火山特長公路隧道通風方案比選研究

2020-07-26 06:02:08雷帥

四川建材 2020年7期

雷帥

(四川公路橋梁建設集團有限公司勘察設計分公司，四川成都 610093)

0 前言

近年來，由于高速公路建設向西部推進，山區高速公路隧道建設面臨規模大，地質復雜，維護成本高等問題。隧道建設成本較高，后期運營成本也很高，尤其是長大隧道的建設運營成本更高。普通隧道采用自然通風和全射流縱向通風即能滿足要求，長大公路隧道通常需要對運營通風進行特殊考慮，必要時可采用通風井進行送排風以滿足需風量要求，同時也有利于隧道內火災排煙。通風系統設計直接影響到工程建設費用和后期運營費用。本文對寧攀高速火山隧道運營通風方案和通風系統設計進行探究，對方案設計過程中的一些問題提出解決方案。

1 工程概況

火山隧道進口位于四川省涼山彝族自治州會理縣，出口位于四川省攀枝花市鹽邊縣。起止里程：ZK390+755～ZK397+900，位于鳳營互通～新九互通區段。隧道左線長7 145 m，設計縱坡0.5/2 735，-1.9/4 410；右線長7 192 m，設計縱坡0.5/2 772，-1.9/4 420。火山隧道縱斷面如圖1所示。海拔高度1 791～1 870 m，設計時速80 km，雙向四車道，隧道凈空面積69.3 m2，當量直徑8.5 m。

圖1 火山隧道縱斷面

2 通風方案

按不分段對火山隧道全線需風量進行初步計算，計算結果如表1所示。隧道最大需風量為左線遠期稀釋煙塵需風量662 m3/s，相應的設計風速為9.55 m/s，滿足全射流縱向通風的風速要求，因此，隧道可采用全射流縱向通風。為滿足火災煙霧在隧道內最大行程不宜大于5 000 m的要求，需要另設排煙井進行分段排煙。同時遠期設計風速較大，射流風機升壓力會降低，經濟性較差，可考慮將排煙井擴大作為通風井，采用分段通風。考慮到左線需風量遠大于右線，右線最大需風量為426 m3/s，相應的設計風速為6.15 m/s，是較為合理的風速，因此，左右線可考慮采用不同通風方式。由于火山隧道沿線地形兩邊高中間低，設置豎井約長280 m，設置斜井則超過600 m，豎井明顯優于斜井。

表1 火山隧道全線需風量單位：m3·s-1

根據以上思路，對火山隧道運營通風擬定了如下方案：①方案1：全射流縱向式通風方案，考慮到排煙問題，另設排煙通道；②方案2：左右線各分兩區段進行通風，設置豎井1座，一區段長約4 282 m，二區段長約2 910 m，豎井長約280 m；③方案3：由于左線通風壓力較右線大，因而左線采用兩區段豎井通風，右線采用全射流縱向式通風，豎井兼做右線排風井，位置及長度同方案2。

3 通風方案比選

3.1 通風計算

方案1隧道運營通風風機數量如表2所示。

表2 隧道射流風機數量表

火山隧道長度超過5 000 m，采用全射流縱向通風需另設排煙井進行火災排煙，公路隧道火災排煙宜按隧道全線同一時間內發生一次火災考慮，需設置排煙軸流風機2臺。

方案2運營及火災工況風機及功率計算結果見表3。方案3左線運營風機參數與方案2相同，右線運營風機參數與方案1相同，其運營及火災工況風機及功率見表4。

表3 方案2運營風機數量表

表4 方案3運營風機數量表

3.2 方案比選

由以上計算結果可知，火山隧道既可以采用全射流縱向式通風，也可以采用豎井送排縱向式通風。采用不同通風方式對通風費用影響較大，為了確定最優的通風方案，主要從建設費用、運營能耗兩個方面進行經濟技術對比，見表5。

表5 建設費用及運營費用對比單位：萬元

通過比較可以看出，3種方案中，由于排煙井規模小于通風井，方案1土建費用最低；方案2左右線均采用分段縱向式，隧道通風升壓力主要來源于軸流風機，射流風機主要為火災排煙設置，運營能耗最小；方案3左線采用分段縱向式，避免了洞內風速過高，射流風機效率低的問題，同時右線采用全射流縱向式則可節約通風系統規模，避免浪費。

綜合考慮建設及運營期間費用，方案2綜合費用最低，故推薦方案2作為火山隧道通風方案，通風布置如圖2所示。