沿山貨運通道（新圖大道）核心區(qū)一期工程（Ⅱ標段） 隧道通風設計說明

沿山貨運通道（新圖大道）核心區(qū)一期工程（Ⅱ標段）施工圖設計設計說明第3頁共7頁隧道通風設計（Ⅱ-S6-6）工程概況沿山貨運通道（新圖大道）核心區(qū)一期工程共劃分為四個標段，本套圖紙為Ⅱ標段設計內容，樁號范圍YK6+940-YK11+800，全長約4.86公里，道路等級為城市主干路，設計速度60km/h，標準路幅寬度為39.25米，雙向8車道，主要建設內容包含：1）立交1座：古驛路菱形立交，包含雙向4車道輔道及1對上下匝道。2）橋梁共4座,其中主線橋2座，總長約850米，匝道橋2座，總長約260米。3）連續(xù)隧道1座，總長約1.6公里（敞口段約90米）；通道2座，總長約259米。本工程內容包括文峰山1號隧道(最長1180m)、2號隧道(最長315m)，古驛路下穿通道(總長220m)，驛都-支路下穿通道(總長35.6m)及1-2#管理用房。本工程涉及的隧道、下穿均為三類隧道。其中文峰山2號隧道(最長315m)，古驛路下穿通道(總長220m)，驛都-支路下穿通道(總長35.6m)，長度較短，滿足自然通風排煙要求。文峰山1號隧道(最長1180m)采用機械通風排煙。設計依據(jù)與原則設計依據(jù)《公路隧道通風設計細則》(JTGTD702-02-2014)《建筑設計防火規(guī)范》（GB50016-2014）2018版《民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》（GB50736-2012）《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術標準》（GB51251-2017）《建筑機電工程抗震設計規(guī)范》(GB50981-2014)《公路隧道設計規(guī)范》JTGD702-2014《通風與空調工程施工規(guī)范》GB50738-2011《通風與空調工程施工質量驗收規(guī)范》GB50243-2016《聲環(huán)境質量標準》GB3096-2008《公路瓦斯隧道設計與施工技術規(guī)范》JTG/T3374-2020設計原則貫徹國家的節(jié)能政策，積極而慎重地采用新理論、新技術、新材料、新設備、新工藝，使所選隧道通風系統(tǒng)達到安全實用、質量可靠、經濟合理、技術先進的要求。隧道的通風設計，應對日常運營通風與火災時排煙設施進行統(tǒng)籌規(guī)劃。正常行車和發(fā)生交通阻塞時，隧道通風系統(tǒng)應提供足夠的新風量，稀釋隧道內車輛行駛時排出的廢氣，為乘用人員、維修人員提供合理的通風衛(wèi)生標準，為安全行車提供良好的空氣清晰度和舒適性。而因為隧道的空間特性，導致其一旦發(fā)生火災，熱煙排除非常困難，往往會因為高溫而使結構發(fā)生破壞，煙氣積聚而導致滅火、疏散困難且火災延續(xù)時間很長。因此，隧道內發(fā)生火災時的排煙時隧道防火設計的重要內容，隧道內的通風排煙系統(tǒng)設計，要針對不同的隧道環(huán)境確定合適的通風排煙方式和排煙量。通風設計技術參數(shù)1）進出口里程：文峰山隧道左線ZK9+540-ZK11+000；右線YK9+480-YK11+060。其中左線ZK10+625-ZK10+710；右線YK10+660-YK10+745為敞開段。2）隧道全長：左線，1085m、290m；右線，1180m、315m。3）凈空面積：149.2m2；斷面周長：49.0m；斷面當量直徑：12.2m。4）隧道縱坡：0.53%5）行車方式：單洞單向行車6）設計車速：60km/h7）單向高峰小時交通量：3000輛/小時衛(wèi)生標準1）煙塵設計濃度按采用LED燈光源考慮，煙霧設計濃度K按下表取值。設計速度vt(km/h)≥9060≤vt＜9050≤vt＜6030＜vt＜50vt≤30養(yǎng)護維修煙塵設計濃度K（m-1）0.0050.00650.0070.00750.012≤0.003當采用交通管制措施時，煙霧濃度設計標準可以采用0.012m-1。2)CO和NO2設計濃度正常交通時，隧道內CO的設計濃度為δco=135cm3/m3；交通阻滯時，隧道內各車均以怠速行駛，平均車速為vt=10km/h，阻滯時間不超過20分鐘，阻滯段的平均CO設計濃度δco=150cm3/m3；隧道內20分鐘內的平均NO2設計濃度δNO2取1.0cm3/m3。δco正常交通135cm3/m3交通阻滯150cm3/m3養(yǎng)護維修≤30cm3/m3δNO2正常交通1.0cm3/m3養(yǎng)護維修≤0.12cm3/m33)隧道內換氣頻率為每小時3次。同時保證隧道換氣風速Vr≥1.5m/s。4)火災工況：火災時排煙風速Vr≥2.5m/s。隧道內設計風速vt≤8m/s。5)汽車污染物排放參數(shù)：基準排放量按《公路隧道通風設計細則（JTG/TD70/2-02-2014）取值，按2000年起CO基準排放量及煙霧基準排放量按每年2.0%的速度遞減。隧道通風計算本工程隧道采用射流風機縱向式通風，選用單機功率45kw、風量41.6m3/s，出口風速33.9m/s的Φ1250型射流風機作為計算樣本。通風量計算①煙塵稀釋需風量煙塵排放量：煙塵稀釋需風量：②CO/NO2稀釋需風量CO/NO2排放量：CO/NO2稀釋需風量：③換氣需風量④火災工況根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》（GB50016-2014）規(guī)定，通行機動車的一、二、三類隧道應設置排煙設施。本次設計采用縱向機械排煙設計?；馂臅r排煙風速取Vr=2.5m/s?；馂呐艧熈繛椋篞req(f)=Ar×Vc×1.2=149.2×2.5=376m3/s需風量計算結果表（單位：m3/s）行車速度（km/h)稀釋CO需風量稀釋煙霧需風量換氣需風量火災需風量6033.496.1195.53765040.1115.34050.1102.13066.869.620100.183.510309.0167.0風機選型計算正常交通①通風計算主要參數(shù)及公式ξe-隧道入口損失系數(shù)ξe=0.6λr-隧道壁面摩阻損失系數(shù)λr=0.025ρ-空氣密度(kg/m3)ρ=1.2Vn-自然風引起的洞內風速Vn=2.5m/sVr-通風計算風速Vr=1.5m/sVt-設計速度Vt=20km/h=5.6m/sAr-隧道凈空面積Ar=149.2m2S-隧道凈空周長S=49mDr-隧道凈空斷面當量直徑Dr=12.2m隧道長度L=1200m②隧道內所需升壓力ΔP=ΔPm+ΔPr-ΔPt=-22.1(N/m2)自然風阻力ΔPm=（1+ξe+λr*L/Dr）*ρ*Vn2/2=（1+0.6+0.025*1200/12.2）*1.2/2*2.52=15.3(N/m2)通風阻抗力ΔPr=（1+ξe+λr×L/Dr）×ρ/2×Vr2=（1+0.6+0.025*1200/12.2）*1.2/2*1.52=5.5N/m2交通通風力ΔPt=Am/Ar*ρ/2*nc*（vt-vr）2=3.6/149.2×1.2/2×180×(5.6-1.5)2=42.9(N/m2)通風阻力△P=-22.1N/m2，即交通通風力大于隧道通風阻力，可不設置風機采用自然通風交通阻滯①通風計算主要參數(shù)及公式ξe-隧道入口損失系數(shù)ξe=0.6λr-隧道壁面摩阻損失系數(shù)λr=0.025ρ-空氣密度(kg/m3)ρ=1.2Vn-自然風引起的洞內風速Vn=2.5m/sVr-通風計算風速Vr=309/149.2=2.1m/sVt-設計速度Vt=10km/h=2.8m/sAr-隧道凈空面積Ar=149.2m2S-隧道凈空周長S=49mDr-隧道凈空斷面當量直徑Dr=12.2mL-隧道長度L=1200m②隧道內所需升壓力ΔP=ΔPm+ΔPr-ΔPt=23.7(N/m2)自然風阻力ΔPm=（1+ξe+λr*L/Dr）*ρ*Vn2/2=（1+0.6+0.025*1200/12.2）*1.2/2*2.52=15.3(N/m2)通風阻抗力ΔPr=（1+ξe+λr×L/Dr）×ρ/2×Vr2=（1+0.6+0.025*1200/12.2）*1.2/2*2.12=10.8N/m2交通通風力ΔPt=Am/Ar*ρ/2*nc*（vt-vr）2=3.6/149.2×1.2/2×360×(2.8-2.1)2=2.4(N/m2)③隧道所需風機臺數(shù)Δpj=ρ*VJ2×AJ/Ar*(1-Vr/VJ)*η=1.2*33.92×1.23/149.2*(1-2.1/33.9)*0.85=9.0N/m2i=ΔPt/Δpj=23.7/9.0=2.6≈3（臺）火災工況①通風計算主要參數(shù)及公式ξe-隧道入口損失系數(shù)ξe=0.6λr-隧道壁面摩阻損失系數(shù)λr=0.025ρ-空氣密度(kg/m3)ρ=1.2Vn-自然風引起的洞內風速Vn=2.5m/sVr-通風計算風速Vr=376/149.2=2.52m/sVt-設計速度Vt=0m/sAr-隧道凈空面積Ar=149.2m2S-隧道凈空周長S=49mDr-隧道凈空斷面當量直徑Dr=12.2mL-隧道長度L=1200m②隧道內所需升壓力ΔP=ΔPm+ΔPr+ΔPt=64.2(N/m2)自然風阻力ΔPm=（1+ξe+λr*L/Dr）*ρ*Vn2/2=（1+0.6+0.025*1200/12.2）*1.2/2*2.52=15.3(N/m2)通風阻抗力ΔPr=（1+ξe+λr×L/Dr）×ρ/2×Vr2=（1+0.6+0.025*1200/12.2）*1.2/2*2.522=15.5N/m2交通通風力ΔPt=Am/Ar*ρ/2*nc*（vt-vr）2=3.6/149.2×1.2/2×360×(0-2.52)2=33.4(N/m2)③隧道所需風機臺數(shù)Δpj=ρ*VJ2×AJ/Ar*(1-Vr/VJ)*η=1.2*33.92×1.23/149.2*(1-2.1/33.9)*0.85=8.9N/m2i=ΔPt/Δpj=64.2/8.9=7.2≈8（臺）由上述最不利工況（即火災工況）可知單洞所需風機9臺，每組3臺，共3組。《建筑設計防火規(guī)范》（GB50016-2014）需備用1組風機，即本次單洞需要設置12臺風機，每組3臺，共4組。根據(jù)隧道實際受限情況，結合《公路隧道通風設計細則》（JTG/TD70/2—02—2014）口徑大于1000mm的射流風機間距宜大于150m，進行調整風機布置間距，具體布置位置見風機布置平面圖。風機選型及設置隧道風機的布置由上述計算可知，本次工程單洞需要設置射流風機12臺，每組3臺，共4組（其中含1組備用風機）。隧道風機安裝在隧道頂部。隧道風機的選型隧道通風排煙選用高效節(jié)能的射流風機，根據(jù)隧道拱頂預留的凈空選用葉輪直徑為1250mm的射流風機，風機可雙向運轉，逆轉反向風速達到正轉正向風速相同。風機在280°C的高溫下，能連續(xù)可靠運行60min。應具備高效率、低功耗、運轉噪音小的特點，整機的工作可靠性、安全性高。風機的啟動時間＜150s，在額定工作條件下，風機整體設計使用壽命不應低于20年，第一次大修前的安全運轉時間不應少于18000h?？赡媸斤L機應在90S內完成反轉。隧道射流風機主要技術參數(shù)要求序號主要技術參數(shù)單位參數(shù)備注1葉輪直徑mm12502出口風速m/s33.93軸向推力N16774電機功率kw455風機轉速r/min29006聲壓級dB(A)80帶2D消聲器7風量m3/s41.68絕緣等級H級9電機防護等級不低于IP55風機控制隧道通風采用自動控制方式，并用手動控制方式輔助。通風系統(tǒng)應與照明系統(tǒng)、火災報警與消防系統(tǒng)、交通監(jiān)控系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)等實現(xiàn)聯(lián)動控制。手動控制方式考慮聯(lián)動控制與單獨控制，手動控制可以通過人手工操作軟件人機界面，由控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號的方式進行，還可通過手工操作隧道內風機就地控制箱上按鈕進行。單獨控制為通過人工對每臺風機的啟、停單獨實施控制的控制方式。風機的啟動采用星三角啟動方式，為減小風機啟動對電網(wǎng)帶來的不利影響，采用延時啟動，每組風機啟動間隔不得小于30S，日常通風時應優(yōu)先啟動累計運行時間最短的機組。正常運營：采用自然通風。交通阻滯：開啟2組風機通風，風向與行車方向一致（根據(jù)氣體檢測儀的檢測結果，當δco＞150cm3/m3、δNO2＞1.0cm3/m3或煙塵允許濃度大于規(guī)范允許值時，開啟風機；當δco≤100cm3/m3，δNO2≤0.5cm3/m3關閉風機。）火災工況：火災工況下的防煙與排煙控制應與隧道火災報警、閉路電視監(jiān)視、交通監(jiān)控等隧道其他監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)合使用。排煙系統(tǒng)應設置自動控制和手動控制裝置，應具有現(xiàn)場控制、遠程控制和聯(lián)動控制。當火災報警系統(tǒng)接收到火災發(fā)生，自動開啟排煙風機4組，火災時隧道內風速不小于2m/s，風向應最利于人員逃生。火災工況下，現(xiàn)場控制裝置發(fā)出的控制指令應優(yōu)于其他控制指令。隧道除塵靜電除塵原理靜電除塵器是利用靜電作用的原理捕集粉塵的設備。靜電除塵機是利用陰極在高壓電場中發(fā)射出來的電子，以及由電子碰撞空氣分子而產生的負離子來捕捉煙塵粒子，使煙塵粒子帶電，再利用電場的作用，使帶電煙塵粒子被陽極所吸附，以達到除煙塵的目的。由于電子的直徑非常小，其粒徑比煙塵粒子的粒徑要小很多數(shù)量級。而且電場中電子的密度很高（可達至到1億/cm3的數(shù)量級），可以說無所不在。處在電場中的煙塵粒子很容易被電子捕捉（即荷電），煙塵粒子在電場中的荷電是遵循一定機理的必然現(xiàn)象，而不是簡單的偶爾碰撞引起的。荷電包括電場荷電和擴散荷電。電場荷電是由于煙塵粒子的相對介電常數(shù)大于1，在電場中煙塵粒子周圍的電力線發(fā)生變化，使電力線與煙塵粒子表面相交，沿著電力線運動的離子必然與煙塵粒子碰撞并將電荷傳給煙塵粒子；擴散荷電是離子在空氣中因熱運動而擴散，當接近塵粒時產生電像力互相吸引而荷電。電場的設計使煙塵粒子的運動速度較低，一般在零點幾秒內便能使煙塵粒子產生足夠的電荷，帶電粒子在電場中會受到電場力（庫侖力）的作用，其結果是煙塵粒子被吸附到陽極上。因此電除煙塵的除煙塵率非常高，而且特別適用于捕捉粒徑較小和重量較輕的煙塵粒子。凈化系統(tǒng)工藝流程凈化系統(tǒng)含射流風機、除塵凈化器、清洗供壓設備、工作平臺、控制中心。隧道中的含塵氣體，在射流風機的牽引下進入靜電除煙塵設備，在高壓靜電的作用下，煙氣中的絕大部分煙塵被除塵器捕捉而得以去除，凈化后空氣再補入隧道。工程描述重慶作為旅游城市，適當提高隧道內行車環(huán)境，同時結合文峰山隧道的實際運營情況，靠近隧道出口的上坡區(qū)段，隧道污染空氣集聚，煙塵污染濃度較高，行車環(huán)境較差。本工程擬在隧道內設置除塵設備，具體方案如下：風機式除塵結合文峰山隧道實際運營情況，靠近隧道出口的上坡區(qū)段，隧道污染空氣集聚，煙塵污染濃度較高，行車環(huán)境較差，本工程考慮在上坡段適當配置風機式靜電除塵設備，該設備具有以下特點：1.設備可以編程自動清洗，無需頻繁人工維護；2.設備自行配置風機克服凈化器阻力；3.設備預留定期維檢空間，可以更換、檢查和維修各部件。風機式除塵設備要求除塵方式頂部安裝式除塵風量125m3/s每處除塵模塊面積20.53m2除塵風速6.25m/s除塵效率Pm2.5≥70%，Pm10≥80%凈化器組成本凈化器主要部件包括框架、電場（集塵部件）、清洗噴桿、擋水板、電路控制系統(tǒng)。單組凈化器主要技術參數(shù)電場數(shù)量（套）功率（kW）輸入電源清洗水量（m3/次）清洗時間（min）6054380V/50Hz,三相五線2.510清洗供壓系統(tǒng)為保證正常良好有序的清洗工作，需要安裝貯水箱、增壓泵、電磁控制閥，管路。水箱接入市政給水預留口。參考增壓泵型號：功率(kW)揚程(m)流量(m3/h)轉速(r/min)432251450清洗系統(tǒng)每7天(根據(jù)實際進行調節(jié)）運行1次。當設備停止除塵時，啟動自動清洗（可設定調節(jié)時間）。清洗控制應具備以下功能：當按下自潔按鈕或設定時間到，啟動清洗，檢測到水箱水滿后，打開清洗水泵和對應的電磁閥，將水輸送到噴桿，通過噴桿對設備進行清洗。2臺水泵平時輪流工作，當其中一個水泵故障，另外一個水泵立刻投入使用，并報警。施工說明1.設備應按設計要求的技術參數(shù)定貨，并應按設計圖紙和供貨廠家提供的設備說明安裝。應認真核對到貨設備其型號，規(guī)格及隨機資料是否齊全。設備基礎應待備到貨核對型號、尺寸無誤后方可施工，并按設計要求進行隔聲、減振處理。吊裝的設備就位前應做好預埋件或其他安全可靠的固定措施。2.防排煙風道、事故通風風道及相關設備應采用抗震支吊架?？拐鹬У跫苡蓪I(yè)廠家深化設計，設計成果應交由原設計單位審核確認后，方可實施。3.防腐工程施工需在風管氣密性試驗合格后進行。風管等鋼制零配件需刷二遍防銹漆，外露的還需再刷二遍與周圍顏色協(xié)調的調和漆。4.當風管穿過需要封閉的防火、防爆的墻體或樓板時，應設置厚度不小于1.6mm的鋼制防護套管；風管與防護套管之間應采用不燃柔性材料封堵嚴密。5.防煙、排煙、供暖、通風和空氣調節(jié)系統(tǒng)中的