淺析板樟山隧道通風系統設計

周勇

（珠海市路橋管理處，廣東 珠海 519000）

由于隧道交通環境的特殊性,隧道內一氧化碳濃度、煙霧濃度等指標直接影響到隧道交通的舒適性和安全性，尤其是一旦發生火災事故，生命財產損失十分巨大。因此做好公路隧道尤其是我們這種城市主干道大交通量的隧道通風系統的設計意義非常重大。

一.工程概況

板樟山隧道位于珠海I級主干道上，設計速度車80km/h，是連接珠海市香洲與拱北的重要通道，也是20世紀90年代初我國第一條城市主干道隧道。隧道為雙向四車道單向行車公路隧道，上（東線）、下（西線）行線長度均為1210米。該隧道分兩期建成，其中下行（西線）隧道于1990年建成通車，上行（東線）隧道于1992年建成通車。經過二十年來的運行，隧道出現了滲漏水、裂縫等病害，機電系統老化，事故頻發，急需大修升級。

二.系統現狀及變更思路

大修前隧道通風系統采用半橫向式通風，利用250KW軸流風機將洞內受污染空氣經過隧道吊頂風道、斜井排出至半山腰處，半山腰設置隧道通風機房、變配電房、控制房等設施，我們運行管理設置崗位一個，配備十人二十四小時值班。經過二十年來的運行，通風系統設備老化，部分產品已遭淘汰，故障頻發，維修成本巨大，有的甚至無法檢修。六臺250KW風機運行成本也大，也不符合當今低碳經濟形勢要求。再加上大修工程需要將吊頂拆除，風道不復存在。經全面科學綜合考慮，利用大修契機變更通風方式，撤銷原風機崗位及設施。

三.總體設計原則

根據國家相關技術規范和項目現狀及目前國內外隧道通風設計經驗，主要滿足以下要求：稀釋隧道內車輛行駛排出的廢氣（如CO氣體和影響能見度的煙霧）；稀釋隧道中的異味，保證合理的隧道衛生標準；火災事故中，隧道通風系統可排出火災產生的煙霧，并防止火災產生熱量的擴散，提供一定數量的新風，保證人員的疏散和消防撲救；控制排放和噪聲，滿足環保要求。

四、設計相關參數

1、隧道內輪廓基礎數據隧道

通風面積：63.83 m2

隧道通風當量直徑：8.15m

2、隧道內衛生標準

（1）一氧化碳（CO）允許濃度：

正常營運時：采用縱向通風方式，一氧化碳（CO）允許濃度取250ppm。

交通阻滯時：短時間（20min）以內為300ppm，計算長度1km。

（2）煙霧允許濃度：正常營運時：0.007m-1；交通阻滯時：0.009 m-1；當煙霧濃度為0.0120 m-1時,采用交通管制；進行養護時：0.0035 m-1。

（3）隧道內縱向風速 <8m/s；洞內換氣次數n=4 次/小時，且風速≥2.5m/s；自然風速（設計取值）Vn=±2.0m/s；火災工況設計控制風速 ≥2.5m/s。

本隧道通風計算中，結合車輛技術發展水平及本項目實際情況，通風計算中CO基準排放量、煙霧排放量基準排放量按自1995年起每年2.0%的速度遞減。依據現階段車流量統計及交通量預測，板樟山隧道特征年交通量、車輛折算系數、基年車型比例、未來各特征年車型比例預測值、高峰小時交通量表、新風量計算機分別見表1、2、3。其中：高峰小時交通量系數取7%上下行交通比例取0.55。

表2 車輛比例及折算系數

表3 板樟山隧道新風量計算表（m3/s）

五.通風設計方案

縱向式通風方式可充分利用行駛車輛活塞風的通風作用，降低隧道通風土建工程和設備的規模，降低能源消耗，是目前國內外高速公路隧道最常用和首選的通風方式。另外在火災工況下，由于煙霧擴散的速度要小于車行速度，故火災點前方的車輛可不受火災的阻塞迅速向前疏散，火災后方的人員可在通風系統控制下的無煙環境中安全撤離，可見縱向式通風也能很好的解決火災排煙問題。所以縱向通風方式在公路隧道中得到廣泛的應用。板樟山隧道上、下行線最大設計需風量為328.58m3/s，則設計風速為5.15m/s，滿足縱向通風對風速要求。通風機全部采用射流風機。射流風機選用Φ1000mm可逆型射流風機出口風速31 m/s，葉輪流量30.0 m3/s。射流風機配置如表4。

表4 射流風機設置一覽表

隧道通風控制按一氧化碳濃度、煙霧濃度指標，分正常工況、交通阻塞、污染、交通管制、養護維修和火災工況幾種類型分別計算，結果如下表。當單洞雙向行車時，風機開啟控制情況同于交通管制。

車輛按較高速度正常行駛，車輛帶進隧道的新鮮空氣滿足隧道內換氣要求，所以隧道換氣不作為風機控制因素。射流風機兩臺一組，設置風機軟起動設備，實行一對一啟動控制。板樟山隧道通風控制見表5。

表5 板樟山隧道風機工況控制表

六.射流風機自動控制系統

1）、射流風機啟動

由于風機功率大，啟動電流大，對電網的沖擊大，設計采用電子式電機軟啟動器啟動風機，可實現平滑啟動、正轉、反轉或停轉。每臺啟動器均配置了RS485/422接口，可通過PLC通信模塊上隧道局域網，實現與隧道管理所的通訊。

2）、程序控制

當每日交通量較為固定或柴油車混入率變化較小時，不考慮VI、CO濃度及交通量的變化情況，而是按時間區間（如白晝與夜晚、節日與平時等）預先編成程序來控制風機運轉。

3）、手動控制

通過軟啟動器起、停、復位按鈕，配合斷路器，可實現射流風機檢修或調試時的現場手動控制；或在隧道管理所使用鍵盤對各風機進行控制操作。由于風機啟動對電網沖擊大，嚴禁多組風機同時啟動，同時不允許風機由正轉立即進行反轉運行，應在通風控制軟件中予以設定。另外電機起閉次數不應過頻，防止風機出現振蕩現象。

七.火災通風控制

受凈空限制，隧道火災時火焰向水平方向延伸，熾熱氣體可順風傳播很遠，當隧道內有較大的縱向風流時，會使隧道全斷面彌漫煙氣，使人迷失方向并可能中毒死亡，隧道通風應避免或盡量減少火場高溫煙氣的擴散，防止熾熱氣體引燃火場以外的車輛，使火場擴大。所以隧道火災工況及對策是通風設計考慮的重點，通風作業程序必須有利于人員疏散和逃生，有利消防人員從上風方向接近火場，開展滅火作業。對單洞單向交通而言，主要考慮以下兩個階段的通風。1）、人員撤離階段。火災隧道的縱向風速為0.5m/s，方向與行車方向相同，靠近火災點附近的風機停止工作；2）、滅火階段。火災隧道的縱向風速大于臨界風速，方向與行車方向相同；相鄰隧道按交通管制后雙向交通的需風量要求通風。

八.風機預埋件及控制箱

為確保風機安裝安全，最大限度降低對土建襯砌的破壞，對風機懸掛段進行特殊加固處理：在風機中心樁號前后40cm處安裝兩榀I18工字鋼，并用Φ25螺栓連接8#槽鋼，最終通過Φ22螺栓將風機懸掛在槽鋼上。風機控制箱安裝在隧道側壁預留的設備洞內，控制箱內安裝有開關電氣及30KW電子式軟啟動器（2臺），已要求土建施工在此位置預埋上引金屬套管至風機位置。施工時應將箱體安裝牢固，保證與洞內的其它設備的安全用電距離，同時做好箱體的防護，要求防護等級不小于IP54。

九.結束語。

板樟山隧道大修工程隧道通風系統設計充分考慮了技術規范、項目現狀、城市主干道等因素，既滿足交通運行的舒適性、安全性，又滿足運行管理的經濟性。當然還有待在實際運行接受考驗。

[1]《公路隧道通風照明設計規范》（JTJ026.1-1999）.

[2]胡彥杰，龍正聰.雪峰山隧道通風系統設計[J].中南公路工程,2006.01.

[3]周安寧.重慶市嘉華隧道通風系統設計[J].山西建筑,2008.01.