隧道工程第8章隧道通風(fēng)學(xué)習(xí)本章的目的：（1）掌握公路隧道內(nèi)的有害物質(zhì)濃度定義和表示方法；（2）了解需風(fēng)量的計(jì)算方法；（3）掌握隧道通風(fēng)方式及其如何選擇。第8章隧道通風(fēng)8.1概述8.2空氣中有害物質(zhì)容許濃度8.3需風(fēng)量計(jì)算

8.4通風(fēng)方式及其選擇8.1概述

1、隧道內(nèi)污染的形成2、改善隧道內(nèi)污染的途徑3、隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)要考慮的主要問(wèn)題隧道運(yùn)營(yíng)中的通風(fēng)智能控制1、隧道內(nèi)污染的形成●施工期間：爆破、施工設(shè)備、瓦斯●運(yùn)營(yíng)期間：汽車(chē)排放出的廢氣，CO和煙霧●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●消除污染源---改造汽車(chē)●使用濾毒濾煙設(shè)備，還原被污染空氣●將污染空氣稀釋到容許濃度值以下●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●空氣中有害物質(zhì)的容許濃度：人的忍受程度、行車(chē)安全視距●需風(fēng)量計(jì)算問(wèn)題：交通量和排放量●自然通風(fēng)的能力●機(jī)械通風(fēng)方式的討論●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)污染空氣中有害物的設(shè)計(jì)濃度需要研究的問(wèn)題●對(duì)汽車(chē)排放CO量的研究●對(duì)汽車(chē)排放煙霧量及透明度的研究●人在污染空氣中的適應(yīng)能力●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)計(jì)濃濃度度⑴有有害害氣氣體體濃濃度度的的表表示示：：?jiǎn)微迫梭w對(duì)對(duì)各種種濃度度有害害氣體體的反反映⑶CO設(shè)計(jì)濃濃度：：與隧隧道長(zhǎng)長(zhǎng)度和和通風(fēng)風(fēng)方式式有關(guān)關(guān)CO設(shè)計(jì)濃濃度（（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(chē)混合通行隧道1501003、煙霧霧設(shè)計(jì)計(jì)濃度度⑴煙煙霧濃濃度定定義：：通過(guò)測(cè)測(cè)定光光線在在煙霧霧中的的透過(guò)過(guò)率來(lái)來(lái)表示示透過(guò)率率是光光線在在污染染空氣氣中的的透過(guò)過(guò)量與與在潔潔凈空空氣中中的透透過(guò)量量之比比式中：：分分別別為同同一光光源的的光通通過(guò)污污染空空氣和和潔凈凈空氣氣后的的照度度。則煙霧霧濃度度K為：式中：：是是光源源光穿穿過(guò)lm厚的容容許透透光率率，在在隧道道通風(fēng)風(fēng)與照照明中中，取取l＝100m，故其其容許許濃度度煙霧濃濃度K為⑵司機(jī)對(duì)對(duì)煙霧霧濃度度舒適適度的的評(píng)價(jià)價(jià)當(dāng)煙霧霧濃度度，透透過(guò)率率（l＝100m）和車(chē)車(chē)速不不同，，對(duì)舒舒適程程度的的不同同，下下表是是行車(chē)車(chē)速度度為40km/h時(shí)，司司機(jī)對(duì)對(duì)舒適適水平平的主主觀評(píng)評(píng)價(jià)司機(jī)對(duì)對(duì)對(duì)煙霧霧濃度度的舒舒適度度評(píng)價(jià)價(jià)⑶煙霧設(shè)設(shè)計(jì)濃濃度：：與光源和和車(chē)速速有關(guān)●當(dāng)當(dāng)煙霧霧濃度度達(dá)到到0.0121/m時(shí)，應(yīng)應(yīng)考慮慮采取取交通通管制制等措措施；；●隧隧道內(nèi)內(nèi)進(jìn)行行養(yǎng)護(hù)護(hù)維修修時(shí)，，煙霧霧濃度度不大大于0.00351/m4、其他他有害害物質(zhì)質(zhì)⑴氮氧化化物：柴油油機(jī)主主要排排放的的有害害物質(zhì)質(zhì)，據(jù)據(jù)調(diào)查查，平平均濃濃度為為20mg/m3(接觸45分鐘)，只有有少數(shù)數(shù)人出出現(xiàn)不不適感感，當(dāng)當(dāng)平均均濃度度為55mg/m3，全部部人員員有不不適感感；⑵丙烯醛醛：是一一種無(wú)無(wú)色揮揮發(fā)性性液體體，對(duì)對(duì)眼睛睛和呼呼吸道道粘膜膜有劇劇烈刺刺激作作用，，如流流淚等等；⑶二氧化化硫：為具具有強(qiáng)強(qiáng)烈幸幸辣刺刺激性性氣味味的氣氣體，，進(jìn)入入呼吸吸道后后形成成硫酸酸和亞亞硫酸酸，引引起各各種炎炎癥。。⑷這這些有有害物物質(zhì)的的含量量與CO和煙霧霧含量量相比比較小小8.3需風(fēng)量量計(jì)算算1、按稀稀釋CO濃度計(jì)計(jì)算新新風(fēng)量量2、按稀稀釋煙煙霧濃濃度計(jì)計(jì)算新新風(fēng)量量3、需風(fēng)風(fēng)量的的取值值1、按稀稀釋CO濃度計(jì)計(jì)算新新風(fēng)量量⑴計(jì)計(jì)算方方法●通通風(fēng)風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)中，，車(chē)輛輛有害害氣體體排放放量及及與之之對(duì)應(yīng)應(yīng)的交交通量量都應(yīng)有明明確的的遠(yuǎn)景景設(shè)計(jì)計(jì)年限限，兩者者應(yīng)相相匹配配；1、按稀稀釋CO濃度計(jì)計(jì)算新新風(fēng)量量●確確定新新風(fēng)量量時(shí)，，應(yīng)對(duì)對(duì)計(jì)算算行車(chē)車(chē)速度度以下下的各各工況況車(chē)速速按20km/h為一檔檔分別別進(jìn)行行計(jì)算算，并并考慮慮交通通阻滯滯狀態(tài)態(tài)取其較較大者者作為設(shè)設(shè)計(jì)需需風(fēng)量量；1、按稀稀釋CO濃度計(jì)計(jì)算新新風(fēng)量量●在在雙向向交通通隧道道中，，上坡較長(zhǎng)方方向的的交通通量按按設(shè)計(jì)計(jì)交通通量的的60%進(jìn)行計(jì)計(jì)算；；●首首先計(jì)計(jì)算汽汽車(chē)排放量量，然后后計(jì)算算稀釋釋到容容許濃濃度所需新新風(fēng)量量。⑵計(jì)算公式式①CO的排放量量計(jì)算其中：是是隧隧道全長(zhǎng)長(zhǎng)CO排放量；；是CO基準(zhǔn)排放放量輛km)，可取0.01；為考慮CO的車(chē)況系系數(shù)，對(duì)對(duì)高速公公路、一一級(jí)公路路取1.0，對(duì)二、、三、四四級(jí)公路路取1.1~1.2；是車(chē)密度度系數(shù)，，與車(chē)速速有關(guān)，，按表8.6取值；是考慮CO的海拔高高度系數(shù)數(shù)，按圖圖8.3.1取值；為相應(yīng)車(chē)車(chē)型的設(shè)設(shè)計(jì)交通通量（輛輛/h）；為考慮CO的車(chē)型系系數(shù)，按按表8-7取值；為考慮CO的縱坡-車(chē)速系數(shù)數(shù)，按表表8.8取值；為車(chē)型類(lèi)類(lèi)別數(shù)。。L為隧道長(zhǎng)長(zhǎng)度，m②稀釋CO到容許濃度度的新風(fēng)量計(jì)算算式中：為隧道全長(zhǎng)長(zhǎng)稀釋CO的需風(fēng)量；；標(biāo)準(zhǔn)大氣壓壓，，取101.325；是隧址設(shè)計(jì)計(jì)氣壓；；是標(biāo)準(zhǔn)氣溫溫K，取273；為隧道夏季季的設(shè)計(jì)氣氣溫K。是CO設(shè)計(jì)濃度。。2、按稀釋煙煙霧濃度計(jì)計(jì)算新風(fēng)量量煙霧排放量量是以柴油車(chē)作為計(jì)算依依據(jù)，當(dāng)交交通流組成成柴油車(chē)比例例大到某一一限度以后，煙霧霧危害超過(guò)過(guò)CO危害，因此此，根據(jù)煙煙霧排放量量計(jì)算所需需通風(fēng)量成成為重要問(wèn)問(wèn)題。⑴煙霧排放量量計(jì)算其中：是是隧隧道全長(zhǎng)煙煙霧排放量量（））；；為煙霧基準(zhǔn)準(zhǔn)排放量輛輛km)，可取2.5輛km)；含義是每輛輛中型貨車(chē)車(chē)行1km排放濃度為為1m-1的煙霧2.5m3為考慮煙霧霧的車(chē)況系系數(shù)，對(duì)高高速公路、、一級(jí)公路路取1.0，對(duì)二、三三、四級(jí)公公路取1.2~1.5；是考慮煙霧霧的海拔高高度系數(shù)，，按圖8.3.2取值；為考慮煙霧霧的縱坡-車(chē)速系數(shù)，，按表8.3.4取值；是考慮煙霧霧的車(chē)型系系數(shù)，按表表8.3.5取值；是柴油車(chē)車(chē)車(chē)型類(lèi)別系系數(shù)；⑵稀釋煙霧到到容許濃度度所需的新新風(fēng)量計(jì)算算所需新鮮風(fēng)風(fēng)量按下式式計(jì)算為隧道全長(zhǎng)長(zhǎng)稀釋煙霧霧的需風(fēng)量量（））；為煙霧設(shè)計(jì)計(jì)濃度（））3需風(fēng)量的取取值8.4通風(fēng)方式及及其選擇1、概述⑴通風(fēng)方方式通風(fēng)方式車(chē)道空間的的空氣流動(dòng)動(dòng)自然通風(fēng)自然風(fēng)機(jī)械通風(fēng)交通風(fēng)(活塞風(fēng))一般不穩(wěn)定定交通量有關(guān)關(guān)(車(chē)速等)縱向通風(fēng)橫向通風(fēng)半橫向通風(fēng)風(fēng)組合通風(fēng)⑵如何選擇通通風(fēng)方式●確定所所需風(fēng)量●考慮自自然通風(fēng)是是否滿(mǎn)足●選擇通通風(fēng)方式⑶通風(fēng)方式選選擇與多種種因素有關(guān)關(guān)●隧道類(lèi)型：：山嶺隧道、、城市隧道道、水底隧隧道●交通量：近期、遠(yuǎn)遠(yuǎn)期、某年年限的交通通量●經(jīng)濟(jì)問(wèn)題：工程費(fèi)、、維修費(fèi)和和養(yǎng)護(hù)費(fèi)●地質(zhì)、氣候候和周?chē)h(huán)環(huán)境的影響響：大斷面開(kāi)開(kāi)挖的可行行性2、自然通風(fēng)風(fēng)自自然風(fēng)風(fēng)的變化是是復(fù)雜而不不穩(wěn)定的，，用它來(lái)作作為通風(fēng)計(jì)計(jì)算的依據(jù)據(jù)，其可靠性自然然很差。但是作為為機(jī)械通風(fēng)風(fēng)時(shí)的輔助助作用，卻不應(yīng)忽視視，至少可以以調(diào)節(jié)通風(fēng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)，有利于于節(jié)能。2、自然通風(fēng)風(fēng)⑴⑴自自然風(fēng)壓阻阻力是自然風(fēng)阻阻力（））；為隧隧道道入入口口損損失失系系數(shù)數(shù)，，可可取取0.6；是隧隧道道壁壁面面摩摩阻阻損損失失系系數(shù)數(shù)；；0.02L是隧隧道道長(zhǎng)長(zhǎng)度度；；是自自然然風(fēng)風(fēng)作作用用引引起起的的洞洞內(nèi)內(nèi)風(fēng)風(fēng)速速（（）），，可可取取2~3；為空空氣氣密密度度（（）），，可可取取1.2；為隧隧道道斷斷面面當(dāng)當(dāng)量量直直徑徑，，為為隧隧道道凈凈空空斷斷面面積積，，為為隧隧道道斷斷面面周周長(zhǎng)長(zhǎng)。。⑵交通通風(fēng)風(fēng)壓壓阻阻力力交通通風(fēng)風(fēng)力力可可按按下下式式計(jì)計(jì)算算：：其中中：：是是交交通通通通風(fēng)風(fēng)力力；；是是隧隧道道內(nèi)內(nèi)與與同同向向的的車(chē)車(chē)輛輛數(shù)數(shù)；；為為隧隧道道內(nèi)內(nèi)與與反反向向的的車(chē)車(chē)輛輛數(shù)數(shù)；；是是隧隧道道設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)風(fēng)風(fēng)速速m／s；為為與同同向向的各工工況車(chē)速速；為為與反反向向的各工工況車(chē)速速；為為汽車(chē)車(chē)等效阻阻抗面積積（汽車(chē)車(chē)正投影影面積））。⑶通風(fēng)阻抗抗力式中：（））。。是隧道設(shè)設(shè)計(jì)風(fēng)速速m／s；⑷隧道內(nèi)壓壓力平衡衡條件為射流風(fēng)風(fēng)機(jī)群總總升壓力力（N/m2）⑸射流風(fēng)機(jī)機(jī)所需臺(tái)臺(tái)數(shù)計(jì)算算在滿(mǎn)足隧隧道設(shè)計(jì)計(jì)風(fēng)速條條件下，，射流風(fēng)風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)數(shù)為：為每臺(tái)射射流風(fēng)機(jī)機(jī)升壓力力：是射流風(fēng)風(fēng)機(jī)出口口面積；；是是射流風(fēng)風(fēng)機(jī)出口口速度；；射流流風(fēng)機(jī)位位置摩阻阻損失折折減系數(shù)數(shù)；3、是否設(shè)設(shè)置通風(fēng)風(fēng)機(jī)的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)判定定⑴雙向向交通隧隧道（雙向交交通）⑵單向交交通隧隧道（單向向交通通）式中：：L為隧道道長(zhǎng)度度（m）；N為設(shè)計(jì)計(jì)交通通量（（輛/h）4、縱向向通風(fēng)風(fēng)縱向式式通風(fēng)風(fēng)是從一一個(gè)洞洞口直直接引引進(jìn)新新鮮空空氣，，由另另一洞洞口把把污染染空氣氣排出出的方方式，，與自自然通通風(fēng)的的原理理是相相同的的4、縱向向通風(fēng)風(fēng)⑴射流式式通風(fēng)風(fēng)：在車(chē)車(chē)道空空間上上方吊吊設(shè)射射流風(fēng)風(fēng)機(jī)，，用以以升壓壓●對(duì)對(duì)于雙雙向交交通，，適用用于1000m以下的的隧道道；●對(duì)對(duì)于單單向交交通，，可達(dá)達(dá)3000m?！駜?yōu)點(diǎn)：：設(shè)備備費(fèi)少少、經(jīng)經(jīng)濟(jì)；；●缺缺點(diǎn)：：噪音音大⑶有豎井井的縱縱向式式通風(fēng)風(fēng)：縱向式式通風(fēng)風(fēng)是最最簡(jiǎn)單單的通通風(fēng)方方式，，它以以自然然通風(fēng)風(fēng)為主主，不滿(mǎn)足足需要要時(shí)，，用機(jī)機(jī)械通通風(fēng)加加以補(bǔ)補(bǔ)充，，是經(jīng)經(jīng)濟(jì)合合理的的。但是是，通通風(fēng)所所需動(dòng)動(dòng)力與與隧道道長(zhǎng)度度的立立方成成正比比。如如果在在隧道道中間間設(shè)置置豎井井就可可以克克服這這個(gè)缺缺點(diǎn)。。常常用用豎井井對(duì)長(zhǎng)長(zhǎng)隧道道進(jìn)行行分段段?！耠p雙向交交通，，適用用于3000m以上的的隧道道；●單單向交交通，，適用用于5000m以上的的隧道道；5、橫向向通風(fēng)風(fēng)⑴半半橫向向通風(fēng)風(fēng)(送風(fēng)式半橫橫向、排風(fēng)風(fēng)式半橫向向)送風(fēng)式半橫橫向通風(fēng)是半橫向通通風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)型式，新新鮮空氣經(jīng)經(jīng)送風(fēng)管直直接吹向汽汽車(chē)的排氣氣孔高度附附近，對(duì)排排氣直接稀稀釋?zhuān)@對(duì)對(duì)后續(xù)車(chē)很很有利。污污染空氣是是在隧道上上部擴(kuò)散，，經(jīng)過(guò)兩端端洞門(mén)排出出洞外。⑵全橫向通風(fēng)風(fēng)這種通風(fēng)方方式同時(shí)設(shè)置送送風(fēng)管道和和排風(fēng)管道道，隧道內(nèi)基基本上不產(chǎn)產(chǎn)生沿縱向向流動(dòng)的風(fēng)風(fēng)，只有橫橫方向的風(fēng)風(fēng)流動(dòng)。⑶混合式通風(fēng)風(fēng)混合式通風(fēng)風(fēng)沒(méi)有固定定的格局，它是根據(jù)據(jù)某些特殊殊的需要，，由上述幾幾種基本通通風(fēng)型式組組合而成的的。其組合合方式有許許多種，但但應(yīng)符合經(jīng)經(jīng)濟(jì)實(shí)用原原則。隧道類(lèi)型通風(fēng)方式隧道長(zhǎng)度m

單向行車(chē)隧道縱向通風(fēng)方式射流風(fēng)機(jī)式集中送排風(fēng)式500~20002000~4000半橫向通風(fēng)方式1500~3000橫向通風(fēng)方式2000~4000

雙向行車(chē)隧道縱向通風(fēng)方式射流風(fēng)機(jī)式集中送排風(fēng)式500~1000500~2000半橫向通風(fēng)方式1000~3000橫向通風(fēng)方式2000~4000各通風(fēng)方式式的適用長(zhǎng)長(zhǎng)度6、通風(fēng)方式式選擇⑴影響通通風(fēng)方式選選擇的因素素●隧道道長(zhǎng)度：是影響響隧道通通風(fēng)方式式選擇的的最主要要的因素素。隧隧道越長(zhǎng)長(zhǎng)，對(duì)隧隧道通風(fēng)風(fēng)的安全全性和可可靠性要要求越高高●隧道交通通條件隧道交通通條件指指隧道內(nèi)內(nèi)為單向向行車(chē)還還是雙向向行車(chē)以以及隧道道的交通通量◎一般般單向行行車(chē)的隧隧道采用用縱向和和半橫向向通風(fēng)較較好，能能利用自自然風(fēng)和和活塞風(fēng)風(fēng)；◎交通通量大的的隧道一一方面有有害氣體體排放量量大，另另一方面面安全要要求高，，應(yīng)選用用橫向通通風(fēng)或半半橫向通通風(fēng)方式式?！袼淼浪幪幍貙拥牡牡刭|(zhì)條條件隧道所處處地層的的地質(zhì)條條件好，，隧道施施工比較較容易，，費(fèi)用低低，這時(shí)時(shí)選用橫橫向通風(fēng)風(fēng)方式；；如果圍圍巖條件件差，則則可能由由于隧道道施工困困難，以以及施工工費(fèi)用高高而影響響到橫向向通風(fēng)的的使用。。●隧道道所處地地區(qū)的地地形和氣氣象條件件⑵通風(fēng)方方式選選擇的的原則則合理通通風(fēng)方方式是是安全全可靠靠性高高，建建設(shè)安安裝方方便，，投資資小，，隧道道內(nèi)環(huán)環(huán)境好好，對(duì)對(duì)災(zāi)害害的適適應(yīng)能能力強(qiáng)強(qiáng)，運(yùn)運(yùn)營(yíng)管管理方方便，，運(yùn)營(yíng)營(yíng)費(fèi)用用低的的通風(fēng)風(fēng)方式式。隧道通通風(fēng)方方式的的選擇擇是一一項(xiàng)十十分復(fù)復(fù)雜而而艱巨巨的工工作。。在選選擇通通風(fēng)方方式時(shí)時(shí)，一一定要要認(rèn)真真，要要有科科學(xué)和和經(jīng)濟(jì)濟(jì)兩個(gè)個(gè)頭腦腦，要要對(duì)國(guó)國(guó)家和和人民民負(fù)責(zé)責(zé)。⑶通風(fēng)機(jī)機(jī)的選選擇通風(fēng)機(jī)機(jī)的選選擇包包括選選擇通通風(fēng)機(jī)