技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種隧道通風(fēng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，具體地說是一種應(yīng)用于公路隧道的雙洞互補(bǔ)式網(wǎng)絡(luò)通風(fēng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?

背景技術(shù)

通風(fēng)系統(tǒng)是公路隧道的重要組成部分。對(duì)于特長(zhǎng)公路隧道，通風(fēng)系統(tǒng)方案的優(yōu)劣直接關(guān)系著公路隧道功能效益的發(fā)揮，十分重要。目前國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)大公路隧道通風(fēng)方案有縱向通風(fēng)、分段縱向通風(fēng)、橫向及半橫向通風(fēng)以及網(wǎng)絡(luò)通風(fēng)等。其中，縱向通風(fēng)、分段縱向通風(fēng)、橫向及半橫向通風(fēng)的設(shè)計(jì)及研究目前技術(shù)較成熟，通風(fēng)理論已較完善。但是國(guó)內(nèi)外在對(duì)長(zhǎng)度在5km左右的公路隧道做通風(fēng)方案研究時(shí)，普遍發(fā)現(xiàn)僅對(duì)運(yùn)營(yíng)通風(fēng)而言，全縱向射流通風(fēng)即可滿足，但考慮到防火排煙，不設(shè)豎井又存在風(fēng)險(xiǎn)。另外，這種隧道由于路線標(biāo)高的限制，通常左、右線需風(fēng)量差異較大。為此，雙洞互補(bǔ)式網(wǎng)絡(luò)通風(fēng)就成為首選方案。?

大別山公路隧道是上海至成都高速公路湖北省麻城至武漢段上的特長(zhǎng)隧道，是麻武高速公路上的控制性工程。隧道區(qū)域地形復(fù)雜，山嶺險(xiǎn)峻，峰巒疊嶂，隧道最大埋深約482m，平均海拔高度291m，設(shè)計(jì)行車速度為100km/h。隧道為上下行分離式，兩洞軸線相距40m，隧道左線長(zhǎng)度4890m，隧道坡度分別為+3.8667％，+1.6632％-1.7213％，右線隧道長(zhǎng)度4865m，隧道坡度分別為+1.7213％，-1.6632％，-3.8667％。預(yù)測(cè)2015年交通量13100Pcu/d，2030年35105Pcu/d。?

大別山隧道原設(shè)計(jì)通風(fēng)方案為斜井分段縱向通風(fēng)。由于該通風(fēng)方案存在投資大、建設(shè)工期長(zhǎng)、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高等不足之處，交通部對(duì)初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行審查時(shí)要求對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)做進(jìn)一步研究，考慮取消通風(fēng)斜井的可能性。理論上講，對(duì)于該類長(zhǎng)度在5km左右的單坡隧道，采用雙洞互補(bǔ)式網(wǎng)絡(luò)通風(fēng)方案具有投資小、效率高、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)勢(shì)很大。但雙洞互補(bǔ)式網(wǎng)絡(luò)通風(fēng)方案目前在國(guó)內(nèi)尚無(wú)工程實(shí)例，國(guó)外也很少。M.A.Beme：和J.R.Day提出的針對(duì)于通風(fēng)負(fù)荷不均勻特長(zhǎng)公路隧道設(shè)計(jì)的雙向換氣方法，僅在臺(tái)灣的雪山隧道通風(fēng)中做過簡(jiǎn)要的工程應(yīng)用說明，并未給出具體的設(shè)計(jì)過程及計(jì)算方法，其應(yīng)用研究還不夠完善，現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)該類通風(fēng)方案也未提及，其通風(fēng)設(shè)計(jì)方法及基本計(jì)算參數(shù)等目前國(guó)內(nèi)為空白，國(guó)外研究也不多。本項(xiàng)目的主要任務(wù)是研究大別山公路隧道網(wǎng)絡(luò)通風(fēng)的適應(yīng)性，給出大別山隧道網(wǎng)絡(luò)通風(fēng)的具體方案，并提出有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的建議，為大別山隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持，以期在我國(guó)隧道通風(fēng)領(lǐng)域取得突破。?

隧道通風(fēng)防災(zāi)問題研究，最早出現(xiàn)于鐵路隧道中。公路隧道出現(xiàn)后，隨著汽車時(shí)代的到來(lái)，交通量日益增長(zhǎng)，隧道超過一定長(zhǎng)度或交通量超過一定值，僅僅依靠自然風(fēng)和交通風(fēng)不能滿足隧道內(nèi)運(yùn)營(yíng)環(huán)境的衛(wèi)生要求。特別是近幾十年來(lái)高速公路隧道建設(shè)的迅速發(fā)展，公路隧道內(nèi)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，長(zhǎng)大隧道的出現(xiàn)使得隧道中出現(xiàn)事故的幾率也越來(lái)越大，因此進(jìn)行長(zhǎng)大隧道通風(fēng)，防災(zāi)研究迫在眉睫。1973年英國(guó)力學(xué)研究會(huì)流體力學(xué)中心發(fā)起并組織了空氣動(dòng)力學(xué)和隧道通風(fēng)國(guó)際研討會(huì)(International?Symposium?on?the?Aerodynamics?and?Ventilation?of?Vehicle?Tunnels)，此后每三年召開一次，各國(guó)與會(huì)隧道通風(fēng)專家展示自己的研究成果，推進(jìn)了通風(fēng)技術(shù)發(fā)展。該研討會(huì)反映了世界各國(guó)隧道通風(fēng)技術(shù)研究的最新成果。?

隧道通風(fēng)研究方法主要是通過理論計(jì)算、模型試驗(yàn)、實(shí)地測(cè)量、數(shù)值模擬等方法獲得隧道內(nèi)速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)的分布，以及隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)的緊急通風(fēng)狀態(tài)，制定出隧道通風(fēng)最佳方式和控制系統(tǒng)。?

1919年，美國(guó)修建紐約市荷蘭隧道(2610m)時(shí)，以美國(guó)礦務(wù)局為主，在一些大學(xué)和研究所的協(xié)助下，對(duì)汽車CO排放量做了研究，并就人體對(duì)CO濃度的容許值進(jìn)行研究，以此作為隧道通風(fēng)計(jì)算的依據(jù)。研究決定將400ppm作為CO設(shè)計(jì)濃度，并將以此標(biāo)準(zhǔn)算出的通風(fēng)量作為隧道需風(fēng)量。這是首次公路隧道通風(fēng)研究。?