第9章-公路與鐵路地下隧道的運(yùn)營(yíng)通風(fēng)

1、第7章 公路及鐵路地下隧道運(yùn)營(yíng)通風(fēng)簡(jiǎn)介,主要內(nèi)容 第1節(jié) 公路地下隧道運(yùn)營(yíng)通風(fēng) 第2節(jié) 鐵路地下隧道運(yùn)營(yíng)通風(fēng),參考文獻(xiàn),（1）隧道及地下工程，關(guān)寶樹(shù)、國(guó)兆林主編，西南交通大學(xué)出版社；2000年 （2）高層建筑和地下建筑通風(fēng)與防排煙，張吉光等編著，中國(guó)建筑工業(yè)出版社， 2005年 （3）地下工程通風(fēng)與空調(diào)，胡漢華等，中南大學(xué)出版社 （4）公路隧道運(yùn)營(yíng)設(shè)施，呂康成主編，人民交通出版社，1999年 （5）鐵路隧道運(yùn)營(yíng)通風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范，中國(guó)鐵道出版社， （6）隧道工程，上冊(cè)，王毅才主編，人民交通出版社，1986年,第一節(jié) 公路地下隧道運(yùn)營(yíng)通風(fēng),一、概述 二、公路地下隧道運(yùn)營(yíng)的有害物與有害物濃度控制標(biāo)準(zhǔn) 三

2、、運(yùn)營(yíng)隧道內(nèi)氣候 四、公路地下隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)路線 五、新風(fēng)量計(jì)算 六、公路隧道運(yùn)營(yíng)通風(fēng)方式,一、概述,汽車所排出的廢氣，含有多種有害成分，如一氧化碳、煤煙、鋁、磷化物、硫等，是氣態(tài)和浮游固態(tài)微粒的混合物。汽車還能攜帶塵土和卷起塵埃。這些物質(zhì)構(gòu)成了對(duì)隧道內(nèi)空氣的污染。 隧道是個(gè)閉塞空間，一般只有進(jìn)出口與大氣相通，污染物不能根快擴(kuò)散，所以隧道內(nèi)污染空氣的濃度會(huì)逐漸積累。當(dāng)濃度很小時(shí)，通常影響不大。但是，劇毒性的co濃度增加時(shí)，會(huì)使人體產(chǎn)生不同程度的中毒癥狀，甚至危及生命?？諝庵械臒熿F可以影響能見(jiàn)度，含煙（塵）量達(dá)到一定程度后，即可使能見(jiàn)度下降到妨礙行車安全的程度。 總之，隧道內(nèi)的空氣污染，

3、既會(huì)造成對(duì)人體的危害，又會(huì)影響行車安全。,改善隧道內(nèi)空氣污染的途徑大體上有三種，即 （1）生產(chǎn)無(wú)公害汽車， （2）使用濾毒裝置還原被污染染的空氣； （3）把污染空氣始有害物稀解到容許值以下。 無(wú)公害汽車現(xiàn)在仍為有待解決的重大課題，隨著對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)和對(duì)公害問(wèn)題的深人研究，將來(lái)這個(gè)問(wèn)題有可能得到解決。 目前用濾毒裝置已經(jīng)可以還原像CO之類的有害氣體，但在效卒上和經(jīng)濟(jì)上還沒(méi)有達(dá)到實(shí)用化的程度。 現(xiàn)階段實(shí)用的方法是從洞外引進(jìn)新鮮空氣，沖淡隧道內(nèi)的有害物質(zhì)濃度；使空氣滿足衛(wèi)生標(biāo)淮和能見(jiàn)度方面的要求。,通常從汽車排放氣體的成分和其有關(guān)的濃度給生理造成損害的主要因素是CO，若能保證對(duì)CO有必要的通風(fēng)量，其

4、它因素就可處于安全濃度；所以在通風(fēng)研究時(shí)，僅考慮CO的濃度問(wèn)題。,二、公路隧道運(yùn)營(yíng)的有害物與控制標(biāo)準(zhǔn),1、有害物,(1) 運(yùn)行車輛排放的廢氣。,汽車排出的氣體，含有一氧化碳、氧化氫、碳化氫、氧化硫、醛等對(duì)人體有害的成分。其中，一氧化碳具有高度毒性，且在排氣中所占比例極大,是最危險(xiǎn)的成分。 柴油機(jī)車輛除排放對(duì)人體有害的氣體外，還排放大量的游離碳素(煤煙)，嚴(yán)重影響隧道內(nèi)的能見(jiàn)度和舒適性。,(2) 隧道圍巖中排放的有害氣體,在山體隧道中,圍巖會(huì)放出各種有害氣體,如CH4、H2S等,這些氣體的散放量與圍巖中有害氣體含量及支護(hù)對(duì)圍巖的封閉性有關(guān)。一般隧道圍巖中有害氣體含量低、散放量小,所以,目前在運(yùn)營(yíng)

5、通風(fēng)中尚未考慮。,(3)火災(zāi)產(chǎn)生的有害氣體和煙塵,火災(zāi)會(huì)產(chǎn)生大量的CO和煙塵。隧道內(nèi)火災(zāi)會(huì)使隧道環(huán)境急劇惡化,造成人員傷亡、交通中斷或引發(fā)惡性交通事故。正常通風(fēng)不可能避免火災(zāi)產(chǎn)生的危害。一旦火災(zāi)發(fā)生,需通過(guò)改變通風(fēng)方式和加大風(fēng)量,使環(huán)境暫時(shí)得到改善,可以起到控制火災(zāi)蔓延,減少災(zāi)害損失,縮小事故范圍的效果,同時(shí)也為滅火創(chuàng)造條件和提供方便。,2、有害物濃度控制標(biāo)準(zhǔn),我國(guó)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范(JJJ026-90)第9.2.2條規(guī)定： 隧道內(nèi)一氧化碳(CO)允許濃度：隧道內(nèi)工作人員休息和控制室等人員長(zhǎng)期停留的工作間為24ppm，正常運(yùn)營(yíng)時(shí)為150ppm；發(fā)生事故時(shí),短時(shí)間(15min以內(nèi))為250ppm。

6、,隧道內(nèi)煙塵允許濃度：高速公路一、二級(jí)公路隧道為0.0075m-1；三、四級(jí)公路隧道為0.009m-1。,三、隧道內(nèi)氣候,隧道氣候是隧道內(nèi)溫度、風(fēng)速和濕度的總稱。 1溫度 山體中埋深大的隧道受地?zé)嵊绊?，隧道?nèi)空氣溫度明顯高于地表大氣溫度，或埋深淺的隧道，由于通風(fēng)，隧道內(nèi)空與溫度也會(huì)明顯低于地表大氣溫度。有時(shí)隧道內(nèi)空氣溫度與地表與溫差別可能很大，當(dāng)這種差別過(guò)大時(shí)，會(huì)引起人體的不良反應(yīng)。 隧道內(nèi)空氣的降溫可通過(guò)增大風(fēng)量來(lái)實(shí)現(xiàn)，增溫則需要采取空氣加熱的方式。 在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有隧道中，由于受地?zé)嵊绊懖淮?，隧道?nèi)溫度隨其它環(huán)境指標(biāo)滿足而自然滿足，不需要專門增加風(fēng)量。增溫則需要增加專門的設(shè)施（隧道采暖設(shè)施），需

7、要增加費(fèi)用。,2風(fēng)速 隧道內(nèi)空氣和大氣的交換是通過(guò)空氣流動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，空氣流動(dòng)的速度（風(fēng)速）直接影響到通風(fēng)的效果。風(fēng)流速度與通風(fēng)量成正比。在機(jī)械通風(fēng)中，靠提高風(fēng)速增大風(fēng)量，因此，隧道內(nèi)的風(fēng)速經(jīng)常大于地表大氣的正常風(fēng)速。 隧道內(nèi)風(fēng)速大是隧道氣候特怔。風(fēng)速大會(huì)引起以下不良后果： （1）揚(yáng)起隧道內(nèi)積聚和車輛上裝載的塵粒，形成塵煙，影響可見(jiàn)度和舒適感，因此，要求隧道內(nèi)要做好防塵和降塵工作。防塵應(yīng)做好隧道的定期清掃和載塵（如煤、土等）車輛的管理，降塵則采取灑噴水或安裝專門的除塵設(shè)備。 （2）加快隧道內(nèi)水份蒸發(fā)，使空氣干燥。 （3）引起人體不適或感冒。 （4）增大風(fēng)阻，從而增加通風(fēng)費(fèi)用。 在滿足通風(fēng)要求下，

8、風(fēng)速越小越好。我國(guó)公路隧道設(shè)什規(guī)范（JJJ02690）第9.2 5條規(guī)定：采用機(jī)械通風(fēng)時(shí)，隧道行車道內(nèi)最大風(fēng)速不宜超過(guò)8ms。,3.濕度 在隧道內(nèi)，由于通風(fēng)風(fēng)速大，空氣濕度小，人在隧道內(nèi)工作（長(zhǎng)時(shí)或短時(shí)），都會(huì)因干燥而感不適。增加隧道空氣濕度的辦法也是灑水或噴水，可結(jié)臺(tái)防塵、降塵綜臺(tái)考慮。 綜上所述，隧道內(nèi)氣候和地表氣候有明顯不同，主要表現(xiàn)為風(fēng)速高，濕度低，溫度變化大等，它會(huì)引起人體不適或致病，因此改善隧道氣候也是隧道運(yùn)營(yíng)管理的一個(gè)重要課題。,四、道路地下隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),（一）通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)路線 （二）設(shè)計(jì)條件的設(shè)定和確認(rèn),（一）通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)路線,（1）基礎(chǔ)資料調(diào)查和收集,（2）設(shè)

9、計(jì)條件的設(shè)定和確認(rèn),（3）通風(fēng)量的計(jì)算和確定,（4）通風(fēng)方式的選擇及確定,（5）概念設(shè)計(jì)及方案比較研究,（6）通風(fēng)方式和設(shè)計(jì)方案的最后確定,（7）詳細(xì)設(shè)計(jì)及有關(guān)研究,（8）通風(fēng)系統(tǒng)的維護(hù)管理設(shè)計(jì),（5）火災(zāi)工況下設(shè)備及設(shè)施能力的復(fù)核（排煙措施的效果）,準(zhǔn)備階段工作內(nèi)容,（5）是否對(duì)系統(tǒng)有影響,（二）設(shè)計(jì)條件的設(shè)定及確認(rèn),1、隧道本身?xiàng)l件 2、交通條件 3、通風(fēng)豎井（包括通風(fēng)機(jī)房）設(shè)計(jì)條件 4、氣象條件 5、環(huán)境條件,1、隧道本身?xiàng)l件,包括： 隧道總長(zhǎng)度，幾何要素（包括平、縱、橫斷面），隧道位置和用地的制約條件； 隧道兩岸所要求銜接道路的情況及交通疏解要求； 隧道兩岸是否存在與其他設(shè)施（如地下停

10、車場(chǎng)）連接的要求； 隧道兩岸有無(wú)地下構(gòu)筑物或地下埋設(shè)物； 隧道是否存在延伸和變更的可能性； 隧道口部原有建筑的布置情況。,2、交通條件,交通量包括初、近、遠(yuǎn)期的交通量預(yù)測(cè)，不同方向的分布，每日不同時(shí)段的變化，每周各天的變化，每季度的變化等； 車輛種類構(gòu)成主要是大型車種的比例，或小時(shí)交通流量中車種構(gòu)成比例； 設(shè)計(jì)速度包括設(shè)計(jì)計(jì)算行車速度，最底設(shè)計(jì)計(jì)算行車速度； 每以隧道中的車道數(shù)（單向或雙向行駛條件）； 交通阻塞的可能性；,3、通風(fēng)豎井（包括通風(fēng)機(jī)房）設(shè)計(jì)條件,隧道兩岸上段是否有足夠面積設(shè)計(jì)通風(fēng)豎井，位置是否合適以及高度是否受限制； 通風(fēng)豎井預(yù)定位置的地形、地質(zhì)、地下埋設(shè)物的條件；,4、氣象條件

11、,隧址附近的一年氣象資料（重點(diǎn)是上空及地表附近的主導(dǎo)風(fēng)向、風(fēng)速等） 特殊氣象條件（例如：逆流層等）的發(fā)生頻率，持續(xù)時(shí)間； 隧址附近的溫度和濕度；,5、環(huán)境條件,隧址附近地理情況和周圍建筑物概況以及有關(guān)大氣、噪聲等環(huán)境條件,四、新風(fēng)量計(jì)算,1、有害氣體及煙霧發(fā)生量 2、CO及煙霧濃度容許標(biāo)準(zhǔn) 3、新風(fēng)量計(jì)算,1、有害氣體及煙霧發(fā)生量,日本公路隧道手冊(cè)通風(fēng)部分 每輛柴油車：平均排除氣體（CO）量5.6m3/km,煙霧發(fā)生量平均3.36m3/km; 每輛汽油車：平均排除氣體（CO）量1.3m3/km,煙霧發(fā)生量平均0.07m3/km; 瑞士20世紀(jì)50年代提出的汽車在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下每噸公里的CO產(chǎn)生量位

12、： 小汽車：0.017m3/(tkm) 大型汽車：0.012 m3/(tkm) 柴油汽車：0.0005 m3/(tkm),2、CO及煙霧濃度容許標(biāo)準(zhǔn),CO濃度標(biāo)準(zhǔn) 正常交通情況:CO容許濃度在：200ppm; 阻塞交通情況：250 ppm（車速1.530km/h,不超過(guò)15min）; 超過(guò)1h的事故處理，可要求汽車發(fā)動(dòng)機(jī)停車和其他處理措施。,煙霧濃度,煙霧濃度以每100m透光率40%作為標(biāo)準(zhǔn)值；每100m透光率50%作為理想值； 廣州黃沙至芳村珠江水下隧道： 正常交通情況：在路面照度為110lx條件下，車速5060km/h,煙霧濃度7.510-3,100m透光率為48%； 交通阻塞時(shí)：車速15

13、30km/h,煙霧濃度910-3,100m透光率為40%；,煙霧設(shè)計(jì)濃度,JTJ026.1-1999標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定煙霧設(shè)計(jì)濃度: 采用鈉光燈光源時(shí),煙霧濃度見(jiàn)下表; 采用熒光燈光源時(shí),煙霧設(shè)計(jì)濃度應(yīng)提高一級(jí); 煙霧濃度達(dá)到0.012 m-1時(shí),應(yīng)采取交通管制措施,減少進(jìn)入隧道的車輛; 進(jìn)行隧道內(nèi)的養(yǎng)護(hù)維修時(shí),應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際煙霧濃度不大于0.0035 m-1考慮.,3、新風(fēng)量計(jì)算,（1）原則和方法 （2）稀釋有害氣體CO所需通風(fēng)量計(jì)算 （3）稀釋煙霧濃度所需通風(fēng)量計(jì)算 （4）計(jì)算新風(fēng)量,（1）原則與方法,在我國(guó)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范中，計(jì)算通風(fēng)量時(shí)應(yīng)分別按稀釋CO濃度和煙霧濃度進(jìn)行；選擇其中大值作為設(shè)計(jì)風(fēng)量;

14、 在計(jì)算稀釋汽油車CO濃度時(shí)也要考慮柴油車CO排放量; 在計(jì)算柴油車煙霧濃度時(shí)也需要考慮汽油車的煙霧排放量. 一般情況下，分別按CO和煙霧濃度計(jì)算出每公里的標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)量,然后根據(jù)隧道長(zhǎng)度計(jì)算所需通風(fēng)量。再依據(jù)行駛速度、坡度和不同車型CO的排放量修正而得出最終結(jié)果。同時(shí)也要計(jì)算出阻塞、火災(zāi)排煙時(shí)所需通風(fēng)量，作為驗(yàn)算通風(fēng)量的依據(jù)。,（2）稀釋有害氣體CO所需通風(fēng)量計(jì)算,CO排放量計(jì)算公式(JTJ026.1999) 式中 Qco-隧道全長(zhǎng)CO排放量,m3/s qco-CO 基準(zhǔn)排放量,m3/(輛km),可取0.01 fa-考慮CO的車況系數(shù); fd-車密度系數(shù); fh-海拔高度系數(shù); fm-車型系數(shù);

15、 fiv-縱坡的車速系數(shù); n-車型類別系數(shù); nm-相應(yīng)車型的設(shè)計(jì)交通量,輛/h;,稀釋CO的風(fēng)量計(jì)算,式中:Qreq(co)-隧道全長(zhǎng)稀釋CO所需風(fēng)量,m3/s; co-CO容許濃度,ppm P0-標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,KN/m2, 取101.325 P-隧址設(shè)計(jì)氣壓, KN/m2; T0-標(biāo)準(zhǔn)氣溫, K, 取273; T-隧道夏季的設(shè)計(jì)溫度,K,（3）稀釋煙霧濃度所需通風(fēng)量計(jì)算,煙霧排放量計(jì)算：JTJ026.11999 式中 Qv1-隧道全長(zhǎng)煙霧排放量,m3/s qv1-煙霧基準(zhǔn)排放量,m3/(輛km),可取2.5 fa(v1)-考慮CO的車況系數(shù); fd-車密度系數(shù); fh(v1)-海拔高度系數(shù)

16、; fmv1()-車型系數(shù); fiv(v1)-縱坡的車速系數(shù); nD-車型類別系數(shù); Nm-相應(yīng)車型的設(shè)計(jì)交通量,輛/h;,稀釋煙霧所需風(fēng)量計(jì)算 式中K-煙霧設(shè)計(jì)濃度，m-1;,上述計(jì)算稀釋CO和煙霧通風(fēng)量還有其他公式和方法，具體可參看：公路隧道運(yùn)營(yíng)設(shè)施，人民交通出版社，第一章，第八節(jié),（4）計(jì)算通風(fēng)量,（2）和（3）的大者作為計(jì)算通風(fēng)量,六、道路隧道運(yùn)營(yíng)通風(fēng)方式,（一）自然通風(fēng) （二）機(jī)械通風(fēng) 1、縱向式通風(fēng) 2、橫向式通風(fēng) 3、半橫向式通風(fēng) 4、混合通風(fēng) （三）通風(fēng)方式的選擇,（一）道路地下隧道自然通風(fēng),1、概念 是不需要任何通風(fēng)設(shè)備，完全靠由行駛車輛在隧道作用產(chǎn)生的交通風(fēng)力與存在于洞口間

17、的自然風(fēng)壓的共同作用，把有害氣體和煙塵從隧洞內(nèi)排出洞外。,2、特點(diǎn),在隧道自然通風(fēng)中，車輛行駛產(chǎn)生的活塞風(fēng)始終占主導(dǎo)地位。當(dāng)隧道內(nèi)的自然風(fēng)壓與車輛行駛方向相同時(shí)，自然風(fēng)壓是通風(fēng)動(dòng)力，對(duì)排除有害氣體有利；若自然風(fēng)壓與車輛行駛方向相反，自然風(fēng)壓是通風(fēng)阻力，對(duì)排除有害氣體不利。在通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)一般按不利條件考慮。,在這種通風(fēng)方式下，污染的空氣全部從隧道口部排出，而且在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，不可能人為控制煙霧的排出，由于煙霧會(huì)向全車道空間擴(kuò)散，故應(yīng)在隧道內(nèi)設(shè)置人員避難措施。 適用：長(zhǎng)度不大，交通量較小的隧道。,3、采取這種通風(fēng)方式必須考慮如下問(wèn)題,（1）交通量、車道、車種構(gòu)成等前提條件的設(shè)定； （2）隧道口部排

18、出氣體對(duì)周圍環(huán)境影響的預(yù)測(cè)； （3）研究自然風(fēng)的作用； （4）安全設(shè)施的考慮（特別重要的是隧道內(nèi)的安全出口）； （5）車道內(nèi)的最大風(fēng)速為3cm/s。,4、自然通風(fēng)力,通常應(yīng)將由氣象條件產(chǎn)生的自然通風(fēng)力看作阻力。 氣象條件產(chǎn)生的自然風(fēng)力隨時(shí)都會(huì)發(fā)生變化，其作用方向和大小是不確定的，也就是在某些情況下是對(duì)通風(fēng)有利的方向作用，而在某些情況下則對(duì)通風(fēng)不利的方向作用。,自然通風(fēng)力組成,自然通風(fēng)力PMWT ，按其成因大致有下列幾種壓力 （1）然風(fēng)產(chǎn)生的壓力PM； （2）隧道兩洞口大氣壓的靜壓差產(chǎn)生的壓力PW ； （3）由于隧道內(nèi)外的溫度差產(chǎn)生的壓力PT；,5、交通風(fēng)力,對(duì)于單向行駛的隧道，行駛的汽車產(chǎn)生的

19、活塞作用力（交通風(fēng)力）由下式計(jì)算： 式中Ar-隧道凈斷面積； n- 隧道內(nèi)車輛數(shù)； Vt車速； Vr隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速； Am-汽車等效阻抗面積， Am = App Ap-汽車的正面投影面積； p -隧道內(nèi)阻力系數(shù),6、其他,采用自然通風(fēng)的隧道，發(fā)生交通阻塞，活塞風(fēng)作用降低，一般可采取禁止車輛進(jìn)入隧道并令隧道內(nèi)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)停車，以避免危險(xiǎn)。,（二）公路地下隧道機(jī)械通風(fēng),（1）按通風(fēng)機(jī)的工作方式分類 送風(fēng)式、排風(fēng)式、混合式三種 送風(fēng)式新鮮空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)送入隧道; 排風(fēng)式隧道中的污染空氣則經(jīng)風(fēng)機(jī)排放大氣。 也有在一個(gè)隧道既采用送風(fēng)式又采用排風(fēng)式的混合式。 （2）按風(fēng)流的流動(dòng)方向劃分通風(fēng)方式 縱向式、橫向式、半

20、橫向式和混合式四種。,1、縱向通風(fēng),是一種最簡(jiǎn)單的通風(fēng)方式。 它只需在隧道的適當(dāng)位置安裝通風(fēng)機(jī)，靠風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的通風(fēng)壓力迫使隧道內(nèi)空氣沿隧道軸線流動(dòng), 就能達(dá)到通風(fēng)的目的。 由于簡(jiǎn)單, 縱向通風(fēng)在公路隧道中使用較多, 也研究較多。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐, 形成了多種多樣的縱向式通風(fēng)方式。,1.1 縱向通風(fēng)基本概念,縱向式風(fēng)流沿隧道軸線方向(縱向)流動(dòng)。,1.2 縱向通風(fēng)基本特點(diǎn),縱向通風(fēng)方式在隧道內(nèi)一般不設(shè)置通風(fēng)管道（風(fēng)道），風(fēng)流沿著隧道軸向流動(dòng)，因此汽車行駛時(shí)產(chǎn)生的活塞作用力（交通風(fēng)力）直接影響縱向通風(fēng)的效果?？紤]到維護(hù)管理、防災(zāi)避難時(shí)人體直接暴露在車道空間，進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)隧道內(nèi)的風(fēng)速應(yīng)保持在小于12m/

21、s; 在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，煙霧向車輛行駛方向流動(dòng)，火災(zāi)源位置上風(fēng)方向的車輛已停止，而火災(zāi)源位置下風(fēng)方向已成為煙道，因此在火災(zāi)發(fā)生的隧道內(nèi)不能進(jìn)行滅火活動(dòng)，因此必須從相臨隧道通過(guò)隔墻的防火門進(jìn)入發(fā)生火災(zāi)的隧管進(jìn)行滅火活動(dòng)。因此，上、下行隧道之間必須等距離地在分隔墻上設(shè)置連通通道和防火門。,1.3 縱向通風(fēng)幾種常用方式,（1）集中排風(fēng)的縱向式通風(fēng) （2）采用射流風(fēng)機(jī)的縱向通風(fēng) （3）射流風(fēng)機(jī)+集中排風(fēng)的縱向式通風(fēng) （4）電氣集塵縱向式 （5） 電氣集塵、豎井送排風(fēng)縱向式,（1） 豎井式縱向通風(fēng),機(jī)械通風(fēng)所需動(dòng)力與隧道長(zhǎng)度的立方成正比，因此在長(zhǎng)隧道中，常常設(shè)置豎井進(jìn)行分段通風(fēng)。豎井用于排氣，有煙囪作用，效

22、果良好。,（a）集中排風(fēng)的縱向式通風(fēng),本方式是從兩洞口帶進(jìn)新鮮空氣用豎井等將污濁空氣排出洞外的一種通風(fēng)方式主要在雙向交通和保擴(kuò)洞口環(huán)境的條件下采用。,（b）集中送風(fēng)的縱向式通風(fēng),(c) 豎井送排風(fēng)的縱向通風(fēng),為使空氣流與汽車行駛方向一致，在一些隧道中也采用了豎井送排風(fēng)的縱向通風(fēng)方式。,（2）射流式縱向通風(fēng),射流式縱向通風(fēng)是將射流式風(fēng)機(jī)設(shè)置于車道的吊頂部，吸入隧道內(nèi)的部分空與，并以30mS左右的速度噴射吹出，用以升壓，使空與加速，達(dá)到通風(fēng)的目的。 射流式通風(fēng)比較經(jīng)濟(jì)，設(shè)備費(fèi)用少，但噪聲較大。,射流風(fēng)機(jī)的通風(fēng)原理,利用風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的高速氣流推動(dòng)前方空氣流動(dòng), 同時(shí)在后方形成一個(gè)負(fù)壓區(qū)，帶動(dòng)后方空氣流

23、動(dòng), 從而在隧道內(nèi)風(fēng)機(jī)的前后一定范圍內(nèi)形成空氣沿隧道軸向(縱向)的定向流動(dòng)，達(dá)到通風(fēng)的目的。 一般講, 風(fēng)速越大, 射流越長(zhǎng)。射流風(fēng)機(jī)的功率小, 通風(fēng)距離短, 一般在一個(gè)隧道中需要安裝多臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)工作。,射流風(fēng)機(jī)的通風(fēng)特點(diǎn),和集中排風(fēng)縱向通風(fēng)相比較, 射流風(fēng)機(jī)縱向通風(fēng)無(wú)需開(kāi)鑿?fù)L(fēng)井, 通風(fēng)設(shè)施更為簡(jiǎn)單, 為此而花費(fèi)的費(fèi)用少; 但是, 由于風(fēng)機(jī)通風(fēng)原理決定, 它的通風(fēng)效率低, 這將使它的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用增大。除此, 射流風(fēng)機(jī)還有噪音大，射出的高速風(fēng)流影響正常行車等缺點(diǎn)。 該方式適合交通量比較小，車流量較小的條件,射流風(fēng)機(jī)的布置,串聯(lián)布置 并聯(lián)布置,串聯(lián)布置,可以有較高的通風(fēng)效率；其升壓值串聯(lián)較并聯(lián)大20

24、%； 串聯(lián)布置的縱向安裝間距應(yīng)滿足射流完全混合距離的要求。一般射流完全混合距離為1012H（H為車道高度）。,串聯(lián)布置平面圖,串聯(lián)布置橫斷面1,串聯(lián)布置的射流風(fēng)機(jī)在隧道的橫斷面上，對(duì)于兩車道的地下隧道，一般分別安裝在橫斷面兩側(cè)上部的角隅上（兩臺(tái)一組）。,串聯(lián)布置橫斷面2,如一條隧道的車道數(shù)為3或4條，一組射流風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)多于2臺(tái)，射流風(fēng)機(jī)也可以安裝在車道頂部（一條車道對(duì)應(yīng)一臺(tái)）。,串聯(lián)布置橫斷面3,如果一組為兩臺(tái)，側(cè)墻厚度足夠，也可以將射流風(fēng)機(jī)嵌入側(cè)墻內(nèi)，但在這位置上兩側(cè)應(yīng)設(shè)有導(dǎo)流的斜面。,并聯(lián)布置,是將射流風(fēng)機(jī)分為四組，隧道兩端口部分別集中安裝兩組。,并聯(lián)布置橫、縱斷面圖,射流風(fēng)機(jī)縱向通風(fēng)的有關(guān)

25、要求,隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)（中小型等級(jí)火災(zāi)），隧道內(nèi)縱向排煙風(fēng)速不小于2m/s； 射流風(fēng)機(jī)機(jī)器配電纜（銅質(zhì)電纜）均要在250溫度下能正常運(yùn)行1h； 射流風(fēng)機(jī)應(yīng)能正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)工況時(shí)的效率為正轉(zhuǎn)時(shí)的70%以上；,（3）豎井集中排風(fēng)、射流風(fēng)機(jī)縱向式,（4）電氣集塵縱向式,本方式是在汽車排放的有害氣體中，大幅度地減少煙塵量的一種通風(fēng)方式，是日本獨(dú)具特點(diǎn)的、新開(kāi)發(fā)的通風(fēng)方式。電氣集塵式是把集塵機(jī)設(shè)置在沿車道的集塵室中，除去從車道帶進(jìn)的或從從污染空氣中的煙塵。并作為新鮮空氣返回車道的一種通風(fēng)方式、在本方式中，目的是除去煙塵，因此，其限界長(zhǎng)度決定干CO設(shè)計(jì)濃度的范圍1個(gè)集塵室的處理風(fēng)量約在100m3s350m

26、3/s左右此外；電氣集塵機(jī)的除塵效率可達(dá)80,（5）電氣集塵、豎井送排風(fēng)縱向式,本方式基本上采用在超過(guò)一氧化碳設(shè)計(jì)校度限界范圍以上的長(zhǎng)隧道，在該位置與外部聯(lián)絡(luò)的通風(fēng)坑道，并引迸新鮮室氣因此限界長(zhǎng)度不受限制。采用此種通風(fēng)方式的日本關(guān)越隧道長(zhǎng)度為10km以上這充分悅明縱向式通風(fēng)的限界長(zhǎng)度已大幅度地增加了,2、全橫向通風(fēng),橫向式風(fēng)流沿垂直于隧道軸線的方向(橫向)流動(dòng),（全）橫向通風(fēng)特點(diǎn),隧道斷面被分為送風(fēng)道、排風(fēng)道和行車道三部分。新鮮風(fēng)流由風(fēng)機(jī)送入送風(fēng)道, 經(jīng)送風(fēng)孔進(jìn)入行車道, 與污染空氣混合后, 橫穿隧道, 經(jīng)排風(fēng)口進(jìn)入排風(fēng)道, 由風(fēng)機(jī)排出。,和縱向通風(fēng)相比較, 橫向通風(fēng)供風(fēng)均勻, 污染空氣在隧道

27、內(nèi)滯留時(shí)間短, 隧道內(nèi)可見(jiàn)度高, 有利于火災(zāi)管理。是更為理想的隧道通風(fēng)方式。但橫向通風(fēng)需要在隧道內(nèi)設(shè)車道板和吊頂, 還要設(shè)風(fēng)井, 從而使隧道建筑工程量增大, 費(fèi)用增高; 另外, 由于受隧道施工斷面限制, 設(shè)在車道板下和吊頂上的送風(fēng)道和排風(fēng)道斷面小, 隧道通風(fēng)阻力大, 通風(fēng)能耗大, 運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用高。較高的建設(shè)費(fèi)用和較大的運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用使橫向通風(fēng)的使用受到了很大的限制。目前在世界各國(guó)大都只在非常重要的長(zhǎng)大隧道中使用。,3、半橫向通風(fēng),半橫向式風(fēng)流沿橫向進(jìn)入（或排出）, 沿縱向流動(dòng)。橫向進(jìn)入為壓入式半橫向通風(fēng)，橫向排出為抽出式半橫向通風(fēng)。,4、半橫向通風(fēng),半橫向通風(fēng)只需設(shè)置一個(gè)送風(fēng)道或排風(fēng)道, 如圖1

28、-9-6所示, 隧道斷面被分成送風(fēng)道或排風(fēng)道和行車道兩部分。新鮮空氣由風(fēng)機(jī)、風(fēng)井送入送風(fēng)道, 經(jīng)送風(fēng)孔進(jìn)入行車道, 在行車道內(nèi)與污染空氣混合后沿隧道排出?？梢?jiàn), 半橫向通風(fēng)是介于縱向和橫向通風(fēng)之間的一種通風(fēng)方式。簡(jiǎn)單說(shuō), 這種通風(fēng)方式綜合了縱向通風(fēng)和橫向通風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。通風(fēng)效果和安全性等也介于二者之間, 在一些重要隧道中, 因采用橫向通風(fēng)費(fèi)用高, 可考慮采用半橫向通風(fēng)方式。,4、混合式通風(fēng),根據(jù)隧道的具體條件和特殊需要，由豎井與上述各種通風(fēng)方式組臺(tái)成為最合理的通風(fēng)系統(tǒng)。 例如，有縱向式和半橫向式的組臺(tái)，以及橫向式與半橫向式的組臺(tái)等各種方式。,半橫向通風(fēng)的四種方案,A方案：壓入式半橫向通風(fēng) B

29、方案：抽出式半橫向通風(fēng) C方案：入口段抽出，出口段壓入式半橫向通風(fēng) D方案：出口段抽出，入口段壓入式半橫向通風(fēng),A方案：壓入式半橫向通風(fēng),優(yōu)點(diǎn)：（1）能耗低，（2）隧道內(nèi)有害氣體濃度分布均勻；（3）自然風(fēng)的影響比較小 缺點(diǎn)：（1）因隧道內(nèi)是單向交通，污染空氣集中在出口處排出，對(duì)出口處附近的環(huán)境造成較大影響；（2）因通風(fēng)氣流在車道內(nèi)流動(dòng)，出口處風(fēng)速較高，在火災(zāi)時(shí)難以控制。,B方案：抽出式半橫向通風(fēng),優(yōu)點(diǎn)：在火災(zāi)情況下隧道內(nèi)的煙氣可集中排除，易于控制。 缺點(diǎn)：（1）能耗高，（2）隧道內(nèi)有害氣體分布不均勻；,C方案：入口段抽出，出口段壓入式半橫向通風(fēng),優(yōu)點(diǎn) （1）正常情況下通風(fēng)效果好 （2）車道內(nèi)風(fēng)

30、速比較穩(wěn)定 （3）火災(zāi)情況下排煙效果好 缺點(diǎn) （1）交通堵塞時(shí)新鮮空氣總量減少一半； （2）在隧洞出口處會(huì)出現(xiàn)有害氣體最高濃度點(diǎn)； （3）容易受自然風(fēng)的影響。,D方案：出口段抽出，入口段壓入式半橫向通風(fēng),優(yōu)點(diǎn) （1）充分發(fā)揮活塞風(fēng)的作用； （2）能耗較底 缺點(diǎn)： （1）交通堵塞時(shí)新鮮空氣總量減少一半； （2）隧道內(nèi)局部地段有害氣體濃度分布不均勻 （3）受自然風(fēng)影響使有害氣體分布不穩(wěn)定。,5、通風(fēng)方式的選擇,（1）影響隧道通風(fēng)方式選擇的因素 隧道長(zhǎng)度 隧道長(zhǎng)度是影響隧道通風(fēng)方式選擇的最主要的因素。隧道長(zhǎng)度大, 隧道發(fā)生事故和災(zāi)害造成的損失一般也大, 所以隧道越長(zhǎng), 對(duì)隧道通風(fēng)的安全性和可靠性要求

31、越高。,各通風(fēng)方式的適用長(zhǎng)度,隧道交通條件隧道交通條件指隧道內(nèi)為單向行車還是雙向行車以及隧道的交通量。一般單向行車的隧道采用縱向和半橫向通風(fēng)較好,能夠較充分地利用自然風(fēng)和活塞風(fēng);交通量大的隧道一方面有害氣體排放量大,另一方面安全要求高,所以一般應(yīng)選用橫向通風(fēng)或半橫向通風(fēng)方式。 隧道所處地層的地質(zhì)條件隧道所處地層的地質(zhì)條件好, 隧道施工比較容易, 費(fèi)用低, 這時(shí)選用橫向通風(fēng)方式, 隧道斷面可適當(dāng)加大, 送風(fēng)道和排風(fēng)道容易布置并可以布置得大一些。這樣隧道的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用不會(huì)很高。相反, 如果圍巖條件差, 則可能由于隧道施工困難, 以及施工費(fèi)用高而影響到橫向通風(fēng)的使用。 隧道所處地區(qū)的地形和氣象條件

32、地形和氣象條件與隧道自然風(fēng)流的流向和流量有關(guān)。當(dāng)自然風(fēng)流比較大, 流向相對(duì)穩(wěn)定時(shí), 對(duì)于較短的隧道, 可直接利用它通風(fēng)。但對(duì)于縱向通風(fēng)的隧道, 若自然風(fēng)流變化較大時(shí), 將會(huì)影響通風(fēng)效果, 嚴(yán)重者會(huì)造成隧道無(wú)風(fēng)或風(fēng)機(jī)損壞。所以, 在這種條件下宜采用橫向通風(fēng); 若采用縱向通風(fēng),需加強(qiáng)管理。,（2）通風(fēng)方式選擇,A：基本原則,選擇通風(fēng)方式時(shí)，應(yīng)該綜合考慮上述諸多因素。 合理的通風(fēng)方式是安全可靠性高, 建設(shè)安裝方便, 投資小, 隧道內(nèi)環(huán)境好, 對(duì)災(zāi)害的適應(yīng)能力強(qiáng), 運(yùn)營(yíng)管理方便, 運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低的通風(fēng)方式。 各種通風(fēng)方式都既有優(yōu)點(diǎn), 又有缺點(diǎn), 一種通風(fēng)方式不可能完全滿足這些要求。所以, 實(shí)際上的合理是在

33、給定條件下盡可能作到既安全可靠又經(jīng)濟(jì)方便。對(duì)于任何一個(gè)隧道, 可供選擇的通風(fēng)方式可能有幾種, 就同一種通風(fēng)方式, 其風(fēng)井、風(fēng)道的布置方案也會(huì)有多種。所謂經(jīng)濟(jì)是相對(duì)的, 就是在諸多方案中選擇建設(shè)安裝投資少, 運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用低, 綜合經(jīng)濟(jì)效益最好的一個(gè)。而要做到這一點(diǎn), 就需要熟悉和掌握各種通風(fēng)方式的特點(diǎn), 了解隧道所處環(huán)境及各種條件的特殊性, 盡可能全面地提出各種可行方案, 最后進(jìn)行技術(shù)分析和經(jīng)濟(jì)比較。經(jīng)濟(jì)比較應(yīng)該把建設(shè)投資和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用分別比較。在進(jìn)行建設(shè)投資比較時(shí)要抓住主要項(xiàng)目: 如風(fēng)井、風(fēng)道的建設(shè)費(fèi)用, 主要設(shè)備的投資等。在對(duì)建設(shè)投資和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用進(jìn)行綜合比較時(shí), 要做動(dòng)態(tài)分析。,B：歸納的選擇方法

34、,在一般公路隧道中，包括雙向行駛的隧道， （1）當(dāng)隧道長(zhǎng)度超過(guò) 2500 m時(shí)，多采用送排風(fēng)半橫向式通風(fēng)； （2）長(zhǎng)度超過(guò)3000 m，雙向行駛的有效通鳳方式是集中排風(fēng)； （3）更長(zhǎng)的隧道，如5km以上，則選定橫向式。 在高速公路中，縱向式是主流，隧道長(zhǎng)度超過(guò)5km后，可采用橫向式、電氣集塵的送排風(fēng)方式等 另外從通風(fēng)方式的演變看，70年代以前都是以采用風(fēng)道的方式為主而到80年代以后，則進(jìn)入縱向式的全盛時(shí)期。日前，在長(zhǎng)大公路隧道中，幾乎都是采用各種類型的縱向式通風(fēng)系統(tǒng)。,單向行車公路隧道,雙向行車公路隧道,第2節(jié) 、鐵路隧道運(yùn)營(yíng)通風(fēng),1、鐵路隧道的有害物特點(diǎn) 2、鐵路隧道的通風(fēng)方式,鐵路隧道運(yùn)營(yíng)

35、通風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范 TB 10068-2000 J71-2001,1、鐵路隧道的有害物特點(diǎn)與要求,鐵路隧道建成并交付運(yùn)營(yíng)的期間，由于來(lái)往通過(guò)隧道的機(jī)車（除電力機(jī)車外）會(huì)排放出大量的有害氣體，蒸汽機(jī)車主要是CO，內(nèi)燃機(jī)車主要是NXOY化合物；同時(shí)還要散發(fā)出熱量。 襯砌縫隙滲透出某些地下天然氣體和濕氣， 維修人員在工作時(shí)不斷呼出CO2。 有害氣體中，CO和NXOY是最主要的。,鐵路隧道的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),2、鐵路隧道的通風(fēng)方式,通風(fēng)方式： 自然通風(fēng) 機(jī)械通風(fēng),2.1 自然通風(fēng),概念： 利用列車通過(guò)隧道時(shí)產(chǎn)生的活塞風(fēng)和自然風(fēng)或溫度差、氣壓差等引起的空氣流動(dòng)，將隧道內(nèi)有害氣體和熱量排出隧道外的通風(fēng)方式。 適用：

36、由于各種自然因素的影響和列車通過(guò)隧道的活塞作用，引起隧道的自然風(fēng)流動(dòng)將新鮮空氣吸入洞內(nèi)；同時(shí)將有害氣體排出洞外，實(shí)現(xiàn)隧道的自然通風(fēng)。一般長(zhǎng)度在 1.5 km2.0 km的單線鐵路隧道，依靠這種自然通鳳，基本上可以達(dá)到規(guī)定要求。,2.2 機(jī)械通風(fēng),概念：在自然通風(fēng)不能滿足要求時(shí)，設(shè)置一系列通風(fēng)機(jī)誡，送入或吸出空氣來(lái)達(dá)到通風(fēng)的目的。,隧道設(shè)置機(jī)械通風(fēng)，應(yīng)根據(jù)牽引種類、隧道長(zhǎng)度、隧道平面與縱斷面、道床類型、行車速度和密度、氣象條件及兩端洞口地形條件等因素綜合考慮確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定： 1、內(nèi)燃機(jī)車牽引，長(zhǎng)度在2km以上的單線隧道，宜設(shè)置機(jī)械通風(fēng)； 2、電力機(jī)車牽引，長(zhǎng)度在8km以上的單線隧道，宜設(shè)

37、置機(jī) 械通風(fēng)進(jìn)行換氣(行車密度較低、自然風(fēng)條件較好時(shí)，可適當(dāng)加長(zhǎng)長(zhǎng)度） 3、內(nèi)燃機(jī)車牽引的雙線隧道當(dāng)隧道長(zhǎng)度L（km）X行車密度N（對(duì)/d）100時(shí)下應(yīng)設(shè)置機(jī)械通風(fēng); 4、雖不符合上述條件，但自然通風(fēng)條件不良難以在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到容許衛(wèi)生標(biāo)推時(shí)，亦宜考慮設(shè)置機(jī)械通風(fēng)。,3、鐵路隧道的通風(fēng)方式的選擇,在作通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要判斷利用自然通風(fēng)的可能性。在自然通鳳不足以完成通風(fēng)任務(wù)時(shí)，才確定采用機(jī)械通風(fēng)。 利用自然通風(fēng)的隧道，一般不需要專設(shè)建筑物。最多是設(shè)法把洞內(nèi)襯砌表面弄得更平整光猾一些以減少對(duì)風(fēng)流壓頭的損失。采用機(jī)械通鳳的隧道，則需增設(shè)通風(fēng)系統(tǒng)的建筑物。 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)指出：?jiǎn)尉€隧道，當(dāng)用內(nèi)燃機(jī)車牽引時(shí)，2 km以上和用電力機(jī)車牽引時(shí)， 8 km以上的隧道，都應(yīng)設(shè)置機(jī)械通風(fēng)。,隧道機(jī)械通風(fēng)方案，應(yīng)根據(jù)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件，考慮安全、效果等因素，綜合比較確定。一般情況應(yīng)采用縱向式通風(fēng)。隧道較長(zhǎng)時(shí)，可采用分段通風(fēng)。 機(jī)械通風(fēng)方式，當(dāng)采用軸流風(fēng)機(jī)時(shí)，可選用洞口風(fēng)道式、斜井式、豎井式等；當(dāng)采用射流風(fēng)機(jī)時(shí)，可選用縱向布置風(fēng)機(jī)接力式通風(fēng)，或在洞口同一斷面布置風(fēng)機(jī)集中式通風(fēng)；也可采用射流風(fēng)機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)相結(jié)合的通風(fēng)方式。 隧道運(yùn)營(yíng)通風(fēng)應(yīng)充分利用斜井、堅(jiān)井、橫洞等輔助坑道，其設(shè)置的位置穹斷面尺寸，應(yīng)結(jié)合運(yùn)營(yíng)通風(fēng)的要求統(tǒng)一考慮確定。 通風(fēng)機(jī)供給的隧道內(nèi)風(fēng)速不應(yīng)大于8m/s