長大公路隧道通風中的問題研究

張水清

（衡陽公路橋梁建設有限公司，湖南衡陽 421001）

長大公路隧道通風中的問題研究

張水清

（衡陽公路橋梁建設有限公司，湖南衡陽 421001）

隨著全國公路網建設的不斷深入，出現了越來越多的長大公路隧道，不僅對施工技術提出了更高的要求，也迫使相關單位對隧道通風問題加強了關注。針對長大公路隧道通風進行研究的目的在于明確其中存在的關鍵問題，優(yōu)化通風設計，提升隧道通風性能，確保內部安全。本文主要從汽車排污量計算、通風方案選擇、防火救災通風以及優(yōu)化通風設計幾個方面進行了相應的闡述，希望可以對相關人員起到一定參考作用。

長大公路 隧道通風 方案選擇 優(yōu)化設計

本文針對通風系統(tǒng)的相關問題展開研究討論，切實解決當前存在的不足之處，提升隧道通風系統(tǒng)的整體性能，確保隧道內部通風安全。

1　計算汽車排污量

汽車排污是造成長大公路隧道內部空氣質量問題的根源，由于隧道長度很大，那么其所包含的汽車數量也就很多，這些汽車所排放的尾氣總量也就越大。不僅如此，根據流體力學中對流體性質的描述，隧道長度增加，使得內部空氣流體的流動出現緩滯，空氣流動性差導致通風能力低下，無法將汽車所排放的污染尾氣有效排除隧道之外?？梢哉f，隧道內部的汽車排污和汽車數量成正比，而通風能力和隧道長度成反比。因此，需要向隧道內部注入新鮮空氣，同時排除內部的汽車尾氣，優(yōu)化隧道內部空氣質量。而就汽車排污而言，其不僅關系到汽車自身發(fā)動機性能，也關乎到燃油質量、道路狀況等。此外，經濟發(fā)展推動汽車保有量持續(xù)增長，加大了長大隧道內部的車流量密度，這些都對隧道內部的空氣質量產生直接影響。汽車排污量受到多方面因素的影響，汽車型號、發(fā)動機型號、運行狀態(tài)、路面狀況等方面的差異都會導致排污量不同。一般，在要求不高的情況下，可以通過公式V=30vn計算，其中V表示單位時間排放量，v（L）表示汽車排量，n（r/min）表示發(fā)動機轉速。

2　防火救災的問題

在設計長大隧道通風系統(tǒng)的時候，不僅要考慮汽車的排污量，還需加強對防火救災問題的考量。隧道不同于開闊的公路路段，其空間狹窄、車輛密度大，是發(fā)生交通事故的主要區(qū)段。一旦發(fā)生交通事故，就可能導致火災問題，若是火災產生的煙氣以及有毒氣體不能及時排除隧道之外，就可能造成更大的安全事故。所以，在設計通風系統(tǒng)的時候，也必須要加強對防火救災的思考，這也是隧道通風系統(tǒng)的功能之一。但是從火災的發(fā)生角度而言，其具有隨機性，因此難以提前實現防范，而且長大隧道存在很長的封閉區(qū)段，滅火逃生等方面都存在較大困難。若是不能及時處理火災，后果難以想象。針對長大隧道長度大的特點，可以設置防火分區(qū)，對火源進行隔離；設置橫向通道供涉事車輛緊急躲避；規(guī)劃煙氣排除通道和相關設備，盡快將煙氣排除隧道之外；設置逃生通道、避難室等，保障人員安全。除了這些基礎的工作之外，還需針對火災時的風機控制、風機損壞后的協(xié)調配合、新風送入通道和速度等等，都是需要注重研究的問題。

3　通風方案選擇

一般說來，長大公路隧道的通風方式可以分為縱向、半橫向和全橫向三種基本模式，其各有優(yōu)劣，在實際的隧道通風設計中，需要在全面考量隧道實際情況的基礎上，選擇合理的通風系統(tǒng)方案。比如，要使得隧道內部具有良好的防火排煙效果和衛(wèi)生狀況，那么半橫向和全橫向的通風系統(tǒng)方案就比較適合，但是這種方案在建設施工、通風設備以及運營管理這些環(huán)節(jié)的成本較高。而縱向通風方案雖然在這些環(huán)節(jié)的成本較低，但是防火排煙效果相對較差，不符合其要求。但是，就當前的實際情況而言，橫向通風已經在公路隧道建設中逐漸弱化，分段縱向的通風系統(tǒng)設計方案已經成為主流的模式。在分段縱向通風模式不斷深入運用的過程中，其面臨了較多問題。比如，分段長度的界定；對于特長隧道中間段通風應該如何解決；如何控制風機在火災和救援時的狀態(tài)；通風阻力應該如何減?。伙L機房設置在地下和地面的區(qū)別差異如何判斷；靜電除塵器經濟效益和技術效果如何，等等。這些問題的存在，使得分段縱向通風在長大公路隧道通風系統(tǒng)設計中的應用始終還存在一定不足，導致通風系統(tǒng)的整體性能還存在很大的提升空間。

針對上述的這些問題，業(yè)界對其展開了長時間的研究，也得出了一些具體的成果。比如針對減小通風阻力的問題，可以使用大直徑軸流風機達成這一目標；針對風機在火災和救援時的狀態(tài)控制，可以通過現場和數值模擬的方式提前進行設定。因此，在展開長大公路隧道通風設計時，在方案選擇上可以從三個方面著手。第一，根據隧道形式和具體的參數確定通風方式，不論是縱向、橫向還是混合通風，都需要依照實際情況確定。第二，在確定的方案中，進行方案的深入比較。因為在實際的隧道通風工程中，往往會確定2到3套設計方案，這時就需要從通風能力、火災表現、經濟成本、安全性能等方面展開比較，從中確定推薦方案和比較方案，再通過專家評審，從而確定最終方案。第三，在確定通風方案之后，需要結合現場實際情況進一步論證，尤其是施工可行性等，及時找出方案中不合理的地方，提前做好方案變更等。

4　優(yōu)化通風方案及效果檢測

在確定基本的通風方案之后，需要對其進一步優(yōu)化，這也是當前長大公路隧道通風設計上存在問題的一個環(huán)節(jié)，主要表現為優(yōu)化不足，導致后期變更較多。對通風方案進行優(yōu)化，可以使用物理實驗和數值模擬這兩種方法進行，前者是通過物理模式對通風方案的效果進行實際驗證，后者是通過數值分析檢查通風方案的實際效果。兩種方法各有優(yōu)劣，在進行方案優(yōu)化時，可以綜合使用，以避免單一優(yōu)化手段所導致的缺陷。在完成方案優(yōu)化之后，就需要檢測通風效果，其主要內容包括了汽車排污濃度、風壓、風速、風機功率等多個方面的指標。但是效果檢測中對火災狀況下的檢測還存在一定問題，就是無法有效評斷通風方案在火災情況下的通風表現。這是因為火災存在很大的隨機性，而且規(guī)模難以預測，所以檢測容易出現不準的情況。因此針對這一問題，需要加強對火災等狀況下通風效果的檢測，確保隧道通風能力可靠。

5　結語

長大公路隧道基于自身特點，在通風上存在較多問題。因此，需要從汽車排污計算入手，逐一解決防火救災通風需求、方案選擇、方案優(yōu)化以及通風效果檢測等方面存在的問題，保證通風方案設計的科學合理。

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［2］鄧長平.長大高速公路隧道通風與運行安全分析［J］.山西建筑，2010（02）：313-314.

［3］付威，王瑋津.淺談長大公路隧道運營通風方案［J］.科協(xié)論壇（下半月），2010（07）：15.