超长公路隧道横向式通风设计探讨

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1、公路隧道2005年第1期(总第49期)超长公路隧道横向式通风设计探讨于海涛(河北省唐山市市政建设总公司唐山063000)摘要本文对隧道横向通风方式和纵向通风方式进行比较，并通过一些实际工程和算例对新规范作出进一步的阐述和说明，可供实际工程借鉴。关键词长公路隧道横向通风设计计算1引言建国5O年来，我国的公路交通事业迅猛发展。为了改善行车条件，提高运输效率，修建了大量的公路隧道。随着人们的环保意识提高和我国经济水平不断增长，公路隧道不仅要满足日益增长的交通量，而且在隧道的结构、道面、通风、防火、通讯、照明等方面也越来越面临着巨大的挑战。要建成一条公路

2、隧道，首先解决的应是隧洞内污染空气的负荷问题。而长大隧道将是公路隧道今后的发展方向，所以通风设计越突显其重要性。在公路隧道建设中，通风设施的造价一般为工程造价的2O～3O，长大隧道甚至可达5O，隧道通风所需费用一般与隧道的长度成正比。通风设计的主要环节是为冲淡污染空气所需新鲜的空气量和风压的计算。如果能通过总体设计改善新鲜风量的计算参数，选择合理通风方式，提供准确的和恰当的通风设备，将会使初次投资和长期的运营费用大幅度降低，亦可以提供舒适、安全、方便的行车和运输环境。2隧道横向式通风2．1隧道通风方式选择隧道中车辆所排放的气体中含有大量的一氧化碳

3、(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)和碳烟(C)等对人体有害的成分。公路隧道通风就是为了除去和稀释汽车尾气中的有害成分。隧道的通风方式大体分为纵向式通风和横向式通风两大系统。如何选择则需要考虑以下3个方面：a．空气要求：无论在哪种交通情况下，哪种通风方式下，隧道内的车辆所产生的废气浓度都不应该超过规范要求和司乘人员的承受程度。而且随着经济的发展，隧道交通量必定不断增长，所以在选用通风方式时还应考虑到今后隧道的通风能力。b．火灾控制：一旦隧道失火，通风系统必须能有效地控制和排出大火形成的烟雾，阻止火势的蔓延，以保证通行人员的安全。C．环

4、保要求：对隧道洞口和风井附近的污染绝对不应超过当地的现行空气和噪声等环境标准。2．2隧道横向式通风·40·横向式通风包括全横向式通风、半横向式通风或者两者的组合等通风方式。在隧道全长内部设置两个风道，一个送入新鲜空气，一个将污染空气排出。在整个通风过程中，隧道内无纵向风，仅有从送风道吹向排风道窗口的横向风，风速小，且不受自然通风的影响，是较理想的通风形式。a．技术比较在很长一段时间工程人员普遍认为：横向式通风设备复杂，价格昂贵，在国内的应用实例较少。但是，我们可以将纵向式通风和横向式通风作一简单的比较。就设计理论来说，纵向通风设计理论直观、简单，

5、但实际并非如此。理论计算的车流量以及影响风机数量的因素，如隧道壁面摩擦阻力、洞外自然风向等因素都在不断变化，使隧道内的风量很难控制。而横向式通风，隧道内行驶的车辆数以及车速不会影响到横向气流的流动。因此横向式通风对风的控制要比纵向式容易得多。单纯就费用来说，由于半横向式通风比全射流纵向式通风要多一套完整、独立的进(排)气系统，所以建安费较高，但两者在电器安装费用上大体相等。如果考虑安全防火措施，全射流纵向通风系统则需要额外设置紧急逃出通道和排烟管等费用[5]。发生火灾时在双向行车或陡坡的条件下，半横向式通风通过改变相临区段的通风量比率，烟雾移动可

6、就得到满意的控制。纵向式通风只能将烟火压向着火的一侧。但在排气井开放以来，随火势的蔓延，将无法控制浓烟充满整个隧道。若采用全横向式通风，在无纵向风条件下烟雾的扩展速度为2．5m／s，距火源lOOm处温度为70。C左右；若隧道内存在2m／s纵向风速，则烟雾扩散速度增至5～7m／s，距火源lOOm处温度为130。C左右；若隧道内存在4m／s纵向风速，距火源lOOm处温度为190。C。瑞士某隧道在一次火灾中，一名受害者在火灾发生60s内，在距火源25m处以1．5m／s速度奔跑撤离，则可在无纵向风的全横向式通风时朝两个方向撤离，均可到达安全区Ll¨。在环

7、保方面，一般来说半横向式通风加上通风井，要比纵向式通风加上中心通风井更容易控制，对洞口污染的控制也有很好的效果。b．适用范围通过上述比较，我们可以发现随着隧道长度的增加，纵向式通风对于风量和风速的控制就愈加困难，防火要求也愈高，这时就需采用横向式通风。对于何种长度的隧道适用何种通风方式，可以参照表1。C．横向式通风实例在巴西圣保罗市西南区和中央区的交通走廊主要通过两座隧道。一座隧道称为潘厄罗斯隧道，为双孔单向行车隧道，每孔隧道有两车道。双孔隧道将穿越潘厄罗斯河，长度分别为1835m和1435m。另一隧道长为3500m，为双向四车道，其顶部有自然排

8、气口。在研究初期决定采用纵向式通风系统，而就潘厄罗斯河底隧道而言，不仅要求在交通拥挤情况下的通风速度大12m／s，同时该系统的使用将在地