一、機械排煙方案

新“建規(guī)”（報批稿）中第１４．３．１規(guī)定：當隧道設(shè)置機械排煙系統(tǒng)時，應(yīng)符合下列規(guī)定：長度不大于３０００ｍ的單洞單向交通隧道，宜采用縱向排煙方式。因此，該隧道的機械排煙的方式按縱向排煙方式來設(shè)計。即在隧道頂部設(shè)置射流風機，引導煙氣向車行方向出口排出。按照射流風機機械通風方式的火災(zāi)工況排煙風量計算結(jié)果可知，隧道排煙風量為５６．６８ｍ３／ｓ。如發(fā)生火災(zāi)，排煙風速按２．５ｍ／ｓ考慮，選擇射流風機排風量為１８ｍ３／ｓ，需射流風機４臺。在隧道暗埋段均勻布置兩組共４臺射流風機，將隧道頂部的空氣有組織向下行洞口流動排出。該方案的優(yōu)點：按照技術(shù)規(guī)范設(shè)計、施工，依據(jù)成熟充分。

方案的缺點：其一，局部設(shè)置射流風機后，標準預制構(gòu)件斷面尺寸變大，框架結(jié)構(gòu)頂部需加高１．２ｍ。那么隧道的整體埋深深度至少增加１．２ｍ。將造成土方開挖量增大，邊坡加固、維護難度增加，工期明顯延長。其二，通過射流風機將火災(zāi)中產(chǎn)生的熱煙向隧道口有組織傳遞排放。筆者認為，射流風機對于非火災(zāi)狀況下的通風效果比較明顯。發(fā)生火災(zāi)時，熱煙氣應(yīng)在未降低到一定高度之前排除隧道。此時很重要的參數(shù)就是熱煙的溫度。也就是說應(yīng)該在熱煙的溫度降低之前，煙層的熱浮力使煙層還停留在隧道內(nèi)的上部時，火災(zāi)煙氣就應(yīng)該被排除隧道。由于下穿隧道出口處的位置較高，水平設(shè)置的射流風機在將熱煙向隧道口引導的同時，熱煙與隧道內(nèi)的低溫空氣混合，熱浮力迅速下降，煙氣層迅速下降并使整個隧道充滿有毒煙氣。這樣的排煙效果實際就成了全隧道斷面排煙。在許多的實際案例中（如翔安海底隧道），全斷面排煙的效果不令人滿意。其三，根據(jù)“建規(guī)”條文說明的內(nèi)容，機械通風會通過不同途徑對不同類型和規(guī)模的火災(zāi)產(chǎn)生影響，在縱向機械通風下，載重貨車的火災(zāi)增長率可以達到自然通風時的１０倍。也就是說機械通風方式并不是對所有火災(zāi)類型都有利。

二、豎井型自然排煙方案

所謂豎井就是在隧道中修建的具有通風排煙作用的豎向井道。自然排煙是相對于機械排煙方式的無動力的排煙方式。豎井型自然通風排煙的方法廣泛應(yīng)用于城市隧道工程實例中。“建規(guī)”對于豎井型自然排煙方法無明確的條文規(guī)定。但國內(nèi)諸多單位和地區(qū)對于城市隧道的豎井排煙方式有所研究，并在一些項目中推廣應(yīng)用。如解放軍理工大學工程兵工程學院對此有專門的研究，建立了相關(guān)理論體系。江蘇省還制定了地方性標準《城市隧道豎井型自然通風設(shè)計與驗收規(guī)范》（以下簡稱“豎井型規(guī)范”）。筆者認為，該規(guī)范在該工程設(shè)計方案的選擇上有很好的指導作用。“豎井型規(guī)范”第７．２．２條規(guī)定，隧道入口算作起點，至各個通風豎井的中心位置，直至隧道出口，將隧道看成由若干段組成。第９．０．１條規(guī)定，隧道按照豎井要求設(shè)置通風豎井后，隧道內(nèi)可不設(shè)置機械排煙系統(tǒng)。實際上該方法就是通過設(shè)置豎井，把長隧道分割成多個短隧道，而達到不需要設(shè)置機械排煙的規(guī)范要求條件。

按照該方案設(shè)計時，應(yīng)著重注意以下幾點：（１）豎井的位置。豎井宜沿著隧道長度方向設(shè)置在隧道頂部，最好在頂部中央位置。（２）嚴格控制豎井間距。由于豎井自然排煙時的氣流流動的動力是熱煙浮升力、汽車通行時的“活塞風”以及豎井上下的空氣壓差。豎井間距較大的話，熱煙容易在隧道內(nèi)滯留，造成煙氣層高度下降。因此，應(yīng)按照“豎井型規(guī)范”第４．０．４條規(guī)定設(shè)置豎井，即不加輔助風機時，豎井間距不得大于２４０ｍ。筆者認為，一般設(shè)置豎井的主要作用是排除污濁空氣。對于普通的隧道通風，豎井的設(shè)置可以按照間距不大于２４０ｍ考慮，但對于火災(zāi)工況的排煙要求，這樣的排煙量就不能滿足排煙要求了。這是因為，其一“建規(guī)”第９．２．４條規(guī)定，自然排煙口距該防煙分區(qū)最遠點的水平距離不應(yīng)超過３０ｍ，而豎井就相當于自然排煙口的作用。其二豎井排煙主要是靠豎井上下的空氣壓差。也就是要有高寬比的限制。該隧道頂部覆土淺薄，豎井高度不高，高寬難以滿足要求。實際上豎井上下口的壓差并不大，可能在火災(zāi)工況下的排煙效果不佳。其三豎井自然排煙的動力之一是汽車的活塞風。火災(zāi)時，著火隧道內(nèi)將不會有汽車駛?cè)耄钊L的效果將大打折扣。其四，豎井通風需要設(shè)置足夠數(shù)量的豎井和足夠的面積，對于地面的道路、綠化影響較大，同時增加預制構(gòu)件的制作和防水工作的難度。因此，簡單地考慮設(shè)置豎井對于該隧道并不能達到消防安全有效、建設(shè)經(jīng)濟快速的目的。

三、集中開孔分段自然排放方案

“建規(guī)”中規(guī)定，隧道封閉暗埋段的長度超過５００ｍ時，需設(shè)置機械排煙。集中開孔分段自然排放的方案是根據(jù)該隧道左右兩線封閉段長度不等的實際情況來具體考慮的，原則就是將隧道封閉段長度控制在５００ｍ以內(nèi)。以此來滿足規(guī)范對于隧道長度的要求，在發(fā)生火災(zāi)時煙氣自然排放，煙氣層不充斥整個隧道斷面，這樣對隧道內(nèi)人員安全疏散是最有利的。具體方法是在左線框架與右線Ｕ槽合建段的側(cè)壁和頂板集中開孔，將火災(zāi)時產(chǎn)生的煙氣和熱量集中排放至大氣。集中開孔段距左線通道起點４２５ｍ、距左線通道終點４７０ｍ，封閉段均小于５００ｍ長度。為使集中開孔段達到與隧道洞口一樣的火災(zāi)消防效果，從兩個方面采取措施：其一保證開孔面積，具體做法是在結(jié)構(gòu)允許的情況下盡量擴大側(cè)壁和頂板的開孔面積（實際開孔為２１０ｍ２），大于隧道洞口斷面面積（４５．６ｍ２）；其二防止煙氣流動，在兩個封閉段中部的頂板下各向下凸出高度０．９ｍ的鋼筋砼梁劃分防煙分區(qū)（參照“建規(guī)”第９．４．２條：防煙分區(qū)宜采用隔墻、頂棚下凸出不小于５００ｍｍ的結(jié)構(gòu)梁以及頂棚或吊頂下凸出不小于５００ｍｍ的不燃燒體等進行分隔）。同時，在兩個封閉段范圍內(nèi)通道頂板上各增設(shè)一組豎井，進一步加強通風排煙效果，該豎井作為通風口和采光孔，提高通道內(nèi)行車舒適性。保證煙氣從側(cè)面和頂面排出，而不繼續(xù)縱向擴散。在側(cè)壁開口有助于隧道內(nèi)人員疏散：該側(cè)壁開口于相鄰右線的半敞開段，火災(zāi)時，人們可以利用側(cè)向開口作為緊急出口向右線道路疏散。上述集中開孔后，在火災(zāi)排煙方面，已使隧道一分為二，每段封閉段長度均小于５００ｍ，可滿足規(guī)范要求。

四、方案比較

在增設(shè)射流風機的情況下，預制構(gòu)件的高度至少增加１．２ｍ，在廈門這樣沿海、高地下水位的地區(qū)，開挖深度的增加就意味著施工難度、工程量的急劇增大。從圖４看出，帶集中開孔的組合框架，能滿足規(guī)范的通風和火災(zāi)工況下的排煙面積要求。經(jīng)反復對比、論證，第三種方案的優(yōu)勢明顯。既符合規(guī)范的規(guī)定，又能滿足封閉隧道長度和自然排煙面積的要求，施工簡單，施工周期短，造價最低，且今后的運營費用較低。經(jīng)過反復比較和驗算，該隧道的通風、排煙設(shè)計選擇集中開孔自然排放方案。

五、結(jié)束語

該項目采用了在隧道側(cè)壁和頂棚集中開孔的方式作為排煙的方法，是基于該隧道左右線暗埋長度不同的特殊情況而制定的。這樣的方法，既符合了“建規(guī)”的條文要求，也滿足施工工藝和工期的要求。至于能否滿足火災(zāi)工況煙氣的有效排放，待工程施工完成后，將分別進行熱煙和冷煙的試驗。

作者：任彤 莊偉戎 單位：廈門市消防支隊