公路隧道通风设计问题

公路隧道通风设计问题

康林江

中国中铁七局集团第三工程有限公司陕西西安710032

摘要：首先介绍了公路隧道通风设计的重要性，重点分析了公路隧道通风设计中存在的问题，如交通量预测、交通量与行车速度的关系、隧道内污浊空气的稀释标准、稀释空气异味的需风量计算等。结论证实，公路隧道的通风问题是公路隧道建设中不容忽视的问题，采取恰当的措施解决通风设计中存在的问题，让公路隧道的通风设计更加完善。

关键词：公路隧道；通风设计；问题与措施

在我国公路建设工作的发展下，公路隧道的建设长度越来越长，大量特长公路隧道出现，公路隧道设计的一个重要难题就是通风问题，隧道通风系统的设计不仅增加了工程造价，运营费用也不断上升，为此，必须要关注公路隧道通风技术的应用质量。

1公路隧道通风技术的重要性

随着我国经济的发展，公路交通的规模也不断扩大，人们对公路隧道的安全性、舒适性和健康性有了更高的要求。隧道是一个相对封闭的环境，而车辆行驶过程中产生的尾气、烟尘会在隧道内累计，不会扩散到大气中。汽车尾气中含有很多有害成分，严重影响了隧道内的空气质量，更是对人类的健康产生了威胁。污染物的累积以及扬起的灰尘都会降低隧道内的能见度，减小车辆的有效视距，影响行车安全和维护工作。此外，污染物也会对隧道结构产生影响，缩减其使用寿命。所以，在隧道内安装通风装置，将隧道内的有害气体稀释和排出，保证隧道内的空气质量和相对舒适的环境是十分重要的。

2通风设计原则

2.1通风系统

掘进工作面都应该按照独立通风标准进行设计，不得将任意两个工作面之间连接进行通风。隧道所实际需要的风量大小，应该依据爆破排烟、同时进行施工的最大人员数量和有毒气体最大排出量分别予以测算，并按允许风速进行检验，采用其中的最大值。隧道施工中，对集聚的空间和衬砌模板台车附近区域，可采用空气引射器气动风机等设备，实施局部通风的办法。隧道在施工期向，应实施连续通风。

2.2通风设备

（1）压入式通风机应该装置于洞内外新鲜风流中，抑制污风循环。通风机要事先准备好两路电源，且装置风电闭锁系统，当一路电源发生故障，可以将另一路电源在短时间内迅速接入，以避免风机长时间停运。（2）应该准备一套与常用通风机性能一致的备用机，并经常进行通电检查，确保能够在应急情况下正常使用。（3）隧道掘进工作面周围的局部通风机，都要采用专有变压器、专有开关设备、专有线路及专有风电闭锁、瓦电闭锁进行供电。（4）隧道应采用抗静电、阻燃的风管。风管口到开挖面的距离应控制在≤5m范围内。风管每100m漏风率应控制在≤2%范围内。

3公路隧道通风设计中存在的问题

3.1交通量预测

要确定公路隧道是否需要建设以及建设的规模，就需要分析当前区域的交通量，确定交通量是严谨的科学推导过程，但是由于多种主客观因素的影响，导致交通量预测的实际结果不够准确。在确定工程建设可行性环节，为了提高工程立项的概率，往往会夸大工程规模和交通量，导致通风设备、土建、运营管理等资源的浪费；而在一些经济较发达的地区，由于近年来经济水平发展速度较快，因此交通量也随之急剧增长，对交通量的预测小于交通量增长的实际情况，导致现有的通风设备、通风方式难以满足公路隧道的通风需求，这种情况在很多公路隧道中已经有所体现。例如成渝高速的中梁山隧道，现在的实际交通量已经超过每天30000辆，远远超出设计交通量每天22000辆。随着当地经济水平的提升，交通量增长势必会更加快速，在这种情况下，准确预测交通量就更加重要，也更加困难，同时，处理好交通量与汽车尾气污染的关系也是值得研究的问题。

3.2交通量与行车速度的关系

公路隧道中，计算行车速度采用的是车辆洞内行车的线形行车速度，在部分公路隧道的通风设计和计算中，直接按照我国出台的相关规范给出的行车速度和交通量取值，这种方式有失偏颇。实际行车速度、交通量和车流密度三者之间有对应关系，当交通量和车流密度较小时，行车速度能够达到最大，随着交通量和车流密度的增加，行车速度就会随之下降，然后达到一个合理的速度，当车流密度继续增加时，交通量会随之减小，车速也会随之降低，最终形成阻塞。表1为某高速公路隧道实际通行能力和平均形成速度，前期预测交通量比二级服务水平实际通行量要小很多，前期平均行程速度能偶达到80km/h，而后期则只能达到62km/h。因此，在通风计算中，前期车速最大只能取到80km/h，

后期车速最大只能取到60km/h。

3.3隧道内污浊空气的稀释标准

隧道内污浊空气主要来自机动车排放的尾气，其中包括颗粒物、二氧化碳、一氧化碳和二氧化氮等常见有毒有害气体，隧道通风设计中，主要控制颗粒物和一氧化碳，一氧化碳对人体健康影响最为显著，我国针对公路隧道内的一氧化碳稀释标准尚无统一规范。1999年交通部出台的公路隧道通风照明设计规范中规定的一氧化碳浓度标准如表2：

可以看出，我国现行的一氧化碳稀释标准仅仅满足人正常的生理感受，没有考虑到公路隧道内的行车安全等因素，因此需要对一氧化碳稀释标准进行修订，改善公路隧道内环境和舒适度，为行车安全打下良好的基础。

3.4稀释空气异味的需风量

计算稀释空气异味也是为了确保行车舒适性和安全性，规范要求隧道内空间的换气频率应在每小时5次以上，如果是特长隧道或者隧道交通量不大，则可以根据实际情况减少到每小时4次或者3次，但是规范中并未指明交通量较小的具体界限，因此对于采用4次还是3次的标准也没有具体规定，以雁门关隧道右线为例，换气频率为每小时4次的需风量比每小时3次的需风量多了33.3%。实际上，稀释空气异味的需风量计算，仅需要考虑隧道的断面面积和长度，与交通量关系不大，如果将稀释空气异味的需风量作为控制需风量，那么不论隧道交通量如何，需风量都是相同的，这就意味着隧道内的通风设备需要连续不停运转，显然这不符合实际情况。

3.5火灾通风计算的相关内容

公路隧道通风除了要满足正常运营，还要满足发生火灾时的救援通风需求，两者应该区别考虑。隧道火灾的随机性很强，提前预防困难很大，再加上隧道内环境封闭，给救火带来了很大困难，一旦发生火灾，往往损失惨重，救火防灾是目前公路隧道的运营难点，也是今后必须研究的重点。对于救火防灾的通风需求，要综合考虑和研究多种因素，如防火区段划分、烟流排出速度、排出路径、降温措施等，在通风设计初期，往往无法考虑到上述的多种需求，因此要分层次、分阶段进行研究，将正常通风与防火救灾预案等综合考虑，逐步深入研究。

结束语：

我国公路隧道通风技术有了一定的成果，但是与世界一流水平相比，还有很大的差距。而未来随着我国隧道建设速度的加快，对通风系统也会提出新的要求，通风系统的未来将朝着综合化、网络化、智能化和节能化的趋势发展。

参考文献：

［1］胡彦杰，邓敏，杨涛．双洞互补式通风在大别山隧道中的应用研究［J］．交通科技，2011（2）．

［2］张光鹏，雷波，田明力．空气交换方法在公路隧道纵向通风中的应用研究［J］．现代隧道技术，2011（1）．