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1、第7章 公路及铁路地下隧道运营通风简介,主要内容 第1节 公路地下隧道运营通风 第2节 铁路地下隧道运营通风,参考文献,（1）隧道及地下工程，关宝树、国兆林主编，西南交通大学出版社；2000年（2）高层建筑和地下建筑通风与防排烟，张吉光等编著，中国建筑工业出版社，2005年（3）地下工程通风与空调，胡汉华等，中南大学出版社（4）公路隧道运营设施，吕康成主编，人民交通出版社，1999年（5）铁路隧道运营通风设计规范，中国铁道出版社，（6）隧道工程，上册，王毅才主编，人民交通出版社，1986年,第一节 公路地下隧道运营通风,一、概述 二、公路地下隧道运营的有害物与有害物浓度控制标准三、运营隧道内气
2、候四、公路地下隧道通风系统设计的技术路线五、新风量计算六、公路隧道运营通风方式,一、概述,汽车所排出的废气，含有多种有害成分，如一氧化碳、煤烟、铝、磷化物、硫等，是气态和浮游固态微粒的混合物。汽车还能携带尘土和卷起尘埃。这些物质构成了对隧道内空气的污染。隧道是个闭塞空间，一般只有进出口与大气相通，污染物不能根快扩散，所以隧道内污染空气的浓度会逐渐积累。当浓度很小时，通常影响不大。但是，剧毒性的co浓度增加时，会使人体产生不同程度的中毒症状，甚至危及生命。空气中的烟雾可以影响能见度，含烟（尘）量达到一定程度后，即可使能见度下降到妨碍行车安全的程度。总之，隧道内的空气污染，既会造成对人体的危害，又
3、会影响行车安全。,改善隧道内空气污染的途径大体上有三种，即（1）生产无公害汽车，（2）使用滤毒装置还原被污染染的空气；（3）把污染空气始有害物稀解到容许值以下。无公害汽车现在仍为有待解决的重大课题，随着对新能源的开发和对公害问题的深人研究，将来这个问题有可能得到解决。目前用滤毒装置已经可以还原像CO之类的有害气体，但在效卒上和经济上还没有达到实用化的程度。现阶段实用的方法是从洞外引进新鲜空气，冲淡隧道内的有害物质浓度；使空气满足卫生标淮和能见度方面的要求。,通常从汽车排放气体的成分和其有关的浓度给生理造成损害的主要因素是CO，若能保证对CO有必要的通风量，其它因素就可处于安全浓度；所以在通风研
4、究时，仅考虑CO的浓度问题。,二、公路隧道运营的有害物与控制标准,1、有害物,(1)运行车辆排放的废气。,汽车排出的气体，含有一氧化碳、氧化氢、碳化氢、氧化硫、醛等对人体有害的成分。其中，一氧化碳具有高度毒性，且在排气中所占比例极大,是最危险的成分。柴油机车辆除排放对人体有害的气体外，还排放大量的游离碳素(煤烟)，严重影响隧道内的能见度和舒适性。,(2)隧道围岩中排放的有害气体,在山体隧道中,围岩会放出各种有害气体,如CH4、H2S等,这些气体的散放量与围岩中有害气体含量及支护对围岩的封闭性有关。一般隧道围岩中有害气体含量低、散放量小,所以,目前在运营通风中尚未考虑。,(3)火灾产生的有害气体
5、和烟尘,火灾会产生大量的CO和烟尘。隧道内火灾会使隧道环境急剧恶化,造成人员伤亡、交通中断或引发恶性交通事故。正常通风不可能避免火灾产生的危害。一旦火灾发生,需通过改变通风方式和加大风量,使环境暂时得到改善,可以起到控制火灾蔓延,减少灾害损失,缩小事故范围的效果,同时也为灭火创造条件和提供方便。,2、有害物浓度控制标准,我国公路隧道设计规范(JJJ026-90)第9.2.2条规定：隧道内一氧化碳(CO)允许浓度：隧道内工作人员休息和控制室等人员长期停留的工作间为24ppm，正常运营时为150ppm；发生事故时,短时间(15min以内)为250ppm。,隧道内烟尘允许浓度：高速公路一、二级公路隧
6、道为0.0075m-1；三、四级公路隧道为0.009m-1。,三、隧道内气候,隧道气候是隧道内温度、风速和湿度的总称。1温度山体中埋深大的隧道受地热影响，隧道内空气温度明显高于地表大气温度，或埋深浅的隧道，由于通风，隧道内空与温度也会明显低于地表大气温度。有时隧道内空气温度与地表与温差别可能很大，当这种差别过大时，会引起人体的不良反应。隧道内空气的降温可通过增大风量来实现，增温则需要采取空气加热的方式。在国内现有隧道中，由于受地热影响不大，隧道内温度随其它环境指标满足而自然满足，不需要专门增加风量。增温则需要增加专门的设施（隧道采暖设施），需要增加费用。,2风速隧道内空气和大气的交换是通过空气
7、流动来实现的，空气流动的速度（风速）直接影响到通风的效果。风流速度与通风量成正比。在机械通风中，靠提高风速增大风量，因此，隧道内的风速经常大于地表大气的正常风速。隧道内风速大是隧道气候特怔。风速大会引起以下不良后果：（1）扬起隧道内积聚和车辆上装载的尘粒，形成尘烟，影响可见度和舒适感，因此，要求隧道内要做好防尘和降尘工作。防尘应做好隧道的定期清扫和载尘（如煤、土等）车辆的管理，降尘则采取洒喷水或安装专门的除尘设备。（2）加快隧道内水份蒸发，使空气干燥。（3）引起人体不适或感冒。（4）增大风阻，从而增加通风费用。在满足通风要求下，风速越小越好。我国公路隧道设什规范（JJJ02690）第9.2 5
8、条规定：采用机械通风时，隧道行车道内最大风速不宜超过8ms。,3.湿度在隧道内，由于通风风速大，空气湿度小，人在隧道内工作（长时或短时），都会因干燥而感不适。增加隧道空气湿度的办法也是洒水或喷水，可结台防尘、降尘综台考虑。综上所述，隧道内气候和地表气候有明显不同，主要表现为风速高，湿度低，温度变化大等，它会引起人体不适或致病，因此改善隧道气候也是隧道运营管理的一个重要课题。,四、道路地下隧道通风系统设计,（一）通风系统设计的技术路线（二）设计条件的设定和确认,（一）通风系统设计的技术路线,（1）基础资料调查和收集,（2）设计条件的设定和确认,（3）通风量的计算和确定,（4）通风方式的选择及确定
9、,（5）概念设计及方案比较研究,（6）通风方式和设计方案的最后确定,（7）详细设计及有关研究,（8）通风系统的维护管理设计,（5）火灾工况下设备及设施能力的复核（排烟措施的效果）,准备阶段工作内容,（5）是否对系统有影响,（二）设计条件的设定及确认,1、隧道本身条件2、交通条件3、通风竖井（包括通风机房）设计条件4、气象条件5、环境条件,1、隧道本身条件,包括：隧道总长度，几何要素（包括平、纵、横断面），隧道位置和用地的制约条件；隧道两岸所要求衔接道路的情况及交通疏解要求；隧道两岸是否存在与其他设施（如地下停车场）连接的要求；隧道两岸有无地下构筑物或地下埋设物；隧道是否存在延伸和变更的可能性；
10、隧道口部原有建筑的布置情况。,2、交通条件,交通量包括初、近、远期的交通量预测，不同方向的分布，每日不同时段的变化，每周各天的变化，每季度的变化等；车辆种类构成主要是大型车种的比例，或小时交通流量中车种构成比例；设计速度包括设计计算行车速度，最底设计计算行车速度；每以隧道中的车道数（单向或双向行驶条件）；交通阻塞的可能性；,3、通风竖井（包括通风机房）设计条件,隧道两岸上段是否有足够面积设计通风竖井，位置是否合适以及高度是否受限制；通风竖井预定位置的地形、地质、地下埋设物的条件；,4、气象条件,隧址附近的一年气象资料（重点是上空及地表附近的主导风向、风速等）特殊气象条件（例如：逆流层等）的发生
11、频率，持续时间；隧址附近的温度和湿度；,5、环境条件,隧址附近地理情况和周围建筑物概况以及有关大气、噪声等环境条件,四、新风量计算,1、有害气体及烟雾发生量2、CO及烟雾浓度容许标准3、新风量计算,1、有害气体及烟雾发生量,日本公路隧道手册通风部分 每辆柴油车：平均排除气体（CO）量5.6m3/km,烟雾发生量平均3.36m3/km;每辆汽油车：平均排除气体（CO）量1.3m3/km,烟雾发生量平均0.07m3/km;瑞士20世纪50年代提出的汽车在标准状态下每吨公里的CO产生量位：小汽车：0.017m3/(tkm)大型汽车：0.012 m3/(tkm)柴油汽车：0.0005 m3/(tkm)
12、,2、CO及烟雾浓度容许标准,CO浓度标准正常交通情况:CO容许浓度在：200ppm;阻塞交通情况：250 ppm（车速1.530km/h,不超过15min）;超过1h的事故处理，可要求汽车发动机停车和其他处理措施。,烟雾浓度,烟雾浓度以每100m透光率40%作为标准值；每100m透光率50%作为理想值；广州黄沙至芳村珠江水下隧道：正常交通情况：在路面照度为110lx条件下，车速5060km/h,烟雾浓度7.510-3,100m透光率为48%；交通阻塞时：车速1530km/h,烟雾浓度910-3,100m透光率为40%；,烟雾设计浓度,JTJ026.1-1999标准规定烟雾设计浓度:采用钠光灯
13、光源时,烟雾浓度见下表;采用荧光灯光源时,烟雾设计浓度应提高一级;烟雾浓度达到0.012 m-1时,应采取交通管制措施,减少进入隧道的车辆;进行隧道内的养护维修时,应按现场实际烟雾浓度不大于0.0035 m-1考虑.,3、新风量计算,（1）原则和方法（2）稀释有害气体CO所需通风量计算（3）稀释烟雾浓度所需通风量计算（4）计算新风量,（1）原则与方法,在我国公路隧道设计规范中，计算通风量时应分别按稀释CO浓度和烟雾浓度进行；选择其中大值作为设计风量;在计算稀释汽油车CO浓度时也要考虑柴油车CO排放量;在计算柴油车烟雾浓度时也需要考虑汽油车的烟雾排放量.一般情况下，分别按CO和烟雾浓度计算出每公
14、里的标准通风量,然后根据隧道长度计算所需通风量。再依据行驶速度、坡度和不同车型CO的排放量修正而得出最终结果。同时也要计算出阻塞、火灾排烟时所需通风量，作为验算通风量的依据。,（2）稀释有害气体CO所需通风量计算,CO排放量计算公式(JTJ026.1999)式中 Qco-隧道全长CO排放量,m3/s qco-CO 基准排放量,m3/(辆km),可取0.01 fa-考虑CO的车况系数;fd-车密度系数;fh-海拔高度系数;fm-车型系数;fiv-纵坡的车速系数;n-车型类别系数;nm-相应车型的设计交通量,辆/h;,稀释CO的风量计算,式中:Qreq(co)-隧道全长稀释CO所需风量,m3/s;
15、co-CO容许浓度,ppm P0-标准大气压,KN/m2,取101.325 P-隧址设计气压,KN/m2;T0-标准气温,K,取273;T-隧道夏季的设计温度,K,（3）稀释烟雾浓度所需通风量计算,烟雾排放量计算：JTJ026.11999式中 Qv1-隧道全长烟雾排放量,m3/s qv1-烟雾基准排放量,m3/(辆km),可取2.5 fa(v1)-考虑CO的车况系数;fd-车密度系数;fh(v1)-海拔高度系数;fmv1()-车型系数;fiv(v1)-纵坡的车速系数;nD-车型类别系数;Nm-相应车型的设计交通量,辆/h;,稀释烟雾所需风量计算式中K-烟雾设计浓度，m-1;,上述计算稀释CO和
16、烟雾通风量还有其他公式和方法，具体可参看：公路隧道运营设施，人民交通出版社，第一章，第八节,（4）计算通风量,（2）和（3）的大者作为计算通风量,六、道路隧道运营通风方式,（一）自然通风（二）机械通风 1、纵向式通风 2、横向式通风 3、半横向式通风 4、混合通风（三）通风方式的选择,（一）道路地下隧道自然通风,1、概念是不需要任何通风设备，完全靠由行驶车辆在隧道作用产生的交通风力与存在于洞口间的自然风压的共同作用，把有害气体和烟尘从隧洞内排出洞外。,2、特点,在隧道自然通风中，车辆行驶产生的活塞风始终占主导地位。当隧道内的自然风压与车辆行驶方向相同时，自然风压是通风动力，对排除有害气体有利；
17、若自然风压与车辆行驶方向相反，自然风压是通风阻力，对排除有害气体不利。在通风设计计算时一般按不利条件考虑。,在这种通风方式下，污染的空气全部从隧道口部排出，而且在发生火灾时，不可能人为控制烟雾的排出，由于烟雾会向全车道空间扩散，故应在隧道内设置人员避难措施。适用：长度不大，交通量较小的隧道。,3、采取这种通风方式必须考虑如下问题,（1）交通量、车道、车种构成等前提条件的设定；（2）隧道口部排出气体对周围环境影响的预测；（3）研究自然风的作用；（4）安全设施的考虑（特别重要的是隧道内的安全出口）；（5）车道内的最大风速为3cm/s。,4、自然通风力,通常应将由气象条件产生的自然通风力看作阻力。气
18、象条件产生的自然风力随时都会发生变化，其作用方向和大小是不确定的，也就是在某些情况下是对通风有利的方向作用，而在某些情况下则对通风不利的方向作用。,自然通风力组成,自然通风力PMWT，按其成因大致有下列几种压力（1）然风产生的压力PM；（2）隧道两洞口大气压的静压差产生的压力PW；（3）由于隧道内外的温度差产生的压力PT；,5、交通风力,对于单向行驶的隧道，行驶的汽车产生的活塞作用力（交通风力）由下式计算：式中Ar-隧道净断面积；n-隧道内车辆数；Vt车速；Vr隧道设计风速；Am-汽车等效阻抗面积，Am=App Ap-汽车的正面投影面积；p-隧道内阻力系数,6、其他,采用自然通风的隧道，发生交
19、通阻塞，活塞风作用降低，一般可采取禁止车辆进入隧道并令隧道内车辆发动机停车，以避免危险。,（二）公路地下隧道机械通风,（1）按通风机的工作方式分类 送风式、排风式、混合式三种送风式新鲜空气经风机送入隧道;排风式隧道中的污染空气则经风机排放大气。也有在一个隧道既采用送风式又采用排风式的混合式。（2）按风流的流动方向划分通风方式 纵向式、横向式、半横向式和混合式四种。,1、纵向通风,是一种最简单的通风方式。它只需在隧道的适当位置安装通风机，靠风机产生的通风压力迫使隧道内空气沿隧道轴线流动,就能达到通风的目的。由于简单,纵向通风在公路隧道中使用较多,也研究较多。经过长期实践,形成了多种多样的纵向式通
20、风方式。,1.1 纵向通风基本概念,纵向式风流沿隧道轴线方向(纵向)流动。,1.2 纵向通风基本特点,纵向通风方式在隧道内一般不设置通风管道（风道），风流沿着隧道轴向流动，因此汽车行驶时产生的活塞作用力（交通风力）直接影响纵向通风的效果。考虑到维护管理、防灾避难时人体直接暴露在车道空间，进行通风设计时隧道内的风速应保持在小于12m/s;在发生火灾时，烟雾向车辆行驶方向流动，火灾源位置上风方向的车辆已停止，而火灾源位置下风方向已成为烟道，因此在火灾发生的隧道内不能进行灭火活动，因此必须从相临隧道通过隔墙的防火门进入发生火灾的隧管进行灭火活动。因此，上、下行隧道之间必须等距离地在分隔墙上设置连通通
21、道和防火门。,1.3 纵向通风几种常用方式,（1）集中排风的纵向式通风（2）采用射流风机的纵向通风（3）射流风机+集中排风的纵向式通风（4）电气集尘纵向式（5）电气集尘、竖井送排风纵向式,（1）竖井式纵向通风,机械通风所需动力与隧道长度的立方成正比，因此在长隧道中，常常设置竖井进行分段通风。竖井用于排气，有烟囱作用，效果良好。,（a）集中排风的纵向式通风,本方式是从两洞口带进新鲜空气用竖井等将污浊空气排出洞外的一种通风方式主要在双向交通和保扩洞口环境的条件下采用。,（b）集中送风的纵向式通风,(c)竖井送排风的纵向通风,为使空气流与汽车行驶方向一致，在一些隧道中也采用了竖井送排风的纵向通风方式
22、。,（2）射流式纵向通风,射流式纵向通风是将射流式风机设置于车道的吊顶部，吸入隧道内的部分空与，并以30mS左右的速度喷射吹出，用以升压，使空与加速，达到通风的目的。射流式通风比较经济，设备费用少，但噪声较大。,射流风机的通风原理,利用风机所产生的高速气流推动前方空气流动,同时在后方形成一个负压区，带动后方空气流动,从而在隧道内风机的前后一定范围内形成空气沿隧道轴向(纵向)的定向流动，达到通风的目的。一般讲,风速越大,射流越长。射流风机的功率小,通风距离短,一般在一个隧道中需要安装多台风机同时工作。,射流风机的通风特点,和集中排风纵向通风相比较,射流风机纵向通风无需开凿通风井,通风设施更为简单
23、,为此而花费的费用少;但是,由于风机通风原理决定,它的通风效率低,这将使它的运营费用增大。除此,射流风机还有噪音大，射出的高速风流影响正常行车等缺点。该方式适合交通量比较小，车流量较小的条件,射流风机的布置,串联布置并联布置,串联布置,可以有较高的通风效率；其升压值串联较并联大20%；串联布置的纵向安装间距应满足射流完全混合距离的要求。一般射流完全混合距离为1012H（H为车道高度）。,串联布置平面图,串联布置横断面1,串联布置的射流风机在隧道的横断面上，对于两车道的地下隧道，一般分别安装在横断面两侧上部的角隅上（两台一组）。,串联布置横断面2,如一条隧道的车道数为3或4条，一组射流风机台数多
24、于2台，射流风机也可以安装在车道顶部（一条车道对应一台）。,串联布置横断面3,如果一组为两台，侧墙厚度足够，也可以将射流风机嵌入侧墙内，但在这位置上两侧应设有导流的斜面。,并联布置,是将射流风机分为四组，隧道两端口部分别集中安装两组。,并联布置横、纵断面图,射流风机纵向通风的有关要求,隧道内发生火灾（中小型等级火灾），隧道内纵向排烟风速不小于2m/s；射流风机机器配电缆（铜质电缆）均要在250温度下能正常运行1h；射流风机应能正转和反转，反转工况时的效率为正转时的70%以上；,（3）竖井集中排风、射流风机纵向式,（4）电气集尘纵向式,本方式是在汽车排放的有害气体中，大幅度地减少烟尘量的一种通风
25、方式，是日本独具特点的、新开发的通风方式。电气集尘式是把集尘机设置在沿车道的集尘室中，除去从车道带进的或从从污染空气中的烟尘。并作为新鲜空气返回车道的一种通风方式、在本方式中，目的是除去烟尘，因此，其限界长度决定干CO设计浓度的范围1个集尘室的处理风量约在100m3s350m3/s左右此外；电气集尘机的除尘效率可达80,（5）电气集尘、竖井送排风纵向式,本方式基本上采用在超过一氧化碳设计校度限界范围以上的长隧道，在该位置与外部联络的通风坑道，并引迸新鲜室气因此限界长度不受限制。采用此种通风方式的日本关越隧道长度为10km以上这充分悦明纵向式通风的限界长度已大幅度地增加了,2、全横向通风,横向式
26、风流沿垂直于隧道轴线的方向(横向)流动,（全）横向通风特点,隧道断面被分为送风道、排风道和行车道三部分。新鲜风流由风机送入送风道,经送风孔进入行车道,与污染空气混合后,横穿隧道,经排风口进入排风道,由风机排出。,和纵向通风相比较,横向通风供风均匀,污染空气在隧道内滞留时间短,隧道内可见度高,有利于火灾管理。是更为理想的隧道通风方式。但横向通风需要在隧道内设车道板和吊顶,还要设风井,从而使隧道建筑工程量增大,费用增高;另外,由于受隧道施工断面限制,设在车道板下和吊顶上的送风道和排风道断面小,隧道通风阻力大,通风能耗大,运营管理费用高。较高的建设费用和较大的运营管理费用使横向通风的使用受到了很大的
27、限制。目前在世界各国大都只在非常重要的长大隧道中使用。,3、半横向通风,半横向式风流沿横向进入（或排出）,沿纵向流动。横向进入为压入式半横向通风，横向排出为抽出式半横向通风。,4、半横向通风,半横向通风只需设置一个送风道或排风道,如图1-9-6所示,隧道断面被分成送风道或排风道和行车道两部分。新鲜空气由风机、风井送入送风道,经送风孔进入行车道,在行车道内与污染空气混合后沿隧道排出。可见,半横向通风是介于纵向和横向通风之间的一种通风方式。简单说,这种通风方式综合了纵向通风和横向通风的优点和缺点。通风效果和安全性等也介于二者之间,在一些重要隧道中,因采用横向通风费用高,可考虑采用半横向通风方式。,
28、4、混合式通风,根据隧道的具体条件和特殊需要，由竖井与上述各种通风方式组台成为最合理的通风系统。例如，有纵向式和半横向式的组台，以及横向式与半横向式的组台等各种方式。,半横向通风的四种方案,A方案：压入式半横向通风B方案：抽出式半横向通风C方案：入口段抽出，出口段压入式半横向通风D方案：出口段抽出，入口段压入式半横向通风,A方案：压入式半横向通风,优点：（1）能耗低，（2）隧道内有害气体浓度分布均匀；（3）自然风的影响比较小缺点：（1）因隧道内是单向交通，污染空气集中在出口处排出，对出口处附近的环境造成较大影响；（2）因通风气流在车道内流动，出口处风速较高，在火灾时难以控制。,B方案：抽出式半
29、横向通风,优点：在火灾情况下隧道内的烟气可集中排除，易于控制。缺点：（1）能耗高，（2）隧道内有害气体分布不均匀；,C方案：入口段抽出，出口段压入式半横向通风,优点（1）正常情况下通风效果好（2）车道内风速比较稳定（3）火灾情况下排烟效果好缺点（1）交通堵塞时新鲜空气总量减少一半；（2）在隧洞出口处会出现有害气体最高浓度点；（3）容易受自然风的影响。,D方案：出口段抽出，入口段压入式半横向通风,优点（1）充分发挥活塞风的作用；（2）能耗较底缺点：（1）交通堵塞时新鲜空气总量减少一半；（2）隧道内局部地段有害气体浓度分布不均匀（3）受自然风影响使有害气体分布不稳定。,5、通风方式的选择,（1）影
30、响隧道通风方式选择的因素 隧道长度 隧道长度是影响隧道通风方式选择的最主要的因素。隧道长度大,隧道发生事故和灾害造成的损失一般也大,所以隧道越长,对隧道通风的安全性和可靠性要求越高。,各通风方式的适用长度,隧道交通条件隧道交通条件指隧道内为单向行车还是双向行车以及隧道的交通量。一般单向行车的隧道采用纵向和半横向通风较好,能够较充分地利用自然风和活塞风;交通量大的隧道一方面有害气体排放量大,另一方面安全要求高,所以一般应选用横向通风或半横向通风方式。隧道所处地层的地质条件隧道所处地层的地质条件好,隧道施工比较容易,费用低,这时选用横向通风方式,隧道断面可适当加大,送风道和排风道容易布置并可以布置
31、得大一些。这样隧道的建设和运营费用不会很高。相反,如果围岩条件差,则可能由于隧道施工困难,以及施工费用高而影响到横向通风的使用。隧道所处地区的地形和气象条件地形和气象条件与隧道自然风流的流向和流量有关。当自然风流比较大,流向相对稳定时,对于较短的隧道,可直接利用它通风。但对于纵向通风的隧道,若自然风流变化较大时,将会影响通风效果,严重者会造成隧道无风或风机损坏。所以,在这种条件下宜采用横向通风;若采用纵向通风,需加强管理。,（2）通风方式选择,A：基本原则,选择通风方式时，应该综合考虑上述诸多因素。合理的通风方式是安全可靠性高,建设安装方便,投资小,隧道内环境好,对灾害的适应能力强,运营管理方
32、便,运营费用低的通风方式。各种通风方式都既有优点,又有缺点,一种通风方式不可能完全满足这些要求。所以,实际上的合理是在给定条件下尽可能作到既安全可靠又经济方便。对于任何一个隧道,可供选择的通风方式可能有几种,就同一种通风方式,其风井、风道的布置方案也会有多种。所谓经济是相对的,就是在诸多方案中选择建设安装投资少,运营管理费用低,综合经济效益最好的一个。而要做到这一点,就需要熟悉和掌握各种通风方式的特点,了解隧道所处环境及各种条件的特殊性,尽可能全面地提出各种可行方案,最后进行技术分析和经济比较。经济比较应该把建设投资和运营费用分别比较。在进行建设投资比较时要抓住主要项目:如风井、风道的建设费用
33、,主要设备的投资等。在对建设投资和运营费用进行综合比较时,要做动态分析。,B：归纳的选择方法,在一般公路隧道中，包括双向行驶的隧道，（1）当隧道长度超过 2500 m时，多采用送排风半横向式通风；（2）长度超过3000 m，双向行驶的有效通凤方式是集中排风；（3）更长的隧道，如5km以上，则选定横向式。在高速公路中，纵向式是主流，隧道长度超过5km后，可采用横向式、电气集尘的送排风方式等 另外从通风方式的演变看，70年代以前都是以采用风道的方式为主而到80年代以后，则进入纵向式的全盛时期。日前，在长大公路隧道中，几乎都是采用各种类型的纵向式通风系统。,单向行车公路隧道,双向行车公路隧道,第2节
34、、铁路隧道运营通风,1、铁路隧道的有害物特点2、铁路隧道的通风方式,铁路隧道运营通风设计规范 TB 10068-2000 J71-2001,1、铁路隧道的有害物特点与要求,铁路隧道建成并交付运营的期间，由于来往通过隧道的机车（除电力机车外）会排放出大量的有害气体，蒸汽机车主要是CO，内燃机车主要是NXOY化合物；同时还要散发出热量。衬砌缝隙渗透出某些地下天然气体和湿气，维修人员在工作时不断呼出CO2。有害气体中，CO和NXOY是最主要的。,铁路隧道的空气质量标准,2、铁路隧道的通风方式,通风方式：自然通风机械通风,2.1 自然通风,概念：利用列车通过隧道时产生的活塞风和自然风或温度差、气压差等
35、引起的空气流动，将隧道内有害气体和热量排出隧道外的通风方式。适用：由于各种自然因素的影响和列车通过隧道的活塞作用，引起隧道的自然风流动将新鲜空气吸入洞内；同时将有害气体排出洞外，实现隧道的自然通风。一般长度在 1.5 km2.0 km的单线铁路隧道，依靠这种自然通凤，基本上可以达到规定要求。,2.2 机械通风,概念：在自然通风不能满足要求时，设置一系列通风机诫，送入或吸出空气来达到通风的目的。,隧道设置机械通风，应根据牵引种类、隧道长度、隧道平面与纵断面、道床类型、行车速度和密度、气象条件及两端洞口地形条件等因素综合考虑确定，并应符合下列规定：1、内燃机车牵引，长度在2km以上的单线隧道，宜设
36、置机械通风；2、电力机车牵引，长度在8km以上的单线隧道，宜设置机械通风进行换气(行车密度较低、自然风条件较好时，可适当加长长度）3、内燃机车牵引的双线隧道当隧道长度L（km）X行车密度N（对/d）100时下应设置机械通风;4、虽不符合上述条件，但自然通风条件不良难以在规定时间内达到容许卫生标推时，亦宜考虑设置机械通风。,3、铁路隧道的通风方式的选择,在作通风设计时，首先要判断利用自然通风的可能性。在自然通凤不足以完成通风任务时，才确定采用机械通风。利用自然通风的隧道，一般不需要专设建筑物。最多是设法把洞内衬砌表面弄得更平整光猾一些以减少对风流压头的损失。采用机械通凤的隧道，则需增设通风系统的
37、建筑物。实践经验指出：单线隧道，当用内燃机车牵引时，2 km以上和用电力机车牵引时，8 km以上的隧道，都应设置机械通风。,隧道机械通风方案，应根据技术、经济条件，考虑安全、效果等因素，综合比较确定。一般情况应采用纵向式通风。隧道较长时，可采用分段通风。机械通风方式，当采用轴流风机时，可选用洞口风道式、斜井式、竖井式等；当采用射流风机时，可选用纵向布置风机接力式通风，或在洞口同一断面布置风机集中式通风；也可采用射流风机和轴流风机相结合的通风方式。隧道运营通风应充分利用斜井、坚井、横洞等辅助坑道，其设置的位置穹断面尺寸，应结合运营通风的要求统一考虑确定。通风机供给的隧道内风速不应大于8m/s.,
38、4、铁路隧道的机械通风,铁路隧道机械通风目前主要采用纵向式通风方式，即新鲜空气从隧道一端（或通风分段的端部）送入污染空气从隧道另一端排出。,洞口风道式通风,概念：这是目前我国铁路隧道最常采用的一种通风方式。洞内污染空气由上方洞口两侧的通风机排出，新鲜空气由下方洞口吸入。当通风机吸风时，为防止上方洞口风流短路，在上方洞口设置帘幕，将上方洞口临时封闭。这种方式又称帘幕式通风。这种通风方式是把通风机设置在隧道洞口处，将通风道联通至洞内。当列车车尾一出洞口，立即开动通风机，把已被活塞风挤到出洞口一段内的污浊空气排出洞外，同时低洞口处的新鲜空气随着风流带进隧道中来，这样就完成了一次通风作业。,洞口风道式
39、通风的设置,应符合下列规定 1、宜采用吹入式通风。通凤机设于低洞口端，通风设备宜设在洞外：当必须设在洞内时，机房和设备应有防潮、防锈蚀的措施。2、隧道运营通风宜选用大凤量、低压头的轴流式通风机；风机传动应配套，宜选用电力传动。3、无帘幕洞口凤道式通风的设置，风道与隧道的夹角宜小，风道口与风道的过风面积及风机类型应使通风系统处于良好的工作状态。4、通风设备的基础应置于稳回的地基上。,优缺点,一般洞口风道式通风结构筒单，能有效利用活塞风，并系属低压系统的通风，能量损失小，比较经济。但由干洞内风速不宜过高（一般小于8m/s），当隧道很长时，每次所需通风换气时间长，不能满足运营要求，故一般仅可用于 9
40、 km以下的隧道通风。如更长的隧道则应考虑以竖井（或斜井）进行分段通风。,竖井、斜井式通风,概念：经由竖井或斜井将新鲜空气送入隧道或将污染空气吸出隧道的通风方式称为竖井式或斜井式通风。长隧道纵剖面为人字坡时，污浊室气常积聚在坡顶，使得通风效果不好。若在隧道施工中，为增加开挖工作面而设置竖井或斜井作为辅助坑道时，可以利用这些辅助坑道作为通风道，把通风机置于竖井或斜井处，借助于通风机和竖井的换气作用，可以把污浊空气吸出，或把新鲜空气压人。有时使用可逆转的通风机或并列的通凤机，还可以一时吸出另一时压入，以适应列车行走的部位，帮助风流的进行。也可以一边吸风另一边压风，起到双管齐下的作用，效果就更力显著
41、。一般在水底隧道或埋深较饯的地下建筑物（加地下铁道、防空地道、地下厂房等）使用较广。在选择通风方式时，应根据隧道平面、纵断面、两端洞口地形、气象条件等资料的分析并结合运营要求，进行各种方案的技术经济比较来决定最佳方式。,射流风机的设置,应遵守下列规定：1、纵向等距离布置射流凤机时，其间距不宜小于70m。2、射流风机宜采用洞口堆放式或洞内壁龛式，不宜采用拱顶吊装式。3、射流风机采用支架固定时，其支架应做成可拆式，以便维修拆装；风机支架两端应设置防护钢网。4、风机支架等钢结构应接地；5、为保证风机能按设定的时间启动关停，有效地利用活塞风风机控制系统应设置自动控制装置。,5、改善铁路隧道通风效果的其他措施,提高列车通过隧道的行驶速度在隧道内设置整体道床或混凝土宽枕道床避车洞安装防烟门及其它描施,
