特长隧道通风方式的分析

特长隧道通风方式的分析　王　滔　（广东省南粤交通仁博高速公路管理中心新博管理处，广东惠州５１６８２０）　【摘要】　文章以博深高速公路石鼓特长隧道为实际案例，从隧道内一氧化碳、烟雾允许浓度、汽车尾　气排放量等因素分析隧道需风量，依据需风量对隧道各通风方案进行比选，进而选择最优的通风方案。　【关键词】　隧道通风；烟雾允许浓度；纵向通风　【中图分类号】Ｕ４５３．５　高速公路特长隧道，是指单洞长度大于３　０００　ｍ的隧道，　特长隧道作为高速公路的大型构造物，在隧道内如何保障行　车安全是摆在每一个管理者面前的课题。隧道机械通风，作　行车车速　／（ｋｍ・ｈ　）　【文献标志码】Ｂ　表２　ＶＩ允许浓度取值　１００　８０　６０　５０　４０　３０　１０　为保障隧道运营安全的重要措施，越来越受到管理者的重　视。本文将结合博深高速石鼓特长隧道的实际案例，从建设　及运营的角度，比较几种通风方式的优劣。　博深高速地处广东珠三角地区，连接惠州市博罗县与深　ＶＩ允许浓度　／ｍ一１　Ｏ．０ｏ６５　Ｏ．００７Ｏ　Ｏ．ｏｏ７５　０．００８０　０．ｏｏ８５　０．ｏ０９Ｏ　０．０ｌＯ　３隧道换气频率的确定　隧道换气频率按照《公路隧道通风照明设计规范》（以下　简称为《规范》）（ＪＴＪ０２６．１—１９９９）取值，换气频率取４次／ｈ。　圳市龙岗区，石鼓特长隧道全长３　９７４　ｍ，隧道北端高，南端　低，纵坡约２％。根据《公路隧道通风照明设计规范》　（ＪＴＪ０２６．１—１９９９），以及结合通车后车流量、行车速度核算　需风量，石鼓隧道需安装风机。下面从隧道内一氧化碳、烟　４汽车污染物排放参数的确定　近年来随着我国汽车工业的发展和进步，汽车尾气排放　量下降很快。根据有关资料，１９９５年时，我国汽车污染物排　放量一般为：汽油车ｃ０基准排放量为０．Ｏ１　ｍ　／（ｋｍ・ｖｅｈ），　柴油车烟雾排放量一般为２．５　ｍ　／（ｋｍ・ｖｅｈ），与现在《规　范》的取值基本一致。此后一直呈下降趋势。目前我国汽油　车ＣＯ排放量为０．００７　ｍ　／（ｋｍ・ｖｅｈ）低于设计《规范》中取　值（０．０１　ｍ　／（ｋｍ・ｖｅｈ））。实验表明，目前我国大型柴油车　雾允许浓度、汽车尾气排放量等因素来分析需风量，以及根　据需风量选择最优的通风方案。　１　一氧化碳（ＣＯ）允许浓度取值　一氧化碳允许浓度见表Ｉ。　表１一氧化碳允许浓度　行车车速／（ｋｍ・ｈ　）　１０ｏ　８０　ＣＯ允许浓度／ｐｐｍ　６０　５０　４０　３０　１０　烟雾排放量一般为２．０　ｍ　／（ｋｍ・ｖｅｈ），该值比《规范》中的　取值（２．５　ｍ　／（ｋｍ・ｗｈ））低２０％。　２５０　２２５　２（）０　２ｏｏ　１７５　１５０　７５　不考虑全隧道按１Ｏ～３０　ｋｍ行车速度行车。当隧道内　５需风量计算　日均交通量预测见表３。　表３日均交通量预测　的行驶车速低于４Ｏ　ｋｍ／ｈ时，必须通过监控系统控制进入隧　道的车辆数量，以保证车辆以较为合理的车流密度进入隧　道，避免出现隧道内ＣＯ浓度超标。当隧道出现阻塞时（阻　，埠　２０１１　２０１５　４１７３９　２０２０　６０１６１　２０３０　７７７４０　２０３５　８５６３１　塞工况定义：隧道内１　ｋｍ按１０　ｋｍ／ｈ行车＋剩余隧道长度　按４０　ｋｍ／ｈ行车），按１０　ｋｍ／ｈ行车的隧道段ＣＯ浓度短时间　内允许达到３００　ｐｐｍ（２０　ｍｉｎ内），在此期间通过监控设施，　经过人工干预不允许后续车辆进入隧道。　预测日均　２５４９０　交通量／台　经预测，高峰小时交通量占日平均交通量的１２％，方向　不均匀系数为５１％。　２烟雾（ＶＩ）允许浓度的确定　隧道烟雾透过率影响隧道的能见度，‘进而影响行车的安　全，同时烟雾浓度较大时将对环境产生一定的影响。结合　《公路隧道通风照明设计规范》（ＪＴＪＯ２６．１—１９９９）以及国外　相关规范，ＰＩＡＲＣ相关规定综合考虑，石鼓隧道采用烟雾浓　度允许值如表２，以保证隧道内行驶车速１００　ｋｍ／ｈ有足够的　安全性要求。　由以上参数测算出石鼓隧道右线的需风量为４３９．２　ｍ　／ｓ，左线的需风量为１　１１１．８　ｍ　／ｓ。　６隧道通风方案的比选　隧道运营通风若按远期设计投资建设，往往会造成初期　［定稿日期］２０ｌ５—０４—１０　［作者简介］王滔（１９８３～），男，本科，工程师，从事高速　公路机电施工管理。　四川建筑第３５卷３期２０３５．６　使用过程中，通风设备的闲置。由于我国目前对汽车尾气排　放量的变化趋势仍难以准确把握。因此，隧道运营通风设备　的选用和配置应充分考虑到近、远期相结合和分期实施的可　能性，尽量采用国内成熟产品和维护保养方便的设备。　风才能满足规范中的要求。结合地质条件与地形条件来看，　在左线隧道设置斜井一处，采用单斜井分段送排式纵向通　风，能满足通风要求。　（２）方案二：竖井送排式纵向通风。　在左线隧道设置竖井一处，将整个隧道通风分为２个段　根据石鼓隧道的需风量并结合地形、地质条件、环保等　因素，近期隧道通风采用全射流纵向式通风，它的初期机电　投资和建成后的营运费用在机械通风方式中是最节省的，射　流风机多组分级控制可实现适应各种工况条件的要求。　由石鼓隧道远期１３均交通量进行测算，全射流式纵向通　风方案仍可满足石鼓隧道右洞的通风需求，但无法满足石鼓　隧道左洞的通风需求。因此针对石鼓隧道左洞的远期状况　考虑可采用如下四种通风方案：　（１）方案一：斜井送排式纵向通风。　落，采用单竖井分段送排式纵向通风，能满足通风要求。　（３）方案三：竖井集中排出式纵向通风。　在左线隧道设置竖井一处，将整个隧道通风分为２个段　落，采用单竖井集中排出式纵向通风，能满足通风要求。　（４）方案四：静电集尘式纵向通风。　由于石鼓隧道左线主要是由烟雾浓度控制。针对降低　烟雾浓度，静电集尘技术已经在１３本广泛应用，应用该系统　对需风量由烟雾控制左线进行烟雾除尘过滤。结合石鼓隧　道工程实际情况，设置一处静电集尘装置，使过滤后的新鲜　空气进入后一段隧道。采用静电集尘式纵向通风，将整个隧　道通风分为２个段落，能满足通风要求。　由石鼓隧道左线远期运营需风量可知，左线隧道远期　最大需风量为１　１１１．８　ｍ　／ｓ。若此时采用全射流方式通风，　洞内风速将达到１０．９７　ｍ／ｓ，超过了规范所规定的隧道内风　速小于１０　ｍ／ｓ。因此，石鼓隧道左线只有采用分段纵向通　对四种通风方式进行技术经济比选见表４。　表４　四种通风方式的技术经济比较　主要技术经济指标　隧道长度／ｍ　隧道面积／ｍ　通风分段　分段长度／ｍ　斜井送排式纵　向通风（一方案）　３９７４　１０１．３２　２　２６３７／１３０１　竖井送排式纵　向诵风ｒ一方寨）　３９７４　１０１．３２　２　１４３８／２５３６　竖井排出式纵　向诵风ｆ＝方案）　３９７４　１０１．３２　２　３１５３／８２１　静电集尘式纵　向通风（四方案）　３９７４　１０１．３２　１　２１２３／ｌ８５１　设计风量／（ｍ　・８　）　１ｌ１１．８　１１１１．８　ｌ１８６．０７　ｌ１ｌ１．８　分段设计风速／（ｍ・ｓ　）　当量直径／ｍ　通风斜、竖井　座数／座　总长／ｍ　座数　Ｖ１＝７．４０、Ｖ２＝４．６７　Ｖ１＝４．０、Ｖ２＝７．９４　Ｖｌ＝８．７１、Ｖ２＝３．０　Ｖｌ＝５．８６、Ｖ２＝５．９４　８．Ｏｌ　１　５０４．９１　１　１２４．８６　８．８　１　２４５　１　１２４．８６　９．１　１　５０　１　１２４．８６　ｌ　７４．３６　地下风机房　面　ｍ　型号　功率／ｋＷ　射流风机　ＳＤＳ一１１２０　２２　ＳＤＳ一１１２０　２２　ＳＤＳ一１１２Ｏ　２２　ＳＤＳ—ｌｌ２０　２２　台数／台　总功率／ｋＷ　排风机型号　每台排风机流量／（ｍ　・ｓＩ１）　２１　４６２　ＤＴＦ（Ｒ）一２８＃　ｌ６０　３０　６６０　ＤＴＦ（Ｒ　一２８＃　１５５　５１　１１２２　ＤＴＦ（Ｒ）一２８＃　ｌ４８．２６　１８　３９６　每台排风机功￣ｇ／ｋＷ　排风机台数　大型轴流风机　送风机型号　３１５　４　ＤＴＦ（Ｒ、一２６＃　２８５　２　ＤＴＦ（Ｒ）一２６＃　２４０　８　每台送风机流量／（ｍ　・ｓＩ１）　每台送风机功－３［ｇ／ｋＷ　送风机台数　１２１．２３　３５５　３　１１８．１３　３１５　６　四川建筑第３５卷３期２０１５．６　９１　续表４　大型轴流风机　轴流风机总功率／ｋｗ　２３２５　２４６０　１９２０　斜、竖井／万元　施工便道／万元　地下联络风道／万元　１８３０　３０　３８５　ｌ８０ｏ　２６０　５９Ｏ　５２５　３０　７５０　建安费　变配电室、运输通道／万元　地下风机房／万元　风机购置、安装费用／万元　１３０　３８０　３２０ｏ　１２６　４２０　３６ｏ０　１５Ｏ　３８０　３７０ｏ　１ｏｏ　５００　７Ｏ００　合计，页元　运营管理、维护费／万元　运营费用　电费／万元　５９５５　９３０　６１０ｏ　６７９６　９５０　６９０ｏ　５５３５　９８０　７８００　７６０ｏ　８８０　４５００　（１０年）　合计／万元　费用总计　总计（万元）　７Ｏ３Ｏ　１２９８５　７８５０　１４６４６　８７８０　１４３１５　５３８ｏ　１２９８０　从工程造价、技术应用的成熟度以及方便后期养护等方　面考虑，石鼓隧道左线远期使用单斜井分段送排式纵向　通风。　进而选择最优的隧道通风方案。　参考文献　７结束语　【１］删０２６．１—１９９９公路隧道通风照明设计规范［Ｓ］　通过结合实际案例，从隧道内一氧化碳、烟雾允许浓度、　汽车尾气排放量等因素分析隧道需风量，从工程造价、技术　应用的成熟度以及方便后期养护等对各通风方案进行比选，　［２］　ＪＢ／Ｔ　１０４８９—２００４隧道用射流风机技术条件［Ｓ］　［３］ＪＢ／Ｔ　９４５０—１９９９风向风速计［ｓ］．　（上接第８９页）　［２］ＴＢ　１０６２１－－２０１４　Ｊ　１９４２－－２０１４高速铁路设计规范【ｓ］．　［８］ＧＢ　１７９４５—２０１０消防应急照明和疏散指示系统［ｓ］．　［９］ＴＢ　１００２０—２０１２铁路隧道防灾救援疏散工程设计规范［ｓ］　［１Ｏ］ＪＧＪ　２４３—２０１１交通建筑电气设计规范［ｓ］．　［３］ＧＢ　５００１６—２００６建筑设计防火规范［ｓ］．　［４］ＪＧＪ　１６—２００８民用建筑电气设计规范［ｓ］．　［１１］ＴＢ　１０００３—２００５铁路隧道设计规范［ｓ］．　［１２］ＧＢ　５０５８２—２０１０室外作业场地照明设计标准［Ｓ］．　［５］ＴＢ　１００６３—２００７铁路工程设计防火规范（２０１２年版）［ｓ］　［６］ＴＢ　１０００８—２００６铁路电力设计规范［Ｓ］．　［７］ＴＢ　１０６２３—２０１４　Ｊ１９８０—２０１５城际铁路设计规范［ｓ］．　［１３］ＧＢ　１２６６６．６—９０电线电缆耐火特性试验方法［ｓ］．　四川建筑第３５卷３期２０１５．６