海底隧道通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)營管理

1、海底隧道通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)營管理賴志斌 曹斌（廈門市路橋管理有限公司 廈門， 361009）摘要：根據(jù)翔安海底隧道通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)營中發(fā)現(xiàn)的問題，從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營管理的角度提出一些觀點(diǎn)、建議，供隧道管理者參考。關(guān)鍵詞：海底隧道、通風(fēng)系統(tǒng)、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營管理近年來，隨著隧道開挖技術(shù)、工藝的發(fā)展和成熟，越來越多的隧道建成投入使用，海底隧道也陸續(xù)在國內(nèi)涌現(xiàn)，由于海底隧道V字型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，和傳統(tǒng)的山體隧道在結(jié)構(gòu)上有較大的區(qū)別，它的通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用、運(yùn)營管理都有其特殊性。本文結(jié)合翔安海底隧道通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，從設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營管理的角度提出一些可供借鑒的地方，供業(yè)內(nèi)人士參考。1 通風(fēng)設(shè)計(jì)廈門翔安隧道

2、采用三孔建設(shè)形式修建，兩側(cè)為行車主洞，中間一孔為服務(wù)隧道。翔安隧道全長6.05km，設(shè)計(jì)車速80km/h，為單向行車隧道。綜合考慮隧道平縱面線形、分段豎井所在位置的地形地質(zhì)條件、隧道分段設(shè)計(jì)需風(fēng)量分配等各方面因素，本項(xiàng)目采用分兩段送排式縱向通風(fēng)方案，左右線分別在廈門和翔安岸設(shè)送排風(fēng)豎井，兩豎井各負(fù)擔(dān)一條隧道的空氣交換。由于隧道出洞段正好是上坡，因此豎井靠近出洞一端設(shè)置，將隧道分成兩段，雖然兩段長度相差較大，但兩段需風(fēng)量相差不大，比較合理。服務(wù)隧道方式采取不分段縱向通風(fēng)該方案雖然在個(gè)別參數(shù)取值上還有待商榷，但理論上基本滿足CO允許濃度和煙霧允許濃度的設(shè)定，但在實(shí)際運(yùn)營中，我們發(fā)現(xiàn)，在分段送排的第

3、二段即送風(fēng)段CO濃度、煙霧濃度大，極大的影響了交通。具體分析，該設(shè)計(jì)方案如果是在山體隧道應(yīng)該是可行的，但由于翔安隧道是海底隧道，隧道呈淺V字型，最大坡度達(dá)到3%，且該段為上坡段，大車、重車、柴油車尾氣排放增大；采用縱向式通風(fēng)或分段縱向式通風(fēng)時(shí)，由于隧道內(nèi)煙霧濃度呈三角形分布，如本設(shè)計(jì)取平均濃度0.0075m-1,則在通風(fēng)段末端煙霧濃度將達(dá)到0.015m-1，當(dāng)車輛以較高車速通過時(shí)，由于能見度較低，有一定的危險(xiǎn)性；采用送風(fēng)的方式換氣的效果不好，不能有效的全面的更換隧道內(nèi)空氣。我們通過大量的現(xiàn)場測量和建模實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為分段單排式縱向通風(fēng)能以較小的代價(jià)解決該問題，如圖所示：采用單排式不僅能解決送排式時(shí)的

4、竄流問題，且第二段由于離洞口較近，由洞外的新風(fēng)來稀釋和替換能較好的降低該段的CO和煙霧濃度，我們作了大量模擬試驗(yàn)，在斷面相同和風(fēng)量相同的情況下，排風(fēng)模式比送風(fēng)模式具有更好的換氣效果，上坡段尾氣能較好的排出。2 施工2.1通風(fēng)豎井是分段式縱向通風(fēng)的重要組成部分，它的風(fēng)道關(guān)系著軸流風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行，在運(yùn)營中我們發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)頻繁出現(xiàn)故障停機(jī)，經(jīng)逐步排查后發(fā)現(xiàn)，由于風(fēng)道彎道多、風(fēng)道壁不光滑，造成喘流，對軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行造成極大危害；為此，我們督促施工方在風(fēng)道內(nèi)壁增加了金屬風(fēng)道，改善風(fēng)道壁；將原90度轉(zhuǎn)折的地方增加金屬S型彎頭，減小風(fēng)阻；并調(diào)整軸流風(fēng)機(jī)的葉片角度，使輸出功率更符合實(shí)際風(fēng)道。2.2軸流風(fēng)機(jī)一般都是大

5、功率電機(jī)，它不僅電流大，風(fēng)壓也大；這就要求我們在施工時(shí)對風(fēng)機(jī)的緊固方面和風(fēng)機(jī)的輸出方面下工夫，我們不僅要求施工方對風(fēng)機(jī)的緊固做了改進(jìn)，以確保不會因振動(dòng)而導(dǎo)致緊固螺栓松脫；我們還對安裝好的風(fēng)機(jī)進(jìn)行大量的運(yùn)行測試，不斷調(diào)整葉片的角度，找到最合適的輸出功率。3 運(yùn)營管理3.1許多地方的隧道通風(fēng)系統(tǒng)都沒有得到管理單位的重視，究其原因有：沒有太大的通風(fēng)壓力，洞內(nèi)指標(biāo)尚可，不需開啟風(fēng)機(jī)；從節(jié)約成本的角度考慮，能少開就少可，可節(jié)約電費(fèi)；大型風(fēng)機(jī)的保養(yǎng)比較不好做，設(shè)備壞了也沒及時(shí)恢復(fù)；隧道火災(zāi)畢竟是小概率事件，不太引起重視。其實(shí)，在許多隧道，隧道通風(fēng)系統(tǒng)不僅起著平時(shí)通風(fēng)換氣的功能，還擔(dān)負(fù)著火災(zāi)時(shí)通風(fēng)排煙的功能

6、，如果平時(shí)沒經(jīng)常開啟，到要用時(shí)就有可能出問題；設(shè)備的壽命和養(yǎng)護(hù)工程師的技術(shù)、理念息息相關(guān)，保養(yǎng)到不到位，直接關(guān)系到設(shè)備的壽命。翔安海底隧道通風(fēng)系統(tǒng)由于通風(fēng)壓力大，射流風(fēng)機(jī)為每日7：00-23：00運(yùn)行，軸流風(fēng)機(jī)每日7：00-20：00運(yùn)行；我們根據(jù)設(shè)備運(yùn)行頻率及時(shí)間，確定風(fēng)機(jī)的保養(yǎng)周期，清潔保養(yǎng)每季做，安全檢測半年一次，重要保養(yǎng)年度作，具體如下：軸流風(fēng)機(jī)A、清潔保養(yǎng)（每季）控制柜清理：每季度清理一次風(fēng)機(jī)控制柜電氣元件上的灰塵。清理前先斷開總開關(guān)電源，用毛刷對元?dú)饧M(jìn)行清理，并用吸塵器將元?dú)饧系幕覊m吸干凈。B、安全檢測及保養(yǎng)（半年）消音器維護(hù)保養(yǎng)： 1、穿孔板制作的聲學(xué)分離器無損壞的情況,仍然

7、保持平行。 2、在聲學(xué)分離器之間的氣流通道沒有任何的垃圾。 3、穿孔板的洞保持開的狀態(tài),無飛塵存在或外來的物件。以上項(xiàng)目如發(fā)現(xiàn)有垃圾存在時(shí),應(yīng)將其清理, 消音器應(yīng)該使用吸塵器吸干凈,或用布加上少許的清潔劑擦干凈。動(dòng)平衡檢測：檢測葉輪平衡震動(dòng)。逐漸上升的震動(dòng)是一個(gè)危險(xiǎn)信號。震動(dòng)等級的改變能通過測量電機(jī)和軸承的機(jī)械震動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控，通過對一個(gè)長時(shí)期變化的對比能完美的偵測出來。如果觀測到顯著的變化，起因必須找出，如葉輪上灰塵的積累或其用舊磨損。必須清潔和重新調(diào)節(jié)平衡葉輪。軸承檢查及保養(yǎng)：灰塵顆?；驖駳膺M(jìn)入軸承會加速產(chǎn)生故障。檢查軸承的情況并給軸承進(jìn)行潤滑，如有必要替換軸承；當(dāng)潤滑或替換時(shí)務(wù)必做到最大程度

8、的清潔。視覺檢測：檢測消聲器、葉輪、進(jìn)口圓錐、引擎、電線、接口、安裝框架和減振器的損壞，尤其是表面保護(hù)裝置應(yīng)立即修理好。緊固檢測：檢測所有輔助零配件和螺絲釘接口。擰緊并固定所有松動(dòng)的螺帽，螺絲釘接口表面損壞的保護(hù)裝置重新安裝好。C、重要保養(yǎng)（年）軸承測量：1、軸承測量直接在軸承元件上進(jìn)行。必須粘附測試設(shè)備制造者的特別說明。不僅瞬間值重要，而且由于允許變化明顯，延長時(shí)段的數(shù)據(jù)比較也重要。2、軸承的壽命很大程度上取決于操作狀況和場地環(huán)境。間隔時(shí)間取決于風(fēng)機(jī)磨損程度。對于非常重要的機(jī)器，每年更換軸承，甚至在沒有過度震動(dòng)的情況下也更換（在相對的風(fēng)機(jī)運(yùn)作時(shí)間后）。更換潤滑油：必須按照操作狀況更換所有深層

9、油，但至少每一年更換一次。換油必須在設(shè)備靜止的情況下進(jìn)行。葉輪檢查：檢查葉輪有無磨損、腐蝕或灰塵沉積，并對葉輪進(jìn)行拆裝保養(yǎng)，視運(yùn)行情況考慮當(dāng)年是否做。射流風(fēng)機(jī) 射流風(fēng)機(jī)由于安裝位置較不易養(yǎng)護(hù)到，啟動(dòng)柜按季度進(jìn)行清潔、保養(yǎng)，機(jī)組根據(jù)現(xiàn)場情況及開啟時(shí)間，2年清洗一次，5年做拆解保養(yǎng)。風(fēng)機(jī)清洗：清洗風(fēng)機(jī)導(dǎo)流罩、消音器、葉輪上尾氣油脂和灰塵。清洗前先斷開風(fēng)機(jī)電源，清洗風(fēng)筒時(shí)，灰塵大會導(dǎo)致行駛在隧道內(nèi)車輛行駛安全，所以在風(fēng)筒出口蓋網(wǎng)灑水塵。先用高壓水槍沖洗，在用角磨機(jī)打磨除塵，打磨除塵同時(shí)在進(jìn)風(fēng)口處放一臺鼓風(fēng)機(jī)，把打磨下來的灰塵吹出去，同時(shí)在出風(fēng)口蓋網(wǎng)灑水塵，并在蓋網(wǎng)灑水塵下方放一個(gè)收集水箱（清洗方法示

10、意圖）。 4. 隧道火災(zāi)通風(fēng)排煙方案：（1）在火災(zāi)初期，調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)降低風(fēng)速，避免煙霧擴(kuò)散太快，有利火點(diǎn)附近的人員疏散。（2）火點(diǎn)前的車輛繼續(xù)行駛，向前從隧道出口疏散?；瘘c(diǎn)后的車輛停止前進(jìn)，人員從最近的車行、人行橫洞疏散。通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整風(fēng)速至臨界風(fēng)速，控制煙霧流向前方。（3）車輛、人員疏散完后，消防隊(duì)進(jìn)入通過橫洞進(jìn)入火點(diǎn)實(shí)施滅火，通風(fēng)系統(tǒng)保持臨界風(fēng)速。（4）火災(zāi)撲滅后，通風(fēng)系統(tǒng)按最大通風(fēng)量運(yùn)行，快速將煙霧從前方的排風(fēng)口（豎井或隧道洞口）排出。但該方案忽略了人員疏散到服務(wù)隧道后如何逃生的問題，在實(shí)際運(yùn)營中，我們模擬了隧道內(nèi)的火災(zāi)，當(dāng)人員從服務(wù)隧道逃生時(shí)，大量的煙霧進(jìn)入服務(wù)隧道，能見度低，人員呼吸困難；這是由于服務(wù)隧道風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)速低于主隧道風(fēng)速，大量煙霧從車行、人行橫通道進(jìn)入服務(wù)隧道。為此，我們針對這一情況進(jìn)行模擬測試，將服務(wù)隧道風(fēng)機(jī)在火災(zāi)模式下改為兩側(cè)洞口均向中心鼓風(fēng)的模式，讓服務(wù)隧道相對主隧道形成正壓，阻止煙霧進(jìn)入服務(wù)隧道，確保人員的逃生；經(jīng)現(xiàn)場每個(gè)車行、人行通道的測量，效果極好，各點(diǎn)均能形成正壓，較好的阻止了火災(zāi)時(shí)煙霧進(jìn)入服務(wù)隧道。結(jié)語：通過以上研究，海底隧道（或縱向斷面為V型的山體隧道）的通風(fēng)設(shè)計(jì)，通風(fēng)豎井離洞口較近的, 在設(shè)計(jì)中如選用分段縱向通風(fēng)模式，從經(jīng)濟(jì)的角