隧道工程 教案08

1、第8章 隧道通風(fēng)8.1 概述1、隧道內(nèi)污染的形成（1） 施工期間：爆破、施工設(shè)備、瓦斯（2） 運(yùn)營(yíng)期間：汽車排放出的廢氣，CO和煙霧（3） 隧道內(nèi)突發(fā)事件的產(chǎn)生：火災(zāi)、消防、交通混亂2、改善隧道內(nèi)污染的途徑（1） 消除污染源-改造汽車（2） 濾毒濾煙設(shè)備，還原被污染空氣（3） 將污染空氣稀釋到容許濃度值以下（4） 突發(fā)事件應(yīng)急措施研究、隧道結(jié)構(gòu)研究、路面結(jié)構(gòu)研究3、隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)要考慮的主要問(wèn)題（1） 空氣中有害物質(zhì)的容許濃度：人的忍受程度、行車安全視距（2） 需風(fēng)量計(jì)算問(wèn)題：考慮交通量、排放量（3） 通風(fēng)方式及通風(fēng)設(shè)備選擇：經(jīng)濟(jì)性和耐久性8.2 空氣中有害物質(zhì)容許濃度1、確定隧道內(nèi)污染空氣中有

2、害物的設(shè)計(jì)濃度需要研究的問(wèn)題（1） 對(duì)汽車排放CO量的研究（2） 對(duì)汽車排放煙霧量及透明度的研究（3） 人在污染空氣中的適應(yīng)能力（4） 分別研究CO設(shè)計(jì)濃度和煙霧設(shè)計(jì)濃度2、CO設(shè)計(jì)濃度（1） 有害氣體濃度的表示：?jiǎn)挝惑w積被污染空氣中含有害氣體體積（2） 人體對(duì)各種濃度有害氣體的反映圖8.2.1 空氣中的CO濃度、吸人時(shí)間以及活動(dòng)狀狀態(tài)與CO-Hb飽和率之間的關(guān)系（3） CO設(shè)計(jì)濃度：與隧道長(zhǎng)度和通風(fēng)方式有關(guān)表8.2.2 CO設(shè)計(jì)濃度（ppm）隧道長(zhǎng)度（m）縱向通風(fēng)方式300250全橫向和半橫向通風(fēng)方式250200人車混合通行隧道1501003、煙霧設(shè)計(jì)濃度（1） 煙霧濃度定義：通過(guò)測(cè)定光線在

3、煙霧中的透過(guò)率來(lái)表示透過(guò)率是光線在污染空氣中的透過(guò)量與在潔凈空氣中的透過(guò)量之比： (8.2.1)式中：分別為同一光源的光通過(guò)污染空氣和潔凈空氣后的照度。 （8.2.3）式中：是光源光穿過(guò)lm厚的容許透光率，在隧道通風(fēng)與照明中，取100m，故其容許濃度。（2） 司機(jī)對(duì)煙霧濃度舒適度的評(píng)價(jià)當(dāng)煙霧濃度，透過(guò)率（ 100m）和車速不同時(shí)，對(duì)舒適程度的感覺(jué)也不同，表8.2.3是行車速度為40km/h時(shí)，司機(jī)對(duì)舒適水平的主觀評(píng)價(jià)。表8.2.3 司機(jī)對(duì)煙霧濃度的舒適度評(píng)價(jià)煙霧濃度（）100m處的透過(guò)率舒適水平主觀評(píng)價(jià)60空氣清潔50稍有煙霧40舒適度下降30不愉快的環(huán)境（3） 煙霧設(shè)計(jì)濃度：與光源和車速有關(guān)

4、表8.2.4 車速-路面亮度-煙霧濃度的關(guān)系計(jì)算行車速度（）100806040路面平均亮度（）9.04.52.51.50.00650.00700.00750.0090l 當(dāng)煙霧濃度達(dá)到0.012 1/m時(shí)，應(yīng)考慮采取交通管制等措施；l 隧道內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修時(shí)，煙霧濃度不大于0.0035 1/m4、其他有害物質(zhì)（1） 氮氧化物：柴油機(jī)主要排放的有害物質(zhì)，據(jù)調(diào)查，平均濃度為20mg/m3(接觸45分鐘)，只有少數(shù)人出現(xiàn)不適感，當(dāng)平均濃度為55mg/m3，全部人員有不適感；（2） 丙烯醛：是一種無(wú)色揮發(fā)性液體，對(duì)眼睛和呼吸道粘膜有劇烈刺激作用，如流淚等；（3） 二氧化硫：為具有強(qiáng)烈幸辣刺激性氣味的氣體

5、，進(jìn)入呼吸道后形成硫酸和亞硫酸，被氣管吸收引起各種炎癥。（4） 這些有害物質(zhì)的含量與CO和煙霧含量相比較小。8.3 需風(fēng)量計(jì)算1、按稀釋CO濃度計(jì)算新風(fēng)量（1） 計(jì)算方法l 通風(fēng)設(shè)計(jì)中，車輛有害氣體排放量及與之對(duì)應(yīng)的交通量都應(yīng)有明確的遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)年限，兩者應(yīng)相匹配；l 確定新風(fēng)量時(shí)，應(yīng)對(duì)計(jì)算行車速度以下的各工況車速按20km/h為一檔分別進(jìn)行計(jì)算，并考慮交通阻滯狀態(tài)取其較大者作為設(shè)計(jì)需風(fēng)量；l 在雙向交通隧道中，上坡較長(zhǎng)方向的交通量按設(shè)計(jì)交通量的60%進(jìn)行計(jì)算；l 首先計(jì)算汽車排放量，然后計(jì)算稀釋到容許濃度所需新風(fēng)量。（2） CO的排放量計(jì)算 （8.3.1）其中： 是隧道全長(zhǎng)CO排放量；是CO基準(zhǔn)

6、排放量輛km)，可取0.01；為考慮CO的車況系數(shù)，對(duì)高速公路、一級(jí)公路取1.0，對(duì)二、三、四級(jí)公路取1.11.2；是車密度系數(shù)，與車速有關(guān)，按表8.6取值；是考慮CO的海拔高度系數(shù)，按圖8.3.1取值；為相應(yīng)車型的設(shè)計(jì)交通量（輛/h）；為考慮CO的車型系數(shù)，按表8-7取值；為考慮CO的縱坡-車速系數(shù)，按表8.8取值；為車型類別數(shù)。L為隧道長(zhǎng)度，m（3） 稀釋CO到容許濃度的新風(fēng)量計(jì)算 （8.3.2）式中： 為隧道全長(zhǎng)稀釋CO的需風(fēng)量（）；標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，取101.325；是隧址設(shè)計(jì)氣壓；是標(biāo)準(zhǔn)氣溫，取273；為隧道夏季的設(shè)計(jì)氣溫。是CO設(shè)計(jì)濃度。2、按稀釋煙霧濃度計(jì)算新風(fēng)量煙霧排放量是以柴油車作

7、為計(jì)算依據(jù)，當(dāng)交通流組成柴油車比例大到某一限度以后，煙霧危害超過(guò)CO危害，因此，根據(jù)煙霧排放量計(jì)算所需通風(fēng)量成為重要問(wèn)題。（1） 煙霧排放量計(jì)算煙霧排放量按下式計(jì)算： （8.3.3）其中：是隧道全長(zhǎng)煙霧排放量（）；為煙霧基準(zhǔn)排放量輛km)，可取2.5輛km)；為考慮煙霧的車況系數(shù)，對(duì)高速公路、一級(jí)公路取1.0，對(duì)二、三、四級(jí)公路取1.21.5；是考慮煙霧的海拔高度系數(shù)，按圖8.3.2取值；為考慮煙霧的縱坡-車速系數(shù)，按表8.3.4取值；是考慮煙霧的車型系數(shù)，按表8.3.5取值；是柴油車車型類別系數(shù)；（2） 稀釋煙霧到容許濃度所需的新風(fēng)量計(jì)算所需新鮮風(fēng)量按下式計(jì)算： （8.3.4）為隧道全長(zhǎng)稀釋

8、煙霧的需風(fēng)量（）；為煙霧設(shè)計(jì)濃度（）。8.4 通風(fēng)方式及其選擇1、概述（1） 通風(fēng)方式Ø 自然通風(fēng)：自然風(fēng)（不穩(wěn)定） 交通風(fēng)（活塞風(fēng)）Ø 機(jī)械通風(fēng)：縱向通風(fēng)、橫向通風(fēng)、半橫向通風(fēng)、組合通風(fēng)（2） 如何選擇通風(fēng)方式l 確定所需風(fēng)量l 考慮自然通風(fēng)是否滿足l 選擇通風(fēng)方式（3） 通風(fēng)方式選擇與多種因素有關(guān)l 隧道類型：山嶺隧道、城市隧道、水底隧道l 交通量：近期、遠(yuǎn)期、某年限的交通量l 經(jīng)濟(jì)問(wèn)題：考慮工程費(fèi)、維修費(fèi)和養(yǎng)護(hù)費(fèi)l 地質(zhì)條件：大斷面開(kāi)挖的可行性2、自然通風(fēng)（1）自然風(fēng)壓阻力目前還沒(méi)有可靠的計(jì)算自然通風(fēng)的隧道最大容許長(zhǎng)度的一般算式。在隧道內(nèi)引起的總壓頭，可由下式計(jì)算：

9、（8.4.1）是自然風(fēng)阻力（）；為隧道入口損失系數(shù)，可取0.6；是隧道壁面摩阻損失系數(shù)；0.02L是隧道長(zhǎng)度；是自然風(fēng)作用引起的洞內(nèi)風(fēng)速（），可取23；為空氣密度（），可取1.2；為隧道斷面當(dāng)量直徑，為隧道凈空斷面積，為隧道斷面周長(zhǎng)。（2）交通風(fēng)壓阻力交通通風(fēng)力可按下式計(jì)算： （8.4.4）其中：是交通通風(fēng)力；是隧道內(nèi)與同向的車輛數(shù)；為隧道內(nèi)與反向的車輛數(shù)；是隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速ms；為與同向的各工況車速；為與反向的各工況車速；為汽車等效阻抗面積（汽車正投影面積）。（3）通風(fēng)阻抗力通風(fēng)阻抗力可按下式計(jì)算： （8.4.5）式中：（）。是隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速ms；由上所述，自然風(fēng)方向，隧道內(nèi)的風(fēng)向以及交通方向之間

10、可以有不同的組合方式。（4） 隧道內(nèi)壓力平衡條件為射流風(fēng)機(jī)群總升壓力（N/m2）（5） 射流風(fēng)機(jī)所需臺(tái)數(shù)計(jì)算在滿足隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速條件下，射流風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)為：為每臺(tái)射流風(fēng)機(jī)升壓力：是射流風(fēng)機(jī)出口面積；是射流風(fēng)機(jī)出口速度；射流風(fēng)機(jī)位置摩阻損失折減系數(shù)；3、是否設(shè)置通風(fēng)機(jī)的經(jīng)驗(yàn)判定（1） 雙向交通隧道（雙向交通） （8.4.2）（2） 單向交通隧道（單向交通） （8.4.3）式中：L為隧道長(zhǎng)度（m）；N為設(shè)計(jì)交通量（輛/h）。4、縱向通風(fēng)（1） 射流式通風(fēng)：在車道空間上方吊設(shè)射流風(fēng)機(jī)，用以升壓；（2） 有豎井的縱向式通風(fēng)：5、橫向通風(fēng)（1） 半橫向通風(fēng)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。送

11、風(fēng)式半橫向通風(fēng)是半橫向通風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)型式，新鮮空氣經(jīng)送風(fēng)管直接吹向汽車的排氣孔高度附近，對(duì)排氣直接稀釋，這對(duì)后續(xù)車很有利。污染空氣是在隧道上部擴(kuò)散，經(jīng)過(guò)兩端洞門(mén)排出洞外。（2） 全橫向通風(fēng)這種通風(fēng)方式同時(shí)設(shè)置送風(fēng)管道和排風(fēng)管道，隧道內(nèi)基本上不產(chǎn)生沿縱向流動(dòng)的風(fēng)，只有橫方向的風(fēng)流動(dòng)。（3） 混合式通風(fēng)6、通風(fēng)方式的選擇（1） 影響因素：隧道長(zhǎng)度、交通條件、地質(zhì)條件、氣象條件（2） 選擇原則：應(yīng)綜合考慮各種因素，以適用、經(jīng)濟(jì)為原則。第9章 隧道照明9.1 概述1、隧道照明的目的：把必要的視覺(jué)信息傳遞給司機(jī)，保證行車安全。2、人對(duì)光強(qiáng)變化的視覺(jué)問(wèn)題（1） 人的視覺(jué)：光入射人眼后產(chǎn)生的各種視覺(jué)l 光覺(jué)明暗

12、l 形覺(jué)物體形狀l 色覺(jué)顏色l 動(dòng)覺(jué)物體運(yùn)動(dòng)l 立體覺(jué)遠(yuǎn)近l 深度覺(jué)深淺（2） 白天進(jìn)洞（3） 白天出洞3、我國(guó)隧道照明狀況9.2 隧道照明基礎(chǔ)1、光的度量（1） 光通量 什么是光通量？ （流明） （9.2.1）式中：Km最大光譜光效能，683 lmw；V（）明視覺(jué)光譜光效率；光譜輻射通量，即在給定波長(zhǎng)為的附近無(wú)限小范圍內(nèi)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出輻射能量的平均值，單位為Wnm。輻射通量也稱輻射功率；光通量，lm。（2） 發(fā)光強(qiáng)度 什么是發(fā)光強(qiáng)度？ 光通量的角密度 cd 坎德拉 （9.2.2）若光源輻射的光通量是均勻的，則在立體角內(nèi)的平均光強(qiáng)I為： （9.2.3）（3） 照度 什么是照度？被照面上光通量

13、的面積密度照度是用來(lái)表示被照面上光的強(qiáng)弱，以被照?qǐng)鏊馔ǖ拿娣e密度來(lái)表示。取微小面積dA，入射的光通為d，則照度E為： （9.2.5）（4） 亮度 什么是亮度？ （9.2.11）太陽(yáng)的亮度：熒光燈：2、司機(jī)的視覺(jué)（1） 視野：人眼的視野較廣，大約100度范圍，上約50、下約75度（2） 視覺(jué)：視網(wǎng)膜上分布著兩種感光細(xì)胞，錐狀體和桿狀體細(xì)胞，根據(jù)光強(qiáng)度不同進(jìn)行工作。（3） 司機(jī)注視范圍（4） 司機(jī)的看視條件 隧道內(nèi)司機(jī)的看視條件有哪些？l 路面平均亮度l 路面亮度均勻度l 物體的亮度l 物體與背景的對(duì)比度l 觀察物體的有效時(shí)間l 旋光程度3、影響視覺(jué)的主要因素 影響司機(jī)視覺(jué)有哪些主要因素？（1）

14、適宜的亮度（2）對(duì)象大?。?）對(duì)象和背景的亮度對(duì)比（4）顏色對(duì)比（5）環(huán)境亮度（6）能見(jiàn)度（7）觀察時(shí)間長(zhǎng)短9.3 道路照明質(zhì)量1、路面平均亮度 隧道路面照明質(zhì)量有哪些要求？2、路面亮度均勻度 什么是視覺(jué)誘導(dǎo)性和光學(xué)誘導(dǎo)性？3、旋光限制 什么是墻效應(yīng)？4、誘導(dǎo)性9.4 隧道亮度曲線1、隧道照明區(qū)段劃分 隧道照明區(qū)段劃分哪些？長(zhǎng)隧道照明基本上可以按接近段、入口段、過(guò)渡段、中間段和出口段五個(gè)區(qū)段劃分； 隧道照明的任務(wù)是：不間斷地為司機(jī)獲得足夠視覺(jué)信息提供照明條件 什么是黑洞效應(yīng)？ 亮度變化速率太快，眼睛適應(yīng)遲緩。2、隧道亮度曲線 什么是隧道亮度曲線？ 沿道路軸線司機(jī)在白天所需要的路面亮度變化曲線；

15、9.5 隧道照明設(shè)計(jì) 隧道照明設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有哪些？1、確定光源和照明器2、照度計(jì)算3、燈具布置方案4、電源及配電方式第10章 隧道施工10.1 概述1、隧道施工的特點(diǎn)（1） 全部為隱蔽工程，地質(zhì)和水文十分重要；（2） 隧道結(jié)構(gòu)為一扁平結(jié)構(gòu)物，施工工作面少，工期長(zhǎng)；（3） 施工環(huán)境差，應(yīng)采取有效措施加以改善；（4） 工程施工不受季節(jié)變換及氣候變化的影響；2、隧道施工應(yīng)遵循的基本精神少擾動(dòng)，早噴錨，勤量測(cè)，緊封閉3、隧道施工方法及其選擇（1） 隧道施工方法l 礦山法：傳統(tǒng)方法、新奧法（鉆暴法）l 掘進(jìn)機(jī)法：TBM法、盾構(gòu)法l 明挖法：淺埋隧道，先開(kāi)挖，做隧道結(jié)構(gòu)后填土的方法；l 沉管法：l 頂管

16、法（2） 施工方法選擇需要考慮的因素l 工程的重要性l 地質(zhì)和水文條件l 施工技術(shù)和設(shè)備條件l 投資效益l 施工安全狀況l 環(huán)境污染及地面沉降要求等4、隧道施工技術(shù)的發(fā)展（1）加強(qiáng)施工中地質(zhì)勘探工作（2）加快隧道施工機(jī)械化（3）加強(qiáng)隧道施工新技術(shù)研究（4）加強(qiáng)隧道施工現(xiàn)代化管理10.2 新奧法施工1、全斷面開(kāi)挖方法：按隧道設(shè)計(jì)輪廓線一次爆破成型的施工方法（1） 開(kāi)挖施工程序l 鉆眼、裝藥l 爆破、開(kāi)挖l 清除危石、安設(shè)錨桿及噴射第一層混凝土l 出渣l 邊墻支護(hù)l 必要的二次支護(hù)l 下一循環(huán)（2） 優(yōu)點(diǎn)l 工序少l 干擾少l 工作空間大，大型機(jī)械方便運(yùn)轉(zhuǎn)l 進(jìn)度快（3） 注意的問(wèn)題l 搞清開(kāi)挖面

17、前方的地質(zhì)情況l 充分發(fā)揮施工機(jī)械效率l 保證施工環(huán)境良好、通風(fēng)l 施工人員對(duì)新奧法思想的理解2、臺(tái)階法（1） 長(zhǎng)臺(tái)階法： 上下可同時(shí)進(jìn)行（2） 短臺(tái)階法： （3） 超短臺(tái)階法：只能采取交替作業(yè)（4） 臺(tái)階法開(kāi)挖應(yīng)注意l 下半斷面開(kāi)挖應(yīng)在上半斷面開(kāi)挖初支護(hù)基本穩(wěn)定后進(jìn)行l(wèi) 下半邊墻開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)噴射混凝土，按規(guī)定做初支護(hù)l 量測(cè)工作及時(shí)，觀察頂、中、底部位的位移，及時(shí)支護(hù)3、分部開(kāi)挖法（1） 臺(tái)階分部開(kāi)挖（2） 單側(cè)壁導(dǎo)坑法（3） 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法4、施工中可能出現(xiàn)的問(wèn)題及對(duì)策p228表10-1，是人們長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐的總結(jié)10.3 不良地質(zhì)條件下的隧道施工1、概述（1） 隧道施工中的不良地質(zhì)類型l 溶

18、洞l 斷層l 松散地層l 流沙l 黃土l 膨脹土圍巖l 巖暴l 瓦斯地層（2） 開(kāi)挖和支護(hù)過(guò)程中可能造成的危害l 土石坍塌l 隧道支撐變形l 襯砌結(jié)構(gòu)斷裂l 嚴(yán)重影響施工進(jìn)度l 瓦斯地層會(huì)威脅施工安全（3） 不良地質(zhì)地段隧道施工原則 先治水、弱爆破、短開(kāi)挖、早襯砌、勤量測(cè)、強(qiáng)支護(hù)，穩(wěn)步推進(jìn)原則2、溶洞（1） 什么是溶洞？巖溶水的溶蝕作用為主，石灰?guī)r、石膏及白云巖等（2） 隧道開(kāi)挖遇到溶洞的處理方法：l 查明溶洞分布范圍及性質(zhì)l 常用處理方法：引、堵、越、繞3、塌方（1） 塌方的主要原因l 自然因素：地質(zhì)情況、受力狀態(tài)、地下水變化l 認(rèn)為因素：設(shè)計(jì)不周、施工方法不當(dāng)（2） 預(yù)防塌方的措施l 合理選擇施工