雁门关公路隧道防火救灾通风控制研究
摘 要：结合雁门关公路隧道的通风技术设计，研究了雁门关公路隧道的防火救灾通风控制问题，提出了具体的实施办法。公路隧道的火灾，由于其发生的时间、地点均不可预测，所以很难完全杜绝。加之隧道内空间狭小，灾害发生时常常伴随严重的交通阻塞，如果施救不及时和方法不当，必然会造成严重的人员伤亡和财产损失。所以，在公路隧道通风方案研究阶段，认真做好防火救灾通风控制研究，对于保障公路隧道的安全运营十分重要。本文结合雁门关隧道通风技术设计，研究了雁门关公路隧道的防火救灾通风控制问题，提出了具体的实施办法。
1. 雁门关隧道通风方案简介
雁门关隧道位于国道主干线二连浩特至河口公路山西省境内的新广武-原平高速公路上，双洞单向交通。隧道区域地形复杂，山岭险峻，峰峦叠嶂，中间段隧道最大埋深超过1000m.右线（上行线）设计长度5235m，进口标高1471.64m，出口标高1389.14m，平均海拔高度1430.39m.左线（下行线）设计长度5152m，进口标高1389.26m，出口标高1472.34m，平均海拔高度1430.80m.两隧道内均设有人字坡，右线进口段420m坡度为1.56%，其余4815m为-1.84%；左线进口4822m坡度为1.84%，其余330m为-1.7%.隧道内设计最大行车速度80km/h，隧道区域最高气温40℃，最低气温达-28℃。
雁门关隧道右线采用单竖井设中隔板集中送排式加射流风机分段式纵向通风，左线为双竖（斜）井送或排风加射流风机分段式纵向通风。
2. 雁门关公路隧道火灾时的通风控制
2.1 公路隧道防火救灾通风的基本要求公路隧道发生火灾排烟时，对通风的一个基本要求是：隧道内的最低排烟风速不应小于2.0m/s.这个最低风速的要求是为了保证在火灾发生时，烟雾能顺着汽车前进的方向流动，而不出现回流，因为烟雾流动的速度远远小于汽车的速度。这样不仅火灾点前端的车辆能够迅速从隧道出口逃离，而且更为重要的是火灾点后方的车辆由于不受烟雾的干扰，可以从车行通道通过相邻隧道逃离火灾区。
雁门关隧道左、右线的各工况设计风速均大于2.0m/s，所以满足防火救灾的基本要求。
2.2 防火救灾的结构措施及火灾区段的划分公路隧道的防火救灾，重要的是合理进行火灾区段划分，然后按隧道区段设计不同防火救灾的控制预案，在火灾发生时人员撤离路线和控制风机运转方案，以达到灭火排烟，人员逃生的目的。
雁门关隧道左线大部分为上坡，右线大部分为下坡。如果仅考虑运营通风的需求，左线设一个竖井，右线采用全射流通风完全可以满足。并且右线在火灾发生时，其射流风机也可以达到排烟救生的目的。但是，公路隧道通风方案的设计，必须把火灾发生时的灭火、排烟当作一个重要的工况。所以，雁门关公路隧道的最终通风方案采用左线双竖井、双斜井送排风道分段纵向通风，右线为单竖井加隔板送排风道分段纵向通风。同时，为了灭火排烟的需要在人、车行横通道处加放火门，平时处于关闭状态，发生火灾时根据火灾发生的位置和灾情进行控制。雁门关公路隧道防火区段的划分，围绕三处通风竖（斜）井进行。将整个隧道划分为4个防火区段。同时，隧道每隔350m左右，设一个人行横通道，用作人员逃生；每隔700m左右，设有一个行车横通道，供车辆撤离。保证了火灾发生时人员、车辆逃生需要。
2.3 右线发生火灾时人员逃生与通风控制为了更快的使车辆和人员撤离，将火灾损失降低到最低点，雁门关公路隧道的火灾通风控制，可以利用双洞单向交通这一有利条件，将两个隧道的防火救灾统一考虑。
如果右线I区靠近洞口附近发生火灾，立即封闭右线交通，火灾前端车辆从出口顺序撤离，关闭③号竖井排风轴流风机，将I~III区射流风机倒吹，烟从进口排出。
如果火灾发生在“ 区靠近②号井附近，封闭上、下行交通，右线火灾点前端车辆从出口顺序撤离，火灾点后端车辆通过联络通道从左线撤离，打开右线与②号井排风井之间联络风道的风门，关闭③号井所有轴流风机，将②号井送风量减少，开足②号井排风机，并将II、III区的射流风机倒吹，使烟雾从②号井排出。
如果火灾发生在II区靠近②号井附近，交通控制与车辆、人员逃生同前，将III、IV区射流风机倒转，关闭③号竖井所有轴流风机，②号井送风量减少，烟雾从②号井排出。
如果火灾发生在II、III区交界附近，交通控制、人员逃生方案不变。II、IV区风机倒转，打开右线和②号井的联络风道，将②、③号井的送风量减少，开足②、③号井的排风机，烟雾从②、③号井排出。
如果火灾发生在III区靠近③号井，交通控制与车辆、人员逃生不变，将IV区射流风机倒转，③号井送风井关闭，开足排风机，烟雾从③号井排出。
如果火灾发生在IV区靠近V号井，交通控制与车辆、人员逃生不变，将火灾前端风机倒转，③号井送风井关闭，开足排风机，烟雾从！号井排出。
如果火灾发生在IV区靠近出口，交通控制与车辆、人员逃生不变，关闭③号井排风井，加大送风量，使烟雾从隧道出口排出。以上几种防火救灾预案，主要可将隧道划分为多个区段，减少受灾范围，给车辆和人员提供逃生的最佳通道。
2.4 左线发生火灾时人员逃生与通风控制如果②区发生火灾，封闭两个隧道的交通，火灾前端的车辆从出口顺序撤离，火灾后端的车辆从横通道进入右线隧道，顺序撤离，降低②号井排风量，加大②号井送风量，使烟雾从出口排出。
如果火灾发生在II区，交通控制与人员车辆撤离同前，为了排烟，减少②号井的送风量，加大排风机功率，使烟雾从②号排风井排出。
如果火灾发生在III区，关闭送风机，加大两个井排风机功率，使烟雾从两个井同时排出。如果火灾发生在IV区，则关闭①号竖井的送风井，开足①号竖井的排风机，将烟雾从①号竖井排出。
3.结论及建议
公路隧道的防火救灾是一个复杂的系统工程，不仅涉及到救灾预案的制订，而且要依据事先设定的安全等级详细研究。本文仅是结合通风方案的设计，给出火灾发生时的通风控制基本方案。
防火救灾是目前公路隧道通风的难点，而且是今后很长时间内需要研究的课题。因而，在研究隧道防火救灾时，对于隧道防火区段的划分、横通道的设置、横通道的开启与关闭、烟流排出的路径与速度、逃生通道的空气补给、避难洞的新风需求、隔温安全段的长度和降温措施、排风口的间隔和面积、火灾时的风机控制、部分风机损坏时的风机调配等问题，在通风方案的优化阶段，分层次进行专题讨论。研究的方法可以通过物理实验的方法和数值模拟的方法同时进行。雁门关隧道真正切实可行的防火救灾预案，尚需做大量深入的研究。因此，在隧道开通运营前结合通风专题的研究，仍需详细制订雁门关公路隧道的防灾救灾预案。
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