長大公路隧道通風中的問題研究

張水清

（衡陽公路橋梁建設(shè)有限公司，湖南衡陽 421001）

長大公路隧道通風中的問題研究

張水清

（衡陽公路橋梁建設(shè)有限公司，湖南衡陽 421001）

隨著全國公路網(wǎng)建設(shè)的不斷深入，出現(xiàn)了越來越多的長大公路隧道，不僅對施工技術(shù)提出了更高的要求，也迫使相關(guān)單位對隧道通風問題加強了關(guān)注。針對長大公路隧道通風進行研究的目的在于明確其中存在的關(guān)鍵問題，優(yōu)化通風設(shè)計，提升隧道通風性能，確保內(nèi)部安全。本文主要從汽車排污量計算、通風方案選擇、防火救災(zāi)通風以及優(yōu)化通風設(shè)計幾個方面進行了相應(yīng)的闡述，希望可以對相關(guān)人員起到一定參考作用。

長大公路 隧道通風 方案選擇 優(yōu)化設(shè)計

本文針對通風系統(tǒng)的相關(guān)問題展開研究討論，切實解決當前存在的不足之處，提升隧道通風系統(tǒng)的整體性能，確保隧道內(nèi)部通風安全。

1　計算汽車排污量

汽車排污是造成長大公路隧道內(nèi)部空氣質(zhì)量問題的根源，由于隧道長度很大，那么其所包含的汽車數(shù)量也就很多，這些汽車所排放的尾氣總量也就越大。不僅如此，根據(jù)流體力學(xué)中對流體性質(zhì)的描述，隧道長度增加，使得內(nèi)部空氣流體的流動出現(xiàn)緩滯，空氣流動性差導(dǎo)致通風能力低下，無法將汽車所排放的污染尾氣有效排除隧道之外。可以說，隧道內(nèi)部的汽車排污和汽車數(shù)量成正比，而通風能力和隧道長度成反比。因此，需要向隧道內(nèi)部注入新鮮空氣，同時排除內(nèi)部的汽車尾氣，優(yōu)化隧道內(nèi)部空氣質(zhì)量。而就汽車排污而言，其不僅關(guān)系到汽車自身發(fā)動機性能，也關(guān)乎到燃油質(zhì)量、道路狀況等。此外，經(jīng)濟發(fā)展推動汽車保有量持續(xù)增長，加大了長大隧道內(nèi)部的車流量密度，這些都對隧道內(nèi)部的空氣質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。汽車排污量受到多方面因素的影響，汽車型號、發(fā)動機型號、運行狀態(tài)、路面狀況等方面的差異都會導(dǎo)致排污量不同。一般，在要求不高的情況下，可以通過公式V=30vn計算，其中V表示單位時間排放量，v（L）表示汽車排量，n（r/min）表示發(fā)動機轉(zhuǎn)速。

2　防火救災(zāi)的問題

在設(shè)計長大隧道通風系統(tǒng)的時候，不僅要考慮汽車的排污量，還需加強對防火救災(zāi)問題的考量。隧道不同于開闊的公路路段，其空間狹窄、車輛密度大，是發(fā)生交通事故的主要區(qū)段。一旦發(fā)生交通事故，就可能導(dǎo)致火災(zāi)問題，若是火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣以及有毒氣體不能及時排除隧道之外，就可能造成更大的安全事故。所以，在設(shè)計通風系統(tǒng)的時候，也必須要加強對防火救災(zāi)的思考，這也是隧道通風系統(tǒng)的功能之一。但是從火災(zāi)的發(fā)生角度而言，其具有隨機性，因此難以提前實現(xiàn)防范，而且長大隧道存在很長的封閉區(qū)段，滅火逃生等方面都存在較大困難。若是不能及時處理火災(zāi)，后果難以想象。針對長大隧道長度大的特點，可以設(shè)置防火分區(qū)，對火源進行隔離；設(shè)置橫向通道供涉事車輛緊急躲避；規(guī)劃煙氣排除通道和相關(guān)設(shè)備，盡快將煙氣排除隧道之外；設(shè)置逃生通道、避難室等，保障人員安全。除了這些基礎(chǔ)的工作之外，還需針對火災(zāi)時的風機控制、風機損壞后的協(xié)調(diào)配合、新風送入通道和速度等等，都是需要注重研究的問題。

3　通風方案選擇

一般說來，長大公路隧道的通風方式可以分為縱向、半橫向和全橫向三種基本模式，其各有優(yōu)劣，在實際的隧道通風設(shè)計中，需要在全面考量隧道實際情況的基礎(chǔ)上，選擇合理的通風系統(tǒng)方案。比如，要使得隧道內(nèi)部具有良好的防火排煙效果和衛(wèi)生狀況，那么半橫向和全橫向的通風系統(tǒng)方案就比較適合，但是這種方案在建設(shè)施工、通風設(shè)備以及運營管理這些環(huán)節(jié)的成本較高。而縱向通風方案雖然在這些環(huán)節(jié)的成本較低，但是防火排煙效果相對較差，不符合其要求。但是，就當前的實際情況而言，橫向通風已經(jīng)在公路隧道建設(shè)中逐漸弱化，分段縱向的通風系統(tǒng)設(shè)計方案已經(jīng)成為主流的模式。在分段縱向通風模式不斷深入運用的過程中，其面臨了較多問題。比如，分段長度的界定；對于特長隧道中間段通風應(yīng)該如何解決；如何控制風機在火災(zāi)和救援時的狀態(tài)；通風阻力應(yīng)該如何減小；風機房設(shè)置在地下和地面的區(qū)別差異如何判斷；靜電除塵器經(jīng)濟效益和技術(shù)效果如何，等等。這些問題的存在，使得分段縱向通風在長大公路隧道通風系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用始終還存在一定不足，導(dǎo)致通風系統(tǒng)的整體性能還存在很大的提升空間。

針對上述的這些問題，業(yè)界對其展開了長時間的研究，也得出了一些具體的成果。比如針對減小通風阻力的問題，可以使用大直徑軸流風機達成這一目標；針對風機在火災(zāi)和救援時的狀態(tài)控制，可以通過現(xiàn)場和數(shù)值模擬的方式提前進行設(shè)定。因此，在展開長大公路隧道通風設(shè)計時，在方案選擇上可以從三個方面著手。第一，根據(jù)隧道形式和具體的參數(shù)確定通風方式，不論是縱向、橫向還是混合通風，都需要依照實際情況確定。第二，在確定的方案中，進行方案的深入比較。因為在實際的隧道通風工程中，往往會確定2到3套設(shè)計方案，這時就需要從通風能力、火災(zāi)表現(xiàn)、經(jīng)濟成本、安全性能等方面展開比較，從中確定推薦方案和比較方案，再通過專家評審，從而確定最終方案。第三，在確定通風方案之后，需要結(jié)合現(xiàn)場實際情況進一步論證，尤其是施工可行性等，及時找出方案中不合理的地方，提前做好方案變更等。

4　優(yōu)化通風方案及效果檢測

在確定基本的通風方案之后，需要對其進一步優(yōu)化，這也是當前長大公路隧道通風設(shè)計上存在問題的一個環(huán)節(jié)，主要表現(xiàn)為優(yōu)化不足，導(dǎo)致后期變更較多。對通風方案進行優(yōu)化，可以使用物理實驗和數(shù)值模擬這兩種方法進行，前者是通過物理模式對通風方案的效果進行實際驗證，后者是通過數(shù)值分析檢查通風方案的實際效果。兩種方法各有優(yōu)劣，在進行方案優(yōu)化時，可以綜合使用，以避免單一優(yōu)化手段所導(dǎo)致的缺陷。在完成方案優(yōu)化之后，就需要檢測通風效果，其主要內(nèi)容包括了汽車排污濃度、風壓、風速、風機功率等多個方面的指標。但是效果檢測中對火災(zāi)狀況下的檢測還存在一定問題，就是無法有效評斷通風方案在火災(zāi)情況下的通風表現(xiàn)。這是因為火災(zāi)存在很大的隨機性，而且規(guī)模難以預(yù)測，所以檢測容易出現(xiàn)不準的情況。因此針對這一問題，需要加強對火災(zāi)等狀況下通風效果的檢測，確保隧道通風能力可靠。

5　結(jié)語

長大公路隧道基于自身特點，在通風上存在較多問題。因此，需要從汽車排污計算入手，逐一解決防火救災(zāi)通風需求、方案選擇、方案優(yōu)化以及通風效果檢測等方面存在的問題，保證通風方案設(shè)計的科學(xué)合理。

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