海底隧道通风系统的运营管理.doc

中国桥梁（隧道）管理研究会第17届年会论文集海底隧道通风系统的运营管理赖志斌 曹斌（厦门市路桥管理有限公司 厦门， 361009）摘要：根据翔安海底隧道通风系统运营中发现的问题，从设计、施工、运营管理的角度提出一些观点、建议，供隧道管理者参考。关键词：海底隧道、通风系统、设计、施工、运营管理近年来，随着隧道开挖技术、工艺的发展和成熟，越来越多的隧道建成投入使用，海底隧道也陆续在国内涌现，由于海底隧道V字型的结构特点，和传统的山体隧道在结构上有较大的区别，它的通风系统的设计与应用、运营管理都有其特殊性。本文结合翔安海底隧道通风系统运行中出现的问题，从设计、施工及运营管理的角度提出一些可供借鉴的地方，供业内人士参考。1 通风设计厦门翔安隧道采用三孔建设形式修建，两侧为行车主洞，中间一孔为服务隧道。翔安隧道全长6.05km，设计车速80km/h，为单向行车隧道。综合考虑隧道平纵面线形、分段竖井所在位置的地形地质条件、隧道分段设计需风量分配等各方面因素，本项目采用分两段送排式纵向通风方案，左右线分别在厦门和翔安岸设送排风竖井，两竖井各负担一条隧道的空气交换。由于隧道出洞段正好是上坡，因此竖井靠近出洞一端设置，将隧道分成两段，虽然两段长度相差较大，但两段需风量相差不大，比较合理。服务隧道方式采取不分段纵向通风该方案虽然在个别参数取值上还有待商榷，但理论上基本满足CO允许浓度和烟雾允许浓度的设定，但在实际运营中，我们发现，在分段送排的第二段即送风段CO浓度、烟雾浓度大，极大的影响了交通。具体分析，该设计方案如果是在山体隧道应该是可行的，但由于翔安隧道是海底隧道，隧道呈浅V字型，最大坡度达到3%，且该段为上坡段，大车、重车、柴油车尾气排放增大；采用纵向式通风或分段纵向式通风时，由于隧道内烟雾浓度呈三角形分布，如本设计取平均浓度0.0075m-1,则在通风段末端烟雾浓度将达到0.015m-1，当车辆以较高车速通过时，由于能见度较低，有一定的危险性；采用送风的方式换气的效果不好，不能有效的全面的更换隧道内空气。我们通过大量的现场测量和建模实验，认为分段单排式纵向通风能以较小的代价解决该问题，如图所示：采用单排式不仅能解决送排式时的窜流问题，且第二段由于离洞口较近，由洞外的新风来稀释和替换能较好的降低该段的CO和烟雾浓度，我们作了大量模拟试验，在断面相同和风量相同的情况下，排风模式比送风模式具有更好的换气效果，上坡段尾气能较好的排出。2 施工2.1通风竖井是分段式纵向通风的重要组成部分，它的风道关系着轴流风机的正常运行，在运营中我们发现风机频繁出现故障停机，经逐步排查后发现，由于风道弯道多、风道壁不光滑，造成喘流，对轴流风机运行造成极大危害；为此，我们督促施工方在风道内壁增加了金属风道，改善风道壁；将原90度转折的地方增加金属S型弯头，减小风阻；并调整轴流风机的叶片角度，使输出功率更符合实际风道。2.2轴流风机一般都是大功率电机，它不仅电流大，风压也大；这就要求我们在施工时对风机的紧固方面和风机的输出方面下工夫，我们不仅要求施工方对风机的紧固做了改进，以确保不会因振动而导致紧固螺栓松脱；我们还对安装好的风机进行大量的运行测试，不断调整叶片的角度，找到最合适的输出功率。3 运营管理3.1许多地方的隧道通风系统都没有得到管理单位的重视，究其原因有：没有太大的通风压力，洞内指标尚可，不需开启风机；从节约成本的角度考虑，能少开就少可，可节约电费；大型风机的保养比较不好做，设备坏了也没及时恢复；隧道火灾毕竟是小概率事件，不太引起重视。其实，在许多隧道，隧道通风系统不仅起着平时通风换气的功能，还担负着火灾时通风排烟的功能，如果平时没经常开启，到要用时就有可能出问题；设备的寿命和养护工程师的技术、理念息息相关，保养到不到位，直接关系到设备的寿命。翔安海底隧道通风系统由于通风压力大，射流风机为每日7：00-23：00运行，轴流风机每日7：00-20：00运行；我们根据设备运行频率及时间，确定风机的保养周期，清洁保养每季做，安全检测半年一次，重要保养年度作，具体如下：轴流风机A、清洁保养（每季）控制柜清理：每季度清理一次风机控制柜电气元件上的灰尘。清理前先断开总开关电源，用毛刷对元气件进行清理，并用吸尘器将元气件上的灰尘吸干净。B、安全检测及保养（半年）消音器维护保养： 1、穿孔板制作的声学分离器无损坏的情况,仍然保持平行。 2、在声学分离器之间的气流通道没有任何的垃圾。 3、穿孔板的洞保持开的状态,无飞尘存在或外来的物件。以上项目如发现有垃圾存在时,应将其清理, 消音器应该使用吸尘器吸干净,或用布加上少许的清洁剂擦干净。动平衡检测：检测叶轮平衡震动。逐渐上升的震动是一个危险信号。震动等级的改变能通过测量电机和轴承的机械震动进行监控，通过对一个长时期变化的对比能完美的侦测出来。如果观测到显著的变化，起因必须找出，如叶轮上灰尘的积累或其用旧磨损。必须清洁和重新调节平衡叶轮。轴承检查及保养：灰尘颗粒或湿气进入轴承会加速产生故障。检查轴承的情况并给轴承进行润滑，如有必要替换轴承；当润滑或替换时务必做到最大程度的清洁。视觉检测：检测消声器、叶轮、进口圆锥、引擎、电线、接口、安装框架和减振器的损坏，尤其是表面保护装置应立即修理好。紧固检测：检测所有辅助零配件和螺丝钉接口。拧紧并固定所有松动的螺帽，螺丝钉接口表面损坏的保护装置重新安装好。C、重要保养（年）轴承测量：1、轴承测量直接在轴承元件上进行。必须粘附测试设备制造者的特别说明。不仅瞬间值重要，而且由于允许变化明显，延长时段的数据比较也重要。2、轴承的寿命很大程度上取决于操作状况和场地环境。间隔时间取决于风机磨损程度。对于非常重要的机器，每年更换轴承，甚至在没有过度震动的情况下也更换（在相对的风机运作时间后）。更换润滑油：必须按照操作状况更换所有深层油，但至少每一年更换一次。换油必须在设备静止的情况下进行。叶轮检查：检查叶轮有无磨损、腐蚀或灰尘沉积，并对叶轮进行拆装保养，视运行情况考虑当年是否做。射流风机 射流风机由于安装位置较不易养护到，启动柜按季度进行清洁、保养，机组根据现场情况及开启时间，2年清洗一次，5年做拆解保养。风机清洗：清洗风机导流罩、消音器、叶轮上尾气油脂和灰尘。清洗前先断开风机电源，清洗风筒时，灰尘大会导致行驶在隧道内车辆行驶安全，所以在风筒出口盖网洒水尘。先用高压水枪冲洗，在用角磨机打磨除尘，打磨除尘同时在进风口处放一台鼓风机，把打磨下来的灰尘吹出去，同时在出风口盖网洒水尘，并在盖网洒水尘下方放一个收集水箱（清洗方法示意图）。 4. 隧道火灾通风排烟方案：（1）在火灾初期，调整通风系统降低风速，避免烟雾扩散太快，有利火点附近的人员疏散。（2）火点前的车辆继续行驶，向前从隧道出口疏散。火点后的车辆停止前进，人员从最近的车行、人行横洞疏散。通风系统调整风速至临界风速，控制烟雾流向前方。（3）车辆、人员疏散完后，消防队进入通过横洞进入火点实施灭火，通风系统保持临界风速。（4）火灾扑灭后，通风系统按最大通风量运行，快速将烟雾从前方的排风口（竖井或隧道洞口）排出。但该方案忽略了人员疏散到服务隧道后如何逃生的问题，在实际运营中，我们模拟了隧道内的火灾，当人员从服务隧道逃生时，大量的烟雾进入服务隧道，能见度低，人员呼吸困难；这是由于服务隧道风机设计风速低于主隧道风速，大量烟雾从车行、人行横通道进入服务隧道。为此，我们针对这一情况进行模拟测试，将服务隧道风机在火灾模式下改为两侧洞口均向中心鼓风的模式，让服务隧道相对主隧道形成正压，阻止烟雾进入服务隧道，确保人员的逃生；经现场每个车行、人行通道的测量，效果极好，各点均能形成正压，较好的阻止了火灾时烟雾进入服务隧道。结语：通过以上研究，海底隧道（或纵向断面为V型的山体隧道）的通风设计，通风竖井离洞口较近的, 在设计中如选用分段纵向通风模式，从经济的