一種具有豎井排煙結合互補通風系統的雙線隧道技術方案

本發明專利技術公開了一種具有豎井排煙結合互補通風系統的雙線隧道，包括雙線隧道以及設于雙線隧道之間的互補聯絡風道及排煙豎井；聯絡風道內設有軸流風機用于雙線隧道之間的氣流組織；排煙豎井內設置軸流風機；豎井底部設置風道與上下行隧道連通且風道內設置一對電動風閥；非火災時豎井底部風道的電動風閥全開，用于自然通風；火災時關閉非火災側隧道的豎井底部風道電動風閥以及互補聯絡風道中的風閥和軸流風機，開啟排煙豎井內的軸流風機用于火災排煙。本發明專利技術雙線隧道通過聯絡風道進行互補通風，能夠降低通風系統及供配電系統的工程量，排煙豎井用于火災時排煙和非火災時的自然通風，從而減少相應的豎井規模和工程造價，提高營運節能和防災能力。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于公路隧道通風設計
，具體涉及一種具有豎井排煙結合互補通風系統的雙線隧道。
技術介紹
高速公路、一級公路隧道為雙管上下行單向行車隧道，汽車在隧道內行駛排放CO、NOx、煙霧等尾氣，對人體健康及行車安全帶來危險，因此，在公路隧道中通風系統是必不可少的附屬工程之一，直接影響建設投資以及隧道內環境和運營安全。根據隧道長度、坡度和交通量等，國內公路隧道常規的通風方式有自然通風、全射流縱向通風、豎/斜井分段式縱向通風幾種。豎/斜井分段式縱向通風一般適用于長度大于5km的隧道，隨著隧道長度的增加，可能需要2座、3座甚至更多的豎/斜井來進行空氣交換分段通風，以滿足隧道內通風衛生標準。當設置豎/斜井時，一般需要設置地下或地面機房，并設置送風、排風軸流風機，豎/斜井和地下機房的土建工程量及軸流風機的功率均較大，工程造價及運營費用高。當受地形限制豎/斜井位置選擇不合理時，更容易造成通風設備的大量增加。為克服越嶺高差，長大公路隧道大多設計為單向坡，上坡隧道的需風量較大，常規設計是設置豎/斜井進行分段式縱向通風，而下坡隧道的需風量較小，對5～7km的隧道往往全射流縱向通風或汽車交通活塞風就能滿足要求。針對上、下坡隧道通風負荷不均勻的情況，瑞士學者Bemer&Day提出了一種互補通風方式，即通過左、右洞之間的換氣聯絡風道，用下坡隧道內富余的新風去稀釋上坡隧道內的污濁空氣，從而可以減少或取消豎/斜井的設置。由于互補風道設置在兩隧道之間的山體內，可以完全不受山體地形影響，因而互補風道可以根據通風需要設置在最佳位置，從而減少通風設備的配置；同時，由于互補風道短，風道損失小，互補風道內的軸流風機功率可以較小，進一步節約了運營費
用。但該互補通風方式的缺點是：互補風道只能實現隧道兩管間的空氣交換，不能用于火災時的排煙，因而火災煙霧流經的路徑較長，對隧道運營安全不利。
技術實現思路
針對現有隧道通風技術所存在的上述技術缺陷，本專利技術提供了一種具有豎井排煙結合互補通風系統的雙線隧道，能夠降低通風系統及相應供配電系統的工程量及工程造價，提高隧道的防災能力。一種具有豎井排煙結合互補通風系統的雙線隧道，包括分離式的上行隧道和下行隧道；上行隧道與下行隧道之間設有多處聯絡風道和一處排煙豎井，這些聯絡風道至少包括一處用于上行隧道向下行隧道導風的聯絡風道和一處用于下行隧道向上行隧道導風的聯絡風道；上下行隧道通過這些聯絡風道形成通風回路，以平衡雙線隧道內的通風負荷；所述的排煙豎井底部設有風道與上行隧道和下行隧道連通，用于火災時排煙，平時可用于自然通風。進一步地，所述的聯絡風道內設有軸流風機和風閥，聯絡風道的進風口和出風口均位于隧道行車建筑限界之外，風閥設置于聯絡風道內靠進風口的一側。進一步地，對于上行隧道向下行隧道導風的聯絡風道，其進風口位于上行隧道內側墻，出風口位于下行隧道拱頂；對于下行隧道向上行隧道導風的聯絡風道，其進風口位于下行隧道內側墻，出風口位于上行隧道拱頂。進一步地，所述聯絡風道的斷面尺寸需滿足軸流風機的安裝尺寸及維修工藝要求，且風道的進風口斷面風速不大于8m/s。進一步地，上下行隧道的頂部均設有若干射流風機，其作用主要是提供隧道通風所需氣壓，并在火災時控制煙氣流向。進一步地，所述聯絡風道內的軸流風機配備有獨立的風機房用于安置，風機房兩端分別通過逃生通道和搬運通道與上行隧道或下行隧道連通；方便檢修人員進入風機房進行檢修工作，發生緊急情況時，能夠及時疏散。進一步地，所述的排煙豎井頂部或底部設有軸流風機且底部風道兩側分別設有風閥，用于火災時排煙，也可以用于隧道內污染物濃度超標時排風。進一步地，所述排煙豎井內的軸流風機配備有獨立的風機房用于安置；若軸流風機設置于排煙豎井底部，則其風機房兩端分別通過逃生通道和搬運通道
與上行隧道或下行隧道連通，方便檢修人員進入風機房進行檢修工作，發生緊急情況時，能夠及時疏散。本專利技術通過設置豎井可以將火災煙霧流經的路徑長度大幅降低，從而提高隧道的防災能力，同時豎井還具有利用其“煙囪效應”進行自然通風，從而減少運營中通風設備開啟，改善下游隧道的空氣質量，進一步降低隧道能耗，從而實現節能的優點。同時本專利技術通過設置上下行隧道之間的互補通風道，不但可以平衡兩隧道正常營運時負荷不均的問題，而且可以滿足任意一座隧道出現車速緩慢通行等不利工況時的通風需求，從而實現減少設備配置和節能的目的。由此，本專利技術充分利用了互補通風和設置豎/斜井的優點，可以解決日常的正常營運通風需求，減少規模龐大的地下風機房或地面風機房；對于5～7km長度的特長隧道，當采用互補通風時，豎井不需按照機械送、排風的空氣交換功能設計，豎井斷面僅需滿足火災排煙的需求，豎井規模和建設費用大幅減少。因此，本專利技術將具有很高的工程經濟價值。附圖說明圖1為本專利技術雙線隧道的結構示意圖。圖2為圖1沿A-A'方向的斷面圖。圖3為圖1沿B-B'方向的斷面圖。圖4為圖1沿C-C'方向的斷面圖。圖5為圖1沿D-D'方向的斷面圖。具體實施方式為了更為具體地描述本專利技術，下面以5～7km的雙線公路隧道為例結合附圖及具體實施方式對本專利技術的技術方案進行詳細說明。首先對上下行隧道的需風量進行計算分析，考慮以下幾種工況：①正常的營運工況，即上下行隧道工況車速均為設計行車速度；②緩慢通行工況，某一隧道出現緩慢通行情況，工況車速30～50km/h；③阻滯工況，某一隧道因故出現交通阻滯，工況車速10km/h，阻滯段長度為1km；④火災工況，根據臨界速度
要求確定排煙風量。需風量計算按照現行規范和細則執行。如圖1所示，本專利技術具有豎井排煙結合互補通風系統的雙線隧道，包括：上行隧道1、下行隧道2，一對設置于兩隧道之間的聯絡風道31、32以及一處設置于兩隧道之間的排煙豎井33；上行隧道1和下行隧道2均有兩個端口(進洞口和出洞口)；在實際應用中即使隧道有多個端口、或者有匝道的情況，本實施方式依然適用。如圖2所示，聯絡風道31通常是一個獨立結構，設置于上、下行隧道之間，用于上行隧道1向下行隧道2導風。聯絡風道與上行隧道交叉口設置吸風口61，氣流通過組合風閥81及軸流風機41升壓后，通過下行隧道的吹風口51送入下行隧道。聯絡風道31視互補風量大小及土建實施的難易程度可以分為若干處設置。軸流風機41可以有若干臺串聯或并聯運行。吹風口51通常設置于隧道拱頂建筑限界上部，隧道斷面可適當加高。聯絡風道內的互補風量可根據需風量計算結果確定，原則是使上下行隧道的CO和煙霧濃度均能滿足規范要求。聯絡風道的斷面尺寸取決于兩個因素：①風道進風口的斷面風速不宜大于8m/s；②滿足可逆式軸流風機的安裝尺寸及維修工藝要求。類似地如圖3所示，聯絡風道32通常也是一個獨立結構，設置于上、下行隧道之間，用于下行隧道2向上行隧道1導風。聯絡風道與下行隧道交叉口設置吸風口62，氣流通過組合風閥82及軸流風機42升壓后，通過上行隧道的吹風口52送入上行隧道。聯絡風道32的斷面積確定方法類似于聯絡風道31。如圖4所示，排煙豎井33通常是一個獨立結構，為了縮短排煙的路徑長度和減少風阻，通常設置于上、下行隧道之間，豎井斷面積滿足排煙風量要求，豎井風道風速宜13～20m/s。排煙豎本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有豎井排煙結合互補通風系統的雙線隧道，包括分離式的上行隧道和下行隧道；其特征在于：上行隧道與下行隧道之間設有多處聯絡風道和一處排煙豎井，這些聯絡風道至少包括一處用于上行隧道向下行隧道導風的聯絡風道和一處用于下行隧道向上行隧道導風的聯絡風道；上下行隧道通過這些聯絡風道形成通風回路，以平衡雙線隧道內的通風負荷；所述的排煙豎井底部設有風道與上行隧道和下行隧道連通，用于火災時排煙，平時可用于自然通風。

【技術特征摘要】
1.一種具有豎井排煙結合互補通風系統的雙線隧道，包括分離式的上行隧道和下行隧道；其特征在于：上行隧道與下行隧道之間設有多處聯絡風道和一處排煙豎井，這些聯絡風道至少包括一處用于上行隧道向下行隧道導風的聯絡風道和一處用于下行隧道向上行隧道導風的聯絡風道；上下行隧道通過這些聯絡風道形成通風回路，以平衡雙線隧道內的通風負荷；所述的排煙豎井底部設有風道與上行隧道和下行隧道連通，用于火災時排煙，平時可用于自然通風。2.根據權利要求1所述的雙線隧道，其特征在于：所述的聯絡風道內設有軸流風機和風閥，聯絡風道的進風口和出風口均位于隧道行車建筑限界之外，風閥設置于聯絡風道內靠進風口的一側。3.根據權利要求2所述的雙線隧道，其特征在于：對于上行隧道向下行隧道導風的聯絡風道，其進風口位于上行隧道內側墻，出風口位于下行隧道拱頂；對于下行隧道向上行隧道導風的聯絡風道...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李偉平，吳德興，鄭國平，戴顯榮，
申請(專利權)人：浙江省交通規劃設計研究院，
類型：發明
國別省市：浙江;33