云山特長隧道通風(fēng)方案設(shè)計研究

徐　超

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院，山西 太原　030012)

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隧道工程

云山特長隧道通風(fēng)方案設(shè)計研究

徐超

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院，山西 太原030012)

摘要：特長公路隧道的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計合理與否, 對整個隧道的工程造價及后期運營有著至關(guān)重要的影響?，F(xiàn)以榆和線云山特長隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計為例，對兩種通風(fēng)方案進行了比選。并對通風(fēng)井設(shè)計中的有關(guān)問題進行了分析，旨在為同類工程設(shè)計提供借鑒。

關(guān)鍵詞：特長隧道；通風(fēng)；設(shè)計；公路機電

1工程概況

云山隧道全長11.40 km，是榆社～和順高速公路上的重點控制性工程，就目前為止，屬于山西省的第三特長公路隧道。云山隧道為雙洞單向交通特長人字坡隧道，隧道右線長11 377 m，起迄樁號為K43+590～K54+967，采用1.25%(10 320 m)和-0.651%(1 580 m)的人字坡；隧道左線長11 408 m, 起迄樁號為ZK43+570～ZK54+978，采用1.251%(10 320 m)和-0.709%(1 570 m)的人字坡。為滿足隧道救援和逃生需要，在隧道內(nèi)共設(shè)置有16處人行橫洞和15處車行橫洞。

2計算參數(shù)

云山隧道運營通風(fēng)系統(tǒng)計算參數(shù)見表1。

續(xù)表1

3隧道通風(fēng)方案

3.1隧道通風(fēng)重點

本設(shè)計不按交通阻滯工況設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)。

根據(jù)工可報告的預(yù)測交通量和交通組成，本工程全路段遠(yuǎn)期只能達到三級服務(wù)水平，可能平均運營車速為62 km/h左右。

云山隧道右洞以大坡度(+1.25%)、長上坡(9 830 m)為主，根據(jù)預(yù)測數(shù)據(jù)，云山隧道右洞通風(fēng)以正常行車稀釋洞內(nèi)煙塵作為控制工況，同時充分考慮防災(zāi)通風(fēng)。

云山隧道左洞以大坡度(-1.25%)、長下坡(9 848 m)為主，根據(jù)類似工程經(jīng)驗，按正常行車稀釋洞內(nèi)煙塵和CO、換新風(fēng)除異味、防災(zāi)通風(fēng)等綜合判斷控制工況。

3.2通風(fēng)方案

(1)通風(fēng)方式

云山隧道左右洞分別長達11 408 m和11 377 m，為超特長雙洞單向行車高速公路野外隧道，結(jié)合國內(nèi)外隧道通風(fēng)發(fā)展情況和本工程特點，采用分段縱向通風(fēng)方式。

因云山隧道位于自然保護區(qū)內(nèi)，根據(jù)環(huán)評及業(yè)主意見，風(fēng)機設(shè)于地下，為地下風(fēng)機房。

(2)通風(fēng)方案

云山隧道2030年預(yù)測交通量高達39 813 pcu/d，其中大型貨車、拖掛車等車型比高達48.65%。為確保隧道營運安全，提高隧道防火災(zāi)排煙能力，根據(jù)國內(nèi)類似工程通風(fēng)設(shè)計經(jīng)驗，初步確定了以下通風(fēng)方案。

方案一：左右洞各設(shè)置2座斜(豎)井分3段送排式縱向通風(fēng)，左右洞通風(fēng)系統(tǒng)各自獨立。

方案二：左洞設(shè)置1座斜(豎)井分2段送排式縱向通風(fēng)，右洞設(shè)置2座斜(豎)井分3段送排式縱向通風(fēng)，左右洞的排風(fēng)系統(tǒng)分別聯(lián)絡(luò)排煙道與相鄰隧道相連。

3.3方案比選

本工程隧道規(guī)模巨大，通風(fēng)設(shè)計除考慮正常運營外，還應(yīng)高度重視隧道火災(zāi)的防煙與排煙設(shè)計。必須將安全放在首位。

根據(jù)《公路隧道通風(fēng)設(shè)計細(xì)則(總校稿)》，隧道內(nèi)防災(zāi)長度不可大于5 000 m，若采用方案二，則隧道左洞僅設(shè)置一座斜井，勢必會出現(xiàn)防災(zāi)長度過長，火災(zāi)時僅靠右洞的排煙通道排煙通風(fēng)，風(fēng)險性極大。

并且，根據(jù)國內(nèi)類似工程運營經(jīng)驗看，正常工況下，本隧道左右洞均需要開啟通風(fēng)系統(tǒng)。若采用方案二，則將完全分離的左右洞通風(fēng)系統(tǒng)強行相關(guān)地緊密聯(lián)系在一起，通風(fēng)系統(tǒng)比方案一更為復(fù)雜。當(dāng)洞內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，若需按照方案二的設(shè)計思路縮短洞內(nèi)火災(zāi)煙霧流程，勢必需要在左右洞之間進行通風(fēng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。

若干火災(zāi)案例證明，對于超規(guī)模的隧道，通風(fēng)系統(tǒng)及其復(fù)雜的隧道，緊急關(guān)頭轉(zhuǎn)換通風(fēng)系統(tǒng)存在以下難題。

(1)轉(zhuǎn)換時間較長，一般情況下，不可能在3～5 min以內(nèi)完成；

(2)通風(fēng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后不能有效排煙與防災(zāi)；

(3)甚至根本無法轉(zhuǎn)換。

這些案例說明隧道運營管理中存在較多不確定性。

因此，復(fù)雜問題簡單化，可有效提高隧道通風(fēng)系統(tǒng)防災(zāi)救災(zāi)的能力。

3.4兩通風(fēng)方案比選結(jié)論

經(jīng)方案比選，并與隧道土建工程設(shè)計單位的充分溝通，結(jié)合隧道主洞通風(fēng)合理分段、隧道運營通風(fēng)防煙與排煙、施工工期要求和施工組織、隧道地形地貌等各因素，確定以下主要結(jié)論。

(1)隧道營運通風(fēng)井兼做隧道主洞輔助施工工作井用，采用無軌汽車運輸除渣或者皮帶等有軌除渣方式；

(2)本隧道為超特長隧道，通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜，為確保隧道營運安全，提高隧道防火災(zāi)排煙能力，隧道左右洞分別獨立設(shè)置通風(fēng)通風(fēng)，無論是正常營運還是防火災(zāi)排煙，均由各自的通風(fēng)系統(tǒng)獨立承擔(dān)，不采用“相互關(guān)聯(lián)，緊急轉(zhuǎn)換”的方案；

(3)綜合主洞開挖的施工組織和工期綜合考慮，隧道左右洞均分為3段更為合理。

綜上所述，隧道通風(fēng)系統(tǒng)推薦采用方案一。

4通風(fēng)控制與防火災(zāi)排煙

4.1控制的一般要求

一般說來，大型軸流風(fēng)機的葉片轉(zhuǎn)速可以無級調(diào)節(jié)，從而連續(xù)改變軸流風(fēng)機的風(fēng)量，但如果按無級控制或者分檔過細(xì)，對公路隧道而言，其風(fēng)量感應(yīng)遲緩，控制效率底下；另一方面會導(dǎo)致控制系統(tǒng)復(fù)雜化，設(shè)備消耗大，費用增加。因此，一般情況下，隧道通風(fēng)風(fēng)量級檔的劃分不宜過細(xì)。

風(fēng)機運行控制設(shè)計不屬本專業(yè)設(shè)計范圍。

4.2隧道的防災(zāi)排煙

長大公路隧道通風(fēng)是防火救災(zāi)不可缺少并行之有效的重要方式。為防止隧道火災(zāi)時，產(chǎn)生的煙霧快速彌漫而引起能見度降低及減輕煙氣對人體的毒害作用，火災(zāi)時通風(fēng)控制射流風(fēng)機及軸流風(fēng)機風(fēng)速及轉(zhuǎn)向，及時地從最捷徑的路徑向隧道外強制排煙。

合理進行火災(zāi)區(qū)段劃分，然后按區(qū)段設(shè)置火災(zāi)發(fā)生時的人員撤離路線及控制風(fēng)機運轉(zhuǎn)方案是防災(zāi)救援設(shè)計的關(guān)鍵。本設(shè)計結(jié)合隧道斜井、縱坡、交通通風(fēng)力、人車行橫洞、風(fēng)機安裝位置等及隧道氣流場分布綜合考慮劃分隧道救援區(qū)段。

5總結(jié)

通風(fēng)問題是特長公路隧道建設(shè)中面臨的首要問題，通風(fēng)設(shè)計的合理與否直接影響到工程造價、運營維護以及生命安全，因此，做好特長隧道的通風(fēng)設(shè)計極其重要。云山隧道作為山西省內(nèi)的第三特長公路隧道，其通風(fēng)設(shè)計對今后的特長公路隧道建設(shè)具有重要的借鑒指導(dǎo)意義。

參考文獻：

[1]中華人民共和國交通部.公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范(JTJ026.1-1999)[S]. 北京:人民交通出版社,1999.

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[3]王立新. 長大公路隧道網(wǎng)絡(luò)通風(fēng)研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2008.

Design and research of ventilation scheme of the Yunshan extra-long tunnel

XU Chao

(Shanxi Province Transportation Planning Survey and Design Institute, Taiyuan, Shanxi 030012, China)

Abstract:The extra-long highway tunnel ventilation system design is reasonable or not, has a crucial influence to the whole tunnel construction cost and operation. Based on ventilation system design of the Yunshan extra-long tunnel of the Yuhe highway, the paper compares two kinds of ventilation scheme, and analyzes the problems related to design of ventilation shaft, aimed at providing reference for similar engineering design.

Keywords:extra-long tunnel; ventilation; design; highway electromechanical system

收稿日期：2015-12-10

作者簡介：徐超(1986-)，男，山西太原人，工程師，從事道路與隧道設(shè)計。

中圖分類號：U442

文獻標(biāo)識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)04-0117-02