专利名称：公路隧道互通式纵向通风方式的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用相邻隧道进行通风的公路隧道互通式纵向通风方式。主要用于分离式公路隧道的通风系统。
背景技术：
随着我国公路建设的飞速发展，隧道设计和施工技术已经取得了巨大的进步。至 2000年底，我国已建成公路隧道近2000座，单洞延长近500km，其中建成的长度大于3km的特长隧道有近20多座，已经建成通车的陕西秦岭终南山隧道长度达到了 18km。随着公路隧道的日益长大化，隧道营运通风问题已经成为21世纪制约长大公路隧道设计和建设的控制性技术之一。如果没有一套有效的通风方式来排放车辆行驶过程中排放的尾气及烟雾， 将对司乘人员的行车安全和身体健康造成极大影响。公路隧道是一个特殊的管状结构物，车辆行驶过程中会排放出烟雾颗粒物(PM)、 一氧化碳(Co)、氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)、二氧化硫(SO2)等，其中PM的危害主要是影响隧道内行车能见度，其余物质主要是影响司乘人员人体健康。因此，设置隧道通风设备的目的在于正常营运情况下稀释上述有害物质和空气中的异味，并在隧道发生火灾时控制并排出烟气，而前者是本发明的着重点。公路隧道的正常营运需风量通常取决于三个目的稀释空气中异味、稀释烟雾、稀释CO。对于上坡隧道，由于柴油发动机的持续加油会排放出大量PM，因此，需风量通常由稀释烟雾的需风量控制。而且隧道纵坡对PM的排放量影响非常敏感，根据《公路隧道通风照明设计规范》(以下简称《规范》)，车辆行驶速度为70km/h时.纵坡为2%时的烟雾排放是纵坡为的1.7倍。国内相关研究资料表明，随着道路坡度的增加，柴油车烟雾排放量急剧增加。隧道内坡度每增加1%，烟雾排放量约增加70% 120%。随着高速公路建设逐渐向山区推进，受山区地形条件的限制，往往难以避免出现单向坡、大纵坡的分离双洞隧道，导致上坡隧道的需风量往往较大。当隧道需风量对应通风风速很大时，通常可以采用三种措施(1)增加射流风机的方式来提高隧道通风能力，这种措施适用于通风小于《规范》 规定的风速限值12m/s时，否则采用下述两种措施；(2)采用竖井送排式分段纵向通风方式，即在隧道中间设置通风竖井或斜井的方式，一方面排出隧道进口到竖井或斜井之间的污染空气，另一方面送入新鲜空气用以稀释竖井或斜井到隧道出口之间车辆尾气，这种通风方式被形象的称之为“空气交换”。(3)采用静电吸尘通风方式，即在隧道中间设置静电吸尘站，利用高压静电吸附灰尘的原理来过滤空气中的烟雾颗粒。但措施⑴是以增加设备和电耗为代价的，且适用范围有限；措施(2)必然导致土建费用增加，建造一处通风竖井或斜井的费用少则几百万多则几千万，而且受山岭隧道埋深限制，往往很难确定合适的竖井或斜井位置，比如秦岭终南山隧道最深的通风竖井达到 600多米，施工难度极大，而且由于竖井长、沿程风阻大，今后营运费用极高；措施(3)设备费用昂贵，技术欠成熟，在国内尚未有成功的先例。而与上坡隧道相邻的往往是下坡隧道，下坡隧道中汽车发动机以怠速状态行驶， 排放的CO和畑雾量很小。因此，需风量通常由以稀释空气中异味的需风量控制。也就是 说，通过下坡隧道出ロ排放的空气基本上污染浓度不高的较清洁空气。如果能够利用下坡 隧道的较清洁空气去稀释上坡隧道的烟雾颗粒，并利用下坡隧道排放部分上坡隧道的污染 空气，将可以取代通风竖井、斜井或静电吸尘站，不失为是ー种经济、节能、简洁通风方式。
发明内容
为了解决特长隧道营运通风难题，降低工程造价和营运费用，本发明提供了ー种 利用相邻下坡隧道进行通风的公路隧道互通式纵向通风方式。本发明解决其技术问题的技术方案是在相邻两隧道之间的适当位置设置ー处地 下风机房及两条联络通风道送风联络风道和排风联络风道，地下风机房用以安装通风机， 联络风道用以连接两隧道内空气流。当上坡隧道内车流量増加，采用纯射流风机纵向通风 方式不足以降低烟雾颗粒浓度、满足隧道能见度要求吋，启动本通风方式。即同时开启地下 风机房内轴流送风机及轴流排风风机，用下坡隧道中的较清洁空气去稀释上坡隧道地下风 机房到出口产生的汽车尾气，并将上坡隧道进ロ到地下风机房段产生的污染空气通过下坡 隧道出口进行排放。实现互通式通风方式的隧道通风系统由上坡隧道、下坡隧道、设备搬运通道、地下 风机房、送风联络风道、排风联络风道、逃生通道、射流风机、轴流送风机、轴流排风机、新风 进风ロ、新风出风ロ、污染空气进风ロ、污染ロ气出风ロ組成。本发明的优点在干1)可以减少通风设备数量，免去建造通风竖井、斜井或静电吸尘站，从而降低工程 造价，缩短施工エ期。2)可以降低日常营运能耗，因为根据空气动力学的基本原理，隧道通风动カ是与 隧道内风速的三次方成正比，因此在纯射流风机纵向通风系统中增加风机数量以提高隧道 内通风量势必增加电耗；而如果采用竖井或斜井的话，往往増加了送排风的路径，沿程损失 的増加也势必增加电耗。
图1互通式隧道通风方式基本设备平面布置示意2A-A剖面位置上通风方式横断面示意!3B-B剖面位置上通风方式横断面示意4C-C剖面位置上通风方式横断面示意图其中(1)下坡隧道(7)逃生通道(2)上坡隧道(8)射流风机(3)设备搬运通道(9)轴流送风机(4)地下风机房(10)轴流排风机( 送风联络风道ai)新风进风ロ
(6)排风联络风道
(12)新风出风口
(104)上坡隧道进洞口
(105)下坡隧道中的较清洁空气
(106)上坡隧道中从进洞口到地下风机房段产生的污染空气(13)污染空气进风口(14)污染口气出风口(101)下坡隧道进洞口(102)下坡隧道出洞口(103)上坡隧道出洞口
具体实施例方式首先，需要根据《规范》进行需风量计算分析，计算出下坡隧道(1)和上坡隧道(2) 的需风量，从而判断下坡隧道(1)的营运需风量是否以稀释空气中异味的需风量控制；上坡隧道(2)营运需风量是否以稀释烟雾的需风量控制？且上坡隧道(2)的需风量大到不能用纯射流风机纵向通风系统来解决通风问题时，可以实施本发明。参见图1，下坡隧道(1)和上坡隧道(2)均有两个端口，即下坡隧道进洞口(101) 与下坡隧道出洞口(102)、上坡隧道出洞口(103)与上坡隧道(104)。在实际应用中即使隧道有多个端口本通风方式依然适用，通风原理相同，只是设备具体布置方式略有差别。地下风机房(4)通常是一个独立结构，横向设置于下坡隧道(1)与上坡隧道(2) 断面以外，纵向位置可根据需风量计算结果确定，其位置应使上下游的需风量基本相通。对于单向坡隧道，则可设置于隧道中间。地下风机房(4)的断面根据轴流送、排风机的安装尺寸及维修工艺要求确定，通常可采用直墙拱形，净跨可采用8 10m。地下风机房(4)通常设置行车，用于吊装大型风机设备，行车及行车梁的标高应满足某一台风机起吊后能翻过另外的风机。地下风机房内还可以布置变电所。设备搬运通道(3)连接地下风机房(4)与下坡隧道(1)或上坡隧道O)，用于通风设备及其它机电设备和检修人员通过。其断面限界可采用《公路隧道设计规范》中要求的车行横通道限界，转弯半径、坡度等应满足车辆运输要求。逃生通道(7)用于在紧急情况下疏散正在地下风机房内执行检修作业的工作人员。设备搬运通道(3)和逃生通道(7) 可灵活设置，既可以与上坡隧道(2)连接，也可以与下坡隧道(1)连接，甚至可以与隧道内车行横通道或人行横通道连接。设备搬运通道( 和逃生通道(7)与下坡隧道(1)、上坡隧道(2)垂直相交，也可以为斜交。参见图O)、(3)，送风联络风道(5)和排风联络风道(6)用于连接下坡隧道⑴ 和上坡隧道O)的空气流。其中送风联络风道(5)通过新风进风口(11)与下坡隧道(1) 连接，通过新风出风口(1 与上坡隧道( 连接；排风联络风道(6)通过污染空气进风口 (13)与上坡隧道(2)连接，通过污染空气出风口(14)与下坡隧道(1)连接。下坡隧道(1) 中的较清洁空气(10 从新风进风口(11)进入送风联络风道(5)，并经过轴流送风机(9) 增压后，经新风出风口(12)喷入上坡隧道O)中；上坡隧道O)中从进洞口(104)到地下风机房(4)段产生的污染空气(106)从污染空气进风口(13)进入，经轴流排风机(10)增压后经污染空气出风口(14)喷入下坡隧道(1)，最后流出下坡隧道(1)出洞口(102)。轴流送风机(9)和轴流排风机(10)可以有若干台串联或并联运行。轴流送风机 (9)用以吸入下坡隧道(1)的较清洁空气(105)、增压后喷出进入上坡隧道O)；轴流排风机(10)用以吸入上坡隧道O)的污染空气(106)、增压后喷出进入下坡隧道(1)。
新风进风口(11)和污染空气进风口(13)通常设置于隧道侧墙，其底面与下坡隧道(1)、上坡隧道O)的检修道标高一致，断面平均风速宜取5 6m/s，进风方向可以与隧道轴向垂直，也可以斜交。断面积大小可以根据送风量和断面平均风速相除得到，且不应大于隧道正洞断面积。新风出风口(12)和污染口气出风口(14)应设置于隧道拱顶、建筑限界范围之外，断面平均风速宜取15 30m/s，出风方向应顺着车流方向。断面积大小可以根据风量和断面平均风速相除得到，一般在10 15m2范围取值。为了防止短道回流，进风口 (11)、(13)与排风口(12)、(14)之间的距离不得小于50m。其余技术要求可参考《规范》中竖井送排式通风的有关要求。参见图0)，根据需要可在下坡隧道(1)和上坡隧道O)的顶部、侧面或其它位置安装若干射流风机(8)，可若干台并行安装。射流风机(8)可正、反转，其作用主要是提供隧道通风所需升压力，并在火灾时控制烟气流向，射流风机(8)的数量由本区段的空气压力平衡要求确定。
权利要求
1.一种公路隧道互通式纵向通风方式，其特征是在相邻两隧道之间的适当位置设置地下风机房及联络通风道，地下风机房用以安装通风机，联络风道用以连接两隧道的空气流， 用下坡隧道中的清洁空气去稀释上坡隧道从地下风机房到出口段产生的汽车尾气，并将上坡隧道从进口到地下风机房段产生的污染空气通过下坡隧道出口进行排放。
2.根据权利要求2所述的通风方式，其特征是该通风方式由下坡隧道(1)、上坡隧道 O)、设备搬运通道(3)、地下风机房G)、送风联络风道(5)、排风联络风道(6)、逃生通道 (7)、射流风机(8)、轴流送风机(9)、轴流排风机(10)、新风进风口(11)、新风出风口(12)、 污染空气进风口(13)、污染口气出风口(14)等组成。
3.根据权利要求2所述的通风方式，其特征是以行车方向为准，下坡隧道(1)的营运需风量以稀释空气中异味的需风量控制；上坡隧道O)的营运需风量以稀释烟雾的需风量控制。
4.根据权利要求2所述的通风方式，其特征是地下风机房(4)通常是一个独立结构， 设置于上坡隧道(1)与下坡隧道O)断面以外，设备和检修人员通过设备搬运通道(3)进入地下风机房G)，一旦地下风机房内发生紧急情况，检修人员可以从逃生通道(7)疏散。
5.根据权利要求2所述的通风方式，其特征是设备搬运通道C3)和逃生通道(7)可灵活设置，既可以与下坡隧道(1)连接，也可以与上坡隧道(2)连接，甚至可以与车行横通道或人行横通道连接；设备搬运通道( 和逃生通道(7)与下坡隧道(1)、上坡隧道(2)垂直相交，也可以为斜交。
6.根据权利要求2所述的通风方式，其特征是送风联络风道( 通过新风进风口 (11)与下坡隧道⑴连接，通过新风出风口(12)与上坡隧道(2)连接；排风联络风道(6) 通过污染空气进风口(13)与上坡隧道连接，通过污染口气出风口(14)与下坡隧道(1)连接。
全文摘要
本发明公开了一种公路隧道互通式纵向通风方式，其特征是在相邻两隧道之间的适当位置设置地下风机房及联络通风道，地下风机房用以安装通风机，联络风道用以连接两隧道的空气流，用纯下坡隧道或以下坡为主的隧道(以下简称“下坡隧道”)中的较清洁空气去稀释纯上坡隧道或以上坡为主的隧道(以下简称“上坡隧道”)从地下风机房到出口段产生的汽车尾气，并将上坡隧道从进口到地下风机房段产生的污染空气通过下坡隧道出口进行排放。采用本发明可以减少通风设备、免去通风竖井、斜井或静电除尘站，日常营运通风电耗低，从而降低了土建造价和营运费用。
文档编号E21F1/00GK102400701SQ20101027767
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月10日 优先权日2010年9月10日
发明者刘学增, 郑国平 申请人:上海同岩土木工程科技有限公司