隧道通風(fēng)講義

1、隧道通風(fēng)講義隧道通風(fēng)tunnel ventilation零、引言1、我國(guó)是世界上隧道發(fā)展最快的國(guó)家 2002年11月6日交通部副部長(zhǎng)胡希捷向多名中外專家宣布，中國(guó)已成為世界上隧道最多、最復(fù)雜、發(fā)展最快的國(guó)家。 據(jù)交通部統(tǒng)計(jì)，世紀(jì)年代，我國(guó)僅有多座隧道，總長(zhǎng)約.公里。六七十年代，我國(guó)干線公路上曾修建了百米以上的公路隧道。年修建的北京至山西原平公路上，修建了兩座米以上的隧道，已是非常大的工程。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到年，我國(guó)公路隧道通車?yán)锍虄H為公里，數(shù)量為座。年發(fā)展到座，總長(zhǎng)公里。隧道平均長(zhǎng)度為米，均是二級(jí)以下的短隧道為主。 據(jù)交通部總工程師風(fēng)懋潤(rùn)介紹，近年來(lái)，我國(guó)已修建了不少長(zhǎng)隧道、特長(zhǎng)隧道以及隧道群。其中，

2、主要有：年建成的成渝高速公路上的中梁山隧道，長(zhǎng)公里多，解決了我國(guó)長(zhǎng)大公路隧道的通風(fēng)問(wèn)題；年通車的四川省川藏公路上二郎山隧道，長(zhǎng)公里多，是連接西藏與內(nèi)地的重點(diǎn)工程；年通車的四川廣安地區(qū)華鎣山公路隧道，長(zhǎng)公里，是我國(guó)目前已通車的最長(zhǎng)公路隧道。 近年來(lái)，我國(guó)交通部門每年投入大量科研經(jīng)費(fèi)，已摸索出成套隧道施工技術(shù)。年通車的浙江省甬臺(tái)高速公路大溪嶺隧道，是我國(guó)自行設(shè)計(jì)施工，采用國(guó)產(chǎn)材料設(shè)備為主的現(xiàn)代化大型隧道，隧道內(nèi)設(shè)置了照明、通風(fēng)、防火、監(jiān)控等完善的運(yùn)營(yíng)機(jī)電設(shè)施；長(zhǎng)公里的北京八達(dá)嶺高速公路潭峪溝隧道，單洞開(kāi)挖寬度約米，為我國(guó)車道公路隧道修建積累了經(jīng)驗(yàn)；沈大高速公路中一條隧道為單向車道行車，單洞開(kāi)挖寬度

3、約米；上海的車道沉管越江隧道已經(jīng)建成，標(biāo)志著我國(guó)在沉管隧道領(lǐng)域達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。 風(fēng)懋潤(rùn)說(shuō)，按照交通部規(guī)劃，我國(guó)年內(nèi)將新建成萬(wàn)公里新路，“五縱七橫”國(guó)道主干線將貫通。年內(nèi)，我國(guó)將再建設(shè)總長(zhǎng)公里以上的公路隧道。正建設(shè)的終南山隧道全長(zhǎng)公里，長(zhǎng)度居亞洲第一，世界第二；湖南雪峰山隧道長(zhǎng)公里多；西安漢中高速公路上穿越秦嶺的三座特長(zhǎng)隧道群總長(zhǎng)公里，全線隧道總長(zhǎng)公里；上海崇明島和武漢的長(zhǎng)江上將建設(shè)大型過(guò)江通道工程。 我國(guó)現(xiàn)在有鐵路隧道座，總長(zhǎng)度為公里，為世界第一；我國(guó)公路隧道總數(shù)已達(dá)座，總長(zhǎng)度公里，分別是改革開(kāi)放之初的.倍和倍，是世界上公路隧道最多的國(guó)家。 2、世界第二的公路隧道秦嶺終南山隧道 目前正在修

4、建的秦嶺終南山隧道，是我國(guó)最長(zhǎng)的公路隧道，居亞洲第一，世界第二。 據(jù)交通部提供的資料，秦嶺終南山隧道位于我國(guó)西部大通道內(nèi)蒙古阿榮旗至廣西北海國(guó)道上西安至柞水段，在青岔至營(yíng)盤間穿越秦嶺，全長(zhǎng).公里，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為高速公路雙洞四車道，行車速度為每小時(shí)公里。 終南山隧道2002年月由國(guó)家發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)批準(zhǔn)立項(xiàng)建設(shè)，設(shè)計(jì)工期為個(gè)月，總投資約億元人民幣。 隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)暫定為年，安全等級(jí)為一級(jí)。隧道內(nèi)將設(shè)置有照明、通風(fēng)、消防、通信、監(jiān)控、供電、救援、危險(xiǎn)品檢查等系統(tǒng)，以保障隧道運(yùn)營(yíng)正常安全。 3、瑞士“新千年隧道”瑞士投資140億瑞士法郎的這項(xiàng)“世紀(jì)工程”的核心部分是挖掘兩條世界上最長(zhǎng)的鐵路隧道57公里長(zhǎng)

5、的圣哥達(dá)新鐵路隧道和36公里長(zhǎng)的勒奇山鐵路隧道。該項(xiàng)工程是瑞士有史以來(lái)工期最長(zhǎng)、工程量最大、投資最高和工程技術(shù)人員最多的一項(xiàng)鐵路運(yùn)輸建設(shè)工程。 1871年法國(guó)和意大利之間的塞尼山開(kāi)鑿了第一條鐵路隧道，以后又建成多條，其中于1922年竣工的瑞士和意大利間長(zhǎng)19.8公里的辛普朗隧道是世界上最長(zhǎng)的鐵路隧道之一。1965年法國(guó)和意大利共同建成長(zhǎng)11.6公里的勃朗峰公路隧道。1980年瑞士建成的長(zhǎng)16.3公里圣哥達(dá)隧道是目前世界上最長(zhǎng)的公路隧道。根據(jù)歐盟的估計(jì)，穿越阿爾卑斯的陸路交通量每8年便翻一番，目前瑞士道路交通已達(dá)到極限。特別是貨運(yùn)交通，問(wèn)題最嚴(yán)重的是從瑞士中部的盧塞恩到意大利米蘭的高速公路，幾乎

6、全部到意大利北部經(jīng)濟(jì)中心的貨運(yùn)都通過(guò)這里。自從2001年秋該隧道發(fā)生火災(zāi)以來(lái)，瑞士對(duì)貨運(yùn)車輛通行實(shí)行定額制，經(jīng)常出現(xiàn)嚴(yán)重的堵車現(xiàn)象。而到了假期，穿越阿爾卑斯山脈的通道幾乎癱瘓。 據(jù)悉，到2014年“新千年隧道”項(xiàng)目全部完工時(shí)，列車無(wú)需再“翻山越嶺”，隧道以海拔500米的高度穿越阿爾卑斯山脈。因此，隧道內(nèi)部比較平緩，客、貨車不僅運(yùn)載量增加，而且速度也極大提高。客運(yùn)列車在隧道內(nèi)的速度可達(dá)到每小時(shí)240公里。而每小時(shí)160公里貨運(yùn)列車的速度比現(xiàn)在提高了一倍。從瑞士蘇黎世到意大利米蘭每小時(shí)有一班列車，時(shí)間從現(xiàn)在的5小時(shí)減少到2.5個(gè)小時(shí)，年運(yùn)送乘客2000萬(wàn)人次。 “新千年隧道”之所以被稱為是“全世界

7、最安全的隧道”，與瑞士人防患于未然的安全理念分不開(kāi)。首先，隧道設(shè)計(jì)為雙隧道單向行駛，完全避免了兩車相撞事故的發(fā)生。其次，隧道內(nèi)每隔333米就有一個(gè)緊急出口，設(shè)立了多個(gè)緊急救援車站、多條雙層人員應(yīng)急疏散通道和強(qiáng)勁的通風(fēng)系統(tǒng)。所有車站均與應(yīng)急通道相連。一旦發(fā)生緊急情況，乘客可以很快進(jìn)入應(yīng)急通道，通風(fēng)系統(tǒng)將新鮮空氣送入應(yīng)急通道，同時(shí)將廢氣從上層排出，避免人員在隧道內(nèi)窒息。第三，由于列車在隧道內(nèi)速度很快，司機(jī)根本無(wú)法看到傳統(tǒng)意義上的指示燈，因此，設(shè)計(jì)人員將傳感警示燈安裝在鐵軌的枕木上，直接將信息傳給司機(jī)。第四，鐵軌下部每隔幾十米就被一塊橫板隔斷。導(dǎo)游解釋說(shuō)，這樣做的目的是，一旦運(yùn)載液體有害物質(zhì)的車輛發(fā)

8、生事故，可以防止有害液體隨坡外溢，將其控制在最小范圍內(nèi)。 一、隧道分類公路隧道 鐵路隧道 地鐵隧道 礦用隧道二、隧道通風(fēng)的目的1、 公路隧道稀釋CO，保證衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)稀釋煙霧，保證可見(jiàn)度排除煙霧，用于火災(zāi)防排煙公路隧道通風(fēng)的目的是要保證隧道正常交通運(yùn)行時(shí)能稀釋汽車尾氣中的CO濃度和煙霧濃度，保持隧道內(nèi)空氣清新，又要在隧道一旦發(fā)生火災(zāi)時(shí)具有一定的排煙能力。同時(shí)要盡量減少隧道的污染空氣和風(fēng)機(jī)運(yùn)行噪聲對(duì)隧道洞口周圍環(huán)境的污染和影響，應(yīng)符合國(guó)家大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)。2、 鐵路隧道稀釋氮氧化物，保證衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)排出余熱，保持正常工作條件排除煙霧，用于火災(zāi)防排煙應(yīng)該注意，即使是采用電力機(jī)車和全部

9、電氣化的鐵路隧道，機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)也是必不可少的。這是因?yàn)椋翰徽撛鯓与姎饣蔫F路隧道，電力機(jī)車在運(yùn)行中，由于機(jī)車受電弓與接觸網(wǎng)滑動(dòng)接觸經(jīng)常會(huì)脫離而放電，從而在隧道內(nèi)也產(chǎn)生一定量的氮氧化合物有害氣體，特別是對(duì)行車密度大的長(zhǎng)大隧道，這種情況就更為嚴(yán)重。同時(shí)，對(duì)埋深數(shù)十公里的長(zhǎng)隧道，由于地?zé)嵋约皺C(jī)車在隧道中消耗的功率轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷l(fā)在隧道中，當(dāng)列車密度大時(shí)可使隧道內(nèi)的氣溫很高。為保持隧道內(nèi)正常的工作條件，要求夏季溫度低于30，冬季低于25。這就必須通過(guò)機(jī)械通風(fēng)以降低隧道內(nèi)的溫度和濕度。于是，通風(fēng)的目的由對(duì)蒸汽機(jī)車和內(nèi)燃機(jī)車通過(guò)的隧道以排除有害氣體和煙塵為主轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)電力機(jī)車通過(guò)長(zhǎng)隧道以降溫除濕為主。此外，

10、在電力機(jī)車運(yùn)行的雙線長(zhǎng)隧道中，當(dāng)雙向都有列車運(yùn)行時(shí)，列車的活塞作用不能向隧道內(nèi)引入新鮮空氣，也需用通風(fēng)機(jī)向隧道內(nèi)送人新鮮空氣以滿足旅客的生理需要。三、隧道通風(fēng)的方法1、自然通風(fēng)2、機(jī)械通風(fēng)一般情況下，機(jī)械通風(fēng)方式按隧道內(nèi)空氣流動(dòng)的方向分為3類，即使用通風(fēng)風(fēng)道的縱流方式；只設(shè)送風(fēng)道或排風(fēng)道的半橫流方式；以及送風(fēng)和排風(fēng)兩個(gè)風(fēng)道都設(shè)置的橫流方式。縱流通風(fēng)方式 縱流通風(fēng)方式就是指從一邊洞口直接向車道內(nèi)送入新鮮空氣，從另一側(cè)洞口抽出隧道內(nèi)的污染空氣的方法。它與自然通風(fēng)原理一樣，對(duì)于低風(fēng)速，空氣也可看作是不可壓縮流體；所以認(rèn)為，在這種情況下，隧道內(nèi)縱向流動(dòng)的空氣的風(fēng)速?gòu)娜肟诘匠隹谑且粯拥摹?使用這種方式，

11、隧道內(nèi)的空氣污染濃度朝出口方向線性增加，見(jiàn)圖1。 當(dāng)沒(méi)有交通風(fēng)和自然風(fēng)，隧道內(nèi)的風(fēng)速為時(shí)，所需風(fēng)壓可由下式算出：式中：所需風(fēng)壓，Pa 隧道入口的損失系數(shù)； 隧道壁面的磨損系數(shù)； 隧道長(zhǎng)度，m；當(dāng)量直徑，m； 空氣密度，kg/m3； 隧道內(nèi)風(fēng)速，m/s。對(duì)于這種通風(fēng)方式，摩擦損失隨隧道長(zhǎng)度成比例增加，相應(yīng)的所需風(fēng)壓也就增加，從而通風(fēng)動(dòng)力也要增加。 為了時(shí)常確保所需的車道風(fēng)速，從隧道入口至內(nèi)部，可設(shè)置能產(chǎn)生風(fēng)壓的射流式通風(fēng)機(jī)械，即在洞口設(shè)置射流風(fēng)機(jī)的辦法，射流風(fēng)機(jī)噴射口的風(fēng)速可達(dá)2530m/s，利用它所產(chǎn)生的風(fēng)壓上升，以抵消部分通風(fēng)阻力，從而帶動(dòng)空氣的流動(dòng)。因此種風(fēng)機(jī)外形尺寸較小，把它設(shè)置在與車道

12、軸線平行的上方建筑界限之外，對(duì)于車輛不會(huì)產(chǎn)生不良影響，作為縱流通風(fēng)裝置使用，效果很好。 在各種機(jī)械通風(fēng)方式中，縱流方式是最簡(jiǎn)單的一種，它是以自然通風(fēng)為主體，僅在條件惡劣的情況下才用機(jī)械通風(fēng)作補(bǔ)充的極其合理的一種方式，但由于這種方式的通風(fēng)動(dòng)力與隧道長(zhǎng)度成比例增大，要想辦法來(lái)消除該缺點(diǎn)。因此可采用在隧道中間設(shè)置豎井的方式來(lái)解決，即利用該豎井進(jìn)行排風(fēng)，從兩端洞口吸入外氣，在豎井兩側(cè)車道內(nèi)的風(fēng)向相反，見(jiàn)圖2，如果豎井位于隧道的正中央，一般而言，因有交通流強(qiáng)度差別和自然風(fēng)影響，濃度分布并不對(duì)稱，特別是在單向交通的情況下，位于豎井前面的區(qū)間，因交通流受順風(fēng)影響，濃度分布并不對(duì)稱，因此豎井位置應(yīng)由隧道中央向

13、出口一側(cè)移動(dòng)。半橫流方式半橫流方式是沿車道設(shè)置獨(dú)立的通風(fēng)風(fēng)道，使車道風(fēng)速發(fā)生變化，隧道內(nèi)各處的污染濃度基本接近一定值，該方式的標(biāo)準(zhǔn)方法稱為送風(fēng)風(fēng)道方式。因此該方式是用送風(fēng)風(fēng)道，沿車道空間連續(xù)吹出新鮮空氣，其特征見(jiàn)圖3。對(duì)于單向交通隧道，往往朝入口一端洞口吹出的更多。從新鮮空氣風(fēng)道到車道的吹出口，如果接近汽車排氣孔高度，排出的廢氣可直接擴(kuò)散稀釋，對(duì)后續(xù)車輛無(wú)不良影響。還有火災(zāi)時(shí)可使煙朝天井方向擴(kuò)散，因此該吹出口最好設(shè)在車道兩側(cè)的下方，在行駛方面一般來(lái)說(shuō)要比縱流方式有利。對(duì)于半橫流方式，最希望的是送風(fēng)風(fēng)道型式，但如果隧道長(zhǎng)度增加，縱向的車道風(fēng)速就會(huì)過(guò)大，因此以適當(dāng)?shù)拈g距依靠豎井等來(lái)集中排風(fēng)，見(jiàn)圖3

14、，就能克服該缺點(diǎn)，并能控制最大風(fēng)速。這時(shí)豎井中需要使用排氣風(fēng)機(jī)，因?yàn)槭菑能嚨乐苯映槌隹諝?，與排風(fēng)風(fēng)道時(shí)比較，壓力損失要小得多，消耗的通風(fēng)動(dòng)力也就少，但豎井工程量增加。另一種是用風(fēng)道排風(fēng)，見(jiàn)圖4，該方式的運(yùn)行效率要比送風(fēng)方式差，另外對(duì)于單向交通的隧道在入口處有大的風(fēng)速向隧道內(nèi)吹入，此外若在入口端半邊設(shè)置排風(fēng)道，在出口端邊設(shè)置送風(fēng)道，可使車道風(fēng)方向經(jīng)常與交通流方向一致，但出口易受逆壓影響。若發(fā)生阻塞時(shí)，易造成送風(fēng)和排風(fēng)兩連接處的風(fēng)道短路，通風(fēng)量就下降到所需風(fēng)量的1/2左右，因而必需使某一端的通風(fēng)道區(qū)間反向運(yùn)轉(zhuǎn)，改成全送風(fēng)成全排風(fēng)形式。但在實(shí)際上，一旦風(fēng)道改為送風(fēng)，就會(huì)產(chǎn)生許多煤煙，不可能實(shí)施。橫流

15、方式橫流方式是送風(fēng)道和排風(fēng)道各自設(shè)在車道下面和天花板上面，由送風(fēng)機(jī)送出新鮮空氣，沿著隧道方向在送風(fēng)道內(nèi)流動(dòng)，并設(shè)置等間距的送風(fēng)支管，各自等量吹向風(fēng)道，新鮮空氣在車道內(nèi)與污染空氣相混合，由天花板上等間距設(shè)置的排風(fēng)支管排風(fēng)，各自等量的吸出污染空氣在排風(fēng)道內(nèi)沿隧道方向流動(dòng)，由排風(fēng)道排至大氣中。因此采用這種方法，送排風(fēng)用的兩種風(fēng)機(jī)都是必要的，在車道外沿著隧道的全線要設(shè)有送風(fēng)道和排風(fēng)道也是必要的，見(jiàn)圖6。這種方式是把車道作為橫斷面來(lái)通風(fēng)的，存在有隧道長(zhǎng)度方向空氣污染濃度是相等的，縱方向無(wú)空氣流動(dòng)，不會(huì)給司機(jī)有不快感；火災(zāi)時(shí)不必?fù)?dān)心蔓延等優(yōu)點(diǎn)。但開(kāi)拉斷面大，通風(fēng)動(dòng)力費(fèi)高，造價(jià)非常昂貴。通風(fēng)方式的選擇，應(yīng)該

16、從隧道的長(zhǎng)度、交通量、坡度，地形等多方面考慮決定，而且要采用對(duì)該隧道最經(jīng)濟(jì)的方法來(lái)進(jìn)行比較而定。過(guò)去從車道風(fēng)速受限制考慮，所以著眼于采用橫流或半橫流通風(fēng)方式，然而這兩種通風(fēng)方式均設(shè)有風(fēng)道，必然增大隧道斷面，增大建設(shè)費(fèi)用，另外管路系統(tǒng)的壓力損失也較大?？梢哉f(shuō)這是耗能較大的通風(fēng)方式。 縱流方式無(wú)需通風(fēng)管道，從而也無(wú)需增大隧道斷面。特別是在單向交通隧道中能全部利用汽車活塞風(fēng)作用，所以是一種經(jīng)濟(jì)的節(jié)能型通風(fēng)方式。但在通風(fēng)穩(wěn)定性方面和對(duì)通行車輛影響方面等還存在一些問(wèn)題。然而根據(jù)射流風(fēng)機(jī)型縱向通風(fēng)的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，以及用豎井把隧道劃分為適當(dāng)?shù)耐L(fēng)區(qū)段等措施，采用節(jié)能型的縱向通風(fēng)方式越來(lái)越受到重視。 四、隧道通風(fēng)

17、設(shè)計(jì)1、 標(biāo)準(zhǔn)按公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ026.1999并參考PIARC(國(guó)際道路協(xié)會(huì)常設(shè)委員會(huì))1991的推薦值2、 設(shè)置機(jī)械通風(fēng)的條件雙向交通隧道：L：隧道長(zhǎng)度（m）N：設(shè)計(jì)交通量（輛/h）單向交通隧道：3、隧道通風(fēng)要求單向交通隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速10m/s；雙向交通隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速8m/s；人車混合交通隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速7m/s。4、CO設(shè)計(jì)濃度和煙霧設(shè)計(jì)濃度CO設(shè)計(jì)濃度（ppm）通風(fēng)方式 隧道長(zhǎng)度1000m3000m（2000m）全橫向、半橫向250200縱向300250交通阻滯300人車混合通行150（100）煙霧設(shè)計(jì)濃度K計(jì)算行車速度（km/h）100806040K(m-1)0.00650.0

18、0700.00750.0090以上為采用鈉燈光源，若采用熒光燈光源，設(shè)計(jì)濃度提高一個(gè)等級(jí)5、通風(fēng)量通風(fēng)量max(稀釋CO需風(fēng)量、稀釋煙霧需風(fēng)量、稀釋異味需風(fēng)量)隧道全長(zhǎng)稀釋CO的需風(fēng)量（m3/s）；隧道全長(zhǎng)CO排放量（m3/s）；標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；隧址設(shè)計(jì)氣壓。CO基準(zhǔn)排放量，可取0.01m3/輛km；考慮CO的車況系數(shù)，高速公路、一級(jí)公路取1.0，其余公路取1.11.2；車密度系數(shù)，車速越快，系數(shù)越小，可取0.66；海拔高度系數(shù)，海拔越高，系數(shù)越大；車型系數(shù)，柴油車取1，汽油車取1.07.0；考慮縱坡車速系數(shù)；隧道長(zhǎng)度，m；車型類別數(shù)；相應(yīng)車型的設(shè)計(jì)交通量（輛/h）。隧道全長(zhǎng)稀釋煙霧的需風(fēng)量（m3

19、/s）； 隧道全長(zhǎng)煙霧排放量（m2/s）；煙霧設(shè)計(jì)濃度（m1）；煙霧基準(zhǔn)排放量，可取2.5m2/輛km；考慮煙霧的車況系數(shù)，高速公路、一級(jí)公路取1.0，其余公路取1.21.5；車密度系數(shù)，車速越快，系數(shù)越小，可取0.66；海拔高度系數(shù)，海拔越高，系數(shù)越大；車型系數(shù)，輕型貨車取0.4，集卡取34；考慮縱坡車速系數(shù)；隧道長(zhǎng)度，m；柴油車車型類別數(shù)；相應(yīng)車型的設(shè)計(jì)交通量（輛/h）。稀釋異味的通風(fēng)量：換氣次數(shù)不低于5次，換氣風(fēng)速不應(yīng)低于2.5m/s。6、阻力自然風(fēng)阻力、交通通風(fēng)力、通風(fēng)阻抗力具體計(jì)算見(jiàn)公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ026.1999五、射流風(fēng)機(jī)的布置1、 射流風(fēng)機(jī)簡(jiǎn)介射流風(fēng)機(jī)是一種特殊設(shè)

20、計(jì)的軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)出口的氣流平均速度30m/s左右。由于其具有較大的出口動(dòng)量，因此被廣泛應(yīng)用于各種中短距離的隧道通風(fēng)，以降低隧道內(nèi)廢氣濃度，提高可見(jiàn)度，維護(hù)人員的健康和車輛通行安全。在突發(fā)性事故中，用來(lái)緊急排出一氧化碳和其它有毒氣體。由于射流風(fēng)機(jī)主要用于沿隧道縱向的氣體輸送，因此在結(jié)構(gòu)上采用軸流形式。 普通風(fēng)機(jī)是與一定的管路連接的，主要利用較高的靜壓克服管路的阻力，實(shí)現(xiàn)流體的輸送。一般要求能滿足一定的流量和總壓頭，而不需要較高的流速，因?yàn)榱鲃?dòng)損失與速度的平方成正比，所以利用動(dòng)能來(lái)輸送流體不合適，需要擴(kuò)壓器或后導(dǎo)葉把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能。 射流風(fēng)機(jī)是不連接任何管路的，靜壓能在出口處就立刻損失于大氣中

21、，起不到推動(dòng)氣體縱向運(yùn)動(dòng)的作用，只有包含在高速射流之中的動(dòng)能才起到輸送氣體的作用，所以我們希望風(fēng)機(jī)所做的功全部用來(lái)增加動(dòng)能，而靜壓增加越小越好。 推力是選擇射流風(fēng)機(jī)時(shí)的主要依據(jù)，它比全壓參數(shù)更加重要。射流風(fēng)機(jī)的推力定義為風(fēng)機(jī)進(jìn)口和出口之間的動(dòng)量變化，即質(zhì)量流量和平均速度的積：2、 射流風(fēng)機(jī)的布置公路隧道射流通風(fēng)系統(tǒng)如圖1所示。它是沿隧道長(zhǎng)度方向，按一定的間距在拱頂安裝若干組射流風(fēng)機(jī)，各風(fēng)機(jī)組以串聯(lián)方式產(chǎn)生縱向氣流，達(dá)到隧道通風(fēng)的目的。在相鄰的兩風(fēng)機(jī)組之間形成了一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單元通風(fēng)段，各段具有相同的氣流狀態(tài)，并依次相接形成了整個(gè)隧道內(nèi)的空氣流動(dòng)。紊流射流的基本特性表明，單元通風(fēng)段的流動(dòng)由兩個(gè)基

22、本部分組成，其流動(dòng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。前一部分是射流擴(kuò)散段，該段流動(dòng)保持了紊動(dòng)射流的基本特性，通風(fēng)效應(yīng)產(chǎn)生于射流的混摻卷吸作用，稱為射流的誘導(dǎo)通風(fēng)段。后一部分是均勻流段，該段屬于一般的壓力流動(dòng)，稱為射流的壓力通風(fēng)段。從能量觀點(diǎn)來(lái)看，兩個(gè)流段的不同通風(fēng)效應(yīng)，均是射流能量的不同形式的轉(zhuǎn)換結(jié)果。前段內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換表現(xiàn)為射流的誘導(dǎo)效應(yīng)，后段內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換來(lái)自射流的增壓效應(yīng)。這兩種效應(yīng)均隨射流的開(kāi)始而發(fā)生、又隨射流的結(jié)束而消失，它們之間又彼此密切相關(guān)。射流的混摻卷吸作用 這是各種形式的紊動(dòng)射流普遍具有的基本特性。射流通風(fēng)的射流是一種近壁的有限空間射流，它是在隧道的拱頂空間產(chǎn)生和流動(dòng)的，稱為主射流區(qū)。射流的混摻卷

23、吸作用主要在隧道的工作空間中進(jìn)行，稱為輔射流區(qū)。主射流區(qū)的流動(dòng)，是射流本身的慣性運(yùn)動(dòng)；輔射流區(qū)的流動(dòng)，是射流的混摻卷吸作用產(chǎn)生的誘導(dǎo)流動(dòng)。隨著射流的發(fā)展，射流速度逐漸減小，射流范圍不斷擴(kuò)大，而壓力則逐漸上升。就隧道通風(fēng)來(lái)說(shuō)，這一過(guò)程表現(xiàn)了射流所具有的誘導(dǎo)通風(fēng)效應(yīng)和增壓效應(yīng)。六、隧道火災(zāi)排煙1、 隧道火災(zāi)的特點(diǎn)（1）消防撲救難度大：隧道是封閉的狹長(zhǎng)空間，發(fā)生火災(zāi)后煙氣大而且不易散發(fā)，隧道愈長(zhǎng)愈難于排除；火災(zāi)時(shí)火勢(shì)集中，溫度高，輻射熱強(qiáng)。消防人員不易接近起火部位，滅火范圍受到限制，給消防撲救帶來(lái)巨大的困難。（2）火災(zāi)發(fā)展蔓延速度快：在隧道內(nèi)行駛的車輛攜帶有一定數(shù)量的燃料(易燃液體或可燃?xì)怏w)，起火

24、后會(huì)猛烈燃燒，以致發(fā)生爆炸。同時(shí)載重汽車裝有大量可燃貨物，也會(huì)加大燃燒的猛烈程度。車輛在行駛時(shí)產(chǎn)生一定的氣流，也給火勢(shì)擴(kuò)大帶來(lái)相應(yīng)的影響?；馂?zāi)時(shí)發(fā)煙量主要與可燃物物理、化學(xué)特性，燃燒狀態(tài)和供氣程度有關(guān)。城市隧道由于內(nèi)部空間較小，基本處于密閉狀態(tài)，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，隧道中空氣不足，多產(chǎn)生不完全燃燒，發(fā)煙量一般較大，而且產(chǎn)生的熱煙難以擴(kuò)散，導(dǎo)致城市隧道火災(zāi)初期升溫迅速，并產(chǎn)生較強(qiáng)的熱沖擊。德國(guó)研究機(jī)構(gòu)在模擬小汽車引發(fā)的可燃液體火災(zāi)得到的RABT曲線中，溫度在5min內(nèi)快速升高到1200，并在1200處持續(xù)90 min。（3）安全疏散困難：隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，煙霧和火焰立即向二個(gè)洞口方向蔓延，當(dāng)隧道有一定長(zhǎng)

25、度時(shí)，人員往往來(lái)不及逃離洞口，可能會(huì)被煙氣熏倒而致死，不少隧道火災(zāi)造成人員重大傷亡就足以說(shuō)明安全疏散是很困難的。（4）火災(zāi)造成直接的重大經(jīng)濟(jì)損失：火災(zāi)不僅造成車輛、貨物等損失，也會(huì)造成人員的傷亡事故。隧道頂部和地面也會(huì)因火災(zāi)而發(fā)生剝落、坍塌等損壞。一些長(zhǎng)度長(zhǎng)的現(xiàn)代化隧道還設(shè)有電子顯示屏、監(jiān)控裝置、排煙系統(tǒng)等設(shè)施，所以火災(zāi)發(fā)生會(huì)帶來(lái)重大損失。（5）火災(zāi)后會(huì)造成一段時(shí)間的交通中斷：隧道火災(zāi)燃燒猛烈，撲救時(shí)間長(zhǎng)(往往要幾個(gè)小時(shí)以致幾十個(gè)小時(shí))。通常會(huì)造成拱頂坍塌、地面破損、設(shè)施毀壞等情況，往往需要經(jīng)過(guò)幾天或數(shù)十天時(shí)間的修復(fù)才能通行。2、 火災(zāi)實(shí)例（1） 1999年3月24日，法國(guó)勃朗峰隧道中部有一輛

26、裝載面粉、黃油的貨車起火。火勢(shì)迅即發(fā)展到前方12輛車上，頓時(shí)隧道內(nèi)一片火海，雖經(jīng)消防人員奮力撲救，大火直到26日下午才被撲滅，約有3040人傷亡。（2） 1999年5月29日凌晨5時(shí)55分，奧地利最長(zhǎng)的高速公路隧道陶思隧道，長(zhǎng)6400m，在810m處一輛載有油漆和化工原料的貨車因故障在修理。后面駛來(lái)的車輛發(fā)現(xiàn)立即剎車，可緊跟而來(lái)一輛車卻未能剎住，撞車導(dǎo)致火災(zāi)，殃及60多輛汽車。由于隧道沒(méi)有設(shè)置自動(dòng)排煙和自動(dòng)滅火設(shè)施，給滅火救援帶來(lái)巨大困難。大火經(jīng)20h才被撲滅，火災(zāi)中死7人，傷49人。(3) 2000年5月28日，意大利都靈至巴多內(nèi)基亞的高速公路一個(gè)4000m長(zhǎng)的隧道發(fā)生火災(zāi)，這里距離邊境只有

27、20km?；馂?zāi)是由一輛羅馬尼亞貨車引起的，車內(nèi)裝載甜菜。當(dāng)時(shí)隧道內(nèi)大約有30人，其中有14人因吸人大量煙霧而中毒受傷。(4) 2000年10月24日上午9時(shí)45分，瑞士圣哥達(dá)隧道(號(hào)稱世界第二大公路隧道)，在南端1500m處，因兩輛貨車相接引起巨大的爆炸，導(dǎo)致100多米長(zhǎng)隧道頂部坍塌，坍塌物還砸毀另外幾輛過(guò)往車輛，煙霧和有毒氣體導(dǎo)致部分乘客身亡。高溫和濃煙阻礙了救援工作的順利進(jìn)行。該隧道穿越阿爾卑斯山，是瑞士南部通向意大利、德國(guó)的主要干道，2000年的流量達(dá)120萬(wàn)輛，運(yùn)送乘客數(shù)百萬(wàn)人。隧道內(nèi)設(shè)有火災(zāi)探測(cè)、排煙設(shè)施，每隔250m就設(shè)有緊急出口和安全避難設(shè)施，完善的消防設(shè)施避免了人員更大程度的傷

28、亡。但是火災(zāi)的高溫、灼熱、濃煙和爆炸，使消防人員幾次進(jìn)攻都無(wú)法進(jìn)入，而隧道又是那么長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)幾個(gè)小時(shí)后消防人員才接近現(xiàn)場(chǎng)，這次災(zāi)難共有139人死亡、失蹤。(5) 1999年9月30日凌晨5時(shí)許，我國(guó)浙江省甬臺(tái)溫高速公路湖霧嶺隧道(長(zhǎng)4115m)，由于一輛裝載9噸苯乙烯的槽車撞到隧道壁上，造成泄漏，消防隊(duì)出動(dòng)4輛消防車，封鎖了隧道，全力排險(xiǎn)，直到中午12時(shí)余才恢復(fù)通行。（6） 2002年1月10日上午9時(shí)45分，甬臺(tái)溫高速公路的長(zhǎng)3600m貓猩嶺隧道發(fā)生火災(zāi)。一輛河南商丘某運(yùn)輸公司滿載皮鞋等貨物的東風(fēng)牌5噸零擔(dān)貨車，在進(jìn)入隧道時(shí)，司機(jī)聞到有焦味，就停車檢查，剛打開(kāi)引擎蓋，立即騰起一股火焰，很快竄人

29、車廂，瞬間火光沖天，20min后還發(fā)生了爆炸。當(dāng)時(shí)后面車輛還在不斷駛?cè)耄淼览镆延?0余輛。經(jīng)交通、消防等部門緊急疏散人員，同時(shí)緊急關(guān)閉隧道，半個(gè)多小時(shí)后總算控制了火勢(shì)，車流也逐漸退去。由于處置及時(shí)，雖無(wú)人員傷亡，但隧道內(nèi)的電子顯示裝置、光纜、消防監(jiān)控、電子監(jiān)控等設(shè)施已被燒毀，約有100多米的隧道壁瓷磚和混凝土面層脫落破損，直接損失近100萬(wàn)元。隧道被迫關(guān)閉，經(jīng)10多天突擊搶修，于1月27日下午才恢復(fù)通車。3、 防排煙設(shè)施設(shè)計(jì)隧道火災(zāi)的危害主要來(lái)自煙霧，公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定：“長(zhǎng)度大于1500 m且交通量較大的隧道應(yīng)考慮排煙措施。”隧道火災(zāi)中煙霧具有很強(qiáng)的擴(kuò)散作用，在不同隧道氣流條件

30、下，火災(zāi)煙霧有自由擴(kuò)散、受限擴(kuò)散和強(qiáng)制擴(kuò)散3種基本形式，擴(kuò)散模式僅與隧道通風(fēng)方式有關(guān)。因此，隧道應(yīng)結(jié)合通風(fēng)控制和通風(fēng)方式，在充分利用運(yùn)營(yíng)排風(fēng)方式的基礎(chǔ)上考慮其防排煙設(shè)計(jì)。隧道機(jī)械通風(fēng)可分為縱向式(風(fēng)流沿隧道縱向流動(dòng)，如射流風(fēng)機(jī)式，洞口集中送入式和排出式)、半橫向式(由隧道通風(fēng)道送風(fēng)或排風(fēng)，由洞口沿隧道縱向排風(fēng)或抽風(fēng)。)、全橫向式(分別設(shè)有送排風(fēng)道，通風(fēng)氣流在隧道內(nèi)作橫向流動(dòng))和在這三種方式基礎(chǔ)上的組合通風(fēng)方式。防排煙設(shè)計(jì)時(shí)，半橫向和全橫向通風(fēng)可以通過(guò)主風(fēng)道實(shí)現(xiàn)排煙要求；縱向通風(fēng)方式主要通過(guò)控制風(fēng)速、風(fēng)向及豎井排煙等手段達(dá)到縮短火災(zāi)時(shí)煙霧在車道內(nèi)行程的目的。目前城市隧道主要采用的是射流通風(fēng)方式，

31、它是一種較理想的縱向通風(fēng)方式，其利用射流風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)作用控制縱向氣流的方向，從而控制煙霧以23ms速度擴(kuò)散。由于煙霧擴(kuò)散速度要小于車行速度，所以火災(zāi)前方的車輛可不受火災(zāi)的阻塞迅速向前疏散，火災(zāi)后方的人員可以在通風(fēng)系統(tǒng)控制下的無(wú)煙環(huán)境中安全撤離。例如南京玄武湖東西向隧道根據(jù)在滿足火災(zāi)規(guī)模為20 MW(一輛裝滿可燃貨物的大型卡車的熱釋放速率)的條件下，保持隧道斷面風(fēng)速為2.12ms，阻止煙霧向后續(xù)車輛擴(kuò)散需要的總推力，沿隧道縱向布置了20臺(tái)射流風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)均為耐高溫風(fēng)機(jī)，在250時(shí)能連續(xù)工作l小時(shí)。七、隧道列車的空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)高速列車進(jìn)入隧道時(shí)，隧道內(nèi)的空氣突然受到壓縮而形成壓力被。壓力波以音速傳遞到隧

32、道出口后又以膨脹波方式反射回來(lái)，此后壓力波與膨脹波在隧道中連續(xù)地傳播與反射，使列車上的旅客和隧道中的作業(yè)工人經(jīng)受劇烈變化的空氣壓力波動(dòng)(或稱壓力瞬變)而感到很不舒服，甚至可破壞耳膜。嚴(yán)重的瞬變壓力還能毀壞列車前窗玻璃，并嚴(yán)重干擾隧道通風(fēng)系統(tǒng)的正常工作。高速列車在隧道中運(yùn)行的空氣阻力比明線上大得多，如要在隧道中保持原來(lái)的行車速度則需增大列車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，從而使隧道內(nèi)溫度急劇升高，廢氣排放量增大。不然，在既成的隧道中就需限制行車速度，而這樣做又會(huì)影響運(yùn)輸能力?？諝赓|(zhì)量、溫度、壓力瞬變已成為現(xiàn)代長(zhǎng)距離鐵路隧道環(huán)境控制的三個(gè)方面問(wèn)題。在海峽隧道的設(shè)計(jì)中，空氣動(dòng)力學(xué)、通風(fēng)和冷卻的問(wèn)題是非常重要的。以高速

33、運(yùn)行的列車會(huì)造成大的活塞效應(yīng)壓力，由于這種列車在運(yùn)行隧道中要排代5000t空氣其最大壓力差約30kPa。 這些壓力對(duì)列車會(huì)產(chǎn)生很大的阻力，要消耗大量的牽引機(jī)車動(dòng)力，同時(shí)產(chǎn)生的熱量也擴(kuò)散在隧道內(nèi)。 減壓風(fēng)道在隧道設(shè)計(jì)中起到了非常重要的作用，其有效性也得到了證實(shí)。 1、減壓風(fēng)道減壓風(fēng)道的作用 減壓風(fēng)道允許空氣流從列車前面的高壓區(qū)，通過(guò)減壓風(fēng)道再經(jīng)其對(duì)面的另一運(yùn)行隧道再流到列車后面的低壓區(qū)，此效果大大減小了列車正面的壓力和沿列車邊的空氣的相對(duì)速度，這就轉(zhuǎn)而降低了列車的阻力。這種氣流的狀態(tài)是這樣的，即當(dāng)兩列列車相對(duì)通過(guò)時(shí)，每列列車的氣流結(jié)構(gòu)被強(qiáng)化，流經(jīng)列車的壓降進(jìn)一步降低，因而阻力也進(jìn)一步下降。 對(duì)連

34、發(fā)列車之間的間隔距離較長(zhǎng)的列車來(lái)說(shuō)，減壓風(fēng)道的有效性是最明顯的。在連發(fā)列車以非常短的間隔距離通過(guò)無(wú)減壓風(fēng)道的隧道時(shí)，則各個(gè)列車相互通過(guò)隧道起助推作用，同樣也起到降低列車阻力的作用。減壓風(fēng)道的優(yōu)化 空氣動(dòng)力學(xué)的計(jì)算表明，由減壓風(fēng)道引起的列車阻力的減小與隧道每公里減壓風(fēng)道的總橫斷面面積接近于正比。因此對(duì)每段長(zhǎng)度的這個(gè)面積進(jìn)行優(yōu)化是可能的。施工費(fèi)用也大致與所配備的減壓風(fēng)道的總橫斷面積成正比，而且此費(fèi)用在若干年后可轉(zhuǎn)換成年度費(fèi)用。圖2示出了所需的空氣動(dòng)力是怎樣隨著減壓風(fēng)道面積的增大而減小的。較低的阻力減少了機(jī)車架空供電線、冷卻系統(tǒng)以及用于牽引和冷卻的電力的費(fèi)用。這也可近似于如圖3所示的年度費(fèi)用。將這些

35、曲線進(jìn)行匯總，得出另一條具有最小值的曲線，它代表在此費(fèi)用基礎(chǔ)上的最優(yōu)值。每公里隧道有12m2的減壓風(fēng)道，面積接近優(yōu)化值被認(rèn)為是可以接受的。在選定每隔250 m布置一條直徑為2m的減壓風(fēng)道時(shí)，還考慮了其它一些因素，包括施工、影響旅客的壓力脈沖等。 圖4表明，在這種設(shè)有減壓風(fēng)道的情況下，機(jī)車所需要的動(dòng)力是如何隨速度而變化的。此圖示明了在有、無(wú)減壓風(fēng)道時(shí)和在露天情況下所需的動(dòng)力和滾動(dòng)阻力(即無(wú)空氣動(dòng)力阻力時(shí)總的列車牽引阻力)。橫向力 減壓風(fēng)道有一個(gè)缺點(diǎn)就是它對(duì)列車產(chǎn)生一種橫向力或側(cè)向力。有一股較強(qiáng)的空氣流從靠近列車前端處穿過(guò)減壓風(fēng)道流走，并有一股較弱的空氣流流向列車的尾端。穿梭列車的車廂(在圓形隧道

36、中一般是方形的橫斷面)的頂部轉(zhuǎn)角，限制了空氣流從列車的一例流向另一例，較大的空氣流穿過(guò)減壓風(fēng)道時(shí)，對(duì)加在列車的每一側(cè)的壓力產(chǎn)生了局部的不平衡，因此產(chǎn)生一側(cè)向力。這是除了噴吹到車廂側(cè)面上的空氣壓力外的另一種力。必須確保這些力不會(huì)對(duì)旅客產(chǎn)生不可接受的影響。也不引起額外的側(cè)向運(yùn)動(dòng)?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)穿梭列車選擇適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行速度相對(duì)減壓風(fēng)道取得適當(dāng)?shù)膲毫p失系數(shù)來(lái)限制這種影響。影響旅客的壓力 在運(yùn)行隧道中，當(dāng)列車經(jīng)過(guò)減壓風(fēng)道時(shí)，由于氣流速度變化的影響而產(chǎn)生壓力波動(dòng)。在德國(guó)的BR研究所進(jìn)行了大量的試驗(yàn)以確定這些壓力變化和由于列車相互作用引起的其它壓力變化是否明顯，或者是否會(huì)對(duì)旅客和列車乘務(wù)人員產(chǎn)生干擾。所得結(jié)果是

37、讓人放心的。單線行車作用 計(jì)劃在維修期間將關(guān)閉一條運(yùn)行隧地，并在另一條隧道內(nèi)進(jìn)行單線雙向交替行車作業(yè)。如果減壓風(fēng)道是打開(kāi)的，已封閉的這條隧道中的氣流速度會(huì)太大，不能去進(jìn)行維修。因此有必要在每一減壓風(fēng)道中安裝可關(guān)閉的風(fēng)門，在維修的時(shí)候可將風(fēng)門關(guān)上。在另一條隧道中的列車將以低速運(yùn)行以便減少阻力、壓力和速度的影響。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下面給出了與此研究有關(guān)的環(huán)境設(shè)計(jì)際準(zhǔn)，以及在正常和事故情況下旅客和隧道工作人員所能承受的最大氣流速度、壓力和溫度的標(biāo)準(zhǔn)。 通風(fēng)：對(duì)運(yùn)行隧道內(nèi)的人員來(lái)說(shuō)，空氣是一種生理上需求，這個(gè)隧道內(nèi)能容納20000人，每人的供氣量是26m3/h。因此空氣的總需求量是144m3s，或者說(shuō)每8h就換

38、一次空氣。由于所有的列車部將使用電動(dòng)機(jī)車，因此幾乎沒(méi)有內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣，故重點(diǎn)應(yīng)放在消除從列車所運(yùn)送的汽車中和從維修用汽車中排放出的污染物。 氣流速度：隧道內(nèi)工作人員和旅客不允許暴露于很高速度的隧道風(fēng)流中。在維修期間，除了緊急撤離的情況下，氣流速度將限定在1012ms以下。 空氣壓力：穿梭列車中，空氣壓力的波動(dòng)必須限制在3s鐘內(nèi)，單個(gè)脈沖的變化在3kPa以下，對(duì)頻繁的重復(fù)脈沖(例如當(dāng)一列穿梭列車穿梭經(jīng)過(guò)每一減壓風(fēng)道時(shí))，其變化是在045kPa以下。 溫度：在運(yùn)行隧道中的溫度必須限制到最高為30。沒(méi)有預(yù)先規(guī)定一個(gè)特定的最低溫度，但在靠近隧道洞門處和通風(fēng)設(shè)施處要采取一些防止霜凍的措施?？刂茲穸仁遣?/p>

39、易實(shí)施的，但對(duì)冷卻管道上的冷凝作用一般通過(guò)保持較低的濕球溫度和相應(yīng)的干燥空氣來(lái)加以控制。八、實(shí)例1、 英法海峽隧道（鐵路隧道）英法海峽隧道工程橫穿英吉利海峽，英法工程集團(tuán)公司經(jīng)過(guò)七年之久的努力，長(zhǎng)約50km的英法海峽隧道于1993年12月10日移交給了隧道的業(yè)主和運(yùn)營(yíng)部門歐洲隧道公司，1994年5月19日通車。英法海峽隧道由3條平行的隧道組成(圖7)。法國(guó)端和英國(guó)端的洞口間長(zhǎng)度為50.5km。海下隧道部分的長(zhǎng)度為38km，隧道位于海底下2545m。兩邊是單線運(yùn)行隧道，其間距為30 m。雖然為便于運(yùn)送卡車而使凈空增大，但因鋪設(shè)無(wú)碴道床，所以隧道的內(nèi)徑只為76m。在兩孔運(yùn)行隧道之間是內(nèi)徑為4.8m

40、的服務(wù)隧道，用作維修和救援之用(圖3)。 在3條隧道之間的橫向聯(lián)絡(luò)有： (1) 兩條運(yùn)行隧道與服務(wù)隧道之間的橫通道，同時(shí)作為應(yīng)急通道(圖4)； (2) 兩運(yùn)行隧道間不與服務(wù)隧道相連的減壓風(fēng)道(圖5)。 在海峽隧道的三分之一處和英國(guó)陸地隧道段以及在法國(guó)陸地側(cè)的隧道進(jìn)口處前方各設(shè)置有一個(gè)渡線站。這樣，在隧道內(nèi)有3個(gè)渡線站，總計(jì)則有4個(gè)可能用于兩運(yùn)行隧道線路交會(huì)的渡線站(圖6)。當(dāng)運(yùn)行受阻或需要進(jìn)行維修作業(yè)時(shí)，則可在部分區(qū)段經(jīng)由其中一條運(yùn)行隧道行駛列車。正常通風(fēng)時(shí)，英法兩國(guó)各從海岸向半段隧道供應(yīng)風(fēng)流。在法國(guó)一側(cè)，通風(fēng)機(jī)房設(shè)在與服務(wù)隧道上方連通的直徑為3.6m的豎井內(nèi)，英國(guó)一側(cè)將通風(fēng)豎井設(shè)在莎土比亞峭

41、壁較低處的斜井人口處并與服務(wù)隧道接通。鐵路隧道由服務(wù)隧道引入風(fēng)流并穿過(guò)橫向通道送風(fēng)，橫向通道的門上裝有風(fēng)流調(diào)節(jié)器以控制進(jìn)入鐵路隧道的氣流，使沿著長(zhǎng)25km的各個(gè)系統(tǒng)內(nèi)氣流得到正常分布。服務(wù)隧道中央設(shè)有一個(gè)密封門，使兩個(gè)系統(tǒng)隔開(kāi)。應(yīng)急情況下，每側(cè)海岸上的風(fēng)井和設(shè)備能直接向鐵路隧道供應(yīng)新鮮空氣，或?qū)L(fēng)機(jī)翼片倒轉(zhuǎn)抽出煙霧。由于列車在隧道內(nèi)快速穿梭運(yùn)行，沿途每隔250m設(shè)置了壓力釋放通道。風(fēng)機(jī)不斷地將新鮮空氣壓入服務(wù)隧道，然后通過(guò)排氣孔口壓入運(yùn)行隧道(圖10)。在服務(wù)隧道的兩端，設(shè)有風(fēng)門以阻止空氣流出，這樣可保證服務(wù)隧道內(nèi)的氣壓高于運(yùn)行隧道。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，高壓的服務(wù)隧道將是一個(gè)使列車旅客和乘務(wù)人員安全

42、撤離的無(wú)煙區(qū)。1996年11月18日發(fā)生火災(zāi)，詳細(xì)介紹2、 日本東京灣公路隧道日本東京灣公路隧道全長(zhǎng)15.1km，設(shè)計(jì)車速為80kmh，沿途設(shè)川崎側(cè)浮島通風(fēng)亭、川崎人工島風(fēng)亭和木更津風(fēng)亭，如圖3所示。人工島上的盾構(gòu)工作井兼作通風(fēng)豎井，該工程采用的通風(fēng)系統(tǒng)是縱向通風(fēng)系統(tǒng)。3、某長(zhǎng)江公路隧道該隧道穿越長(zhǎng)江主航道，隧長(zhǎng)約8km，設(shè)計(jì)行車速度為100km/h，單向雙車道雙孔隧道。選擇通風(fēng)方式前，先要對(duì)需風(fēng)量進(jìn)行分析： 在確定通風(fēng)方案時(shí)，對(duì)機(jī)械通風(fēng)方式中全射流式(方案1)、豎井送排風(fēng)加射流式(方案2)、全橫向式(方案3)和豎井全橫向式結(jié)合縱向增壓射流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)方式(方案4)四種方案進(jìn)行比選(見(jiàn)表4)。 方

43、案4為推薦方案，其通風(fēng)系統(tǒng)原理圖如下：由表4可見(jiàn)，各通風(fēng)方案各有優(yōu)劣，相比之下，方案3、4較優(yōu)越；但方案3所需風(fēng)道截面高達(dá)34m2，已使其在目前特長(zhǎng)隧道中實(shí)施可行性大大削弱，擬不予采用。經(jīng)分析比選，設(shè)計(jì)中擬采用方案4，即豎井全橫向式通風(fēng)結(jié)合縱向增壓射流風(fēng)機(jī)組合通風(fēng)方式。 特長(zhǎng)隧道的通風(fēng)工程的初投資與運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)都是十分龐大的一頂投資，故針對(duì)近期、遠(yuǎn)期并結(jié)合正常行駛、交通堵塞及火災(zāi)狀況下分析各工況下的風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況是必須的。表5是根據(jù)近期及遠(yuǎn)期的各工況下風(fēng)機(jī)開(kāi)啟臺(tái)數(shù)。風(fēng)機(jī)的啟停臺(tái)數(shù)與隧道內(nèi)的運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)密切配合，利用一氧化炭濃度傳感儀(C0儀)和煙霧透過(guò)率儀(VI儀)等通風(fēng)監(jiān)控設(shè)備加以遠(yuǎn)程管理控制，

44、能有效地降低通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用，并為安全運(yùn)營(yíng)做出更有利的保證。通風(fēng)系統(tǒng)的安全運(yùn)營(yíng)性： 針對(duì)目前許多特長(zhǎng)隧道存在無(wú)避難通道、無(wú)應(yīng)急出口、無(wú)避難洞室，并在火災(zāi)過(guò)程中通風(fēng)系統(tǒng)不能及時(shí)排煙并補(bǔ)充新鮮空氣等問(wèn)題，在優(yōu)化通風(fēng)方案中時(shí)著重考慮以下幾點(diǎn)：設(shè)計(jì)中利用已有的橫向排風(fēng)系統(tǒng)兼作排煙系統(tǒng)，按每段600m將隧道分段，排風(fēng)口設(shè)計(jì)成電動(dòng)風(fēng)口，發(fā)生火災(zāi)后，保證火災(zāi)段風(fēng)口開(kāi)啟排煙，其余段風(fēng)口關(guān)閉而確?；馂?zāi)段排煙能量，送風(fēng)機(jī)繼續(xù)開(kāi)而保證足夠有1/2排煙量的補(bǔ)風(fēng)量，隧道出入口射流風(fēng)機(jī)關(guān)閉而避免煙氣擴(kuò)散，火災(zāi)時(shí)風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)的開(kāi)啟由風(fēng)速測(cè)試(3m/s)排煙風(fēng)速來(lái)聯(lián)動(dòng)控制。4、南京玄武湖隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)南京玄武湖隧道為東西向雙

45、管六車道，通風(fēng)區(qū)段長(zhǎng)2.23km，并在湖西分別設(shè)有進(jìn)出匝道。在兩管間設(shè)有管廊，上部為電纜通道，下部為安全疏散通道：正常交通條件下，設(shè)計(jì)車速為60km/h，設(shè)計(jì)交通流量高峰小時(shí)為6618pcu/h·雙管。工程從2001年8月開(kāi)工建設(shè)，于2003年4月底竣工試通車。隧道平面示意圖見(jiàn)圖1。通風(fēng)方式 在隧道單管內(nèi)車輛為同向行駛狀態(tài)，有車輛活塞風(fēng)可以利用，故本隧道采用射流風(fēng)機(jī)的誘導(dǎo)型縱向通風(fēng)方式，在湖西近出口處為控制峒口污染設(shè)集中排風(fēng)，將隧道內(nèi)污染空氣通過(guò)風(fēng)塔高空排放。 在正常運(yùn)行時(shí)，車輛行駛形成的活塞氣流將有助于縱向通風(fēng)。火災(zāi)時(shí)，由于隧道內(nèi)車輛的行駛方向?yàn)楣潭ǚ较颍L(fēng)系統(tǒng)將火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧沿

46、車行方向從隧道出口排出。由于煙霧擴(kuò)散的速度要小于車行速度，故火災(zāi)點(diǎn)前方的車輛可不受火災(zāi)的阻塞迅速向前疏散，火災(zāi)后方的人員可在通風(fēng)系統(tǒng)控制下的無(wú)煙環(huán)境中安全撤離。通風(fēng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 按公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ0261999并參考PIARC1991的推薦值(見(jiàn)表1)。通風(fēng)量計(jì)算 隧道內(nèi)汽油車行駛時(shí)，排放廢氣中主要是CO氣體，而柴油車行駛時(shí)，排放出的CO氣體量極少，但卻放出大量煙霧和具有刺激性臭味的氣體，影響安全可見(jiàn)視距和行駛舒適度。因此進(jìn)行通風(fēng)量計(jì)算時(shí)，同時(shí)進(jìn)行稀釋汽油車CO濃度和柴油車煙霧濃度達(dá)容許標(biāo)準(zhǔn)所需通風(fēng)量的計(jì)算：選擇兩者的較大值作為隧道設(shè)計(jì)風(fēng)量。隧道通風(fēng)平面布置示意圖見(jiàn)圖2。從圖中可以看

47、出，南線隧道進(jìn)口至北線集中排風(fēng)道尚有460m距離：在設(shè)計(jì)中利用結(jié)構(gòu)的布置方式，在排風(fēng)道下開(kāi)集中排煙口與南線相接。如果在這一區(qū)段發(fā)生火災(zāi)，可以利用北線的集中排風(fēng)機(jī)進(jìn)行排煙，大大縮短了高溫?zé)煔庠谒淼乐械男谐獭Ｍ瑯?，北線集中排風(fēng)口與出峒口亦有460m，這一段隧道內(nèi)通風(fēng)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)在現(xiàn)有風(fēng)機(jī)配置下已能達(dá)到要求，但為減少出峒口廢氣集中排放的污染程度，在條件允許的情況下，在這一段隧道頂部開(kāi)通風(fēng)口直接至地面，這樣進(jìn)一步減少了峒口廢氣集中排放量，同時(shí)如果在這一區(qū)段發(fā)生火災(zāi)，煙霧也能就近排至地面。射流風(fēng)機(jī)設(shè)置 射流風(fēng)機(jī)安裝臺(tái)數(shù)是以滿足在火災(zāi)規(guī)模為20MW條件下，保持隧道斷面風(fēng)速Vc2.12ms，阻止煙霧向后續(xù)車擴(kuò)散

48、所需總推力來(lái)配置的。根據(jù)工程總體設(shè)計(jì)要求，在部分區(qū)段的隧道中不布置風(fēng)機(jī)，這樣射流風(fēng)機(jī)沿隧道縱向不等間距布置。每管需采用軸向推力為646N的710射流風(fēng)機(jī)20臺(tái)，雙管共設(shè)置40臺(tái)，每臺(tái)功率為22kW，總裝機(jī)功率為880kW。二臺(tái)一組直接懸掛在頂板下，構(gòu)成串、并運(yùn)行。電線通道及安全通道通風(fēng) 設(shè)備管廊內(nèi)上層電纜通道中采用推、拉型縱向通風(fēng)方式，在隧道二端近峒口處各設(shè)一臺(tái)送、排風(fēng)機(jī)，對(duì)其進(jìn)行通風(fēng)換氣。 安全通道采用正壓送風(fēng)系統(tǒng)?；馂?zāi)時(shí)，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)向安全通道內(nèi)送風(fēng)形成正壓，使隧道內(nèi)煙霧不會(huì)向安全通道內(nèi)擴(kuò)散，確?；馂?zāi)工況時(shí)乘行人員安全疏散。隧道環(huán)境保護(hù)峒口排放廢氣影響 根據(jù)環(huán)境影響評(píng)估報(bào)告，由于東端峒口遠(yuǎn)

49、離居民商業(yè)區(qū)，周圍區(qū)域?yàn)榭盏?，且出峒口均有長(zhǎng)達(dá)150200m的引道段，兩側(cè)種植多行喬木及灌木林等綠化，形成一道綠色屏障，同時(shí)廢氣經(jīng)過(guò)百余米的擴(kuò)散和稀釋，污染程度和范圍明顯改善，應(yīng)能滿足環(huán)保要求，故在湖東不設(shè)風(fēng)塔。而在西端近隧道出口處暗埋段上部設(shè)集中排風(fēng)道，將隧道內(nèi)的污染空氣大部分通過(guò)風(fēng)井進(jìn)行高空排放。 為降低車輛駛?cè)攵苏T入空氣的污染濃度，在兩平行峒口之間設(shè)置分隔墻。經(jīng)計(jì)算，分隔墻長(zhǎng)度取15m，高度漸變由10m向順口外延伸至3m。峒口噪聲防治措施 由于射流風(fēng)機(jī)直接吊裝在隧道內(nèi)，為防止風(fēng)機(jī)噪聲從峒口傳出，設(shè)計(jì)中選用低噪聲射流風(fēng)機(jī)，并從風(fēng)機(jī)本身結(jié)構(gòu)上增加消聲段長(zhǎng)度和吸聲材料厚度來(lái)降低噪聲。東西端最外

50、一組風(fēng)機(jī)距離峒口均超過(guò)150m，并在隧道峒口適當(dāng)采用建筑吸聲材料，在引道兩側(cè)合理設(shè)置防噪壁等技術(shù)措施，使風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲對(duì)峒口的影響降至最低。監(jiān) 控 在每管隧道出口處布置VICO監(jiān)測(cè)儀一套，通風(fēng)系統(tǒng)受控于隧道環(huán)控檢測(cè)裝置檢測(cè)的空氣質(zhì)量，風(fēng)機(jī)運(yùn)行的數(shù)量由控制器的軟件程序確定。該裝置還作為監(jiān)視裝置，在隧道空氣質(zhì)量超標(biāo)時(shí)發(fā)生警告。5、彭莫山隧道通風(fēng)改造工程彭莫山隧道為單線鐵路隧道，長(zhǎng)5592m，位于焦柳鐵路中。1976年隧道建成時(shí)，在隧道南洞口設(shè)有兩臺(tái)80 kw軸流風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)的風(fēng)道出口中心線與隧道中心線的夾角為30°，機(jī)械通風(fēng)時(shí)，50以上的風(fēng)量從隧道短路端的南洞口漏出，因設(shè)備不配套，故一直未投

51、入使用。1987年在隧道南洞口增設(shè)了鋼簾幕，當(dāng)列車頭部出隧道北洞口時(shí)，鋼簾幕自動(dòng)關(guān)閉，形成強(qiáng)迫擠壓式通風(fēng)系統(tǒng)，使隧道內(nèi)有效風(fēng)速達(dá)到4.5ms，機(jī)械通風(fēng)流量為152.1m3s。經(jīng)測(cè)試，在通風(fēng)12min后，隧道內(nèi)有害氣體濃度降至衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了規(guī)定的通風(fēng)時(shí)間不大于15min的要求。為能保證在列車進(jìn)入隧道前鋼簾幕自動(dòng)開(kāi)啟，不致造成行車事故，該通風(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)控制部分與列車行車信號(hào)進(jìn)行了多重安全聯(lián)控，大大增加了設(shè)備的復(fù)雜程度。隨著列車密度的增加，鋼簾幕已成為行車中的安全隱患，因此運(yùn)營(yíng)部門強(qiáng)烈要求用其他有效的通風(fēng)系統(tǒng)取代鋼簾幕式洞口風(fēng)道吹人式通風(fēng)系統(tǒng)。改造風(fēng)道提高軸流風(fēng)機(jī)通風(fēng)效率的主要措施 為盡量減少土建

52、工程量，提高現(xiàn)有兩臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)的通風(fēng)效率，新設(shè)計(jì)方案除將兩臺(tái)80 kw風(fēng)機(jī)的電機(jī)更換為95kw外，對(duì)既有風(fēng)道采取以下措施進(jìn)行了改造，見(jiàn)下圖。 (1)在既有風(fēng)道中心線增設(shè)隔墻，使兩臺(tái)風(fēng)機(jī)各有一個(gè)風(fēng)道，在一臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)檢修的情況下，通風(fēng)系統(tǒng)仍能運(yùn)營(yíng)。 (2)在風(fēng)道出口處增設(shè)不銹鋼板的整流葉柵，使風(fēng)道噴射出的氣流與隧道中心線的夾角從30°減至13°。為減少氣流通過(guò)整流葉柵時(shí)的附加阻力，葉柵形面作了特殊設(shè)計(jì)，以期將阻力產(chǎn)生的功率損失控制在5左右。 (3)用整流葉柵相應(yīng)縮小風(fēng)道出口流通面積，使風(fēng)道出口氣流的動(dòng)壓增加，降低風(fēng)道出口與隧道洞口之間的靜壓差。以減少漏風(fēng)量，提高隧道內(nèi)的有效風(fēng)量。

53、軸流風(fēng)機(jī)原有風(fēng)道經(jīng)改造和增設(shè)整流葉柵后，雖取得了較好效果，但在隧道的短路端仍然有1.82ms的漏風(fēng)風(fēng)速，隧道內(nèi)的有效風(fēng)速?gòu)?.7ms提高到3.23.5ms，仍達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求(4.5ms)。為此，在隧道短路端洞口外安裝了10臺(tái)SLFJ63型射流風(fēng)機(jī)(備用兩臺(tái))，并相應(yīng)增建了長(zhǎng)16.2m的引風(fēng)洞。測(cè)試結(jié)果表明，在隧道內(nèi)有1.55ms自然反風(fēng)的條件下，8臺(tái)射流風(fēng)機(jī)和2臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)在隧道內(nèi)形成的有效風(fēng)速達(dá)到了4.25ms。經(jīng)勞衛(wèi)部門測(cè)試，列車尾部出洞后，隧道內(nèi)的有害氣體濃度降至勞衛(wèi)標(biāo)淮所需的通風(fēng)時(shí)間為11.912.3min，達(dá)到了用射流“風(fēng)幕”取代鋼簾幕的通風(fēng)效果和設(shè)計(jì)要求。 6、地下鐵道防排煙系統(tǒng)簡(jiǎn)

54、介近年來(lái)，我國(guó)的一些大城市相繼投入巨資建設(shè)地下鐵道城市客運(yùn)交通系統(tǒng)。地下鐵道的地下工程空間封閉，一旦發(fā)生火災(zāi)，濃煙和熱氣很難自然排除，并會(huì)迅速蔓延充滿整個(gè)地下空間；同時(shí)地下鐵道屬人流密集場(chǎng)合，如果火災(zāi)不能得到有效控制，后果將不堪設(shè)想。因此，切實(shí)有效的防排煙系統(tǒng)對(duì)減少火災(zāi)損失、保障入員生命安全、保證地下鐵道安全運(yùn)營(yíng)，具有權(quán)其重要的意義。 地下鐵道主要由車站和區(qū)間隧道組成，按同一時(shí)間內(nèi)發(fā)生一次火災(zāi)考慮。地下鐵道火災(zāi)事故通風(fēng)系統(tǒng)可分為兩大部分：車站火災(zāi)事故通風(fēng)系統(tǒng)和區(qū)間隧道火災(zāi)事故通風(fēng)系統(tǒng)。1 車站火災(zāi)事故通風(fēng)系統(tǒng) 車站主要由站廳層及站臺(tái)層組成，站廳(臺(tái))層又由站廳(臺(tái))層公共區(qū)及兩端管理設(shè)備用房組

55、成。站廳(臺(tái))層公共區(qū)與兩端管理設(shè)備用房之間采用防火墻(門)分隔，劃分為不同的防火分區(qū)。11 站廳(臺(tái))層公共區(qū)火災(zāi)事故通風(fēng)系統(tǒng) 地下鐵道設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 5015792)要求：地下鐵道車站應(yīng)采用防火分隔物劃分防火分區(qū)，除站廳層和站臺(tái)層外，每個(gè)防火分區(qū)的最大允許使用面積不應(yīng)超過(guò)1500m2；每個(gè)防煙分區(qū)的建筑面積不宜超過(guò)750m2，且防煙分區(qū)不得跨越防火分區(qū)。可見(jiàn)，地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)站廳層和站臺(tái)層防火分區(qū)的面積劃分，可以不限于1500m2：同時(shí)，站廳層及站臺(tái)層是乘客進(jìn)出站、上下車的場(chǎng)所，客流量大且進(jìn)出頻繁。在站廳層和站臺(tái)層公共區(qū)采用防火墻劃分防火分區(qū)，是不恰當(dāng)?shù)?。因此，可以將站廳層或站臺(tái)層公共區(qū)各劃

56、分為一個(gè)防火分區(qū)。防煙分區(qū)可采用擋煙垂壁或從頂棚下突出不小于500mm的梁體實(shí)現(xiàn)。 站廳層和站臺(tái)層的排煙量，可以按每m2建筑面積為1m3min計(jì)算。地鐵車站地下空間小、造價(jià)昂貴、綜合管線繁多，難以單獨(dú)設(shè)置排煙系統(tǒng)。因此，宜將排煙系統(tǒng)與正常通風(fēng)系統(tǒng)的排風(fēng)系統(tǒng)合用，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)將正常通風(fēng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為排煙系統(tǒng)。排煙系統(tǒng)與正常通風(fēng)系統(tǒng)合用時(shí)，存在風(fēng)機(jī)的選型問(wèn)題，因?yàn)榕艧熈勘日＿\(yùn)行情況下的排風(fēng)量要大很多。在廣州地鐵一號(hào)線設(shè)計(jì)中，站廳(臺(tái))層每端各選用2臺(tái)排風(fēng)機(jī)，正常排風(fēng)時(shí)只開(kāi)1臺(tái)風(fēng)機(jī)，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，2臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行。這樣做也存在一定的弊端，主要是風(fēng)管的尺寸設(shè)計(jì)。如果按照正常排風(fēng)來(lái)設(shè)計(jì)風(fēng)管尺寸，則2臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行排煙時(shí)，系統(tǒng)阻力必將增大。為獲得較高的壓頭來(lái)克服系統(tǒng)阻力，風(fēng)機(jī)流量必然下降。反之則正常排風(fēng)時(shí)單臺(tái)風(fēng)機(jī)流量變大。還有一種替代方案是選用雙速風(fēng)機(jī)，正常通風(fēng)時(shí)低速運(yùn)行，排煙時(shí)高速運(yùn)行。這樣做需要?jiǎng)澐趾线m的防煙分區(qū)，以使系統(tǒng)的排風(fēng)量和單個(gè)防煙分區(qū)的排煙量同風(fēng)機(jī)的低高速額定風(fēng)量致。圖l為廣州地鐵某車站一端通風(fēng)系統(tǒng)示意圖，其排風(fēng)系統(tǒng)兼作火災(zāi)事故時(shí)的排煙系統(tǒng)。當(dāng)車站發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，其火災(zāi)事故運(yùn)行通風(fēng)模式如下：站廳層發(fā)生火災(zāi)，則關(guān)閉站