隧道通風(fēng)照明課程設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書題 目 分離式（三）車道公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計 學(xué) 院 交通土建學(xué)院 專 業(yè) 城市地下空間工程專業(yè) 班 級 地下122 學(xué)生姓名 學(xué) 號 12 月 8 日至 12 月 12 日 共 1 周指導(dǎo)教師(簽字) 院長(主任)(簽字) 年 月 日第1 章 設(shè)計原始資料1.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（1） 隧道按規(guī)定的遠(yuǎn)期交通量設(shè)計，采用分離式單向行駛二車道隧道（上、下行分離）。（2） 隧道設(shè)計車速，隧道幾何線形與凈空按100km/h 設(shè)計，隧道照明設(shè)計速度按100km/h 設(shè)計。1.1.2 主要設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范1.公路隧道設(shè)計規(guī)范2.公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)

2、范3.王毅才主編，隧道工程，人民交通出版社，20084.公路隧道設(shè)計細(xì)則5.馬林頭隧道畢業(yè)設(shè)計6.鐵路隧道設(shè)計規(guī)范7.張慶賀、朱合華編，土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南隧道及地下工程分冊，中國水力水電出版社，19998.公路隧道施工技術(shù)規(guī)范9.關(guān)寶樹編著，隧道工程設(shè)計要點(diǎn)集，人民交通出版社，20101.2 工程概況隧道左洞樁號：ZK253+182 ZK255+350；右洞樁號：YK253+162 YK255+375。設(shè)計標(biāo)高為：進(jìn)洞口為11.20m，出洞口為：11.85m。按新奧法施工設(shè)計速度：100km/h設(shè)計交通量為：3800輛/h交通量組成為：汽油車：小型車：19%，中型車：19%，大型車：14

3、% 柴油車：小型車：18%，中型車：20%，大型車：10%1.3 隧道工程地質(zhì)概況 隧道地處鄂西南褶皺山區(qū)?？傮w上地勢陡峻，沖溝發(fā)育，為構(gòu)造剝蝕、溶蝕低中山地貌景觀。構(gòu)造剝蝕碎屑巖區(qū)屬峰叢峽谷低中山地貌，地面標(biāo)高高程10301570m，相對高程100-500m，地形起伏大，沖溝發(fā)育，地形陡峻，山頂呈渾圓狀，自然坡度多在25°60°左右，山脈沿北東走向延伸，山上植被發(fā)育較好；山坡較緩，局部陡峻，坡角一般15°40°，沖溝不甚發(fā)育，洼地寬闊平緩。隧道處于白果背斜的北西翼、金子山復(fù)向斜南東翼，呈現(xiàn)單斜構(gòu)造特征，依次出露志留系至三迭系地層，地層傾向310

4、6;330°，進(jìn)口段傾角為30°40°，出口段傾角變緩，約8°10°。斷裂構(gòu)造不發(fā)育。碎屑巖中主要發(fā)育兩組節(jié)理裂隙，走向分別為300340°及220250°，呈閉合狀。第2 章 隧道總體設(shè)計2.1 縱斷面設(shè)計本隧道的基本坡道形式設(shè)為單坡。坡道形式的選擇依據(jù)和縱坡坡度的主要控制因素為通風(fēng)問題和對汽車行駛的利害。隧道的縱坡以不防礙排水的緩坡為宜，坡度過大，對汽車行駛、隧道施工和養(yǎng)護(hù)管理都不利。單向通行的隧道設(shè)計成單坡對通風(fēng)是非常有利的，因汽車都是單坡行駛，發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的有害氣體少，對通風(fēng)也很有利。但是本隧道進(jìn)洞口和隧道出洞口高差較

5、小，采用 鑒于以上原因，隧道左洞：K253+182K254+270為2%的上坡，K254+270K255+350為1.951%的下坡 。 2.2.1 橫斷面設(shè)計隧道的建筑限界按100km/h時速進(jìn)行設(shè)計，建筑限界取值確定如下： 圖2.1 隧道建筑限界（單位：m）設(shè)計時速（100km/h)車道寬度側(cè)向?qū)挾葯z修道頂角寬度左側(cè)右側(cè)左側(cè)右側(cè)左側(cè)右側(cè)1003*3.750.501.001.001.000.501.00表2-1 建筑限界設(shè)置 （單位：m）2.2.2 緊急停車帶該隧道為長隧道，所以在行車方向的右側(cè)設(shè)置緊急停車帶。緊急停車帶的設(shè)置間距取750m，停車帶的路面橫坡取為水平。緊急停車帶的建筑限界、寬

6、度和長度見下圖：2.2.3 橫向通道上下行分離獨(dú)立雙洞的公路隧道之間應(yīng)設(shè)置橫向通道。人行橫通道間距設(shè)為500m，車行橫通道間距設(shè)置為750m，與緊急停車帶對應(yīng)布置。其建筑限界如下： 圖2.2 緊急停車帶建筑限界、寬度、長度（單位：m）圖2.3 a）人行橫通道建筑限界 b）車行通道建筑限界 （單位：m）2.2.2 內(nèi)輪廓設(shè)計 根據(jù)建筑限界，利用三心圓，得出各斷面內(nèi)輪廓如下圖： 圖2.4隧道正常斷面內(nèi)輪廓圖 （單位：m）圖2.5 隧道緊急停車帶內(nèi)輪廓圖（單位：m）第3章 隧道通風(fēng)設(shè)計3.1 通風(fēng)方式的確定隧道長度：左洞長度為2168m，右洞長度為2213m，交通量：3800輛/h，單向交通隧道。

7、（3-1） 故采用機(jī)械通風(fēng)，縱向射流式通風(fēng)方式。 3.2 需風(fēng)量計算3.2.1 CO排放量計算 依據(jù)規(guī)范，分別考慮工況車速100km/h，80km/h，60km/h，40km/h，20km/h，10km/h（阻滯），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7-1 所示：表 3-1 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)1008060402010i = 2%1.41.21.01.01.00.8i =1.9%1.21.01.01.00.80.8 0.60.7511.536 考慮CO 的海拔高度修正系數(shù)：平均海拔高度： 考慮CO 的車型系數(shù)如表：表3-2

8、考慮CO 的車型系數(shù)表 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貨車112.55.07.0 交通量分解：汽油車：小型車722，中型車722，大型車532柴油車：小型車684，中型車760，大型車380 計算各工況下全隧道CO 排放量： 當(dāng) =100km/ h時 其他各種工況車速下CO 的排放量用同樣的方法計算，得出計算結(jié)果如表7-3：表7-3 各工況車速下CO 的排放量工況車速（km/h）1008060402010CO 量（m3 / s ）0.04640.05350.05950.08920.19650.2856 最大CO 排放量：由上述計算可以看出，在工況車速為10km/h 時，

9、CO 排放量最大，為： 3.2.2稀釋CO的需風(fēng)量 根 據(jù) 技 術(shù) 要 求 ， CO 設(shè) 計 濃 度 為 ： 正 常 行 駛 = 200ppm ，發(fā)生事故時（15min） = 250ppm 隧址設(shè)計溫度tm=20,換算成為絕對溫度T=273+20 =293。 隧址大氣壓無實(shí)測值，按下式計算： 稀釋CO 的需風(fēng)量： 3.2.3煙霧排放量計算 取煙霧基準(zhǔn)排放量為： 考慮煙霧的車況系數(shù)為：fa=1.0 依據(jù)規(guī)范，分別考慮工況車速100km/h，80km/h，60km/h，40km/h，20km/h，10km/h（阻滯），不同工況下的速度修正系數(shù)fiv 和車密度修正系數(shù)fd 如表所示：表3-4 不同工

10、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)1008060402010i = 2%2.62.62.21.450.850.85i =1.9%0.550.550.550.550.40.40.60.7511.536 柴油車交通量如下：小型車684，中型車760，大型車380 考慮煙霧的海拔高度修正系數(shù)： 考慮煙霧的車型系數(shù)如表： 柴油車輕型貨車中型貨車重型貨車、大型貨車、拖掛車集裝箱車0.41.01.534 計算各工況下全隧道煙霧排放量當(dāng) =100km/ h時 算出各工況車速下的煙霧排放量如下表：工況車速（km/h）1008060402010煙霧量（m3 / s ）2.2872.858

11、73.3273.62744.53289.066 最大煙霧排放量：由上述計算可知，在工況車速為10km/h 時，煙霧排放量最大，為：3.2.4稀釋煙霧的需風(fēng)量 根據(jù)規(guī)范，取煙霧設(shè)計濃度為K= 0.0070m1 稀釋煙霧的需風(fēng)量為：3.2.5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： 3.2.6考慮火災(zāi)時排煙的需風(fēng)量取火災(zāi)排煙風(fēng)速為Vr=6m/s，則需風(fēng)量為： 結(jié)論：綜合以上計算可知道， 本隧道通風(fēng)量由稀釋煙霧的需風(fēng)量決定， 為3.3 通風(fēng)計算3.3.1 計算條件隧道長度：Lr=2186m隧道斷面積：Ar=107.5m2隧道當(dāng)量直徑：Dr=10.5m設(shè)計交通量：3800 輛/h大型車混

12、入率：r1=24%計算行車速度： t =100km/h=27.78m/s需風(fēng)量：隧道設(shè)計風(fēng)速：隧址空氣密度：=1.2 kg /m33.3.2 隧道內(nèi)所需升壓力 空氣在隧道內(nèi)流動受到的摩擦阻力及出入口損失率： 隧道兩洞口等效壓差： 交通風(fēng)產(chǎn)生的風(fēng)壓為： 汽車等效抗阻面積： 隧道內(nèi)車輛數(shù):則: 3.3.2 隧道內(nèi)所需升壓力因此，隧道內(nèi)所需要的升壓力為： 3.3.3 通風(fēng)機(jī)所需臺數(shù)900型射流風(fēng)機(jī)每臺的升壓力計算： 所以：合計需要160臺射流式風(fēng)機(jī)，按每組2臺布置，可布置80組共160臺，間距為27.4m。1120 型射流風(fēng)機(jī)所需臺數(shù)： 所以：合計需要98臺射流式風(fēng)機(jī)，按每組2臺布置，可布置49組共

13、98臺，間距為45.1m。第4章 隧道照明設(shè)計 隧道照明是消除隧道內(nèi)駕駛所引起的各種視覺問題的主要方法。由于隧道照明不分晝夜，電光照明費(fèi)用較高，因此，必須科學(xué)地設(shè)計隧道的照明系統(tǒng)，充分利用人的視覺能力，使隧道照明系統(tǒng)安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理。 該隧道進(jìn)、出口處地形緩和，植被條件良好，且隧道所在地空氣濕潤，因此洞外光線不是很強(qiáng)烈，對洞內(nèi)照明設(shè)計有利。本隧道左、右行道照明分別設(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、過渡段、中間段和出口段，照明計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)采用水泥混凝土地面和邊墻采用象牙色淡黃色油漆為計算條件。 4.1 洞外接近段照明 在照明設(shè)計中，車速

14、與洞外亮度是兩個主要的基準(zhǔn)值，本隧道設(shè)計車速為100 km/h，洞外亮度參照規(guī)范取值為4500cd/m2。在洞口土建完成時，應(yīng)采用黑度法進(jìn)行洞外亮度實(shí)測。實(shí)測值與設(shè)計值的誤差。如超出±25%，應(yīng)調(diào)整照明系統(tǒng)的設(shè)計。洞外亮度等級對隧道造價和營運(yùn)有很大的影響，又由于本隧道的所處位置走向近于東西向，地表植被條件良好，洞外光線不是太強(qiáng)烈，因此無需建造其他減光建筑，僅采取綠化措施降低洞外亮度：(1) 從接近段起點(diǎn)起，在路基兩側(cè)種植常青樹，(2) 恢復(fù)由于道路建設(shè)所損失的綠化。 接近段長度取洞外一個照明停車視距DS，對于縱坡為2%，設(shè)計時速為100km/h，取DS=149m。因此接近段長度取15

15、4m,接近段位于隧道洞外，其亮度來自洞外的自然條件，無需人工照明。4.2 洞內(nèi)照明（1） 入口段入口段的照明亮度th L 計算：入口段長度th D 計算：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），燈具對稱排列布置，加強(qiáng)照明由功率為400W 的加強(qiáng)燈組成，間距為1m，入口段燈具從洞口以內(nèi)10 m 處開始布置。（2） 過渡段： 在隧道照明中，介于入口段與中間段之間的照明區(qū)段稱為過渡段。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)時間。過渡段由TR1，TR2，TR

16、3 三個照明段組成。各段照明要求和設(shè)計如下： TR1 過渡段亮度計算：Ltr1 =0.3 Lth=0.3×202.5=60.75(cd/m2) 基本照明于中間段相同，加強(qiáng)照明由250W 功率的加強(qiáng)燈間距2m 對稱排列布置，TR1 過渡段長度根據(jù)規(guī)范取106m。 TR2 過渡段亮度計算：Ltr2 =0.1Lth =0.1×202.5=20.25(cd/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，對稱排列布置，間距8m，均勻布置在基本照明之間，其長度按規(guī)范中規(guī)定取值為Dtr2 =111m 。 TR3 過渡段亮度計算：Ltr3 =0.035Lth =7.

17、09(cd/m2)采用基本照明，不設(shè)加強(qiáng)照明。本段長度取167m。（3） 出口段： 本隧道為單向交通隧道，設(shè)置出口段照明，出口段長度取60m，亮度取中間段亮度的5 倍?；菊彰髟O(shè)置于中間段相同，加強(qiáng)照明為功率為400W 的加強(qiáng)燈，設(shè)置數(shù)量與基本照明燈相同。（4） 中間段： 中間段的照明基本任務(wù)是保證停車視距，中間段的照明水平與空氣透過率、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)計規(guī)范，中間段照明為9cd/m2 ，中間段的照明選用功率為150W 的夜燈（兼緊急照明，UPS 供電），燈具對稱排列布置，燈具橫向安裝范圍為行車道左右5.5 m 處，安裝高度為距路面5.1 m，縱向間距為5

18、m，燈具縱向與路面保持水平，橫向傾角為10°。 （5） 洞外引道照明： 隧道洞外引道布燈長度與路面亮度按規(guī)范取值如下： 長度取 180m，路面亮度取2.0cd /m2。因此光源考慮采用 150W 低壓鈉燈，燈具間距為8m。4.3 照明計算 4.3.1 中間段照明計算表4.1中間段照明計算表光源低壓鈉燈路面類型水泥砼路面功率150W路面寬度W=12.75m燈具TG87燈具安裝方式對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= 15000 lm燈具養(yǎng)護(hù)系數(shù)M=0.7燈具布置系數(shù)本設(shè)計為對稱布置N=2（1） 路面平均水平照度計算：（2） 路面亮度計算： 根據(jù)公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范可知，對于水泥砼路面，平均亮度和平均照度之間的關(guān)系可按下式計算：本設(shè)計取換算系數(shù)為11，則有代入式得：滿足規(guī)范要求。4.3.2 入口段照明計算本段照明有基本照明和加強(qiáng)照明組成，基本照明的照度和亮度與中間段相同，加強(qiáng)段照明計算見下表。入口