CN105781603A - 一种竖井送排结合互补通风的双线隧道 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种竖井送排结合互补通风的双线隧道，其通过设置两座隧道之间的互补通风道，可以平衡两隧道正常营运时负荷不均的问题，从而实现减少竖/斜井座数及设备配置和节能的目的；同时通过布设带有送风、排风功能的竖井，可以增加空气交换、扩大互补式通风的隧道长度适用范围，而且可以缩短隧道火灾时的排烟距离，提高隧道防灾能力。由此，本发明双线隧道通过联络风道进行互补通风，在不能满足通风需求的情况下，进一步利用通风竖井送排风与地面空气交换，能够降低通风***及供配电***的工程量和工程造价，而且竖井还用于火灾时排烟，缩短隧道内烟气流经的路径长度，从而提高隧道防灾能力。
Description
技术领域
本发明属于公路隧道通风设计技术领域，具体涉及一种竖井送排结合互补通风的双线隧道。
背景技术
汽车在隧道内行驶排放CO、NOx、烟雾等尾气，对人体健康及行车安全带来危险，因此，在特长公路隧道中通风***是必不可少的附属工程之一，直接影响建设投资以及隧道内环境和运营安全。同时，作为主要的能耗源决定了隧道在整个生命周期内的运营成本大小。另一方面，我国人口众多、资源相对不足，节约资源、节约能源是一项基本国策。
目前，在公路特长隧道中普遍采用的通风***是单竖井或多竖井分段式纵向通风，比如，陕西省18.2km长的秦岭终南山隧道设置3处地下风机房和通风竖井；浙江省苍岭隧道、括苍山隧道、双峰隧道、西周岭隧道均设置了2处通风竖井及配套的地下或地面风机房。另一方面，公路隧道的通风***通常根据设计交通量和设计行车速度进行配置，与实际运营工况差异巨大(交通量和行车速度均与设计工况相差悬殊)，不可避免地导致配置的通风设备规模、供配电设备明显过于庞大，运营期间大量的风机将闲置。
针对上、下坡隧道通风负荷不均匀的情况，Bemer&Day(1991)提出了一种互补通风方式，即通过左、右洞之间的换气联络风道，用下坡隧道内富余的新风去稀释上坡隧道内的污浊空气。江西省武吉高速公路上5.5km的九岭山隧道、湖北省沪蓉高速公路上长5.9km的大别山隧道均采用该通风模式。但这种方式存在的主要问题是：适用隧道长度有限，使用具有局限性，仅适用于两隧道总需风量小于2倍隧道最大允许通风风量，如隧道长度大于8km则可能就不适用了。
发明内容
针对现有隧道通风技术所存在的上述技术缺陷，本发明提供了一种竖井送排结合互补通风的双线隧道，既能够扩大互补纵向通风的隧道长度适用范围，又能少设置竖/斜井，并降低通风***及相应供配电***的工程量，将降低工程造价和实现运营节能进行有机结合。
一种竖井送排结合互补通风的双线隧道，包括分离式的上行隧道和下行隧道；上行隧道与下行隧道之间设有多处联络风道，这些联络风道至少包括一处用于上行隧道向下行隧道导风的联络风道和一处用于下行隧道向上行隧道导风的联络风道；上下行隧道通过这些联络风道形成通风回路，以平衡双线隧道内的通风负荷；
上下行隧道中需风量较大的隧道(通常为上坡隧道)外侧设有与上下行隧道连通的通风竖井，所述的通风竖井平时用于送排风，火灾时兼用于排烟。
进一步地，所述的联络风道内设有轴流风机和风阀，联络风道的进风口和出风口均位于隧道行车建筑限界之外，风阀设置于联络风道内靠进风口的一侧。
进一步地，对于上行隧道向下行隧道导风的联络风道，其进风口位于上行隧道内侧墙，出风口位于下行隧道拱顶；对于下行隧道向上行隧道导风的联络风道，其进风口位于下行隧道内侧墙，出风口位于上行隧道拱顶。
进一步地，所述联络风道的断面尺寸需满足轴流风机的安装尺寸及维修工艺要求，且风道的进风口断面风速不大于8m/s。
进一步地，上下行隧道的顶部均设有若干射流风机，其作用主要是提供隧道通风所需气压，并在火灾时控制烟气流向。
进一步地，所述的通风竖井通过隔板被分隔成送风井道和排风井道两部分，送风井道和排风井道分别通过两个导流风道与需风量较大的隧道连通，其中一个导流风道的进风口与送风井道对接，出风口设于隧道拱顶，另一个导流风道的进风口设于隧道内侧墙，出风口与排风井道对接。
进一步地，所述两个导流风道内均设有轴流风机，其中与排风井道对接的导流风道内靠进风口的一侧设有风阀。
进一步地，所述的排风井道通过排烟道与需风量较小的隧道连通，所述排烟道的一端设置于隧道拱顶或隧道内侧墙，进而从需风量较大的隧道上方绕过，另一端与排风井道连通。
进一步地，所述的排烟道内设有轴流风机和风阀。
本发明竖井送排结合互补通风的双线隧道通过设置两座隧道之间的互补通风道，可以平衡两隧道正常营运时负荷不均的问题，从而实现减少竖/斜井及通风设备配置和节能的目的。同时本发明通过布设带有送风、排风功能的竖井，可以增加空气交换、扩大互补式通风的隧道长度适用范围，还可以缩短隧道火灾时烟气流经的路径长度，从而提高隧道防灾能力。
由此，本发明双线隧道通过联络风道进行互补通风，在不能满足通风需求的情况下，进一步利用通风竖井与地面空气交换，能够减少竖/斜井设置座数、降低通风***及供配电***的工程量，既降低了工程造价，又实现了通风的节能。
附图说明
图1为本发明双线隧道的结构示意图。
图2为图1沿A-A'方向的断面图。
图3为图1沿B-B'方向的断面图。
图4为图1沿D-D'方向的断面图。
图5为图1沿C1-C'方向的断面图。
图6为图1沿C2-C'方向的断面图。
图7为图1沿C3-C'方向的断面图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。
首先对上下行隧道的需风量进行计算分析，考虑以下几种工况：①正常的营运工况，即上下行隧道工况车速均为设计行车速度；②缓慢通行工况，某一隧道出现缓慢通行情况，工况车速30～50km/h；③阻滞工况，某一隧道因故出现交通阻滞，工况车速10km/h，阻滞段长度为1km；④火灾工况，根据临界速度要求确定排烟风量。需风量计算按照现行规范和细则执行。
如图1所示，本发明竖井送排结合互补通风的双线隧道，包括：上行隧道1、下行隧道2，一对设置于两隧道之间的联络风道31、32以及一处设置于需风量较大隧道外侧的通风竖井36；上行隧道1和下行隧道2均有两个端口(进洞口和出洞口)；在实际应用中即使隧道有多个端口、或者有匝道的情况，本实施方式依然适用。
如图2所示，联络风道31通常是一个独立结构，设置于上、下行隧道之间，用于上行隧道1向下行隧道2导风。联络风道与上行隧道交叉口设置进风口61，气流通过组合风阀81及轴流风机41升压后，通过下行隧道的出风口51送入下行隧道。联络风道31视互补风量大小及土建实施的难易程度可以分为若干处设置。轴流风机41可以有若干台串联或并联运行。出风口51通常设置于隧道拱顶建筑限界上部，隧道断面可适当加高。联络风道内的互补风量可根据需风量计算结果确定，原则是使上下行隧道的CO和烟雾浓度均能满足规范要求。联络风道的断面尺寸取决于两个因素：①风道的进风口断面风速不宜大于8m/s；②满足可逆式轴流风机的安装尺寸及维修工艺要求。
类似地如图3所示，联络风道32通常也是一个独立结构，设置于上、下行隧道之间，用于下行隧道2向上行隧道1导风。联络风道与下行隧道交叉口设置进风口62，气流通过组合风阀82及轴流风机42升压后，通过上行隧道的出风口52送入上行隧道。联络风道32的断面积确定方法类似于联络风道31。
如图4所示，上行隧道1和下行隧道2的顶部均并行设有若干射流风机10；射流风机10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10的数量由本区段的空气压力平衡要求确定。
如图5和图6所示，通风竖井36通常是一个独立结构，设置于需风量较大的隧道外侧，通常即为上坡隧道的外侧，通风竖井36分为两格分别作为排风井道361和送风井道362，送风井道和排风井道分别通过两个导流风道33和34与下行隧道2(即上坡隧道)连通；导流风道33内设置轴流送风机43，送风口设置于下行隧道2的拱顶，断面积可以根据送风量以及最大风速不超过25m/s进行控制，必要时可以加高拱顶隧道结构。导流风道34底标高通常可以设置成与隧道检修道标高相同，风道面积根据排风量和排烟量取大值以及最大风速不超过8m/s进行设计，风道内设置轴流排风机44和电动组合风阀84。
如图7所示，设置排烟道35连接上行隧道1与通风竖井36的排风井道361，排烟道35可以设置于上行隧道1的侧边，也可以设置于上行隧道1的拱顶，风道面积根据排烟量以及最大排烟风速一般不超过13m/s进行设计。本实施方式中排烟道35与导流风道34连通并共用一个轴流排风机44，排烟道35内设置电动组合风阀85。通风竖井36平时用于送排风时，则关闭电动组合风阀85。
如图1所示，当火灾发生在下行隧道2入口至竖井段时，打开轴流排风机44和电动组合风阀84，关闭电动组合风阀85，利用通风竖井36和导流风道34排烟；当火灾发生在竖井至下行隧道2出口段时，关闭轴流排风机44、轴流送风机43、电动组合风阀84、85以及联络风道31、32内的轴流风机41、42、组合风阀81、82，利用射流风机10的调压作用，将火灾烟气排放出下行隧道2。当火灾发生在上行隧道1入口至竖井段时，打开轴流排风机44和电动组合风阀85，关闭电动组合风阀84，利用通风竖井36和排烟道35排烟；当火灾发生在竖井至上行隧道1出口段时，关闭轴流排风机43、44、电动组合风阀84、85，以及联络风道31、32内的轴流风机41、42、组合风阀81、82，利用射流风机10的调压作用，将火灾烟气排放出上行隧道1。
根据初步测算，对于6～9km长度的特长隧道，采用本实施方式可以解决日常的正常营运通风需求，可以节省一处通风竖井，减小地下风机房或地面风机房的数量和规模，减少通风设备40～50％，每公里隧道可节约通风设备及相应的供配电设备约200～300万。因此，如果公路隧道能够采用基于本实施方式隧道的通风模式，将具有很高的工程经济价值。
上述的对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种竖井送排结合互补通风的双线隧道，包括分离式的上行隧道和下行隧道；其特征在于：上行隧道与下行隧道之间设有多处联络风道，这些联络风道至少包括一处用于上行隧道向下行隧道导风的联络风道和一处用于下行隧道向上行隧道导风的联络风道；上下行隧道通过这些联络风道形成通风回路，以平衡双线隧道内的通风负荷；
上下行隧道中需风量较大的隧道外侧设有与上下行隧道连通的通风竖井，所述的通风竖井平时用于送排风，火灾时兼用于排烟。
2.根据权利要求1所述的双线隧道，其特征在于：所述的联络风道内设有轴流风机和风阀，联络风道的进风口和出风口均位于隧道行车建筑限界之外，风阀设置于联络风道内靠进风口的一侧。
3.根据权利要求2所述的双线隧道，其特征在于：对于上行隧道向下行隧道导风的联络风道，其进风口位于上行隧道内侧墙，出风口位于下行隧道拱顶；对于下行隧道向上行隧道导风的联络风道，其进风口位于下行隧道内侧墙，出风口位于上行隧道拱顶。
4.根据权利要求2所述的双线隧道，其特征在于：所述联络风道的断面尺寸需满足轴流风机的安装尺寸及维修工艺要求，且风道的进风口断面风速不大于8m/s。
5.根据权利要求1所述的双线隧道，其特征在于：上下行隧道的顶部均设有若干射流风机。
6.根据权利要求1所述的双线隧道，其特征在于：所述的通风竖井通过隔板被分隔成送风井道和排风井道两部分，送风井道和排风井道分别通过两个导流风道与需风量较大的隧道连通，其中一个导流风道的进风口与送风井道对接，出风口设于隧道拱顶，另一个导流风道的进风口设于隧道内侧墙，出风口与排风井道对接。
7.根据权利要求6所述的双线隧道，其特征在于：所述两个导流风道内均设有轴流风机，其中与排风井道对接的导流风道内靠进风口的一侧设有风阀。
8.根据权利要求6所述的双线隧道，其特征在于：所述的排风井道通过排烟道与需风量较小的隧道连通，所述排烟道的一端设置于隧道拱顶或隧道内侧墙，进而从需风量较大的隧道上方绕过，另一端与排风井道连通。
9.根据权利要求8所述的双线隧道，其特征在于：所述的排烟道内设有轴流风机和风阀。
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