隧道工程課件之隧道運(yùn)營及養(yǎng)護(hù)維修

1、 s o u t h w e s t j I a o t o n g u n I v e r s I t y西南交通大學(xué)Southwest Jiaotong University隧道工程課程第 十六 講隧道運(yùn)營及養(yǎng)護(hù)維修 隧道運(yùn)營通風(fēng) 公路隧道照明 隧道防災(zāi)救援技術(shù) 隧道養(yǎng)護(hù)維修第十六講隧道運(yùn)營及養(yǎng)護(hù)維修第一節(jié) 隧道運(yùn)營通風(fēng)隧道運(yùn)營及養(yǎng)護(hù)維修主 要 內(nèi) 容營運(yùn)通風(fēng)的目的及衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)營運(yùn)通風(fēng)系統(tǒng)的控制營運(yùn)通風(fēng)的主要方式營運(yùn)通風(fēng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 截止“十一五”末，中國高速公路里程達(dá)7萬余km，其中公路隧道7300余座，總延長5000余公里，居世界首位。如何實(shí)現(xiàn)營運(yùn)的安全與節(jié)能是高速公路隧道監(jiān)控所面臨的巨

2、大挑戰(zhàn)。尤其在西部山區(qū)，公路隧道更是呈現(xiàn)兩大特點(diǎn)： 特長隧道數(shù)量巨大：共有特長隧道（長度大于3000m）256座，長度達(dá)1138km，其中大部分集中在重慶、四川、云南、貴州等西部省市，僅重慶市長度超過5000m的特長隧道就達(dá)13座。 大規(guī)模隧道群集中出現(xiàn)：隧道集中化趨勢越來越明顯，以大規(guī)模隧道群的形式頻繁出現(xiàn)，在山區(qū)高速公路中尤為突出；以重慶市為例，間距在5km以下的隧道占了近80%。 高速公路隧道運(yùn)營通風(fēng)的目的及衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 特長高速公路隧道的涌現(xiàn)也帶來了兩大難題：通風(fēng)及防災(zāi)問題。 合理的通風(fēng)方式既可以保證隧道內(nèi)舒適的行駛環(huán)境，又可以降低電能消耗，并積極的預(yù)防災(zāi)害的發(fā)生。而且隧道通風(fēng)方式也決定了

3、隧道防災(zāi)救援的組織形式。因而營運(yùn)通風(fēng)對于特長高速公路隧道來說是具有十分重要的意義。 高速公路隧道運(yùn)營通風(fēng)的目的及衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)1、通風(fēng)的目的 運(yùn)營隧道的通風(fēng)，實(shí)際上是一項(xiàng)環(huán)境保護(hù)工程，包括隧道內(nèi)環(huán)境和隧道外環(huán)境，但高速公路隧道一般位于野外，故以隧道內(nèi)環(huán)境的保護(hù)為重點(diǎn)。 汽車行駛時(shí)將會排放大量的廢氣，并對周圍的空氣造成污染。由于隧道結(jié)構(gòu)的特殊性，空氣污染的程度將更為嚴(yán)重，甚至威脅人體健康、增加行車危險(xiǎn)性，因而需要對運(yùn)營隧道進(jìn)行通風(fēng)。 高速公路隧道運(yùn)營通風(fēng)的目的及衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)CO的產(chǎn)生原因： 烴類不完全燃燒的產(chǎn)物。汽油車和柴油車都會排放。煙霧的產(chǎn)生原因： 重?zé)N不完全燃燒生成的炭顆粒。主要為柴油車排放。車輛行

4、駛時(shí)卷起的塵埃。 汽車排放的污染物包括CO、NOx、CO2、SO2和煙霧等，其中以CO和煙霧對隧道運(yùn)營環(huán)境的影響較為突出。 高速公路隧道運(yùn)營通風(fēng)的目的及衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)CO的危害：煙霧的危害： CO進(jìn)入人體過多，就會導(dǎo)致氧氣在血液中的輸送量不足，引起頭痛、眩暈、嘔吐，嚴(yán)重時(shí)甚至引起昏迷、死亡。 煙霧濃度主要影響行車安全。煙霧濃度越大，隧道內(nèi)能見度越低，增大行車的危險(xiǎn)性。 通風(fēng)的目的主要在于稀釋空氣中的CO、煙霧和空氣中的異味。 高速公路隧道運(yùn)營通風(fēng)的目的及衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)2、洞內(nèi)營運(yùn)環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)1 全橫向通風(fēng)方式與半橫向通風(fēng)方式時(shí)，CO設(shè)計(jì)濃度如下表（采用縱向通風(fēng)方式時(shí)可按下表各值提高50ppm取值）注：隧道

5、長度為1000m3000m時(shí)，可按插值法取值CO設(shè)計(jì)濃度（）：交通阻滯（平均車速為10km/h時(shí)）時(shí)，阻滯段的平均CO設(shè)計(jì)濃度可取300ppm，經(jīng)歷時(shí)間不超過20min。 高速公路隧道運(yùn)營通風(fēng)的目的及衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)煙霧設(shè)計(jì)濃度（K）：煙霧設(shè)計(jì)濃度不但與車速有關(guān)，而且與亮度、光源有關(guān)。煙霧設(shè)計(jì)濃度（鈉光燈源）如下表 高速公路隧道運(yùn)營通風(fēng)的目的及衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)煙霧濃度達(dá)到0.012m-1時(shí)，應(yīng)采取交通管制措施。隧道內(nèi)進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)時(shí)，現(xiàn)場煙霧濃度不大于0.0035m-1。通風(fēng)方式自然通風(fēng)機(jī)械通風(fēng)交通量小且隧道短時(shí)交通量大且隧道長時(shí)其中：L隧道長度(m)； N設(shè)計(jì)交通量(輛/h)。LN=2106采用機(jī)械通風(fēng)辨別

6、式：高速公路隧道營運(yùn)通風(fēng)的主要方式機(jī)械通風(fēng)縱向通風(fēng)半橫向通風(fēng)橫向通風(fēng)組合方式高速公路隧道營運(yùn)通風(fēng)的主要方式縱向通風(fēng)全射流式集中送入式集中排出式豎井送排式（1）縱向式通風(fēng)組合式基本特征：通風(fēng)風(fēng)流沿隧道縱向流動。 高速公路隧道營運(yùn)通風(fēng)的主要方式 全射流通風(fēng)方式射流風(fēng)機(jī)高速公路隧道營運(yùn)通風(fēng)的主要方式污染物濃度分布情況 在全射流縱向通風(fēng)方式下，空氣沿隧道縱向流動，新鮮空氣從隧道的一端進(jìn)入，而從另一端排出?？諝庠谒淼纼?nèi)的流動過程中，不斷地有車輛從中穿過并排出污染物，這樣導(dǎo)致空氣內(nèi)的污染物越積越多，到達(dá)出洞端時(shí)，空氣中的污染物濃度達(dá)到了最大值。 高速公路隧道營運(yùn)通風(fēng)的主要方式理論分布實(shí)際分布高速公路隧道營

7、運(yùn)通風(fēng)的主要方式壓力分布情況 集中送入式通風(fēng)示意圖高速公路隧道營運(yùn)通風(fēng)的主要方式壓力分布污染物濃度分布高速公路隧道營運(yùn)通風(fēng)的主要方式 集中排出式示意圖高速公路隧道營運(yùn)通風(fēng)的主要方式壓力分布污染物濃度分布高速公路隧道營運(yùn)通風(fēng)的主要方式 豎井送排式高速公路隧道營運(yùn)通風(fēng)的主要方式示意圖壓力分布高速公路隧道營運(yùn)通風(fēng)的主要方式污染物濃度分布（2）半橫向式通風(fēng) 基本特征：由隧道通風(fēng)道送風(fēng)或排風(fēng)，由洞口沿隧道縱向排風(fēng)或抽風(fēng) 。 半橫向式通風(fēng)送風(fēng)半橫向式排風(fēng)半橫向式高速公路隧道營運(yùn)通風(fēng)的主要方式 送風(fēng)半橫向式高速公路隧道營運(yùn)通風(fēng)的主要方式示意圖 排風(fēng)半橫向式高速公路隧道營運(yùn)通風(fēng)的主要方式示意圖（3）橫向式通風(fēng)

8、 基本特征：分別設(shè)有送風(fēng)道和排風(fēng)道，通風(fēng)風(fēng)流在隧道內(nèi)做橫向流動 。 高速公路隧道營運(yùn)通風(fēng)的主要方式示意圖（4）各種通風(fēng)方式的比較特征縱向式半橫向式全橫向式全射流式集中送入式集中排除式豎井送排式送風(fēng)式排風(fēng)式工程造價(jià)低一般一般一般較高較高高交通風(fēng)利用很好很好部分較好很好較好不好不好技術(shù)難度不難一般一般稍難稍難稍難難分期實(shí)施易不易不易不易難難難運(yùn)營費(fèi)低一般一般一般較高較高高洞內(nèi)噪音較大口部較大較小較小小小小洞口環(huán)保不利不利有利一般一般有利有利火災(zāi)排煙不便不便較方便較方便方便方便有效高速公路隧道營運(yùn)通風(fēng)的主要方式第二節(jié) 公路隧道照明隧道運(yùn)營及養(yǎng)護(hù)維修司乘人員從洞外駛?cè)攵粗袝惺裁礃拥母杏X？ 黑洞效應(yīng)就

9、像駛?cè)牒诙匆粯?；無法看清洞內(nèi)的情況；要適應(yīng)洞內(nèi)的環(huán)境還需要一段時(shí)間；心理上的恐慌，害怕 高速公路隧道照明司乘人員從洞內(nèi)駛出洞外時(shí)又會有什么樣的感覺？ 白洞效應(yīng)強(qiáng)烈的眩光；無法看清洞外路面的情況；要適應(yīng)洞外的環(huán)境也需要一段時(shí)間；心理上的恐慌，害怕 高速公路隧道照明照明的目的在于：消除或減輕駛?cè)胨淼罆r(shí)的黑洞效應(yīng)消除或減輕駛出隧道時(shí)的白洞效應(yīng)為隧道內(nèi)行駛的車輛提供安全的形車環(huán)境 高速公路隧道照明 隧道側(cè)壁貼瓷磚（或涂料等）、交通誘導(dǎo)標(biāo)志等可以提高照明效果。 高速公路隧道照明 采用遮陽棚、遮光棚、削竹式洞門形式、植被減光等措施可以減輕黑洞或白洞效應(yīng)。 高速公路隧道照明4.公路隧道照明的計(jì)算P洞孔或棚口

10、S接近段起點(diǎn)A適應(yīng)點(diǎn)d適應(yīng)距離洞外亮度適應(yīng)點(diǎn)亮度入口段亮度過渡段亮度中間段亮度過渡段1、2、3分段長度各種照明段亮度與長度 高速公路隧道照明第三節(jié) 隧道防災(zāi)救援技術(shù)隧道運(yùn)營及養(yǎng)護(hù)維修1. 公路隧道防災(zāi)救援必要性 交通事故每天都在發(fā)生，而當(dāng)隧道中發(fā)生事故，會對整個(gè)路段產(chǎn)生嚴(yán)重影響，影響人民生命財(cái)產(chǎn)安全。 隧道防災(zāi)救援技術(shù) 公路隧道的防災(zāi)救援設(shè)計(jì)，應(yīng)貫徹以下原則：以人為本，預(yù)防為主，消防相結(jié)合；監(jiān)控有效，措施有力，疏散有序，助救與自救相結(jié)合；早期發(fā)現(xiàn)，及時(shí)滅火，移動式和固定式滅火相結(jié)合。防災(zāi)救援需要有利的監(jiān)控體系作為支撐。隧道監(jiān)控系統(tǒng)通風(fēng)控制系統(tǒng)照明控制系統(tǒng)交通控制系統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)閉路電視系統(tǒng)有線

11、廣播系統(tǒng)其他系統(tǒng) 隧道防災(zāi)救援技術(shù)2.隧道監(jiān)控系統(tǒng)3.隧道消防設(shè)計(jì) 隧道建筑消防設(shè)計(jì) 具體包括對公路隧道的建筑構(gòu)造、建筑布局、防火分隔和消防車道等分項(xiàng)的設(shè)計(jì)。 安全疏散設(shè)計(jì) 隧道的安全疏散設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)考慮車輛的安全疏散。車輛安全疏散分為三個(gè)部分:一是洞外的交通組織，二是起火點(diǎn)附近的車輛疏散，三是洞內(nèi)遠(yuǎn)離起火點(diǎn)部位的車輛疏散。 隧道防災(zāi)救援技術(shù) 防排煙設(shè)計(jì)高速公路隧道為獨(dú)立雙孔隧道，因而在其發(fā)生火災(zāi)時(shí)通常將非火災(zāi)隧道作為逃生和救援的通道，而將火災(zāi)隧道做為排煙的通道。 隧道防災(zāi)救援技術(shù) 滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)長隧道滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)包括消火栓系統(tǒng)、固定滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)和滅火器配置。根據(jù)長隧道火災(zāi)特點(diǎn)，應(yīng)以水、輕水泡沫

12、為主要滅火劑，局部采用其他滅火系統(tǒng)。 隧道防災(zāi)救援技術(shù) 火災(zāi)自動檢測報(bào)警系統(tǒng)國外研究資料及國內(nèi)的火災(zāi)試驗(yàn)表明，火勢發(fā)展在火災(zāi)初期有一個(gè)火勢急劇發(fā)展的階段，一般在起火后210分鐘內(nèi)，溫度就達(dá)到最高。因此，隧道的火災(zāi)要早期發(fā)現(xiàn)，及時(shí)滅火，將其撲滅爆燃之前的510分鐘，最大限度地為人員的撤離爭取時(shí)間，降低損失。這就要求有可靠的自動檢測和報(bào)警系統(tǒng)。目前廣泛使用的有火災(zāi)自動檢測與報(bào)警系統(tǒng)有光纖感溫探測系統(tǒng)、熱敏合金線感溫探測系統(tǒng)和雙波長火焰探測器。 隧道防災(zāi)救援技術(shù) 在遭遇火災(zāi)的隧道救援中，通風(fēng)設(shè)計(jì)在各個(gè)階段都有著重要的作用1) 在疏散階段，讓隧道內(nèi)的人員避開火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣和熱量，并從包圍在火災(zāi)事故的隧

13、道內(nèi)撤離。2) 疏散階段通風(fēng)應(yīng)避免和盡量減少火災(zāi)的蔓延，防止熾熱氣流引燃火場以外的車輛，使火場擴(kuò)大。3) 橫通道應(yīng)設(shè)置兩道雙向開啟防火密閉門，用于疏散皆防止火災(zāi)隧道的煙氣進(jìn)入橫通道及相鄰隧道。4) 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置應(yīng)有利于消防人員的救火，使消防人員及消防車能從上風(fēng)方向接近火場，開展滅火工作。4.火災(zāi)通風(fēng)設(shè)計(jì) 隧道防災(zāi)救援技術(shù)5.隧道防火措施 有許多研究表明，火災(zāi)中人的死亡原因大都是濃煙導(dǎo)致的窒息，而非被火直接燒死。各國在隧道防火的研究工作中，針對不同情況提出了相應(yīng)的防火措施。 1、長的隧道應(yīng)劃分防火分區(qū)。各個(gè)防火分區(qū)應(yīng)有相應(yīng)的排煙要求及人車逃離方案。 2、設(shè)置機(jī)械通風(fēng)的隧道，應(yīng)視隧道內(nèi)火災(zāi)點(diǎn)的位置

14、確定送排風(fēng)風(fēng)向，應(yīng)盡量縮短火災(zāi)煙霧在車道內(nèi)的行程。 3、通風(fēng)設(shè)備在設(shè)計(jì)選型時(shí)，必須考慮到發(fā)生火災(zāi)時(shí)排煙的要求，具備高溫情況下維持一定工作時(shí)間的能力，并可遠(yuǎn)距離遙控啟動。 要做到立足于防災(zāi)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)隧道內(nèi)一旦出現(xiàn)火災(zāi)，必須做到早發(fā)現(xiàn)，及早撲滅，避免小火釀成大災(zāi)。 隧道防災(zāi)救援技術(shù)火災(zāi)報(bào)警火災(zāi)確認(rèn)執(zhí)行火災(zāi)預(yù)案關(guān)閉兩條隧道按火災(zāi)情況開啟風(fēng)機(jī)增強(qiáng)隧道照明開啟橫通道門和照明廣播系統(tǒng)進(jìn)行廣播滅火救援檢查隧道防災(zāi)救援基本流程6.火災(zāi)時(shí)的救援與疏散 隧道防災(zāi)救援技術(shù)若左線隧道發(fā)生火災(zāi)，消防車輛的順行方向進(jìn)入示意圖從上游進(jìn)入從下游進(jìn)入 隧道防災(zāi)救援技術(shù)防災(zāi)救援詳細(xì)流程圖隧道火災(zāi)風(fēng)流組織示意圖 隧道防災(zāi)救援技

15、術(shù)隧道火災(zāi)疏散示意圖 隧道防災(zāi)救援技術(shù)隧道火災(zāi)疏散示意圖 隧道防災(zāi)救援技術(shù)第四節(jié) 隧道養(yǎng)護(hù)維修隧道運(yùn)營及養(yǎng)護(hù)維修 隧道病害根據(jù)成因的不同主要可分為以下四類： （1）水害 （2）襯砌裂損 （3）襯砌腐蝕 （4）隧道凍害等 隧道水害中分為涌水、漏水、滴水和潤水；隧道凍害中分為襯砌凍害、線路凍害、排水溝結(jié)凍及掛冰等，襯砌病害包括襯砌變形、裂損、侵蝕等。1.隧道常見病害 隧道養(yǎng)護(hù)維修隧道水害以及注漿堵漏措施 隧道養(yǎng)護(hù)維修隧道水害以及堵漏措施 隧道養(yǎng)護(hù)維修 隧道治水的具體措施就是“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”，使之既能自成體系，又能相互配合，形成一個(gè)完整的隧道治水體系。襯砌裂損與維修 隧道養(yǎng)護(hù)維修 隧道裂損維修： （1）穩(wěn)固巖體：治水穩(wěn)固巖體、錨桿加固、注漿加固、支擋加固圍巖、回填換填 （2）襯砌更換與加固：壓漿加固、襯砌背后壓漿加固、噴錨加固、套拱加固、更換襯砌以及其它手段。 隧道養(yǎng)護(hù)維修襯砌裂損與維修襯砌腐蝕與維修 隧道養(yǎng)護(hù)維修 襯砌腐蝕的種類與危害： （1）水蝕 （2）煙蝕 （3）凍蝕 （4）骨料 襯砌腐蝕維修 ： （1）制作防護(hù)層 （2）伸縮縫、變形縫防腐蝕 （3）已腐蝕襯砌加固翻新隧道凍害與整治 隧道養(yǎng)護(hù)維修隧道凍害與整治