大隧道与居民楼水平距离、增加隧道埋深等措施，尽可能降低隧道施工对周边环境的影响。研究过程中对微震控制爆破法、ＴＢＭ 法、导洞扩挖法、悬臂掘进机法等多种可能的施工方法进行比选。 其中，悬臂掘进机法在单轴抗压 强度平均为６３．６ＭＰａ、最大为１３６．７ ＭＰａ的微风化花岗岩地层中掘进效率太低，工期不能满足要求；超大直径ＴＢＭ存在较大技术风险，且费用高、工期长，匝道分岔段破除衬砌管片扩挖施工风险大；导洞扩挖法全程均需爆破，不能从根本上解决爆破振动影响问题，相比控制爆破法，投资和工期均有增加；控制爆破法技术手段和方法多样、技术成熟、工期短、费用低。因此，经过 技术经济综合比选，推荐采用电子毫秒雷管微差控制 爆破法进行黄岛陆域段施工。
３．２ 隧道埋深与纵断面方案
３．２．１ 海域钻爆段隧道埋深研究
海底隧道埋深太浅、顶部基岩覆盖层太薄时，围岩稳定性差，施工期间坍塌、涌水风险大，支护措施费用较高、施工进度缓慢，且运营期间渗漏水量较大，但运营期车辆油耗减少；海底隧道埋深较大时，围岩稳定性好，但坡度增大，运营期车辆油耗增加，且两岸接线功能可能无法实现。因此，应合理确定隧道埋深。目前，国内外海底隧道埋深确定方法主要有挪威海底隧道建设经验法、日本最小涌水量法及数值计算分析法等 。
１）根据挪威经验法，本隧道黄岛端花岗岩段围岩 质量较好，水深较浅地段（平均 １３ ｍ）隧道最小覆岩厚度为２５ｍ，水深较深地段（最深 ４９ ｍ）隧道最小覆岩 厚度为 ３０ ｍ；青岛端海域围岩质量较差，隧道最小覆 岩厚度为 ４０ ｍ。
２）依据日本最小涌水量计算公式，选取海域水深最深处 ４９ ｍ、黄岛海域平均水深 ２０ ｍ＋强透水覆盖层 ８ ｍ、沧口断裂西侧水深 ３０ ｍ＋强透水覆盖层 ４５ ｍ ３ 个 工况的断面进行计算。 结果得出，涌水量最小的覆岩厚度分别为 ２５、２０、４０ ｍ。 ３）采用 ＦＬＡＣ ３Ｄ 软件对不同隧道顶覆岩厚度下初期支护拱顶位移及弯矩进行计算，分析拱顶位移及衬砌弯矩与覆岩厚度的关系，确定隧道最小覆岩厚度。 根据计算结果，第四系覆盖层或强风化层较厚地段隧 道最小覆岩厚度宜取 ３０ ｍ。
根据上述分析结果，并结合青岛胶州湾海底隧道的建设经验，综合确定本项目覆岩厚度设计原则为： １）水深＋软弱覆盖层总厚度大于 ３０ ｍ 时，隧道最 小覆岩厚度为 ３０ ｍ； ２）水深＋软弱覆盖层总厚度小于 ３０ ｍ 时，隧道最 小覆岩厚度为 ２５ ｍ； ３）局部覆岩厚度不足段应采取可靠的技术措施， 以保障施工安全。
３．２．２ 海域段纵断面方案
根据《城市地下道路工程设计规范》 ，本项目主线隧道最大允许纵坡为５％，一般值为３％。青岛端入海处受到盾构最小覆土厚度限制，局部采用了４％纵坡，其余段最大纵坡不超过３％。根据上述覆岩厚度设计原则，结合海域段基岩面埋深情况，研究２个纵断 面方案。 方案１ 最低点位于海域钻爆段中间（如图 １０ 中紫色虚线所示），线路最低点标高－１１２ ｍ；方案 ２ 线 路纵断面的最低点在方案１基础上向西移动约１．０ｋｍ，最低点标高约－１１５ｍ。
图 １０ 隧道纵断面示意图（单位： ｍ）
２ 个方案最低点标高和隧道最小覆岩厚度基本相 同，考虑到施工期钻爆段隧道由西向东掘进，方案 ２ 从 最低点开始向东约 ５ ｋｍ 均为顺坡施工，且运营期渗漏 水的排水管路短（比方案 １ 短约 １．０ ｋｍ），故比选后推 荐采用纵断面方案 ２。 考虑到减少最低点埋深可以改善运营条件、降低 汽车油耗，在方案 ２ 的基础上，研究最小覆岩厚度，分 别较推荐方案减小 １０ ｍ 和 ２０ ｍ 的方案。 根据汽车道 路坡度对百公里油耗的影响研究成果［１６］ ，对隧道埋深 减少后的耗油量进行估算。 按交通量 ８ 万辆／ ｄ 计算， 当隧道埋深减少 １０ ｍ 时，每年可减少油耗约 ０．１４ 亿 元，按照 １００ 年周期计算，假定收益率取 ５％，对应的现 值为 ２．７８ 亿元，隧道埋深减少 ２０ ｍ 时，油耗减少费用 对应的现值为 ５．５６ 亿元。 但覆岩厚度减小 １０、２０ ｍ 时，由于围岩相对变差，支护结构加强和注浆堵水费用 会增加，工期延长，经过测算，工程费用分别增加约４．０ 亿元和 ６．０ 亿元（影响范围约 ８００ ｍ），工期分别延长 ６ 个月和 １２ 个月。 由此可见，进一步减小覆岩厚度，从 全寿命周期费用和施工安全性、工期方面考虑均不合 理。
３．３ 服务隧道设置
借鉴青岛胶州湾隧道、厦门翔安隧道、海沧隧道、 英法海峡隧道等国内外海底隧道修建经验，同时考虑 胶州湾第二海底隧道海域段长度约 １０．５ ｋｍ，无设置竖 井条件，为满足特长海底隧道的运营通风、维修养护、 防灾救援、高压电力管廊布设、超前施工导洞等需要， 本工程推荐设置中间服务隧道。 由于需要利用服务隧 道作为救援车辆的进入通道，故服务隧道的净空需要 满足救援车辆的通行要求。 在对救援和运营养护车辆 调研的基础上，确定服务隧道上层行车道限界宽度 ６ ｍ，限界高度 ３．５ ｍ；服务隧道下层预留海底高压电力 管廊空间，管廊净空高度 ２．１ ｍ。 在上述基础上，对全长设置服务隧道和仅海域段 设置中间服务隧道 ２ 个方案进行比选研究。 ２ 个方案 青岛端服务隧道洞口位置一样，都是在主线隧道洞口 南侧约 ５０ ｍ 处提前接地。
１） 全长设置服务隧道方 案。 黄岛端服务隧道出口与主线隧道洞口平齐布置， 一起在淮河东路出地，服务隧道全长 １３ ９５０ ｍ；该方案 在黄岛陆域段约 ３ ｋｍ 处，２ 条主线隧道之间布置服务隧道，综合考虑隧道之间净距以及对既有道路两侧建 筑物的影响，主线隧道之间的线间距取 ３５ ｍ（与服务 隧道净距离约 ５ ｍ），隧道结构外边线之间总宽度约 ５０ ｍ。
２）仅海域段设置中间服务隧道方案。 在服务 隧道登陆黄岛后尽快出地，服务隧道兼作施工斜井，并 在服务隧道洞口设置紧急救援站，方案平面如图 １１ 所 示，服务隧道总长度为 １０ ８７４ ｍ；该方案黄岛陆域段主 线隧道之间线间距约２５ ｍ（隧道之间净距约 １０ ｍ），隧 道结构外边线之间距离约 ４０ ｍ。
图 １１ 服务隧道黄岛斜井洞口方案
相比全长设置服务隧道方案，仅海域段设置服务 隧道方案，虽在个别工况下救援时间略有增加，但可满 足设计目标需要（事故发生后 １５ ｍｉｎ 内到达现场）；在 隧道施工安全、施工对周边环境影响、工程用地、投资 等方面均有明显优势。 经综合比选，采用仅海域段设 置服务隧道方案。
３．４ 隧道横断面布置
黄岛陆域段隧道采用 ２ 条分离主线隧道的布置形 式，海域段采用 ２ 条主隧道＋中间服务隧道的布置形 式，海域钻爆段 ２ 条主线隧道线间距 ５５ ｍ，海域盾构 段 ２ 条主线隧道线间距 ３２．７～５５ ｍ。 海域钻爆段和盾构段隧道横断面布置如图 １２ 和图 １３ 所示。
图 １２ 海域钻爆段隧道横断面布置图
图 １３ 海域盾构段隧道横断面布置图
３．４．１ 主线钻爆法隧道横断面布置
隧道内布置 ３ 条车道，车道宽 ３．５ ｍ＋２×３．７５ ｍ，限 界高 ４．５ ｍ，车道两侧设置 ０．７５ ｍ 检修道（如图 １４ 所 示）。 隧道断面在满足建筑限界的基础上，利用限界上方与内净空之间的空间安装车道信号灯、射流风机、 照明灯具、水喷雾头、摄像机等设备；在隧道边墙侧布 置各类设备箱孔。 隧道检修道下方设置盖板沟，沟内 布置消防水管、泡沫水喷雾管等管路。 为满足海域段 隧道通风排烟要求，隧道顶部设置风道（烟道），风道 面积为 １６ ｍ ２ （如图 １５ 所示）。
图 １４ 黄岛陆域段钻爆段典型横断面（单位： ｍｍ）
图 １５ 黄岛海域段钻爆段典型横断面（单位： ｍｍ）
３．４．２ 主线盾构法隧道横断面布置
盾构段车道宽度和限界高度与钻爆法相同，但车 道两侧不设检修道。 考虑建筑限界、设备安装、施工误 差等因素，主线盾构法隧道内径定为 １３．７ ｍ。 隧道横断面竖向分为 ３ 层，车行道上部布置排烟 道，车行道下部分别布置疏散通道、管线廊道及楼梯间。 疏散通道宽 ４．０ ｍ、高 ３．５ ｍ，可满足养护维修与小型救 援车辆的通行需求（如图 １６ 所示）。 沿隧道纵向每８０ ｍ 设置 １ 处连通行车层及疏散通道的疏散楼梯。
３．４．３ 服务隧道横断面布置
１）钻爆法服务隧道横断面的布置需满足运营期 与施工期的要求，运营期上层为行车空间，下层为管线 廊道及预留 ２２０ ｋＶ 电力廊道；施工期需满足风管布置 和施工车辆的错车要求（如图 １７（ａ）所示）。
２）盾构法服务隧道利用车行道上部空间敷设隧道电缆，并安装照明、监控、通信等设施；行车道下部为 预制口型构件，作为 ２２０ ｋＶ 电力廊道的预留通道。 根 据功能需求，隧道内径定为 ７ ｍ（如图 １７（ｂ）所示）。
图 １６ 主线隧道盾构段横断面（单位： ｍｍ）
图 １７ 服务隧道横断面布置图（单位： ｍｍ）
３．５ 施工组织
根据隧道总体布置和施工方法，结合施工场地条 件，在黄岛岸布置南北 ２ 座通风井（兼作施工竖井） 后，隧道土建工程共分为 ６ 个工区。 隧道施工组织方 案如图 １８ 所示。 钻爆段均采用大型机械化配套施工， 预计隧道土建工期 ５９ 个月，考虑机电安装、装修及验收 １３ 个月，工程总工期 ７２ 个月。
图 １８ 隧道施工组织方案示意图
４ 通风与排烟
４．１ 运营通风标准
考虑到本隧道距离长、建设规模大、建设工期长， 通风标准参考 ＰＩＡＲＣ２０１９ 的标准取值，并增加 ２ 次／ ｈ 换气标准。 通风卫生标准如表 ４ 所示。
表 ４ 通风卫生标准
隧道平常以通行客车和中小型货车为主，特殊条件下可通行大型货车，且隧道建筑长度超过 １４ ｋｍ。 为提高隧道火灾安全性，按大型货车火灾规模 ５０ ＭＷ 设计，临界风速为 ２．４～３．１ ｍ ／ ｓ。
４．２ 运营通风
因胶州湾海域环评和通航要求，海中无设置通风竖井条件，黄岛陆域段近海位置设置 １ 座通风井后，海 域段隧道通风区段长度约 １０．５ ｋｍ，是国内通风区段最 长的道路隧道。 结合本隧道的实际情况、横断面布置，提出了３种通风方案。方案 １： 黄岛岸设竖井分 ２ 段通风。 方案 ２： 黄岛岸设竖井的 ２．５ 段通风方式，利用黄 岛岸竖井送排风，同时利用服务隧道和海域段主线隧 道顶部风道补充送排风。 方案 ３： 北线在黄岛岸设竖井的 ２．５ 段通风方式， 南线在海中设集中净化机房，同时利用服务隧道和海 域主线隧道顶部风道补充送排风。 方案 ２ 的通风方式如图 １９ 所示。
该方案仅在黄 岛岸设送排风竖井，将全长分为 ２ 个大的通风区段，其 中海域段利用了服务隧道（新风道）和主线隧道顶部 风道（排风道）分成了 ２ 个小的通风区段，通风方式介 于 ２ 段和 ３ 段之间，因此称之为 ２．５ 段通风。 各通风方案比选结果如表 ５ 所示。
图 １９ 黄岛岸设竖井的 ２．５ 段通风方式（单位： ｍ）
表 ５ 运营通风方案综合比选
３ 种方案均能达到设计标准的通风效果，综合考 虑装机功率、运营能耗，推荐采用方案 ２ 的 ２．５ 段通风 方式。
４．３ 火灾排烟
根据现行《建筑设计防火规范》 ［１７］的规定，长度大 于 ３ ０００ ｍ 的隧道宜采用分段纵向或重点排烟方式。南北线陆域段隧道长度分别为 ２ ９７３、３ １４６ ｍ，从排烟 效果、人员疏散及设备配置等方面对陆域纵向排烟和重点排烟进行综合比选后，推荐采用纵向排烟方案，同 时在北线增加 ２ 个排烟口，使纵向排烟区段长度不超过 ３０００ ｍ。 两岸通风竖井之间的海域段隧道长约 １０．５ ｋｍ，为了解决超长通风区段排烟难题，研究了顶部排烟道＋ 联络烟道（即连接南北隧道的烟道，间距约３ ５００ ｍ） 的分段纵向排烟方案（方案 １）、结合服务隧道设置排 烟道的分段纵向排烟方案（方案 ２）、重点排烟方案（方 案 ３）共 ３ 个方案，３ 个方案的优缺点对比如表 ６ 所示。
表 ６ 海域段排烟方案综合比选表
３ 种方案均能满足《建筑设计防火规范》的要求。考虑到本隧道为城市特长海底隧道，常规重点排烟方式（排烟口间距 ６０ ｍ）排烟口数量多达３５０个，对风口密闭和安装要求极高，且火灾时控制复杂，可靠性较低。 纵向排烟控制简单，适用于不经常发生交通拥堵 的隧道。 本工程两端接线条件较好，并设有完善的交 通监控系统，黄岛洞口设有收费站、青岛洞口设有检查岗亭，可避免经常堵车的工况发生；且顶部排烟道＋联络烟道的分段纵向排烟方案不需增加服务隧道断面， 相比方案 ２ 土建费用可减少 ２．２ 亿元，综合比选后推荐采用顶部排烟道＋联络烟道的分段纵向排烟方案 （方案 １），如图 ２０ 所示。
图 ２０ 火灾排烟方案示意图
５ 防灾疏散与救援
为了保障超长海底道路隧道运营安全，在两岸洞口分别设置黄岛端管理中心和青岛端管理分中心，并在黄岛端服务隧道洞口设置应急管理站，管理中心和紧急救援站均配备了救援车辆。全隧道共设置有 ２０ 条车行横通道 （ 兼 人 行） 和 ２６ 条人行横通道；在３２５８ｍ长的盾构段行车道下层设置有纵向疏散通道，每８０ｍ 设置 １ 处连通行车层和纵向疏散通道的楼梯 （每管隧道各 ３８ 处），可通过服务隧道或主线隧道快速进入隧道展开救援。 采用 ＣＦＤ 模拟软件对海域隧道中部火灾蔓延情况进行模拟（火灾规模按 ５０ ＭＷ 考虑），针对火灾稳定后隧道内烟气前锋向火源两侧的蔓延情况，以高度２．５ｍ 处的６０ ℃烟气前锋温度作为判据，确定安全疏散时间为 ２０ ｍｉｎ。 采用 Ｐａｔｈｆｉｎｄｅｒ２０１７ 软件对不同火 灾位置工况进行分析，得出最不利工况下隧道内人员疏散到安全地带所需时间为 １２ ｍｉｎ ２９ ｓ，短于安全疏 散时间 ２０ ｍｉｎ。 因此，在隧道发生火灾时，疏散设施可 满足人员疏散安全需求。 此外，根据不同工况下疏散救援路径所需的救援 时间进行计算分析，在各种工况下，救援车辆能够在 １２ ｍｉｎ 内到达事故地点。 如果隧道内增设救援车辆停 放和人员值守点，可进一步缩短救援时间。 消防车辆 均能够在 ２０ ｍｉｎ 内到达事故地点。