谈公路隧道常见通风方式

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【摘 要】:随着我国交通建设事业的快速发展，公路隧道的数量越建越多，里程也越建越长。其中，在隧道的施工建设中，很重要的一项工作就是针对具体情况选择合适的通风系统。本文就公路隧道常见的通风方式及其合理的选择进行简单地介绍。

【关键词】：公路隧道；通风方式

中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：

引言

在正常行车或堵车的情况下，需对在隧道内行驶的汽车所排放的CO、烟雾及隧道内产生的异味进行稀释，使有害气体和污染物的浓度降至允许浓度范围以内，并满足相关的卫生标准和舒适要求，以此来保证隧道内司乘人员的身体健康和行车安全。对于在发生火灾的情况下，通风系统应能够控制烟雾和热量的扩散，且能为逗留在隧道内的司乘人员、消防人员提供一定的新鲜空气，以利于安全疏散和灭火扑救。

一、通风要求

1、单向通行的隧道，其设计风速不宜大于10m/s，特殊情况可取12m/s；双向通行的隧道，其设计风速不宜大于8m/s；人车混合通行的隧道，其设计风速不宜大于7m/s。

2、风机运行中所产生的噪声以及隧道中废气的集中排放应符合环保的有关规定。

3、隧道内的营运通风的主流方向不应频繁变化。

4、对于已经确定的通风方式，在交通运输条件等发生变化时，应具有较高的稳定性，并能适应在发生火灾情况下的通风要求。

5、隧道通风设计除应考虑在正常交通运输情况外，还应考虑洞内发生火灾等突况。

二、隧道通风方式

1、自然通风。

自然通风是指不使用风机设备，全部依靠汽车活塞运动与自然风的共同作用，将有害气体和烟尘从隧道内排出。若隧道内的自然风向与汽车行驶方向相同，自然风起助力作用，则有利于隧道内有害气体的快速排除；若隧道内的自然风向与汽车行驶方向相反，自然风起阻力作用，则将不利于隧道内有害气体的快速排除。自然风对单向通行影响较小，一般可根据掌握的气象资料，通过计算来评价自然通风的效果；但对于双向通行则较为复杂，自然通风对部分行驶的汽车起助力作用，而对其余汽车则起阻力作用，考虑到两个部分的汽车比例较难确定以及自然风的不稳定性使自然通风更加复杂化的影响，因此，对于双向通行，除长度很短的隧道或自然风的风向较为固定且风速较大时除外，一般不考虑自然通风的作用。

2、纵向式通风。

纵向式通风是最简单的通风方式。当自然通风不满足时，用机械通风予以补充的方式是最经济的，但对于长大隧道直接采用则不是很经济，应考虑设置竖井进行分段设置。竖井通风方式较多地应用于双向通行的隧道，其竖井位置宜设置在隧道中间，但在多数情况下受地形条件限制，很难刚好在中间位置设置竖井。当竖井分割的两段隧道长度不相等时，将会出现两端的通风阻力不对等，需要用射流通风机平衡两段的压力，使其在竖井底部进风口处的负压达到需要的平衡状态，从而使两段的需风量满足要求。

3、射流式纵向通风。

射流式纵向通风是指从一个洞口引进新鲜空气，通过另一个洞口排出污染物的方式。使用这种方式通风，其空气污染程度，由入口至出口方向呈线性增加，入口处污染浓度最小，出口处污染浓度最大。对于双向通行，随着上下行交通量比值的不断变化，又因气流具有一定的惯性作用，为了避免交通量变化的影响，应考虑一定的备用系数，一般取值为1.2。另外，射流风机应安装在安全行车限界外，且喷出的气流对交通无不良影响。

4、全横向式通风。

全横向式通风是指在设置送风道和排风道的情况下，使隧道内基本不产生纵向流动的风，只有横向流动的风。双向通行时，纵向风速大致为零，污染物浓度沿隧道轴线均匀分布；单向通行时，因考虑到汽车行驶的影响，在纵向上会产生一定的风速，污染物的浓度由入口至出口逐渐增加，一部分污染物会直接从出口排出，有时污染物的排出量会占总量的很大比例。

5、半横向式通风。

半横向式通风的污染物浓度基本接近一致，其常用形式是送入式半横向通风。当新鲜空气经送风管直接吹至汽车排气孔高度附近时，对空气进行直接稀释，有利于后续车辆的行车安全。双向通行时，不论是送入式还是排出式，如果交通量强度相等，且两洞口的气象条件也相同时，隧道内的风压分布以中央部位最大。当两洞口排出或送入等量的空气时，在隧道中点，空气是静止的，风速为零，称为中性点，除这一点外，风速向两洞口呈线性增加。单向通行时，送风式通风的中性点多半移至入口外；排风式的中性点，则靠近出口，污染物的浓度与双向通行时的一样，中性点附近的污染物浓度最高。

三、各通风方式优缺点

1、纵向式通风。

单向通行时，能够利用汽车活塞的风作用，降低工程造价，易分期实施，营运费用也较低，但隧道内有害气体的浓度不均匀，出洞口处浓度最高，发生火灾时不易排烟。

2、全横向式通风。

通风气流在隧道内横向流动，通风效果好，安全性强，且当隧道内发生火灾时，能及时排烟，但隧道内须设置两个风道，占用隧道的空间较大，工程造价及运营费用也较高。

3、半横向式通风。

隧道发生火灾时，送风机可逆转，能防止火灾蔓延，且隧道内有害气体的浓度较均匀，只需一个风道，工程投资也较低。从理论上讲，在隧道中心线位置处有一个中性面，但实际交通状态是不断发生着变化的，故在隧道中部会形成一个中性带，而中性带的通风效果较别处差，分期实施难度大。

因此，在选择通风方式时，应综合考虑交通条件、地形、地物、地质条件、通风要求、环境保护要求、火灾时的通风控制、维护与管理水平、分期施工的可能性、工程造价、营运及维护的管理费用等因素，并从安全、技术、经济等方面综合考虑、合理有效地选择最佳的通风方式。

四、确定风机的规格和配置

隧道内应保证不间断的换气频率不低于5次/h，对于交通量较小或特长隧道，可采用3～4次/h。如采用纵向通风方式的，其隧道内的换气风速不应低于2.5m/s。在隧道的施工建设中，应针对具体情况选择最合适的通风系统，并按所选取的通风系统选择最适合的通风机，以达到节省投资和营运经济的目的。

一般隧道的风机可采用射流风机、轴流风机，射流风机应选用具有消音装置且可逆转的公路隧道专用风机，推荐选用大推力射流风机；在隧道内发生火灾及环境温度为250℃情况下，射流风机应保证能正常运转60min。轴流风机宜采用并联设置，每一通风系统一般设置2～3台，保证在隧道内发生火灾及环境温度为250℃情况下能正常运转60min以上，并当恢复常温后，轴流风机不需大修即可投入正常运转。通常在隧道通风系统设计过程中，因射流风机本身具有较低的初投资和运行费用，且射流风机还可与通风系统联合使用而被经常采用。另外，在隧道通风设计中，还必须考虑发生火灾时的应对措施，尤其对于长度L＞1500m且交通量较大的隧道还应考虑排烟措施。当发生火灾时，排烟风速可按2～3m/s取值，其中半横向和全横向通风方式应通过主风道排烟；纵向通风方式可视隧道内火灾点的位置来确定风机的正反转，并应尽量缩短火灾发生时所产生的烟雾在隧道内的行程。

结束语

综上所述，隧道通风是隧道施工建设中需要认真研究的重要问题。本文论述了隧道常见通风方式及其优缺点，并从通风机的通风质量及效果、工程建设费用、维修及管理费用上进行综合比较，合理地选择最优的通风方案。

参考文献：

【1】吕康成.公路隧道运营管理[M].北京:人民交通出版社，2006.

【2】才.隧道工程[M].北京:人民交通出版社，2006.

【3】郑道访.公路长隧道通风方式研究[M].北京:科学技术文献出版社，2000.

【4】赵录学.长大隧道通风与防灾技术研究[J].隧道建设，2007.8.