云山特長隧道通風方案設計研究

徐　超

(山西省交通規劃勘察設計院，山西 太原　030012)

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隧道工程

云山特長隧道通風方案設計研究

徐超

(山西省交通規劃勘察設計院，山西 太原030012)

摘要：特長公路隧道的通風系統設計合理與否, 對整個隧道的工程造價及后期運營有著至關重要的影響。現以榆和線云山特長隧道通風系統設計為例，對兩種通風方案進行了比選。并對通風井設計中的有關問題進行了分析，旨在為同類工程設計提供借鑒。

關鍵詞：特長隧道；通風；設計；公路機電

1工程概況

云山隧道全長11.40 km，是榆社～和順高速公路上的重點控制性工程，就目前為止，屬于山西省的第三特長公路隧道。云山隧道為雙洞單向交通特長人字坡隧道，隧道右線長11 377 m，起迄樁號為K43+590～K54+967，采用1.25%(10 320 m)和-0.651%(1 580 m)的人字坡；隧道左線長11 408 m, 起迄樁號為ZK43+570～ZK54+978，采用1.251%(10 320 m)和-0.709%(1 570 m)的人字坡。為滿足隧道救援和逃生需要，在隧道內共設置有16處人行橫洞和15處車行橫洞。

2計算參數

云山隧道運營通風系統計算參數見表1。

續表1

3隧道通風方案

3.1隧道通風重點

本設計不按交通阻滯工況設置通風系統。

根據工可報告的預測交通量和交通組成，本工程全路段遠期只能達到三級服務水平，可能平均運營車速為62 km/h左右。

云山隧道右洞以大坡度(+1.25%)、長上坡(9 830 m)為主，根據預測數據，云山隧道右洞通風以正常行車稀釋洞內煙塵作為控制工況，同時充分考慮防災通風。

云山隧道左洞以大坡度(-1.25%)、長下坡(9 848 m)為主，根據類似工程經驗，按正常行車稀釋洞內煙塵和CO、換新風除異味、防災通風等綜合判斷控制工況。

3.2通風方案

(1)通風方式

云山隧道左右洞分別長達11 408 m和11 377 m，為超特長雙洞單向行車高速公路野外隧道，結合國內外隧道通風發展情況和本工程特點，采用分段縱向通風方式。

因云山隧道位于自然保護區內，根據環評及業主意見，風機設于地下，為地下風機房。

(2)通風方案

云山隧道2030年預測交通量高達39 813 pcu/d，其中大型貨車、拖掛車等車型比高達48.65%。為確保隧道營運安全，提高隧道防火災排煙能力，根據國內類似工程通風設計經驗，初步確定了以下通風方案。

方案一：左右洞各設置2座斜(豎)井分3段送排式縱向通風，左右洞通風系統各自獨立。

方案二：左洞設置1座斜(豎)井分2段送排式縱向通風，右洞設置2座斜(豎)井分3段送排式縱向通風，左右洞的排風系統分別聯絡排煙道與相鄰隧道相連。

3.3方案比選

本工程隧道規模巨大，通風設計除考慮正常運營外，還應高度重視隧道火災的防煙與排煙設計。必須將安全放在首位。

根據《公路隧道通風設計細則(總校稿)》，隧道內防災長度不可大于5 000 m，若采用方案二，則隧道左洞僅設置一座斜井，勢必會出現防災長度過長，火災時僅靠右洞的排煙通道排煙通風，風險性極大。

并且，根據國內類似工程運營經驗看，正常工況下，本隧道左右洞均需要開啟通風系統。若采用方案二，則將完全分離的左右洞通風系統強行相關地緊密聯系在一起，通風系統比方案一更為復雜。當洞內發生火災時，若需按照方案二的設計思路縮短洞內火災煙霧流程，勢必需要在左右洞之間進行通風系統轉換。

若干火災案例證明，對于超規模的隧道，通風系統及其復雜的隧道，緊急關頭轉換通風系統存在以下難題。

(1)轉換時間較長，一般情況下，不可能在3～5 min以內完成；

(2)通風系統轉換后不能有效排煙與防災；

(3)甚至根本無法轉換。

這些案例說明隧道運營管理中存在較多不確定性。

因此，復雜問題簡單化，可有效提高隧道通風系統防災救災的能力。

3.4兩通風方案比選結論

經方案比選，并與隧道土建工程設計單位的充分溝通，結合隧道主洞通風合理分段、隧道運營通風防煙與排煙、施工工期要求和施工組織、隧道地形地貌等各因素，確定以下主要結論。

(1)隧道營運通風井兼做隧道主洞輔助施工工作井用，采用無軌汽車運輸除渣或者皮帶等有軌除渣方式；

(2)本隧道為超特長隧道，通風系統復雜，為確保隧道營運安全，提高隧道防火災排煙能力，隧道左右洞分別獨立設置通風通風，無論是正常營運還是防火災排煙，均由各自的通風系統獨立承擔，不采用“相互關聯，緊急轉換”的方案；

(3)綜合主洞開挖的施工組織和工期綜合考慮，隧道左右洞均分為3段更為合理。

綜上所述，隧道通風系統推薦采用方案一。

4通風控制與防火災排煙

4.1控制的一般要求

一般說來，大型軸流風機的葉片轉速可以無級調節，從而連續改變軸流風機的風量，但如果按無級控制或者分檔過細，對公路隧道而言，其風量感應遲緩，控制效率底下；另一方面會導致控制系統復雜化，設備消耗大，費用增加。因此，一般情況下，隧道通風風量級檔的劃分不宜過細。

風機運行控制設計不屬本專業設計范圍。

4.2隧道的防災排煙

長大公路隧道通風是防火救災不可缺少并行之有效的重要方式。為防止隧道火災時，產生的煙霧快速彌漫而引起能見度降低及減輕煙氣對人體的毒害作用，火災時通風控制射流風機及軸流風機風速及轉向，及時地從最捷徑的路徑向隧道外強制排煙。

合理進行火災區段劃分，然后按區段設置火災發生時的人員撤離路線及控制風機運轉方案是防災救援設計的關鍵。本設計結合隧道斜井、縱坡、交通通風力、人車行橫洞、風機安裝位置等及隧道氣流場分布綜合考慮劃分隧道救援區段。

5總結

通風問題是特長公路隧道建設中面臨的首要問題，通風設計的合理與否直接影響到工程造價、運營維護以及生命安全，因此，做好特長隧道的通風設計極其重要。云山隧道作為山西省內的第三特長公路隧道，其通風設計對今后的特長公路隧道建設具有重要的借鑒指導意義。

參考文獻：

[1]中華人民共和國交通部.公路隧道通風照明設計規范(JTJ026.1-1999)[S]. 北京:人民交通出版社,1999.

[2]王明年. 秦嶺終南山特長公路隧道網絡通風研究[J].公路交通科技，2002.

[3]王立新. 長大公路隧道網絡通風研究[J].現代隧道技術，2008.

Design and research of ventilation scheme of the Yunshan extra-long tunnel

XU Chao

(Shanxi Province Transportation Planning Survey and Design Institute, Taiyuan, Shanxi 030012, China)

Abstract:The extra-long highway tunnel ventilation system design is reasonable or not, has a crucial influence to the whole tunnel construction cost and operation. Based on ventilation system design of the Yunshan extra-long tunnel of the Yuhe highway, the paper compares two kinds of ventilation scheme, and analyzes the problems related to design of ventilation shaft, aimed at providing reference for similar engineering design.

Keywords:extra-long tunnel; ventilation; design; highway electromechanical system

收稿日期：2015-12-10

作者簡介：徐超(1986-)，男，山西太原人，工程師，從事道路與隧道設計。

中圖分類號：U442

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)04-0117-02