CN104389620B - 一种基于可逆互补通风的双线隧道 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于可逆互补通风的双线隧道，包括上行以及下行两条隧道及用于沟通这两条隧道的联络风道，各隧道在邻近联络风道处均设有延伸至本隧道行车建筑限界之外的断面扩展区，联络风道的开口处在该断面扩展区；每个断面扩展区均设置风道隔墙，该风道隔墙将联络风道的开口分隔为吹风口和吸风口，且对应地安装有吹风口风阀和吸风口风阀。风道隔墙对沿车流方向流动的隧道气流产生阻碍或进行分流，驱使隧道气流改变流动方向，进入联络风道内，进而转入对侧隧道，有效提高两隧道之间的通风效果；吹风口风阀和吸风口风阀有助于加大其回流通风效果；且风道隔墙和联络风道的开口均位于断面扩展区内，从而不会影响隧道内的行车安全。
Description
技术领域
本发明属于公路隧道通风设计技术领域，具体涉及一种基于可逆互补通风的双线隧道。
背景技术
随着我国公路建设的飞速发展，隧道设计和施工技术已经取得了巨大的进步。截至2012年底,已通车公路隧道为10022座、里程8052.7km，同比2011年新增公路隧道1500座、里程1799.3km。并且出现一批长度大于5km的特长隧道，如18.3km长的秦岭终南山隧道、12.3km长的大坪里隧道、12.1km长的包家山隧道等。
公路隧道堪称公路网的“咽喉”，投资费用大，运营管理复杂，特别是隧道的通风和照明等运营费用很高。而公路隧道节能技术的应用与推广可大大降低公路随道的运营费用，对于公路隧道建设，就像是为“咽喉”减压，使得公路建设“呼吸”更为顺畅。可以说公路隧道的节能问题，已成为低碳经济时代、新交通时代交通行业普遍关注的问题。随着国务院批准的《国家高速公路网发展规划》的实施，各地方公路网的加密以及断头路的消除，公路随道在公路建设中的比重越来越大。公路隧道作为道路结构物的耗电大户，节能减排问题已引起了国内外的普遍重视。
公路隧道的通风系统通常根据典型的不利工况进行配置，传统的理念往往按照相邻两隧道均出现缓慢通行时作为不利工况进行设备的配置和供配电系统规模的确定，比如，上下行隧道均按照20-30km/m的缓慢通行车速进行设计，就不可避免地导致配置的通风设备规模、供配电设备明显过于庞大，运营期间大量的风机将闲置。
公告号为CN101550838B的中国专利文献公开了一种用于纵向通风公路隧道的集中排放废气的方法，所述的公路隧道包括上行以及下行两条隧道，在靠近两隧道的峒口处设置迂回风道(或称联络风道)，使沿车流方向流动的隧道气流通过所述迂回风道回流至对侧隧道，并在两条隧道内部分别设置至少一个集中排风井。
该公路隧道的不足之处在于，该迂回风道仅仅是连通上行及下行两条隧道之间的缺口，在该缺口处未设置任何引风措施，沿车流方向流动的隧道气流仅有很小部分能自行进入迂回风道内，其回流通风效果较差。
发明内容
本发明提供了一种基于可逆互补通风的双线隧道，该双线隧道内回流通风效果较好。
一种基于可逆互补通风的双线隧道，包括上行以及下行两条隧道及用于沟通这两条隧道的联络风道，各隧道在邻近联络风道处均设有延伸至本隧道行车建筑限界之外的断面扩展区，所述联络风道的开口处在该断面扩展区；
每个断面扩展区均设置风道隔墙，该风道隔墙将联络风道的开口分隔为吹风口和吸风口，且对应地安装有吹风口风阀和吸风口风阀。
视隧道的长短，联络风道可以设置多处。风道隔墙对沿车流方向流动的隧道气流产生阻碍或进行分流，驱使隧道气流改变流动方向，进入联络风道内，进而转入对侧隧道。吹风口风阀和吸风口风阀有助于加大其回流通风效果。风道隔墙和联络风道的开口均位于断面扩展区内，从而对隧道气流产生阻碍的风道隔墙不会影响隧道内的行车安全。
作为优选，所述风道隔墙正对联络风道的开口设置，风道隔墙与联络风道的开口之间构成分流通道，所述吹风口和吸风口处在分流通道的两端。所述吸风口正对所处隧道内的隧道气流流动方向，正对联络风道开口的风道隔墙与隧道气流平行布置，保证隧道气流进入联络风道的同时，减少隧道气流对风道隔墙的冲击力。
为进一步提高上行及下行两条隧道之间的通风效果，本发明中，上行隧道中的吸风口风阀与下行隧道中的吹风口风阀联动开启或关闭，上行隧道中的吹风口风阀与下行隧道中的吸风口风阀联动关闭或开启，且同一隧道内的吸风口风阀与吹风口风阀不同时开启。
即，当上行隧道中的吸风口风阀与下行隧道中的吹风口风阀联动开启时，上行隧道中的吹风口风阀与下行隧道中的吸风口风阀则联动关闭，实现上行隧道向下行隧道补风；当上行隧道中的吹风口风阀与下行隧道中的吸风口风阀联动开启时，上行隧道中的吸风口风阀与下行隧道中的吹风口风阀则联动关闭，实现下行隧道向上行隧道补风。
作为进一步优选，所述联络风道内安装有若干可逆式轴流风机。可逆式轴流风机一方面可以加大通风效果，一方面实现下行隧道与上行隧道之间补风方向的快速转换。可逆式轴流风机的安装个数可根据联络风道的长短自行设置。
作为优选，所述断面扩展区为沿所在隧道长度方向布置的条形区域，所述联络风道的开口处在断面扩展区长度方向的中部。保证下行隧道向上行隧道、上行隧道向下行隧道的补风效果相同。
作为进一步优选，所述断面扩展区长度方向的两端为收敛区，收敛区的侧壁倾斜设置以引导气流出入分流通道。
作为优选，上行以及下行两条隧道的顶部均安装有若干射流风机。用于调节隧道内气压平衡。
联络风道中可设置轴流风机房，轴流风机房两端可分别通过逃生通道和搬运通道与上行隧道或下行隧道连通；方便检修人员进入风机房进行检修工作，发生紧急情况时，能够及时疏散。
本发明双线隧道中的通风系统只需要按照50km/h的工况车速进行配置即可。本发明提供的互补通风方式，可以满足当一座隧道中车辆按设计时速正常通行而另一座隧道中车辆以20-30km/h的车速缓慢通行时两隧道的通风需求。比如，上行及下行隧道内风机设备均按照50km/h的工况车速进行配置，当上行隧道出现20km/h这样的不利工况时，下行隧道可以通过联络风道向上行隧道进行补风，反之亦然。这样就达到了减少设备配置和节能的目的。
根据初步测算，本发明的双线隧道可以减少通风设备30～40％，每公里隧道可节约通风设备及相应的供配电设备约80万。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明设有将联络风道的开口分隔为吹风口和吸风口的风道隔墙，风道隔墙对沿车流方向流动的隧道气流产生阻碍或进行分流，驱使隧道气流改变流动方向，进入联络风道内，进而转入对侧隧道，有效提高两隧道之间的通风效果；吹风口风阀和吸风口风阀有助于加大其回流通风效果；
(2)本发明在邻近联络风道处均设有延伸至本隧道行车建筑限界之外的断面扩展区，风道隔墙和联络风道的开口均位于断面扩展区内，从而不会影响隧道内的行车安全；
(3)本发明的基于可逆互补通风的双线隧道，能够降低通风系统及供配电系统的工程量，从而减少相应的工程造价，提高营运节能。
附图说明
图1为本发明一种基于可逆互补通风的双线隧道的结构示意图；
图2为图1沿AA’方向的断面示意图；
图3为图1沿BB’方向的断面示意图；
图4为图1沿CC’方向的断面示意图；
图5为图1沿DD’方向的断面示意图；
图6为上行隧道向下行隧道补风时的气流组织示意图；
图7为下行隧道向上行隧道补风时的气流组织示意图；
其中，各附图标记的含义为：1：上行隧道，2：下行隧道，3：联络风道，4：可逆式轴流风机，51：吹风口(上行隧道一侧)，52：吹风口(下行隧道一侧)，61：吸风口(上行隧道一侧)，62：吸风口(下行隧道一侧)，7：行车建筑限界，81：吹风口风阀(上行隧道一侧)，82：吹风口风阀(下行隧道一侧)，91：吸风口风阀(上行隧道一侧)，92：吸风口风阀(下行隧道一侧)，10：射流风机，11：风道隔墙，12：断面扩展区，13：收敛区侧壁。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。
首先对上下行隧道的需风量进行计算分析，考虑以下几种工况：①上下行隧道工况车速均为50km/h；②上行隧道按设计时速正常通行，下行隧道缓慢通行，工况车速30km/h；③下行隧道按设计时速正常通行，上行隧道缓慢通行，工况车速30km/h；④上行隧道按设计时速正常通行，下行隧道交通阻滞，工况车速10km/h，阻滞段长度为1km；⑤下行隧道按设计时速正常通行，上行隧道交通阻滞，工况车速10km/h，阻滞段长度为1km；⑥火灾及换气次数要求。需风量计算按照现行规范和细则执行。
如图1所示，本实施例一种基于可逆互补通风的双线隧道，包括上行隧道1、下行隧道2和若干座设置于上行隧道1与下行隧道2之间的联络风道3。
联络风道3内安装有若干可逆式轴流风机4，多个可逆式轴流风机4可以串联或并联运行。联络风道3沿隧道轴线的纵向位置及数量可根据需风量计算结果确定，使上下游的需风量基本相同。联络风道3的断面尺寸取决于两个因素：①风道内的断面风速不宜大于10m/s；②满足可逆式轴流风机4的安装尺寸及维修工艺要求。联络风道3通常采用直墙拱形，净跨可采用6～10m。可逆式轴流风机4安装处需要设置起吊设备，用于吊装可逆式轴流风机4等设备。为了方便设备的进出及日常维修人员的进出，可设置搬运通道(图中省略)，搬运通道用于连接联络风道3内轴流风机房(图中省略)与上行隧道1或下行隧道2。搬运通道的纵坡不宜大于5％，其断面限界可采用《公路隧道设计规范》中要求的车行横通道限界，转弯半径、坡度等应满足车辆运输要求，搬运通道的一端开口与上行隧道1或下行隧道2侧墙交叉，可采用正交或斜交，另一端开口与联络风道3的侧墙连接。
本实施中，上行隧道1和下行隧道2在邻近联络风道3处均设有延伸至本隧道行车建筑限界7之外的断面扩展区12，本实施例中，断面扩展区12为沿所在隧道长度方向布置的条形区域，联络风道3的开口即处在断面扩展区12长度方向的中部。
由图1可见，每个断面扩展区12均设置风道隔墙11，该风道隔墙11正对联络风道3的开口设置。在上行隧道1一侧，风道隔墙11将联络风道3的开口分隔为吹风口51和吸风口61，且对应地安装有吹风口风阀81和吸风口风阀91；在下行隧道2一侧，风道隔墙11将联络风道3的开口分隔为吹风口52和吸风口62，且对应地安装有吹风口风阀82和吸风口风阀92。
本实施例中，各风阀均采用电动组合风阀，吸风口61和吸风口62处均设置钢丝网(图中省略)。
断面扩展区12长度方向的两端为收敛区，收敛区侧壁13倾斜设置以引导气流出入吹风口51和吸风口61，或吹风口52和吸风口62，减少风阻。
本实施例中，断面扩展区12的长度不宜小于60m，风道隔墙11的长度不宜小于40m，收敛区侧壁13的长度不宜小于10m，具体需要根据风量调整。风道隔墙11宜采用混凝土结构，以保证气密性，厚度在20cm左右，构造配筋。吹风口51、吸风口61、吹风口52、吸风口62的断面大小以断面风速不大于10m/s为宜，以免风速过大影响行车安全。同时在行车方向的上游，应设置必要的警示标志，提醒司机“前方风口、注意横风”。
如图5所示，上行隧道1和下行隧道2的顶部均并行设有若干射流风机10；射流风机10可正、反转，其作用主要是提供隧道通风所需升压力，并在火灾时控制烟气流向，射流风机10的数量由本区段的空气压力平衡要求确定。
如图6所示，当上行隧道1向下行隧道2补风时，上行隧道1中的吸风口风阀91与下行隧道2中的吹风口风阀82联动开启，同时，上行隧道1中的吹风口风阀81与下行隧道2中的吸风口风阀92则联动关闭。此时，相对清洁的气流即从上行隧道1通过吸风口61、吸风口风阀91、联络风道3，并经过可逆轴流风机4加压后，再通过吹风口风阀82、吹风口52送入下行隧道2中。
反之，如图7所示，当下行隧道2向上行隧道1补风时，下行隧道2中的吸风口风阀92与上行隧道1中的吹风口风阀81联动开启，同时，下行隧道2中吹风口风阀82与上行隧道1中吸风口风阀91则联动关闭。此时，相对清洁的空气即从下行隧道2通过吸风口62、吸风口风阀92、联络风道3、并经过可逆轴流风机4加压后，再通过吹风口风阀81、吹风口51送入上行隧道1中。
Claims (5)
1.一种基于可逆互补通风的双线隧道，包括上行以及下行两条隧道(1，2)及用于沟通这两条隧道的联络风道(3)，其特征在于，各隧道在邻近联络风道(3)处均设有延伸至本隧道行车建筑限界(7)之外的断面扩展区(12)，所述联络风道(3)的开口处在该断面扩展区(12)；
每个断面扩展区(12)均设置风道隔墙(11)，该风道隔墙(11)将联络风道(3)的开口分隔为吹风口(51，52)和吸风口(61，62)，且对应地安装有吹风口风阀(81，82)和吸风口风阀(91，92)；
上行隧道(1)中的吸风口风阀(91)与下行隧道(2)中的吹风口风阀(82)联动开启或关闭，上行隧道(1)中的吹风口风阀(81)与下行隧道(2)中的吸风口风阀(92)联动关闭或开启，且同一隧道内的吸风口风阀(91，92)与吹风口风阀(81，82)不同时开启；
所述联络风道(3)内安装有若干可逆式轴流风机(4)。
2.如权利要求1所述的双线隧道，其特征在于，所述风道隔墙(11)正对联络风道(3)的开口设置，风道隔墙(11)与联络风道(3)的开口之间构成分流通道，所述吹风口(51，52)和吸风口(61，62)处在分流通道的两端。
3.如权利要求1或2所述的双线隧道，其特征在于，所述断面扩展区(12)为沿所在隧道长度方向布置的条形区域，所述联络风道(3)的开口处在断面扩展区(12)长度方向的中部。
4.如权利要求3所述的双线隧道，其特征在于，所述断面扩展区(12)长度方向的两端为收敛区，收敛区的侧壁(13)倾斜设置以引导气流出入分流通道。
5.如权利要求4所述的双线隧道，其特征在于，上行以及下行两条隧道(1，2)的顶部均安装有若干射流风机(10)。
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