公路隧道通风设计问题研究

公路隧道通风设计问题研究

作者：秦智

来源：《企业技术开发·下旬刊》2014年第04期

摘 要：近年来，我国公路交通事业发展非常迅速，山区修建了多条高速公路，公路隧道工程建设也是越来越多，公路隧道逐步向中长隧道甚至特长公路隧道发展。在公路隧道的建设过程中，通风方案的优劣及运营效果的好坏决定着隧道的救灾工程、运营环境等。文章较为深入的分析了公路隧道通风设计中常见的问题，并根据自己以往设计的经验，提出了较有针对性的建议，为改善公路隧道的通风设计提供借鉴作用。 关键词：公路隧道；通风设计；控制状态；问题研究

中图分类号：U453.5 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）12-0033-01

近年来，随着我国交通基础设施的迅猛发展，公路隧道数量日益增多。根据相关统计，在2002年，修建隧道1 972座，隧道的总长度达到了835 km，包括中特长隧道21座，总长度为76 km，而且每一年新修建的隧道大约为100 km。公路隧道通风设计的好坏直接关系着公路隧道方案的成功与否，因此它对公路隧道的影响比较大，虽然目前我国的公路隧道技术取得了一点进步，但还是存在着不少的问题，需要我们研究与探讨。 1 交通量预测

交通量直接决定道路是否需要建设以及建成什么等级，因此确定交通量必须通过一个严谨的科学推导，但是实际情况是以下两方面原因往往会造成交通量预测不准确：一方面，有些单位或者企业为了在工程可行性研究阶段能够成功，通常会夸大交通量，使得通风土建、设备、运营费用都远远超出标准；另一方面，近几年的经济发展迅猛，出现一些经济发达地区增长的交通量远远大于最初的预测的情况，从而导致了通风设备紧缺或者通风方式已经不合理了。后者现在经常出现在隧道中，比如成渝高速公路的中梁山隧道，原设计的交通量为22 000 辆/d，现在实际交通量大于30 000 辆/d，远远大于原设计的交通量了。准确的预测交通量以及处理逐年增长的交通量与汽车排污量的关系都是有待深入研究的课题。 2 交通量与行车速度的关系

《公路隧道通风照明设计规范》中定义的交通量是指在混合车并且高峰时期一个小时的交通量，行车速度就是指洞内线形行车速度，因此许多通风设计中直接取给出的交通量以及行车速度这种做法是非常不科学的。根据交通工程学可以概括，车流密度、交通量和实际行车速度有一个“此消彼长”的关系：如果车流密度与交通量不大时，洞内线形行车速度可以达到最大；如果车流密度、交通量慢慢增大，会降低洞内线形行车速度达到一个合理速度，此时交通量是最大的；如果车流密度继续往上增大时，反而会减小交通量和洞内线形行车速度，甚至形成阻

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塞。所以在实际的通风设计过程，必须根据当时实际的交通量计算出行车的车速。某山岭地区高速公路双洞四车道隧道实际的通行能力（混合交通量）及平均行程速度见表1，它是根据交通工程学计算出来的。当时前期预测的交通量大约为796 辆/h，但是二级服务水平的实际交通量却是1 165 辆/h，预测的比实际的要小得多，洞内线形行车速度大约为80 km/h；后期预测交通量大约在1 448 辆/h，三级服务水平的实际通行能力却为1 434 辆/h，两者非常接近，洞内线形行车速度为62 km/h，因此，在计算过程中通常都是取前期车速为80 km/h，后期车速取60 km/h。

3 关于隧道内污染空气的稀释标准

隧道内污染空气的稀释标准会影响着隧道的通风设计、隧道通风方案的选择以及投资规模，同时对隧道建成后的运营费用以及隧道环保都影响较大。隧道内空气污染物主要来源是CO、HC、NOx、颗粒物等。

隧道通风设计中主要需要防止CO和颗粒物，因为CO对人体健康伤害最大。业界通常规定隧道内颗粒物的稀释标准为0.007～0.009 m-1，但是CO并没有统一的稀释标准，规范也是不稳定，多次进行了修改。

1990年，交通部《公路隧道设计规范》（JTJ 026-90）规定在公路隧道如果是正常运行的，那么CO的稀释应该为150 ppm；而如果公路隧道是阻塞运行时，在15 min内CO的稀释标准值为250 ppm。

4 隧道防灾通风中存在的问题和改进办法

通风设计人员必须十分重视公路隧道的火灾事故通风，它是隧道通风设计中较为关键的一个环节。火灾工况时的隧道通风可以起到防烟排烟以及控制烟气的合理流动的作用，在发生事故时可以有效的保护人们生命财产安全。

由于投资以及运营费用等受到限制，目前隧道通风最常用的方式是纵向通风方式。由于纵向通风中并没有涉及专门的排烟通道，仅仅是利用车行通道进行通风和排烟，这就需要考虑如何解决防灾通风和人员疏散的问题。

根据《规范》规定公路隧道通风设计中风机位置的正反转是由隧道内火灾点的位置决定的，它的理论设计原则是设计出来的风机能够尽量缩短火灾烟雾在车道内的行程，但是如果不结合实际情况，设计出的公路隧道在发生火灾时有可能造成人员疏散困难，甚至产生严重后果。

如图1所示，是某双洞单向行车隧道的隧道通风设计以及人员疏散的方案。该隧道的总长度大约为2 300 m，每条隧道分别安置了8台射流风机。考虑实际的气流情况，射流风机的位置均靠近隧道行车出口。隧道根据气流组织和人员疏散方案，以车行横通道作为分界点划分出三个防火排烟区段。

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当右线隧道防火排烟区段内发生火灾时：隧道中央控制室会立即收到火灾报警，马上对隧道外及隧道内的后续行驶车辆发出警告，同时封闭公路隧道，禁止后续车辆及对向车辆再驶入隧道，防止更严重的灾害发生，根据现场情况来准确的判断出火灾的具体的地理位置，并确定火灾严重程度，结合预定程序执行有关指令，根据火灾的规模，运行部分射流风机，加速洞内沿行车方向的风速使其能够达到2.5 m/s左右，从而可以有效的控制烟气的流动，并将烟气从洞口排出。及时有效的开展疏散人员跟车辆，引导他们从安全路线有序撤离。逆向运转相邻隧道内的射流风机，可以防止火灾隧道的气流侵入，最大限度的保证了人员和车辆的安全疏散。 5 结 语

公路隧道通风设计是建设公路隧道中至关重要的一个环节，那些中长或者特长的公路隧道应该更为重视这个问题。本文结合实际实例指出通风设计中存在的一些问题，并有效分析了解决这些问题的基本思路，目的都是为了引起通风设计者们的重视，夯实公路隧道通风的基础理论以及加强应用技术的研究，完善我国公路隧道的通风设计工作。 参考文献：

[1] 余伟.谈公路隧道通风设计[J].山西建筑，2012，（8）.

[2] 苏立勇.公路隧道通风设计问题分析[J].现代隧道技术，2005，（5）. [3] 吕康成，伍毅敏.公路隧道通风设计若干问题探讨[J].公路， 2006，（5）.