云山特长隧道通风方案设计研究

徐　超

(山西省交通规划勘察设计院，山西 太原　030012)



隧道工程

云山特长隧道通风方案设计研究

徐超

(山西省交通规划勘察设计院，山西 太原030012)

摘要：特长公路隧道的通风系统设计合理与否, 对整个隧道的工程造价及后期运营有着至关重要的影响。现以榆和线云山特长隧道通风系统设计为例，对两种通风方案进行了比选。并对通风井设计中的有关问题进行了分析，旨在为同类工程设计提供借鉴。

关键词：特长隧道；通风；设计；公路机电

1工程概况

云山隧道全长11.40 km，是榆社～和顺高速公路上的重点控制性工程，就目前为止，属于山西省的第三特长公路隧道。云山隧道为双洞单向交通特长人字坡隧道，隧道右线长11 377 m，起迄桩号为K43+590～K54+967，采用1.25%(10 320 m)和-0.651%(1 580 m)的人字坡；隧道左线长11 408 m, 起迄桩号为ZK43+570～ZK54+978，采用1.251%(10 320 m)和-0.709%(1 570 m)的人字坡。为满足隧道救援和逃生需要，在隧道内共设置有16处人行横洞和15处车行横洞。

2计算参数

云山隧道运营通风系统计算参数见表1。

续表1

3隧道通风方案

3.1隧道通风重点

本设计不按交通阻滞工况设置通风系统。

根据工可报告的预测交通量和交通组成，本工程全路段远期只能达到三级服务水平，可能平均运营车速为62 km/h左右。

云山隧道右洞以大坡度(+1.25%)、长上坡(9 830 m)为主，根据预测数据，云山隧道右洞通风以正常行车稀释洞内烟尘作为控制工况，同时充分考虑防灾通风。

云山隧道左洞以大坡度(-1.25%)、长下坡(9 848 m)为主，根据类似工程经验，按正常行车稀释洞内烟尘和CO、换新风除异味、防灾通风等综合判断控制工况。

3.2通风方案

(1)通风方式

云山隧道左右洞分别长达11 408 m和11 377 m，为超特长双洞单向行车高速公路野外隧道，结合国内外隧道通风发展情况和本工程特点，采用分段纵向通风方式。

因云山隧道位于自然保护区内，根据环评及业主意见，风机设于地下，为地下风机房。

(2)通风方案

云山隧道2030年预测交通量高达39 813 pcu/d，其中大型货车、拖挂车等车型比高达48.65%。为确保隧道营运安全，提高隧道防火灾排烟能力，根据国内类似工程通风设计经验，初步确定了以下通风方案。

方案一：左右洞各设置2座斜(竖)井分3段送排式纵向通风，左右洞通风系统各自独立。

方案二：左洞设置1座斜(竖)井分2段送排式纵向通风，右洞设置2座斜(竖)井分3段送排式纵向通风，左右洞的排风系统分别联络排烟道与相邻隧道相连。

3.3方案比选

本工程隧道规模巨大，通风设计除考虑正常运营外，还应高度重视隧道火灾的防烟与排烟设计。必须将安全放在首位。

根据《公路隧道通风设计细则(总校稿)》，隧道内防灾长度不可大于5 000 m，若采用方案二，则隧道左洞仅设置一座斜井，势必会出现防灾长度过长，火灾时仅靠右洞的排烟通道排烟通风，风险性极大。

并且，根据国内类似工程运营经验看，正常工况下，本隧道左右洞均需要开启通风系统。若采用方案二，则将完全分离的左右洞通风系统强行相关地紧密联系在一起，通风系统比方案一更为复杂。当洞内发生火灾时，若需按照方案二的设计思路缩短洞内火灾烟雾流程，势必需要在左右洞之间进行通风系统转换。

若干火灾案例证明，对于超规模的隧道，通风系统及其复杂的隧道，紧急关头转换通风系统存在以下难题。

(1)转换时间较长，一般情况下，不可能在3～5 min以内完成；

(2)通风系统转换后不能有效排烟与防灾；

(3)甚至根本无法转换。

这些案例说明隧道运营管理中存在较多不确定性。

因此，复杂问题简单化，可有效提高隧道通风系统防灾救灾的能力。

3.4两通风方案比选结论

经方案比选，并与隧道土建工程设计单位的充分沟通，结合隧道主洞通风合理分段、隧道运营通风防烟与排烟、施工工期要求和施工组织、隧道地形地貌等各因素，确定以下主要结论。

(1)隧道营运通风井兼做隧道主洞辅助施工工作井用，采用无轨汽车运输除渣或者皮带等有轨除渣方式；

(2)本隧道为超特长隧道，通风系统复杂，为确保隧道营运安全，提高隧道防火灾排烟能力，隧道左右洞分别独立设置通风通风，无论是正常营运还是防火灾排烟，均由各自的通风系统独立承担，不采用“相互关联，紧急转换”的方案；

(3)综合主洞开挖的施工组织和工期综合考虑，隧道左右洞均分为3段更为合理。

综上所述，隧道通风系统推荐采用方案一。

4通风控制与防火灾排烟

4.1控制的一般要求

一般说来，大型轴流风机的叶片转速可以无级调节，从而连续改变轴流风机的风量，但如果按无级控制或者分档过细，对公路隧道而言，其风量感应迟缓，控制效率底下；另一方面会导致控制系统复杂化，设备消耗大，费用增加。因此，一般情况下，隧道通风风量级档的划分不宜过细。

风机运行控制设计不属本专业设计范围。

4.2隧道的防灾排烟

长大公路隧道通风是防火救灾不可缺少并行之有效的重要方式。为防止隧道火灾时，产生的烟雾快速弥漫而引起能见度降低及减轻烟气对人体的毒害作用，火灾时通风控制射流风机及轴流风机风速及转向，及时地从最捷径的路径向隧道外强制排烟。

合理进行火灾区段划分，然后按区段设置火灾发生时的人员撤离路线及控制风机运转方案是防灾救援设计的关键。本设计结合隧道斜井、纵坡、交通通风力、人车行横洞、风机安装位置等及隧道气流场分布综合考虑划分隧道救援区段。

5总结

通风问题是特长公路隧道建设中面临的首要问题，通风设计的合理与否直接影响到工程造价、运营维护以及生命安全，因此，做好特长隧道的通风设计极其重要。云山隧道作为山西省内的第三特长公路隧道，其通风设计对今后的特长公路隧道建设具有重要的借鉴指导意义。

参考文献：

[1]中华人民共和国交通部.公路隧道通风照明设计规范(JTJ026.1-1999)[S]. 北京:人民交通出版社,1999.

[2]王明年. 秦岭终南山特长公路隧道网络通风研究[J].公路交通科技，2002.

[3]王立新. 长大公路隧道网络通风研究[J].现代隧道技术，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

作者简介：徐超(1986-)，男，山西太原人，工程师，从事道路与隧道设计。

中图分类号：U442

文献标识码：C

文章编号：1008-3383(2016)04-0117-02