摩天岭隧道斜、竖井通风方案比选

李宇翔

(辽宁省交通规划设计院有限责任公司 沈阳市 110166)

1 工程概述

1.1 隧道概况

摩天岭隧道位于辽宁省本溪市本溪县与桓仁县交界处，呈近东-西向展布，为分离式隧道，地貌为剥蚀构造中低山地貌，地势起伏较大。隧道穿过山体最大标高1295.44m，最低标高在隧道出口为587.43m，相对高差708.01m。隧道进口端山坡坡度较陡，自然坡度一般35°～45°；出口端山坡坡度较缓，自然坡度一般10°～20°。植被发育，水土保持良好[1]，隧道平纵线形情况见表1。

表1 隧道平纵线形情况

1.2 设计标准

摩天岭特长隧道按照设计时速为100km/h的双向四车道高速公路标准进行设计，隧道建筑限界主要指标为[2-4]：建筑限界净宽0.75+0.75+2×3.75+1+0.75=10.75m，建筑限界净高5.0m。

2 隧道通风方案比选

目前国内运营或者在建的L≥5000m的隧道一般采用分段纵向式通风。结合国内外发展情况和本工程特点，根据摩天岭隧道平面线性、纵坡形式、交通量大小及组成，初步得出四种通风方案，从土建建设费用、通风系统建设费用，运营期间电费以及工期等方面进行综合比选，从而得出最优的通风方案。

根据隧道具体情况，结合通风需求、施工工期、施工便捷性、造价等因素，对下述四种方案进行论证比选[5-6]。

2.1 左右线均采用单斜井两段式纵向送排式通风(简称双斜井方案)

如图1所示，摩天岭隧道设置一座双洞斜井，左、右洞各自设置单斜井(斜井分隔成送风道、排风道)，1#、2#斜井分别长1432m、1321m，地面设置风机房，风机房内设置大型轴流送、排风机，通过斜井与每条隧道连接。将隧道左、右洞沿行车方向分成两段进行通风。每条隧道通风区段的划分见表2。

图1 隧道通风示意图(方案一)

表2 隧道通风区段划分表(方案一)

结合预测交通量、交通组成分析、隧道内空断面、纵坡、行车速度、通风标准，分别计算不同设计年份、不同工况、隧道各段的需风量，计算结果见表3。

表3 通风各区段需风量、风速、控制因素汇总表(方案一)

正常运营工况下左右洞两段风速较为均匀，行车环境好。火灾工况下左洞最长排烟区段长度为2850m，右洞最长排烟区段长度为3000m，排烟效果好。通风斜井主要参数见表4。

表4 通风井主要参数表(方案一)

2.2 左右洞均采用单竖井两段式纵向送排式通风(简称双竖井方案)

如图2所示，隧道设置一座双洞竖井，左、右洞各自设置单竖井(斜井分隔成送风道、排风道)，竖井深均为120m，地面设置风机房，风机房内设置大型轴流送、排风机，通过竖井与每条隧道连接。将隧道左、右洞沿行车方向分成两段进行通风。每条隧道通风区段的划分如表5。

图2 隧道通风示意图(方案二)

表5 隧道通风区段划分表(方案二)

结合预测交通量、交通组成分析、隧道内空断面、纵坡、行车速度、通风标准，分别计算不同设计年份、不同工况、隧道各段的需风量，计算结果见表6。

表6 通风各区段需风量、风速、控制因素汇总表(方案二)

正常运营工况下左右洞两段风速近期较为均匀，远期风速不均匀，行车环境一般。火灾工况下左洞最长排烟区段长度为4425m，右洞最长排烟区段长度为4435m，均小于5000m满足规范要求。通风竖井主要参数见表7。

表7 通风井主要参数表(方案二)

2.3 左线采用单斜井、右线采用单竖井两段式纵向送排式通风(简称斜井加竖井方案)

如图3所示，隧道左洞设置一座斜井(斜井分隔成送风道、排风道)，右洞设置一座竖井(竖井分隔成送风道、排风道)。地面设置风机房，风机房内设置大型轴流送、排风机，通过斜井、竖井分别与左、右洞条道连接。将隧道左、右洞沿行车方向分成两段进行通风。每条隧道通风区段的划分如表8。

图3 隧道通风示意图(方案三)

表8 隧道通风区段划分表(方案三)

该方案为通风方案一与通风方案二的结合，因此左、右洞隧道内需风量计算、射流风机、轴流风机的计算不在累述，具体数值以及计算过程可参见前文。

2.4 左右洞均采用全射流通风方式

通风方案四全射流通风方式经计算，平时通风时隧道内最大风速为6.30m/s，满足规范要求不大于10m/s,但火灾时烟气最大行程大于5000m，不满足《公路隧道通风设计细则》JTG/T D70/2-02—2014,不利于火灾时人员逃生。故不推荐全射流通风方式，不做为方案进行比选。

3 隧道通风方案综合比选

竖井施工需垂直运输，需要一套专门设施，主要有提升绞车、吊盘、抓岩机、吊桶、稳车、信号和安全设施等。 竖井出渣与下料均为垂直运输，本身无辅助主洞施工能力。斜井优势在于通风效果、排烟方便性更好，可辅助主洞施工，加快工程进度。由于本隧道斜井本身长度较大，土建费用远高于竖井，且对主洞加快施工工期不显著。针对各方案进行分析对比见表9。

表9 通风方案对比分析表

摩天岭隧道通风系统方案二(双竖井方案)的工程造价在三个方案中最低，同时能够满足通风需求。

4 结论及建议

经过比选，几种方案均能满足安全和功能要求。但是由于方案二(双竖井方案)土建费用最低，比方案一节省约8500万元，比方案三节省约4200万元。同时，方案二设备费用和运营费用最少，综合考虑各项因素，建议方案二为推荐方案。