特长公路隧道双洞互补式网络通风技术应用

高速公路建设中,一般将长度超过3 km的公路隧道称为"特长隧道"。当隧道长度超过4 km时,隧道内的空气污染就会随着隧道长度的增加和交通量的增大变得极为严重,因此,特长公路隧道往往因通风问题而导致修建难度加大,通风运营费用成倍增加。正因如此,设计人员有时往往迫于无奈,尽可能地在洞外增大纵坡,避免采用特长隧道方案,这样"退而求其次"的设计使得高速公路在以后的运营、安全等方面埋下了诸多隐患,同时也使得汽车在山区高速公路运行的油费增加、磨损加大。特长公路隧道双洞互补式网络通风技术研究,在高速公路隧道的通风理念、理论计算和设计方法等方面取得重大科技成果,发明并首次在国内外隧道工程中实施了一种全新的通风隧道方式,利用"双洞互补"的原理,巧妙地绕开了特长隧道需要修建通风竖井或通风斜井的困挠,有效解决了长度为4~7 km的特长高速公路隧道通风技术难题。     

公路隧道自然通风适用长度的初步研究(下)——高等级公路单向行驶隧道

文章针对车辆为单向行驶的高等级公路隧道,研究分析了无需进行机械通风而仅采用自然通风的隧道最大长度,该长度与交通量、行车速度、隧道纵坡、交通车辆类型、稀释标准等因素有关。作者经过大量计算得出几组图表,在设计时可以很方便地利用这些图表判定具体的隧道工程是否可以采用自然通风。     

公路隧道自然通风适用长度的初步研究(上)——低等级公路双向行驶隧道

文章针对车辆为双向行驶的低等级公路隧道,研究无需进行机械通风而仅采用自然通风的隧道最大长度,该长度与交通量、行车速度、隧道纵坡、交通车辆类型等因素有关。作者经过大量计算得出几组图表,在设计时可以很方便地利用这些图表判定具体的隧道工程是否可以采用自然通风。     

现代公路隧道发展概述

现代公路隧道的修建,始于1927年美国纽约哈德逊河底的荷兰盾隧道。该隧道双洞单向交通,长度分别为2680m和2551m,高峰小时交通量2000辆,盾构法施工,并且首次采用机械全横向式强迫通风。其后,随着隧道施工技术新奥法、挪威法、以及TBM等方法的确立,许多伴随有全横向式,或半横向式,或纵向式,或混合式通风方式,以及现代照明和监控技术的长大公路隧道相继建成。总结国内外长大公路隧道的建设经验,分析现代公路隧道的存在问题和发展趋势,对今后长大公路隧道的成功修建和运营服务水平的提高,都有重要的现实和历史意义。     

浙江杭绍台高速公路特长隧道通风与排烟系统设计与实践

通风系统是维系公路特长隧道正常服务的重要机电设施,通常设备规模和安装功率庞大,但实际建成通车后却出现较高的闲置率。为了降低通风系统规模、运营能耗和闲置率,合理的通风模式至关重要。以浙江杭绍台高速公路三座长度超过5 km的特长隧道通风系统设计为例,介绍了通风系统设计的理念。其中陈家山隧道和镜岭隧道采用了互补式通风方案,并设置小断面竖井以满足排烟长度的要求;大盘山隧道采用传统双竖井送排式通风模式,对比分析了两种不同的通风设备的设置策略,推荐首先设定隧道内的设计风速不大于交通活塞风速,进一步确定竖井尺寸和通风设备规模。上述设计理念有效降低了杭绍台高速公路特长隧道通风系统设施的安装功率,为减少今后运营期间的设备闲置打下基础。     

公路隧道纵向送排式通风竖井数量及其间距研究

近年来,随着纵向通风技术的成熟,越来越多的长大隧道采用竖井送排式纵向通风方式,这种通风方式首先要确定竖井的数量及其间距。文章根据隧道内通风时对于断面风速的限制要求,提出了相同坡度下长大隧道竖井数量的计算方法,分析了隧道路面坡度对于竖井间距的影响,得到了不同坡度下隧道长度的折算方法及竖井间距计算方法,并给出了实例分析,其研究结果可以应用在长大隧道的相关设计研究中。     

双洞公路隧道洞口废气污染影响的数值模拟

以双洞单向公路隧道洞口段气流为对象,采用k-ε双方程紊流模型及组分传输方程组,借助流体计算软件,从不同自然风条件、洞外段设置挡风壁和两隧道洞口不同相对位置(横向间距5～50 m)三个角度,数值模拟了出口废气的扩散情况,并相应得出对另一隧道入口污染的影响程度.研究结果表明,邻近隧道入口受出口废气污染的影响程度随不利风向的自然风速的减小以及两隧道洞口间距的增大而减小;洞外段合理的尺寸与形状的挡壁能有效减少甚至消除出口污染物扩散对其入口的影响.从而推出结论:对于特定隧道,洞口处的常年自然风的风向和风速大小与隧道通风效果息息相关;对于特定地形和特定自然风,可以通过选择适当的洞口间距来改善隧道的通风效果;如两洞口间距很近,则于洞口外两洞间设置挡风壁可有效提高两隧道的运营与防灾通风效果、降低废气污染程度.     

特长深埋高速公路隧道平导通风技术研究

针对越岭隧道由于大型山脉的阻隔而不便修建竖斜井的困境,文章以跨越天山的某特长深埋公路隧道为研究背景,提出了高速公路隧道平导运营通风方案。并通过大量的风网解算及通风系统总造价的正交设计分析,研究了特长深埋公路隧道取消斜竖井、采用平导进行通风的设计方法,分析了该隧道近远期通风机理和通风方案。结果表明:影响通风系统总造价的因素排序为:独立通风段长度、排风量、排风道面积、送风道面积;甄选的近远期通风方案很好地解决了较低交通量条件下高速公路隧道的运营通风难题;通风道长度达数公里的条件下,前段污风不宜全部从排风道排出,要充分利用大断面主隧道排风,减少能耗。     

特长公路隧道运营通风多模式转换及节能研究

为降低多竖(斜)井复杂运营通风系统的能耗，将运营通风多模式转换系统应用于特长公路隧道分段纵向通风中。基于隧道内回路风压平衡和通风网络理论，提出隧道通风模式初拟、极限交通承载量计算、动态化通风模式选择、射流风机台数确定及通风能耗对比优化的通风设计流程，研究多模式通风转换系统的运作方式，对比分析常规分段纵向通风方式和多模式转换通风方式的运营能耗。结果表明，隧道远期设计高峰小时交通量达到最大值3 137 veh/h时，需开启29组射流风机，此时隧道各段风速小于8 m/s；一天中31.25%的时段通过模式1即能满足通风要求，52.08%的时段需要通风模式4才能满足通风要求，多模式转换通风较仅通过模式4进行通风总功率减少20.71%；交通量小于1 726 veh/h时，3#竖井排风量可降低为93 m³/s，隧道内风机总功率可减少37.57%。     

空气交换方法在公路隧道纵向通风中的应用研究

为了最大程度地发挥射流风机在双洞单向公路隧道纵向通风中的潜力,针对相邻两条上、下行隧道内通风负荷相差较大的特点,根据隧道通风基本理论,对一种新型的隧道通风换气方法——空气交换进行了较详细的研究,给出了该方法在公路隧道纵向通风中的应用范围和具体的设计算法,并利用其对某隧道进行了简要的通风设计计算。结果表明,该隧道采用空气交换方法构建的通风换气系统后,节约了隧道通风系统的初投资和运营费用。     

公路隧道通风计算中交通量的研究

通过对公路隧道通风计算中的风量平衡以及风压平衡方程的分析,针对交通量以及交通组成的不断变化,提出了交通量的可行性线性解的计算方法,可为公路隧道通风计算中风机的选型及风机的配置提供可靠的依据,同时也可为隧道建成后的风机控制提供参考.     

道路隧道交通工况频率分析

本文主要介绍采用纵向通风方式的双管４车道和双管６车道隧道内交通工况种类、发生概率和持续时间，交通工况种类与车辆组成、车流密度、平均车速和各种交通事故有关。根据各种效能事故对流畅效能的影响，推算出不同效能工况的发生概率。文中还介绍了一咱计算纵向通风系统最大通风负荷的新方法，它以效能工况及其相应大气负荷的组合概率为理论基础，详尽分析了两峒口大气压差所形成的通风负荷。并以中长隧道计算作举例说明。     

双洞互补式通风在公路隧道中的应用

针对4~7 km长隧道左右线通风负荷不平衡的问题,文章提出了一种新型的隧道通风方式——双洞互补式通风,在左右线隧道之间设置两条换气通道,在下坡隧道内设置富余的射流风机,将下坡隧道富余的新鲜空气通过换气通道送入上坡隧道,稀释上坡隧道污染物浓度;同时将上坡隧道污染空气通过横通道送入下坡隧道,降低下坡隧道内风速,从而使两条隧道内空气质量均能满足卫生标准。文章详细推导了该通风方式的设计理论和计算公式,运用公式对某隧道进行通风优化设计,利用通风网络计算风机配置规模,分析其经济效益。结果表明:采用该通风方式,可以在无需修建通风井的情况下,满足隧道内通风要求,从而减少初期投资和运营管理费用,经济效益显著。研究成果对公路隧道通风方式的选择提供了新的途径。     

关于隧道火灾时火风压计算方法的讨论

文章通过采用试验资料确定温度场,试提出一个较为简单明晰的火风压计算公式.公式表明火风压由三部分组成,烟气的热压差在隧道纵坡较大时占的比例较大,是火风压的主要组成部分;火风压与隧道纵坡成正比关系.文章还结合通风计算算例,发现火灾工况一般不会控制通风设计;提出的计算火风压方法使用方便,原理较为明淅,适合于设计中应用.     

高速公路单向交通隧道内最大纵坡设计研究

文章根据对隧道内施工运输、排水和通风等最大纵坡控制因素的分析,提出了隧道内单向交通连续上坡路段最大纵坡的建议值,以及长大隧道内增大坡度的技术措施,可供公路设计参考和借鉴。     

马平路板可隧道纵坡设计方案比选

隧址区的地形条件是选择隧道路线纵坡的重要影响因素,隧道路线纵坡方案一旦不能和地形相适应,会影响工程数量、造价及运营安全。文章结合广西马山至平果高速公路板可隧道工程实例,从通风、照明、地质条件、施工条件及工期等方面,对该隧道路段拟定的两个纵坡设计方案进行综合比选,提出了典型山区地形条件下的隧道路线纵坡设计的注意事项,为类似地形的隧道路线纵坡设计提供参考。     

高原螺旋隧道压入式通风风管出口位置优化研究

为研究高原螺旋隧道压入式通风的流场特性及风管出口位置布设参数对隧道施工通风效果的影响,文章以卧龙沟1号隧道工程为依托,利用Fluent模拟分析软件,考虑了2种纵坡、3种风管布设直径和7种风管出口距离等因素,研究了隧道掌子面附近的流场特性.结果表明:压入式通风风管出口距离工作面太近或者太远都不利于隧道的通风效率,并得到卧...     

西山坪隧道隧底煤层采空区的整治

西山坪隧道位于国道212线重庆至合川高速公路上,为双洞单向交通隧道,其中左洞长2 510 m,右洞长2 485 m;隧道穿越三叠系上统须家河组第三段时遇煤层采空区,需要进行整治后方能够保证隧道的安全。文章着重分析了采空区对隧道的不利影响及其处理方式。     

城市道路隧道通风井形式对通风效果的影响

文章基于某隧道工程实例,通过模型试验方法研究了通风井型隧道处于交通阻滞时通风井的通风效果。研究结果表明:当隧道仅凭借车辆低速运动产生的交通风进行自然通风时,通风井处于周期性进、排风转换状态且通风量较低;当采用射流风机与交通风相结合使通风井处于常排风状态时,矩形通风井的排风量随横截面当量直径增大而增大,通风井排风量随通风井倾斜角度减小而增大。     

考虑海拔、纵坡因素的高原特长隧道需风量研究

文章从影响高原地区特长公路隧道通风的海拔高度和纵坡这两个因素出发,根据相关文献中关于海拔高度系数的实测结果,以青海大力加山特长隧道为依托,对规范中的海拔高度系数进行了修正,进而重新计算了隧道需风量,并结合纵坡对车速的影响,合理确定了控制工况车速下的需风量,为下一步通风方案的制定奠定了重要基础。