彭莫山隧道建設(shè)方案

為取消鋼簾幕，曾作過以下設(shè)計(jì)方案的比選: <1)全射流風(fēng)機(jī)通風(fēng)方案。經(jīng)計(jì)算，用國產(chǎn)高性能SLFJ-63型射流風(fēng)機(jī)(額定出口風(fēng)速:39. 2 m/s;流量:12. 2 m3/s;電機(jī)輸入功率:15 kW)，在隧道內(nèi)有風(fēng)速為1. 5 m/s自然反風(fēng)條件下，為使隧道內(nèi)的有效風(fēng)速達(dá)到4. 5 m/s，需安裝射流風(fēng)機(jī)24臺(tái)。風(fēng)機(jī)采用集中布置方式，需要擴(kuò)建既有隧道斷面3處。

<2)用射流"風(fēng)幕"取代鋼簾幕，仍采用洞口風(fēng)道吹人式方案。需在隧道短路端的洞口處集中設(shè)置射流風(fēng)機(jī)，以形成射流"風(fēng)幕"，同時(shí)對(duì)軸流風(fēng)機(jī)的風(fēng)道進(jìn)行必要的改造，以達(dá)到減少漏風(fēng)量，提高軸流風(fēng)機(jī)的通風(fēng)效率。

第一方案要求對(duì)既有隧道斷面進(jìn)行擴(kuò)大，土建工程量較大，因地質(zhì)條件所限和在行車條件下施工難度大，故難以采用。為充分利用現(xiàn)有的通風(fēng)設(shè)備，盡量減少土建工程量，確保通風(fēng)效果，成為研究新通風(fēng)方案的基本原則。

改造風(fēng)道提高軸流風(fēng)機(jī)通風(fēng)效率的主要措施

為盡量減少土建工程量，提高現(xiàn)有兩臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)的通風(fēng)效率，新設(shè)計(jì)方案除將兩臺(tái)80 kW風(fēng)機(jī)的電機(jī)更換為95 kW外，對(duì)既有風(fēng)道采取以下措施進(jìn)行了改造，見下圖。

(1)在既有風(fēng)道中心線增設(shè)隔墻，使兩臺(tái)風(fēng)機(jī)各有一個(gè)風(fēng)道，在一臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)檢修的情況下，通風(fēng)系統(tǒng)仍能運(yùn)營。

(2)在風(fēng)道出口處增設(shè)不銹鋼板的整流葉柵，使風(fēng)道噴射出的氣流與隧道中心線的夾角從300減至130。為減少氣流通過整流葉柵時(shí)的附加阻力，葉柵形面作了特殊設(shè)計(jì)，以期將阻力產(chǎn)生的功率損失控制在5%左右。

(3)用整流葉柵相應(yīng)縮小風(fēng)道出口流通面積，

使風(fēng)道出口氣流的動(dòng)壓增加，降低風(fēng)道出口與隧道洞口之間的靜壓差，以減少漏風(fēng)量，提高隧道內(nèi)的有效風(fēng)量。

軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)道在改造前后，其通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)性能測(cè)試結(jié)果如表1所列。改造風(fēng)道后，在關(guān)閉簾幕通風(fēng)時(shí)，風(fēng)機(jī)的電機(jī)功率雖比風(fēng)道改造前增加了2. 80%，但隧道內(nèi)的有效風(fēng)速及風(fēng)量，提高了6.8%~9. 1%;在不關(guān)閉簾幕通風(fēng)時(shí)，風(fēng)道改造后，風(fēng)機(jī)的

電機(jī)功率增加了4. 30環(huán)，而隧道內(nèi)的有效風(fēng)速及風(fēng)量卻提高了88.2%^105.7%,隧道短路端的漏風(fēng)量減少50%左右。這說明風(fēng)道經(jīng)改造和增設(shè)整流葉柵后，對(duì)減少漏風(fēng)量，提高軸流風(fēng)機(jī)的通風(fēng)效率取得了較好的效果。

射流"風(fēng)幕"、洞口風(fēng)道吹入式通風(fēng)系統(tǒng)基本效果

軸流風(fēng)機(jī)既有風(fēng)道經(jīng)改造和增設(shè)整流葉柵后，雖取得了較好效果，但在隧道的短路端仍然有1. 8~2 m/s的漏風(fēng)風(fēng)速，隧道內(nèi)的有效風(fēng)速從1. 7 m/s提高到3.2~3.5 m/s，仍達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求(4. 5 m/s)。為此，在隧道短路端洞口外安裝了10臺(tái)SLFJ-63型射流風(fēng)機(jī)(備用兩臺(tái))，并相應(yīng)增建了長16. 2 m的引風(fēng)洞。測(cè)試結(jié)果表明(表2)，在隧道內(nèi)有1. 55 m/s自然反風(fēng)的條件下，8臺(tái)射流風(fēng)機(jī)和2臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)在隧道內(nèi)形成的有效風(fēng)速達(dá)到了9. 25 m/s。經(jīng)勞衛(wèi)部門測(cè)試，列車尾部出洞后，隧道內(nèi)的有害氣體濃度降至勞衛(wèi)標(biāo)準(zhǔn)所需的通風(fēng)時(shí)間為1 1. 9~12. 3 min，達(dá)到了用射流"風(fēng)幕"取代鋼簾幕的通風(fēng)效果和設(shè)計(jì)要求。目前軸流風(fēng)機(jī)電機(jī)的實(shí)際輸人功率小于電機(jī)的額定功率，今后根據(jù)運(yùn)營要求，可調(diào)整風(fēng)機(jī)葉片角度，使其達(dá)到額定功率，將可進(jìn)一步提高隧道內(nèi)的有效風(fēng)量和減少通風(fēng)時(shí)間。由此得到以下基本認(rèn)識(shí):

<1)射流風(fēng)機(jī)因具有功率小，布置方式機(jī)動(dòng)靈活，對(duì)近、遠(yuǎn)期通過隧道的車流量相差較大時(shí)，可根據(jù)需要分期安裝射流風(fēng)機(jī)，減少一次性投資和降低運(yùn)營成本等特點(diǎn)，故在隧道通風(fēng)中得到了廣泛應(yīng)用。但對(duì)長大隧道而言，因所需通風(fēng)量大，要求安裝的射流風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)多，相應(yīng)也帶來了風(fēng)機(jī)布置距離過長、所需供電電纜的截面過粗、風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度相應(yīng)增大等缺點(diǎn)，致使工程的投資增加，故采用以大功率軸流風(fēng)機(jī)為主、小功率射流風(fēng)機(jī)為輔的通風(fēng)系統(tǒng)，不失為可供選擇的方案。以彭莫山隧道為例，采用大功率軸流風(fēng)機(jī)為主、小功率射流風(fēng)機(jī)為輔的通風(fēng)方案，與全射流風(fēng)機(jī)方案相比較，前者的總功率為310 kW，后者的總功率為360 kW，不僅消耗功率較少，降低了運(yùn)營成本，而且風(fēng)機(jī)集中布置在隧道洞口，節(jié)省了供電電纜，便于對(duì)設(shè)備控制和管理。

<2)為減少軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)道的土建工程量，或因地質(zhì)、地形條件限制，致使風(fēng)道與隧道中心線交角較大時(shí)，可在風(fēng)道出口處設(shè)置具有特殊形面的整流葉柵，以減小從風(fēng)道中噴射出的氣流與隧道中心線的夾角，同時(shí)適當(dāng)縮小風(fēng)道出口流通斷面，以增加噴射氣流在出口處的動(dòng)壓，降低風(fēng)道出口與隧道短路端洞口的靜壓差，可有效減少其漏風(fēng)量，提高軸流風(fēng)機(jī)的通風(fēng)效率。

(3)為進(jìn)一步提高軸流風(fēng)機(jī)的通風(fēng)效率，可在隧道短路端設(shè)置一組射流風(fēng)機(jī)，靠射流風(fēng)機(jī)噴射出的氣流形成"風(fēng)幕"，以減少軸流風(fēng)機(jī)的氣流向隧道短路端泄漏，此種方式會(huì)因兩股氣流的相互干擾而帶來一定的功率損失，因此在有條件的情況下，可將洞口處設(shè)置的射流風(fēng)機(jī)移至隧道內(nèi)距軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)道出口60 ~ 100 m處，在風(fēng)機(jī)的下游段形成負(fù)壓區(qū)，

誘導(dǎo)風(fēng)道出口的氣流大部或全部順利進(jìn)入隧道的通風(fēng)段，提高通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)效率