第9章公路與鐵路地下隧道運營通風(fēng)

1、第9章公路與鐵路地下隧道運營通風(fēng)第一頁，共113頁。參考文獻（1）隧道及地下工程，關(guān)寶樹、國兆林主編，西南交通大學(xué)出版社；2000年 （2）高層建筑和地下建筑通風(fēng)與防排煙，張吉光等編著，中國建筑工業(yè)出版社， 2005年（3）地下工程通風(fēng)與空調(diào)，胡漢華等，中南大學(xué)出版社（4）公路隧道運營設(shè)施，呂康成主編，人民交通出版社，1999年（5）鐵路隧道運營通風(fēng)設(shè)計規(guī)范，中國鐵道出版社，（6）隧道工程，上冊，王毅才主編，人民交通出版社，1986年第二頁，共113頁。第一節(jié) 公路地下隧道運營通風(fēng)一、概述 二、公路地下隧道運營的有害物與有害物濃度控制標準三、運營隧道內(nèi)氣候四、公路地下隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)路線

2、五、新風(fēng)量計算六、公路隧道運營通風(fēng)方式 第三頁，共113頁。一、概述汽車所排出的廢氣，含有多種有害成分，如一氧化碳、煤煙、鋁、磷化物、硫等，是氣態(tài)和浮游固態(tài)微粒的混合物。汽車還能攜帶塵土和卷起塵埃。這些物質(zhì)構(gòu)成了對隧道內(nèi)空氣的污染。隧道是個閉塞空間，一般只有進出口與大氣相通，污染物不能根快擴散，所以隧道內(nèi)污染空氣的濃度會逐漸積累。當濃度很小時，通常影響不大。但是，劇毒性的co濃度增加時，會使人體產(chǎn)生不同程度的中毒癥狀，甚至危及生命?？諝庵械臒熿F可以影響能見度，含煙（塵）量達到一定程度后，即可使能見度下降到妨礙行車安全的程度。總之，隧道內(nèi)的空氣污染，既會造成對人體的危害，又會影響行車安全。第四頁

3、，共113頁。改善隧道內(nèi)空氣污染的途徑大體上有三種，即 （1）生產(chǎn)無公害汽車， （2）使用濾毒裝置還原被污染染的空氣； （3）把污染空氣始有害物稀解到容許值以下。無公害汽車現(xiàn)在仍為有待解決的重大課題，隨著對新能源的開發(fā)和對公害問題的深人研究，將來這個問題有可能得到解決。目前用濾毒裝置已經(jīng)可以還原像CO之類的有害氣體，但在效卒上和經(jīng)濟上還沒有達到實用化的程度?，F(xiàn)階段實用的方法是從洞外引進新鮮空氣，沖淡隧道內(nèi)的有害物質(zhì)濃度；使空氣滿足衛(wèi)生標淮和能見度方面的要求。第五頁，共113頁。 通常從汽車排放氣體的成分和其有關(guān)的濃度給生理造成損害的主要因素是CO，若能保證對CO有必要的通風(fēng)量，其它因素就可處于

4、安全濃度；所以在通風(fēng)研究時，僅考慮CO的濃度問題。第六頁，共113頁。二、公路隧道運營的有害物與控制標準1、有害物 第七頁，共113頁。(1) 運行車輛排放的廢氣。汽車排出的氣體，含有一氧化碳、氧化氫、碳化氫、氧化硫、醛等對人體有害的成分。其中，一氧化碳具有高度毒性，且在排氣中所占比例極大,是最危險的成分。柴油機車輛除排放對人體有害的氣體外，還排放大量的游離碳素(煤煙)，嚴重影響隧道內(nèi)的能見度和舒適性。第八頁，共113頁。(2) 隧道圍巖中排放的有害氣體在山體隧道中,圍巖會放出各種有害氣體,如CH4、H2S等,這些氣體的散放量與圍巖中有害氣體含量及支護對圍巖的封閉性有關(guān)。一般隧道圍巖中有害氣體

5、含量低、散放量小,所以,目前在運營通風(fēng)中尚未考慮。第九頁，共113頁。(3)火災(zāi)產(chǎn)生的有害氣體和煙塵火災(zāi)會產(chǎn)生大量的CO和煙塵。隧道內(nèi)火災(zāi)會使隧道環(huán)境急劇惡化,造成人員傷亡、交通中斷或引發(fā)惡性交通事故。正常通風(fēng)不可能避免火災(zāi)產(chǎn)生的危害。一旦火災(zāi)發(fā)生,需通過改變通風(fēng)方式和加大風(fēng)量,使環(huán)境暫時得到改善,可以起到控制火災(zāi)蔓延,減少災(zāi)害損失,縮小事故范圍的效果,同時也為滅火創(chuàng)造條件和提供方便。第十頁，共113頁。2、有害物濃度控制標準 我國公路隧道設(shè)計規(guī)范(JJJ026-90)第條規(guī)定： 隧道內(nèi)一氧化碳(CO)允許濃度：隧道內(nèi)工作人員休息和控制室等人員長期停留的工作間為24ppm，正常運營時為150p

6、pm；發(fā)生事故時,短時間(15min以內(nèi))為250ppm。第十一頁，共113頁。隧道內(nèi)煙塵允許濃度：高速公路一、二級公路隧道為0.0075m-1；三、四級公路隧道為0.009m-1。第十二頁，共113頁。三、隧道內(nèi)氣候隧道氣候是隧道內(nèi)溫度、風(fēng)速和濕度的總稱。1溫度山體中埋深大的隧道受地熱影響，隧道內(nèi)空氣溫度明顯高于地表大氣溫度，或埋深淺的隧道，由于通風(fēng)，隧道內(nèi)空與溫度也會明顯低于地表大氣溫度。有時隧道內(nèi)空氣溫度與地表與溫差別可能很大，當這種差別過大時，會引起人體的不良反應(yīng)。隧道內(nèi)空氣的降溫可通過增大風(fēng)量來實現(xiàn)，增溫則需要采取空氣加熱的方式。在國內(nèi)現(xiàn)有隧道中，由于受地熱影響不大，隧道內(nèi)溫度隨其它

7、環(huán)境指標滿足而自然滿足，不需要專門增加風(fēng)量。增溫則需要增加專門的設(shè)施（隧道采暖設(shè)施），需要增加費用。第十三頁，共113頁。 2風(fēng)速隧道內(nèi)空氣和大氣的交換是通過空氣流動來實現(xiàn)的，空氣流動的速度（風(fēng)速）直接影響到通風(fēng)的效果。風(fēng)流速度與通風(fēng)量成正比。在機械通風(fēng)中，靠提高風(fēng)速增大風(fēng)量，因此，隧道內(nèi)的風(fēng)速經(jīng)常大于地表大氣的正常風(fēng)速。隧道內(nèi)風(fēng)速大是隧道氣候特怔。風(fēng)速大會引起以下不良后果：（1）揚起隧道內(nèi)積聚和車輛上裝載的塵粒，形成塵煙，影響可見度和舒適感，因此，要求隧道內(nèi)要做好防塵和降塵工作。防塵應(yīng)做好隧道的定期清掃和載塵（如煤、土等）車輛的管理，降塵則采取灑噴水或安裝專門的除塵設(shè)備。（2）加快隧道內(nèi)水份

8、蒸發(fā)，使空氣干燥。（3）引起人體不適或感冒。（4）增大風(fēng)阻，從而增加通風(fēng)費用。在滿足通風(fēng)要求下，風(fēng)速越小越好。我國公路隧道設(shè)什規(guī)范（JJJ02690）第9.2 5條規(guī)定：采用機械通風(fēng)時，隧道行車道內(nèi)最大風(fēng)速不宜超過8ms。第十四頁，共113頁。 3.濕度在隧道內(nèi)，由于通風(fēng)風(fēng)速大，空氣濕度小，人在隧道內(nèi)工作（長時或短時），都會因干燥而感不適。增加隧道空氣濕度的辦法也是灑水或噴水，可結(jié)臺防塵、降塵綜臺考慮。 綜上所述，隧道內(nèi)氣候和地表氣候有明顯不同，主要表現(xiàn)為風(fēng)速高，濕度低，溫度變化大等，它會引起人體不適或致病，因此改善隧道氣候也是隧道運營管理的一個重要課題。第十五頁，共113頁。四、道路地下隧道

9、通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計（一）通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)路線（二）設(shè)計條件的設(shè)定和確認第十六頁，共113頁。（一）通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)路線（1）基礎(chǔ)資料調(diào)查和收集（2）設(shè)計條件的設(shè)定和確認（3）通風(fēng)量的計算和確定（4）通風(fēng)方式的選擇及確定（5）概念設(shè)計及方案比較研究（6）通風(fēng)方式和設(shè)計方案的最后確定（7）詳細設(shè)計及有關(guān)研究（8）通風(fēng)系統(tǒng)的維護管理設(shè)計（5）火災(zāi)工況下設(shè)備及設(shè)施能力的復(fù)核（排煙措施的效果）準備階段工作內(nèi)容（5）是否對系統(tǒng)有影響第十七頁，共113頁。（二）設(shè)計條件的設(shè)定及確認1、隧道本身條件2、交通條件3、通風(fēng)豎井（包括通風(fēng)機房）設(shè)計條件4、氣象條件5、環(huán)境條件第十八頁，共113頁。1、隧道本身條件包括

10、：隧道總長度，幾何要素（包括平、縱、橫斷面），隧道位置和用地的制約條件；隧道兩岸所要求銜接道路的情況及交通疏解要求；隧道兩岸是否存在與其他設(shè)施（如地下停車場）連接的要求；隧道兩岸有無地下構(gòu)筑物或地下埋設(shè)物；隧道是否存在延伸和變更的可能性；隧道口部原有建筑的布置情況。第十九頁，共113頁。2、交通條件交通量包括初、近、遠期的交通量預(yù)測，不同方向的分布，每日不同時段的變化，每周各天的變化，每季度的變化等；車輛種類構(gòu)成主要是大型車種的比例，或小時交通流量中車種構(gòu)成比例；設(shè)計速度包括設(shè)計計算行車速度，最底設(shè)計計算行車速度；每以隧道中的車道數(shù)（單向或雙向行駛條件）；交通阻塞的可能性；第二十頁，共113頁

11、。3、通風(fēng)豎井（包括通風(fēng)機房）設(shè)計條件隧道兩岸上段是否有足夠面積設(shè)計通風(fēng)豎井，位置是否合適以及高度是否受限制；通風(fēng)豎井預(yù)定位置的地形、地質(zhì)、地下埋設(shè)物的條件；第二十一頁，共113頁。4、氣象條件隧址附近的一年氣象資料（重點是上空及地表附近的主導(dǎo)風(fēng)向、風(fēng)速等）特殊氣象條件（例如：逆流層等）的發(fā)生頻率，持續(xù)時間；隧址附近的溫度和濕度；第二十二頁，共113頁。5、環(huán)境條件隧址附近地理情況和周圍建筑物概況以及有關(guān)大氣、噪聲等環(huán)境條件第二十三頁，共113頁。四、新風(fēng)量計算1、有害氣體及煙霧發(fā)生量2、CO及煙霧濃度容許標準3、新風(fēng)量計算第二十四頁，共113頁。1、有害氣體及煙霧發(fā)生量日本公路隧道手冊通風(fēng)部

12、分 每輛柴油車：平均排除氣體（CO）量5.6m3/km,煙霧發(fā)生量平均3.36m3/km; 每輛汽油車：平均排除氣體（CO）量1.3m3/km,煙霧發(fā)生量平均0.07m3/km;瑞士20世紀50年代提出的汽車在標準狀態(tài)下每噸公里的CO產(chǎn)生量位： 小汽車：0.017m3/(tkm) 大型汽車：0.012 m3/(tkm) 柴油汽車：0.0005 m3/(tkm)第二十五頁，共113頁。2、CO及煙霧濃度容許標準CO濃度標準正常交通情況:CO容許濃度在：200ppm;阻塞交通情況：250 ppm（車速1.530km/h,不超過15min）;超過1h的事故處理，可要求汽車發(fā)動機停車和其他處理措施。第

13、二十六頁，共113頁。煙霧濃度煙霧濃度以每100m透光率40%作為標準值；每100m透光率50%作為理想值；廣州黃沙至芳村珠江水下隧道： 正常交通情況：在路面照度為110lx條件下，車速5060km/h,煙霧濃度7.510-3,100m透光率為48%； 交通阻塞時：車速1530km/h,煙霧濃度910-3,100m透光率為40%；第二十七頁，共113頁。煙霧設(shè)計濃度JTJ026.1-1999標準規(guī)定煙霧設(shè)計濃度: 采用鈉光燈光源時,煙霧濃度見下表;采用熒光燈光源時,煙霧設(shè)計濃度應(yīng)提高一級;煙霧濃度達到0.012 m-1時,應(yīng)采取交通管制措施,減少進入隧道的車輛;進行隧道內(nèi)的養(yǎng)護維修時,應(yīng)按現(xiàn)場

14、實際煙霧濃度不大于0.0035 m-1考慮.設(shè)計行車速度100806040煙霧濃度(m-1)0.00650.00700.00750.0090第二十八頁，共113頁。3、新風(fēng)量計算（1）原則和方法（2）稀釋有害氣體CO所需通風(fēng)量計算 （3）稀釋煙霧濃度所需通風(fēng)量計算 （4）計算新風(fēng)量第二十九頁，共113頁。（1）原則與方法在我國公路隧道設(shè)計規(guī)范中，計算通風(fēng)量時應(yīng)分別按稀釋CO濃度和煙霧濃度進行；選擇其中大值作為設(shè)計風(fēng)量;在計算稀釋汽油車CO濃度時也要考慮柴油車CO排放量;在計算柴油車煙霧濃度時也需要考慮汽油車的煙霧排放量.一般情況下，分別按CO和煙霧濃度計算出每公里的標準通風(fēng)量,然后根據(jù)隧道長度

15、計算所需通風(fēng)量。再依據(jù)行駛速度、坡度和不同車型CO的排放量修正而得出最終結(jié)果。同時也要計算出阻塞、火災(zāi)排煙時所需通風(fēng)量，作為驗算通風(fēng)量的依據(jù)。第三十頁，共113頁。（2）稀釋有害氣體CO所需通風(fēng)量計算CO排放量計算公式(JTJ026.1999)式中 Qco-隧道全長CO排放量,m3/s qco-CO 基準排放量,m3/(輛km),可取0.01 fa-考慮CO的車況系數(shù); fd-車密度系數(shù); fh-海拔高度系數(shù); fm-車型系數(shù); fiv-縱坡的車速系數(shù); n-車型類別系數(shù); nm-相應(yīng)車型的設(shè)計交通量,輛/h;第三十一頁，共113頁。稀釋CO的風(fēng)量計算式中:Qreq(co)-隧道全長稀釋CO所

16、需風(fēng)量,m3/s; co-CO容許濃度,ppm P0-標準大氣壓,KN/m2, 取101.325 P-隧址設(shè)計氣壓, KN/m2; T0-標準氣溫, K, 取273; T-隧道夏季的設(shè)計溫度,K第三十二頁，共113頁。（3）稀釋煙霧濃度所需通風(fēng)量計算煙霧排放量計算：JTJ026.11999式中 Qv1-隧道全長煙霧排放量,m3/s qv1-煙霧基準排放量,m3/(輛km),可取2.5 fa(v1)-考慮CO的車況系數(shù); fd-車密度系數(shù); fh(v1)-海拔高度系數(shù); fmv1()-車型系數(shù); fiv(v1)-縱坡的車速系數(shù); nD-車型類別系數(shù); Nm-相應(yīng)車型的設(shè)計交通量,輛/h;第三十三

17、頁，共113頁。稀釋煙霧所需風(fēng)量計算式中K-煙霧設(shè)計濃度，m-1;第三十四頁，共113頁。上述計算稀釋CO和煙霧通風(fēng)量還有其他公式和方法，具體可參看：公路隧道運營設(shè)施，人民交通出版社，第一章，第八節(jié)第三十五頁，共113頁。（4）計算通風(fēng)量（2）和（3）的大者作為計算通風(fēng)量第三十六頁，共113頁。六、道路隧道運營通風(fēng)方式第三十七頁，共113頁。第三十八頁，共113頁。 （一）自然通風(fēng) （二）機械通風(fēng) 1、縱向式通風(fēng) 2、橫向式通風(fēng) 3、半橫向式通風(fēng) 4、混合通風(fēng) （三）通風(fēng)方式的選擇第三十九頁，共113頁。（一）道路地下隧道自然通風(fēng)1、概念是不需要任何通風(fēng)設(shè)備，完全靠由行駛車輛在隧道作用產(chǎn)生的交

18、通風(fēng)力與存在于洞口間的自然風(fēng)壓的共同作用，把有害氣體和煙塵從隧洞內(nèi)排出洞外。第四十頁，共113頁。2、特點在隧道自然通風(fēng)中，車輛行駛產(chǎn)生的活塞風(fēng)始終占主導(dǎo)地位。當隧道內(nèi)的自然風(fēng)壓與車輛行駛方向相同時，自然風(fēng)壓是通風(fēng)動力，對排除有害氣體有利；若自然風(fēng)壓與車輛行駛方向相反，自然風(fēng)壓是通風(fēng)阻力，對排除有害氣體不利。在通風(fēng)設(shè)計計算時一般按不利條件考慮。第四十一頁，共113頁。在這種通風(fēng)方式下，污染的空氣全部從隧道口部排出，而且在發(fā)生火災(zāi)時，不可能人為控制煙霧的排出，由于煙霧會向全車道空間擴散，故應(yīng)在隧道內(nèi)設(shè)置人員避難措施。適用：長度不大，交通量較小的隧道。第四十二頁，共113頁。3、采取這種通風(fēng)方式必

19、須考慮如下問題（1）交通量、車道、車種構(gòu)成等前提條件的設(shè)定；（2）隧道口部排出氣體對周圍環(huán)境影響的預(yù)測；（3）研究自然風(fēng)的作用；（4）安全設(shè)施的考慮（特別重要的是隧道內(nèi)的安全出口）；（5）車道內(nèi)的最大風(fēng)速為3cm/s。第四十三頁，共113頁。4、自然通風(fēng)力通常應(yīng)將由氣象條件產(chǎn)生的自然通風(fēng)力看作阻力。 氣象條件產(chǎn)生的自然風(fēng)力隨時都會發(fā)生變化，其作用方向和大小是不確定的，也就是在某些情況下是對通風(fēng)有利的方向作用，而在某些情況下則對通風(fēng)不利的方向作用。第四十四頁，共113頁。自然通風(fēng)力組成自然通風(fēng)力PMWT ，按其成因大致有下列幾種壓力（1）然風(fēng)產(chǎn)生的壓力PM；（2）隧道兩洞口大氣壓的靜壓差產(chǎn)生的壓

20、力PW ；（3）由于隧道內(nèi)外的溫度差產(chǎn)生的壓力PT；第四十五頁，共113頁。5、交通風(fēng)力對于單向行駛的隧道，行駛的汽車產(chǎn)生的活塞作用力（交通風(fēng)力）由下式計算：式中Ar-隧道凈斷面積； n- 隧道內(nèi)車輛數(shù)； Vt車速； Vr隧道設(shè)計風(fēng)速； Am-汽車等效阻抗面積， Am = App Ap-汽車的正面投影面積； p -隧道內(nèi)阻力系數(shù)第四十六頁，共113頁。6、其他采用自然通風(fēng)的隧道，發(fā)生交通阻塞，活塞風(fēng)作用降低，一般可采取禁止車輛進入隧道并令隧道內(nèi)車輛發(fā)動機停車，以避免危險。第四十七頁，共113頁。（二）公路地下隧道機械通風(fēng) （1）按通風(fēng)機的工作方式分類 送風(fēng)式、排風(fēng)式、混合式三種送風(fēng)式新鮮空氣經(jīng)

21、風(fēng)機送入隧道; 排風(fēng)式隧道中的污染空氣則經(jīng)風(fēng)機排放大氣。也有在一個隧道既采用送風(fēng)式又采用排風(fēng)式的混合式。 （2）按風(fēng)流的流動方向劃分通風(fēng)方式 縱向式、橫向式、半橫向式和混合式四種。第四十八頁，共113頁。1、縱向通風(fēng)是一種最簡單的通風(fēng)方式。它只需在隧道的適當位置安裝通風(fēng)機，靠風(fēng)機產(chǎn)生的通風(fēng)壓力迫使隧道內(nèi)空氣沿隧道軸線流動, 就能達到通風(fēng)的目的。由于簡單, 縱向通風(fēng)在公路隧道中使用較多, 也研究較多。經(jīng)過長期實踐, 形成了多種多樣的縱向式通風(fēng)方式。第四十九頁，共113頁。1.1 縱向通風(fēng)基本概念縱向式風(fēng)流沿隧道軸線方向(縱向)流動。第五十頁，共113頁。1.2 縱向通風(fēng)基本特點縱向通風(fēng)方式在隧道

22、內(nèi)一般不設(shè)置通風(fēng)管道（風(fēng)道），風(fēng)流沿著隧道軸向流動，因此汽車行駛時產(chǎn)生的活塞作用力（交通風(fēng)力）直接影響縱向通風(fēng)的效果?？紤]到維護管理、防災(zāi)避難時人體直接暴露在車道空間，進行通風(fēng)設(shè)計時隧道內(nèi)的風(fēng)速應(yīng)保持在小于12m/s;在發(fā)生火災(zāi)時，煙霧向車輛行駛方向流動，火災(zāi)源位置上風(fēng)方向的車輛已停止，而火災(zāi)源位置下風(fēng)方向已成為煙道，因此在火災(zāi)發(fā)生的隧道內(nèi)不能進行滅火活動，因此必須從相臨隧道通過隔墻的防火門進入發(fā)生火災(zāi)的隧管進行滅火活動。因此，上、下行隧道之間必須等距離地在分隔墻上設(shè)置連通通道和防火門。第五十一頁，共113頁。1.3 縱向通風(fēng)幾種常用方式（1）集中排風(fēng)的縱向式通風(fēng)（2）采用射流風(fēng)機的縱向通風(fēng)（

23、3）射流風(fēng)機+集中排風(fēng)的縱向式通風(fēng)（4）電氣集塵縱向式 （5） 電氣集塵、豎井送排風(fēng)縱向式第五十二頁，共113頁。（1） 豎井式縱向通風(fēng)機械通風(fēng)所需動力與隧道長度的立方成正比，因此在長隧道中，常常設(shè)置豎井進行分段通風(fēng)。豎井用于排氣，有煙囪作用，效果良好。第五十三頁，共113頁。（a）集中排風(fēng)的縱向式通風(fēng) 本方式是從兩洞口帶進新鮮空氣用豎井等將污濁空氣排出洞外的一種通風(fēng)方式主要在雙向交通和保擴洞口環(huán)境的條件下采用。第五十四頁，共113頁。（b）集中送風(fēng)的縱向式通風(fēng)第五十五頁，共113頁。(c) 豎井送排風(fēng)的縱向通風(fēng)為使空氣流與汽車行駛方向一致，在一些隧道中也采用了豎井送排風(fēng)的縱向通風(fēng)方式。第五十

24、六頁，共113頁。（2）射流式縱向通風(fēng)射流式縱向通風(fēng)是將射流式風(fēng)機設(shè)置于車道的吊頂部，吸入隧道內(nèi)的部分空與，并以30mS左右的速度噴射吹出，用以升壓，使空與加速，達到通風(fēng)的目的。射流式通風(fēng)比較經(jīng)濟，設(shè)備費用少，但噪聲較大。第五十七頁，共113頁。射流風(fēng)機的通風(fēng)原理利用風(fēng)機所產(chǎn)生的高速氣流推動前方空氣流動, 同時在后方形成一個負壓區(qū)，帶動后方空氣流動, 從而在隧道內(nèi)風(fēng)機的前后一定范圍內(nèi)形成空氣沿隧道軸向(縱向)的定向流動，達到通風(fēng)的目的。一般講, 風(fēng)速越大, 射流越長。射流風(fēng)機的功率小, 通風(fēng)距離短, 一般在一個隧道中需要安裝多臺風(fēng)機同時工作。 第五十八頁，共113頁。射流風(fēng)機的通風(fēng)特點和集中排

25、風(fēng)縱向通風(fēng)相比較, 射流風(fēng)機縱向通風(fēng)無需開鑿?fù)L(fēng)井, 通風(fēng)設(shè)施更為簡單, 為此而花費的費用少; 但是, 由于風(fēng)機通風(fēng)原理決定, 它的通風(fēng)效率低, 這將使它的運營費用增大。除此, 射流風(fēng)機還有噪音大，射出的高速風(fēng)流影響正常行車等缺點。該方式適合交通量比較小，車流量較小的條件第五十九頁，共113頁。第六十頁，共113頁。射流風(fēng)機的布置串聯(lián)布置并聯(lián)布置第六十一頁，共113頁。串聯(lián)布置可以有較高的通風(fēng)效率；其升壓值串聯(lián)較并聯(lián)大20%；串聯(lián)布置的縱向安裝間距應(yīng)滿足射流完全混合距離的要求。一般射流完全混合距離為1012H（H為車道高度）。第六十二頁，共113頁。串聯(lián)布置平面圖第六十三頁，共113頁。串聯(lián)布

26、置橫斷面1串聯(lián)布置的射流風(fēng)機在隧道的橫斷面上，對于兩車道的地下隧道，一般分別安裝在橫斷面兩側(cè)上部的角隅上（兩臺一組）。第六十四頁，共113頁。串聯(lián)布置橫斷面2如一條隧道的車道數(shù)為3或4條，一組射流風(fēng)機臺數(shù)多于2臺，射流風(fēng)機也可以安裝在車道頂部（一條車道對應(yīng)一臺）。第六十五頁，共113頁。串聯(lián)布置橫斷面3如果一組為兩臺，側(cè)墻厚度足夠，也可以將射流風(fēng)機嵌入側(cè)墻內(nèi)，但在這位置上兩側(cè)應(yīng)設(shè)有導(dǎo)流的斜面。第六十六頁，共113頁。并聯(lián)布置是將射流風(fēng)機分為四組，隧道兩端口部分別集中安裝兩組。第六十七頁，共113頁。并聯(lián)布置橫、縱斷面圖第六十八頁，共113頁。射流風(fēng)機縱向通風(fēng)的有關(guān)要求隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)（中小型等級

27、火災(zāi)），隧道內(nèi)縱向排煙風(fēng)速不小于2m/s；射流風(fēng)機機器配電纜（銅質(zhì)電纜）均要在250溫度下能正常運行1h；射流風(fēng)機應(yīng)能正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)工況時的效率為正轉(zhuǎn)時的70%以上；第六十九頁，共113頁。（3）豎井集中排風(fēng)、射流風(fēng)機縱向式第七十頁，共113頁。（4）電氣集塵縱向式本方式是在汽車排放的有害氣體中，大幅度地減少煙塵量的一種通風(fēng)方式，是日本獨具特點的、新開發(fā)的通風(fēng)方式。電氣集塵式是把集塵機設(shè)置在沿車道的集塵室中，除去從車道帶進的或從從污染空氣中的煙塵。并作為新鮮空氣返回車道的一種通風(fēng)方式、在本方式中，目的是除去煙塵，因此，其限界長度決定干CO設(shè)計濃度的范圍1個集塵室的處理風(fēng)量約在100m3s35

28、0m3/s左右此外；電氣集塵機的除塵效率可達80第七十一頁，共113頁。（5）電氣集塵、豎井送排風(fēng)縱向式本方式基本上采用在超過一氧化碳設(shè)計校度限界范圍以上的長隧道，在該位置與外部聯(lián)絡(luò)的通風(fēng)坑道，并引迸新鮮室氣因此限界長度不受限制。采用此種通風(fēng)方式的日本關(guān)越隧道長度為10km以上這充分悅明縱向式通風(fēng)的限界長度已大幅度地增加了第七十二頁，共113頁。2、全橫向通風(fēng)橫向式風(fēng)流沿垂直于隧道軸線的方向(橫向)流動第七十三頁，共113頁。（全）橫向通風(fēng)特點隧道斷面被分為送風(fēng)道、排風(fēng)道和行車道三部分。新鮮風(fēng)流由風(fēng)機送入送風(fēng)道, 經(jīng)送風(fēng)孔進入行車道, 與污染空氣混合后, 橫穿隧道, 經(jīng)排風(fēng)口進入排風(fēng)道, 由風(fēng)

29、機排出。 第七十四頁，共113頁。第七十五頁，共113頁。第七十六頁，共113頁。和縱向通風(fēng)相比較, 橫向通風(fēng)供風(fēng)均勻, 污染空氣在隧道內(nèi)滯留時間短, 隧道內(nèi)可見度高, 有利于火災(zāi)管理。是更為理想的隧道通風(fēng)方式。但橫向通風(fēng)需要在隧道內(nèi)設(shè)車道板和吊頂, 還要設(shè)風(fēng)井, 從而使隧道建筑工程量增大, 費用增高; 另外, 由于受隧道施工斷面限制, 設(shè)在車道板下和吊頂上的送風(fēng)道和排風(fēng)道斷面小, 隧道通風(fēng)阻力大, 通風(fēng)能耗大, 運營管理費用高。較高的建設(shè)費用和較大的運營管理費用使橫向通風(fēng)的使用受到了很大的限制。目前在世界各國大都只在非常重要的長大隧道中使用。第七十七頁，共113頁。3、半橫向通風(fēng)半橫向式風(fēng)流

30、沿橫向進入（或排出）, 沿縱向流動。橫向進入為壓入式半橫向通風(fēng)，橫向排出為抽出式半橫向通風(fēng)。第七十八頁，共113頁。4、半橫向通風(fēng) 半橫向通風(fēng)只需設(shè)置一個送風(fēng)道或排風(fēng)道, 如圖1-9-6所示, 隧道斷面被分成送風(fēng)道或排風(fēng)道和行車道兩部分。新鮮空氣由風(fēng)機、風(fēng)井送入送風(fēng)道, 經(jīng)送風(fēng)孔進入行車道, 在行車道內(nèi)與污染空氣混合后沿隧道排出?？梢? 半橫向通風(fēng)是介于縱向和橫向通風(fēng)之間的一種通風(fēng)方式。簡單說, 這種通風(fēng)方式綜合了縱向通風(fēng)和橫向通風(fēng)的優(yōu)點和缺點。通風(fēng)效果和安全性等也介于二者之間, 在一些重要隧道中, 因采用橫向通風(fēng)費用高, 可考慮采用半橫向通風(fēng)方式。第七十九頁，共113頁。第八十頁，共113頁

31、。4、混合式通風(fēng)根據(jù)隧道的具體條件和特殊需要，由豎井與上述各種通風(fēng)方式組臺成為最合理的通風(fēng)系統(tǒng)。例如，有縱向式和半橫向式的組臺，以及橫向式與半橫向式的組臺等各種方式。第八十一頁，共113頁。第八十二頁，共113頁。半橫向通風(fēng)的四種方案A方案：壓入式半橫向通風(fēng)B方案：抽出式半橫向通風(fēng)C方案：入口段抽出，出口段壓入式半橫向通風(fēng)D方案：出口段抽出，入口段壓入式半橫向通風(fēng)第八十三頁，共113頁。A方案：壓入式半橫向通風(fēng)優(yōu)點：（1）能耗低，（2）隧道內(nèi)有害氣體濃度分布均勻；（3）自然風(fēng)的影響比較小缺點：（1）因隧道內(nèi)是單向交通，污染空氣集中在出口處排出，對出口處附近的環(huán)境造成較大影響；（2）因通風(fēng)氣流在

32、車道內(nèi)流動，出口處風(fēng)速較高，在火災(zāi)時難以控制。第八十四頁，共113頁。B方案：抽出式半橫向通風(fēng)優(yōu)點：在火災(zāi)情況下隧道內(nèi)的煙氣可集中排除，易于控制。缺點：（1）能耗高，（2）隧道內(nèi)有害氣體分布不均勻；第八十五頁，共113頁。C方案：入口段抽出，出口段壓入式半橫向通風(fēng)優(yōu)點（1）正常情況下通風(fēng)效果好（2）車道內(nèi)風(fēng)速比較穩(wěn)定（3）火災(zāi)情況下排煙效果好缺點（1）交通堵塞時新鮮空氣總量減少一半；（2）在隧洞出口處會出現(xiàn)有害氣體最高濃度點；（3）容易受自然風(fēng)的影響。第八十六頁，共113頁。D方案：出口段抽出，入口段壓入式半橫向通風(fēng)優(yōu)點（1）充分發(fā)揮活塞風(fēng)的作用；（2）能耗較底缺點：（1）交通堵塞時新鮮空氣總

33、量減少一半；（2）隧道內(nèi)局部地段有害氣體濃度分布不均勻（3）受自然風(fēng)影響使有害氣體分布不穩(wěn)定。第八十七頁，共113頁。5、通風(fēng)方式的選擇（1）影響隧道通風(fēng)方式選擇的因素 隧道長度 隧道長度是影響隧道通風(fēng)方式選擇的最主要的因素。隧道長度大, 隧道發(fā)生事故和災(zāi)害造成的損失一般也大, 所以隧道越長, 對隧道通風(fēng)的安全性和可靠性要求越高。 第八十八頁，共113頁。各通風(fēng)方式的適用長度 隧道類型通風(fēng)方式隧道長度(km)單向行車隧道縱向通風(fēng)方式射流風(fēng)機式0.5224集中送排風(fēng)式半橫向通風(fēng)方式1.53橫向通風(fēng)方式24雙向行車隧道縱向通風(fēng)方式射流風(fēng)機式0.51集中送排風(fēng)式0.52半橫向通風(fēng)方式13橫向通風(fēng)方式

34、24第八十九頁，共113頁。隧道交通條件隧道交通條件指隧道內(nèi)為單向行車還是雙向行車以及隧道的交通量。一般單向行車的隧道采用縱向和半橫向通風(fēng)較好,能夠較充分地利用自然風(fēng)和活塞風(fēng);交通量大的隧道一方面有害氣體排放量大,另一方面安全要求高,所以一般應(yīng)選用橫向通風(fēng)或半橫向通風(fēng)方式。隧道所處地層的地質(zhì)條件隧道所處地層的地質(zhì)條件好, 隧道施工比較容易, 費用低, 這時選用橫向通風(fēng)方式, 隧道斷面可適當加大, 送風(fēng)道和排風(fēng)道容易布置并可以布置得大一些。這樣隧道的建設(shè)和運營費用不會很高。相反, 如果圍巖條件差, 則可能由于隧道施工困難, 以及施工費用高而影響到橫向通風(fēng)的使用。隧道所處地區(qū)的地形和氣象條件地形和

35、氣象條件與隧道自然風(fēng)流的流向和流量有關(guān)。當自然風(fēng)流比較大, 流向相對穩(wěn)定時, 對于較短的隧道, 可直接利用它通風(fēng)。但對于縱向通風(fēng)的隧道, 若自然風(fēng)流變化較大時, 將會影響通風(fēng)效果, 嚴重者會造成隧道無風(fēng)或風(fēng)機損壞。所以, 在這種條件下宜采用橫向通風(fēng); 若采用縱向通風(fēng),需加強管理。第九十頁，共113頁。（2）通風(fēng)方式選擇第九十一頁，共113頁。A：基本原則選擇通風(fēng)方式時，應(yīng)該綜合考慮上述諸多因素。合理的通風(fēng)方式是安全可靠性高, 建設(shè)安裝方便, 投資小, 隧道內(nèi)環(huán)境好, 對災(zāi)害的適應(yīng)能力強, 運營管理方便, 運營費用低的通風(fēng)方式。各種通風(fēng)方式都既有優(yōu)點, 又有缺點, 一種通風(fēng)方式不可能完全滿足這些

36、要求。所以, 實際上的合理是在給定條件下盡可能作到既安全可靠又經(jīng)濟方便。對于任何一個隧道, 可供選擇的通風(fēng)方式可能有幾種, 就同一種通風(fēng)方式, 其風(fēng)井、風(fēng)道的布置方案也會有多種。所謂經(jīng)濟是相對的, 就是在諸多方案中選擇建設(shè)安裝投資少, 運營管理費用低, 綜合經(jīng)濟效益最好的一個。而要做到這一點, 就需要熟悉和掌握各種通風(fēng)方式的特點, 了解隧道所處環(huán)境及各種條件的特殊性, 盡可能全面地提出各種可行方案, 最后進行技術(shù)分析和經(jīng)濟比較。經(jīng)濟比較應(yīng)該把建設(shè)投資和運營費用分別比較。在進行建設(shè)投資比較時要抓住主要項目: 如風(fēng)井、風(fēng)道的建設(shè)費用, 主要設(shè)備的投資等。在對建設(shè)投資和運營費用進行綜合比較時, 要做

37、動態(tài)分析。第九十二頁，共113頁。B：歸納的選擇方法在一般公路隧道中，包括雙向行駛的隧道， （1）當隧道長度超過 2500 m時，多采用送排風(fēng)半橫向式通風(fēng)； （2）長度超過3000 m，雙向行駛的有效通鳳方式是集中排風(fēng)； （3）更長的隧道，如5km以上，則選定橫向式。在高速公路中，縱向式是主流，隧道長度超過5km后，可采用橫向式、電氣集塵的送排風(fēng)方式等 另外從通風(fēng)方式的演變看，70年代以前都是以采用風(fēng)道的方式為主而到80年代以后，則進入縱向式的全盛時期。日前，在長大公路隧道中，幾乎都是采用各種類型的縱向式通風(fēng)系統(tǒng)。第九十三頁，共113頁。單向行車公路隧道第九十四頁，共113頁。雙向行車公路隧道

38、第九十五頁，共113頁。第2節(jié) 、鐵路隧道運營通風(fēng)1、鐵路隧道的有害物特點2、鐵路隧道的通風(fēng)方式鐵路隧道運營通風(fēng)設(shè)計規(guī)范 TB 10068-2000 J71-2001 第九十六頁，共113頁。1、鐵路隧道的有害物特點與要求鐵路隧道建成并交付運營的期間，由于來往通過隧道的機車（除電力機車外）會排放出大量的有害氣體，蒸汽機車主要是CO，內(nèi)燃機車主要是NXOY化合物；同時還要散發(fā)出熱量。襯砌縫隙滲透出某些地下天然氣體和濕氣，維修人員在工作時不斷呼出CO2。有害氣體中，CO和NXOY是最主要的。第九十七頁，共113頁。鐵路隧道的空氣質(zhì)量標準第九十八頁，共113頁。2、鐵路隧道的通風(fēng)方式通風(fēng)方式：自然通

39、風(fēng)機械通風(fēng)第九十九頁，共113頁。2.1 自然通風(fēng)概念： 利用列車通過隧道時產(chǎn)生的活塞風(fēng)和自然風(fēng)或溫度差、氣壓差等引起的空氣流動，將隧道內(nèi)有害氣體和熱量排出隧道外的通風(fēng)方式。適用：由于各種自然因素的影響和列車通過隧道的活塞作用，引起隧道的自然風(fēng)流動將新鮮空氣吸入洞內(nèi)；同時將有害氣體排出洞外，實現(xiàn)隧道的自然通風(fēng)。一般長度在 1.5 km2.0 km的單線鐵路隧道，依靠這種自然通鳳，基本上可以達到規(guī)定要求。第一百頁，共113頁。2.2 機械通風(fēng)概念：在自然通風(fēng)不能滿足要求時，設(shè)置一系列通風(fēng)機誡，送入或吸出空氣來達到通風(fēng)的目的。第一百零一頁，共113頁。隧道設(shè)置機械通風(fēng)，應(yīng)根據(jù)牽引種類、隧道長度、隧

40、道平面與縱斷面、道床類型、行車速度和密度、氣象條件及兩端洞口地形條件等因素綜合考慮確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定： 1、內(nèi)燃機車牽引，長度在2km以上的單線隧道，宜設(shè)置機械通風(fēng)； 2、電力機車牽引，長度在8km以上的單線隧道，宜設(shè)置機械通風(fēng)進行換氣(行車密度較低、自然風(fēng)條件較好時，可適當加長長度） 3、內(nèi)燃機車牽引的雙線隧道當隧道長度L（km）X行車密度N（對/d）100時下應(yīng)設(shè)置機械通風(fēng); 4、雖不符合上述條件，但自然通風(fēng)條件不良難以在規(guī)定時間內(nèi)達到容許衛(wèi)生標推時，亦宜考慮設(shè)置機械通風(fēng)。第一百零二頁，共113頁。3、鐵路隧道的通風(fēng)方式的選擇在作通風(fēng)設(shè)計時，首先要判斷利用自然通風(fēng)的可能性。在自然通鳳不

41、足以完成通風(fēng)任務(wù)時，才確定采用機械通風(fēng)。利用自然通風(fēng)的隧道，一般不需要專設(shè)建筑物。最多是設(shè)法把洞內(nèi)襯砌表面弄得更平整光猾一些以減少對風(fēng)流壓頭的損失。采用機械通鳳的隧道，則需增設(shè)通風(fēng)系統(tǒng)的建筑物。 實踐經(jīng)驗指出：單線隧道，當用內(nèi)燃機車牽引時，2 km以上和用電力機車牽引時， 8 km以上的隧道，都應(yīng)設(shè)置機械通風(fēng)。 第一百零三頁，共113頁。隧道機械通風(fēng)方案，應(yīng)根據(jù)技術(shù)、經(jīng)濟條件，考慮安全、效果等因素，綜合比較確定。一般情況應(yīng)采用縱向式通風(fēng)。隧道較長時，可采用分段通風(fēng)。機械通風(fēng)方式，當采用軸流風(fēng)機時，可選用洞口風(fēng)道式、斜井式、豎井式等；當采用射流風(fēng)機時，可選用縱向布置風(fēng)機接力式通風(fēng)，或在洞口同一斷面布置風(fēng)機集中式通風(fēng)；也可采用射流風(fēng)機和軸流風(fēng)機相結(jié)合的通風(fēng)方式。 隧道運營通風(fēng)應(yīng)充分利用斜井、堅井、橫洞等輔助坑道，其設(shè)置的位置穹斷面尺寸，應(yīng)結(jié)合運營通風(fēng)的要求統(tǒng)一考慮確定。通風(fēng)機供給的隧道內(nèi)風(fēng)速不應(yīng)大于8m/s.第一百零四頁