公路隧道機械通風方式和短道風向的選擇

摘 要：公路隧道通風的目的是為了把隧道內的有害氣體或污染物質的濃度降至一個允許濃度以下，以保證汽車行駛的安全性和舒適性。而對于通風問題，首先要考慮的是通風方式的選擇，如若采用了豎井送排式通風系統，還要注意短道內的風向問題。該文對這兩個方面的通風設計進行了研究和分析，并提出了一些建議，希望能對以后的通風設計有一定的參考作用。

關鍵詞：公路隧道 通風方式 短道回流

中圖分類號：X734文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0119-01

在車流密度大的隧道里排出的廢氣較多，嚴重的影響了隧道里的空氣質量。公路隧道的通風就是利用機械或自然通風方式向隧道內壓入新鮮空氣、向隧道外排出渾濁空氣，稀釋洞內由車輛排出的廢氣和煙霧，確保隧道內良好的空氣狀態。而要達到通風的目的，通風方式的選擇尤為重要。另外若采用了豎井送排式通風系統，還要特別注意短道內部通風的有關問題。

1 機械通風方式的選擇

根據風流的流動方向劃分，機械通風可以分為縱向通風、橫向通風、半橫向通風和混合式通風，其中縱向通風又可分為射流風機縱向通風、豎（斜）井集中排風縱向通風和豎（斜）井排送組合縱向通風，半橫向通風分為送風式半橫向通風和排風式半橫向通風。本文只討論其中幾種的特點及適用條件。

1.1 縱向式通風

縱向通風是對隧道內氣體施加風壓，迫使其沿隧道軸線方向流動，從而達到通風的目的。

一般在短隧道中，多采用射流風機縱向通風，在較長的隧道中，可采用豎（斜）井縱向通風。

相比有井式通風，射流式通風工程量小，通風設備安裝簡便，技術難度小，但也有運營管理費用高，沒有單獨的防火災分區，防火救災困難的缺點。但在管理和維護方面，有井式通風比射流式方便。

1.2 橫向式通風

這種通風方式設有送排風道，使通風風流在隧道內做橫向流動，從送風道進入行車道，最后進入排風道排出。與縱向通風相比，橫向通風供風均勻，污染氣體在隧道內滯留時間短，并且有利于管理。但是這種通風方式所需的建設費用和運營管理費用很大，限制了橫向通風的使用。

1.3 半橫向式通風

半橫向式通風只需設置一個送風道或者排風道，隧道斷面被分成送風道或排風道和行車道兩部分。半橫向式通風是介于縱向和橫向通風之間的一種通風方式，綜合了縱向和橫向通風的優點和缺點，通風效果和安全性等也介于二者之間。

1.4 混合式通風

混合式通風是指正常運營階段的縱向通風和火災時橫向排煙相結合的組合方式。由于這種通風方式造價相對較高，目前主要還是在特長隧道上采用。

通風方式種類有很多，但都有其優缺點，這就要求設計人員所選擇的通風方式要與隧道具體情況相匹配。總體來說，相比較其他通風方式，縱向通風能較為充分的利用隧道內通行車輛所產生的氣流，并且設備較簡單，工程造價和營運費用都較低，經濟性好，建議在長度不太長的隧道中使用。而混合式通風方式的可靠度、日常營運費用，以及發生火災時的煙氣控制方面都比較好，但由于其造價和對工程影響較大，所以建議在長大隧道中推廣使用。

2 短道風向的選擇

采用豎井送排式通風系統時，在排風口與送風口之間的短道內一般會存在風流，稱之為短道風流。短道風流有兩種可能流動的方向，即與隧道內整體風流流動方向一致或相反，一致時稱短道風流為順流，相反時稱短道風流為回流。一般在工程設計中防止短道內出現回流，但筆者認為回流也有很大的可取之處。

在順流時，隧道內有兩處的氣體污染程度達到最高，一處是隧道出口處，而另一處就是短道的末端。大多數情況下，由于風流在排風口分流后繼續前行，在此過程中穿越短道的車輛對其內的空氣還要進一步污染，就會導致短道內空氣的污染程度比排風口空氣的污染程度還要高。相反，如果短道內風流為回流，則短道內流動的空氣是剛剛送來的新鮮空氣，空氣質量提高，自然也不會存在短道污染程度很高的問題。

在送排式通風系統中，排風口的壓力小于送風口前方的氣壓，由于空氣總是由壓力高的地方向壓力低的地方流動，所以若想達到順流目的，只有通過合理的設計使交通風在短道局部產生的壓差與排風口的負壓疊加后大于送風口后方的負壓，才能在短道內形成順流。有時不能滿足設計時，還需在短道頂部設置射流風機，使射流風機產生的壓差加交通風在短道局部產生的壓差再加排風口負壓的壓力總和大于送風口后方的負壓，在短道內形成順流。反過來考慮，如果棄順流而選回流，則相對容易一些，只要在送風口的下方或后下方適當留送風窗口，便會在送風口的后方出現正壓，該正壓與排風負壓之間的壓差會引導風流回流。

但是，若采用回流方式，由于短道距離較短，新鮮空氣進入后便由排風口排出，沒有能夠充分的利用，導致極大的浪費，并且由于短道內風流方向和行車方向相反，導致短道內部真實的風向不能達到真正的回流，況且送入短道的空氣占送風量的比例較難確定和控制，這也正是現在大多隧道都采用順流而不用回流的原因。現在關于短道回流的設計還在研究階段，希望能給以后的短道回流設計提供參考。

3 結語

車輛在隧道運行時排出廢氣并且掀起大量粉塵，影響了隧道中空氣質量，降低了隧道內能見度，不利于行車安全，尤其是在發生火災等特殊情況下，隧道通風就顯得十分重要。本文針對通風方式和短道風向的選擇進行了分析和研究。對于通風方式的選擇，重點闡述和分析了幾種通風方式的特點和適用條件，建議在較短的隧道中采用縱向通風和在長大隧道中采用混合式通風；對于在實際工程中短道風向的選擇，提出了：（1）選用回流之后的短道基本不存在污染空氣，而順流情況下的短道污染程度卻很高；（2）相比順流，選用回流較易實現且方便，只需在送風口的下方或后下方適當留送風窗口即可。

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