科學(xué)公園隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)說明

第8頁/共9頁1項(xiàng)目概況本工程包含1座主線隧道（科學(xué)公園隧道），科學(xué)公園隧道為三車道隧道，科學(xué)公園隧道左、右線采用分離式雙洞單向三車道隧道方案，左右線隧道間距約30m。2本項(xiàng)目隧道設(shè)置情況見下表：隧道設(shè)置一覽表序號名稱位置起迄樁號長度（m）備注1科學(xué)公園隧道左線ZK2+525.00～ZK4+957.002432雙洞六車道，設(shè)計(jì)車速60km/小時右線YK2+391.00～YK4+955.002564隧道主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：按城市主干道設(shè)計(jì)，雙洞雙向六車道斷面，設(shè)計(jì)行車速度60公里/小時。隧道路面寬度、建筑限界高度如下：1.三車道路面寬度：0.5（左側(cè)向?qū)挾龋?3.25+3.5+3.5（行車道寬）+0.5（右側(cè)向?qū)挾龋?11.25m。2.隧道建筑限界：凈寬B=12.75m(檢修道0.75m+路緣帶0.5m+小車道3.25+小車道3.5+大車道3.5+路緣帶0.5m+檢修道0.75m)，限界凈高：5.00m。全線隧道可通行危險(xiǎn)化學(xué)品等機(jī)動車，科學(xué)公園隧道為一類城市交通隧道。交通量預(yù)測如下：近期2025年，科學(xué)公園隧道交通量預(yù)測為3832pcu/h。遠(yuǎn)期2045年，科學(xué)公園隧道交通量預(yù)測為4909pcu/h。3通風(fēng)設(shè)計(jì)近、遠(yuǎn)期劃分：近期：2025年對應(yīng)的設(shè)計(jì)小時交通量；遠(yuǎn)期：2045年對應(yīng)的設(shè)計(jì)小時交通量；4隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)本工程為城市道路隧道設(shè)計(jì)，科學(xué)公園隧道設(shè)計(jì)速度60km/h，為雙孔單向交通隧道。隧道左線長2432m，右線長2564m?？赏ㄐ形ｋU(xiǎn)品等機(jī)動車，屬一類城市隧道。根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2014）、《公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/TD70/2-02-2014），科學(xué)公園隧道應(yīng)設(shè)置機(jī)械通風(fēng)和排煙系統(tǒng)。4.1設(shè)計(jì)原則（1）正常交通工況下，通風(fēng)系統(tǒng)能稀釋隧道內(nèi)汽車行駛時排出的廢氣（如CO、煙塵），為司乘人員和隧道養(yǎng)維人員提供合適的洞內(nèi)空氣環(huán)境，為安全行車提供良好的能見度。（2）交通阻滯時向阻滯隧道提供一定通風(fēng)風(fēng)速排除污染氣體，使洞內(nèi)環(huán)境符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。（3）火災(zāi)事故情況下，通風(fēng)系統(tǒng)具有排煙能力，能控制煙塵的擴(kuò)散，為滯留在洞內(nèi)的司乘人員、救援人員提供一定量的新風(fēng)，并為疏散和救援創(chuàng)造有利條件。（4）在確保隧道安全可靠營運(yùn)的前提下，隧道通風(fēng)方案便于營運(yùn)管理和控制，同時適當(dāng)減少工程投資和復(fù)雜性。（5）貫徹國家能源政策，系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分考慮營運(yùn)能耗，設(shè)備選型注重性能優(yōu)良、技術(shù)先進(jìn)、效率高、噪聲低等方面的要求。（6）隧道口廢氣排放和通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行噪聲均應(yīng)滿足工程環(huán)境質(zhì)量要求。4.2通風(fēng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)本次設(shè)計(jì)隧道內(nèi)的通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《城市地下道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ221-2015)、《公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/TD70/2-02-2014），并結(jié)合本隧道的實(shí)際情況、現(xiàn)場條件、營運(yùn)經(jīng)濟(jì)性及國內(nèi)已建城市道路隧道通風(fēng)的實(shí)際營運(yùn)效果等綜合確定。為提高隧道內(nèi)空氣質(zhì)量，改善行車環(huán)境，降低隧道外排放的污染濃度，減少對城市環(huán)境的影響，有利于隧道影響區(qū)域的發(fā)展，本設(shè)計(jì)適當(dāng)提高隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。（1）隧道通風(fēng)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)1.隧道內(nèi)CO設(shè)計(jì)濃度δCOa.正常交通時，隧道洞內(nèi)CO的設(shè)計(jì)濃度δ=100cm3/m3；b.交通阻滯時，隧道內(nèi)各車道均以怠速行駛，平均車速vt≤10km/h，阻滯段的CO設(shè)計(jì)濃度δCO=150cm3/m3，阻滯長度不超過1000m，經(jīng)歷時間不超過20min；c.隧道內(nèi)養(yǎng)護(hù)維修時，隧道作業(yè)段空氣的CO允許濃度不大于30cm3/m3。2.隧道內(nèi)NO2設(shè)計(jì)濃度δNO2a.隧道內(nèi)20min內(nèi)的平均NO2設(shè)計(jì)濃度δNO2=1.0cm3/m3;b.隧道內(nèi)養(yǎng)護(hù)維修時，隧道作業(yè)段空氣的NO2允許濃度不大于0.12cm3/m3。（2）隧道通風(fēng)安全標(biāo)準(zhǔn)隧道煙塵設(shè)計(jì)濃度K見表1。表1隧道煙塵設(shè)計(jì)濃度K設(shè)計(jì)速度vt（km/h）10-30405060-80煙塵設(shè)計(jì)濃度K（m-1）0.01200.00750.00700.0065隧道內(nèi)養(yǎng)護(hù)維修時，隧道作業(yè)段空氣的煙塵允許濃度不大于0.0030m-1;工況車速≤30km/h時，應(yīng)采取交通管制或關(guān)閉隧道等措施。（3）隧道通風(fēng)舒適性標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)本工程交通量和隧道規(guī)模的特點(diǎn)，稀釋隧道內(nèi)空氣中異味的換氣要求如下：a.換氣頻率不低于每小時3次。b.隧道換氣風(fēng)速不低于1.5m/s。（4）隧道防災(zāi)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)本隧道排煙設(shè)計(jì)按權(quán)限同一時間內(nèi)發(fā)生一次火災(zāi)考慮，火災(zāi)發(fā)熱量取20MW?？v向排煙風(fēng)速不小于3.0m/s。（5）隧道風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)本隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速不大于10.0m/s。（6）噪聲標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)設(shè)備傳至隧道內(nèi)噪聲標(biāo)準(zhǔn)參考《公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)細(xì)則》對通風(fēng)設(shè)備噪聲要求及《工業(yè)衛(wèi)生設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為≤90dB（A）。通風(fēng)設(shè)備傳至隧道外噪聲標(biāo)準(zhǔn)按4類地區(qū)考慮為晝間≤70dB（A），夜間≤55dB（A）。（7）洞外隧道外區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)本隧道外環(huán)境區(qū)域執(zhí)行《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-1996）中的二級標(biāo)準(zhǔn)。一氧化碳（CO）日平均濃度≤4.00mg/m3，1小時平均濃度≤10.00mg/m3。4.3通風(fēng)計(jì)算參數(shù)表4.3-1隧道運(yùn)營通風(fēng)系統(tǒng)計(jì)算參數(shù)表隧道運(yùn)營通風(fēng)系統(tǒng)計(jì)算參數(shù)項(xiàng)目單位參數(shù)備注設(shè)計(jì)控制風(fēng)速正常交通控制風(fēng)速m/s≤10火災(zāi)工況控制風(fēng)速m/s3.0換氣工況控制風(fēng)速m/s≥2.5環(huán)境參數(shù)自然風(fēng)壓產(chǎn)生的自然風(fēng)速m/s2.5作為阻力考慮空氣密度kg/m31.2隨址夏季平均溫度℃20隨址夏季大氣壓力Pa96380計(jì)算行車速度正常行車速度km/h0-60交通阻滯車速km/h10汽車尾氣基準(zhǔn)排放量qCO（以2000年為起點(diǎn)）m3/輛·km0.007交通阻滯時取0.015,，長度不超過1000mqVi（以2000年為起點(diǎn)）m3/輛·km2折減系數(shù)（以2000年為起點(diǎn)）2.00%最大折減年限不超過30年火災(zāi)熱釋放率MW204.4交通量與交通組成交通量與交通組成是進(jìn)行通風(fēng)計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一，根據(jù)本工程的《工程可行性研究報(bào)告》，結(jié)合《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01-2003）確定交通量。隧道所在路段預(yù)測交通量見表3，預(yù)測各車型交通組成比例見表4。表3科學(xué)公園隧道所在路段交通量預(yù)測表名稱2025年2045年科學(xué)公園隧道（pcu/h）38324909表4各車型交通組成比例折算系數(shù)車型大貨車中貨車小貨車大客車小客車拖掛車2025年0.01680.07710.19770.36660.29830.04362045年0.02090.05230.230.34890.30260.04534.5隧道設(shè)計(jì)風(fēng)量經(jīng)對汽車調(diào)查資料的詳細(xì)分析，結(jié)合隧道內(nèi)空斷面積、縱坡、海拔高度、車輛構(gòu)成以及行車速度，分別計(jì)算各目標(biāo)設(shè)計(jì)年份隧道左右洞在正常運(yùn)營時稀釋洞內(nèi)CO和煙塵、換新風(fēng)除異味和防災(zāi)要求等工況的隧道全長計(jì)算需風(fēng)量。2025年、2045年需風(fēng)量計(jì)算見表5、6。表5科學(xué)公園隧道2025年各工況需風(fēng)量計(jì)算一覽表單位：m3/s工況車速左線右線CO煙霧稀釋異味CO煙霧稀釋異味60km/h83.34328.63367.5583.28328.88367.5550km/h93.18366.1993.11366.4740km/h125.01271.86124.92272.0830km/h133.35178.01133.25178.1520km/h250.03206.33249.84206.4910km/h（阻滯工況）火災(zāi)工況249249表6科學(xué)公園隧道2045年各工況需風(fēng)量計(jì)算一覽表單位：m3/s工況車速左線右線CO煙霧稀釋異味CO煙霧稀釋異味60km/h106.79421.08367.55106.71421.40367.5550km/h119.40469.20119.31469.5640km/h160.18348.34160.06348.6230km/h170.86228.08170.73228.2620km/h320.37264.37320.12264.5710km/h（阻滯工況）火災(zāi)工況2492494.6隧道通風(fēng)方案①全橫向通風(fēng)該通風(fēng)方式具有通風(fēng)效果好，理論上防災(zāi)排煙便捷，系統(tǒng)安全、性能穩(wěn)定，且不受通風(fēng)長度限制等優(yōu)點(diǎn)，更適用于單洞雙向交通隧道；但具有不能充分利用交通活塞風(fēng)、需要在隧道內(nèi)設(shè)置專用送風(fēng)道和排風(fēng)道、通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜、營運(yùn)費(fèi)用高等缺點(diǎn)?？茖W(xué)公園隧道初步確定采用鉆爆施工，隧道建設(shè)空間十分緊張，且為雙洞單向交通，不太適合采用全橫向通風(fēng)方式；同時，根據(jù)國內(nèi)目前隧道通風(fēng)的主流技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)來看，以及國內(nèi)類似工程經(jīng)驗(yàn)，不主張本隧道采用全橫向通風(fēng)方式。②半橫向通風(fēng)利用隧道作為進(jìn)風(fēng)或排風(fēng)道，另建設(shè)專用排風(fēng)道或送風(fēng)道，隧道斷面介于全橫向通風(fēng)和縱向通風(fēng)之間，可以利用部分活塞風(fēng)作用。半橫向式通風(fēng)，可使隧道內(nèi)的污染濃度大體上接近一致。其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)介于全橫向和縱向兩種通風(fēng)方式之間，適用長度和通風(fēng)區(qū)段的劃分極受限制。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，城市隧道一般不采用該通風(fēng)方式。③縱向通風(fēng)縱向通風(fēng)是使隧道氣流在行車道內(nèi)縱向流動的一種通風(fēng)方式，特別適用于單向行車的隧道。近年來，隨著國內(nèi)公路交通建設(shè)的飛速發(fā)展，該通風(fēng)方式廣泛應(yīng)用于各類隧道?？v向通風(fēng)可以充分利用車輛活塞風(fēng)作用，具有投資省，能耗低、運(yùn)行調(diào)節(jié)靈活等明顯的優(yōu)點(diǎn)。隧道發(fā)生火災(zāi)時，通風(fēng)氣流使煙氣和熱流擴(kuò)散的方向與行車方向一致，并控制隧道煙氣速度小于行車速度，保證位于火災(zāi)點(diǎn)前方的車輛迅速向前疏散，位于火災(zāi)點(diǎn)后放的車輛位于新風(fēng)區(qū)，不受煙氣和熱流的籠罩，可從隧道人口方向安全撤離。結(jié)論：根據(jù)《公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/TD70/2-02-2014），4.1.4長度小于5km的單向交通隧道可采用全射流縱向通風(fēng)方案；并根據(jù)隧道設(shè)計(jì)風(fēng)量的計(jì)算結(jié)果，得出各工況車速下的隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速值，經(jīng)計(jì)算隧道左、右線通風(fēng)設(shè)計(jì)風(fēng)速均在規(guī)范允許范圍內(nèi)（不大于10m/s）。因此，結(jié)合前述隧道及長度，從經(jīng)濟(jì)性和實(shí)施難度等方面綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用全射流縱向通風(fēng)方案。該通風(fēng)方式由隧道內(nèi)射流風(fēng)機(jī)群提供升壓，為隧道進(jìn)行通風(fēng)。由于射流縱向通風(fēng)可以充分利用車輛活塞風(fēng)作用，因此它具有投資省，能耗低、運(yùn)行調(diào)節(jié)靈活等明顯的優(yōu)點(diǎn)。隧道發(fā)生火災(zāi)時，通風(fēng)氣流使煙氣和熱流擴(kuò)散的方向與行車方向一致，并控制隧道煙氣速度小于行車速度，保證位于火災(zāi)點(diǎn)前方的車輛迅速向前疏散，位于火災(zāi)點(diǎn)后放的車輛位于新風(fēng)區(qū)，不受煙氣和熱流的籠罩，可從隧道人口方向安全撤離。由于射流縱向式通風(fēng)方式的諸多優(yōu)點(diǎn)，在公路隧道中得到廣泛的采用。隧道各工況下隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速m/s工況車速隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速（2025年）隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速（2045年）左線右線左線右線60km/h3.963.965.085.0850km/h4.424.425.665.6640km/h4.434.434.434.4330km/h4.434.434.434.4320km/h4.434.434.434.4310km/h8.618.619.039.034.7通風(fēng)設(shè)備選型與系統(tǒng)設(shè)置根據(jù)本隧道建筑限界空間尺寸，本設(shè)計(jì)科學(xué)公園隧道選用單機(jī)功率30kW、Φ1120mm型單向射流風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)進(jìn)出口均帶有消聲器，安裝于隧道建筑界限以外。在額定工作條件下，風(fēng)機(jī)整體設(shè)計(jì)使用壽命不低于20年，第一次大修前的安全運(yùn)行時間不少于18000h。隧道發(fā)生火災(zāi)時，射流風(fēng)機(jī)在250℃環(huán)境溫度下能正常可靠運(yùn)轉(zhuǎn)60min以上，消聲器保持性能穩(wěn)定。單臺風(fēng)機(jī)性能參數(shù)見表7。隧道風(fēng)機(jī)臺數(shù)的選擇依據(jù)：根據(jù)各工況下的最大需風(fēng)量及隧道阻力按風(fēng)機(jī)推力與對應(yīng)風(fēng)量進(jìn)行風(fēng)機(jī)臺數(shù)的選擇。表7單臺射流風(fēng)機(jī)性能參數(shù)項(xiàng)目單位性能參數(shù)葉輪直徑mm1120轉(zhuǎn)速rpm1450流量m3/s≥29.9出口風(fēng)速m/s≥30.3軸向推力N≥1043電機(jī)功率kW30防護(hù)等級IP55絕緣等級H級噪聲dB(A)68隧道射流風(fēng)機(jī)每兩臺為一組，布置方案見表8，表8射流風(fēng)機(jī)布置方案單位：臺科學(xué)公園隧道左線右線備注2025年14+414+4+號后為備用數(shù)量2045年18+418+4經(jīng)計(jì)算在保證安全的情況下近、遠(yuǎn)期風(fēng)機(jī)需要安裝風(fēng)機(jī)臺數(shù)差別不大，故采用一次安裝。4.8隧道通風(fēng)控制通風(fēng)控制按正常工況、阻滯工況和火災(zāi)工況三種情況分別設(shè)計(jì)。正常工況——隧道在設(shè)計(jì)速度60km/h-20km/h狀況下正常運(yùn)營時，交通風(fēng)力可以滿足隧道設(shè)計(jì)環(huán)境要求，所有風(fēng)機(jī)皆無需開啟，當(dāng)隧道行駛車輛速度下降，且環(huán)境衛(wèi)生要求不滿足要求時，根據(jù)實(shí)際需要，開啟部分射流風(fēng)機(jī)，以保持隧道設(shè)計(jì)環(huán)境衛(wèi)生條件。阻滯工況——該工況下，阻滯隧道的部分射流風(fēng)機(jī)開啟，以保持隧道設(shè)計(jì)環(huán)境衛(wèi)生條件。當(dāng)阻滯時間超過20min時，應(yīng)暫時關(guān)閉隧道入口，限制車輛進(jìn)入隧道?；馂?zāi)工況——火災(zāi)發(fā)生時，火災(zāi)隧道射流風(fēng)機(jī)根據(jù)火災(zāi)情況部分或者全部（非火災(zāi)點(diǎn)消防風(fēng)機(jī)）正向啟動運(yùn)行以保證火災(zāi)臨界風(fēng)速3.0m/s（方向與行車方向一致），防止煙氣倒流，同時相鄰隧道啟動入口端部分風(fēng)機(jī)的分組（必要時，相鄰隧道出口端風(fēng)機(jī)分組逆向運(yùn)行），以保持其內(nèi)部正壓，為人員疏散和消防人員進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場提供條件。人員及車輛疏散完畢后，進(jìn)入滅火階段通風(fēng)，滅火階段控制火災(zāi)上游風(fēng)速為2.0-3.0m/s。滅火工作完成后，正向開啟全部射流風(fēng)機(jī)將煙流從隧道出口排出。射流風(fēng)機(jī)采用在隧道供配電室就地手動控制及監(jiān)控中心遠(yuǎn)程手動控制和自動控制方式，由自動/手動開關(guān)切換。射流風(fēng)機(jī)為單向運(yùn)轉(zhuǎn)，隧道內(nèi)風(fēng)量通過風(fēng)機(jī)臺數(shù)控制，能在0到100%的額定風(fēng)量范圍內(nèi)有級調(diào)節(jié)。手動控制裝置設(shè)置在安全且易操作的地方，并有明顯的標(biāo)志和不受火災(zāi)、煙氣威脅的保護(hù)措施，操作按鈕距地面高度不超過1.5m。風(fēng)機(jī)即可單臺獨(dú)立運(yùn)行，又可并列雙臺成組運(yùn)行，要求做到能在實(shí)際營運(yùn)中隨時調(diào)整風(fēng)機(jī)運(yùn)行量。日常通風(fēng)時，應(yīng)優(yōu)先啟動累計(jì)運(yùn)行時間最短的機(jī)組。風(fēng)機(jī)在運(yùn)營期間應(yīng)交替運(yùn)行，不固定運(yùn)行某臺射流風(fēng)機(jī)，以延長其使用壽命。當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，火災(zāi)前方的車輛以正常車速迅速駛出隧道；通過設(shè)置的射流風(fēng)機(jī)將洞內(nèi)風(fēng)速控制在3.0m/s，使火災(zāi)煙塵順流出隧道，從而保證火災(zāi)后方的車輛處于安全狀態(tài)。隧道其中一洞發(fā)生火災(zāi)需進(jìn)行排煙及救援時，雙洞均應(yīng)進(jìn)行交通管制，同時啟動相應(yīng)通風(fēng)排煙系統(tǒng)。單向交通隧道著火點(diǎn)下游的橫通道防火門應(yīng)保持關(guān)閉狀態(tài)。4.9隧道防災(zāi)救援隧道入口段發(fā)生火災(zāi)a首先關(guān)閉隧道，禁止后續(xù)車輛駛?cè)搿迅速通知有關(guān)單位參加應(yīng)急救援，利用市政監(jiān)控設(shè)施發(fā)布相關(guān)信息。c火源點(diǎn)下游車輛按正常方式駛離隧道，火源點(diǎn)上游駕乘人員棄車經(jīng)隧道入口逃生。d在疏散撤離階段，隧道內(nèi)風(fēng)速控制不超過1.0m/s-1.5m/s，盡量減少對煙流的破壞，爭取人員逃生時間；在消防滅火階段，隧道內(nèi)風(fēng)速控制為2.0m/s-3.0m/s，將煙霧沿行車方向排出。隧道洞身段發(fā)生火災(zāi)a首先關(guān)閉隧道，禁止后續(xù)車輛駛?cè)搿迅速通知有關(guān)單位參加應(yīng)急救援，利用市政監(jiān)控設(shè)施發(fā)布相關(guān)信息。c火源點(diǎn)下游車輛按正常方式駛離隧道，火源點(diǎn)上游駕乘人員棄車經(jīng)火源點(diǎn)上游橫通道或隧道入口逃生。d在疏散撤離階段，隧道內(nèi)風(fēng)速控制不超過1.0m/s-1.5m/s，盡量減少對煙流的破壞，爭取人員逃生時間；在消防滅火階段，隧道內(nèi)風(fēng)速控制為2.0m/s-3.0m/s，將煙霧沿行車方向排出。隧道出口段發(fā)生火災(zāi)a首先關(guān)閉隧道，禁止后續(xù)車輛駛?cè)?。b迅速通知有關(guān)單位參加應(yīng)急救援，利用市政監(jiān)控設(shè)施發(fā)布相關(guān)信息c火源點(diǎn)下游車輛按正常方式駛離隧道，火源點(diǎn)上游駕乘人員棄車經(jīng)火源點(diǎn)上游橫通道或隧道入口逃生。d在疏散