公路隧道通风

公路路隧隧道道通通风风罗崇崇来来一、概述述二、隧道道内内污污染染物物的的形形成成三、隧道道通通风风标标准准四、通风风量量的的计计算算五、通风风方方式式的的选选择择一、概述述公路路毫毫无无疑疑问问依依然然是是现现在在交交通通的的主主力力军军，，承承担担着着旅旅客客出出行行、、货货物物运运输输等等大大量量交交通通任任务务，，因因此此其其安安全全性性贯贯穿穿始始终终，，迫迫于于地地形形、、地地质质等等因因素素，，也也为为了了交交通通的的快快捷捷、、安安全全、、经经济济，，公公路路往往往往在在一一些些地地方方修修建建了了隧隧道道，，影影响响隧隧道道安安全全的的重重要要一一环环就就是是隧隧道道的的通通风风情情况况。。（一一））公路路隧隧道道通通风风介介绍绍1.1919年，，美美国国在在研研究究纽纽约约市市荷荷兰兰隧隧道道(2610m)时，，开开始始研研究究隧隧道道内内汽汽车车排排放放的的CO卫生生标标准准问问题题，，研研究究结结果果将将400ppm作为为CO设计计浓浓度度。2.随后后日日本本、、瑞瑞士士、、奥奥地地利利、、挪挪威威等等国国家家相相继继设设计计出出纵纵向向、、横横向向、、半半横横向向等等方方式式来来实实现现隧隧道道通通风风，，隧隧道道通通风风发发展展进进入入快快速速时时期期。。3.近年年来来，，随随着着各各国国对对隧隧道道烟尘尘浓度度控控制制标标准准的的提提高高，，烟尘尘逐渐渐取取代代CO转而而成成为为通通风风计计算算的的依依据据，，分分段段纵纵向向通通风风方方式式逐逐渐渐占占主主导导地地位位。。4.隧道道通通风风方方式式多多样样化化，，并并且且不不断断改改进进，，效效率率不不断断提提高高，，控控制制精精度度越越来来越越高高。。（二二））国国内内外外著著名名的的隧隧道道通通风风方方式式举举例例纵观观全全球球，，比比较较著著名名的的公公路路隧隧道道有有位位于于挪挪威威连连接接奥奥斯斯陆陆和和卑卑尔尔根根的的洛洛达达尔尔隧隧道道,该隧隧道道长长24.51km,系世世界界最最长长的的公公路路隧隧道道，，采采用用的的通通风风方方式式就就是是纵纵向向通通风风方方式式。。我国国在在2007年建建成成通通车车的的终终南南山山隧隧道道(18.02km),其长长度度仅仅次次于于洛洛达达尔尔隧隧道道，，通通风风方方式式为为竖竖井井分分段段纵纵向向式式通通风风。。隧道道在在运运营营期期间间机机动动车车排排出出的的各各种种有有害害气气体体及及烟烟尘尘，，超超过过限限度度，，必必须须稀稀释释或或排排出出隧隧道道。。二、隧道道内内污污染染物物的的形形成成（一一））机机动动车车排排放放尾尾气气的的成成分分分分析析1.一氧氧化化碳碳、、二二氧氧化化碳碳、、二二氧氧化化硫硫；2.氮氧氧化化物物（（NO、NO2等））；3.含氧氧碳碳氢氢化化合合物物（（醛醛、、醇醇、、酚酚等等））以以及及油油烟烟等等。三、、隧隧道道通通风风标标准准前面面我我们们已已经经说说到到隧隧道道内内有有害害污污染染物物的的种种类类，，根根据据《公路路隧隧道道通通风风设设计计细细则则》的要要求求，，CO和烟烟尘尘是是作作为为确确定定隧隧道道通通风风量量的的主主要要依依据据（（必必要要时时考考虑虑NO2)。(一)CO作为为隧隧道道通通风风的的计计算算标标准准1.隧道道内内CO设计计浓浓度度取取值值应应符符合合下下列列规规定定：：隧道长度（m）≤1000≥3000150100CO设计计浓浓度度2.交通通阻阻滞滞时，，阻阻滞滞段段的的平平均均CO设计计浓浓度度可可取取150ppm，同同时时经经历历时时间间不不超超过过20min。3.人车车混混合合通通行行的的隧隧道道，，隧隧道道内内CO设计浓度不应应超过70ppm。（二）烟尘作作为隧道通风风的计算标准准1.烟尘设计浓度度应符合下列规规定：采用显色指数33≤Ra≤≤60、相关色温2000~3000K的Na光源时，烟尘尘设计浓度应应按下表取值值。设计速度≥9060≤＜9050≤＜6030≤＜50≤30烟尘设计浓度K(m-1）0.00650.00700.00750.00900.0120烟尘设计浓度度K（Na光源）2.采用显色指数数Ra≥65、相关色温3300~6000K的荧光灯、LED灯时，烟尘设设计浓度应按按下表取值。。烟尘设计浓度度K（荧光灯、LED灯等光源）设计速度≥9060≤＜9050≤＜6030≤＜50≤30烟尘设计浓度K(m-1）0.00500.00650.00700.00750.01203.双洞单向交通通临时改为单单洞双向交通通时，隧道内内烟雾允许浓浓度不应大于于0.012m-1。4.隧道内进行养养护维修时，，隧道作业段段的烟雾允许许浓度不应大大于0.0030m-1。（三）换气要要求1.隧道空间最小小换气频率不应低于每小小时3次。2.采用纵向通风风的隧道，隧隧道换气风速速不应低于1.5m/s。四、需风量的计算算公路隧道通风风设计中，车车辆有害气体体、烟尘的排放量量及与之对应应的交通量和和基准排放量量均应与各设设计目标年份份相匹配，计计算近期的需需风量时应采采用相应年份份的交通量和和基准排放量量，在确定需需风量时，应应对稀释烟尘尘、CO按隧道设计速速度以下各工工况车速10km/h为一档分别进进行计算(当工况车速达达到交通阻滞车速时，基准准排放量应按按交通阻滞要要求取值)，并计算换气的需风量，取其较大者作为设计需需风量。(一)稀释CO需风量CO排放量应按下下式计算：其中是隧道全长CO排放量(m3/s)；是CO基准排放量，，可取0.007m3/辆·km；为考虑CO的车况系数，，对高速公路路、一级公路路取1.0，对二、三、、四级公路取取1.1~1.2；是车密度系数数，可按表4-1取值；是考虑CO的海拔高度系系数，按图4-1取值；是相应车型的的设计交通量量（辆/h）；是考虑CO的车型系数，，可按表4-2取值；是考虑CO的纵坡-车速系数，可可按4-3取值；为车型类别数数；为隧道长度。。工况车速10080706050403020100.60.750.8511.21.5236表4-1车密度系数表4-2考虑CO的车型系数汽油车1.01.02.55.07.0车型各种柴油车小客车旅行车轻型货车中型货车大型客车表4-3考虑CO的纵坡-车速系数

设计速度（km/h）隧道行车方向纵坡i（％）-4-3-2-1012341001.21.21.21.21.21.41.41.41.4801.01.01.01.01.01.01.21.21.2701.01.01.01.01.01.01.01.21.2601.01.01.01.01.01.01.01.01.2501.01.01.01.01.01.01.01.01.0401.01.01.01.01.01.01.01.01.0300.80.80.80.80.81.01.01.01.0200.80.80.80.80.81.01.01.01.0100.80.80.80.80.80.80.80.80.82.01.91.81.71.61.51.41.31.21.11.0010002000CO海拔高度系数数海拔高度图4-1考虑CO的海拔高度系系数稀释CO的需风量应按按下式计算：：式中隧隧道全长CO的需风量（m3/s）；隧址大气压（（kN/m2）；隧址夏季温度度，（K)；CO设计浓度（ppm）。(二）稀释烟烟尘需风量式中是隧道全长烟烟尘排放量，，(m2/s)；是烟尘基准排排放量（m2/辆·km），，可可取取2m2/辆·km；是考考虑虑车车况况的的烟烟尘尘系系数数，，对对高高速速公公路路、、一一级级公公路路取取1.0，对对二二、、三三、、四四级级公公路路取取1.2~1.5；是考考虑虑烟烟尘尘的的海海拔拔高高度度系系数数，，见见图图4-2；是考考虑虑烟烟尘尘的的纵纵坡坡-车速速系系数数，，见见表表4-4；是考考虑虑烟烟尘尘的的车车型型系系数数，，见见表表4-6；相应应车车型型的的交交通通量量；；柴油油车车型型类类别别数数。。车密密度度系系数数，，见见表表4-5；设计速度（km/h）隧道行车方向纵坡i（％）-4-3-2-101234800.30.40.550.81.32.63.74.4-700.30.40.550.81.11.83.13.9-600.30.40.550.751.01.452.22.953.7500.30.40.550.751.01.452.22.953.7400.30.40.550.71.851.11.452.22.95300.30.40.50.60.720.91.11.45210~200.30.360.40.50.60.720.851.031.25表4-4考虑虑烟烟雾雾的的纵纵坡坡-车速速系系数数2.01.91.81.71.61.51.41.31.21.11.0海拔拔高高度度010002000烟雾雾海海拔拔高高度度系系数数图4-2考虑虑烟烟雾雾的的海海拔拔高高度度系系数数表4-5车密密度度系系数数工况车速(km/h)10080706050403020100.60.750.8511.21.5236表4-6考虑虑烟烟雾雾的的车车型型系系数数小客车、轻型货车中型货车重型货车、大型客车拖挂车、集装箱车0.41.01.53稀释释烟烟雾雾到到容容许许浓浓度度的的需需风风量量按按下下式式计计算算：：式中中K是烟烟雾雾设设计计浓浓度度(m-1)。（三三））隧隧道道换换气气需需风风量量1.隧道道换换气气需需风风量量应应按按下下式式计计算算：：式中中隧隧道道换换气气需需风风量量（（m3/s）；；隧道道净净空空断断面面积积（（m2）；；隧道道最最小小换换气气频频率率。。2.采用用纵纵向向式式通通风风，，换换气气需需风风量量应应按按上上式式和和下下式式计计算算，，然然后后作作比比较较，，取取其其较较大大者者作作为为隧隧道道换换气气需需风风量量:式中中隧隧道道换换气气风风速速，，不不应应低低于于1.5m/s；隧道道净净空空断断面面积积（（m2）。。需风风量量的的取取值值：：五、、隧隧道道通通风风方方式式及及其其选选择择（一一））隧隧道道通通风风方方式式概概括括通风风方式式自然然通通风风机械械通通风风自然然风风交通风（（活塞风风）纵向通风风射流风机机式集中送入入式竖(斜）井送送排风式式竖(斜）井排排出式吸尘式通通风半横向通通风横向通风风组合通风风送风式排风式（二）自自然通风风与机械械通风方方式的选选择选择通风风方式时时，首先先需要决决定隧道道内所需需通风量量，然后后讨论自自然风和和交通风风能否满满足需要要，如果果不能满满足需要要或者缺缺乏可靠靠性（自自然风和和交通风风是否稳稳定），，就应当当采用机机械通风风。目前前还没有有可靠的的计算自自然通风风的隧道道最大容容许长度度的一般般算式。。从世界各各国的隧隧道实例例看，长长度较短短的隧道道，在一一定的交交通量下下可以考考虑用自自然通风风。区分自然然通风与与机械通通风的界界限经验验公式：：（1）双向交交通隧道道（符合合条件时时，为机机械通风风）式中隧道长度度（m）；设计交通通量（辆辆/h，以小轿轿车为准准）。（2）单向交交通隧道道（符合合条件时时，为机机械通风风）式中隧道长度度（m）；设计交通通量（辆辆/h，以小轿轿车为准准）。（三）自自然风力力和交通通风力的的计算1.自然风力力的计算算当确定用用机械通通风方式式以后，，自然风风力一般般作为阻阻力来考考虑，除除非确定定自然风风速常年年与隧道道通风方方向一致致时，可可作为动动力来考考虑，其其计算公公式为：：式中自然风阻阻力（N/m2）；自然风作作用引起起的洞内内风速,可取(2~3)m/s；隧道入口口损失系系数，见见表5-1；隧道壁面面摩阻损损失系数数，见表表5-1；隧道断面面当量直直径（m）。隧道壁面摩阻损失系数λr0.02主风道（含竖井）壁面摩阻损失系数λb、λe0.022连接风道壁面摩阻损失系数λd0.025隧道入口损失系数ξe0.6表5-1损失系数数2.交通风力力的计算算交通风：：隧道内内气流在在车辆的的带动下下，将会会产生流流动，这这种流动动称为交交通风（（活塞风风）。式中交通风力力（N/m2）；隧道内与与同同向的的车辆数数（辆）），隧道内与与反反向的的车辆数数（辆）），；；隧道设计计风速（（m/s），一般般情况下下与同同向的的各工况况车速（（m/s）；与反反向的的各工况况车速（（m/s）；汽车的等等效阻抗抗面积（（m2）。汽车的等等效阻抗抗面积按按下式计计算：式中小型汽车车正面投投影面积积，一般般取2.13m2；小型车空空气阻力力系数，，可取0.5；大型车正正面投影影面积，，一般取取5.37m2；大型车空空气阻力力系数，，可取1.0；大型车比比例。单向交通通隧道交交通通风风力可按按下式计计算：式中隧隧道内内车辆数数（辆）），；；各工况车车速（m/s）。2.隧道通风阻力力的计算算隧道通风风阻力计计算方法法如下：：式中通风阻力力（N/m2）。（四）公公路隧隧道机械械通风方方式介绍绍1.射流纵向向通风方方式射流纵向向通风方方式模式式图射流纵向向通风方方式的隧隧道内压压力平衡衡应满足足下式：：⑴式中射射流风机机群总升升压力。。⑵射射流风机机所需台台数的计计算在满足隧隧道设计计风速的的条件件下，射射流风机机所需台台数可按按下式计计算：式中所所需射流流风机的的台数。。⑶每台射流流风机所所提升的的压力应应按下式式计算：：式中射射流风风机的出出口风速速（m/s）；射流风机机的出口口面积（（m2）；射流风机机位置摩摩阻损失失折减系系数，当当隧道同同一断面面布置一一台射流流风机时时，按表表5-1取值，当当隧道布布置2台及2台以上射射流风机机时，射射流风机机位置摩摩阻损失失折减系系数可取取0.7。表5-1单台射流流风机位位置摩阻阻损失折折减系数数1.51.00.70.910.870.852.集中送入式式纵向通风风方式①①②②集中送入式式纵向通风风方式模式式图3.竖井井排排出出式式纵纵向向通通风风方方式式②②③③①①⑴当应应用用于于双双向向交交通通隧隧道道时时，，竖竖井井应应宜宜设设置置在在隧隧道道轴向向中中央央附附近近，，竖竖井井底底部部合合流流后后的的全全压压力力可可用用下下式式计计算：：式中中竖竖井井底底部部合合流流全全压压力力（（N/m2）；；第Ⅰ区段段隧隧道道口口与与竖竖井井出出口口之之间间的的气气象象压压差差（（N/m2）自然然风风朝朝向向隧隧道道风风向向时时为为正正；；第Ⅰ区段段长长度度（（m）；；以竖竖井井内内风风速速为为基基准准第第Ⅰ区段段的的损损失失系系数数；；第Ⅱ段区区隧隧道道口口与与竖竖井井出出口口之之间间的的气气象象压压差差（（N/m2）自然然风风朝朝向向隧隧道道风风向向时时为为正正；；第Ⅱ区段段长长度度（（m）；；以竖竖井井内内风风速速为为基基准准第第Ⅱ区段段的的损损失失系系数数；；第Ⅰ区段段①①—①①断面面平平均均风风速速（（m/s）；；第Ⅱ区段段②②—②②断面面平平均均风风速速（（m/s）；；竖井井内内③③—③③断面面平平均均风风速速（（m/s）。。Ⅰ区段段交交通通风风力力可可按按下下式式计计算算：：式中中Ⅰ区段段的的交交通通通通风风力力（（N/m2）；；第Ⅰ区段段内内由由Ⅰ区段段往往Ⅱ区段段行行驶驶的的车车辆辆数数（（辆辆））；；第Ⅰ区段段内内由由Ⅱ区段段往往Ⅰ区段段行行驶驶的的车车辆辆数数（（辆辆））。。Ⅱ区段段交交通通风风力力可可按按下下式式计计算算：：式中中Ⅱ区段段的的交交通通风风力力（（N/m2）；；第Ⅱ区段段内内由由Ⅰ区段段往往Ⅱ区段段行行驶驶的的车车辆辆数数（（辆辆））；；第Ⅱ区段段内内由由Ⅱ区段段往往Ⅰ区段段行行驶驶的的车车辆辆数数（（辆辆））。。①①②②③③单向向交交通通隧隧道道分分流流型型纵纵向向通通风风模模式式图图4.竖井井送送排排式式纵纵向向通通风风方方式式竖井井送送排排式式纵纵向向通通风风方方式式模模式式图图1排气气送送气气通风风井井送送排排式式纵纵向向通通风风方方式式模模式式图图25.吸尘尘式式纵纵向向通通风风方方式式集尘尘装装置置①①②②短道道段段长长度度吸尘尘式式纵纵向向通通风风方方式式模模式式图图6.全横横向向、、半半横横向向通通风风方方式式全横横向向通通风风方方式式同同时时设设置置送送风风管管道道和和排排风风管管道道，，隧隧道道内内基基本本上上不不产产生生沿沿纵纵向向流流动动的的风风，，只只有有横横方方向向的的风风流流动动，，主主要要用用于于双双向向交交通通隧隧道道。。半横向通通风包括括送风式式半横向向通风排排风式半半横向通通风，送风式半半横向通通风是半半横向通通风的标标准型式式，主要要用于单单向交通通隧道。。⑴全全横向通通风方式式排风道排风道排风孔送风道送风孔排风道排风道送风道全横向通通风方式式模式图图⑵半半横向通通风方式式送风道送风道送风式半半横向通通风方式式模式图图7.组合式通通风方式式混合式通通风没有有固定的的格局，，它是根根据某些些特殊的的