高速公路特長(zhǎng)隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

姜虎

摘要：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，促進(jìn)高速公路建設(shè)項(xiàng)目的增多。近年來，國(guó)家對(duì)高速公路的建設(shè)投入了大量的經(jīng)濟(jì)和精力，高速公路的建設(shè)與擴(kuò)大不僅給中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來了一定的推動(dòng)作用，還給交通出行帶來了極大的便利。就目前我國(guó)技術(shù)人員所掌握的施工技術(shù)來看，在特長(zhǎng)隧道的運(yùn)營(yíng)通風(fēng)問題上還存在著一定程度的制約性，隧道的設(shè)計(jì)和建筑工程中要做出相應(yīng)的改善。本文就高速公路特長(zhǎng)隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開探討。

關(guān)鍵詞：高速公路;特長(zhǎng)隧道;通風(fēng)系統(tǒng)

大部分公路隧道，無論長(zhǎng)短普遍都采用功率較大的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行隧道通風(fēng)，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。根據(jù)公路隧道的實(shí)際情況選用合理的通風(fēng)方式，盡量更多地利用自然資源對(duì)公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，對(duì)于我國(guó)公路隧道的安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)、綠色持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1通風(fēng)方式及通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)

1.1通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)

公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)的安全標(biāo)準(zhǔn)以稀釋機(jī)動(dòng)車排放的煙塵為主，煙塵設(shè)計(jì)濃度為0.007g/m3;衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)以稀釋機(jī)動(dòng)車排放的一氧化碳為主，一氧化碳設(shè)計(jì)濃度為100cm3/m3;舒適性標(biāo)準(zhǔn)以換氣稀釋機(jī)動(dòng)車帶來的異味為主，最小換氣頻率不低于每小時(shí)3次?；谖覈?guó)公路隧道數(shù)量眾多及經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)于稀釋洞內(nèi)粉塵污染、NO2、富余熱量等，原則上不是隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的對(duì)象。

1.2通風(fēng)方法

隧道通風(fēng)一般分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩種。顧名思義，自然通風(fēng)就是利用自然條件產(chǎn)生通風(fēng)壓力來達(dá)到通風(fēng)的效果，能夠促進(jìn)隧道內(nèi)的空氣流通，但是就目前掌握的技術(shù)而言，沒有可靠的方法能夠確定自然通風(fēng)在隧道中能夠允許的最大長(zhǎng)度，而且在《煤礦安全規(guī)程》中明確地規(guī)定了不準(zhǔn)采用自然通風(fēng)的方式來達(dá)到特長(zhǎng)隧道通風(fēng)的效果?！豆匪淼朗┕ぜ夹g(shù)規(guī)范》中是這樣規(guī)定的：隧道施工的獨(dú)頭掘進(jìn)長(zhǎng)度超過150m時(shí)，就要采用機(jī)械通風(fēng)的方式;因?yàn)樽匀煌L(fēng)方式被運(yùn)用到實(shí)際工程中時(shí)有很多不規(guī)范或者不達(dá)標(biāo)情況，而機(jī)械通風(fēng)則更適用于大多數(shù)的隧道通風(fēng)技術(shù)。機(jī)械通風(fēng)一般又分為抽出式通風(fēng)、壓入式通風(fēng)和混合式通風(fēng)。這三種通風(fēng)方式也各有特點(diǎn)，下面分別對(duì)這三種通風(fēng)方式進(jìn)行探究：（1）抽出式通風(fēng)方式的主要原理是利用新鮮的空氣進(jìn)入隧道，污風(fēng)則通過風(fēng)筒由局部的通風(fēng)機(jī)排出;這種通風(fēng)方式便于運(yùn)輸，易于通風(fēng)管理，但是安全性能較差，通風(fēng)距離也比較短，有一定的局限性，不適宜運(yùn)用在瓦斯隧道中。（2）壓入式通風(fēng)的原理與抽出式通風(fēng)正好是相反的，其利用局部通風(fēng)機(jī)把新鮮空氣通過風(fēng)筒送到工作面，污風(fēng)則由巷道排出。這種通風(fēng)方式安全性能較抽出式通風(fēng)方式好一點(diǎn)，而且通風(fēng)距離較長(zhǎng)，阻力相對(duì)較小，當(dāng)然這種通風(fēng)方式管理起來是有一定困難的，而且在污風(fēng)排出的時(shí)候，會(huì)嚴(yán)重影響到工作環(huán)境，在高瓦斯隧道的建設(shè)當(dāng)中是必須要采用這種通風(fēng)方式的。（3）混合式通風(fēng)則結(jié)合了前兩者的特點(diǎn)，采用了兩套風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒裝置，一套用來壓入新鮮的空氣，另一套則用來抽出污風(fēng)，這種通風(fēng)方式的通風(fēng)能力較強(qiáng)，并且能起到很好的通風(fēng)效果，但是由于設(shè)備過多，管理存在著復(fù)雜性，不適合高瓦斯通風(fēng)。

2公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題

公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)存在的主要問題有：（1）通風(fēng)系統(tǒng)規(guī)模龐大，利用效率低，閑置率高，造成了資源浪費(fèi);（2）機(jī)械通風(fēng)耗能、耗電量大，可充分利用自然風(fēng)進(jìn)行節(jié)能設(shè)置，但自然通風(fēng)負(fù)壓不達(dá)標(biāo)，并且自然風(fēng)隨機(jī)性大，需合理設(shè)置利用;（3）部分公路隧道雖采取了自然通風(fēng)措施，但未能充分利用隧道外部豐富的自然資源輔助隧道通風(fēng)，自然通風(fēng)效果不明顯;（4）長(zhǎng)大公路隧道對(duì)自然風(fēng)的利用率低，通風(fēng)設(shè)備的啟停無法與隧道環(huán)境變化相匹配，存在滯后效應(yīng)。

3交通量的計(jì)算

根據(jù)特長(zhǎng)公路隧道所屬項(xiàng)目工程可行性研究報(bào)告對(duì)交通量的預(yù)測(cè)及車型比例構(gòu)成，結(jié)合各汽車代表車型及車輛折算系數(shù)。首先將工可報(bào)告中各設(shè)計(jì)年（預(yù)測(cè)）年平均日交通量換算成標(biāo)準(zhǔn)小客車設(shè)計(jì)高峰小時(shí)交通量;其次按照工可報(bào)告中提出的交通組成百分比，分別計(jì)算出各車型對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)小客車設(shè)計(jì)高峰小時(shí)交通量;最后按《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01—2014）“各汽車代表車型與車輛折算系數(shù)”，將各車型對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)小客車高峰交通量換算成混合車型設(shè)計(jì)高峰小時(shí)交通量。

4高速公路特長(zhǎng)隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1自然通風(fēng)

自然通風(fēng)即在不借助任何通風(fēng)設(shè)備及沒有任何外界人為因素影響的條件下，憑借自然風(fēng)流氣象，依靠隧道洞口處的熱位差和壓力差以及車輛出入形成的活塞風(fēng)進(jìn)行隧道通風(fēng)。這種通風(fēng)方式存在一定的局限性，隧道長(zhǎng)度、隧道洞內(nèi)外溫差、空氣相對(duì)濕度、洞口氣壓差、車輛行駛速度、交通量等都會(huì)對(duì)自然通風(fēng)產(chǎn)生很大的影響。自然通風(fēng)方式一般適用于車速較高、流量較大的單向短公路隧道，但很難滿足長(zhǎng)大高速公路隧道的通風(fēng)需求。例如，張涿高速公路保定段南臺(tái)二號(hào)隧道長(zhǎng)度不足200m，太平莊隧道全長(zhǎng)107.0m，均可優(yōu)先考慮自然風(fēng)通風(fēng)方式，充分利用自然資源滿足其隧道通風(fēng)需求，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。

4.2對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行合理劃分

隧道施工的規(guī)模一般都比較大，所以想要進(jìn)行高效施工，就要對(duì)隧道內(nèi)的區(qū)域進(jìn)行合理劃分，每一個(gè)區(qū)域都要根據(jù)實(shí)際情況制定出相關(guān)的施工方案，由相關(guān)的負(fù)責(zé)人對(duì)區(qū)域進(jìn)行合理化管理，從而完善施工管理上出現(xiàn)的問題。

4.3風(fēng)能的利用

風(fēng)能是一種清潔、綠色、可再生能源。可充分利用自然界的風(fēng)能進(jìn)行公路隧道通風(fēng)建設(shè)。一方面，盡可能多地利用風(fēng)能為公路隧道不斷注入新鮮的空氣，實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)污濁空氣與新鮮空氣的轉(zhuǎn)換;另一方面，設(shè)置風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，將無法自然進(jìn)入隧道稀釋污濁空氣的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，儲(chǔ)存?zhèn)溆?。?dāng)隧道內(nèi)的需風(fēng)量不能滿足正常運(yùn)營(yíng)需求時(shí)，儲(chǔ)存的電能可轉(zhuǎn)化為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)電力通風(fēng)設(shè)施進(jìn)行隧道通風(fēng)，在節(jié)能的前提下保證了公路隧道的安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。

4.4施工現(xiàn)場(chǎng)管理

在隧道施工的過程中要制定健全的管理方案和制度，明晰工作指標(biāo)，要合理安排專業(yè)人員對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)定期檢修和觀察，落實(shí)到每一個(gè)細(xì)節(jié)部位，做到嚴(yán)格的質(zhì)量把控和操作要求，記錄人員在施工現(xiàn)場(chǎng)要做好各項(xiàng)參數(shù)的記錄，及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并改正錯(cuò)誤，消除可能存在的安全隱患。

5結(jié)語

總之，高速公路特長(zhǎng)隧道通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與隧道長(zhǎng)度、坡度、設(shè)計(jì)交通量及通風(fēng)井的位置密切相關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從土建費(fèi)用、前期設(shè)備費(fèi)用、運(yùn)營(yíng)用電等經(jīng)濟(jì)方面對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)方案做進(jìn)一步的比選，使通風(fēng)系統(tǒng)工程造價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)最小化，并降低后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳卡拉.公路特長(zhǎng)隧道通風(fēng)系統(tǒng)按新舊標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的比較與改進(jìn)措施研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（26）.

[2]常國(guó)偉.高速公路特長(zhǎng)隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[J].山西交通科技，2017（5）：74-76.

[3]吳德興，任小峰，鄭國(guó)平.公路特長(zhǎng)隧道通風(fēng)與照明系統(tǒng)協(xié)同集約化設(shè)計(jì)探索[J].交通運(yùn)輸研究，2017（6）：40-45.

（作者單位：中鐵十四局集團(tuán)第二工程有限公司）