隧道標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)設(shè)計(jì)與計(jì)算

1、5通風(fēng)設(shè)計(jì)及計(jì)算在隧道運(yùn)營期間，隧道內(nèi)保持良好的空氣和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)。5.1 通風(fēng)方式的確定隧道長度：長度為840m,設(shè)計(jì)交通量N二1127.4輛/小時，雙向交通隧道。單向交通隧道，當(dāng)符合式(5.2.1)的條件時，應(yīng)采用縱向機(jī)械通風(fēng)。L-N>2x106(5.1)該隧道：遠(yuǎn)期，L-N=1127.4x24x840x0.10=2.27x1062x106故應(yīng)采用縱向機(jī)械通風(fēng)。5.2 需風(fēng)量的計(jì)算虎山公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)基本參數(shù)：道路等級車道數(shù)、交通條件設(shè)

2、計(jì)行車速度隧道縱坡平均海拔高度山嶺重丘三級公路雙向、兩車道、v=40km/h=11.11m/si=2%L=240mi=-2%L=600m1122H=(179.65+184.11)/2=181.88mL=30.84rA=67.26m2rD=9.25mrV=2.5m/sn隧道斷面周長隧道斷面當(dāng)量直徑自然風(fēng)引起的洞內(nèi)風(fēng)速空氣密度：p=1.20kg/m3隧道起止樁號、縱坡和設(shè)計(jì)標(biāo)高：隧道進(jìn)口里程樁號為K0+160,設(shè)計(jì)高程181.36米。出口里程樁號為K1,設(shè)計(jì)高程180.58米。隧道總長度L為840m。設(shè)計(jì)交通量：1127.4輛/h交通組成：小客大客小貨中貨大貨拖掛19.3%30.1%7.8%17.

3、3%22.6%2.9%汽柴比：小貨、小客全為汽油車中貨為0.68：0.32大客為0.71：0.29大貨、拖掛全為柴油車隧道內(nèi)平均溫度：取20oC5.2.1 CO排放量據(jù)JTJ026.11999公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范中關(guān)于隧道內(nèi)的CO排放量及需風(fēng)量的計(jì)算公式，行車速度分別按40km/h、20km/h、10km/h的工況計(jì)算。取CO基準(zhǔn)排放量為：q=0.01m3/輛kmco考慮CO的車況系數(shù)為：f二1.0a據(jù)JTJ026.11999公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范中，分別考慮工況車速40km/h、20km/h、10km/h，不同工況下的速度修正系數(shù)fiv和車密度修正系數(shù)fd如表5.1所示：平均海拔高度：

4、181.36+180.582=180.97m取f=1.45h表5.1不同工況下的速度修正系數(shù)和車密度修正系數(shù)取值工況車速（km/h）402010fivi=2%1.01.00.8fd1.536考慮CO的海拔高度修正系數(shù)：考慮CO的車型系數(shù)如表5.2：表5.2考慮CO的車型系數(shù)車型各種柴油車汽油車小客車旅行車、輕型貨車中型貨車大型客車、拖掛車fm1.01.02.55.07.0交通量分解：汽油車：小型客車218，小型貨車88，中型貨車133，大型客車241柴油車：中型客車62，大型客車98，大型貨車255，拖掛33計(jì)算各工況下全隧道CO排放量：按公式（5.3.1）計(jì)算，Q=TrqffffL£

5、;（Nf）（5.2.1）CO3.6X10coadhivmm6m=1式中Q隧道全長CO排放量貢/s）COqCO基準(zhǔn)排放量（m3/輛km）,可取0.01m3/輛km；coivmnNm當(dāng)v=40km/h時查表得到：q=0.01,coL1=240,1QCO=考慮CO的車況系數(shù)，取為1.0；車密度系數(shù)，按表5-1取值；-考慮CO的海拔高度系數(shù)，取f=1.45h考慮CO的縱坡車速系數(shù)，按表5-1取值考慮CO的車型系數(shù)，按表5-2取值；車型類別數(shù)；-相應(yīng)車型的設(shè)計(jì)交通量輛/h。fa=1.1,fd=1.5,fh=1.5,adhL2=600，fiv1=1.0,2iv1fiv2=1.0，x0.01x1.1x1.5

6、x1.45x1.0x8403.6x106x(218+62+98+255+33)xl.O+88x2.5+133x5+241x7_=0.0181m3/s其他各種工況車速下CO的排放量用同樣的方法計(jì)算，得出計(jì)算結(jié)果如表5.3：表5.3各工況車速下的CO的排放量工況車速(km/h)402010CO排放量(m3/s)0.01810.03040.0712最大CO排放量：由上述計(jì)算可以看出，在工況車速為10km/h時，CO排放量最大，為：Q=0.0712m3/sCO稀釋CO的需風(fēng)量根據(jù)技術(shù)要求，CO的設(shè)計(jì)濃度為：正常行駛8=200ppm，阻塞路段為5=300ppm隧址夏季設(shè)計(jì)溫度取20oC,換算成為絕對溫度

7、T=273+20=293K稀釋CO的需風(fēng)量按(5.3.2)公式計(jì)算：Q=°co-0-x106(5.2.2)req(CO)5pT0式中Qz)隧道全長稀釋CO的需風(fēng)量(m3/s)reqCO)5CO設(shè)計(jì)濃度(正常路段為250ppm，阻塞路段為300ppm)；p標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(kN/m2),取101.325kN/m2；0T隧址夏季的設(shè)計(jì)氣溫(K),取293K；p隧址設(shè)計(jì)氣壓，取為97.880kN/m2；T標(biāo)準(zhǔn)氣溫，取273K。0.0712101.325293Q=-X106req(co)20097.88273=395.5m3/s5.2.2 煙霧排放量取煙霧基準(zhǔn)排放量為：q=2.5m2/輛kmVI考

8、慮煙霧的車況系數(shù)為：f=1.0a(VI)依據(jù)JTJ026.11999公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范，分別考慮工況車速80km/h、60km/h、40km/h、20km/h以及交通阻塞(阻塞路段車速按10km/h及長度按1km計(jì)算)時，不同工況下的速度修正系數(shù)f和車密度修正系數(shù)f如iv(VI)d表所示：5.4不同工況下的f)和f工況車速(km/h)Lrv40d20104v(VI)i=1%1.10.720.72f1.536考慮煙霧的海拔高度系數(shù)平均海拔高度：181.36+180.582=180.97m，取f=1.25hm(VI)按公式(5.3.3)計(jì)算各工況車速下煙霧排放量：1""&

9、quot;f-L丈(-f)()mm(VI)m=1(5.2.3)考慮煙霧的車型系數(shù)如下表5.5表5.5考慮煙霧的車型系數(shù)f()m(V7)m(VI)柴油車輕型貨車中型貨車重型貨車、大型客車、拖掛車集裝箱車0.41.01.534Q=-q-f-f-f-fVI3.6X106VIa(VI)dh(VI)iv(VI)式中Q隧道全長煙霧排放量(m3/s)VIq煙霧基準(zhǔn)排放量(m3/輛-km)，可取2.5m2/輛-km；VI考慮煙霧的車況系數(shù)，按規(guī)范取值,取1.0；a(VI)h(VI)考慮煙霧的海拔高度系數(shù)，按規(guī)范查得取1.25車密度系數(shù)，按表5-4取值；考慮煙霧的縱坡車速系數(shù)，按表5-4取值；iv(VI)考慮煙

10、霧的車型系數(shù)，按表5-5取值；nD柴油車車型類別數(shù)。算出各工況車速下的煙霧排放量如下表5.6表5.6各工況車速下的煙霧排放量工況車速(km/h)402010煙霧量(m'/s)1.6342.1392.404最大煙霧排放量：由上述計(jì)算可知，在工況車速為10(km/h)時，煙霧排放量最大，為：Q=2.404m3/sVI稀釋煙霧的需風(fēng)量根據(jù)規(guī)范，正常時取煙霧設(shè)計(jì)濃度為K=0.0070m-i，交通阻滯時取煙霧設(shè)計(jì)濃度為K=0.0090m-i稀釋煙霧的需風(fēng)量按公式(5.3.4)計(jì)算：Q=v(5.2.4)req(VI)K式中Q隧道全長稀釋煙霧的需風(fēng)量(m3/s)req(VI)K煙霧設(shè)計(jì)濃度(m-i)

11、Q2.404Q=蘭=267.11m3/sreq(VI)K0.00905.2.3 稀釋空氣內(nèi)異味的需風(fēng)量取每小時換氣次數(shù)為5次，則有：req(異味)ALrnt(5.3.5)計(jì)算得：67.26x840Q=x5=156.94m3/sreq(異味)36005.2.4 交通阻滯時的通風(fēng)量計(jì)算CO設(shè)計(jì)濃度為d=300ppm煙霧設(shè)計(jì)濃度K=0.0090m-1取隧道長度L=1000m設(shè)計(jì)時速v=10km/h則有：交通阻滯時稀釋CO的需風(fēng)量0.0712101.325293Q=-x106reqlco)30097.88273=263.7m3/s交通阻滯時按煙霧排放量計(jì)算通風(fēng)量Q2.404Q=Qv=267.11m3/

12、sreq(VI)K0.0090結(jié)論綜合以上計(jì)算可知，本隧道的通風(fēng)量由煙霧排放量的需風(fēng)量決定，為Q=386.6m3/sreq(CO)5.3 通風(fēng)計(jì)算5.3.1計(jì)算條件隧道長度：L=840m隧道斷面面積：A=67.26m2r隧道斷面周長：G=30.84mr4D4x63.74隧道當(dāng)里直徑：D=r=8.27mrG30.84r設(shè)計(jì)交通量(遠(yuǎn)期)：1127.4輛/h需風(fēng)里：Q=386.6m3/sreq(CO)隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速：v=Qreq(CO)=386.6=5.75m/SrA67.26r隧址空氣密度：p=1.20kg/m3表5.7損失系數(shù)隧道壁面摩阻損失系數(shù)九0.02r隧道入口損失系數(shù)g0.65.3.2隧道

13、內(nèi)所需升壓力計(jì)算(1)自然風(fēng)阻力(1+g+九erLD-丿rAp=mL)1+g+九上erD丿r(5.3.1)式中g(shù)自然風(fēng)阻力(N/mJ；eg隧道入口損失系數(shù)，可按規(guī)范取值，取0.6；eV自然風(fēng)作用引起的洞內(nèi)風(fēng)速，取23m/s，取3；r式中式中式中則有：PL九-rDrArGr空氣密度，取1.2kg/m3隧道長度隧道壁面摩阻損失系數(shù)，可按規(guī)范取值，取0.02直徑，計(jì)算得D=9.25m；rm2），隧道斷面當(dāng)量隧道凈空斷面積隧道斷面周長。2)通風(fēng)阻抗力(Ap)rAp=rLD丿r(5.3.2)V隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速r交通通風(fēng)力(Ap)：tAAPAp=m-n-tA2r(V-V)2+t(+)r(5.3.3-1)Apt

14、交通通風(fēng)力；隧道內(nèi)與V同向的車輛數(shù)，rv與v同向的各工況車速(m/s)t(+)rA汽車等效阻抗面積(m2)mA=(1-r)-A-g+r-A-gm1cscs1clclN-L+;3600-vt(+)(5.3.3-2)(5.3.3-3)AcsAclg-csgclr1-小型車正面投影面積（m2）,可取2.13-大型車正面投影面積（m2）,可取5.37小型車空氣阻力系數(shù)，可取0.5；大型車空氣阻力系數(shù)，可取1.0；大型車比例，為0.556。m2；m2；A=(1-r)-A-g+r-A-gm1cscs1clcl=(1O.556)x2.13x0.5+0.556x5.37x1.0=3.46m2當(dāng)速度v=40km

15、/h=11.11m/s時,L_eD丿r自然風(fēng)阻力：1+g+x-通風(fēng)阻抗力：Ap=1+g+X-£V2=2rL_eD丿r(1+0.6+0.02xI9.25丿1+0.6+0.02x-840'I9.25丿1.2xx32=18.45N/m22£V22r1.2x一x5.7522840、=67.77N/m2交通通風(fēng)力：_AP1_mntA2+N-L1127.4x840n_+二二23.68+3600-v3600x11.11t(+)(v-v)2=x一x25.1x(11.11-5.75)2=41.52N/mt(+)r67.262r所需升壓力（Ap）：Ap=Ap+Ap-Apmrt=18.4

16、5+68.77-41.52_45.7(N/m2)其他各種工況車速下，隧道內(nèi)所需升壓力用同樣的方法計(jì)算，得出計(jì)算結(jié)果5.8：表5.8隧道內(nèi)所需升壓力計(jì)算結(jié)果表參數(shù)類另別ApmN/m2AprN/m2ApN/m2tApN/m2Ap取值N/m2n(輛)+ApN/m2t40km/h18.4568.7750.1741.5245.786.3720km/h18.4568.77100.260.8586.3710km/h18.4568.77200.5270.6916.535.4 通風(fēng)機(jī)臺數(shù)的計(jì)算在滿足隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速v_6.07m/s的條件下，射流風(fēng)機(jī)臺數(shù)可按式（5.4.1）r計(jì)算：Apj式中i所需射流風(fēng)機(jī)的臺數(shù)（臺）；Ap每臺射流風(fēng)機(jī)升壓力（N/m2）。每臺射流風(fēng)機(jī)升壓力按式（5.5.2）計(jì)算：A（vzAp_pv21一十耳（54.2）jjAIv丿rj式中v射流風(fēng)機(jī)的出口風(fēng)速（m/s）；A射流風(fēng)機(jī)的出口面積（m2）；耳射流風(fēng)機(jī)位置摩阻損失折減系數(shù)，按規(guī)范取值。（1）選擇900型射流風(fēng)機(jī)所需臺數(shù)900型射流風(fēng)機(jī)每臺的升壓力Ap的計(jì)算：j取v_25m/s，A_0.636m2，耳_0.8則有:代入得：Apj_1.2x252x063611-67.26Jx0.8二4.5(N/m2)故i=8637=19.2沁20(臺)4.5(2)選擇1120型射流風(fēng)機(jī)所需臺