隧道施工：自然通风与机械通风方式

列车或汽车通过隧道时，会排出大量煤烟及有害气体，同时还会散发出许多热量。此外，衬砌缝隙也不时渗透出某些天然地下有害气体和潮气，再加上维修人员在工作时不断呼出二氧化碳，这些因素使隧道内空气变得污浊、炽热和潮湿，时间一长，其浓度变大，就会使人呼吸困难，健康受到威胁，工作效率也随之降低，洞内线路也易被腐蚀。为此，必须进行洞内通风，将有害气体及热量等排出洞外，并把新鲜空气引入洞内。

运营隧道的通风有自然通风和机械通风两种。

自然通风是利用洞内的天然风流和列车、汽车运行所引起的活塞风来达到通风的目的。机械通风是当自然通风不能满足要求时，采用通风机械将洞内外气体进行交换，来达到通风之目的。《铁路隧道设计规范》规定，长度在10km以上的隧道，宜设置机械通风。机械通风方式分为纵向式和横向式两类。

（一）纵向式通风

纵向式通风是在通风机的作用下，使风顺着隧道轴线方向流动的通风方式，这种通风方式又以通风形式不同分为以下三种。

1.洞口风道式通风

这种通风方式是把通风机设置在隧道高洞口端处，通风道与隧道连通。当通风机开启，把已被活寨风挤到出洞口段内的污浊空气排出洞外。与此同时，洞外新鲜空气由低洞口端随着风流带进隧道内，从而完成一次通风作业。

为防止通风机工作时，新鲜空气从高洞口吸进隧道造成空气短路，降低通风效果，需在高洞口设置一个用钢或钢木结构组成的框架式帘幕。它用轨道电路与信号系统进行连锁，当列车驶向隧道时，帘幕自动提起，在列车过后即自动落下。

由于帘幕的笨重及起落的可控性较差，近年来多采用缩小风道口断面和减小吹入风流与隧道中线的夹角、提高吹入风速等办法来取代帘幕。通风布置如图3-4-6所示。

图3-4-6　洞口风道式通风布置

2.喷嘴式通风

对于列车运行密度大，长度不太长的道，可采用环形嘴式通风形式。它是在隧道洞口处的衬砌上方，设计一个汇集新鲜空气的空气室，室的尽端在衬砌周边上做成环形喷嘴通向洞内。开动通风机，洞外新鲜空气被压送到空气室，当积到一定压力时，由喷嘴以高速和极小的交角喷进隧道内，形成稳定风流。洞口可不做帘幕，新鲜空气不会从洞口溢出，反而会由于高速风流引起的负压，带进一些新鲜空气。但这种通风形式结构复杂，施工工艺要求高，维修不方便，能量损失大且效率低。通风布置如图3-4-7所示。

图3-4-7　环形嘴式通风布置(www.xing528.com)

3.竖井、斜井式通风

长大隧道纵剖面为人字坡时，污浊空气常积聚在坡顶。若在隧道施工中，为增加开挖工作面而设置竖井或斜井作为辅助坑道时，可利用这些辅助坑道作为通风道，把通风机置于竖井或斜井处，偕助于通风机和竖井的换气作用，达到通风之目的。

（二）横向式通风

这种通风方式的特点是隧道内风流方向与隧道轴线方向成正交，它是隔出隧道部分断面作为沿洞身轴线的通风渠，开动通风机，把新鲜空气先送入隧道底部的压入通风渠，再经出风口沿隧道全长范内均匀吹入隧道内。而污浊空气，则经隧道顶部的吸出风渠吸出洞外。

横向式通风系统，能将新鲜空气沿隧道全长范内均匀吹入，而污浊空气就地直接被吸出，通风效果较好，在公路隧道中使用最适宜。

隧道通风的新鲜空气的风量和风压必须经过计算确定。根据计算确定的风量和风压，再选择合适的通风机。铁路隧道一般是用轴流式通风机，其特点为风量校大而风压并不高。有关计算和风机的选择可参考其他书籍。

【课后思考与练习】

1.隧道衬砌及适用条件是什么？

2.洞门的类型有些？各自的特点是什么？

3.筒述明洞的类型及特点。

4.简述隧道道附属建筑的种类及选型原则。