当前,我国公路、铁路、城市地铁等交通行业发展迅速,相应的隧道项目不断增多,随着隧道挖掘及监控等相关技术的不断提高,长隧道、特长隧道及隧道群所占比例也不断增大。以公路行业为例,截至2006年底,全国公路总里程达345.70万公里,比上年末增加(同口径比)11.18万公里,而全国公路隧道达到3788处、184.18万米,其中特长隧道49处、19.18万延米,长隧道444处、72.32万延米,中隧道577处、40.94万延米,短隧道2718处、51.75万延米。已建成的秦岭终南山隧道全长18.4公里,为亚洲第一,世界第二长公路隧道。除山岭隧道外,水底隧道项目也正备受关注,我国目前已有两条在建的海底隧道项目,分别为厦门东通道和青岛至黄岛的跨海隧道工程。在未来20~30年,我国还将拟建5条大型跨海隧道,分别是:连接大连与烟台的渤海湾跨海隧道,连接上海与宁波的杭州海湾工程,连接香港、澳门与深圳和珠海的伶仃洋跨海工程,连接广东和海南两省的琼州海峡的跨海工程,以及连接福建和台湾的台湾海峡跨海工程。我国已成为世界上隧道多,复杂,发展快的国家。因此,关注交通行业及隧道项目的发展具有重要的现实意义。
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通风系统是保障交通隧道安全可靠运营的重要系统之一,本文将系统介绍隧道通风系统的主要方式及特点,并重点介绍施耐德ATS48软起动器在隧道通风系统中射流和轴流风机上的应用。1.隧道及地下铁道通风系统-通风系统的主要任务:(1) 向隧道内部供给新鲜空气;(2) 排除隧道内有害气体、蒸气、粉尘和炮烟等有害物质; (3) 使隧道内部空气的温度、相对湿度和流速达到规定标准。 2.通风系统的主要方式及特点-隧道风机通风的主要方式:(1) 纵向式通风:通风机送出(即压入)的新鲜空气,从隧道一端的风道进入车道,推动和稀释污浊空气沿车道纵向流动,向另一端排出洞外(2) 横向式通风:通风机送出的新鲜空气,经进气风道在车道底板(或侧壁)上的进气口横向进入车道,稀释污浊空气后横向穿过车道,经顶板(或另一侧壁)上的排气口进入排气风道(靠通风机吸入),排出洞外(3) 半横向式通风:隧道内只设一条风道,一般用来进风。新鲜空气横向进入车道,污浊空气则沿车道纵向流动排出洞外
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隧道通风方式的主要特点:(1) 纵向式通风工程造价较低,运营费用也较低,缺点是污浊空气将在隧道出口端积累,有害物质浓度较高,一旦发生火灾,火势会顺着气流沿纵向蔓延,救援人员不易进入隧道抢救。车流继续不断的长道路隧道不宜采用,只用于单向行车的短道路隧道。铁路隧道是间歇地通过列车,污浊空气在隧道出口端积累对行车无影响,故铁路隧道和地下铁道一般采用纵向式通风。纵向式通风有多种不同的装置型式,如洞口帘幕式、吹入式、竖井吸出式和多竖井分段式等。 (2) 横向式通风在车道中产生横向气流,有利于扑灭火灾;车辆排放的烟气以短的路程被排除,又被均匀稀释,不易局部积累,通风效果较好,适用于较长的道路隧道,但是造价和运营费用都比较高。横向式通风按照进、排风气流横穿隧道的流向,又可分为:a.上流式通风。进气风道设在车道下面或侧面,排气风道设在车道的上面,车道中的气流向上流动。一般用于圆形道路隧道,利用车道上下空间作为风道;非圆形隧道则进气风道和排气风道都设在车道上面,新鲜空气经进气风道的支风道,从侧壁下部孔口压入车道,气流仍向上流动,斜穿过车道被吸入排气风道中。(3)侧流式通风。风道设在车道两侧,新鲜空气经一边侧壁进气孔压入车道,由另一边侧壁排气孔吸入排气风道,多用于沉管法施工的水底道路隧道。(4) 半横向式通风比横向式通风造价低,但通风效果和控制火灾蔓延不如横向式,适用于1000~3000米长的道路隧道。按照专用风道用作进风或排风区分为:a.送气(压入)式通风。进气风道一般设在车道下面,也有设在车道上面的。b.排气(吸出)式通风。排气风道设在车道上面,新鲜空气则经洞口进入车道。c.送排气式通风。风道中间隔断,前半段排气,后半段送气。
地下铁道通风一般采用纵向式通风-主要类型:(1) 统一式通风:车站和区间由同一通风系统进行通风换气。新鲜空气先送到车站,再流向区间;(2) 复合式通风:车站的通风系统和区间的通风系统分开,各自向车站和区间送入新鲜空气,再由排气竖井排出。 车辆在隧道中运行类似活塞在空心柱体中的运动,称为车辆的活塞作用。它能使车辆前方隧道段空气压力升高(高于洞外大气压力),促使排风;后方空气压力降低到负压(低于洞外大气压力),吸引洞外新鲜空气进入。这种在隧道中形成的纵向气流,称为活塞风。对单向行车的短隧道,可以利用活塞风进行通风。
隧道通风系统方式选择:不同的隧道和地下工程都有各自的通风要求,应根据所处的地理和气候条件、建筑结构和内部生产工艺情况选择不同的通风技术措施。当前,我国已建的主要项目主要采用全射流纵向式通风或竖/斜井送排风加射流风机分段纵向式通风的方式。通风系统主要设备及特点L:隧道风机在运行时,将隧道内的一部分空气从风机的一端吸入,经叶轮加速后,由风机的另一端高速射出。这部分带有较高动能的高速气流将能量传送给隧道内的其它气体,产生克服隧道阻力的压升,从而推动隧道内的空气顺风机喷射气流方向流动。当流动速度衰减到一定程度时,下一组风机继续工作。这样,就实现了从隧道的一端吸入新鲜空气,从另一端排出污浊空气的目的。一般每间距150~200米设计4台,左右前进方向各2台,功率集中在22~55KW之间,需要双方向运行,为减少对电网及设备的冲击,通常采用软起动器起动。