高速公路特长隧道通风系统设计分析

姜虎

摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进高速公路建设项目的增多。近年来，国家对高速公路的建设投入了大量的经济和精力，高速公路的建设与扩大不仅给中国经济的发展带来了一定的推动作用，还给交通出行带来了极大的便利。就目前我国技术人员所掌握的施工技术来看，在特长隧道的运营通风问题上还存在着一定程度的制约性，隧道的设计和建筑工程中要做出相应的改善。本文就高速公路特长隧道通风系统设计展开探讨。

关键词：高速公路;特长隧道;通风系统

大部分公路隧道，无论长短普遍都采用功率较大的机械设备进行隧道通风，造成了严重的资源浪费。根据公路隧道的实际情况选用合理的通风方式，尽量更多地利用自然资源对公路隧道通风系统进行节能设计，对于我国公路隧道的安全稳定运营、绿色持续发展具有重要意义。

1通风方式及通风标准

1.1通风标准

公路隧道通风设计的安全标准以稀释机动车排放的烟尘为主，烟尘设计浓度为0.007g/m3;卫生标准以稀释机动车排放的一氧化碳为主，一氧化碳设计浓度为100cm3/m3;舒适性标准以换气稀释机动车带来的异味为主，最小换气频率不低于每小时3次。基于我国公路隧道数量众多及经济技术的发展现状，对于稀释洞内粉尘污染、NO2、富余热量等，原则上不是隧道通风系统设计应考虑的对象。

1.2通风方法

隧道通风一般分为自然通风和机械通风两种。顾名思义，自然通风就是利用自然条件产生通风压力来达到通风的效果，能够促进隧道内的空气流通，但是就目前掌握的技术而言，没有可靠的方法能够确定自然通风在隧道中能够允许的最大长度，而且在《煤矿安全规程》中明确地规定了不准采用自然通风的方式来达到特长隧道通风的效果。《公路隧道施工技术规范》中是这样规定的：隧道施工的独头掘进长度超过150m时，就要采用机械通风的方式;因为自然通风方式被运用到实际工程中时有很多不规范或者不达标情况，而机械通风则更适用于大多数的隧道通风技术。机械通风一般又分为抽出式通风、压入式通风和混合式通风。这三种通风方式也各有特点，下面分别对这三种通风方式进行探究：（1）抽出式通风方式的主要原理是利用新鲜的空气进入隧道，污风则通过风筒由局部的通风机排出;这种通风方式便于运输，易于通风管理，但是安全性能较差，通风距离也比较短，有一定的局限性，不适宜运用在瓦斯隧道中。（2）压入式通风的原理与抽出式通风正好是相反的，其利用局部通风机把新鲜空气通过风筒送到工作面，污风则由巷道排出。这种通风方式安全性能较抽出式通风方式好一点，而且通风距离较长，阻力相对较小，当然这种通风方式管理起来是有一定困难的，而且在污风排出的时候，会严重影响到工作环境，在高瓦斯隧道的建设当中是必须要采用这种通风方式的。（3）混合式通风则结合了前两者的特点，采用了两套风机和风筒装置，一套用来压入新鲜的空气，另一套则用来抽出污风，这种通风方式的通风能力较强，并且能起到很好的通风效果，但是由于设备过多，管理存在着复杂性，不适合高瓦斯通风。

2公路隧道通风系统存在的问题

公路隧道通风系统存在的主要问题有：（1）通风系统规模庞大，利用效率低，闲置率高，造成了资源浪费;（2）机械通风耗能、耗电量大，可充分利用自然风进行节能设置，但自然通风负压不达标，并且自然风随机性大，需合理设置利用;（3）部分公路隧道虽采取了自然通风措施，但未能充分利用隧道外部丰富的自然资源辅助隧道通风，自然通风效果不明显;（4）长大公路隧道对自然风的利用率低，通风设备的启停无法与隧道环境变化相匹配，存在滞后效应。

3交通量的计算

根据特长公路隧道所属项目工程可行性研究报告对交通量的预测及车型比例构成，结合各汽车代表车型及车辆折算系数。首先将工可报告中各设计年（预测）年平均日交通量换算成标准小客车设计高峰小时交通量;其次按照工可报告中提出的交通组成百分比，分别计算出各车型对应的标准小客车设计高峰小时交通量;最后按《公路工程技术标准》（JTGB01—2014）“各汽车代表车型与车辆折算系数”，将各车型对应的标准小客车高峰交通量换算成混合车型设计高峰小时交通量。

4高速公路特长隧道通风系统设计

4.1自然通风

自然通风即在不借助任何通风设备及没有任何外界人为因素影响的条件下，凭借自然风流气象，依靠隧道洞口处的热位差和压力差以及车辆出入形成的活塞风进行隧道通风。这种通风方式存在一定的局限性，隧道长度、隧道洞内外温差、空气相对湿度、洞口气压差、车辆行驶速度、交通量等都会对自然通风产生很大的影响。自然通风方式一般适用于车速较高、流量较大的单向短公路隧道，但很难满足长大高速公路隧道的通风需求。例如，张涿高速公路保定段南台二号隧道长度不足200m，太平庄隧道全长107.0m，均可优先考虑自然风通风方式，充分利用自然资源满足其隧道通风需求，具有较强的经济性。

4.2对施工区域进行合理划分

隧道施工的规模一般都比较大，所以想要进行高效施工，就要对隧道内的区域进行合理划分，每一个区域都要根据实际情况制定出相关的施工方案，由相关的负责人对区域进行合理化管理，从而完善施工管理上出现的问题。

4.3风能的利用

风能是一种清洁、绿色、可再生能源。可充分利用自然界的风能进行公路隧道通风建设。一方面，尽可能多地利用风能为公路隧道不断注入新鲜的空气，实现隧道内污浊空气与新鲜空气的转换;另一方面，设置风力发电系统，将无法自然进入隧道稀释污浊空气的风能转化为电能，储存备用。当隧道内的需风量不能满足正常运营需求时，储存的电能可转化为机械能驱动电力通风设施进行隧道通风，在节能的前提下保证了公路隧道的安全稳定运营。

4.4施工现场管理

在隧道施工的过程中要制定健全的管理方案和制度，明晰工作指标，要合理安排专业人员对通风系统定期检修和观察，落实到每一个细节部位，做到严格的质量把控和操作要求，记录人员在施工现场要做好各项参数的记录，及时发现错误并改正错误，消除可能存在的安全隐患。

5结语

总之，高速公路特长隧道通风系统的设计与隧道长度、坡度、设计交通量及通风井的位置密切相关，设计时应从土建费用、前期设备费用、运营用电等经济方面对通风系统方案做进一步的比选，使通风系统工程造价与风险最小化，并降低后期运营维护费用。

參考文献：

[1]陈卡拉.公路特长隧道通风系统按新旧标准设计的比较与改进措施研究[J].建筑工程技术与设计，2016（26）.

[2]常国伟.高速公路特长隧道通风系统设计与研究[J].山西交通科技，2017（5）：74-76.

[3]吴德兴，任小峰，郑国平.公路特长隧道通风与照明系统协同集约化设计探索[J].交通运输研究，2017（6）：40-45.

（作者单位：中铁十四局集团第二工程有限公司）