米倉山隧道通風(fēng)方案專題設(shè)計86頁

1、米倉山隧道通風(fēng)方案專題設(shè)計目 錄1概述11.1 隧道概況11.2 隧址區(qū)地形、地質(zhì)概況21.3 區(qū)域氣象條件21.4 米倉山隧道特點21.5 關(guān)鍵技術(shù)問題32隧道通風(fēng)方案42.1 隧道通風(fēng)方案比選流程42.2 三區(qū)段通風(fēng)主要方案及圖示52.3 四區(qū)段通風(fēng)主要方案及圖示72.4 米倉山隧道通風(fēng)主要技術(shù)問題102.5 隧道通風(fēng)設(shè)計原則103確定通風(fēng)模式113.1 隧道參數(shù)113.2 通風(fēng)計算參數(shù)113.3 設(shè)計交通量及交通組成113.4 通風(fēng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)123.4.1 隧道內(nèi)CO允許設(shè)計濃度：123.4.2 隧道內(nèi)煙霧允許設(shè)計濃度K：123.4.3 稀釋空氣中異味123.4.4 火災(zāi)工況123.5 風(fēng)

2、機參數(shù)123.6 通風(fēng)計算原理123.6.1 隧道需風(fēng)量123.6.2 隧道通風(fēng)阻力133.6.3 風(fēng)機計算143.7 隧道需風(fēng)量計算153.8 隧道通風(fēng)模式確定153.9 分段數(shù)量確定173.10 小結(jié)184風(fēng)機房選擇194.1 隧道風(fēng)機房設(shè)置原則194.1.1 一般規(guī)定194.1.2 洞外風(fēng)機房194.1.3 洞內(nèi)風(fēng)機房204.1.4 洞外風(fēng)機房與洞內(nèi)風(fēng)機房比較204.2 風(fēng)機房設(shè)置調(diào)研204.3 米倉山隧道風(fēng)機房型式選擇215三區(qū)段縱向通風(fēng)方案比選225.1 方案一2豎井方案經(jīng)濟(jì)風(fēng)速論證225.1.1 計算參數(shù)225.1.2 計算內(nèi)容235.1.3 計算結(jié)果235.2 方案二 2無軌運輸

3、斜井方案經(jīng)濟(jì)風(fēng)速論證275.2.1 計算參數(shù)275.2.2 計算內(nèi)容275.2.3 計算結(jié)果285.3 方案三2有軌運輸斜井方案經(jīng)濟(jì)風(fēng)速論證325.3.1 計算參數(shù)325.3.2 計算內(nèi)容325.3.3 計算結(jié)果335.4 三區(qū)段通風(fēng)方案比選376四區(qū)段縱向通風(fēng)方案比選406.1 方案一 2豎井+1無軌運輸斜井方案經(jīng)濟(jì)風(fēng)速論證406.1.1 計算參數(shù)406.1.2 計算內(nèi)容406.1.3 計算結(jié)果416.2 方案二 1豎井+2無軌運輸斜井方案經(jīng)濟(jì)風(fēng)速論證456.2.1 計算參數(shù)456.2.2 計算內(nèi)容456.2.3 計算結(jié)果466.3 方案三 1豎井+2有軌運輸斜井方案經(jīng)濟(jì)風(fēng)速論證506.3.

4、1 計算參數(shù)506.3.2 計算內(nèi)容506.3.3 計算結(jié)果516.4 方案四 1豎井+1無軌運輸斜井+1有軌運輸斜井方案經(jīng)濟(jì)風(fēng)速論證556.4.1 計算參數(shù)556.4.2 計算內(nèi)容556.4.3 計算結(jié)果566.5 方案五1豎井+2平導(dǎo)方案經(jīng)濟(jì)風(fēng)速論證606.5.1 計算參數(shù)606.5.2 計算內(nèi)容606.5.3 計算結(jié)果616.6 四區(qū)段通風(fēng)方案比選657三區(qū)段與四區(qū)段通風(fēng)方案比選708風(fēng)機布置739防災(zāi)救援759.1 火災(zāi)情況下的行車組織779.2 火災(zāi)情況下的通風(fēng)組織779.3 米倉山隧道防災(zāi)救援區(qū)段劃分809.4 米倉山隧道監(jiān)控及通風(fēng)控制8010結(jié)論8211下一階段需解決的問題838

5、5米倉山隧道通風(fēng)專題設(shè)計1 概述1.1 隧道概況桃巴路是四川省高速公路網(wǎng)規(guī)劃中成都經(jīng)巴中至陜西漢中高速公路的組成部分，是我省北向連接陜西等省的重要出省通道，成都經(jīng)巴中至陜西漢中高速公路是國家高速公路網(wǎng)京昆線的重要補充，并與京昆線、包茂線在川東北地區(qū)形成3條縱向高速公路布局，與橫向的廣-巴-達(dá)-萬高速公路形成網(wǎng)絡(luò)布局。本項目位于川東北秦巴高山峽谷地區(qū)，路線（四川境）起于南江縣光霧山（川陜界）擬建米倉山特長隧道內(nèi)，接陜西境擬建寶漢高速公路漢中至陜川界段。路線途經(jīng)南江縣（約95km）、巴州區(qū)（約20km），沿大河、南江河、巴河而下，止于巴中市巴州區(qū)東興場，接在建巴中至南部高速公路，并與廣元巴中達(dá)州高

6、速公路互通，初設(shè)路線全長約115km。米倉山隧道橫跨陜、川兩省，推薦線全長13.777Km，其中陜境2939m、川境10838m，是桃巴高速公路上的控制性工程。工可批復(fù)項目建設(shè)工期4年。米倉山隧道穿越米倉山國家森林公園和大小蘭溝省級自然保護(hù)區(qū)實驗區(qū)，隧道中部地表為牟陽城景區(qū)的風(fēng)景游覽區(qū)，環(huán)境保護(hù)要求高。圖1 地理位置圖1.2 隧址區(qū)地形、地質(zhì)概況隧道穿越四川省和陜西省，位于四川盆地北緣地帶，為深切割高中山構(gòu)造剝蝕地貌區(qū)。區(qū)內(nèi)地貌多形成高山、峽谷。溝谷多呈V型，溝床坡降大，水系呈樹枝狀。調(diào)繪區(qū)山脊最高約2000m，溝谷最低約870m，相對高差約1130m，地形總體變化大。地形地貌受構(gòu)造和巖性的制

7、約，花崗巖山體陡峻，山頂呈尖峰；沉積巖山峰一般渾圓，在山體上橫向沖溝發(fā)育，呈樹枝狀，個別切割較深，形成峽谷、陡崖等地貌。山體植被發(fā)育。隧址區(qū)出露地層以閃長巖為主，進(jìn)口段分布有砂巖、灰?guī)r、頁巖等，隧道洞身至出口段廣泛分布花崗閃長巖。隧址區(qū)為秦嶺東西向復(fù)雜構(gòu)造帶與四川新華夏盆地的交接部位，位于楊子準(zhǔn)地臺北緣，為巖漿巖出露區(qū)，為元古代基底構(gòu)造層，形成東西向地壘構(gòu)造區(qū)，加之侵蝕切割作用強烈，表現(xiàn)為陡峻的褶皺山和深切峽谷。區(qū)內(nèi)斷層、褶皺不發(fā)育，地質(zhì)構(gòu)造簡單。隧址區(qū)地表未發(fā)現(xiàn)大的斷裂構(gòu)造，但閃長巖中可能發(fā)育有隱伏斷層，對隧道工程有一定影響。在隧道進(jìn)口附近分布有一向斜，向斜兩翼基本對稱，核部出露奧陶系地層，

8、兩翼主要為韓武系地層。在米倉山國家森林公園出露Pts地層（巖性以板巖為主）為一向斜構(gòu)造，向斜延伸較短，兩翼基本對稱，出露地層均為上兩組，巖性以板巖為主，但下部板巖和巖漿巖接觸帶巖體可能發(fā)生質(zhì)變，巖體破碎或軟弱。隧道穿越閃長巖段大多地下水貧乏，但局部裂隙發(fā)育段可能有地下水富集或通過裂隙連通遠(yuǎn)處補給區(qū)而形成承壓水出露。隧道進(jìn)口段砂巖裂隙發(fā)育，其透水性和含水性較好，頁巖為相對隔水層，砂巖和頁巖接觸帶一般地下水較富集，灰?guī)r地下水較豐富，隧道開挖可能遭遇地下溶洞和巖溶涌突水等問題。1.3 區(qū)域氣象條件隧址區(qū)位于四川盆地東北部，處于低山區(qū)中的河谷地帶，屬北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)。四季分明，氣候溫和，雨量充沛

9、，大陸季風(fēng)氣候特征明顯，具春遲秋早而短，夏季無明顯高溫時段，光熱條件好的特征。年降雨量平均值為1074mm，降雨分布不均，多集中于59月，其降雨總量可達(dá)891.4mm，占全年降雨量的83。據(jù)巴中市氣象資料，最大年降水量1600mm，最小年降水量630mm。多年平均氣溫16.1C，多年平均蒸發(fā)量1500mm，多年平均蒸發(fā)量大于降雨量；多年相對平均濕度為68。1.4 米倉山隧道特點（1）隧道長目前，國內(nèi)已經(jīng)建成的10Km以上的公路隧道有秦嶺終南山隧道（18020m）、大坪里隧道（12286m）和包家山隧道（11185m），在建的有西山隧道（13654m）、泥巴山隧道（10007m），米倉山隧道全長

10、13777m，開建后將成為國內(nèi)第二長公路隧道。（2）埋深大米倉山兩側(cè)山體陡峻，中部寬緩，構(gòu)成“一山二嶺夾一谷”的構(gòu)造侵蝕地貌，隧道最大埋深約1060m，長達(dá)11.7Km的中部地段最小埋深都在400m以上。（3）山體寬厚米倉山隧道為越嶺隧道，隧道軸線兩側(cè)埋深超過1000m的寬度在20Km以上，可見米倉山隧道山體十分寬厚。（4）地質(zhì)條件較復(fù)雜隧道洞身穿越砂巖、頁巖、灰?guī)r不等厚互層地段及花崗閃長巖，灰?guī)r地段巖溶較發(fā)育，地下水豐富，可能遭遇溶洞及涌突水等地質(zhì)災(zāi)害。地質(zhì)構(gòu)造上，隧道穿越兩個向斜與斷層破碎帶，花崗閃長巖內(nèi)可能存在隱伏斷層。（5）環(huán)保要求高米倉山隧道穿越米倉山國家森林公園和大小蘭溝省級自然保

11、護(hù)區(qū)實驗區(qū)，隧道中部地表為牟陽城景區(qū)的風(fēng)景游覽區(qū)，環(huán)境保護(hù)要求高。1.5 關(guān)鍵技術(shù)問題根據(jù)以上特點，米倉山隧道設(shè)計存在以下關(guān)鍵技術(shù)問題：（1） 控制測量米倉山海拔較高、跨度大、山頂大部分地段人跡罕至，控制測量工作難度大。（2） 地質(zhì)勘察地表植被茂盛、覆蓋層厚度大，山頂?shù)囟稳僳E罕至，隧道埋深大、地質(zhì)條件復(fù)雜，地質(zhì)勘察工作量大、難度大。（3） 通風(fēng)救災(zāi)米倉山隧道為超特長隧道，隧道通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計對整個隧道的投資以及后期運營費用影響極大，因此，需結(jié)合米倉山隧道的具體地質(zhì)、地形情況，對可能存在的通風(fēng)方案進(jìn)行系統(tǒng)研究，并結(jié)合防災(zāi)救援、隧道施工等需要，選擇最佳通風(fēng)方案。（4） 超特長隧道快速施工米倉山隧道長

12、近13.8Km，工可批復(fù)建設(shè)工期4年，如何實現(xiàn)快速施工，是保證隧道建設(shè)成功的重要條件，因此，需結(jié)合米倉山隧道的具體地質(zhì)、地形情況，研究可能的輔助施工措施，并結(jié)合隧道營運通風(fēng)需要，選擇最佳輔助施工方案。2 隧道通風(fēng)方案2.1 隧道通風(fēng)方案比選流程隧道通風(fēng)方案比選流程：（1）通過調(diào)研分析，論證隧道分段縱向通風(fēng)模式；（2）地面風(fēng)機房和地下風(fēng)機房比選；（3）提出可能的比較方案，三區(qū)段通風(fēng)和四區(qū)段通風(fēng)方案；（4）三區(qū)段通風(fēng)方案比選A、三區(qū)段2豎井通風(fēng)方案經(jīng)濟(jì)風(fēng)速論證；B、三區(qū)段2無軌運輸斜井通風(fēng)方案經(jīng)濟(jì)風(fēng)速論證；C、三區(qū)段2有軌運輸斜井風(fēng)方案經(jīng)濟(jì)風(fēng)速論證；D、三區(qū)段通風(fēng)方案比選。（5）四區(qū)段通風(fēng)方案比選

13、A、四區(qū)段2豎井+1無軌運輸斜井通風(fēng)方案經(jīng)濟(jì)風(fēng)速論證；B、四區(qū)段1豎井+1無軌運輸斜井通風(fēng)方案經(jīng)濟(jì)風(fēng)速論證；C、四區(qū)段1豎井+2兩有軌運輸斜井通風(fēng)方案經(jīng)濟(jì)風(fēng)速論證；D、四區(qū)段1豎井+1有軌運輸斜井+1無軌運輸斜井通風(fēng)方案經(jīng)濟(jì)風(fēng)速論證；E、四區(qū)段1豎井+2平導(dǎo)通風(fēng)方案經(jīng)濟(jì)風(fēng)速論證；F、四區(qū)段通風(fēng)方案比選（6）三區(qū)段通風(fēng)推薦方案和四區(qū)段通風(fēng)推薦方案比選（7）綜合考慮通風(fēng)、施工、投資、環(huán)保等各種因素，提出米倉山隧道通風(fēng)推薦方案。圖2 隧道通風(fēng)方案比選流程圖2.2 三區(qū)段通風(fēng)主要方案及圖示方案一：2豎井方案三區(qū)段兩豎井送排式通風(fēng)，豎井均位于四川境，每個井位各設(shè)置兩座豎井，分別用于左、右洞的送風(fēng)和排風(fēng)，

14、送風(fēng)井與排風(fēng)井之間采用隔板分割，風(fēng)機房設(shè)于地表。表1. 三區(qū)段通風(fēng)方案一分段參數(shù)表進(jìn)出口樁號K39+272K53+036豎井位置K43+700K48+000分段長度4428m4300m5036m豎井深度555m465m井口高程1540m1470m圖3 三區(qū)段通風(fēng)方案一示意圖方案二：2無軌運輸斜井方案三區(qū)段兩無軌斜井送排式通風(fēng)，斜井口位于隧道中部大壩附近，每個井位各設(shè)置兩座斜井，分別用于左、右洞的送風(fēng)和排風(fēng)，送風(fēng)井與排風(fēng)井之間采用隔板分割，風(fēng)機房設(shè)于地表。表2. 三區(qū)段通風(fēng)方案二分段參數(shù)表進(jìn)出口樁號K39+272K53+036斜井位置K44+450K48+400分段長度5178m3950m463

15、6m斜井長度（坡度）2500m(17.1%)2300m(17.4%)井口高程1420m1495m圖4 三區(qū)段通風(fēng)方案二示意圖方案三：2有軌運輸斜井方案三區(qū)段兩有軌斜井送排式通風(fēng)，斜井口均位于四川境，一個井口位于土卡門附近、一個位于隧道中部大壩附近，每個井位各設(shè)置兩座斜井，斜井縱坡45%，分別用于左、右洞的送風(fēng)和排風(fēng)，送風(fēng)井與排風(fēng)井之間采用隔板分割，風(fēng)機房設(shè)于地表。表3. 三區(qū)段通風(fēng)方案三分段參數(shù)表進(jìn)出口樁號K39+272K53+036斜井位置K43+800K48+400分段長度4528m4600m4636m斜井長度（坡度）1200m(45%)950m(45%)井口高程1520m1410m圖5

16、三區(qū)段通風(fēng)方案三示意圖2.3 四區(qū)段通風(fēng)主要方案及圖示方案一：2豎井+1無軌運輸斜井方案四區(qū)段三風(fēng)井送排式通風(fēng)，三座風(fēng)井均位于四川境，兩個豎井口分別位于西溪溝上游和大壩附近，斜井口位于四川境出口端王家咀附近，每個井位各設(shè)置風(fēng)井兩座，分別用于左、右洞的送風(fēng)和排風(fēng)，送風(fēng)井與排風(fēng)井之間采用隔板分割，風(fēng)機房設(shè)于地表。表4. 四區(qū)段通風(fēng)方案一分段參數(shù)表進(jìn)出口樁號K39+272K53+036斜、豎井位置K43+100K46+300K49+400分段長度3828m3200m3100m3636m豎井深度570m460m斜井長度（坡度）2050m(10.2%)井口高程1555m1465m1200m圖6 四區(qū)段通

17、風(fēng)方案一示意圖方案二：1豎井+2無軌運輸斜井方案四區(qū)段三風(fēng)井送排式通風(fēng)，陜西境、四川境兩端各設(shè)無軌運輸斜井一處，斜井縱坡分別為12.12%、10.2%，豎井口位于大壩附近，每個井位各設(shè)置風(fēng)井兩座，分別用于左、右洞的送風(fēng)和排風(fēng)，送風(fēng)井與排風(fēng)井之間采用隔板分割，風(fēng)機房設(shè)于地表。表5. 四區(qū)段通風(fēng)方案二分段參數(shù)表起止點樁號K39+272K53+036斜、豎井位置K42+800K46+300K49+400分段長度3528m3500m3100m3636m豎井深度460m斜井長度（坡度）2350m(12.12%)2050m(10.2%)井口高程1265m1465m1200m圖7 四區(qū)段通風(fēng)方案二示意圖方案

18、三：1豎井+2有軌運輸斜井方案四區(qū)段三風(fēng)井送排式通風(fēng)，風(fēng)井口均位于四川境，西溪溝上游設(shè)豎井一處，大壩與王家咀附近各設(shè)有軌運輸斜井一處，斜井縱坡45%，每個井位各設(shè)置風(fēng)井兩座，分別用于左、右洞的送風(fēng)和排風(fēng)，送風(fēng)井與排風(fēng)井之間采用隔板分割，風(fēng)機房設(shè)于地表。表6. 四區(qū)段通風(fēng)方案三分段參數(shù)表起止點樁號K39+272K53+036斜、豎井位置K42+900K46+300K49+900分段長度3628m3400m3600m3136m豎井深度460m斜井長度（坡度）1250m(45%)920m(45%)井口高程1540m1465m1400m圖8 四區(qū)段通風(fēng)方案三示意圖方案四：1豎井+1無軌運輸斜井+1有軌

19、運輸斜井方案四區(qū)段三風(fēng)井送排式通風(fēng)，風(fēng)井口均位于四川境，西溪溝上游設(shè)豎井一處，大壩附近各設(shè)有軌運輸斜井一處，斜井縱坡45%，王家咀附近設(shè)無軌運輸斜井一處，斜井縱坡15.56%，每個井位各設(shè)置風(fēng)井兩座，分別用于左、右洞的送風(fēng)和排風(fēng)，送風(fēng)井與排風(fēng)井之間采用隔板分割，風(fēng)機房設(shè)于地表。表7. 四區(qū)段通風(fēng)方案四分段參數(shù)表起止點樁號K39+272K53+036斜、豎井位置K43+100K46+200K49+400分段長度3828m3100m3200m3636m豎井深度570m斜井長度（坡度）920m(45%)2050m(10.2%)井口高程1555m1415m1200m圖9 四區(qū)段通風(fēng)方案四示意圖方案五：

20、1豎井+2平導(dǎo)方案隧道進(jìn)出口分別設(shè)置3628m、3436m長的平行導(dǎo)坑，隧道中部大壩附近設(shè)置豎井一處，分別用于左、右洞的送風(fēng)和排風(fēng)，送風(fēng)井與排風(fēng)井之間采用隔板分割，風(fēng)機房設(shè)于地表。表8. 四區(qū)段通風(fēng)方案五分段參數(shù)表進(jìn)出口樁號K39+272K53+036平導(dǎo)、豎井位置K42+900K46+300K49+600通風(fēng)分段長度3628m3400m3300m3436m豎井深度460m平導(dǎo)長度3628m3436m井口高程1465m圖10 四區(qū)段通風(fēng)方案五示意圖2.4 米倉山隧道通風(fēng)主要技術(shù)問題米倉山隧道通風(fēng)方案主要技術(shù)問題包括：（1）通風(fēng)方式；（2）風(fēng)機房布置；（3）分段數(shù)量和分段長度；（4）經(jīng)濟(jì)風(fēng)速和經(jīng)

21、濟(jì)斷面；2.5 隧道通風(fēng)設(shè)計原則（1）滿足隧道通風(fēng)各項衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；（2）滿足規(guī)范規(guī)定的其它通風(fēng)要求；（3）通風(fēng)系統(tǒng)的前期投資和長期營運費用綜合最?。唬?）通風(fēng)系統(tǒng)具有可維護(hù)性。（5）通風(fēng)系統(tǒng)營運滿足環(huán)保要求。3 確定通風(fēng)模式3.1 隧道參數(shù)表9. 隧道參數(shù)隧道名稱里程樁號長度(m)縱坡(%)/長度(m)隧道高程(m)米倉山隧道左線AZK39+256AZK53+046137902.9/24,0.8/6900,-0.5/6850,-2.7/161007右線AK39+272AK53+036137642.9/8,0.8/6900,-0.5/6850,-2.8/63.2 通風(fēng)計算參數(shù)表10. 隧道通風(fēng)計算

22、參數(shù)項 目單 位計算及控制參數(shù)備注設(shè)計控制風(fēng)速正常行車設(shè)計控制風(fēng)速m/s10火災(zāi)工況設(shè)計控制風(fēng)速m/s23稀釋異味設(shè)計控制風(fēng)速m/s2.5環(huán)境參數(shù)自然風(fēng)壓產(chǎn)生的洞內(nèi)風(fēng)速m/s2.5空氣密度kg/m31.2計算行車速度正常行車車速km/h4080交通阻滯車速km/h10汽車尾氣基準(zhǔn)排放量CO基準(zhǔn)排放量m3/輛km0.01折減率1.5，起始年限1995年煙霧基準(zhǔn)排放量m2/輛km2.53.3 設(shè)計交通量及交通組成（1）設(shè)計交通量米倉山隧道位于川陜界關(guān)壩，交通量預(yù)測結(jié)果見表1。表11. 年平均日交通量表（pcu/d）年份2014202020302033川陜界關(guān)壩549492001812620713（

23、2）交通組成表12. 米倉山隧道交通組成（） 車輛比例年份客 車貨 車小客車大客車小貨車中貨車大貨車托掛車集裝箱201448.3 6.8 23.2 15.8 4.9 0.6 0.4202048.5 7.0 23.0 15.2 5.1 0.7 0.5203048.8 7.2 22.6 14.6 5.4 0.8 0.6203349.2 7.3 22.2 14.3 5.5 0.8 0.7（3）高峰小時比例根據(jù)桃園（川陜界）至巴中高速公路工程可行性研究報告高峰小時比例取為10%。3.4 通風(fēng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3.4.1 隧道內(nèi)CO允許設(shè)計濃度： 正常運營時，隧道內(nèi)CO設(shè)計濃度250ppm。 交通阻滯時，隧道內(nèi)各

24、車道以怠速行駛，平均行車速度為10.0km/h，經(jīng)歷時間不超過20min，阻滯段長度不大于1000m，洞內(nèi)阻滯段的平均CO設(shè)計濃度可取300ppm。3.4.2 隧道內(nèi)煙霧允許設(shè)計濃度K：表13. 隧道煙霧設(shè)計濃度K計算行車速度（km/h）804010K（m-1）0.0070.0090.0123.4.3 稀釋空氣中異味隧道空間不間斷換氣頻率采用每小時3次，并保證隧道內(nèi)換氣風(fēng)速Vr2.5m/s。3.4.4 火災(zāi)工況火災(zāi)時排煙風(fēng)速按Vr23m/s取值。3.5 風(fēng)機參數(shù)表14. 射流風(fēng)機型號風(fēng)機型號風(fēng)機直徑mm電機功率Kw軸向推力N風(fēng)機轉(zhuǎn)速N/min風(fēng)機出口風(fēng)量m3/s風(fēng)機出口風(fēng)速m/sSDS-112

25、0T-4PD51120371294147033.433.9根據(jù)公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范JTJ 026.1-1999的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行通風(fēng)計算。3.6 通風(fēng)計算原理3.6.1 隧道需風(fēng)量（1）稀釋CO需風(fēng)量 CO排放量Qco稀釋CO所需的新風(fēng)量Qreq(co)（2）稀釋煙霧需風(fēng)量 煙霧排放量QVI稀釋煙霧的需風(fēng)量Qreq(VI)（3）稀釋異味需風(fēng)量稀釋異味的需風(fēng)量按下式計算： （4）最大需風(fēng)量在確定需風(fēng)量時，根據(jù)上述的各種工況分別進(jìn)行需風(fēng)量計算，最后取Qreq(CO)、Qreq(VI)和中最大值作為設(shè)計通風(fēng)量Q： 3.6.2 隧道通風(fēng)阻力（1）自然風(fēng)阻力Pm表15. 自然風(fēng)阻力計算系數(shù)ern（m/s

26、）0.60.022.5（2）通風(fēng)阻抗力Pr（3）交通通風(fēng)力Pt其中，表16. 汽車等效阻抗面積Am的計算參數(shù)小型車正面投影面積Acs小型車空氣阻力系數(shù)大型車正面投影面積Ac1大型車空氣阻力系數(shù)2.130.55.371.0（4）送風(fēng)口升壓力Pb，Pe 排風(fēng)口與送風(fēng)口附近的壓力模式如圖11 。 排 送 Qe 風(fēng) 風(fēng) Qb ve vb Qr1 Qr2 Qr3 Qr4 Pr1 Pr2 Pr3 Pr4 Pr1 Pr2 Pr3 Pr4圖11 排風(fēng)口與送風(fēng)口壓力模式圖排風(fēng)口的升壓力為： 送風(fēng)口的升壓力為： （5）縱向通風(fēng)隧道內(nèi)所需升壓力P3.6.3 風(fēng)機計算（1）風(fēng)機全壓PTOT排風(fēng)機全壓：送風(fēng)機全壓：（2

27、）軸流風(fēng)機功率計算Ng風(fēng)機的軸功率風(fēng)機的軸功率按下式計算：電機功率 （3）射流風(fēng)機數(shù)量i每臺射流風(fēng)機的升壓力Pj計算風(fēng)機臺數(shù)i3.7 隧道需風(fēng)量計算根據(jù)以上計算原理進(jìn)行隧道需風(fēng)量計算，計算結(jié)果見下表：表17. 隧道需風(fēng)量計算結(jié)果隧道名稱路線稀釋CO需風(fēng)量稀釋VI需風(fēng)量稀釋異味需風(fēng)量最大需風(fēng)量洞內(nèi)風(fēng)速m3/sm3/sm3/sm3/sm/s米倉山隧道左線308.61 248.70 758.79758.7911.49右線308.02 296.14 757.36757.3611.47從上表可以看出，全射流通風(fēng)米倉山隧道主洞內(nèi)風(fēng)速達(dá)到了11.49m/s，超過了公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范JTJ026.1 -

28、1999關(guān)于單向交通隧道設(shè)計風(fēng)速不宜大于10m/s的規(guī)定，故不宜采用全射流縱向通風(fēng)。3.8 隧道通風(fēng)模式確定公路隧道的機械通風(fēng)方式主要有縱向式通風(fēng)、半橫向通風(fēng)及全橫向通風(fēng)?？v向式通風(fēng)主要適用于雙洞單向交通隧道及較短的單洞雙向交通隧道；半橫向通風(fēng)及全橫向通風(fēng)主要適用于單洞雙向交通隧道。通過調(diào)查國內(nèi)外10km以上的隧道，70年代以前，包括歐洲和日本修建的特長隧道（如瑞士的圣哥達(dá)隧道、奧地利的阿而貝格隧道、法國至意大利的勃朗峰隧道等）基本上采用半橫向通風(fēng)或全橫向通風(fēng)；70年代以后修建的特長隧道（如日本的關(guān)越隧道、挪威的Folgefonn隧道等）基本上采用縱向式通風(fēng)，這是隧道通風(fēng)方式的發(fā)展規(guī)律。表18

29、. 國內(nèi)外10km以上隧道調(diào)查表隧道名稱國家長度（m）修建年代通風(fēng)方式圣哥達(dá)（St.Gothard）瑞士169181970-1980橫向式阿爾貝格（Arlberg）奧地利139271978-1982橫向式弗雷儒斯（Frejus）法國-意大利128901974-1979橫向式勃朗峰（Mt.Blance）法國-意大利116001959-1965橫向式普拉布斯（Plabutsch）奧地利10086-1988橫向式Aurland Laerdal挪威245001995-2001縱向式秦嶺終南山中國陜西180202001-2005縱向式坪林（Pinglin）中國臺灣12900-2003縱向式大坪里中國甘肅

30、122862005-2009縱向式西山中國山西13680/135802006-縱向式包家山中國陜西111852006-2009縱向式Folgefonn挪威11100-2001縱向式關(guān)越（Kan-Etsu）日本110201977-1989縱向式Hida日本10750-2010縱向式格蘭薩索（Gran Sasso）意大利101751968-1984縱向式巴黎A86公路西線法國10162在建縱向式大相嶺中國四川100072007縱向式從國內(nèi)外超長公路隧道的縱向通風(fēng)方式來看，也有向斜、豎井分段縱向式通風(fēng)發(fā)展的趨勢。在縱向式通風(fēng)系統(tǒng)隧道內(nèi)有害氣體的濃度在整個隧道內(nèi)不是一個定值，即有害氣體濃度向著流動方向

31、有逐漸增大的特性。當(dāng)隧道較長，則所需風(fēng)量較大，污染空氣濃度達(dá)到容許值時，可考慮沿隧道設(shè)置一定數(shù)量的通風(fēng)井，以便不斷排出隧道內(nèi)的污染空氣，并補充新鮮空氣，通過合理設(shè)計風(fēng)道口的各項參數(shù)，以達(dá)到預(yù)期的風(fēng)量分配。同時，在長隧道中，煙霧是必須考慮的問題，它造成駕駛?cè)藛T的視覺障礙，易造成交通事故。采用安裝靜電除塵器來捕捉通風(fēng)氣流中的煙垢粒子，從而可重新利用通風(fēng)的空氣，另外，達(dá)到臨界濃度的污染空氣通過豎井從隧道中排出，新鮮空氣被吸入送到下一個區(qū)間，從而擴大了縱向式通風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，提高了縱向式通風(fēng)系統(tǒng)的效果。但從技術(shù)上講，日本在靜電除塵技術(shù)應(yīng)用比較多，我國除用于發(fā)電廠外，在隧道中還沒有采用這項技術(shù)，如果依

32、賴于這項技術(shù)，無論在技術(shù)還是資金上都有較大困難。在我國，目前新建成或即將建成的特長隧道，如陜西秦嶺終南山隧道（長約18km）、四川雅安至瀘沽高速公路大相嶺隧道（長約10km）、寶雞至天水高速公路大坪里隧道（長約12.3km）、湖南雪峰山隧道（長約7km）、陜西包家山隧道（長約11km）、山西太原至古交高速公路上的西山隧道（左洞長13.68km右洞長13.58km）、臺灣的坪林隧道（長約12.9km）等，都采用分段縱向通風(fēng)。米倉山隧道長約13.8km，為山嶺區(qū)雙洞單向交通隧道，結(jié)合國內(nèi)外隧道通風(fēng)的發(fā)展情況和本隧道特點，本隧道擬采用分段縱向通風(fēng)模式。3.9 分段數(shù)量確定瑞士通風(fēng)專家委員會根據(jù)全世界

33、1000多座道路隧道通風(fēng)運營效果統(tǒng)計資料，于1986年在工程學(xué)報上發(fā)表的資料中強調(diào)“對長大隧道必須考慮每隔35 km，設(shè)置具有通風(fēng)機組的通風(fēng)井一座”的原則，特長隧道需要設(shè)置斜井或豎井將隧道分為數(shù)段，使每段的設(shè)計風(fēng)速均為 2.510m/s之間。表19. 國內(nèi)外10km以上縱向通風(fēng)隧道分段情況表隧道名稱國家長度（m）修建年代分段長度井長/坡度通風(fēng)方式秦嶺終南山中國陜西180202001-2005最長4948最短3782豎井185-709-395分段縱向式坪林（Pinglin）中國臺灣12900-2003平均約3200m豎井250-235-500分段縱向式大坪里中國甘肅122902005-平均310

34、0m豎井225-225分段縱向式西山隧道中國山西136802006-最長5005最短2478分段縱向式包家山隧道中國陜西111852006-20092705-3417-3023-2055斜井746/11.8585/36.3890/8.5分段縱向式關(guān)越（Kan-Etsu）日本110201977-19893735-3558-3592豎井193-181分段縱向式大相嶺隧道中國四川100072007-2500-5000-2500斜井1532/12.31356/15.9分段縱向式從國內(nèi)外已經(jīng)建成或在建的10km以上的隧道的縱向通風(fēng)分段情況來看：日本的關(guān)越隧道分段長度3.53.7km，中國臺灣的坪林隧道分

35、段長度約3.2km，秦嶺終南山隧道分段長度3.84.9km，甘肅的大坪里隧道分段長度平均約3.1km，一般分段長度35km。斜豎井位置的應(yīng)遵循“因地制宜”的原則，過分地強調(diào)隧道均勻分段而不顧其他條件，勢必造成斜豎井、連接風(fēng)道的土建費用增多，同時過長的風(fēng)道也會增加通風(fēng)阻力，造成運營費用增高。米倉山隧道全縱向射流通風(fēng)計算風(fēng)速11.5m/s，超過規(guī)范規(guī)定的“單向交通隧道設(shè)計風(fēng)速不宜大于10m/s”，根據(jù)調(diào)研成果，分段縱向通風(fēng)分段長度一般不超過5km，結(jié)合本隧道通風(fēng)、防災(zāi)救援、工期要求及隧道所處的地形、地質(zhì)條件，隧道合理的通風(fēng)區(qū)段劃分應(yīng)該為34段。3.10 小結(jié)（1）確定需風(fēng)量初步設(shè)計階段通過調(diào)研分析

36、，米倉山隧道車輛的基準(zhǔn)排放量及折減系數(shù)按規(guī)范取值，即CO基準(zhǔn)排放量為qco=0.01m3/輛km，煙霧的基準(zhǔn)排放量為qvi=2.5m2/輛km。初步設(shè)計根據(jù)規(guī)范及結(jié)合米倉山隧道實際情況，確定了計算需風(fēng)量所需的其他計算參數(shù)，計算出隧道需風(fēng)量及風(fēng)速。表20. 最大需風(fēng)量及風(fēng)速表隧道名稱最大需風(fēng)量（m3/s）隧道計算風(fēng)速（m/s）米倉山隧道左洞758.7911.49右洞757.3611.47從表中計算風(fēng)速看，左洞為11.49m/s，右洞為11.47m/s，均超過規(guī)范規(guī)定的10m/s，故不宜采用全射流縱向通風(fēng)。（2）確定分段縱向通風(fēng)模式通過調(diào)研分析國內(nèi)外10km以上隧道的通風(fēng)模式及通風(fēng)發(fā)展規(guī)律，綜合考

37、慮本隧道通風(fēng)、防災(zāi)救援、工期要求等因素，確定采用分段縱向通風(fēng)模式。（3）確定縱向分段數(shù)量通過調(diào)研分析國內(nèi)外10km以上隧道的通風(fēng)分段情況，分段縱向通風(fēng)分段長度一般不超過5km，結(jié)合本隧道通風(fēng)、防災(zāi)救援、工期要求及隧道所處的地形、地質(zhì)條件，隧道合理的通風(fēng)區(qū)段劃分應(yīng)該為34段。4 風(fēng)機房選擇根據(jù)公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范（JTJ 026.1-1999）規(guī)定，風(fēng)機房應(yīng)從功能要求、位置選擇、外觀協(xié)調(diào)、環(huán)境保護(hù)、養(yǎng)護(hù)維修、營運管理及防災(zāi)救援等方面綜合考慮，作出合理規(guī)劃與設(shè)計。風(fēng)機房可設(shè)在洞外或洞內(nèi)。米倉山隧道風(fēng)機房位置的選擇，關(guān)系到通風(fēng)井布置型式、通風(fēng)管理模式以及防災(zāi)救援等，所以應(yīng)給予充分考慮。4.1 隧

38、道風(fēng)機房設(shè)置原則根據(jù)公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范（JTJ 026.1-1999），對隧道風(fēng)機房所作規(guī)定如下：4.1.1 一般規(guī)定（1）風(fēng)機房與通風(fēng)井應(yīng)從功能要求、位置選擇、外觀協(xié)調(diào)、環(huán)境保護(hù)、養(yǎng)護(hù)維修及營運管理等方面綜合考慮，作出合理規(guī)劃與設(shè)計。（2）風(fēng)機房空間應(yīng)能布置軸流風(fēng)機、電氣設(shè)備、控制設(shè)備和其他輔助機電設(shè)備，并有大型設(shè)備搬運通道和工作通道等。（3）風(fēng)機房宜靠近隧道布置。（4）當(dāng)風(fēng)機分期安裝時，應(yīng)考慮預(yù)留空間和連接裝置。（5）風(fēng)機房與風(fēng)道的連接處，其周壁必須密封，嚴(yán)禁漏風(fēng)。（6）風(fēng)機房與通風(fēng)井內(nèi)應(yīng)采取嚴(yán)格的防排水措施，嚴(yán)禁滲漏水。風(fēng)機房與通風(fēng)井、連接風(fēng)道、主風(fēng)道和隧道構(gòu)成完整的通風(fēng)系統(tǒng)，它的

39、規(guī)劃與設(shè)計是否合理，至關(guān)重要，因此要求風(fēng)機房滿足功能要求，位置合適，結(jié)構(gòu)可靠，外觀協(xié)調(diào)，便于養(yǎng)護(hù)維修及營運管理。4.1.2 洞外風(fēng)機房風(fēng)機房可設(shè)于洞口和通風(fēng)井附近，應(yīng)根據(jù)洞口或通風(fēng)井周圍地形條件、兩洞口軸向間距等因素，確定風(fēng)機房位置，并注意與環(huán)境的協(xié)調(diào)。城鎮(zhèn)附近的隧道還應(yīng)考慮對洞口附近.居民及城市設(shè)施的影響。當(dāng)采用集中送入式或橫向式通風(fēng)方式時，風(fēng)機房可設(shè)置在隧道洞口處，其中可分為在兩洞口間設(shè)置的形式和路塹單側(cè)設(shè)置的形式；當(dāng)采用斜、豎井通風(fēng)方式時，風(fēng)機房可設(shè)在井口地表處。當(dāng)在兩洞口間設(shè)置風(fēng)機房時，應(yīng)注意與洞口環(huán)境的協(xié)調(diào)，避免對行車造成壓抑感。4.1.3 洞內(nèi)風(fēng)機房當(dāng)采用斜、豎井通風(fēng)且洞外設(shè)置風(fēng)機

40、房有困難時，可將風(fēng)機房設(shè)置于斜、豎井底部。洞內(nèi)風(fēng)機房內(nèi)應(yīng)考慮防潮、防塵、降噪和溫度調(diào)節(jié)，同時應(yīng)具有自身通風(fēng)設(shè)施。據(jù)國外一些技術(shù)資料，20世紀(jì)90年代以前，隧道風(fēng)機房較多設(shè)置在隧道洞口附近和豎井地表換風(fēng)塔口附近，但進(jìn)人20世紀(jì)90年代后，一些國家尤其是日本在采用豎井通風(fēng)方式時，較多地將風(fēng)機房設(shè)在地下即豎井底部與正洞連接處的山體內(nèi)。這種設(shè)置方式在工程費用方面一般高于洞外設(shè)置方式，但可節(jié)省土地，保護(hù)植被環(huán)境，并且由于風(fēng)機房位于隧道內(nèi)路側(cè)邊，便于設(shè)備的維護(hù)管理和工作人員的進(jìn)出。4.1.4 洞外風(fēng)機房與洞內(nèi)風(fēng)機房比較表21. 洞外風(fēng)機房與洞內(nèi)風(fēng)機房比較表洞外風(fēng)機房洞內(nèi)風(fēng)機房適用條件井口附近地表交通較方便

41、，氣候條件較好，適合長期生活井口地表交通不便、氣候惡劣，不宜或無法居住，而井底地質(zhì)條件較好造價較低較高施工難度小較大施工風(fēng)險很小較大，若井底地質(zhì)條件比預(yù)估的差，將給施工帶來很大困難維護(hù)管理較方便方便防潮、防塵無要求須專門除塵4.2 風(fēng)機房設(shè)置調(diào)研表22. 已建隧道風(fēng)機房比較表隧道名稱國家長度（m）修建年代通風(fēng)方式豎井?dāng)?shù)井深(m)斜井?dāng)?shù)斜井長(m)風(fēng)機房形式秦嶺終南山中國陜西180202001-2005縱向式3195;710;395地下圣哥達(dá)（St.Gothard）瑞士169181970-1980橫向式2522;3032513896地下阿爾貝格（Arlberg）奧地利139271978-1982

42、橫向式2736/;218地下弗雷儒斯（Frejus）法-意128901974-1979橫向式1735/7.41705地下坪林（Pinglin）中國臺灣12900-2003縱向式3250;235;500地下大坪里中國甘肅122902005-縱向式2地上關(guān)越（Kan-Etsu）日本110201977-1989縱向式2193;181地下普拉布斯（Plabutsch）奧地利10086-1988橫向式2地下大相嶺隧道中國四川100072007-縱向式215321356地下/地上由上表可以看出，世界各國十公里以上長大隧道中，風(fēng)機房大部分都是布置在地下的，采用地下風(fēng)機房主要原因基本都在于以下幾點：（1）豎（

43、斜）井井口氣象條件惡劣。冬季有很長的積雪期，機房控制人員的工作和生活都存在困難。（2）生活、交通條件艱苦。采用地下風(fēng)機房可以避免管理人員長期在山上工作，地下風(fēng)機房與高速公路主線直接連通，人員、車輛及設(shè)備進(jìn)出風(fēng)機房十分方便。（3）有利于供電和監(jiān)控。采用地下風(fēng)機房方案后，地下變電所直接給風(fēng)機房供電，供電線路里程大大縮短，由于地下風(fēng)機房和隧道主洞緊密相連，更有利監(jiān)控通信線路的敷設(shè)，使監(jiān)控管理大大方便，線路建設(shè)和維護(hù)費用大大降低。（4）設(shè)備隱蔽性好，避免了人為破壞、遭受雷擊等不利情況。大坪里和大相嶺隧道采用地面風(fēng)機房，主要原因是由于：通風(fēng)井口均具有良好的場地、交通及氣候條件。4.3 米倉山隧道風(fēng)機房型

44、式選擇根據(jù)米倉山隧道斜豎、井口的氣象、交通條件，綜合考慮工程投資、施工難度、施工風(fēng)險以及維護(hù)管理等因素，決定米倉山隧道斜、豎井均采用地面風(fēng)機房，主要原因如下：（1）氣象條件好隧址區(qū)位于四川盆地東北部，處于低山區(qū)中的河谷地帶，屬北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)。四季分明，氣候溫和，雨量充沛，大陸季風(fēng)氣候特征明顯，具春遲秋早而短，夏季無明顯高溫時段，光熱條件好的特征。多年平均氣溫16.1C。（2）交通條件較好斜、豎井口均靠近居民生活區(qū)，附近都有低等級公路或機耕道通達(dá)，隧道建成后，將施工便道修整改造，交通將更加便利。（3）生活條件較好米倉山隧道斜、豎井口均靠近居民生活區(qū)，適于管理維護(hù)人員生活。（4）地面風(fēng)機房

45、結(jié)構(gòu)簡單，造價便宜，施工簡單，施工風(fēng)險小。5 三區(qū)段縱向通風(fēng)方案比選5.1 方案一2豎井方案經(jīng)濟(jì)風(fēng)速論證通風(fēng)井的經(jīng)濟(jì)斷面積和經(jīng)濟(jì)風(fēng)速直接影響建設(shè)投資和運營能耗。一般來說，通風(fēng)井?dāng)嗝娣e越大，工程費用就越高，但對運營通風(fēng)來說，斷面積越大，風(fēng)速越低，運營能耗越小，且風(fēng)速對能耗更敏感。因此不同的國家和地區(qū)的隧道建設(shè)水平和國民經(jīng)濟(jì)水平的不同，會有不同的經(jīng)濟(jì)斷面積和經(jīng)濟(jì)風(fēng)速。公路隧道通風(fēng)照明規(guī)范（JTJ026.1-1999）中3.7.1 一般規(guī)定中規(guī)定了“風(fēng)道設(shè)計應(yīng)在滿足技術(shù)要求的前提下，綜合考慮建設(shè)費用和養(yǎng)護(hù)費用等因素”，對于一座隧道來說，由于風(fēng)道長度及風(fēng)道所處的地形、地質(zhì)條件不同，風(fēng)道內(nèi)采用不同的風(fēng)速

46、，其建設(shè)費用和營運費用的差別是很大的，因此，針對米倉山隧道的實際情況，通過10m/s20m/s風(fēng)速情況下的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，選擇適合米倉山隧道的合理通風(fēng)風(fēng)速和斷面面積。5.1.1 計算參數(shù)表23. 三區(qū)段方案一通風(fēng)計算參數(shù)項目單位三區(qū)段通風(fēng)隧道長度左線m13790右線m13764通風(fēng)分段左線段3右線段3各段長度左線m4444/4300/5046右線m4428/4300/50361#、2#風(fēng)井長度m555（豎井）3#、4#風(fēng)井長度m465（豎井）聯(lián)絡(luò)風(fēng)道長度m200風(fēng)井內(nèi)風(fēng)速m/s1020圖12 三區(qū)段方案一示意圖5.1.2 計算內(nèi)容主要計算內(nèi)容包括各組合工況的：（1）正常情況下的通風(fēng)需風(fēng)量；（2）

47、不同風(fēng)速下風(fēng)機功率；（3）不同風(fēng)速下風(fēng)井和聯(lián)絡(luò)風(fēng)道面積；（4）不同風(fēng)速下土建工程量及建設(shè)費用；（5）不同風(fēng)速下營運及管理費用。5.1.3 計算結(jié)果（1）隧道需風(fēng)量表24. 隧道需風(fēng)量計算結(jié)果通風(fēng)方案通風(fēng)區(qū)段需風(fēng)量隧道內(nèi)風(fēng)速控制工況m3/sm/s三區(qū)段兩豎井送排式通風(fēng)第一區(qū)段左線244.53 3.70 稀釋異味右線243.65 3.69 稀釋異味第二區(qū)段左線236.61 3.58 稀釋異味右線236.61 3.58 稀釋異味第三區(qū)段左線277.66 4.21 稀釋異味右線277.11 4.20 稀釋異味總需風(fēng)量左線758.80/稀釋異味右線757.37/稀釋異味（2）風(fēng)井面積及風(fēng)機風(fēng)壓、功率表25. 風(fēng)井面積及風(fēng)機風(fēng)壓功率豎井內(nèi)風(fēng)速(m/s)單位10111213141516171819201#風(fēng)井面積m248.0343.6640.0236.9434.332.0230.0228.2526.6825.2824.012#風(fēng)井面積m248.1143.7440.0937.0134.3732.0830.0728.326.7325.3224.063#風(fēng)井面積m251.4346.7542.8