为了保证安全，在工程设计中，根据需要设置通风和排气通道。通风井就是排气设施中的一种。

基本信息

煤矿的坑道、铁路和公路的隧道、地铁的通道及地下室、防空洞等建筑在地下的设施，由于地层中散发出的水蒸气及其它有害的、易爆气体、内燃机工作时排放的废气、工作人员呼吸时排出的水蒸气和二氧化碳会大量积聚起来，形成不安全的因素。为了保证安全，在工程设计中，根据需要设置通风和排气通道。通风井就是排气设施中的一种。一般通风井是垂直向上的通道结构，就象“井”一般，所以称为通风井。通风井的一头连接地下建筑的空间，另一头开放于地面空间，通风井中装有一定规格的排风机，利用排风机的抽力和通风井的自然拉力，将地下建筑内的气体派放到大气中去。

出地面处理

在塑造高品质的建筑室外景观环境的设计中，地下建筑出地面通风井的位置及形式是制约设计的重要因素。因此，科学合理地布置地下建筑的通风井、并协调好通风井出地面后与建筑景观环境的关系，将有助于我们提升工程的设计品质。

一、建筑设计的处理手法。

第一，利用传统的建筑设计手法，结合一定的新技术手段，把欲出室外地面的通风井整合后布置到主体建筑内部，并以主体建筑立面造型中某种设计元素的形式出现，从而实现通风井的“隐身”。这种方式适用于当地下建筑的全部或大部分面积被包含在地面建筑投影线范围以内，而仅有较少数量的面积位于建筑室外广场地面之下时的情况。

第二，利用具有生态理念的建筑设计手法，通过设置下沉式庭院，进行地下建筑的自然通风换气，从而取代传统的做法（在室外广场上设置出地面通风井）。这种设计方式不仅完美地将地下建筑的通风井“隐藏”起来，而且还更有利于建筑的环保节能。

二、景观设计的处理手法。

利用景观设计的手法来考虑通风井出地面的位置及形式，将通风井作为景观设计的一部分内容而融入广场环 境中，从而使其艺术性地“隐身”起来。这种方式适用于当地下建筑的范围较大，远远超出地面建筑投影线范围时的情况。这时，地下建筑的通风井不可能再全部隐藏到建筑内部并伴随地面建筑升出地面，而绝大部分通风井会布置在建筑室外广场上，这样，势必会对室外广场景观环境造成较大的影响，因此，必需结合广场景观设计方案，并借助景观设计的手法来处理这些通风井。

用景观设计的处理手法大致有三种基本方式：

第一种是结合景观设计方案，将广场上出地面的通风井设计成阵列式景观。根据室外广场景观设计方案，合理地布置通风井出地面的位置，使通风井以阵列式景观的形式出现在广场上，例如，大型灯阵、塔林、景观水池的序列式喷水口，或者是高大的文化柱列等。这样，通风井被作为阵列式景观中的个体元素而被巧妙地“隐藏”起来，广场上几乎感受不到有通风井的存在。

第二种是将室外广场上出地面的通风井设计成独立式景观。当广场上出地面风井不多、或者风井的体量比较大时，可将单个的通风井做成广场上独立的主题景观，例如，将风井做成音乐喷泉、文化雕塑、文化墙等，如上海静安寺下沉广场处的通风井做成了音乐喷泉的形式，又如上海黄浦江隧道工程中，将通风井做成高大的龙柱等，这都是设计师的大胆创举。

第三种是通过绿色植物来隐藏建筑室外通风井。在考虑通风井出地面的位置时，尽量将这些通风井布置在绿化带里或者其它较隐蔽的地方，然后通过在其周围种植绿色植物遮挡通风井。这种方式对处理体量较小的通风井比较方便，而对于体量较大的通风井，则可以在其四周种植攀爬植物，通过绿色植物的攀爬形成立体的视觉屏障，从而形成对大体量风井的有效遮挡。

隧道通风设计

斜井与竖井的选择

一、地形地质条件的影响

地形条件常是通风井方案选择的首要依据。如果选择竖井方案，则必须井口地面比较平坦，并且井口容易使 人员与施工设备通达。因为不论采用何种竖井施工方法，井口地面的井架和提升绞车都是必需的，没有平坦的地面，施工将无法进行。斜井则有所不同，可直接利用反井法自下而上施工，可以不考虑井口地面平整与否。当然，在斜井采用正井法施工时，也要求井口容易使人员与施工设备通达。比较而言，竖井对井口的位置与地形要求高，斜井要求较低。

不论是竖井还是斜井，都希望能在稳定的地质条件下修建。但有时根据地形条件选择的通风井其地质条件却只适合修建竖井，或者相反，这时地质条件可能成为通风井方案选择需考虑的首要因素。一般而言，因竖井内施工空间狭小，一些施工措施不易实施，所以，相对来说对地质条件要求较高；斜井内施工空间相对较大，超前支护或加强支护也较易实施，工程质量容易保障，所以，斜井对其穿越的地质条件要求相对较低。

二、经济因素的影响

隧道通风系统的工程造价发生在建设期，相对容易计算和比较。计算工程造价并在不同方案之间进行比较时，必须全面准确。值得指出的是，不同的系统方案可能对施工便道的要求不同。一般来说，竖井对施工便道的要求高，斜井对施工便道的要求低。隧道运营期的费用计算和比较相对较难。一方面，由于排送组合通风系统的风压风量计算比较困难；另一方面隧道通风系统的运营时间需要估算，容易造成分析结果的多解性。在计算风压损失时，要注意局部阻力和沿程阻力两个方面，且应准确无误。各个隧道的通风井都有其特定的设计参数，无法给出斜井或竖井通风系统孰优孰劣的一般性结论。

三、施工因素的影响

不论是竖井还是斜井，相对于一般的隧道本身施工而言都是比较困难的，所以在选择通风井方案时必须慎重考虑施工因素。在断面、长度相同或相近的情况下，一般说来，竖井的施工比斜井的施工稍难。在大多数情况下，斜井的施工难度随其倾角的增加而增加。

竖井在施工时，随着开挖直径的增大，施工井架和井口其他设施的规格也随之增大；随着井筒深度的增加，施工的难度也随之增加。一些比较小的通风竖井，施工方法比较灵活，施工设施也较为简单。因此，设计时应尽量避免大而深的竖井的出现。

斜井的优点是，可以直接从隧道洞内（即斜井底部）自下而上地向地表施工，从而降低了对井口地表条件的要求。

斜井倾角的选择

斜井的倾角是斜井设计的一个重要参数。目前许多通风斜井的倾角都是由斜井的施工方法确定的。斜井的基本施工方法是自上而下的传统方法，此法通常要求斜井的倾角小于25，以便提升运输岩渣。传统方法的优点是施工技术成熟，施工风险小；缺点是：（1）要求在井口地面“三通一平”，工程造价高；（2）弃渣和便道工程会影响环境与生态；（3）排水通风不便，施工条件差。

斜井采用自下而上的方法施工时，关键工序是运渣。由于斜井具有一定的倾角，常规的运输机械不便安全使用，非常规的机械使用时又有特殊要求。事实上，在斜井设计过程中，如果考虑到斜井全长或部分采用自下而上的方法施工，则可将斜井的倾角调整到一个稍大的角度。该倾角使岩渣能自动地沿着斜井底板或专用的无动力运输溜槽下滑，便可使复杂的排渣运输问题变得比较简单。斜井倾角加大后带来的问题是钻爆作业比较困难，特别是在全断面开挖的情况下问题尤为突出。为了解决斜井施工的钻爆问题，可采用如下工艺流程：先自下而上开挖导洞，形成斜井的排渣系统与材料运输系统，并形成后续施工的通风通道；然后自上而下进行扩大开挖与支护，这时的施工条件与传统方法的条件相近，钻爆时斜井倾角稍大一些，但排渣十分容易；最后自下而上浇筑衬砌。

曲面病害

主要病害及原因

曲线方向不良和曲线钢轨的磨耗是曲线的主要病害。曲线方向不良的直接原因是横向水平力的作用，而横向水平力的大小取决于曲线的平面形状，二者互为因。曲线方向不良，当机车通过时，会发生剧烈的横向摇摆，加剧了机车车轮对轨道的冲击和振动，使曲线线路各种不良现象恶化；恶化的后果反过来又会加大机车通过时的摇摆，影响机车的平稳运行，造成恶性循环，加剧了钢轨的磨损。钢轨的垂直磨耗主要是由于内外轨轮滚动距离与内外轨线长度不相适应的长度差，要用轮对在钢轨上滑行引起的。钢轨的侧面磨耗的原因主要是导向轮的作用。另外，超高过大过小，曲线轨距扩大，曲线轨底坡不正确也都会引起或加剧钢轨的磨耗。

整治方法

（1褓持正失不超限。用绳正法认真做好曲线整正的计算及拨道工作，保持正确的曲线标桩位置，执行对重点病害地段不定期拨道。加强日常养护工作，保持曲线头尾的圆顺，对于曲线的“鹅头”、“支嘴”等病害进行及时的整治。全面拨正曲线，特别要重视对小方向、小碎弯的处理。

（2）保持正确的轨距和水平。正失不良给保持轨距、水平增加困难，但轨距、水平超限也会影响到正失的变化。因此，必须按规定设置。保持超高和轨距加宽，彻底锁定线路，防止爬行，矫正硬弯钢轨，整修和更换不良道钉，上紧轨距杆，保持道床整洁。加强捣固，及时消灭坑洼，消灭钢轨接头“支嘴”，在改道作业时，要兼顾正失不超限，对连接零件做到“全、正、紧、靠”，做到“改道不离绳”。

（3）保持曲线头尾圆顺。如果曲线两端的直线方向不是曲线的切线方向，或者曲线标桩不正确把直线拨成曲线或把曲线拨成直线；或者为了拨道省劲，长期上排，都容易产生“鹅头”，出现曲线头尾的不圆顺。因此，在曲线整正时测量现场正失前，必须拨好两端直线方向，消灭“鹅头”，然后用绳正法确定各曲线标桩的正确位置，正确设置计划正失和计算拨道量，在拨道作业时，可从曲线两端往中间赶。

（4）正确调整曲线外轨超高，并做好缓和曲线超高顺坡。曲线的超高及超高顺坡的设置，对钢轨的磨耗有着直接的影响。如果曲线外轨超高设置偏大，就会使机车车轮更加接近内轨，机车的转向架滑动增加，外轨增加侧面磨耗，内轨的垂直载荷被动增大，增加内轨的垂直磨耗；相反，曲线外轨超高偏小，导向力增加，外轨就会增大载荷，导致外轨增加侧面和垂直的双向磨耗。按实际载重运行测速而设置的正确超高是减轻钢轨磨耗的主要手段之一。如果超高顺坡过大，机车车体前轴的外轮就会悬浮，甚至会导致脱轨事故。因此，正确设置曲线的超高顺坡是防止曲线脱轨的又一保障。所以，减轻钢轨的磨耗，正确的设置曲线超高和做好缓和曲线超高顺坡很重要。