公路隧道通风运营-隧道工程

公路隧道通风应主要对烟尘、一氧化碳和空气中的异味进行稀释。公路隧道通风设计应分别针对正常交通工况和火灾、交通阻滞等异常交通工况进行系统设计，并应提出相应的通风设施运行方案。公路隧道中长度大于1 000 m的高速公路、一级公路隧道和长度大于2 000 m的二、三、四级公路隧道应设置机械排烟系统。隧道排烟宜按一座隧道全线同一时间发生1次火灾设计。隧道火灾排烟系统宜与日常运营通风系统合用。

公路隧道通风设计应根据公路等级、隧道长度、设计速度、设计交通量、车道数、平纵线形、地形地质、隧道海拔高程、隧址区域自然条件等因素，进行技术经济综合分析，确定合理的通风方案。

1．设置机械通风的条件

自然通风通常仅用于长度较短及交通量很小的隧道。国内外实践表明，一座隧道是采用自然通风还是机械通风，可根据该隧道的设计交通量和隧道长度的乘积进行判断。

设隧道长度为L（m），设计小时交通量为N（veh/h），则双向交通时，当L·N≥6 ×105m ·veh/h时可设置机械通风；单向交通时，当L·N≥2 ×105m ·veh/h ，可设置机械通风。当隧道的设计小时交通量和隧道长度的乘积小于上述不等式右边数值时，可考虑采用自然通风。

2．公路隧道机械通风方式

公路隧道机械通风前述各种方式都有，与铁路隧道通风相比，有自己的一些特点。

目前，公路隧道以全射流纵向通风最为常用，单向交通且长度≤5 000 m和双向交通且长度≤3 000 m的隧道均可采用，一般应使用具有消声装置的公路隧道专用射流风机，在洞口或沿隧道纵向布置。考虑射流风机所产生的高速风流对行车的影响，射流风机应安装在隧道建筑限界以外的顶部为宜。当多台风机同时工作时，为避免噪声混合，风机安装距离为：口径不大于1 m的风机80～120 m，口径大于1 m的风机宜＞150 m。长度大于2 000 m的曲线隧道宜布置射流风机，曲线段风机距离不宜＞100 m。

竖（斜）井集中排风方式，当具备竖井、斜井时比较方便和经济，可采用竖井排风式，并加强有害气体浓度最大的竖井处的监测。竖井送风式隧道空气污染最严重之处在隧道进出口，在洞口的污染空气有时会产生光幕现象，影响行车安全，所以采用较少。

高等级公路上的长大隧道都是单向交通，在单向交通并采用纵向通风的隧道内，交通风可以作为隧道通风的动力而充分利用，此时采用竖井排风式不太理想，采用竖（斜）井排送组合纵向通风比较适宜。通风竖（斜）井当隧道长度为5～8 km时设1座，为8～12 km时设1～2座，为12～16 km时设3座，16 km以上隧道设3座或以上通风井。

需要说明的是，在竖井集中排风和竖井排送组合通风中，修建少数几个竖井虽然能够满足降低隧道中部有害气体浓度的要求，但由于地形、经济水平的限制，竖井处安装的少量大功率风机一般都不能给隧道内空气流动提供足够的动力，因而在多数设有竖井的隧道中，仍需要在竖井之间、竖井与洞口之间设射流风机来满足隧道内空气流动的需要。

横向式通风效果较好，但需要在隧道内设车道板和吊顶，还要设风井，受隧道施工断面限制设在车道底板下和吊顶上的送风道和排风道断面小，则通风阻力大，通风能耗大，运营管理费用高。因此，横向式通风的使用受到了很大限制，目前世界各国大都只在非常重要的长大隧道中使用横向通风。(www.xing528.com)

半横向式通风综合了纵向式通风和横向式通风的优点和缺点，通风效果和安全性也介于二者之间，在一些重要隧道中，因采用横向通风费用高，可考虑采用半横向通风方式。

3．公路隧道通风方式的选择

影响公路隧道通风方式的因素很多，主要有以下几方面：

（1）隧道长度。隧道长度是影响隧道通风方式选择的最主要的因素。首先，当交通量一定时，隧道越长，单位时间内隧道中的车辆数越多，这也就意味着隧道内废气愈多，设计需风量越大。其次，隧道越长，隧道发生事故的概率及灾害造成的损失也越大。所以隧道越长，对隧道通风的安全性和可靠性要求越高。

（2）隧道交通条件。隧道交通条件指隧道内为单向行车还是双向行车以及隧道的交通量。一般单向行车的隧道采用纵向和半横向通风较好，能够较充分地利用自然风和活塞风；交通量大的隧道一方面有害气体排放量大，另外安全要求高，一般应选用横向通风或半横向通风方式。

（3）隧道所处地层的地质条件。隧道所处地层的地质条件好，隧道施工比较容易，费用低，这时选用横向通风方式，隧道断面可适当加大，送风道和排风道容易布置并可以布置得大一些。这样隧道的建设和运营费用不会很高。相反，如果围岩条件差，则可能由于隧道施工困难，以及施工费用高而影响到横向通风的使用。

（4）隧道所处地区的地形和气象条件。因为地形和气象条件直接影响隧道自然风流的流向和流量。当自然风流比较大，流向相对稳定时，对于较短的隧道，可直接利用它通风；但对于纵向通风的隧道，若自然风流变化较大时，将会影响通风效果，严重者会造成隧道无风或风机损坏。所以，在这种条件下宜采用横向通风；若采用纵向通风，需加强管理。

（5）隧道的周围环境和用途。水底隧道的通风要求比较高，从重要性和安全性上都希望采用可靠性高的全横向式通风方式。城市隧道，一般交通量较多，交通流也不稳定，还有自行车及行人交通，可以考虑全横向式通风及半横向式通风两种方式。山岭隧道的通风方式要更多地考虑经济性，多半采用纵向式通风和半横向式通风。

隧道通风方式的选择是一项十分复杂而艰巨的工作。在选择通风方式时，首先需要确定隧道内所需通风量，然后讨论自然风和交通风能否满足需要，如果不能满足需要或者缺乏可靠性（自然风和交通风是否稳定），就应当采用机械通风。选择机械通风方式时，应该综合考虑上述诸多因素，在给定的具体隧道条件限制下尽可能做到既安全可靠又经济方便。对于任何一个隧道，可供选择的通风方式可能有几种，就同一种通风方式，其风井、风道的布置方案也会有多种，应尽可能全面地提出各种可行方案，最后进行技术分析和经济比较。经济比较应该把建设投资和运营费用分别比较。在进行建设投资比较时要抓住主要项目，如风井、风道的建设费用，主要设备的投资等。在对建设投资和运营费用进行综合比较时，要做动态分析。总之，在选择通风方式时，要有科学和经济两个头脑，不应仅局限于成本比较，而是包括通风质量在内的综合性比较。

4．通风构造物

当隧道采用分段送排风等特殊通风方式时应设置竖井、斜井、平行导坑等通风井，联络风道，地下、地表风机房及通风塔等通风构造物。通风构造物断面大小由所需通风量决定。通风构造物也可兼作逃生通道或作为施工期间增加开挖面的辅助通道。通风构造物及施工辅助通道的设置方式及布设位置应根据隧道长度、地形条件、地质条件、工期，结合通风救灾、排水弃渣等方面的需求通过技术经济比较后合理确定，一般按永久建筑物设计，采用复合式衬砌，详细设计参见《公路隧道设计规范　第二册　交通工程与附属设施》（JTG D70/2—2014）和《公路隧道通风设计细则》（JTG/T D70/2-02—2014）。