本發(fā)明涉及隧道通風(fēng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙洞單行隧道短平行導(dǎo)洞壓排式通風(fēng)的方法及模型。

背景技術(shù)：

進(jìn)入到20世紀(jì)的中后期，隨著科學(xué)技術(shù)理念和工業(yè)制造水平的不斷進(jìn)步，隧道通風(fēng)技術(shù)也得到了快速發(fā)展，先后出現(xiàn)了全橫向通風(fēng)、半橫向通風(fēng)、射流風(fēng)機(jī)縱向通風(fēng)方式、洞口集中送入式、集中排出式、豎井送排式等諸多機(jī)械通風(fēng)方式，基本上滿足了稀釋汽車尾氣，提高衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的需要。

隨著各方面標(biāo)準(zhǔn)的提高，不同問(wèn)題也隨即而來(lái)，隧道的通風(fēng)規(guī)模逐漸影響了隧道的主體建設(shè)，其投入與損耗也越來(lái)越大，設(shè)置產(chǎn)生了公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)“修得起，用不起”的矛盾，已經(jīng)成為了公路業(yè)界的一個(gè)難點(diǎn)，現(xiàn)階段，長(zhǎng)大公路隧道的通風(fēng)工程耗資較大，一定程度上成為了制約公路隧道發(fā)展的瓶頸。特長(zhǎng)公路隧道通風(fēng)多采用豎井網(wǎng)絡(luò)通風(fēng)，其中設(shè)備和土建費(fèi)用占總造價(jià)的比例較大，所需費(fèi)用往往與隧道長(zhǎng)度的平方成正比，而隧道建成通車后的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用也開支巨大，因而探索隧道通風(fēng)的節(jié)能優(yōu)化問(wèn)題極具經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)意義。在滿足公路隧道安全要求的前提下，盡量減少相關(guān)機(jī)電購(gòu)置與運(yùn)營(yíng)支出費(fèi)用，或者力爭(zhēng)在兩者間找到最佳的平衡點(diǎn)，努力做到安全、科學(xué)、綠色，這將是未來(lái)公路隧道建設(shè)需長(zhǎng)期面對(duì)的探索方向。

縱觀各國(guó)公路隧道通風(fēng)方式的演變，通風(fēng)方式在上世紀(jì)中后期經(jīng)歷了由橫向通風(fēng)向縱向通風(fēng)的發(fā)展歷程?，F(xiàn)代的長(zhǎng)大隧道多采用雙洞單向行駛，通風(fēng)方式常采用全射流機(jī)、豎(斜)井、軸流風(fēng)機(jī)等多種組合的縱向通風(fēng)方式。而且，探索解決隧道與橫通道連接處的風(fēng)速變化的控制以及將風(fēng)機(jī)的能耗控制在最小也是業(yè)內(nèi)技術(shù)人員所關(guān)注的熱點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種雙洞單行隧道短平行導(dǎo)洞壓排式通風(fēng)的方法及模型。

為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案：

一種雙洞單行隧道短平行導(dǎo)洞壓排式通風(fēng)的方法，其特征在于，該方法在雙洞隧道的隧道主洞進(jìn)出口外側(cè)各開設(shè)與隧道主洞相互平行的短平行導(dǎo)洞，該短平行導(dǎo)洞的入口位于隧道主洞進(jìn)出口的三分一處，在短平行導(dǎo)洞內(nèi)放置有可逆軸流式風(fēng)機(jī)；同時(shí)，在雙洞隧道之間的車行橫通道和人行橫通道也放置可逆軸流式風(fēng)機(jī)，在保證兩條主隧道、車行橫通道和人行橫通道內(nèi)的需風(fēng)量之和不大于其最大允許通風(fēng)量之和的前提下，通過(guò)調(diào)節(jié)可逆軸流式風(fēng)機(jī)通風(fēng)量大小而使得隧道內(nèi)各處風(fēng)流穩(wěn)定，并由雙洞隧道主洞的出口處的平行導(dǎo)洞排風(fēng)口處將隧道內(nèi)的風(fēng)排出。

根據(jù)本發(fā)明，所述隧道主洞內(nèi)的氣流方向和車流方向一致，且存在活塞風(fēng)，隧道主洞的車行橫通道或人行橫通道與平行導(dǎo)洞之間存在氣流交換，經(jīng)過(guò)車行橫通道或人行橫通道后風(fēng)量減小或增大，流速相應(yīng)降低或增大，此時(shí)就調(diào)節(jié)可逆軸流式風(fēng)機(jī)來(lái)補(bǔ)充或減少風(fēng)量使隧道主洞內(nèi)風(fēng)速不至于變化太大，使得整個(gè)雙洞隧道內(nèi)的風(fēng)量保持平衡。

所述活塞風(fēng)是由隧道內(nèi)車輛運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的氣流，活塞風(fēng)風(fēng)量大小根據(jù)實(shí)測(cè)來(lái)確定。

所述隧道主洞進(jìn)口處的短平行導(dǎo)洞內(nèi)的可逆軸流式風(fēng)機(jī)起排氣作用，所述隧道主洞出口處的短平行導(dǎo)洞內(nèi)的可逆軸流式風(fēng)機(jī)起壓氣作用，所述車行橫通道和人行橫通道內(nèi)的可逆軸流式風(fēng)機(jī)則是調(diào)節(jié)車行橫通道和人行橫通道的風(fēng)量大小；根據(jù)隧道主洞內(nèi)通風(fēng)的具體情況，按隧道主洞內(nèi)各段風(fēng)速的大小方向，通過(guò)調(diào)節(jié)可逆軸流式風(fēng)機(jī)壓入或者排出風(fēng)量的大小來(lái)改變隧道主洞內(nèi)通風(fēng)狀況。

所述可逆軸流式風(fēng)機(jī)采用帶繞組式同步電機(jī)，或采用帶液壓伺服式葉片動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)裝置的軸流式風(fēng)機(jī)。

所述可逆軸流式風(fēng)機(jī)的不間斷換氣頻率不低于每小時(shí)5次；對(duì)于交通量較小或特長(zhǎng)隧道，采用每小時(shí)3～4次，在火災(zāi)情況下增加換氣次數(shù)，同時(shí)用縱向通風(fēng)的隧道，隧道內(nèi)換氣風(fēng)速不低于2.5m/s，最大風(fēng)速不高于15m/s。

隧道主洞與車行橫通道或人行橫通道交匯處設(shè)置集塵機(jī)。

上述方法建立的雙洞單行隧道短平行導(dǎo)洞壓排式通風(fēng)模型，包括平行的雙洞隧道，雙洞隧道主洞之間有車行橫通道和人行橫通道，其特征在于，在雙洞隧道的隧道主洞進(jìn)出口外側(cè)各開設(shè)與隧道主洞相互平行的短平行導(dǎo)洞，該短平行導(dǎo)洞的入口位于隧道主洞進(jìn)出口的三分一處，在短平行導(dǎo)洞內(nèi)放置有可逆軸流式風(fēng)機(jī)；同時(shí)，在雙洞隧道之間的車行橫通道和人行橫通道也放置可逆軸流式風(fēng)機(jī)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的雙洞單行隧道短平行導(dǎo)洞壓排式通風(fēng)的方法及其建立的模型帶來(lái)的技術(shù)效果是：

(1)施工時(shí)不僅有輔助主洞施工，如施工截排水等作用；同時(shí)可以起到超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和開辟主隧道第二施工面進(jìn)行平行作業(yè)，加快施工進(jìn)度的作用，大大提高了工作效率。

(2)在發(fā)生火災(zāi)或緊急事故的情況下，由于短平行導(dǎo)洞的電力照明系統(tǒng)獨(dú)立于主隧道又能夠提供的可靠的新鮮空氣，故短平行導(dǎo)洞可以作為一條單車道復(fù)線使用，成為人員、車輛的緊急疏散通道及救援通道。另外，可以通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)控制車行橫通道或的人行橫通道風(fēng)口的開關(guān)，以保證人員在逃生或救援時(shí)的生命財(cái)產(chǎn)安全。

(3)由于短平行導(dǎo)洞的洞口設(shè)置有可逆軸流式風(fēng)機(jī)，不僅相對(duì)節(jié)省了風(fēng)機(jī)控制房場(chǎng)地及通風(fēng)設(shè)備安裝費(fèi)用，而且可逆軸流式風(fēng)機(jī)的管理及供電也更加集中和方便，這樣也就節(jié)省了便道投資以及日后養(yǎng)護(hù)的費(fèi)用，同時(shí)也使工作人員的生活和工作更加方便。

(4)有利于隧道遠(yuǎn)期的規(guī)劃和擴(kuò)建，隨著隧道附近地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，交通量的增大，短平行導(dǎo)洞可以擴(kuò)大為第二線隧道。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的雙洞單行隧道短平行導(dǎo)洞壓排式通風(fēng)模型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中A處放大圖；

圖3為圖1中B處放大圖。

圖4為圖1中C處放大圖；

圖5為圖1中D處放大圖；

圖1中括號(hào)的標(biāo)記分別表示：Ⅰ、第一隧道主洞，Ⅱ、第二隧道主洞，1、第一可逆軸流式風(fēng)機(jī)，2、第二可逆軸流式風(fēng)機(jī)，3、第三可逆軸流式風(fēng)機(jī)，4、第四可逆軸流式風(fēng)機(jī)，5、第五可逆軸流式風(fēng)機(jī)，6、第六可逆軸流式風(fēng)機(jī)，7、第一平行導(dǎo)洞，8、第二平行導(dǎo)洞，9、第三平行導(dǎo)洞，10、第四平行導(dǎo)洞，11、車行橫通道，12、人行橫通道；

A、第一隧道主洞Ⅰ與車行橫通道11交點(diǎn)，B、第一隧道主洞Ⅰ與人行橫通道12交點(diǎn)，C、第二隧道主洞Ⅱ與人行橫通道12交點(diǎn)，D、第二隧道主洞Ⅱ與車行橫通道11交點(diǎn)；

圖2至圖5中，Q₀₁、Q₀₂分別為第一隧道主洞Ⅰ、第二隧道主洞Ⅱ的活塞風(fēng)量，其余字母為各通道中風(fēng)量。

具體實(shí)施方式

參見圖1至圖5，本實(shí)施例給出一種雙洞單行隧道短平行導(dǎo)洞壓排式通風(fēng)的方法，該方法在雙洞隧道的進(jìn)出口外側(cè)各開設(shè)與隧道主洞相互平行的短平行導(dǎo)洞，該短平行導(dǎo)洞的入口位于隧道主洞進(jìn)出口的三分一處，在短平行導(dǎo)洞放置有可逆軸流式風(fēng)機(jī)；同時(shí)，在雙洞隧道之間的車行橫通道和人行橫通道也放置可逆軸流式風(fēng)機(jī)，在保證兩條主隧道、車行橫通道和人行橫通道內(nèi)的需風(fēng)量之和不大于其最大允許通風(fēng)量之和的前提下，通過(guò)調(diào)節(jié)可逆軸流式風(fēng)機(jī)通風(fēng)量大小而使得隧道內(nèi)各處風(fēng)流穩(wěn)定，并由雙洞隧道主洞的出口處的平行導(dǎo)洞排風(fēng)口處將隧道內(nèi)的風(fēng)排出。

所述隧道主洞內(nèi)的氣流方向和車流方向一致，且存在活塞風(fēng)，隧道主洞的車行橫通道或人行橫通道與平行導(dǎo)洞之間存在氣流交換，經(jīng)過(guò)車行橫通道或人行橫通道后風(fēng)量減小或增大，流速相應(yīng)降低或增大，此時(shí)就調(diào)節(jié)可逆軸流式風(fēng)機(jī)來(lái)補(bǔ)充或減少風(fēng)量使隧道主洞內(nèi)風(fēng)速不至于變化太大，使得整個(gè)雙洞隧道內(nèi)的風(fēng)量保持平衡。

所述活塞風(fēng)是由隧道內(nèi)車輛運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的氣流，活塞風(fēng)風(fēng)量大小根據(jù)實(shí)測(cè)來(lái)確定。

所述隧道主洞進(jìn)口處的短平行導(dǎo)洞內(nèi)的可逆軸流式風(fēng)機(jī)起排氣作用，所述隧道主洞出口處的短平行導(dǎo)洞內(nèi)的可逆軸流式風(fēng)機(jī)起壓氣作用，所述車行橫通道和人行橫通道內(nèi)的可逆軸流式風(fēng)機(jī)則是調(diào)節(jié)車行橫通道和人行橫通道的風(fēng)量大?。桓鶕?jù)隧道主洞內(nèi)通風(fēng)的具體情況，按隧道主洞內(nèi)各段風(fēng)速的大小方向，通過(guò)調(diào)節(jié)可逆軸流式風(fēng)機(jī)壓入或者排出風(fēng)量的大小來(lái)改變隧道主洞內(nèi)通風(fēng)狀況。

上述方法建立的雙洞單行隧道短平行導(dǎo)洞壓排式通風(fēng)模型，包括平行的雙洞隧道，雙洞隧道主洞之間有車行橫通道和人行橫通道，在雙洞隧道的隧道主洞進(jìn)出口外側(cè)各開設(shè)與隧道主洞相互平行的短平行導(dǎo)洞，該短平行導(dǎo)洞的入口位于隧道主洞進(jìn)出口的三分一處，在短平行導(dǎo)洞內(nèi)放置有可逆軸流式風(fēng)機(jī)；同時(shí)，在雙洞隧道之間的車行橫通道和人行橫通道也放置可逆軸流式風(fēng)機(jī)。

本實(shí)施例中，第二平行導(dǎo)洞8出口處放置第二可逆軸流式風(fēng)機(jī)2，第三平行導(dǎo)洞9進(jìn)口處放置第三可逆軸流式風(fēng)機(jī)3，第四平行導(dǎo)洞10進(jìn)口處放置第四可逆軸流式風(fēng)機(jī)4，車行橫通道11放置第五可逆軸流式風(fēng)機(jī)5，人行橫通道12放置第六可逆軸流式風(fēng)機(jī)6。隧道主洞與橫通道以及平行導(dǎo)洞之間存在氣流交換，經(jīng)過(guò)車行橫通道或人行橫通道后風(fēng)量減小(或增大)，流速相應(yīng)降低(或增大)，此時(shí)就可以用可逆軸流式調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)來(lái)補(bǔ)充(或減少)風(fēng)量使隧道主洞內(nèi)風(fēng)速不至于變化太大。

在雙洞單行隧道短平行導(dǎo)洞壓排式通風(fēng)模型中，整個(gè)雙洞隧道內(nèi)的風(fēng)量保持平衡。其中，第一可逆軸流式風(fēng)機(jī)1將車行橫道11內(nèi)流入第一隧道主洞Ⅰ內(nèi)的氣體抽走排出，第二可逆軸流式風(fēng)機(jī)2將補(bǔ)充由第一隧道主洞Ⅰ流入人行橫通道12內(nèi)的氣體。第三可逆軸流式風(fēng)機(jī)3將人行橫通道內(nèi)12第二隧道主洞Ⅱ內(nèi)的氣體抽走排出。第四可逆軸流式風(fēng)機(jī)4將補(bǔ)充由主第二隧道主洞Ⅱ流入車行橫道11內(nèi)的氣體。

根據(jù)附圖1至附圖4由風(fēng)量平衡原理可得：

對(duì)于A點(diǎn)：q_a1＝q_a3，q_a2＝Q₁+Q₀₁；

即第一可逆軸流式風(fēng)機(jī)1將車行橫通道11內(nèi)流入第一隧道主洞Ⅰ內(nèi)的氣體抽走排出。

對(duì)于B點(diǎn)：q_b1＝q_b2，qa₂＝Q₂+Q₀₁；

即第二可逆軸流式風(fēng)機(jī)2將補(bǔ)充由第一隧道主洞Ⅰ流入人行橫通道12內(nèi)的氣體。

對(duì)于C點(diǎn)：q_c2＝q_b2，q_c2＝Q₃+Q₀₂；

即第三可逆軸流式風(fēng)機(jī)3將人行橫通道12內(nèi)流入第二隧道主洞Ⅱ內(nèi)的氣體抽走排出。

對(duì)于D點(diǎn)：q_a3＝q_d1，q_c2＝Q₄+Q₀₂。

即第四可逆軸流式風(fēng)機(jī)4將補(bǔ)充由第二隧道主洞Ⅱ流入車行橫道12內(nèi)的氣體。

對(duì)整個(gè)雙洞隧道有(進(jìn)出風(fēng)量相等)：

Q₁+Q₃+Q₀₁+q_b1+q_d1＝Q₂+Q₄+Q₀₂+q_a1+q_c1

其中：Q₀₁、Q₀₂分別為第一隧道主洞Ⅰ、第二隧道主洞Ⅱ的活塞風(fēng)量，其余字母為各通道中風(fēng)量。

上述雙洞單行隧道短平行導(dǎo)洞壓排式通風(fēng)模型中的活塞風(fēng)是由隧道內(nèi)車輛運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的氣流，活塞風(fēng)風(fēng)量大小根據(jù)實(shí)測(cè)來(lái)確定。

本實(shí)施例中，第一至第六可逆軸流式風(fēng)機(jī)(1、2、3、4、5、6)采用帶繞組式同步電機(jī)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，或采用帶液壓伺服式葉片動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)裝置的軸流式風(fēng)機(jī)。工作時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)葉片安裝角度調(diào)節(jié)供風(fēng)量。

第一至第六可逆軸流式風(fēng)機(jī)(1、2、3、4、5、6)的功率應(yīng)該按照《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范確定》，即隧道空間不間斷換氣頻率，不宜低于每小時(shí)5次；對(duì)于交通量較小或特長(zhǎng)隧道，可采用每小時(shí)3～4次，火災(zāi)情況下可以適當(dāng)增加換氣次數(shù)，同時(shí)用縱向通風(fēng)的隧道，隧道內(nèi)換氣風(fēng)速不低于2.5m/s。

第一隧道主洞Ⅰ、第二隧道主洞Ⅱ與車行橫通道11或人行橫通道12交匯處(A、B、C、D)處可以設(shè)置集塵機(jī)，對(duì)交匯處(A、B、C、D)的空氣進(jìn)行過(guò)濾凈化，這樣可以在一定程度上提高隧道主洞內(nèi)的空氣質(zhì)量。

鑒于所述可逆軸流式風(fēng)機(jī)功率有一定的限制，所以隧道的長(zhǎng)度需控制在允許范圍內(nèi)。

在發(fā)生火災(zāi)或緊急事故的情況下，由于平行導(dǎo)洞的電力照明系統(tǒng)獨(dú)立于隧道主洞，又能夠提供的可靠的新鮮空氣，故平行導(dǎo)洞可以作為一條單車道復(fù)線使用，成為人員、車輛的緊急疏散通道及救援通道。另外，可以通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)控制車行橫通道11、人行橫通道12的風(fēng)口開關(guān)，以保證人員在逃生或救援時(shí)的生命財(cái)產(chǎn)安全。