公路隧道通風(fēng)羅崇來

一、概述

二、隧道內(nèi)污染物的形成

三、隧道通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)

四、通風(fēng)量的計(jì)算

五、通風(fēng)方式的選擇一、概述

公路毫無疑問依然是現(xiàn)在交通的主力軍，承擔(dān)著旅客出行、貨物運(yùn)輸?shù)却罅拷煌ㄈ蝿?wù)，因此其安全性貫穿始終，迫于地形、地質(zhì)等因素，也為了交通的快捷、安全、經(jīng)濟(jì)，公路往往在一些地方修建了隧道，影響隧道安全的重要一環(huán)就是隧道的通風(fēng)情況。

（一）公路隧道通風(fēng)介紹1.

1919年，美國在研究紐約市荷蘭隧道(2610m)時(shí)，開始研究隧道內(nèi)汽車排放的CO衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)問題，研究結(jié)果將400ppm作為CO設(shè)計(jì)濃度。2.隨后日本、瑞士、奧地利、挪威等國家相繼設(shè)計(jì)出縱向、橫向、半橫向等方式來實(shí)現(xiàn)隧道通風(fēng)，隧道通風(fēng)發(fā)展進(jìn)入快速時(shí)期。3.近年來，隨著各國對隧道煙塵濃度控制標(biāo)準(zhǔn)的提高，煙塵逐漸取代CO轉(zhuǎn)而成為通風(fēng)計(jì)算的依據(jù)，分段縱向通風(fēng)方式逐漸占主導(dǎo)地位。4.隧道通風(fēng)方式多樣化，并且不斷改進(jìn)，效率不斷提高，控制精度越來越高。（二）國內(nèi)外著名的隧道通風(fēng)方式舉例

縱觀全球，比較著名的公路隧道有位于挪威連接奧斯陸和卑爾根的洛達(dá)爾隧道,該隧道長24.51km,系世界最長的公路隧道，采用的通風(fēng)方式就是縱向通風(fēng)方式。我國在2007年建成通車的終南山隧道(18.02km),其長度僅次于洛達(dá)爾隧道，通風(fēng)方式為豎井分段縱向式通風(fēng)。隧道在運(yùn)營期間機(jī)動車排出的各種有害氣體及煙塵，超過限度，必須稀釋或排出隧道。二、隧道內(nèi)污染物的形成（一）機(jī)動車排放尾氣的成分分析

1.一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫；2.氮氧化物（NO、NO2等）；

3.含氧碳?xì)浠衔铮ㄈ?、醇、酚等）以及油煙等。三、隧道通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)前面我們已經(jīng)說到隧道內(nèi)有害污染物的種類，根據(jù)《公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)細(xì)則》的要求，CO和煙塵是作為確定隧道通風(fēng)量的主要依據(jù)（必要時(shí)考慮NO2)。(一)CO作為隧道通風(fēng)的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)1.隧道內(nèi)CO設(shè)計(jì)濃度取值應(yīng)符合下列規(guī)定：

隧道長度（m）≤1000≥3000150100CO設(shè)計(jì)濃度2.交通阻滯時(shí)，阻滯段的平均CO設(shè)計(jì)濃度可取150ppm，同時(shí)經(jīng)歷時(shí)間不超過20min。3.人車混合通行的隧道，隧道內(nèi)CO設(shè)計(jì)濃度不應(yīng)超過70ppm。

（二）煙塵塵作為隧道道通風(fēng)的計(jì)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)1.煙塵設(shè)計(jì)濃濃度應(yīng)符合下列列規(guī)定：采用顯色指數(shù)33≤Ra≤60、相關(guān)色溫2000~3000K的Na光源時(shí)，煙煙塵設(shè)計(jì)濃濃度應(yīng)按下下表取值。。設(shè)計(jì)速度≥9060≤＜9050≤＜6030≤＜50≤30煙塵設(shè)計(jì)濃度K(m-1）0.00650.00700.00750.00900.0120煙塵設(shè)計(jì)濃濃度K（Na光源）2.采用顯色指指數(shù)Ra≥65、相關(guān)色溫3300~6000K的熒光燈、、LED燈時(shí)，煙塵塵設(shè)計(jì)濃度度應(yīng)按下表表取值。煙塵設(shè)計(jì)濃濃度K（熒光燈、、LED燈等光源））設(shè)計(jì)速度≥9060≤＜9050≤＜6030≤＜50≤30煙塵設(shè)計(jì)濃度K(m-1）0.00500.00650.00700.00750.01203.雙洞單向交交通臨時(shí)改改為單洞雙雙向交通時(shí)時(shí)，隧道內(nèi)內(nèi)煙霧允許許濃度不應(yīng)應(yīng)大于0.012m-1。4.隧道內(nèi)進(jìn)行行養(yǎng)護(hù)維修修時(shí)，隧道道作業(yè)段的的煙霧允許許濃度不應(yīng)應(yīng)大于0.0030m-1。（三）換氣氣要求1.隧道空間最最小換氣頻頻率不應(yīng)低于每每小時(shí)3次。2.采用縱向通通風(fēng)的隧道道，隧道換換氣風(fēng)速不應(yīng)低于1.5m/s。四、需風(fēng)量的計(jì)計(jì)算公路隧道通通風(fēng)設(shè)計(jì)中中，車輛有有害氣體、煙塵的排放放量及與之之對應(yīng)的交交通量和基基準(zhǔn)排放量量均應(yīng)與各各設(shè)計(jì)目標(biāo)標(biāo)年份相匹匹配，計(jì)算算近期的需需風(fēng)量時(shí)應(yīng)應(yīng)采用相應(yīng)應(yīng)年份的交交通量和基基準(zhǔn)排放量量，在確定定需風(fēng)量時(shí)時(shí)，應(yīng)對稀稀釋煙塵、、CO按隧道設(shè)計(jì)計(jì)速度以下下各工況車車速10km/h為一檔分別別進(jìn)行計(jì)算算(當(dāng)工況車速速達(dá)到交通阻滯車速時(shí)，基基準(zhǔn)排放量量應(yīng)按交通通阻滯要求求取值)，并計(jì)算換氣的需風(fēng)量，，取其較大者作為設(shè)計(jì)計(jì)需風(fēng)量。。(一)稀釋CO需風(fēng)量CO排放量應(yīng)按按下式計(jì)算算：其中是隧道全長長CO排放量(m3/s)；是CO基準(zhǔn)排放量量，可取0.007m3/輛·km；為考慮CO的車況系數(shù)數(shù)，對高速速公路、一一級公路取取1.0，對二、三三、四級公公路取1.1~1.2；是車密度系系數(shù)，可按按表4-1取值；是考慮CO的海拔高度度系數(shù)，按按圖4-1取值；是相應(yīng)車型型的設(shè)計(jì)交交通量（輛輛/h）；是考慮CO的車型系數(shù)數(shù)，可按表表4-2取值；是考慮CO的縱坡-車速系數(shù)，，可按4-3取值；為車型類別別數(shù)；為隧道長度度。工況車速10080706050403020100.60.750.8511.21.5236表4-1車密度系數(shù)數(shù)表4-2考慮CO的車型系數(shù)數(shù)汽油車1.01.02.55.07.0車型各種柴油車小客車旅行車輕型貨車中型貨車大型客車表4-3考慮CO的縱坡-車速系數(shù)

設(shè)計(jì)速度（km/h）隧道行車方向縱坡i（％）-4-3-2-1012341001.21.21.21.21.21.41.41.41.4801.01.01.01.01.01.01.21.21.2701.01.01.01.01.01.01.01.21.2601.01.01.01.01.01.01.01.01.2501.01.01.01.01.01.01.01.01.0401.01.01.01.01.01.01.01.01.0300.80.80.80.80.81.01.01.01.0200.80.80.80.80.81.01.01.01.0100.80.80.80.80.80.80.80.80.82.01.91.81.71.61.51.41.31.21.11.0010002000CO海拔高度系系數(shù)海拔高度圖4-1考慮CO的海拔高度度系數(shù)稀釋CO的需風(fēng)量應(yīng)應(yīng)按下式計(jì)計(jì)算：式中隧隧道全全長CO的需風(fēng)量（（m3/s）；隧址大氣壓壓（kN/m2）；隧址夏季溫溫度，（K)；CO設(shè)計(jì)濃度（（ppm）。(二）稀釋釋煙塵需風(fēng)風(fēng)量式中是隧道全長長煙塵排放放量，(m2/s)；是煙塵基準(zhǔn)準(zhǔn)排放量（（m2/輛·km），可取2m2/輛·km；是考慮車況況的煙塵系系數(shù)，對高高速公路、、一級公路路取1.0，對二、三三、四級公公路取1.2~1.5；是考慮煙塵塵的海拔高高度系數(shù)，，見圖4-2；是考慮煙塵塵的縱坡-車速系數(shù)，，見表4-4；是考慮煙塵塵的車型系系數(shù)，見表表4-6；相應(yīng)車型的的交通量；；柴油車型類類別數(shù)。車密度系數(shù)數(shù)，見表4-5；設(shè)計(jì)速度（km/h）隧道行車方向縱坡i（％）-4-3-2-101234800.30.40.550.81.32.63.74.4-700.30.40.550.81.11.83.13.9-600.30.40.550.751.01.452.22.953.7500.30.40.550.751.01.452.22.953.7400.30.40.550.71.851.11.452.22.95300.30.40.50.60.720.91.11.45210~200.30.360.40.50.60.720.851.031.25表4-4考慮煙霧的的縱坡-車速系數(shù)2.01.91.81.71.61.51.41.31.21.11.0海拔高度度010002000煙霧海拔拔高度系系數(shù)圖4-2考慮煙霧霧的海拔拔高度系系數(shù)表4-5車密度系系數(shù)工況車速(km/h)10080706050403020100.60.750.8511.21.5236表4-6考慮煙霧霧的車型型系數(shù)小客車、輕型貨車中型貨車重型貨車、大型客車拖掛車、集裝箱車0.41.01.53稀釋煙霧霧到容許許濃度的的需風(fēng)量量按下式式計(jì)算：：式中K是煙霧設(shè)設(shè)計(jì)濃度度(m-1)。（三）隧隧道換氣氣需風(fēng)量量1.隧道換氣氣需風(fēng)量量應(yīng)按下下式計(jì)算算：式中隧隧道換氣氣需風(fēng)量量（m3/s）；隧道凈空空斷面積積（m2）；隧道最小小換氣頻頻率。2.采用縱向向式通風(fēng)風(fēng)，換氣氣需風(fēng)量量應(yīng)按上上式和下下式計(jì)算算，然后后作比較較，取其其較大者者作為隧隧道換氣氣需風(fēng)量量:式中隧隧道換氣氣風(fēng)速，，不應(yīng)低低于1.5m/s；隧道凈空空斷面積積（m2）。需風(fēng)量的的取值：：五、隧道道通風(fēng)方方式及其其選擇（一）隧隧道通通風(fēng)方式式概括通風(fēng)方式自然通風(fēng)風(fēng)機(jī)械通風(fēng)風(fēng)自然風(fēng)交通風(fēng)（（活塞風(fēng)風(fēng)）縱向通風(fēng)風(fēng)射流風(fēng)機(jī)機(jī)式集中送入入式豎(斜）井送送排風(fēng)式式豎(斜）井排排出式吸塵式通通風(fēng)半橫向通通風(fēng)橫向通風(fēng)風(fēng)組合通風(fēng)風(fēng)送風(fēng)式排風(fēng)式（二）自自然通風(fēng)風(fēng)與機(jī)械械通風(fēng)方方式的選選擇選擇通風(fēng)風(fēng)方式時(shí)時(shí)，首先先需要決決定隧道道內(nèi)所需需通風(fēng)量量，然后后討論自自然風(fēng)和和交通風(fēng)風(fēng)能否滿滿足需要要，如果果不能滿滿足需要要或者缺缺乏可靠靠性（自自然風(fēng)和和交通風(fēng)風(fēng)是否穩(wěn)穩(wěn)定），，就應(yīng)當(dāng)當(dāng)采用機(jī)機(jī)械通風(fēng)風(fēng)。目前前還沒有有可靠的的計(jì)算自自然通風(fēng)風(fēng)的隧道道最大容容許長度度的一般般算式。。從世界各各國的隧隧道實(shí)例例看，長長度較短短的隧道道，在一一定的交交通量下下可以考考慮用自自然通風(fēng)風(fēng)。區(qū)分自然然通風(fēng)與與機(jī)械通通風(fēng)的界界限經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)公式：：（1）雙向交交通隧道道（符合合條件時(shí)時(shí)，為機(jī)機(jī)械通風(fēng)風(fēng)）式中隧道長度度（m）；設(shè)計(jì)交通通量（輛輛/h，以小轎轎車為準(zhǔn)準(zhǔn)）。（2）單向交交通隧道道（符合合條件時(shí)時(shí)，為機(jī)機(jī)械通風(fēng)風(fēng)）式中隧道長度度（m）；設(shè)計(jì)交通通量（輛輛/h，以小轎轎車為準(zhǔn)準(zhǔn)）。（三）自自然風(fēng)力力和交通通風(fēng)力的的計(jì)算1.自然風(fēng)力力的計(jì)算算當(dāng)確定用用機(jī)械通通風(fēng)方式式以后，，自然風(fēng)風(fēng)力一般般作為阻阻力來考考慮，除除非確定定自然風(fēng)風(fēng)速常年年與隧道道通風(fēng)方方向一致致時(shí)，可可作為動動力來考考慮，其其計(jì)算公公式為：：式中自然風(fēng)阻阻力（N/m2）；自然風(fēng)作作用引起起的洞內(nèi)內(nèi)風(fēng)速,可取(2~3)m/s；隧道入口口損失系系數(shù)，見見表5-1；隧道壁面面摩阻損損失系數(shù)數(shù)，見表表5-1；隧道斷面面當(dāng)量直直徑（m）。隧道壁面摩阻損失系數(shù)λr0.02主風(fēng)道（含豎井）壁面摩阻損失系數(shù)λb、λe0.022連接風(fēng)道壁面摩阻損失系數(shù)λd0.025隧道入口損失系數(shù)ξe0.6表5-1損失系數(shù)2.交通風(fēng)力的計(jì)算算交通風(fēng)：隧道內(nèi)內(nèi)氣流在車輛的的帶動下，將會會產(chǎn)生流動，這這種流動稱為交交通風(fēng)（活塞風(fēng)風(fēng)）。式中交通風(fēng)力（N/m2）；隧道內(nèi)與同同向的車輛數(shù)數(shù)（輛），隧道內(nèi)與反反向的車輛數(shù)數(shù)（輛），；；隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速（（m/s），一般情況下下與同向的的各工況車速（（m/s）；與反向的的各工況車速（（m/s）；汽車的等效阻抗抗面積（m2）。汽車的等效阻抗抗面積按下式計(jì)計(jì)算：式中小型汽車正面投投影面積，一般般取2.13m2；小型車空氣阻力力系數(shù)，可取0.5；大型車正面投影影面積，一般取取5.37m2；大型車空氣阻力力系數(shù)，可取1.0；大型車比例。單向交通隧道交交通通風(fēng)力可按按下式計(jì)算：式中隧隧道內(nèi)內(nèi)車輛數(shù)（輛）），；；各工況車速（m/s）。2.隧道通風(fēng)阻力的計(jì)算算隧道通風(fēng)阻力計(jì)計(jì)算方法如下：：式中通風(fēng)阻力（N/m2）。（四）公路隧隧道機(jī)械通風(fēng)方方式介紹1.射流縱向通風(fēng)方方式射流縱向通風(fēng)方方式模式圖射流縱向通風(fēng)方方式的隧道內(nèi)壓壓力平衡應(yīng)滿足足下式：⑴式中射射流風(fēng)機(jī)群總升升壓力。⑵射流風(fēng)機(jī)機(jī)所需臺數(shù)的計(jì)計(jì)算在滿足隧道設(shè)計(jì)計(jì)風(fēng)速的的條件下，射射流風(fēng)機(jī)所需臺臺數(shù)可按下式計(jì)計(jì)算：式中所所需射流風(fēng)機(jī)的的臺數(shù)。⑶每臺射流風(fēng)機(jī)所所提升的壓力應(yīng)應(yīng)按下式計(jì)算：：式中射射流風(fēng)機(jī)的出出口風(fēng)速（m/s）；射流風(fēng)機(jī)的出口口面積（m2）；射流風(fēng)機(jī)位置摩摩阻損失折減系系數(shù)，當(dāng)隧道同同一斷面布置一一臺射流風(fēng)機(jī)時(shí)時(shí)，按表5-1取值，當(dāng)隧道布布置2臺及2臺以上射流風(fēng)機(jī)機(jī)時(shí)，射流風(fēng)機(jī)機(jī)位置摩阻損失失折減系數(shù)可取取0.7。表5-1單臺射流風(fēng)機(jī)位位置摩阻損失折折減系數(shù)1.51.00.70.910.870.852.集中送入式縱向向通風(fēng)方式①①②②集中送入式縱向向通風(fēng)方式模式式圖3.豎井排出式縱向向通風(fēng)方式②②③③①①⑴當(dāng)應(yīng)用于雙向交交通隧道時(shí)，豎豎井應(yīng)宜設(shè)置在在隧道軸向中央附近，，豎井底部合流流后的全壓力可可用下式計(jì)算：式中豎豎井底部合流流全壓力（N/m2）；第Ⅰ區(qū)段隧道口與豎豎井出口之間的的氣象壓差（N/m2）自然風(fēng)朝向隧道道風(fēng)向時(shí)為正；；第Ⅰ區(qū)段長度（m）；以豎井內(nèi)風(fēng)速為為基準(zhǔn)第Ⅰ區(qū)段的損失系數(shù)數(shù)；第Ⅱ段區(qū)隧道口與豎豎井出口之間的的氣象壓差（N/m2）自然風(fēng)朝向隧道道風(fēng)向時(shí)為正；；第Ⅱ區(qū)段長度（m）；以豎井內(nèi)風(fēng)速為為基準(zhǔn)第Ⅱ區(qū)段的損失系數(shù)數(shù)；第Ⅰ區(qū)段①—①斷面平均風(fēng)速（（m/s）；第Ⅱ區(qū)段②—②斷面平均風(fēng)速（（m/s）；豎井內(nèi)③—③斷面平均風(fēng)速（（m/s）。Ⅰ區(qū)段交通風(fēng)力可可按下式計(jì)算：：式中Ⅰ區(qū)段的交通通風(fēng)風(fēng)力（N/m2）；第Ⅰ區(qū)段內(nèi)由Ⅰ區(qū)段往Ⅱ區(qū)段行駛的車輛輛數(shù)（輛）；第Ⅰ區(qū)段內(nèi)由Ⅱ區(qū)段往Ⅰ區(qū)段行駛的車輛輛數(shù)（輛）。Ⅱ區(qū)段交通風(fēng)力可可按下式計(jì)算：：式中Ⅱ區(qū)段的交通風(fēng)力力（N/m2）；第Ⅱ區(qū)段內(nèi)由Ⅰ區(qū)段往Ⅱ區(qū)段行駛的車輛輛數(shù)（輛））；第Ⅱ區(qū)段內(nèi)由Ⅱ區(qū)段往Ⅰ區(qū)段行駛的車輛輛數(shù)（輛）。①①②②③③單向交通隧道道分流型縱向向通風(fēng)模式圖圖4.豎井送排式縱縱向通風(fēng)方式式豎井送排式縱縱向通風(fēng)方式式模式圖1排氣送送氣通風(fēng)井送排式式縱向通風(fēng)方方式模式圖25.吸塵式縱向通通風(fēng)方式集塵裝置①①②②短道段長度吸塵式縱向通通風(fēng)方式模式式圖6.全橫向、半橫橫向通風(fēng)方式式全橫向通風(fēng)方方式同時(shí)設(shè)置置送風(fēng)管道和和排風(fēng)管道，，隧道內(nèi)基本本上不產(chǎn)生沿沿縱向流動的的風(fēng)，只有橫橫方向的風(fēng)流流動，主要用用于雙向交通通隧道。半橫向通風(fēng)包包括送風(fēng)式半半橫向通風(fēng)排排風(fēng)式半橫向向通風(fēng)，送風(fēng)式半橫向向通風(fēng)是半橫橫向通風(fēng)的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)型式，主主要用于單向向交通隧道。。⑴全橫向向通風(fēng)方式排風(fēng)道排風(fēng)道排風(fēng)孔送風(fēng)道送風(fēng)孔排風(fēng)道排風(fēng)道送風(fēng)道全橫向通風(fēng)方方式模式圖⑵半橫向向通風(fēng)方式送風(fēng)道送風(fēng)道送風(fēng)式半橫向向通風(fēng)方式模模式圖7.組合式通風(fēng)方方式混合式通風(fēng)沒沒有固定的格格局，它是根根據(jù)某些特殊殊的需要，由由上述幾種基基本通風(fēng)型式式組合而成的的。其組合方方式有許多種種，但應(yīng)符合合經(jīng)濟(jì)實(shí)用原原則。豎井送排風(fēng)+射流風(fēng)機(jī)混合合式通風(fēng)方式式模式圖8.各機(jī)械通風(fēng)方方式的特點(diǎn)通風(fēng)方式縱向式基本特征通風(fēng)風(fēng)流沿縱向流動代表形式射流風(fēng)機(jī)式集中送入式豎井排出式豎井送排式形式特征射流風(fēng)機(jī)群升壓噴流送風(fēng)升壓兩端進(jìn)風(fēng)中間排風(fēng)噴流風(fēng)機(jī)升壓適用長度5000米以內(nèi)3000米左右5000米左右不受限制交通風(fēng)利用很好很好部分較好很好工程造價(jià)低一般一般一般管理與維護(hù)不便方便方便方便技術(shù)難度不難一般一般稍難運(yùn)營費(fèi)低