浅谈公路隧道工程中通风与控制技术

【摘要】文章阐述了公路隧道中通风的必要性、隧道通风控制的方式、通风方式的选择要点、改善施工通风所采取的技术途径、通风量的计算这几个方面的内容，并对公路隧道工程中通风与控制技术进行了简单的分析和探讨。

【关键词】公路隧道工程，通风，技术

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

随着公路工程技术的不断发展，公路隧道在我们的城市生活中的作用越来越明显，公路隧道工程中通风与控制技术的提高，也在整个交通系统的发展中起着重要作用。

二、公路隧道中通风的必要性

隧道施工通风是整个隧道施工管理工作中极其重要的一个环节， 它不仅影响施工环境质量， 而且也直接关系施工进度。因此， 隧道施工通风应作为一个重要问题而摆在各级施工管理部门的议事日程上， 完善和创新管理模式， 从而使其走向规范化的轨道上， 为确保施工进度， 保障施工人员的健康创造一个良好的施工环境。

随着我国高等级公路建设的蓬勃发展，山岭重丘区的高等级公路，越来越多以隧道的形式穿越高山峻岭，其中不但有中、短隧道，更有长隧道、特长隧道、隧道群及技术含量较高的连体隧道等。就目前情况看，公路隧道的施工更多地是采用新奥法进行的，开挖基本上仍然采用钻爆的方法，出碴多采用无轨运输。在隧道施工中，对短隧道来讲，通常采用自然通风就可以解决洞内施工环境问题，而对中长隧道，特别是特长隧道，施工通风就是一项必须着重解决的难题。

三、隧道通风控制的方式

隧道内汽车行驶时排出的废气包括一氧化碳、氧化氢、氧化硫、醛和铅等含有对人体有害的成分，其中一氧化碳对人体危害最大。为了防止行驶中的汽车排出废气造成隧道内空气污染，以及隧道发生火灾时将烟雾排出隧道，减少二次事故发生，确保人身安全，公路隧道内按规范要求有些必须设置机械通风。公路隧道通风控制与隧道通风方式、风机类型与设置位置、隧道断面、平纵线形、洞内装饰等因素有关。同时，与洞内车速与车流量、车辆种类与排放量、洞口的自然风、隧道内发生火灾等重大交通事故等不确定因素有关。

运营隧道中的通风系统耗能较多，如何选择其控制方式，不仅影响到设备的正常运行，也对隧道运营成本影响很大。

1．直接控制法

单纯依靠传感器检测的隧道内CO浓度和烟雾浓度，经计算处理后，给出控制指令，直接控制风机的运行，供给必要的新鲜风量，稀释烟雾浓度和CO浓度，达到设计要求的卫生和安全标准。目前国内公路隧道通风大多采用这种控制方法。但系统存在较大延迟，控制不及时。

2．间接控制法

根据进入隧道的交通量信息，实时了解隧道内交通量、行车速度、车辆构成等，分析并计算出烟雾及排放量，进行风量控制。这种方法容易忽视各种车辆排放情况的差异，导致启动运行的风机台数偏小或偏大，致使隧道内CO浓度过大或过小，偏离控制目标，因而造成控制不合理。

3．程序控制法

不考虑煤烟透过率、CO浓度及交通量的实时变化情况，而是根据交通量的统计规律按时间区段预先编制程序来控制风机运行，该种方法由于简单，早期的公路隧道通风大多采用这种控制方法。但实时性差，不能达到实时控制的目的。

4．前馈-反馈复合式控制法

即按引起隧道内污染物浓度变化的主要干扰一车流量作为前馈输入信号的前馈控制系统，和按污染物浓度偏差进行控制的反馈控制系统共同组成的前馈一反馈复合式控制系统。

四、通风方式的选择要点

1．自然通风

因其影响因素多、通风效果不稳定且不易控制，尽量避免使用，故除短直隧道外，有轨运输隧道宜采用吸出式或混合式通风，无轨运输隧道宜采用压入式或变换式通风。

2．压入式通内方法

能将新鲜空气直接输送至工作面，有利于工作面施工，但污染空气将流经整个坑道，若采用大功率、大管径设备，该通风方式适用范围较广。

3．吸出入通风的风流方向与压入式相反，但其排烟速度较慢，且易于在工作面形成炮烟停滞区，故一般很少采用，因此，常在工作面处另设局扇以构成混合式通风系统。

4．混合式通风

具有压入式和吸入式的优点，但管路、风机等设施增多，在管径较小时可采用，若有大管径、大功率风机时，其经济性不如压入式。

5．有平行导坑施工的隧道应采用巷道式通风，其通风效果主要取决于通风管理的好坏。

五、改善施工通风所采取的技术途径

1．合理布局

（一）、为避免排出的回风流再次吸入形成部分循环风，出风口设在距洞口30m以外。

（二）、为防止干扰流水作业中其他并行工序的作业，通风管悬挂在洞壁拱腰。

（三）、为保证通风效果，风管口到掌子面的距离在有效射程以内，但又避免了因爆破损坏风管。

（四）、推广了压气水幕降尘、捕尘器除尘等综合防尘技术，降低了通风工作量。

2．优化匹配

采用性能优良的进口通风机，匹配直径适合的风管，充分发挥了其性能。

3．防漏降阻

（一）、选择优质材料的风管。隧道洞口高压风区选用长丝涤沦纤维作基布，压延PV塑料复合而成的增强塑胶布所做的风管，其表面光洁度高，流动摩擦阻力系数小，且有防水、抗燃、抗静电性能，自然老化时间为8年，可用缝纫法加工，也可用热塑法或高频焊加工。

（二）、加大风管节长。风管管节加长，可以减少接头个数，减少接头漏风量和接头局部阻力，也可节省加工费用。

（三）、改革风管加工工艺。靠近工作面的合适长度风管采用混织胶布，用401型强力胶手工粘结，洞口至恰当处的选用增强塑胶布，采用电热塑机加工，整条风管上没有一个针眼，其防漏性与钢制风管无异。

（四）、改进风管连接形式。风管接头由薄钢板制成钢圈加焊

（五）、提高了风管安装质量。安装时吊挂风管的缆索拉平、拉紧，锚杆打牢、校直；管上的吊环间隔为300mm~400mm，做到无一缺损，无一漏挂。

4．加强通风系统的维护管理

要保持通风系统良好的工作状况，必须加强对系统的维护管理，特别是长的软管，更需经常检查、修补、调整、更换。隧道施工中经常对施工人员进行通风安全知识宣传教育工作，牢固树立了安全意识。同时成立了专门的通风班组，由专人负责日常维护，定期测试通风量、风压、风速，并作好记录，必要时增加人手。

六、通风量的计算

1．同时工作的最多人数计算

根据洞内工作面施工人员人数及洞内风量要求， 一般采用下式计算通风量: q= q.m.k

式中: q 为洞内通风量， ( m3/ min) q 为每人每分钟呼吸所需空气量， 通常取q= 3m3/ min； m 为洞内同时工作的施工人员数量。

k 为风量备用系数，一般取k= 1.15。

2．式通风降低有害气体浓度计算

根据压入式通风把工作面爆破产生的有害气体浓度降至允许浓度， 一般采用下式计算通风量:

式中: q 为洞内通风量，( m3/ min) t 为通风时间( min) g 为一次爆破的最大炸药量 ( kg) ，a 为巷道横断面积 ( m3 ) ，l 为临界长度 ( m) ， 根据l =12. 5gbk/ ap2 计算， 其中k 为系统扩散系数， 与风管口距工作面的距离及风管直径有关； 7 为与巷道潮湿情况有关的系数， 一般可取0. 3； b 为炸药爆破时的有害气体产生量； p 为风管的漏风系数， 根据p= 计算， 其中l 为通风距离， p100 为100m 漏风率。

3．允许最小风速计算

根据施工通风时，洞内允许最小风速计算通风量时，按下式计算:q= 60.a.v

式中: q 为通风量，( m3/ min) v 为最小允许风速，( m/ s)，取0. 25m/ s；a 为巷道横断面积( m2)。

七、结束语

在公路隧道工程的施工过程中应该根据当地的时间情况来进行隧道中通风的技术控制，因为影响隧道中通风的因素很多，这就要求我们要符合实际情况和掌握通风的技术控制来保证工程的顺利进行。

参考文献

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[2]陈艳莉. 浅议公路隧道施工通风设计及要求[j]. 科学之友， 2011，(01)

[3]陈曦， 江宇. 公路隧道通风设计实例[j]. 山西建筑， 2009，(26)