公路隧道通风设计中的几个问题.docx

长大公路隧道通风设计中的几个问题摘要: 长大公路隧道的通风系统工程施工复杂、造价高、运营能耗大, 通风系统设计的合理与否, 对长大隧道工程建设影响巨大。本文重点论述了我国长大公路隧道通风中目前存在的几个需要注意问题, 并提出了解决这些问题的部分思路。关键词: 长大公路隧道; 通风; 自然风; 烟雾浓度; 火灾通风 随着公路建设的等级的逐渐提高和快速发展,公路隧道越建越长, 现今，长度超过3 000 m 的长大公路隧道大量出现。而在整个隧道的建设过程中, 通风方案的优劣以及通风运营效果的好坏, 将直接关系到隧道的施工直至运营的各个环节。长大隧道通风系统不仅使隧道工程造价大幅增加, 而且直接导致隧道运营费用大幅度上升。据统计以隧道通风为主的安全服务设施的工程造价约占隧道总造价的60%。虽然长期以来国内在公路隧道通风方面积累了许多成功的经验, 但仍然存在许多问题。本文在总结经验的基础上, 探讨我国目前长大公路隧道通风设计中需要着重考虑的问题, 并在前辈们及大量工程实例的经验中提出了解决这些问题的思路。现行的公路隧道通风照明设计规范(JTJ 02611- 1999) 以下简称规范。1 隧道防灾通风公路隧道通风方案的设计, 需要考虑两个要点：满足交通运营通风; 满足火灾发生时的通风需求。而第二点防火救灾是目前公路隧道尤其是长大公路隧道通风的重点难点, 而且是今后很长时间内需要攻破的难题。火灾工况时的隧道通风必须以保障人身财产安全为首要目的，通过有效的防烟排烟设计,控制烟气合理流动。总结成功经验，隧道防灾通风设计应遵循以下原则:有利于人员逃生避难,应尽量减少传到人体上的热负荷,避免因纵向风流的混流而影响排烟和火灾救援;有利于消防救援人员展开救援和消防工作,使消防救援人员从上风向接近火场;避免火场高温空气大范围扩散,防止发生二次火灾导致火灾规模扩大;避免烟气进入相邻隧道或避难场所。简称为“两个有利于，两个避免”。在研究通风方案时, 必须谨慎，这包括两个方面，一方面是基础设施的合理布置：隧道防火区段的划分，横通道的设置、开启与关闭，烟流排出的路径与速度，逃生通道的空气补给，避难洞的新风需求，隔温安全段的长度和降温措施，排风口的间隔和面积等；另一方面是机器调：配火灾时的风机控制，部分风机损坏时的风机调配等。 这些要点都要逐一详细研究。在研究这些问题的同时必须综合考虑隧道的正常通风以及安全等级和防灾救灾预案的制定, 并在通风方案的选择阶段和优化阶段, 分层次进行。研究的方法有多种，可以综合物理实验的方法和数值模拟的方法同时进行。目前隧道通风基本采用纵向通风方式。然而这种通风方式存在着一个严重的缺点，该种通风系统中并未设置专门的排烟通道,而是通过车行通道进行通风和排烟,因此如何进行防灾通风和人员疏散是一个亟待解决的问题。规范规定,纵向通风应视隧道内火灾点的位置确定风机的正反转,应尽量缩短火灾烟雾在车道内的行程。在此基础上必须考虑隧道实际情况,如果仅仅按照“缩短火灾烟雾在车道内的行程”进行排烟设计,将可能造成火灾时人员疏散困难,而这与通风设计原则背道而驰，后果难以想象。 2 通风方案的优化 优化研究是对通风方案深化和完善的重要过程。在通风方式的选择和通风方案的初选结束之后,我们需要对一些隐藏的深层次的问题进行综合考虑，以求达到设计要求。方案的优化，重点是研究方法的改进，进行数值模拟时可分两步进行：首先，根据一元流理论，对不同斜（竖）井段、不同的交通条件、不同的风扇配置、风流隧道方向、风速、空气压力分布进行研究并给出通风模式的定性和定量的描述。然后，你可以使用CFD技术，进一步详细研究这些问题，并研究细部结构如斜(竖) 井断面、分流和汇流局部损失系数、射流风机效应、轴流风机进出口段最佳长度和角度、连通道和过渡端的阻力、连通道在灭火排烟中的作用、火灾时的烟雾分布规律、隧道污染物的扩散等对通风效果的影响。物理实验研究是利用物理模型, 模拟已拟定的通风方案在不同不同通风工况、细部结构、不同风机配置时的通风效果, 观测各个细部结构的流场分布, 实测模型内不同断面的风压、风流、风速; 实测壁面不同细部损失系数和阻力系数、研究各个细部结构的最佳几何形状; 以观测火灾发生时的烟流的分布, 风机排烟效果等, 确定风机的最佳配置; 研究不同风机参数对风场的影响。数值模拟和物理模拟的研究方法目前还存在一些有待改进的地方, 如建立更符合实际的计算模型、非相似物理实验模型等。但是物理实验是优化研究的奠基, 它既是通风方案的验证, 也是通过实测为数值模拟提供计算参数, 修正和完善数值研究模型的有效途径。因此, 物理实验在长大及特长公路隧道的通风优化中扮演着重要的不可替代的作用,决不能使之流于形式或是沦落为单纯的对通风方式单验正。 3 通风效果检测在隧道竣工运营后对隧道通风状况进行实地检测, 这个过程称为通风效果检测，规范规定，其主要内容包括: 隧道内的CO 浓度、NO2 浓度、HC 浓度、烟雾透过率、风压、风速、噪音;隧道区域环境污染浓度、污染范围; 风机性能、风机功率、风机组合功能、风机控制效果甚至于检测器件的灵敏度等。这些指标反映这隧道通风设计的成功与否，通风效果检测是一项精细的工作，显而易见，其最大困难在于灭火排烟效果的检验以及设计交通工况的组织。 这项工作不仅仅是对通风方案的考察和评估, 而且会为通风控制方案的完善提供有效的帮助。因此, 长大和特长公路隧道必须认真做好通风效果的检测工作，不断改进通风方案，以期达到设计要求和预计效果。结语隧道通风是长大公路隧道建设中诸多难题中必须认真研究和解决的重中之重, 而对于防灾救灾的研究更是任重而道远。在基础理论、施工技术和手段等各方面 我们都有许多地方有待提高。因此，结合国内外大量实践经验，加强公路隧道通风基础理论和应用技术的研究, 开拓思路, 努力进取, 才是攻破隧道通风道路上的一道道难题的唯一途径。 1 夏永旭, 戴国平. 现代公路隧道的发展. 2001 年中国公路隧道学术交流论文集, 2001.0 2 公路隧道通风照明设计规范(JTJ 026. 11999). 3 夏永旭, 王永东, 赵峰. 雁门关公路隧道通风技术研究报告. 2001. 4 夏永旭. 欧洲四国隧道通风考察报告. 2000. 5 杨冠雄. 公路隧道营运时防灾系统设计分析. 台湾中山大学研究报告,