隧道標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)設(shè)計與計算

1、5 通風(fēng)設(shè)計及計算在隧道運營期間，隧道內(nèi)保持良好的空氣和行車安全的必要條件。為了有效降低隧道內(nèi)有害氣體與煙霧的濃度，保證司乘人員及洞內(nèi)工作人員的身體健康，提高行車的安全性和舒適性，公路隧道應(yīng)做好通風(fēng)設(shè)計保證隧道良好通風(fēng)。5.1通風(fēng)方式的確定隧道長度：長度為840m，設(shè)計交通量N = 1127.4輛/小時，雙向交通隧道。單向交通隧道，當(dāng)符合式（5.2.1）的條件時，應(yīng)采用縱向機械通風(fēng)。 （5.1）該隧道：遠(yuǎn)期， 故應(yīng)采用縱向機械通風(fēng)。5.2需風(fēng)量的計算虎山公路隧道通風(fēng)設(shè)計基本參數(shù)：道路等級 山嶺重丘三級公路車道數(shù)、交通條件 雙向、兩車道、設(shè)計行車速度 v = 40 km/h =11.11m/s隧

2、道縱坡 i1 =2% L1 = 240 m i2 = -2% L2=600 m平均海拔高度 H = (179.65+184.11)/2 = 181.88 m隧道斷面周長 Lr = 30.84隧道斷面 Ar 67.26 m2當(dāng)量直徑 Dr 9.25 m自然風(fēng)引起的洞內(nèi)風(fēng)速 Vn= 2.5 m/s空氣密度：隧道起止樁號、縱坡和設(shè)計標(biāo)高：隧道進口里程樁號為K0+160，設(shè)計高程181.36米。出口里程樁號為K1，設(shè)計高程180.58米。隧道總長度L為840m。設(shè)計交通量：1127.4輛/h交通組成：小客 大客 小貨 中貨 大貨 拖掛19.3% 30.1% 7.8% 17.3% 22.6% 2.9%汽

3、 柴 比：小貨、小客全為汽油車中貨為0.68：0.32大客為0.71：0.29大貨、拖掛全為柴油車隧道內(nèi)平均溫度：取 CO排放量據(jù)JTJ026.11999公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范中關(guān)于隧道內(nèi)的CO排放量及需風(fēng)量的計算公式，行車速度分別按40km/h、20km/h、10km/h的工況計算。取CO基準(zhǔn)排放量為：考慮CO的車況系數(shù)為：據(jù)JTJ026.11999公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范中，分別考慮工況車速40km/h、20km/h、10km/h，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5.1所示：表5.1 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）402010fiv

4、i=2%1.01.00.8fd1.536考慮CO的海拔高度修正系數(shù)：平均海拔高度： 取考慮CO的車型系數(shù)如表5.2：表5.2考慮CO的車型系數(shù)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客車、拖掛車fm1.01.02.55.07.0交通量分解：汽油車：小型客車218，小型貨車88，中型貨車133，大型客車241柴油車：中型客車62， 大型客車98，大型貨車255，拖掛33計算各工況下全隧道CO排放量：按公式（5.3.1）計算， （5.2.1）式中 隧道全長CO排放量(m³/s) CO基準(zhǔn)排放量（ ），可取 ； 考慮CO的車況系數(shù)，取為1.0； 車密度系數(shù)，按表5-1取值

5、； 考慮CO的海拔高度系數(shù)，取 考慮CO的縱坡車速系數(shù)，按表5-1取值； 考慮CO的車型系數(shù)，按表5-2取值； 車型類別數(shù)； 相應(yīng)車型的設(shè)計交通量輛/h。當(dāng)查表得到：qco =0.01 , fa =1.1 , fd =1.5 , fh =1.5 , L1 = 240 , L2 =600 ， fiv1 =1.0 , fiv2 =1.0 ， 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5.3：表5.3 各工況車速下的CO的排放量工況車速(km/h)402010CO排放量（m³/s）0.01810.03040.0712最大CO排放量：由上述計算可以看出，在工況車速為10

6、km/h時，CO排放量最大，為：稀釋CO的需風(fēng)量根據(jù)技術(shù)要求，CO的設(shè)計濃度為：正常行駛，阻塞路段為隧址夏季設(shè)計溫度取 ,換算成為絕對溫度稀釋CO的需風(fēng)量按(5.3.2)公式計算： (5.2.2)式中 隧道全長稀釋CO的需風(fēng)量(m³/s)CO設(shè)計濃度（正常路段為250ppm，阻塞路段為300ppm）；標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（kN/m²）,取101.325 kN/m²；隧址夏季的設(shè)計氣溫（K），取 293K；隧址設(shè)計氣壓,取為 97.880kN/m²；標(biāo)準(zhǔn)氣溫，取273K。 煙霧排放量取煙霧基準(zhǔn)排放量為：考慮煙霧的車況系數(shù)為：依據(jù)JTJ026.11999公路隧道通風(fēng)照

7、明設(shè)計規(guī)范，分別考慮工況車速80km/h、 60km/h、40km/h、20km/h以及交通阻塞（阻塞路段車速按10km/h及長度按1km計算）時，不同工況下的速度修正系數(shù)和車密度修正系數(shù)如表所示：5.4不同工況下的和工況車速（km/h）402010i=1%1.10.720.721.536考慮煙霧的海拔高度系數(shù)平均海拔高度：，取考慮煙霧的車型系數(shù)如下表5.5表5.5 考慮煙霧的車型系數(shù)柴油車輕型貨車中型貨車重型貨車、大型客車、拖掛車集裝箱車0.41.01.534按公式(5.3.3)計算各工況車速下煙霧排放量： (5.2.3)式中 隧道全長煙霧排放量(m³/s)煙霧基準(zhǔn)排放量(m

8、79;/)，可取2.5 m²/；考慮煙霧的車況系數(shù)，按規(guī)范取值,取 1.0；考慮煙霧的海拔高度系數(shù)，按規(guī)范查得取1.25； 車密度系數(shù)，按表5-4取值；考慮煙霧的縱坡車速系數(shù)，按表5-4取值；考慮煙霧的車型系數(shù)，按表5-5取值；柴油車車型類別數(shù)。算出各工況車速下的煙霧排放量如下表5.6：表 5.6 各工況車速下的煙霧排放量工況車速（km/h）402010煙霧量（m³/s）1.6342.1392.404最大煙霧排放量：由上述計算可知，在工況車速為10（km/h）時，煙霧排放量最大，為：稀釋煙霧的需風(fēng)量根據(jù)規(guī)范，正常時取煙霧設(shè)計濃度為K=0.0070，交通阻滯時取煙霧設(shè)計濃度為

9、K=0.0090稀釋煙霧的需風(fēng)量按公式(5.3.4)計算： (5.2.4)式中 隧道全長稀釋煙霧的需風(fēng)量(m³/s) 煙霧設(shè)計濃度（）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： (5.3.5)計算得：交通阻滯時的通風(fēng)量計算CO設(shè)計濃度為=300ppm 煙霧設(shè)計濃度K=0.0090 取隧道長度L=1000m設(shè)計時速v=10km/h則有：交通阻滯時稀釋CO的需風(fēng)量 交通阻滯時按煙霧排放量計算通風(fēng)量結(jié)論綜合以上計算可知，本隧道的通風(fēng)量由煙霧排放量的需風(fēng)量決定，為5.3通風(fēng)計算計算條件 隧道長度：隧道斷面面積：隧道斷面周長：隧道當(dāng)量直徑：設(shè)計交通量（遠(yuǎn)期）： 需風(fēng)量：隧道設(shè)計風(fēng)速：

10、隧址空氣密度：表5.7 損失系數(shù)隧道壁面摩阻損失系數(shù)0.02隧道入口損失系數(shù)0.6隧道內(nèi)所需升壓力計算（1）自然風(fēng)阻力（）： ()式中 自然風(fēng)阻力（N/m²）；隧道入口損失系數(shù)，可按規(guī)范取值，取0.6；自然風(fēng)作用引起的洞內(nèi)風(fēng)速，取23 m/s，取3；空氣密度，取1.2kg/m³隧道長度隧道壁面摩阻損失系數(shù)，可按規(guī)范取值，取0.02；隧道斷面當(dāng)量直徑，計算得；隧道凈空斷面積（m²），隧道斷面周長。（2）通風(fēng)阻抗力（）： ()式中隧道設(shè)計風(fēng)速（m/s），（3）交通通風(fēng)力（）： (-1)式中交通通風(fēng)力；隧道內(nèi)與同向的車輛數(shù)，； (-2)與同向的各工況車速（m/s）汽車等

11、效阻抗面積（m²） (-3)式中小型車正面投影面積（m²），可取2.13 m²；大型車正面投影面積（m²），可取5.37 m²；小型車空氣阻力系數(shù)，可取0.5；大型車空氣阻力系數(shù)，可取1.0；大型車比例，為0.556 。則有： 當(dāng)速度，自然風(fēng)阻力：=通風(fēng)阻抗力：= = =交通通風(fēng)力： =所需升壓力（）：= =其他各種工況車速下，隧道內(nèi)所需升壓力用同樣的方法計算，得出計算結(jié)果5.8：表5.8 隧道內(nèi)所需升壓力計算結(jié)果表 參數(shù)類別取值40km/h18.4568.7750.1741.5245.786.3720km/h18.4568.77100.260.8586.3710km/h18.4568.77200.5270.6916.535.4通風(fēng)機臺數(shù)的計算在滿足隧道設(shè)計風(fēng)速的條件下，射流風(fēng)機臺數(shù)可按式（）計算： （）式中 所需射流風(fēng)機的臺數(shù)（臺）；每臺射流風(fēng)機升壓力（）。每臺射流風(fēng)機升壓力按式（）計算： （）式中 射流風(fēng)機的出口風(fēng)速（）； 射流風(fēng)機的出口面積（）；射流風(fēng)機位置摩阻損失折減系數(shù)，按規(guī)范取值。（1） 選擇900型射流風(fēng)機所需臺數(shù)900型射流風(fēng)機每臺的升壓力的計算：取，則有：代入得：（）故 （2） 選擇1120型射流風(fēng)機所需臺數(shù)11