双向行车公路隧道的通风及防灾研究.docx

双向行车公路隧道的通风及防灾研究
北方交通大学隧道及地下试验研究中心陆懋成王梦恕刘维宁

摘要：阐述了公路隧道防灾的时效性，提出一种新型斜墙式半横向通风的通风方式和另一项风机反转制动消防技术以及它们在火灾时的作用。关键词：公路隧道，通风方式，防灾措施
1、隧道通风防灾存在的问题及国外火灾教训1.1公路隧道是一个半封闭的空间，行驶的车辆燃料为易燃品,一旦着火烟雾迅速向两端漫延,逃避的车辆及旅客也只能从两个方向疏散,其危害性比地面大得多.由于救护困难,极易成为恶性灾难事故。1.2在隧道通风设计时，追求土建和运营的低造价,忽视了通风的消防功能。1.3国外隧道重大火灾见(表1)。
隧道重大火灾一览表表1
隧道名称国名火灾起因损失时间勃朗峰11.6km法国车辆起火41人死36辆车毁陶恩隧道奥地利车辆相撞12人死亡50人受伤1999.5隧道3.2km奥地利缆绳断裂153人死亡纽约霍兰隧道2.6km美国66人中毒,毁坏10辆卡车、13辆小车1949维尔森隧道0.78km荷兰碰车死5人伤6人2辆货车4辆小车毁1978日本板隧道2.05km日本碰车死7人伤2人189辆车毁1979加州隧道美国碰车死7人伤2人7辆车毁19721.4勃朗峰隧道火灾是近年来最惨重的一次，应引起我国建设单位、设计院、运营管理等有关部门的高度重视。1.5多次事故使西欧有关方面关注隧道的安全标准，他们调查发现，全欧洲共同体25条隧道有三分之一的标准太低，表现在通风排烟能力和排出事故速度两方面，这两大要素与造成事故的灾害程度密切相关，很有必要研究经济，及时、有效的隧道消防措施。1.6双向行车隧道火灾消防难度最大，特别是采用了纵向通风方式的隧道，通风几乎失去了消防的功能，甚至会风助火势，扩大灾害规模。1.7国内双向行车的二郎山隧道，鹧鸪山隧道采用纵向通风，并再建一条平行服务坑道用于灾害排烟，火灾时须判断火灾发生位置，才做出消防救援方案，救灾延时。有时，排烟通道与人员逃离通道共用，洞内又无横向新风流，消防功能不佳。
2、斜墙式半横向通风方式介绍(4)2.1公路隧道通风方式根据风流在隧道中流动的方向分为横向式(图1)，半横向式(图2)和纵向式三种，其各自的特点见表2(摘自《公路隧道通风照明设计规范》JTJ026.1-1999)。
双向交通隧道通风方式主要特点表2
通风方式全横向式半横向式纵向式基本特征空气在隧道内横向流动隧道内空气半横向流动空气在隧道内纵向流动代表形式吸出式射流式适用长度不限3000km1500km活塞风利用不好不好不好洞内环境好较好不好火灾控制排烟方便排烟较方便排烟不方便工程造价高较高低管理维护不便一般一般运营费用高较高低洞外环保有利一般不利图1全横向式通风图2半横向式通风
2.2从表2中可以看出全横向式通风效果好，功能全，在控制火灾时排烟方便,送风侧可均匀地提供新鲜空气，旅客不受烟雾熏呛,无须判断火灾位置，有利于逃避。我国深圳梧桐山隧道发生过多次火灾，均成功地补灭，无一人伤亡。但是，全横向式通风的土建费用和运营费用是最高的。半横向式通风在洞内有纵向风流，不同断面风速不等，还存在中性点，在控制火灾功能次于全横向式通风，土建和运营费用低于全横向式。纵向式通风在双向行车的隧道中防灾性能最差，土建和运营费用也最低。2.3消防系统关系见流程图

图3隧道火灾消防系统流程图
2.4斜墙式半横向通风方式（ZL012364460）将全横向式通风和半横向式通风二者扬利抑弊，把全横向式通风纵隔墙改为斜墙(见图4)，正常情况下用半横向通风,火灾时迅速改为全横向通风，风道呈三角型，风道口初始风速高区段，风道面积增大，风速降低，阻力呈平方关系下降，功率自然比全横向式小。

图4斜墙式半横向通风方式示意图

2.5斜墙式半横向通风方式，火灾时无需判断火灾发生位置，只需将一侧风机反转，变半横向通风方式为全横向式通风即可，旅客从隧道两端疏散，救灾迅速，动作简单（见下图）、可靠即时，控制烟雾扩散，降低灾害程度。
图5斜墙式半横向通风方式消防系统图
2.6隧道拱部做风道本身就是一种利用，土建费用小于再建一条服务通道。2.7抵抗火灾烟雾扩散的风速；日本人曾经在1.5km隧道中进行过火灾烟雾扩散试验，只要保持大于2.0m/s速度，正向压力即可阻止烟雾扩散。2.8斜墙式半横向通风方式符合烟控制的两条基本原理：一条是使邻近区域的压力高于烟气区，气流可用来阻止气流流过的空间，另一条是存在引导烟雾的负压区。将排烟道与人群疏散通道分开。2.9均匀送（排）风道的压力计算方法：
V
X
L
Pn
P1

图6均匀送排风示意图
均匀送风压力计算可参考荷兰（Holland）隧道的计算原理。（2）⑴送风风道：

式中：P1；风道内任意一点的总压力损失p；隔樯处压力y；空气的密度D；水的比重V；风道进口的风速g；重力加速度