隧道通风工程讲义总结图文并茂

隧道工程第8章隧道通风重庆交通大学隧道及岩土工程系2012年11月学习本章的目的：（1）掌握公路隧道内的有害物质浓度定义和表示方法；（2）了解需风量的计算方法；（3）掌握隧道通风方式及其如何选择。第8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8.1概述

1、隧道内污染的形成2、改善隧道内污染的途径3、隧道通风设计要考虑的主要问题隧道施工中的污染隧道施工中的污染隧道运营中的通风设备隧道运营中的通风智能控制1、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2、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3、隧道通通风设计计要考虑虑的主要要问题●空气中有有害物质质的容许许浓度：：人的忍忍受程度度、行车车安全视视距●需风量计计算问题题：交通通量和排排放量●自然通风风的能力力●机械通风风方式的的讨论●通风方式式及通风风设备选选择：经经济性和和耐久性性8.2空气中有有害物质质容许浓浓度1、确定隧隧道内污污染空气气中有害害物的设设计浓度度需要研研究的问问题●对汽车排排放CO量的研究究●对汽车排排放烟雾雾量及透透明度的的研究●人在污染染空气中中的适应应能力●分别研究究CO设计浓度度和烟雾雾设计浓浓度2、CO设计浓度度⑴有害气体体浓度的的表示：：单位体体积被污污染空气气中含有有害气体体体积⑵人体对各各种浓度度有害气气体的反反映⑶CO设计浓度度：与隧隧道长度度和通风风方式有有关CO设计浓度度（ppm）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1501003、烟雾设设计浓度度⑴烟雾浓度度定义：：通过测定定光线在在烟雾中中的透过过率来表表示透过率是是光线在在污染空空气中的的透过量量与在洁洁净空气气中的透透过量之之比式中：分分别为同同一光源源的光通通过污染染空气和和洁净空空气后的的照度。则烟雾浓浓度K为：式中：是是光源源光穿过过lm厚的容许许透光率率，在隧隧道通风风与照明明中，取取l＝100m，故其容许许浓度烟雾浓度度K为⑵司机对烟烟雾浓度度舒适度度的评价价当烟雾浓浓度，透透过率（（l＝100m）和车速不不同，对对舒适程程度的不不同，下下表是行行车速度度为40km/h时，司机机对舒适适水平的的主观评评价司机对对烟雾浓浓度的舒舒适度评评价⑶烟雾设计计浓度：：与光源和车车速有关●当烟雾浓浓度达到到0.0121/m时，应考考虑采取取交通管管制等措措施；●隧道内进进行养护护维修时时，烟雾雾浓度不不大于0.00351/m4、其他有有害物质质⑴氮氧化物物：柴油机机主要排排放的有有害物质质，据调调查，平平均浓度度为20mg/m3(接触45分钟)，只有少少数人出出现不适适感，当当平均浓浓度为55mg/m3，全部人人员有不不适感；；⑵丙烯醛：是一种种无色挥挥发性液液体，对对眼睛和和呼吸道道粘膜有有剧烈刺刺激作用用，如流流泪等；；⑶二氧化硫硫：为具有有强烈幸幸辣刺激激性气味味的气体体，进入入呼吸道道后形成成硫酸和和亚硫酸酸，引起起各种炎炎症。⑷这些有害害物质的的含量与与CO和烟雾含含量相比比较小8.3需风量计计算1、按稀释释CO浓度计算算新风量量2、按稀释释烟雾浓浓度计算算新风量量3、需风量量的取值值1、按稀释释CO浓度计算算新风量量⑴计算方法法●通风设计计中，车车辆有害害气体排排放量及及与之对对应的交交通量都都应有明确确的远景景设计年年限，两者应应相匹配配；1、按稀释释CO浓度计算算新风量量●确定新风风量时，，应对计计算行车车速度以以下的各各工况车车速按20km/h为一档分分别进行行计算，，并考虑虑交通阻阻滞状态态取其较大大者作为设计计需风量量；1、按稀释释CO浓度计算算新风量量●在双向交交通隧道道中，上坡较长方向向的交通通量按设设计交通通量的60%进行计算算；●首先计算算汽车排放量，然后计计算稀释释到容许许浓度所需新风风量。⑵计算公式式①CO的排放量量计算其中：是是隧隧道全长长CO排放量；；是CO基准排排放量量辆km)，可取取0.01；为考虑虑CO的车况况系数数，对对高速速公路路、一一级公公路取取1.0，对二二、三三、四四级公公路取取1.1~1.2；是车密密度系系数，，与车车速有有关，，按表表8.6取值；；是考虑虑CO的海拔拔高度度系数数，按按图8.3.1取值；；为相应应车型型的设设计交交通量量（辆辆/h）；为考虑虑CO的车型型系数数，按按表8-7取值；；为考虑虑CO的纵坡坡-车速系系数，，按表表8.8取值；；为车型型类别别数。。L为隧道道长度度，m②稀释CO到容许许浓度度的新风量量计算算式中：：为隧道道全长长稀释释CO的需风风量；；标准大大气压压，，取101.325；是隧址址设计计气压压；；是标准准气温温K，取273；为隧道道夏季季的设设计气气温K。是CO设计浓浓度。。2、按稀稀释烟烟雾浓浓度计计算新新风量量烟雾排排放量量是以以柴油车车作为计计算依依据，，当交交通流流组成成柴油车车比例例大到到某一一限度度以后，，烟雾雾危害害超过过CO危害，，因此此，根根据烟烟雾排排放量量计算算所需需通风风量成成为重重要问问题。。⑴烟雾排排放量量计算算其中：：是是隧隧道全全长烟烟雾排排放量量（））；；为烟雾雾基准准排放放量辆辆km)，可取取2.5辆km)；含义是是每辆辆中型型货车车行1km排放浓浓度为为1m-1的烟雾雾2.5m3为考虑虑烟雾雾的车车况系系数，，对高高速公公路、、一级级公路路取1.0，对二二、三三、四四级公公路取取1.2~1.5；是考虑虑烟雾雾的海海拔高高度系系数，，按图图8.3.2取值；；为考虑虑烟雾雾的纵纵坡-车速系系数，，按表表8.3.4取值；；是考虑虑烟雾雾的车车型系系数，，按表表8.3.5取值；；是柴油油车车车型类类别系系数；；⑵稀释烟烟雾到到容许许浓度度所需需的新新风量量计算算所需新新鲜风风量按按下式式计算算为隧道道全长长稀释释烟雾雾的需需风量量（））；；为烟雾雾设计计浓度度（））3需风量量的取取值8.4通风方方式及及其选选择1、概述述⑴通风方方式通风方方式车道空空间的的空气气流动动自然通通风自然风风机械通通风交通风风(活塞风风)一般不不稳定定交通量量有关关(车速等等)纵向通通风横向通通风半横向向通风风组合通通风⑵如何选选择通通风方方式●确定所所需风风量●考虑自自然通通风是是否满满足●选择通通风方方式⑶通风方方式选选择与与多种种因素素有关关●隧道类类型：：山岭隧隧道、、城市市隧道道、水水底隧隧道●交通量量：近期期、远远期、、某年年限的的交通通量●经济问问题：工程程费、、维修修费和和养护护费●地质、、气候候和周周围环环境的的影响响：大断断面开开挖的的可行行性2、自然然通风风自自然风风的变变化是是复杂杂而不不稳定定的，，用它它来作作为通通风计计算的的依据据，其其可靠性性自然然很差差。但是是作为为机械械通风风时的的辅助助作用用，却不应应忽视视，至少少可以以调节节通风风机的的转数数，有有利于于节能能。2、自然然通风风⑴自然风风压阻阻力是自然然风阻阻力（（））；；为隧道道入口口损失失系数数，可可取0.6；是隧道道壁面面摩阻阻损失失系数数；0.02L是隧道道长度度；是自然风作用引起起的洞内风速（）），可取取2~3；为空气密度（）），可取1.2；为隧道断面当量直直径，为隧道道净空断面积，为为隧道断面面周长。⑵交通风压阻力交通风力可按下式式计算：其中：是交通通通风力；是是隧道内与同同向的车辆数数；为隧道内内与反向的的车辆数；是是隧道设计风速m／s；为与同同向的各工况车车速；为与反反向的各工况况车速；为汽汽车等效阻抗面积积（汽车正投影面面积）。⑶通风阻抗力式中：（））。是隧道设计风速m／s；⑷隧道内压力平衡条条件为射流风机群总升升压力（N/m2）⑸射流风机所需台数数计算在满足隧道设计风风速条件下，射流流风机台数为：为每台射流风机升升压力：是射流风机出口面面积；是射流流风机出口速度；；射流风机位置置摩阻损失折减系系数；3、是否设置通风机机的经验判定⑴双向交通隧道（双向交通）⑵单向交通隧道（单向交通）式中：L为隧道长度（m）；N为设计交通量（辆辆/h）4、纵向通风纵向式通风是从一个洞口直接接引进新鲜空气，，由另一洞口把污污染空气排出的方方式，与自然通风风的原理是相同的的4、纵向通风⑴射流式通风：在车道空间上方方吊设射流风机，，用以升压●对于双向交通，适适用于1000m以下的隧道；●对于单向交通，可可达3000m。●优点：设备费少、、经济；●缺点：噪音大⑶有竖井的纵向式通通风：纵向式通风是最简简单的通风方式，，它以自然通风为为主，不满足需要时，用用机械通风加以补补充，是经济合理理的。但是，通风所需需动力与隧道长度度的立方成正比。。如果在隧道中间间设置竖井就可以以克服这个缺点。。常常用竖井对长隧隧道进行分段。●双向交通，适用于于3000m以上的隧道；●单向交通，适用于于5000m以上的隧道；5、横向通风⑴半横向通风(送风式半横向、排排风式半横向)送风式半横向通风风是半横向通风的标标准型式，新鲜空空气经送风管直接接吹向汽车的排气气孔高度附近，对对排气直接稀释，，这对后续车很有有利。污染空气是是在隧道上部扩散散，经过两端洞门门排出洞外。⑵全横向通风这种通风方式同时设置送风管道道和排风管道，隧道内基本上不不产生沿纵向流动动的风，只有横方方向的风流动。⑶混合式通风混合式通风没有固固定的格局，它是根据某些特特殊的需要，由上上述几种基本通风风型式组合而成的的。其组合方式有有许多种，但应符符合经济实用原则则。隧道类型通风方式隧道长度m

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各通风方式的适用用长度6、通风方式选择⑴影响通风方式选择择的因素●隧道长度：是影响隧道通风风方式选择的最主主要的因素。隧隧道越长，对隧道道通风的安全性和和可靠性要求越高高●隧道交通条件隧道交通条件指隧隧道内为单向行车车还是双向行车以以及隧道的交通量量◎一般单向行车的隧隧道采用纵向和半半横向通风较好，，能利用自然风和和活塞风；◎交通量大的隧道一一方面有害气体排排放量大，另一方方面安全要求高，，应选用横向通风风或半横向通风方方式。●隧道所处地层的地地质条件隧道所处地层的地地质条件好，隧道道施工比较容易，，费用低，这时选选用横向通风方式式；如果围岩条件件差，则可能由于于隧道施工困难，，以及施工费用高高而影响到横向通通风的使用。●隧道所处