姜虎
摘要:經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快,促進(jìn)高速公路建設(shè)項(xiàng)目的增多。近年來,國(guó)家對(duì)高速公路的建設(shè)投入了大量的經(jīng)濟(jì)和精力,高速公路的建設(shè)與擴(kuò)大不僅給中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來了一定的推動(dòng)作用,還給交通出行帶來了極大的便利。就目前我國(guó)技術(shù)人員所掌握的施工技術(shù)來看,在特長(zhǎng)隧道的運(yùn)營(yíng)通風(fēng)問題上還存在著一定程度的制約性,隧道的設(shè)計(jì)和建筑工程中要做出相應(yīng)的改善。本文就高速公路特長(zhǎng)隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開探討。
關(guān)鍵詞:高速公路;特長(zhǎng)隧道;通風(fēng)系統(tǒng)
大部分公路隧道,無論長(zhǎng)短普遍都采用功率較大的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行隧道通風(fēng),造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。根據(jù)公路隧道的實(shí)際情況選用合理的通風(fēng)方式,盡量更多地利用自然資源對(duì)公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì),對(duì)于我國(guó)公路隧道的安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)、綠色持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
1通風(fēng)方式及通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)
1.1通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)
公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)的安全標(biāo)準(zhǔn)以稀釋機(jī)動(dòng)車排放的煙塵為主,煙塵設(shè)計(jì)濃度為0.007g/m3;衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)以稀釋機(jī)動(dòng)車排放的一氧化碳為主,一氧化碳設(shè)計(jì)濃度為100cm3/m3;舒適性標(biāo)準(zhǔn)以換氣稀釋機(jī)動(dòng)車帶來的異味為主,最小換氣頻率不低于每小時(shí)3次?;谖覈?guó)公路隧道數(shù)量眾多及經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,對(duì)于稀釋洞內(nèi)粉塵污染、NO2、富余熱量等,原則上不是隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的對(duì)象。
1.2通風(fēng)方法
隧道通風(fēng)一般分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩種。顧名思義,自然通風(fēng)就是利用自然條件產(chǎn)生通風(fēng)壓力來達(dá)到通風(fēng)的效果,能夠促進(jìn)隧道內(nèi)的空氣流通,但是就目前掌握的技術(shù)而言,沒有可靠的方法能夠確定自然通風(fēng)在隧道中能夠允許的最大長(zhǎng)度,而且在《煤礦安全規(guī)程》中明確地規(guī)定了不準(zhǔn)采用自然通風(fēng)的方式來達(dá)到特長(zhǎng)隧道通風(fēng)的效果?!豆匪淼朗┕ぜ夹g(shù)規(guī)范》中是這樣規(guī)定的:隧道施工的獨(dú)頭掘進(jìn)長(zhǎng)度超過150m時(shí),就要采用機(jī)械通風(fēng)的方式;因?yàn)樽匀煌L(fēng)方式被運(yùn)用到實(shí)際工程中時(shí)有很多不規(guī)范或者不達(dá)標(biāo)情況,而機(jī)械通風(fēng)則更適用于大多數(shù)的隧道通風(fēng)技術(shù)。機(jī)械通風(fēng)一般又分為抽出式通風(fēng)、壓入式通風(fēng)和混合式通風(fēng)。這三種通風(fēng)方式也各有特點(diǎn),下面分別對(duì)這三種通風(fēng)方式進(jìn)行探究:(1)抽出式通風(fēng)方式的主要原理是利用新鮮的空氣進(jìn)入隧道,污風(fēng)則通過風(fēng)筒由局部的通風(fēng)機(jī)排出;這種通風(fēng)方式便于運(yùn)輸,易于通風(fēng)管理,但是安全性能較差,通風(fēng)距離也比較短,有一定的局限性,不適宜運(yùn)用在瓦斯隧道中。(2)壓入式通風(fēng)的原理與抽出式通風(fēng)正好是相反的,其利用局部通風(fēng)機(jī)把新鮮空氣通過風(fēng)筒送到工作面,污風(fēng)則由巷道排出。這種通風(fēng)方式安全性能較抽出式通風(fēng)方式好一點(diǎn),而且通風(fēng)距離較長(zhǎng),阻力相對(duì)較小,當(dāng)然這種通風(fēng)方式管理起來是有一定困難的,而且在污風(fēng)排出的時(shí)候,會(huì)嚴(yán)重影響到工作環(huán)境,在高瓦斯隧道的建設(shè)當(dāng)中是必須要采用這種通風(fēng)方式的。(3)混合式通風(fēng)則結(jié)合了前兩者的特點(diǎn),采用了兩套風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒裝置,一套用來壓入新鮮的空氣,另一套則用來抽出污風(fēng),這種通風(fēng)方式的通風(fēng)能力較強(qiáng),并且能起到很好的通風(fēng)效果,但是由于設(shè)備過多,管理存在著復(fù)雜性,不適合高瓦斯通風(fēng)。
2公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題
公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)存在的主要問題有:(1)通風(fēng)系統(tǒng)規(guī)模龐大,利用效率低,閑置率高,造成了資源浪費(fèi);(2)機(jī)械通風(fēng)耗能、耗電量大,可充分利用自然風(fēng)進(jìn)行節(jié)能設(shè)置,但自然通風(fēng)負(fù)壓不達(dá)標(biāo),并且自然風(fēng)隨機(jī)性大,需合理設(shè)置利用;(3)部分公路隧道雖采取了自然通風(fēng)措施,但未能充分利用隧道外部豐富的自然資源輔助隧道通風(fēng),自然通風(fēng)效果不明顯;(4)長(zhǎng)大公路隧道對(duì)自然風(fēng)的利用率低,通風(fēng)設(shè)備的啟停無法與隧道環(huán)境變化相匹配,存在滯后效應(yīng)。
3交通量的計(jì)算
根據(jù)特長(zhǎng)公路隧道所屬項(xiàng)目工程可行性研究報(bào)告對(duì)交通量的預(yù)測(cè)及車型比例構(gòu)成,結(jié)合各汽車代表車型及車輛折算系數(shù)。首先將工可報(bào)告中各設(shè)計(jì)年(預(yù)測(cè))年平均日交通量換算成標(biāo)準(zhǔn)小客車設(shè)計(jì)高峰小時(shí)交通量;其次按照工可報(bào)告中提出的交通組成百分比,分別計(jì)算出各車型對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)小客車設(shè)計(jì)高峰小時(shí)交通量;最后按《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTGB01—2014)“各汽車代表車型與車輛折算系數(shù)”,將各車型對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)小客車高峰交通量換算成混合車型設(shè)計(jì)高峰小時(shí)交通量。
4高速公路特長(zhǎng)隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1自然通風(fēng)
自然通風(fēng)即在不借助任何通風(fēng)設(shè)備及沒有任何外界人為因素影響的條件下,憑借自然風(fēng)流氣象,依靠隧道洞口處的熱位差和壓力差以及車輛出入形成的活塞風(fēng)進(jìn)行隧道通風(fēng)。這種通風(fēng)方式存在一定的局限性,隧道長(zhǎng)度、隧道洞內(nèi)外溫差、空氣相對(duì)濕度、洞口氣壓差、車輛行駛速度、交通量等都會(huì)對(duì)自然通風(fēng)產(chǎn)生很大的影響。自然通風(fēng)方式一般適用于車速較高、流量較大的單向短公路隧道,但很難滿足長(zhǎng)大高速公路隧道的通風(fēng)需求。例如,張涿高速公路保定段南臺(tái)二號(hào)隧道長(zhǎng)度不足200m,太平莊隧道全長(zhǎng)107.0m,均可優(yōu)先考慮自然風(fēng)通風(fēng)方式,充分利用自然資源滿足其隧道通風(fēng)需求,具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。
4.2對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行合理劃分
隧道施工的規(guī)模一般都比較大,所以想要進(jìn)行高效施工,就要對(duì)隧道內(nèi)的區(qū)域進(jìn)行合理劃分,每一個(gè)區(qū)域都要根據(jù)實(shí)際情況制定出相關(guān)的施工方案,由相關(guān)的負(fù)責(zé)人對(duì)區(qū)域進(jìn)行合理化管理,從而完善施工管理上出現(xiàn)的問題。
4.3風(fēng)能的利用
風(fēng)能是一種清潔、綠色、可再生能源。可充分利用自然界的風(fēng)能進(jìn)行公路隧道通風(fēng)建設(shè)。一方面,盡可能多地利用風(fēng)能為公路隧道不斷注入新鮮的空氣,實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)污濁空氣與新鮮空氣的轉(zhuǎn)換;另一方面,設(shè)置風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),將無法自然進(jìn)入隧道稀釋污濁空氣的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能,儲(chǔ)存?zhèn)溆?。?dāng)隧道內(nèi)的需風(fēng)量不能滿足正常運(yùn)營(yíng)需求時(shí),儲(chǔ)存的電能可轉(zhuǎn)化為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)電力通風(fēng)設(shè)施進(jìn)行隧道通風(fēng),在節(jié)能的前提下保證了公路隧道的安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。
4.4施工現(xiàn)場(chǎng)管理
在隧道施工的過程中要制定健全的管理方案和制度,明晰工作指標(biāo),要合理安排專業(yè)人員對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)定期檢修和觀察,落實(shí)到每一個(gè)細(xì)節(jié)部位,做到嚴(yán)格的質(zhì)量把控和操作要求,記錄人員在施工現(xiàn)場(chǎng)要做好各項(xiàng)參數(shù)的記錄,及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并改正錯(cuò)誤,消除可能存在的安全隱患。
5結(jié)語
總之,高速公路特長(zhǎng)隧道通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與隧道長(zhǎng)度、坡度、設(shè)計(jì)交通量及通風(fēng)井的位置密切相關(guān),設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從土建費(fèi)用、前期設(shè)備費(fèi)用、運(yùn)營(yíng)用電等經(jīng)濟(jì)方面對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)方案做進(jìn)一步的比選,使通風(fēng)系統(tǒng)工程造價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)最小化,并降低后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用。
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(作者單位:中鐵十四局集團(tuán)第二工程有限公司)