白云隧道通风方案比选 

    摘  要：白云隧道系西部开发省际公路通道重庆至长沙公路武隆至水江段上的特长隧道，也是国内目前在建和拟建的第二特长高速公路隧道。本文结合工程实际情况，对隧道主要的通风方式进行了定性比选，优先选择了斜井送排式分段纵向通风方式，并对两种通风方案进行详细的经济技术比较，确定了本隧道的运营通风方案。

    关键词：白云特长隧道  通风方案  计算需风量  斜(竖)井送排分段纵向通风

 

    1 工程概况 

    白云隧道系西部开发省际公路通道重庆至长沙公路武隆至水江段上的特长隧道，也是国内目前在建和拟建的第二特长高速公路隧道，自东向西横穿位于重庆市武隆与水江交界处的笔架山。按山岭重丘区高速公路标准设计，双洞单向行车，设计行车速度为80km／h。左洞桩号为ZK42+270-ZK49+43X0，全长7160m，行车方向纵坡il=-2.0％，L1=5130m；i2=+0.5％，L2=2030m；右洞桩号为K42+230—K49+400，全长7170m，行车方向纵坡i1=+2.0％，Ll=5170m；i2=-0.5％，L2=2000m。隧址区属亚热带湿润季风气候区，以多雨、多雾、寒冷为特点，雨量充沛，四季分明。隧道穿过地带最高点为石狮子山，高程1392．8m，最低点为隧道进口，高程为450m左右，出口高程为550m左右，隧道穿过地带高差达950m，隧道最大埋深约800m。

    2  隧道计算需风量

    2.1  技术标准  

    根据《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ 026.1-1999)，白云隧道的通风技术标准见表1，其中CO和烟雾的基准排放量以1995年为起点。

    提出的交通量见表2；该路段“工可”编制单位提供的交通组成见表3。

 

    高峰小时交通量取年平均交通量的12％，重方向率取0.55，结合表2和表3，得到本隧道单洞高峰小时混合交通量为：

    近期：758辆·小汽车／高峰小时·单洞；

    远期：1432辆·小汽车／高峰小时·单洞。

    2.3  白云隧道计算需风量

    根据规范第3.4节中式(3.4.2)、式(3.4.3)；式(3.4.4)、式(3.4．5)以及第：3.4.6条，第3.9节的规定，同时以1995年为起点，至相应设计年限，将汽车尾排CO和烟尘按每年1.5％递减，并结合白云隧道工程概况、交通量与交通组成分析结果及该隧道的通风技术标准等，可得到白云隧道不同工况下的需风量(表4)。

   

 

    3  通风方案 

    3.1  通风方式比选 

    隧道机械通风分为纵向式、半横向式、全横向式三种基本通风方式。纵向式通风主要适用于双洞单向行车隧道；半横向式通风和全横向式通风主要适用于单洞双向行车隧道。

    在国外，过去欧洲以半横向和全横向通风为主，日本以纵向通风为主。目前，欧洲、日本等都以纵向通风为主。

    在国内，目前新建或者即将建设的浙江大溪—湖雾岭(长4.12km)、陕西秦岭终南山隧道(长18km)、福建美菰林隧道(长5．56kin)、湖南雪峰山隧道(长6.9km)、厦门东通道海底隧道(长7km)等都采用分段纵向式通风；以前因为单洞双向行车而采用全横向通风的隧道，如深圳梧桐山隧道、上海延安东路老隧道等，在二期工程建成改为双洞单向行车后，运营通风方式也由全横向式改为全射流纵向式或者分段纵向式。

    白云隧道为长7500m左右的双洞单向行车高速公路野外隧道，结合国内外发展情况和本工程特点，采用纵向通风方式。

    3.2  通风方案

    3.2.1  通风方案比选

    在正常行车工况下，隧道右洞内风速按表5的隧道全长计算风量得到的判断风速为v=11.81m／s，大于规范之洞，内设计风速vr不宜大于10.0m／s的规定，因此右洞不采用全射流和洞口集中送风的纵向式通风方案。

    在正常行车工况下，隧道左洞内风速按表5的隧道全长计算风量得到的判断风速为v=6．20m／s，小于规范之洞内设计风速vr不宜大于10.0m／s的规定；从理论上讲，可以采用全射流或者洞口集中送风的纵向式通风方案，但本设计不对这两方案进行比选，因为：

    a．对于长达7100m的隧道来说，显然该二通风方案对运营防灾十分不利；

    b．在大风速、超长度的情况下，全射流纵向式通风是一种低效率、高能耗、十分不经济的通风方式；

    c．在超长度的隧道内，受交通状况稳定程度、纵多车(人)行横洞漏风情况等各因素影响，该二通风方案不能充分保证通风系统的稳定性。

    不采用集中排风的纵向式通风方案：

    a．在靠近行车方向出口端设置斜(竖)井集中排风，主要用于单洞双向行车的隧道或低车速的单向行车隧道，本工程为单向行车的高速公路；

    b．本隧道交通量中大型车占50％左右，与车速逆向通风段需要消耗较大的功率来抵制强大的交通活塞升压力，很不经济；

    c．鉴于本隧道的长度，该通风方案对防灾极为不利。

    3.2.2  拟定通风方案

    综上所述，本设计拟定以下通风方案：

    方案一：在隧道中部位置，左右洞各自独立设置1座斜井，采用1单元斜井分段送排风的纵向式通风方案，其中左洞排风口设于ZK45+532，右洞排风口设于K45+500。

    方案二：在隧道进口端和出口端右洞的外侧，分别设置1座斜井，左洞和右洞共同采用这2座斜井进行2单元斜井分段送排风的纵向式通风方案，其中1号斜井右洞排风口设于K44+419，2号斜井右洞排风口设于K47+510。

    3.3  拟定通风方案的主要技术参数

    3.3.1  白云隧道通风方案一、二的主要技术参数见表6

    3.3.2  防灾对策

    a．通风方案一的防灾对策

    送排风口设置在结构上将左洞全长一分为二。当火灾发生在隧道排风段，调整射流风机的运行数量和轴流风机的运行功率，控制洞内风速在2-3m／s左右，并保持风向与交通方向一致，隧道由送排式通风改为斜井集中排风，火灾烟雾通过排风井排出地面。这样火灾上游的车辆可保证处于无烟安全状态，火灾下游车辆可按正常行车速度驶出洞外。

    当火灾发生在隧道送风段时，停止运行轴流排风机，调整射流风机的运行数量，控制洞内风速在2-3m／s左右，并保持风向与交通方向一致，以保证火灾上游车辆处于安全状态，火灾烟雾通过隧道出口排出洞外。

    b．通风方案二防灾对策

    1号斜井和2号斜井送排风口的设置在结构上将隧道左洞和右洞全长一分为三。

    当火灾发生在隧道第1段时，调整射流风机的运行数量和轴流风机的运行功率，控制洞内风速在2-3m／s左右，并保持风向与交通方向一致，隧道由1号和2号斜井联合送排式通风改为1号斜井集中排风，火灾烟雾通过1号排风井排出地面。这样火灾上游的车辆可保证处于无烟安全状态，火灾下游车辆可按正常行车速度驶出洞外。

    当火灾发生在隧道第2段时，调整射流风机的运行数量和轴流风机的运行功率，控制洞内风速在2—3m／s左右，并保持风向与交通方向一致，隧道由1号和2号斜井联合送排式通风改为2号斜井集中排风，火灾烟雾通过2号排风井排出地面。这样火灾上游的车辆可保证处于无烟安全状态，火灾下游车辆可按正常行车速度驶出洞外。

    当火灾发生在隧道第3段时，停止运行轴流排风机，调整射流风机的运行数量，控制洞内风速在2-3m／s左右，并保持风向与交通方向一致，以保证火灾上游车辆处于安全状态，火灾烟雾通过隧道出口排出洞外。

    3.4  拟定通风方案的比较

    各方案的主要经济技术比较见表7。

    4  结论

    综合比较，通风方案一、二各项技术指标均满足规范要求，但方案一管理及运营技术比方案二简单，通风系统稳定性比方案二好；且初期投资和运营管理费用均比方案二省。

    所以在两方案均满足隧道正常运营通风和防灾要求的情况下，推荐方案一作为白云隧道：远期通风方案，即隧道左洞和右洞的中部各设置1座斜井，采用1单元的送排式纵向通风，风机房设于地表。

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