中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710075

1 設(shè)計(jì)需風(fēng)量及通風(fēng)計(jì)算結(jié)果

對(duì)計(jì)算行車速度及以下各工況車速按10km/h為一檔，并考慮交通阻塞狀態(tài)，分別計(jì)算稀釋CO需風(fēng)量和稀釋煙塵濃度需風(fēng)量，還應(yīng)滿足隧道空間不間斷換氣頻率3次/h，且隧道內(nèi)換氣風(fēng)速不應(yīng)低于1.5m/s。此外，隧道通風(fēng)還應(yīng)滿足隧道在火災(zāi)時(shí)排煙、救援通風(fēng)要求。取較大者作為設(shè)計(jì)需風(fēng)量。姜佩隧道左線近期、左線遠(yuǎn)期、右線近期、右線遠(yuǎn)期最大需風(fēng)量分別為686.08m3/s、1020.28m3/s、686.08m3/s、1020.28m3/s，均由40km時(shí)速下稀釋CO濃度工況控制。

2 隧道通風(fēng)系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果分析

姜佩隧道洞內(nèi)近期設(shè)計(jì)風(fēng)速最大為10.46m/s，遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)風(fēng)速最大為15.55m/s，左、右線近遠(yuǎn)期風(fēng)速均超過(guò)10m/s的限制要求，且為滿足火災(zāi)煙霧在隧道內(nèi)的最大行程不宜大于5000m的要求，隧道左、右線需考慮設(shè)置斜（豎）井分段通風(fēng)。

3 隧道運(yùn)營(yíng)通風(fēng)井方案比選

結(jié)合姜佩隧道特點(diǎn)，通風(fēng)井設(shè)計(jì)需要考慮施工工期、土建費(fèi)用、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用以及施工風(fēng)險(xiǎn)及通風(fēng)效果。相同面積平導(dǎo)、無(wú)軌斜井以及有軌斜井延米造價(jià)相差不大，其中平導(dǎo)延米造價(jià)較無(wú)軌斜井低，無(wú)軌斜井較有軌斜井延米造價(jià)略低，豎井造價(jià)比斜井和平導(dǎo)造價(jià)約高出40%～60%。平導(dǎo)一般布置于地形受限嚴(yán)重區(qū)域，因此平導(dǎo)一般長(zhǎng)度較長(zhǎng)。與有軌斜井方案縱坡相比，無(wú)軌斜井縱坡較緩，因此長(zhǎng)度較有軌斜井長(zhǎng)，但是有軌斜井需要安裝軌道和運(yùn)輸設(shè)備，且由于有軌斜井縱坡較大，運(yùn)渣存在一定風(fēng)險(xiǎn)，因此對(duì)主洞結(jié)構(gòu)和施工人員構(gòu)成安全威脅。豎井對(duì)主洞施工輔助功能有限，且施工難度大，可能會(huì)出現(xiàn)涌水導(dǎo)致豎井無(wú)法施作[1]。因此選擇通風(fēng)井方案需要考慮各方面因素綜合比選。

對(duì)于采用兩井三區(qū)段和單井兩區(qū)段通風(fēng)方案，考慮通風(fēng)井位于大致三等分或兩等分位置處，具體如表1所示。

表1 姜佩隧道通風(fēng)井方案研究

（1）豎井：深度達(dá)到565m，豎井口位于山頂，施工便道修筑困難，施工場(chǎng)地狹窄，且計(jì)算通風(fēng)面積大、豎井結(jié)構(gòu)斷面大，施工風(fēng)險(xiǎn)極大，不利于施工開展，施工便道最長(zhǎng)，很難輔助主洞施工，因此豎井方案不再作為比選方案。

（2）有軌斜井：考慮有軌斜井造價(jià)和輔助主洞施工效率，有軌斜井布設(shè)長(zhǎng)度為1000m以上，其經(jīng)濟(jì)性不明顯，該項(xiàng)目受隧道所在區(qū)域地形和構(gòu)造影響，有軌斜井洞口地面高程較高，斜井縱坡坡度較大，施工難度較大且洞口區(qū)域地面陡峭，施工作業(yè)困難。因此，將有軌斜井方案作為比選方案。

3.1 隧道通風(fēng)方案比選

（1）通風(fēng)方案一：全射流縱向式通風(fēng)（左、右線）。按表1的設(shè)計(jì)風(fēng)量計(jì)算出姜佩隧道左線設(shè)計(jì)風(fēng)速最大為15.55m/s（需風(fēng)量為1020.28m3/s)，右線設(shè)計(jì)風(fēng)速最大為15.55m/s（需風(fēng)量為1020.28m3/s)。依據(jù)《公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T D70/2-02—2014）（以下簡(jiǎn)稱《細(xì)則》），姜佩隧道左、右線近期遠(yuǎn)期風(fēng)速均超過(guò)《細(xì)則》不大于10m/s的要求，同時(shí)結(jié)合《細(xì)則》中關(guān)于火災(zāi)排煙設(shè)計(jì)的原則“火災(zāi)煙塵在隧道內(nèi)的最大行程不宜大于5000m”的要求，隧道采用全射流縱向式通風(fēng)不合適。

（2）通風(fēng)方案二：?jiǎn)涡本瑫r(shí)對(duì)左、右洞進(jìn)行送排風(fēng)。結(jié)合方案一需風(fēng)量結(jié)果及依據(jù)《細(xì)則》中關(guān)于最大風(fēng)速和火災(zāi)排煙設(shè)計(jì)的原則的要求，左、右線均采用單井送、排式通風(fēng)方式。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘并結(jié)合地形，在樁號(hào)K245+700設(shè)置1座無(wú)軌斜井，對(duì)左、右線進(jìn)行送排風(fēng)。左線每段長(zhǎng)度分別為4235m和2805m，排風(fēng)段設(shè)計(jì)風(fēng)量為578.95m3/s，設(shè)計(jì)風(fēng)速為8.82m/s；送風(fēng)段設(shè)計(jì)風(fēng)量為578.95m3/s，設(shè)計(jì)風(fēng)速為8.82m/s。右線每段長(zhǎng)度分別為4209m和2931m，排風(fēng)段設(shè)計(jì)風(fēng)量為655.8m3/s，設(shè)計(jì)風(fēng)速為10m/s；送風(fēng)段設(shè)計(jì)風(fēng)量為655.8m3/s，設(shè)計(jì)風(fēng)速為10m/s。該方案各段風(fēng)速均超過(guò)8m/s的經(jīng)濟(jì)風(fēng)速要求，故該方案不合適。

（3）通風(fēng)方案三：兩斜井（無(wú)軌）同時(shí)對(duì)左、右洞送排風(fēng)。推薦左、右線均采用1號(hào)斜井（左、右線）（無(wú)軌運(yùn)輸）+2號(hào)斜井（左、右線）（無(wú)軌運(yùn)輸）送排式通風(fēng)方式。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘并結(jié)合地形，在樁號(hào)K243+800、K246+150分別設(shè)置1座無(wú)軌斜井，對(duì)左、右線進(jìn)行送排風(fēng)。左線每段長(zhǎng)度分別為2335m、2350m和2355m，排風(fēng)段設(shè)計(jì)風(fēng)量為529.03m3/s，設(shè)計(jì)風(fēng)速為8m/s；送風(fēng)段設(shè)計(jì)風(fēng)量為529.03m3/s，設(shè)計(jì)風(fēng)速為8m/s。右線每段長(zhǎng)度分別為2310m、2350m和2380m，排風(fēng)段設(shè)計(jì)風(fēng)量為442.64m3/s，設(shè)計(jì)風(fēng)速為6.75m/s；送風(fēng)段設(shè)計(jì)風(fēng)量為442.64m3/s，設(shè)計(jì)風(fēng)速為6.75m/s。

（4）通風(fēng)方案四：兩斜井（有軌）同時(shí)對(duì)左、右洞送排風(fēng)。推薦左、右線均采用1號(hào)斜井（左、右線）（有軌運(yùn)輸）+2號(hào)斜井（左、右線）（有軌運(yùn)輸）送排式通風(fēng)方式。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘并結(jié)合地形，在樁號(hào)K243+800、K246+150分別設(shè)置1座有軌斜井，對(duì)左、右線進(jìn)行送排風(fēng)。左線每段長(zhǎng)度分別為2335m、2350m和2355m，排風(fēng)段設(shè)計(jì)風(fēng)量為529.03m3/s，設(shè)計(jì)風(fēng)速為8m/s；送風(fēng)段設(shè)計(jì)風(fēng)量為529.03m3/s，設(shè)計(jì)風(fēng)速為8m/s。右線每段長(zhǎng)度分別為2311m、2350m和2379m，排風(fēng)段設(shè)計(jì)風(fēng)量為442.64m3/s，設(shè)計(jì)風(fēng)速為6.75m/s；送風(fēng)段設(shè)計(jì)風(fēng)量為442.64m3/s，設(shè)計(jì)風(fēng)速為6.75m/s。隧道風(fēng)機(jī)房方案確定：由于姜佩隧道地面風(fēng)機(jī)房位置偏僻、交通不便、地形較陡峭、后期維護(hù)不便，而地下風(fēng)機(jī)房安全風(fēng)險(xiǎn)可控，優(yōu)勢(shì)較明顯，因此推薦采用地下風(fēng)機(jī)房。

3.2 隧道通風(fēng)方案的比選論證

通過(guò)對(duì)隧道各通風(fēng)方案土建工程費(fèi)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)及設(shè)備費(fèi)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較做出相應(yīng)適當(dāng)?shù)倪x擇。姜佩隧道總費(fèi)用具體如表2所示。對(duì)各通風(fēng)方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合比較，如表3所示。通過(guò)不同角度的比選可以看出，方案三雖然總費(fèi)用略高于方案四，但在技術(shù)難度和防災(zāi)救援上有明顯優(yōu)勢(shì)[2]。經(jīng)綜合考慮，本著節(jié)能降耗、環(huán)保優(yōu)先和救災(zāi)方便的原則，姜佩隧道推薦采用通風(fēng)方案三，即兩無(wú)軌斜井同時(shí)對(duì)左、右洞實(shí)行送排風(fēng)方案。

表2 姜佩隧道總費(fèi)用表

表3 姜佩隧道通風(fēng)方案技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合比較表

4 結(jié)論

（1）受海拔高度系數(shù)影響，高原環(huán)境超長(zhǎng)隧道通風(fēng)計(jì)算結(jié)果比平原地區(qū)要高，導(dǎo)致通風(fēng)井規(guī)模偏大，設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際氣象資料，優(yōu)化通風(fēng)計(jì)算參數(shù)。

（2）通風(fēng)井方案的選擇受地形地貌、隧址環(huán)境影響較大，設(shè)計(jì)要充分比選各種可能方案，選擇最優(yōu)推薦方案。