隧道工程【材料参考】VIP

隧道工程隧道工程 材料参考材料参考 1参考档案 学习本章的目的 11 掌握公路隧道内的有害物质浓度定义和表示方法 22 了解需风量的计算方法 33 掌握隧道通风方式及其如何选择 2参考档案 第88章隧道通风8 1概述8 2空气中有害物质容许浓度8 3 需风量计算8 4通风方式及其选择3参考档案 8 1概述 11 隧道内污染的形成 22 改善隧道内污染的途径 33 隧道通风设计要考虑的主要问题4参考档案 隧道运营中的通风 智能控制5参考档案 11 隧道内污染的形成 施工期间爆破 施工设备 瓦斯 运营期 间汽车排放出的废气 CO和烟雾 隧道内突发事件的产生火灾 消 防 交通混乱6参考档案 22 改善隧道内污染的途径 消除污染源 改造汽车 使用滤毒滤烟设备 还原被污染空气 将污染空气稀释 到容许浓度值以下 突发事件应急措施研究 隧道结构研究 路面 结构研究7参考档案 33 隧道通风设计要考虑的主要问题 空气中有害物质的容许浓度 人的忍受程度 行车安全视距 需风量计算问题交通量和排放量 自然通风的能力 机械通风方式的讨论 通风方式及通风设备选择 经济性和耐久性8参考档案 8 2空气中有害物质容许浓度9参考档案 11 确定隧道内污染空气中有害物的设计浓度需要研究的问题 对 汽车排放CO量的研究 对汽车排放烟雾量及透明度的研究 人在污 染空气中的适应能力 分别研究CO设计浓度和烟雾设计浓度10参考 档案 22 CO设计浓度 有害气体浓度的表示单位体积被污染空气中含有 害气体体积被污染空气有害气体3361101mmppm 11参考档案 人体 对各种浓度有害气体的反映CO Hb 强症状重症中等症状轻度症状 h 坐姿 h 行走 h min 劳动250pp m100ppm致死限界2000ppm500ppm1000ppm3000ppm10000ppm12参考档 案 CO设计浓度与隧道长度和通风方式有关CO设计浓度 ppm 100 0 3000 隧道长度 m 纵向通风方式300250全横向和半横向通风方 式250200人车混合通行隧道15010013参考档案 33 烟雾设计浓度 烟雾浓度定义通过测定光线在烟雾中的透过率 来表示透过率是光线在污染空气中的透过量与在洁净空气中的透过 量之比0EE 式中分别为同一光源的光通过污染空气和洁净空气后的 照度 则烟雾浓度K K为0 E E14参考档案 lg1lK 式中是光源光穿过lm厚的容许透光率 在隧 道通风与照明中 取l l 100m 故其容许浓度 lg1001 K烟雾浓度K K为15参考档案 司机对烟雾浓度舒适度的评价当烟雾浓度 透过 率 l l 100m 和车速不同 对舒适程度的不同 下表是行车速度为40km h时 司机对舒适水平的主观评价烟雾浓度k 1 m l 100m处的透 过率 100 舒适水平主观评价3105 60空气清洁3100 7 50稍有烟 雾3109 40舒适度下降31012 30不愉快的环境司机对对烟雾浓度的 舒适度评价16参考档案 烟雾设计浓度与光源和车速有关 当烟雾 浓度达到0 0121 m时 应考虑采取交通管制等措施 隧道内进行 养护维修时 烟雾浓度不大于0 00351 m17参考档案 44 其他有害物质 氮氧化物柴油机主要排放的有害物质 据调查 平均浓度为20mg m33 接触45分钟 只有少数人出现不适感 当平均浓度为55mg m33 全部人员有不适感 丙烯醛是一种无 色挥发性液体 对眼睛和呼吸道粘膜有剧烈刺激作用 如流泪等 二氧化硫为具有强烈幸辣刺激性气味的气体 进入呼吸道后形成 硫酸和亚硫酸 引起各种炎症 这些有害物质的含量与CO和烟雾含量相比较小18参考档案 8 3需 风量计算 11 按稀释CO浓度计算新风量 22 按稀释烟雾浓度计算新风量 33 需风量的取值19参考档案 11 按稀释CO浓度计算新风量 计算方法 通风设计中 车辆有害 气体排放量及与之对应的交通量都应有明确的远景设计年限 两者 应相匹配 20参考档案 11 按稀释CO浓度计算新风量 确定新风量时 应对计算行车速度 以下的各工况车速按20km h为一档分别进行计算 并考虑交通阻滞 状态取其较大者作为设计需风量 21参考档案 11 按稀释CO浓度计算新风量 在双向交通隧道中 上坡较长方向 的交通量按设计交通量的60 进行计算 首先计算汽车排放量 然 后计算稀释到容许浓度所需新风量 22参考档案 计算公式 CO的排放量计算 nmm miv h d aCO COfN Lf f f f q Q16 106 3123参考档案 其中是隧道全长CO排放量 是CO基准排放 量辆km 可取0 01 为考虑CO的车况系数 对高速公路 一级公路 取11 00 对 二 三 四级公路取11 11 11 22 是车密度系数 与车速有关 按 表88 66取值 是考虑CO的海拔高度系数 按图88 33 11取值 为相应车型的设计交通量 辆 h 为考虑CO的车型系数 按表88 77取值 为考虑CO的纵坡 车速系数 按表88 88取值 为车型类别数 L L为隧道长度 m COQCOqafdfhfmNmfivfn24参考档案 稀释CO到容许浓度的新风量计 算600 10 TTpp QQCOCO req 25参考档案 600 10 TTpp QQCOCOreq 式中为隧道全长稀释CO的需风量 标准大气压 取101 325 是隧址设计气压 是标准气温K K 取273 为隧道夏季的设计气温K K 是CO设计浓度 CO reqQ 3s m0p 2m kN 2m kN0Tp 2m kNT 26参考档案 22 按稀释烟雾浓度计算新风量烟雾排放量是以柴油车作为计算依 据 当交通流组成柴油车比例大到某一限度以后 烟雾危害超过CO 危害 因此 根据烟雾排放量计算所需通风量成为重要问题 27参考档案 烟雾排放量计算 DnmVI m m VIIV VIh dVI aVI VIfN f fff qQ1 6 106 3128参考档案 DnmVI m m VIIV VIhdVI aVI VIfN ffffqQ1 6 106 31其中是隧道全长烟雾排放量 为烟雾基准排放量辆k m 可取22 55辆km 含义是每辆中型货车行11km排放浓度为11m 11的烟雾22 55m33为考虑烟雾的车况系数 对高速公路 一级公路 取11 00 对 二 三 四级公路取11 22 11 55 是考虑烟雾的海拔高度系数 按 图88 33 22取值 为考虑烟雾的纵坡 车速系数 按表88 33 44取值 是考虑烟雾的车型系数 按表88 33 55取值 是柴油车车型类别系数 VIQVIq VI af VI hf VI IVf VI mfDn 3m 3m 3s m29参考档案 稀释烟雾到容许浓度所需的新风量计算所需新鲜风 量按下式计算KQQVIVI req 为隧道全长稀释烟雾的需风量 为烟雾设计浓度 V I reqQKs m 31 m30参考档案 3需风量的取值 VI reqCOreqreqQ QQ max 31参考档案 8 4通风方式及其选择32参考档案 11 概述 通风方式通风方式车道空间的空气流动自然通风自然风 机械通风交通风 活塞风 一般不稳定交通量有关 车速等 纵向通风 横向通风半横向通风组合通风33参考档案 如何选择通风方式 确 定所需风量 考虑自然通风是否满足 选择通风方式34参考档案 通风方式选择与多种因素有关 隧道类型山岭隧道 城市隧道 水 底隧道 交通量近期 远期 某年限的交通量 经济问题工程费 维修费和养护费 地质 气候和周围环境的影响大断面开挖的可行 性35参考档案 22 自然通风自然风的变化是复杂而不稳定的 用它来作为通风计 算的依据 其可靠性自然很差 但是作为机械通风时的辅助作用 却不应忽视 至少可以调节通风 机的转数 有利于节能 36参考档案 22 自然通风 自然风压阻力22 1 nrr emvDLp 是自然风阻力 为隧道入口损失系数 可取00 66 是隧道壁面摩阻损失系数 00 02L L是隧道长度 是自然风作用引起的洞内风速 可取22 33 为 空气密度 可取11 22 为隧道断面当量直径 为隧道净空断 面积 为隧道断面周长 mp e r nv rrrCAD4 2 m Nsm 3 m kgrArC37参考档案 交通风压阻力交通风力可按下式计算2 2 2 2r trmrtrmtv vnAAv vnAAp 其中是交通通风力 是隧道内与同向的车辆数 为隧道内与反向的车辆数 是隧道设计风速m s 为与同向的各工 况车速 为与反向的各工况车速 为汽车等效阻抗面积 汽车正投 影面积 tp nrv nrvrv tvrv tvrvmA38参考档案 通风阻抗力22 1 rr r ervDLp 式中 是隧道设计风速m s 是通风阻抗力rp 2 m Nrv39参考档案 隧道内压力平衡条件 j tm rp ppp为射流风机群总升压力 N m2 jp40参考档案 射流风机所 需台数计算在满足隧道设计风速条件下 射流风机台数为jt mrpp ppi 为每台射流风机升压力是射流风机出口面积 是射流风 机出口速度 射流风机位置摩阻损失折减系数 jp 1 2jrrjj jvvAAvp jAjv 41参考档案 33 是否设置通风机的经验判定 双向交通隧道5106 LN 双向交 通 单向交通隧道51020 LN 单向交通 式中L L为隧道长度 mm N N为设计交通量 辆 h 42参考档案 44 纵向通风纵向式通风是从一个洞口直接引进新鲜空气 由另一 洞口把污染空气排出的方式 与自然通风的原理是相同的43参考档 案 44 纵向通风 射流式通风在车道空间上方吊设射流风机 用以升 压 对于双向交通 适用于1000m以下的隧道 对于单向交通 可 达3000m 44参考档案 优点设备费少 经济 缺点噪音大45参考档案 有竖井的纵向式通风纵向式通风是最简单的通风方式 它以自然通 风为主 不满足需要时 用机械通风加以补充 是经济合理的 但是 通风所需动力与隧道长度的立方成正比 如果在隧道中间设置竖井就可以克服这个缺点 常常用竖井对长隧道进行分段 双向交通 适用于3000m以上的隧道 单向交通 适用于5000m 以上的隧道 46参考档案 55 横向通风 半横向通风 送风式半横向 排风式半横向 送风式 半横向通风是半横向通风的标准型式 新鲜空气经送风管直接吹向 汽车的排气孔高度附近 对排气直接稀释 这对后续车很有利 污染空气是在隧道上部扩散 经过两端洞门排出洞外 47参考档案 全横向通风这种通风方式同时设置送风管道和排风管 道 隧道内基本上不产生沿纵向流动的风 只有横方向的风流动 48参考档案 混合式通风混合式通风没有固定的格局 它是根据某 些特殊的需要 由上述几种基本通风型式组合而成的 其组合方式有许多种 但应符合经济实用原则 49参考档案 隧道类型通风方式隧道长度mm单向行车隧道纵向通风方 式射流风机式集中送排风式500 20002000 4000半横向通风方式1500 3000横向通风方式2000 4000双向行车隧道纵向通风方式射流风机 式集中送排风式500 1000500 2000半横向通风方式1000 3000横向通 风方式2000 4000各通风方式的适用长度50参考档案 66 通风方式选择 影响通风方式选择的因素 隧道长度是影响隧 道通风方式选择的最主要的因素 隧道越长 对隧道通风的安全性和可靠性要求越高51参考档案 隧 道交通条件隧道交通条件指隧道内为单向行车还是双向行车以及隧 道的交通量 一般单向行车的隧道采用纵向和半横向通风较好 能 利用自然风和活塞风 交通量大的隧道一方面有害气体排放量大 另一方面安全要求高 应选用横向通风或半横向通风方式 52参考档案 隧道所处地层的地质条件隧道所处地层的地质条件好 隧道施工比较容易 费用低 这时选用横向通风方式 如果围岩 条件差 则可能由于隧道施工困难 以及施工费用高而影响到横向 通风的使用 隧道所处地区的地形和气象条件53参考档案 通风方式选择的原 则合理通风方式是安全可靠性高 建设安装方便 投资小 隧道内 环境好 对灾害的适应能力强 运营管理方便 运营费用低的通风 方式 隧道通风方式的选择是一项十分复杂而艰巨的工作 在选择通风方式时 一定要认真 要有科学和经济两个头脑 要对 国家和人民负责 54参考档案 通风机的选择通风机的选择包括选择通风机的类型 通风机的型号 通风机的联合运转方式以及通风机的机号 转速和 叶片安装角等 合理的通风机是在满足通风要求 足够的风量 时 工作效率比较 高的通风机 通风机选择的依据是隧道的通风阻力和要求的通风量以及其它的一 些隧道条件