摘 要:对长大公路隧道运营通风的方案进行了探讨,给出了各种方案的特点,提出了在长大隧道通风研究中几个需要注意的问题。
关键词:长大公路隧道通风方案问题
中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:1007-3973 (2010) 07-015-01
1引言
随着我国高速公路建设的快速发展,公路隧道的数量越来越多,通过隧道的车流量也日益增加。车辆在隧道中运行会产生大量废气与烟雾,影响空气质量与司乘人员安全,降低隧道内可见度,增加了安全隐患。隧道通风是保证汽车行驶安全性和舒适性的必要条件。在隧道防灾救灾方面,隧道通风也起着重要作用。尤其在特长公路隧道设计中,通风技术更是重要的一环。通风方案的选择,直接影响到隧道的工程造价、规模、工期、运营费用和防灾救灾功能。
2通风方案
国际上的长大公路隧道运营通风方案大致分为全横式、半横式、分段纵向式和混合式四大类,各种通风方案有利有弊。本文结合相应隧道实例,对上述方案进行探讨。
2.1 横向通风方案与半横向通风方案
两种方案均需隔离出较大的空间作为风道。横向通风方案需设送风道与排风道,通风机送出的新鲜空气由送风道吹出口送出,在隧道横断面内稀释污浊空气后,流向排风道排出;半横向式通风方案隧道仅一条风道,一般用来进风。新鲜空气横向进入车道,污浊空气则沿车道纵向流动排出洞外。
这这两种方案,污染物浓度随隧道全长分布比较均匀,隧道内卫生状况较好。且具有气流稳定、洞内风速小、通风噪声小、行车环境舒适等优点。尤其在火灾情况下迅速排除烟雾方面效果很好。但由于需要隔离风道增大了开挖断面,两方案初期的土建工程费用与后期运营费用较大。20世纪80年代以前,欧洲大多数国家的长大公路隧道采用了横向式或半横向式通风方案,其中以瑞士、奥地利、意大利为代表。如建成于1987年的奥地利普拉布奇(Plabutsch)隧道,全长9634m,采用全橫向式通风设计。
2.2分段纵向式通风方案
纵向通风是指由通风机压入的新鲜空气,从隧道一端风道进入车道并沿隧道轴向净空内流动,推动和稀释污浊空气沿车道纵向流动,向另一端排出洞外。对于长大公路隧道,车辆运行阻力增大,综合考虑隧道排烟、火灾情况,往往需要将纵向通风分段进行。
分段的方式一般包括设置竖井、斜井甚至平导。分段纵向式通风方案采用机械通风方式使新鲜空气从隧道的不同地段送入,而污染空气从不同地段排出。该方案由于无需增加隧道断面,降低了初期投资费用,并具有后期运营费用低,管理方便等优点,且充分利用车辆活塞风作用,起到经济节能的效果。在合理设置了竖(斜)井的情况下,可有效缩短工期,分散弃渣,解决了施工期间通风、排水等问题。但在火灾情况下,隧道内烟气会沿隧道下游纵向流动,通过隧道出口或竖(斜)井排出,阻止火灾蔓延和烟雾扩散比较困难,洞内的排烟效果不如全横向和半横向通风方案。
近30年来,国际上纵向通风方案逐渐形成主流。日本长大公路隧道几乎全部采用了纵向通风方案,欧洲也逐渐开始借鉴采用。如建成于1990年的日本关越(Kan-etsu)隧道, 全长11010m,竖井纵向式通风;建成于2001年的挪威Folgefonn 隧道,全长11130 m,纵向式通风。随着我国90年代建成的成渝高速公路中梁山隧道(3165m)采用纵向式通风方案,我国的高速公路隧道纵向通风技术首次突破3000m,日渐成熟的纵向通风方案在我国其他特长公路隧道中得到了广泛的应用。
2.3混合式通风方案
混合式通风是由横向式通风与纵向式通风等基本方式加以组合而形成的通风方案。对于长大公路隧道,如果埋深很大地形险峻,中间竖井在设置、施工方面会很困难,此时可考虑采用不同通风方式组合的混合式通风方案。如其中一种思路是纵向——全横向混合通风方案,即在隧道两端采用纵向通风,而在中间段采用全横向通风的方式。由于全横行通风段的隧道纵向风速为零,所以从理论上讲,中间的横向通风段可以取任意长度。这种方案的缺点是纵向横向连接处风流较难处理,需具体调整风道设计尺寸。但在一定程度上避免了纵向通风分段不能太长,防火救灾功能差的缺点,在深埋长大隧道中间段通风问题以及竖(斜)井设置难度问题上有了较好的解决,不失为长大公路隧道通风方案的一种选择。
3 结语
近年来,随着公路隧道技术的日渐完善,国内所采用的通风方案也经历了由最初的全横向、半横向向分段纵向式通风方案过渡的过程。我国隧道通风方案受日本影响较大,逐渐成熟,也遇到了许多问题和挑战。在积极参与国际行学术交流、借鉴国外经验的同时,国内研究人员应该结合实际,进行扎实细致的研究工作,不照搬国外经验。笔者认为仍存在几个问题值得研究人员注意,提出如下:
(1)采用纵向通风方案时,若发生火灾,通风机正常启动情况下能有效阻止火灾烟气向隧道上游蔓延,保障火灾上游人员的生命安全。但若一旦由于混乱发生二次事故(如追尾、翻车等)引发火灾,纵向排烟并不能有效解决排烟问题。
(2)当遇到高埋深、地势险峻的长大隧道时,竖井施工困难,隧道中段通风存在问题。
(3)虽然纵向通风方案逐渐得到大家的普遍共识,但在对环境、防灾要求很高的工程中,为加强烟控控效能,也应当一定程度上考虑采用横向通风方案。
(4)加强新技术的引进。在日本有近50条隧道安装了静电除尘设备,但此项技术在国内尚未展开。
(5)研究采用先进的通风控制系统。如前馈式控制方法与智能控制方法,从而提高通风控制效果,减少能耗,降低运营成本。
参考文献:
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