《隧道与地下工程施工》课件-模块一 隧道认知-单元4-隧道运营通风

《隧道与地下工程施工》模块一

隧道认知

单元4隧道结构构造-隧道运营通风1

《隧道工程施工》

隧道通风的目的1隧道通风量计算2本讲主要内容隧道的附属结构——隧道运营通风01一、隧道通风的目的

隧道内污染的形成：•施工期:如爆破、施工设备工作等产生的废气污染以及含瓦斯的地层•运营期:车辆排放的废气，CO和烟雾等•突发事件:如火灾、消防、交通混乱等造成的空气污染。

隧道的附属结构——隧道运营通风01一、隧道通风的目的

隧道通风可分为

施工期间的通风（临时性）

运营期间的通风

在运营期间，隧道内行驶的汽车会排出大量的废气，含有多种有害成分，如一氧化碳、二氧化氮、煤烟、铝、磷化物、硫和烟尘等，这些废气严重污染了周围的空气，由于隧道结构的特殊性，空气污染的程度将更为严重，甚至威胁人体健康、增加行车危险性，因而需要对运营隧道进行通风。

隧道的附属结构——隧道运营通风01一、隧道通风的目的

隧道通风的目的：是通过改变隧道内空气的化学组成和气候条件，使之满足人员工作、车辆运行的卫生和安全要求，保证隧道正常运营。

隧道通风主要是对一氧化碳（CO）、烟雾和异味等进行稀释。

隧道的附属结构——隧道运营通风01一、隧道通风的目的

隧道通风设计

隧道的通风设计是隧道总体设计的重要环节之一，应综合考虑交通条件、地形、地质条件、通风要求、环境保护要求，火灾时的通风控制、维护与管理水平、分期实施的可能性、建设与运营费用等。

主要考虑的问题是：

隧道内空气中有害物质的容许浓度

需风量的确定

判断自然通风的能力等。

隧道的附属结构——隧道运营通风01一、隧道通风的目的

隧道通风设计

1、空气中有害物质的容许浓度

我国《公路隧道照明设计细则》（JTG/TD70/2-01-2014）规定了隧道中有害气体和烟雾浓度以及风速应达到的设计标准。（1）CO和NO2设计浓度标准正常交通时，隧道内CO设计浓度可按下表取值。CO设计浓度δCO隧道长度（m）≤1000＞3000δCO（cm3/m3）150100隧道的附属结构——隧道运营通风01一、隧道通风的目的

隧道通风设计

（1）CO和NO2设计浓度标准

②

交通阻滞时，阻滞段的平均CO设计浓度可取150cm3/m3，同时历时不宜超过20min。

③

隧道内20min内的平均NO2设计浓度可取1.0cm3/m3

④

人车混行的隧道内，隧道内CO设计浓度不应大于70cm3/m3，隧道内60min内NO2设计浓度不应大于0.2cm3/m3。

⑤

隧道内养护维修时，隧道作业段空气的CO允许浓度不应大于30cm3/m3，NO2允许浓度不应大于0.12cm3/m3。隧道的附属结构——隧道运营通风01一、隧道通风的目的

隧道通风设计

（2）烟尘设计浓度标准①采用显色指数33≤Ra≤60，相关色温为2000~3000K的钠光源时，烟尘设计浓度K应按下表取值。烟尘设计浓度K

（钠光源）设计速度vt（km/h）vt≥9060≤vt＜9050≤vt＜6030＜vt＜50vt≤30烟尘设计浓度K（m-1）0.00650.00700.00750.00900.0120*隧道的附属结构——隧道运营通风01一、隧道通风的目的

隧道通风设计

（2）烟尘设计浓度标准②采用显色指数Ra≥65，相关色温为3300~6000K的荧光灯、LED灯等光源时，烟尘设计浓度K应按下表取值。设计速度vt（km/h）vt≥9060≤vt＜9050≤vt＜6030＜vt＜50vt≤30烟尘设计浓度K（m-1）0.00500.00650.00700.00750.0120*烟尘设计浓度K(荧光灯、LED灯等光源)隧道的附属结构——隧道运营通风01一、隧道通风的目的

隧道通风设计

（3）异味稀释及其他要求

隧道空间最小换气频率不应低于每小时3次；采用纵向通风的隧道，隧道内换气风速不应低于1.5m/s。

通风设计时还必须考虑火灾对策，长度大于1000m的高速公路和一级公路隧道、长度大于2000m的二、三、四级公路隧道应设置火灾机械防烟与排烟系统。选用的隧道排烟风机，在环境温度为250摄氏度的情况下其连续运行时间不应小于60min。隧道的附属结构——隧道运营通风01二、需风量的计算

设计思想：需风量的计算就是根据稀释隧道内空气中有害物浓度达到允许浓度时所需的新鲜空气量确定的。

设计要求：•计算时，设计小时交通量以及相对应的机动车有害气体排放量应与各设计目标年份相匹配•机动车有害基准排放量宜以2000年为起点，按每年2%的递减率计算至设计目标年份获得的排放量，作为隧道通风设计目标年份的基准排放量•最大折减年限不超过30年隧道的附属结构——隧道运营通风01二、需风量的计算

•设计过程：确定需风量时，应对稀释烟尘、CO按隧道设计速度以下各工况车速10km/h为一档分布进行计算，并计算交通阻滞和换气的需风量，取其较大者作为设计需风量。（1）按稀释CO浓度计算需风量计算步骤：先计算CO排放量，再根据CO设计浓度计算需风量隧道的附属结构——隧道运营通风01二、需风量的计算

（1）按稀释CO浓度计算需风量

车辆CO排放量按公式计算稀释CO到允许浓度的需风量按公式进行计算隧道的附属结构——隧道运营通风01二、需风量的计算

（2）按稀释烟尘浓度计算需风量计算步骤：先计算烟尘排放量，再根据设计烟雾含量计算需风量烟尘排放量按公式进行计算稀释烟尘到设计浓度需风量按公式进行计算。隧道的附属结构——隧道运营通风01二、需风量的计算

（3）稀释空气中异味的需风量这是一项舒适性标准，即稀释空气中的异味，用隧道空间不断换气频率次数度量。《公路隧道通风设计细则》给定的换气次数是不低于每小时3次，其含义是每小时有等于隧道内3倍空间的新鲜空气通过隧道。隧道的附属结构——隧道运营通风01二、需风量的计算

（3）稀释空气中异味的需风量隧道换气需风量按公式计算。

Q

r

eq

(ac)

=式中：

Q

r

eq

(ac)

——隧道换气需风量（m3/s）Ar

——隧道净空断面面积（m2）ns——隧道最小换气频率；隧道的附属结构——隧道运营通风01二、需风量的计算

（3）稀释空气中异味的需风量采用纵向通风的隧道，换气需风量按下面两个公式进行计算。

隧道换气需风量按公式计算

Q

r

eq

(ac)

=

式中：

vac

——隧道换气风速（m/s），不应低于1.5m/s；Ar

——隧道净空断面面积（m2）。

取较大者作为隧道空间不断换气的需风量。

Q

r

eq

(ac)

=

模块一

隧道认知

单元4隧道结构构造-隧道运营通风1

《隧道工程施工》

通风方式的类型1通风方式选择2本讲主要内容隧道的附属结构——隧道运营通风01一、

通风方式的类型

影响通风方式选择的因素：隧道的长度、交通流量，当地气象、环境、地形以及地质等条件。

在充分考虑各种因素后，选择既有效又经济的通风方式。

隧道的附属结构——隧道运营通风01一、

通风方式的类型

公路隧道的通风方式大体可分为自然通风和机械通风两种。

•自然通风：是利用洞内的天然风流和汽车运行所引起的活塞风（交通风）来达到通风的目的。

•机械通风：是在自然通风不能满足要求时，设置一系列通风机械，通过送入或吸出空气来达到通风目的。

隧道的附属结构——隧道运营通风01一、

通风方式的类型

通风方式的几种类型隧道通风方式

自然通风机械通风纵向式半横向式全横向式

混合式射流式风道式和喷嘴式带竖井的纵向式送风式排风式隧道的附属结构——隧道运营通风01一、

通风方式的类型

1自然通风

•定义：利用洞内的天然风流和汽车运行引起的活塞风来达到通风的目的一种通风方式•特点：自然通风是一种最简单、最节能也是最经济的纵向通风方式。它无需任何人工机械设备只是利用洞口两端气压差在洞内形成的自然风流和汽车运行所引起的活塞风流就能达到通风换气的目的。•通常仅用于长度较短及交通量很小的隧道中。隧道的附属结构——隧道运营通风01一、

通风方式的类型

1自然通风

长度较短及交通量很小的隧道隧道的附属结构——隧道运营通风01一、

通风方式的类型

机械通风可分为：纵向式、半横向式、全横向式及混合通风方式。机械通风的选择应符合以下原则：

•正常运营通常采用纵向式通风。

•

当隧道较长或有特殊要求时，可采用分段纵向式通风。

•

维护通风可采用固定式通风与移动式通风相结合的方式。隧道的附属结构——隧道运营通风01一、

通风方式的类型

2纵向式通风

•定义：纵向式机械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。

•原理：与自然通风原理相同。此时，隧道内沿纵向流动的空气速度，可以认为从入口至出口都是匀速的。这种方式的空气污染浓度，由入口向出口方向成直线增加。

•

纵向式通风的类型很多：如射流式通风、带竖井的纵向通风

•适用条件：纵向通风主要用于山岭隧道通风。隧道的附属结构——隧道运营通风01一、

通风方式的类型

2纵向式通风

隧道的附属结构——隧道运营通风01一、

通风方式的类型

2纵向式通风

（1）射流式通风

•定义：在车道空间上方直接吊设射流式通风机进行通风的方式。

•

射流通风机沿纵向最外边一台距洞口可取100米左右，内部间隔取70米左右为宜，至少也要保持40至50米的距离。

•

特点：射流式通风设备费用低、较经济，但噪声较大。隧道的附属结构——隧道运营通风01一、

通风方式的类型

2纵向式通风

（2）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，不满足时，再利用机械通风加以补充，这样最经济合理。

•隧道机械通风所需动力与隧道长度的立方成正比，所以，隧道越长消耗的功率就越多，隧道过长则不经济。如果在隧道中间设置竖井对长隧道进行分段，就可以克服这个问题。

•多用于对向交通隧道，竖井宜设置在中间；单向交通时，则应稍靠近出口侧。隧道的附属结构——隧道运营通风01一、

通风方式的类型

2纵向式通风

（2）有竖井的纵向式通风

竖井式纵向式通风示意图隧道的附属结构——隧道运营通风01一、

通风方式的类型

3半横向式通风

•通风方式：新鲜空气经送风管直接吹向汽车排气孔高度附近，直接稀释车辆排放的废气，污染空气在隧道上部扩散，经两端洞门排出洞外。•

特点：污染物浓度分布很不均匀，通风效率差，尽量少用•

单向交通时，送风式的中性点多半移至入口之外。排风式的中性点则靠近出口，污染浓度和对向交通时一样，中性点附近污染浓度最高。•半横向通风效果比纵向好，但没有全横向式通风能力强。在一些重要隧道中，因采用全横向通风费用高，可考虑采用半横向式通风方式。隧道的附属结构——隧道运营通风01一、

通风方式的类型

3半横向式通风

半横向式通风系统示意图隧道的附属结构——隧道运营通风01一、

通风方式的类型

4全横向式通风

•使用条件：长大隧道、重要隧道、水底隧道、城市隧道，为使隧道内不产生过大纵向风速，采用全横向式通风。•设置方式：同时设置送风管道和排风管道，隧道内基本不产生沿纵向风流，只有横方向风流。（利于防灾）•全横向式通风方式，隧道内空气的污染浓度的分布沿全隧道大体上是均匀的。•全横向式通风方式，污染空气在隧道内滞留时间短，隧道内可见度高，有利于火灾管理，是较为理想的隧道通风方式。但造价较高（断面与设备增加），•目前主要用于长大隧道、越江隧道、城市隧道等。隧道的附属结构——隧道运营通风01一、

通风方式的类型

4全横向式通风

全横向式通风示意图隧道的附属结构——隧道运营通风01一、

通风方式的类型

4全横向式通风

•使用条件：长大隧道、重要隧道、水底隧道、城市隧道，为使隧道内不产生过大纵向风速，采用全横向式通风。•设置方式：同时设置送风管道和排风管道，隧道内基本不产生沿纵向风流，只有横方向风流。（利于防灾）•全横向式通风方式，隧道内空气的污染浓度的分布沿全隧道大体上是均匀的。•全横向式通风方式，污染空气在隧道内滞留时间短，隧道内可见度高，有利于火灾管理，是较为理想的隧道通风方式。但造价较高（断面与设备增加），•目前主要用于长大隧道、越江隧道、城市隧道等。隧道的附属结构——隧道运营通风01一、

通风方式的类型

5

混合式通风

•

混合式通风没有固定格局，它是根据某些特殊的需要，由上