隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、.第五章隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)5.1 隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)在隧道運(yùn)營(yíng)期間 ，隧道內(nèi)保持良好的空氣是行車安全的必要條件。為了有效降低隧道內(nèi)有害氣體與煙霧的濃度，保證司乘人員及洞內(nèi)工作人員的身體健康，提高行車的安全性和舒適性，公路隧道應(yīng)做好通風(fēng)設(shè)計(jì)保證隧道良好通風(fēng)。黃土梁隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)主要考慮以下因素：（1）隧道長(zhǎng)度及線形 ，黃土梁隧道右線總長(zhǎng)為1415m ，風(fēng)阻力大 ，自然風(fēng)量小。（2）交通量：黃土梁隧道為高速公路隧道，車流量大 ，為 3641 輛 /h ，且主要為中型貨車和大型客車。（3）隧道內(nèi)交通事故 、火災(zāi)等非常情況 。（4）隧道工程造價(jià)的維修保養(yǎng)費(fèi)用等。根據(jù)公路隧道通風(fēng)照明規(guī)范 ，本隧道通風(fēng)應(yīng)滿足下列要

2、求：（1） 單向交通的隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速不宜大于10m/s ，特殊情況下可取 12m/s ，雙向交通的隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速不應(yīng)大于8 m/s ，人車混合通行的隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速不應(yīng)大于 7 m/s 。（2）風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲及隧道中廢氣的集中排放均應(yīng)符合環(huán)保的有關(guān)規(guī)定。（3）確定的通風(fēng)方式在交通條件等發(fā)生改變時(shí)，應(yīng)具有較高的穩(wěn)定性 ，并能適應(yīng)火災(zāi)工況下的通風(fēng)要求。（4）隧道運(yùn)營(yíng)通風(fēng)的主流方向不應(yīng)頻繁變化。.專業(yè)資料 .（5）CO 允許濃度正常狀態(tài) ：290 ppm ;阻滯狀態(tài) ：300 ppm 。5.1.1 通風(fēng)方式的確定右線隧道長(zhǎng)度 ：1415m ；交通量：3641 輛 /h ，單向交通隧道 ；LN14153641

3、5.152 1062106故采用機(jī)械通風(fēng) ，縱向射流式通風(fēng)方式 。5.1.2 需風(fēng)量計(jì)算黃土梁隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)基本參數(shù)：道路等級(jí) ：高速公路 ，分離式單向雙車道 （計(jì)算單洞 ）行車速度 ： 100km/h空氣密度 ：1.2kg / m3隧道起止樁號(hào) 、長(zhǎng)度、縱坡和平均海拔高度 ：右線樁號(hào) ： K25+705K27+120 ，長(zhǎng) 1415m ；縱坡：K25+705K26+600為 0.7%的上坡，K26+600K27+120 為-0.6% 的下坡；隧道的平均海拔高度H=1115m 。隧道斷面面積 ： Ar68.05m2隧道當(dāng)量直徑 ：4 車道空間斷面面積468.05Dr=8.41m同一面積的周邊長(zhǎng)3

4、2.38設(shè)計(jì)交通量 ：3641 輛/h交通量組成 ：.專業(yè)資料 .表 5.1交通量組成表比例小客車相應(yīng)車型汽油車柴油車小客20.10%732732100%大客18.40%670335100%小貨9.30%339169100%中貨33.10%120560350%50%大貨17.90%652326100%拖掛1.20%4415100%合計(jì)100%36412179隧道內(nèi)平均溫度 ： tm20C（ 1） CO 排放量 CO 基準(zhǔn)排放量 ： qco0.01m3 / 輛 gkm 考慮 CO 的車況系數(shù)為 ： f a1.0 根據(jù)規(guī)范 ，分別考慮工況車速100km/h ， 80km/h ， 60km/h ，4

5、0km/h ，20km/h 和 10km/h （阻滯條件下 ）的速度修正系數(shù)fiv 和車密度修正系數(shù) f d 如表 5.2 所示：表 5.2不同工況下的速度修正系數(shù)和車密度修正系數(shù)取值表工況車速 （ km/h ）1008060402010i=0.7%1.31.01.01.00.90.8fivi=-0.6%1.21.01.01.00.80.8f d0.60.7511.536.專業(yè)資料 . 考慮 CO 的海拔高度修正系數(shù) ：fhH4001115 4001 0.91 0.91.416001600 考慮 CO 的車型系數(shù)如下表 ：表 5.3考慮 CO 的車型系數(shù)表汽油車車型各種柴油車旅行車 、輕小汽車

6、中型貨車大型貨車型貨車fm112.557 計(jì)算各工況下全隧道CO 排放量：1nggfagggfivg g( N mgfm )QCO6 qcof d f hL3.6 10m 1n(N m gfm )= （ 335+302+326+15+732） 1+2.5+169+5301m 1=3642.5當(dāng) v=100km/h 時(shí)1QCO3.6 106 0.01 1.0 0.6 1.4 (1.34 895 1.2 520) 3642.5 0.0152 m3 / s其他工況車速下CO 的排放量用同樣的方法計(jì)算，得出計(jì)算結(jié)果如表5.4：表 5.4各工況車速下CO 的排放量工況車速1008060402010（ k

7、m/h ）CO 量0.01520.01500.02000.03010.05190.068（ m3 / s ）.專業(yè)資料 . 最大 CO 排放量：由上述計(jì)算可以看出 ，在工況車速為 20km/h 時(shí)， CO排放量最大 ，為 QCO0.068m3 / s 。（2）稀釋 CO 的需風(fēng)量 根據(jù)規(guī)范要求 ，CO 設(shè)計(jì)濃度為 ：正常行駛290 ppm ，發(fā)生事故時(shí)（ 20min ）300 ppm 隧道設(shè)計(jì)溫度 tm =20 ， 換算成絕對(duì)溫度T=273+20=293K 隧道大氣壓無(wú)實(shí)測(cè)值 ，按下式計(jì)算 ：gh9.8 1115P P0 eRT101325 e287 293102673.579 kPa 稀釋

8、CO 的需風(fēng)量 ：Orep ( CO)QCO gp0 gT106p T0代入數(shù)值得 ：0.0681013252936Orep (CO)()10240.08m3 / s（3）煙霧排放量 取煙霧基準(zhǔn)排放量為 ： qVI2.5m3 / 輛 km 考慮煙霧的車況系數(shù) ： fa1.0 根據(jù)規(guī)范 ，分別考慮工況車速100km/h ， 80km/h ， 60km/h ，40km/h ，20km/h 和 10km/h （阻滯條件下 ）的速度修正系數(shù)fiv 和車密度修正系數(shù) f d 及不同車速下的煙霧設(shè)計(jì)濃度K 如表 5.5 所示：表 5.5不同工況下的速度修正系數(shù)和車密度修正系數(shù)取值表工況車速 （ km/h

9、）1008060402010.專業(yè)資料 .i=0.7%2.62.21.31.00.680.68f ivi=-0.6%0.81.00.850.760.540.54fd0.60.7511.536K0.00650.0070.00750.0090.0100.010 柴油車交通量如下 ：柴油車：大客車 335 ，中貨車 302 ，大貨車 326，拖掛車 15 考慮煙霧的海拔高度修正系數(shù)：H400fh (VI )10.55代入數(shù)值得 ：1800f h( VI )11154001 0.551.221800 考慮煙霧的車型系數(shù)如表5.6 所示：表 5.6考慮煙霧的車型系數(shù)表柴油車重型貨車 、大型貨輕型貨車中型

10、貨車集裝箱車車、拖掛車0.41.01.534 計(jì)算各工況下全隧道的煙霧排放量：1nQVI6gggfd (VI )ggg g( N mf m(VI ) )3.6qVIfa (VI )fh (VI )fiv (VI )L10m 1代入相關(guān)數(shù)值得 ：QVI12.51.01.220.6(2.68950.8520) 13161063.61.8335 m3 / s.專業(yè)資料 .其他工況下的煙霧排放量如用同樣的方法計(jì)算，計(jì)算結(jié)果列入表5.7：表 5.7各工況車速下的煙霧排放量工況車速1008060402010（ km/h ）CO 量1.83352.0811.7902.1582.9754.080（ m3 /

11、s ）（4）稀釋煙霧的需風(fēng)量為 ：QVIOrep(VI )K式中：K 煙霧的設(shè)計(jì)濃度 ；代入相關(guān)數(shù)值 ，并將計(jì)算結(jié)果列入表5.8：表 5.8各工況車速下稀釋煙霧的需風(fēng)量工況車速1008060402010（ km/h ）需風(fēng)量282.08297.39238.67239.78297.5408.0（ m3 / s ）由上表可以看出工況車速為10km/h （阻滯條件）時(shí)，需風(fēng)量最大 ，為408 m3 / s。（5）稀釋空氣內(nèi)異味的需風(fēng)量取每小時(shí)換氣次數(shù)為5 次，則有：Orep (異)Ar gL n82.87 1415 5 162.86m3 / st3600由此可以看出 ，本隧道通風(fēng)量由稀釋煙霧的需風(fēng)量

12、決定，為Orep408m3 / s 。.專業(yè)資料 .5.1.3 通風(fēng)計(jì)算Vr408.06m / s68.05Vt2.78 m / sVn2.8m / s通風(fēng)阻抗力 ：Pr(1 e rg L )g gVr 2Dr 2式中：e 隧道入口阻力系數(shù) ，取 0.6；r 隧道墻面摩阻損失系數(shù) ，取 0.02。代入相關(guān)數(shù)值得 ：Pr (1 0.6 0.02 1000)1.2 628.41285.93Pa自然風(fēng)阻力 ：Pm(1er g L )g gVn 2Dr2式中： Vn 自然通風(fēng)引起的隧道內(nèi)平均風(fēng)速，取 2.8m/s 。代入數(shù)值得 ：Pm10001.22(1 0.6 0.02)22.88.4118.71P

13、a交通風(fēng)風(fēng)力 ：PtAm ggng(vtvr )2Ar2g3641 1415N L式中： ng182輛3600 vt2 3600 2.78.專業(yè)資料 .Am(1r1)gAcsg csr1gAc1 g c1其中： Acs 小型車正面投影面積 ，取 2.13m 2；cs 小型車空氣阻力系數(shù) ，取 0.5；Ac1 大型車正面投影面積 ，取 5.37m 2；c1 大型車空氣阻力系數(shù) ，取 1.0；r1 大型車混入率 ，本隧道中大車混入率為56%。代入公式得 ：Am (1 0.56)2.13 0.50.56 1.0 5.37 3.4758 m23.47581.22Pt182（2.78-6）68.052=

14、57.8Pa因此，隧道內(nèi)所需的升壓力為 ：PPrPnPt85.9318.7157.846.84Pa（3）900 型射流風(fēng)機(jī)所需臺(tái)數(shù)900 型射流風(fēng)機(jī)每臺(tái)的升壓力Pj 計(jì)算：Pjg j2 g g(1 )g式中： 射流式通風(fēng)機(jī)安裝位置摩阻損失折減系數(shù)，本隧道取 0.87 ；Aj 0.636,Aj0.6360.0093；Ar68.05j 25m / s,rj60.24 。25代入得：Pj1.22520.0093 (10.24)0.874.61Pa.專業(yè)資料 .P46.84（臺(tái)）取臺(tái)故： i4.6110.211Pj合計(jì)需要 11 臺(tái) 900 型風(fēng)機(jī)，按每組 2 臺(tái)布置，可布置 6 組共 12 臺(tái)，具有

15、一定的安全儲(chǔ)備 。（4）1000 型射流風(fēng)機(jī)所需臺(tái)數(shù)1000 型射流風(fēng)機(jī)每臺(tái)的升壓力Pg2 gg(1)gjj式中： 射流式通風(fēng)機(jī)安裝位置摩阻損失折減系數(shù)，本隧道取 0.87 ；AjAj0.7840.784,0.0115Ar68.0530m / s,r6j0.2j30代入得：Pj1.23020.0115(1 0.2)0.87 8.64Pa故： iP46.84（臺(tái)）取臺(tái)Pj8.645.46合計(jì)需要 6 臺(tái) 1000型風(fēng)機(jī)，按每組 2 臺(tái)布置，可布置 3 組共 6 臺(tái)，具有一定的安全儲(chǔ)備 。5.1.4 風(fēng)機(jī)設(shè)置選用 900 型射流風(fēng)機(jī) ，按每組 2 臺(tái)布置，布置 6 組共 12 臺(tái)，每組風(fēng)機(jī)間距為

16、200m 。5.2 隧道照明設(shè)計(jì)隧道照明是消除隧道內(nèi)駕駛所引起的各種視覺(jué)問(wèn)題的主要方法。由于隧道照明不分晝夜 ，電光照明消耗費(fèi)用較高 ，因此，必須科學(xué)的設(shè)計(jì)隧道照明系.專業(yè)資料 .統(tǒng)，充分利用人的視覺(jué)能力 ，使隧道照明系統(tǒng)安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理 。黃土梁隧道大致為東西走向，隧道左右線分別設(shè)置洞外和洞內(nèi)照明，洞外照明為接近段 ，洞內(nèi)照明為 ：入口段、過(guò)渡段、中間段和出口段 ，照明計(jì)算以照明燈具的資料為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并考慮了隧道內(nèi)采用水泥混凝土路面為計(jì)算條件。5.2.1 洞外接近段照明在照明設(shè)計(jì)中 ，車速與洞外亮度是兩個(gè)主要的基準(zhǔn)值，本隧道設(shè)計(jì)車速為100km/h ，洞外亮度參照規(guī)范取5000 cd /

17、m2 。在洞口土建完成時(shí) ，應(yīng)采用黑度法進(jìn)行懂外亮度實(shí)測(cè) 。實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值的誤差如超出25% ，應(yīng)調(diào)整照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。接近段長(zhǎng)度取洞外一個(gè)照明停車視距Ds，對(duì)于縱坡為 0.7%，設(shè)計(jì)時(shí)速為100km/h ，取 Ds=155m 。因此接近段長(zhǎng)度取155m ，接近段位于隧道洞外 ，其亮度來(lái)自洞外的自然條件，無(wú)需人工照明 。5.2.2 洞內(nèi)照明（1）入口段入口段的照明亮度Lth 計(jì)算：Lthk gL20( s)式中： Lth 入口段亮度（cd/m 2） ;k 入口段亮度折減系數(shù) ，本隧道按規(guī)范取值為0.045 ；L20( s) 洞外亮度 ，本隧道設(shè)計(jì)為5000cd/m 2。代入數(shù)值得 ：.專業(yè)資料

18、.Lth0.0455000225cd / m2入口段長(zhǎng)度 Dth 計(jì)算：Dth1.154Dsh1.5tan10式中： Dth 入口段長(zhǎng)度 ；D s 照明停車視距 ，本隧道按規(guī)范取值為155m ；h 洞口內(nèi)凈空高度 ，本隧道設(shè)計(jì)為 7.3m 。代入數(shù)值得 ：7.31.5Dth1.154 155145.36m入口段照明由基本照明和加強(qiáng)照明兩部分組成，基本照明燈具布置與中間段相同，同樣選用功率為 150W 的夜燈（兼緊急照明 ，UPS 供電），燈具對(duì)稱排列布置 ，加強(qiáng)照明由功率 400W 的加強(qiáng)燈組成 ，間距為 1m ，入口段燈具從洞口以內(nèi) 10m 開(kāi)始布置 。（2）過(guò)渡段在隧道照明中 ，介于入口段

19、與中間段之間的照明區(qū)段稱為過(guò)渡段。其任務(wù)是解決從入口段高亮度到中間段低亮度的劇烈變化給司機(jī)造成的不適應(yīng)現(xiàn)象 ，使之能有充分的適應(yīng)時(shí)間 。過(guò)渡段由 TR1,TR2 ,TR3 三個(gè)照明段組成 ，各段照明要求和設(shè)計(jì)如下 ： TR1 過(guò)渡段亮度計(jì)算 ：Ltr 10.3Lth0.322567.5cd / m2基本照明與中間段相同 ，加強(qiáng)照明由 250W 功率的加強(qiáng)等間距 2m 對(duì)稱排列布置， TR1 過(guò)渡段長(zhǎng)度根據(jù)規(guī)范取D tr1 =106m 。 TR2 過(guò)渡段亮度計(jì)算 ：.專業(yè)資料 .Ltr 20.1Lth0.122522.5cd / m2基本照明與中間段相同 ，加強(qiáng)照明由功率為250W 的加強(qiáng)燈組成

20、 ，對(duì)稱排列布置，間距 8m ，均勻布置在基本照明之間，其長(zhǎng)度按規(guī)范中規(guī)定取Dtr 2111m 。 TR3 過(guò)渡段亮度計(jì)算 ：Ltr 30.035Lth0.0352257.875cd / m2采用基本照明 ，不設(shè)加強(qiáng)照明 ，本段長(zhǎng)度根據(jù)規(guī)范取Dtr 3167m 。（3）出口段本隧道為單向交通隧道 ，設(shè)置出口照明段 ，出口段長(zhǎng)度取 60m ，亮度取中間段亮度的 5 倍 ?；菊彰髟O(shè)置與中間段相同，加強(qiáng)照明為功率400W 的加強(qiáng)燈，設(shè)置數(shù)量與基本照明燈相同。（4）中間段中間段的照明任務(wù)是保證停車視距，中間段的照明水平與空氣透過(guò)率、行車速度以及交通量等因素有關(guān)。根據(jù)公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范，中間段照

21、明為 9.0cd/m 2 ，中間段的照明選用功率 150W 的夜燈 （兼緊急照明 ，UPS 供電），燈具對(duì)稱排列布置 ，燈具橫向安裝范圍為行車道左右5.5m 處，安裝高度為 5.1m ，縱向間距 6m ，燈具縱向與路面保持水平 ，橫向傾角為 10 。（5）洞外引洞照明隧道洞外引道布燈長(zhǎng)度與路面亮度按規(guī)范，長(zhǎng)度取 180m ，路面亮度取2.0cd/m 2 ，因此光源考慮采用150W 高壓鈉燈 ，燈具間距為 8m 。.專業(yè)資料 .5.2.3 照明計(jì)算中間段照明計(jì)算 ：（1）路面平均水平照度計(jì)算 ：g gg0.4 15000 0.7 2EavMN155.56lxg9 6W S表 5.9中間段照明計(jì)算

22、表光源高壓鈉燈路面類型水泥混凝土路面功率150W路面寬度W=9m燈具TG87燈具安裝方式對(duì)稱排列布置燈具利用系數(shù)0.4燈具間距S=6m燈具光通量15000lm燈具養(yǎng)護(hù)系數(shù)M=0.7燈具布置系數(shù)本設(shè)計(jì)為對(duì)稱布置N=2（2）路面亮度計(jì)算 ：根據(jù)功率隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范可知，水泥混凝土路面 ，平均亮度和平均照度之間的關(guān)系可按下式計(jì)算：EavLav(10 13)本設(shè)計(jì)取換算系數(shù)為12，代入上式得 ：Lav155.5612.96cd / m29cd / m212滿足規(guī)范要求 。入口段照明計(jì)算 ：本段照明由基本照明和加強(qiáng)照明組成，基本照明的照度和亮度與中間段相同，加強(qiáng)段照明見(jiàn)表 5.10 ：.專業(yè)資料 .

23、表 5.10入口段照明計(jì)算表光源高壓鈉燈路面類型水泥混凝土路面功率150W路面寬度W=9m燈具TG87燈具安裝方式對(duì)稱排列布置燈具利用系數(shù)0.4燈具間距S=1m燈具光通量40000lm燈具養(yǎng)護(hù)系數(shù)M=0.7燈具布置系數(shù)本設(shè)計(jì)為對(duì)稱布置N=2用上述方法可計(jì)算加強(qiáng)照明對(duì)路面平均水平照度為：g ggEavMN 0.4 40000 0.7 2W gS2488.89lx9 1路面亮度為 ：Lav2488.89207.41cd / m212基本照明亮度與加強(qiáng)照明亮度的疊加值為：Lav207.4112.96220.37cd / m2202.5cd / m2滿足規(guī)范要求 。過(guò)渡段照明計(jì)算 ：（1） TR1 段照明計(jì)算 ：與入口照明計(jì)算方法相同，基本照明段與中間段相同，加強(qiáng)段照明計(jì)算資料見(jiàn)表 5.11：表 5.11過(guò)渡段 TR1 照明計(jì)算表光源高壓鈉燈路面類型水泥混凝土路面功率250W路面寬度W=9m燈具TG87燈具安裝方式對(duì)稱排列布置.專業(yè)資料 .燈具利用系數(shù)0.4燈具光通量25000lm燈具布置系數(shù)燈具間距S=2.0m燈具養(yǎng)護(hù)系數(shù)M=0.7本設(shè)計(jì)為對(duì)稱布置N=2用上述方法可計(jì)算加強(qiáng)照明對(duì)路面平均水平照度為：g ggMN 0.4 25000 0.7 2Eav777.789lxW gS9 3路面亮度為 ：Lav777.7864.81cd /