公路隧道通風設計問題研究

摘 要：近年來，我國公路交通事業發展非常迅速，山區修建了多條高速公路，公路隧道工程建設也是越來越多，公路隧道逐步向中長隧道甚至特長公路隧道發展。在公路隧道的建設過程中，通風方案的優劣及運營效果的好壞決定著隧道的救災工程、運營環境等。文章較為深入的分析了公路隧道通風設計中常見的問題，并根據自己以往設計的經驗，提出了較有針對性的建議，為改善公路隧道的通風設計提供借鑒作用。

關鍵詞：公路隧道；通風設計；控制狀態；問題研究

中圖分類號：U453.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）12-0033-01

近年來，隨著我國交通基礎設施的迅猛發展，公路隧道數量日益增多。根據相關統計，在2002年，修建隧道1 972座，隧道的總長度達到了835 km，包括中特長隧道21座，總長度為76 km，而且每一年新修建的隧道大約為100 km。公路隧道通風設計的好壞直接關系著公路隧道方案的成功與否，因此它對公路隧道的影響比較大，雖然目前我國的公路隧道技術取得了一點進步，但還是存在著不少的問題，需要我們研究與探討。

1 交通量預測

交通量直接決定道路是否需要建設以及建成什么等級，因此確定交通量必須通過一個嚴謹的科學推導，但是實際情況是以下兩方面原因往往會造成交通量預測不準確：一方面，有些單位或者企業為了在工程可行性研究階段能夠成功，通常會夸大交通量，使得通風土建、設備、運營費用都遠遠超出標準；另一方面，近幾年的經濟發展迅猛，出現一些經濟發達地區增長的交通量遠遠大于最初的預測的情況，從而導致了通風設備緊缺或者通風方式已經不合理了。后者現在經常出現在隧道中，比如成渝高速公路的中梁山隧道，原設計的交通量為22 000 輛/d，現在實際交通量大于30 000 輛/d，遠遠大于原設計的交通量了。準確的預測交通量以及處理逐年增長的交通量與汽車排污量的關系都是有待深入研究的課題。

2 交通量與行車速度的關系

《公路隧道通風照明設計規范》中定義的交通量是指在混合車并且高峰時期一個小時的交通量，行車速度就是指洞內線形行車速度，因此許多通風設計中直接取給出的交通量以及行車速度這種做法是非常不科學的。根據交通工程學可以概括，車流密度、交通量和實際行車速度有一個“此消彼長”的關系：如果車流密度與交通量不大時，洞內線形行車速度可以達到最大；如果車流密度、交通量慢慢增大，會降低洞內線形行車速度達到一個合理速度，此時交通量是最大的；如果車流密度繼續往上增大時，反而會減小交通量和洞內線形行車速度，甚至形成阻塞。所以在實際的通風設計過程，必須根據當時實際的交通量計算出行車的車速。某山嶺地區高速公路雙洞四車道隧道實際的通行能力（混合交通量）及平均行程速度見表1，它是根據交通工程學計算出來的。當時前期預測的交通量大約為796 輛/h，但是二級服務水平的實際交通量卻是1 165 輛/h，預測的比實際的要小得多，洞內線形行車速度大約為80 km/h；后期預測交通量大約在1 448 輛/h，三級服務水平的實際通行能力卻為1 434 輛/h，兩者非常接近，洞內線形行車速度為62 km/h，因此，在計算過程中通常都是取前期車速為80 km/h，后期車速取60 km/h。

3 關于隧道內污染空氣的稀釋標準

隧道內污染空氣的稀釋標準會影響著隧道的通風設計、隧道通風方案的選擇以及投資規模，同時對隧道建成后的運營費用以及隧道環保都影響較大。隧道內空氣污染物主要來源是CO、HC、NOx、顆粒物等。

隧道通風設計中主要需要防止CO和顆粒物，因為CO對人體健康傷害最大。業界通常規定隧道內顆粒物的稀釋標準為0.007～0.009 m-1，但是CO并沒有統一的稀釋標準，規范也是不穩定，多次進行了修改。

1990年，交通部《公路隧道設計規范》（JTJ 026-90）規定在公路隧道如果是正常運行的，那么CO的稀釋應該為150 ppm；而如果公路隧道是阻塞運行時，在15 min內CO的稀釋標準值為250 ppm。

4 隧道防災通風中存在的問題和改進辦法

通風設計人員必須十分重視公路隧道的火災事故通風，它是隧道通風設計中較為關鍵的一個環節。火災工況時的隧道通風可以起到防煙排煙以及控制煙氣的合理流動的作用，在發生事故時可以有效的保護人們生命財產安全。

由于投資以及運營費用等受到限制，目前隧道通風最常用的方式是縱向通風方式。由于縱向通風中并沒有涉及專門的排煙通道，僅僅是利用車行通道進行通風和排煙，這就需要考慮如何解決防災通風和人員疏散的問題。

根據《規范》規定公路隧道通風設計中風機位置的正反轉是由隧道內火災點的位置決定的，它的理論設計原則是設計出來的風機能夠盡量縮短火災煙霧在車道內的行程，但是如果不結合實際情況，設計出的公路隧道在發生火災時有可能造成人員疏散困難，甚至產生嚴重后果。

如圖1所示，是某雙洞單向行車隧道的隧道通風設計以及人員疏散的方案。該隧道的總長度大約為2 300 m，每條隧道分別安置了8臺射流風機。考慮實際的氣流情況，射流風機的位置均靠近隧道行車出口。隧道根據氣流組織和人員疏散方案，以車行橫通道作為分界點劃分出三個防火排煙區段。

當右線隧道防火排煙區段內發生火災時：隧道中央控制室會立即收到火災報警，馬上對隧道外及隧道內的后續行駛車輛發出警告，同時封閉公路隧道，禁止后續車輛及對向車輛再駛入隧道，防止更嚴重的災害發生，根據現場情況來準確的判斷出火災的具體的地理位置，并確定火災嚴重程度，結合預定程序執行有關指令，根據火災的規模，運行部分射流風機，加速洞內沿行車方向的風速使其能夠達到2.5 m/s左右，從而可以有效的控制煙氣的流動，并將煙氣從洞口排出。及時有效的開展疏散人員跟車輛，引導他們從安全路線有序撤離。逆向運轉相鄰隧道內的射流風機，可以防止火災隧道的氣流侵入，最大限度的保證了人員和車輛的安全疏散。

5 結 語

公路隧道通風設計是建設公路隧道中至關重要的一個環節，那些中長或者特長的公路隧道應該更為重視這個問題。本文結合實際實例指出通風設計中存在的一些問題，并有效分析了解決這些問題的基本思路，目的都是為了引起通風設計者們的重視，夯實公路隧道通風的基礎理論以及加強應用技術的研究，完善我國公路隧道的通風設計工作。

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