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隧道 通风设计细则 最新版

来源:哗拓教育
《公路隧道通风设计细则》(送审稿)

目 次

1 总则...................................................................................................................................1 2 术语、定义与符号...........................................................................................................3 2.1 术语与定义.................................................................................................................3 2.2 符号............................................................................................................................5 3 通风规划与调查...............................................................................................................9 3.1 通风规划.....................................................................................................................9 3.2 通风调查...................................................................................................................10 3.3 通风设计采用的交通量与服务水平等级...............................................................12 4 通风方式.........................................................................................................................14 4.1 通风方式的选择.......................................................................................................14 4.2 隧道通风要求...........................................................................................................15 5 通风标准.........................................................................................................................16 5.1 一般规定...................................................................................................................16 5.2 烟尘允许浓度K.......................................................................................................16 5.3 一氧化碳(CO)和二氧化氮(NO2)允许浓度Δ................................................17 5.4 背景浓度CAMB...........................................................................................................18 5.5 最小换气次数...........................................................................................................18 6 需风量.............................................................................................................................19 6.1 一般规定...................................................................................................................19 6.2 稀释烟雾的需风量计算...........................................................................................19 6.3 稀释CO的需风量计算............................................................................................21 6.4 隧道换气的需风量Q REQ(换)计算............................................................................23 6.5 隧道火灾防烟与排烟的需风量计算......................................................................24 7 通风计算.........................................................................................................................25 7.1 一般规定...................................................................................................................25 7.2 隧道自然通风力.......................................................................................................26

I

《公路隧道通风设计细则》(送审稿)

7.3 隧道交通通风力.......................................................................................................27 7.4 隧道通风阻力...........................................................................................................29 7.5 全射流风机纵向通风方式.......................................................................................29 7.6 集中送入通风方式...................................................................................................31 7.7 通风井排出通风方式...............................................................................................32 7.8 竖井送排式纵向通风方式.......................................................................................36 7.9 竖井与射流风机组合通风方式...............................................................................39 7.10 静电吸尘通风方式.................................................................................................40 7.11 全横向和半横向通风方式.....................................................................................41 8 风道.................................................................................................................................46 8.1 一般规定...................................................................................................................46 8.2 隧道主风道...............................................................................................................46 8.3 连接风道...................................................................................................................47 8.4 送风孔与排风孔.......................................................................................................48 8.5 送风口与排风(烟)口...........................................................................................49 8.6 风阀...........................................................................................................................49 8.7 各类风道的压力损失系数.......................................................................................50 9 风机房与通风井.............................................................................................................51 9.1 一般规定...................................................................................................................51 9.2 洞外风机房...............................................................................................................51 9.3 洞内风机房...............................................................................................................52 9.4 通风井.......................................................................................................................52 9.5 通风塔.......................................................................................................................54 10 隧道火灾防烟与排烟.................................................................................................57 10.1 一般规定.................................................................................................................57 10.2 隧道火灾排烟.........................................................................................................58 10.3 隧道排烟风机.........................................................................................................60 10.4 逃生通道、避难所(洞室)的通风防灾设计.....................................................61 10.5 隧道附属用房的防烟排烟.....................................................................................61 10.6 隧道火灾工况下的通风排烟自动控制.................................................................62

II

《公路隧道通风设计细则》(送审稿)

11 风机的选型与布置.......................................................................................................64 11.1 一般规定.................................................................................................................64 11.2 射流风机的选型与布置.........................................................................................64 11.3 轴流风机的选型、布置与风量调节.....................................................................66 12 通风控制原则...............................................................................................................69 12.1 一般规定.................................................................................................................69 12.2 通风控制设施设置.................................................................................................70 12.3 通风控制方法.........................................................................................................72 12.4 不同通风工况的控制要求.....................................................................................73 附录A 隧道与风道的压力损失系数...............................................................................75 附录B 本细则用词说明..................................................................................................85 附件:公路隧道通风设计细则.........................................................................................87

III

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

1 总则

1.0.1 为给公路隧道通风设计及其运营管理提供技术准则,特制定本设计细则。

1.0.2 本细则适用于高速公路、一级公路、二级公路的新建隧道和改建隧道,三、四级公路的新建隧道和改建隧道可参照执行。

1.0.3 公路隧道的通风应纳入隧道建设总体设计周密考虑,以保证隧道内安全行车、经济运营和防灾减灾为宗旨,选择适宜的通风方式。

1.0.4 应根据公路等级、隧道断面与平纵线形、车道数、交通量、设计速度、车辆种类与排放量、隧道海拔高程、洞内壁面状况、隧道洞口与附近的自然条件等因素进行通风设计。

1.0.5 本细则设计所采用的交通量为混合车高峰小时交通量;本细则设计速度为洞内线形设计速度,通风设计所采用的设计速度vt为对应服务水平下的运行车速,一般不宜大于100 km/h。

1.0.6 通风设施宜按近、远期交通量的变化分期设置,但应统一规划,一次设计。隧道由双向交通变更为单向交通时,应充分考虑机械通风的衔接。

1.0.7 公路隧道通风设计应贯彻国家的技术经济政策与节能减排政策,积极而稳妥地采用新理论、新技术、新材料、新设备,使通风系统达到安全可靠、经济实用、降耗节能、运营环保的要求。

1.0.8 隧道通风设计除应考虑正常交通工况外,还应考虑洞内发生火灾等工况;隧道通风应满足正常运营与火灾排烟的需要。

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

1.0.9 隧道口或通风井口的运营废气排放和风机噪音应符合环境保护的有关规定。

1.0.10 公路隧道通风设计应合理提出不同交通状态、不同运营工况下的通风设施总体运行方案,为隧道通风控制系统设计和通风系统运营管理提供依据。

1.0.11 下列标准、规范、方法、规程等对于本细则的应用是必不可少的: 1 JTG B01-2003 公路工程技术标准 2 JTG D70-2004 公路隧道设计规范 3 GB3095-1996 环境空气质量标准 4 GB50016-2006 建筑设计防火规范

5 GA211-2009 消火灾防烟与排烟风机耐高温试验方法 6 GB50243-2002 通风与空调工程施工质量验收规范 7 JTGF80/2-2004 公路工程质量检验评定标准(机电工程)

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

2 术语、定义与符号

2.1 术语与定义

2.1.1 公路隧道 road tunnel

供汽车和行人通行的隧道,一般分为汽车专用和汽车与行人混用的隧道。

2.1.2 通风 ventilation

将隧道内有害气体、烟雾、余热等排出洞外并引入新鲜空气的一种换气行为。

2.1.3 设计小时交通量 design hourly traffic volume

根据交通量预测所选定的作为道路设计依据的小时交通量,单位为:pcu/h。

2.1.4 混合车高峰小时交通量Nr peak hourly traffic volume for vehicle 交通高峰时间段1小时内通过隧道的绝对车辆数,单位为:veh/h。

2.1.5 年平均日交通量AADT annual average daily traffic 全年的日交通量观测结果的平均值,单位为:pcu/d。

2.1.6 年第30位小时交通量 thirtieth highest annual hourly volume

指将一年内所有小时交通量,按从大到小的顺序排列,序号第30位的小时交通量。第30位小时交通量与年平均日交通量之比k值十分稳定,所以设计小时交通量一般用年第30位小时交通量,单位为:pcu/h。

2.1.7 基本通行能力C basic trsffic capacity

在理想的道路和交通条件下,一个车道或一条道路某一路段的通行能力,单位为:pcu/h/ln。基本通行能力是四级服务水平上半部的最大交通量。

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2.1.8 一氧化碳浓度δ carbon monoxide concentration

本细则一氧化碳浓度用体积浓度表示,是指隧道单位体积被污染空气中含有一氧化碳(CO)的体积,用体积浓度(cm3/m3)计量。

2.1.9 烟尘浓度K exhaust/smoke concentration

烟尘对空气的污染程度,通过测定100m 厚烟尘的光线透过率来确定,也叫做100 m透过率,表示洞内能见度的指标,单位为:m-1。

2.1.10 背景浓度Camb background concentration

吸入隧道的外界空气中既有CO、NO2和烟尘等的浓度。

2.1.11 需风量Qreq request air volume

按隧道内要求的环境指标,根据隧道条件计算确定的隧道新鲜空气量,单位为:m3/s。

2.1.12 设计风量Qr designed air volume

以计算得到隧道需风量为基础,进行风机配置后达到的通风量,单位为:m3/s。

2.1.13 风速v wind speed

空气流动的速度,单位为:m/s。

2.1.14 风压P air pressure

包含静压、动压、全压三个概念。空气能量变化过程中,单位体积风流的压能称为静压;单位体积风流的动能称为动压;空气流动方向的任一测点处,在隧道和风道内单位体积风流所具有的静压和动压之和称为全压。本细则所说风压通常是指隧道或者风机的全压,单位为:N/m2。

2.1.15 纵向通风 longitudinal ventilation

通风气流在行车空间沿隧道轴线方向(纵向)流动的一种隧道通风方式。

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

2.1.16 半横向通风 semi-transverse ventilation

通风气流在行车空间沿垂直于隧道轴线方向(横向)进入(或排出)、沿隧道轴线方向(纵向)流动的一种隧道通风方式。

2.1.17 横向通风 transverse ventilation

通风气流在行车空间沿垂直于隧道轴线方向(横向)流动的一种隧道通风方式。

2.1.18 通风井 ventilation shaft

包含竖井(vertical shaft)、斜井(incline,inclined shaft)和平行导洞(pilot tunnel)三种类型;为改善运营通风而竖向设置的坑道,称为竖井;为改善运营通风而按照一定倾斜角度设置的坑道,称为斜井;为改善运营通风而与隧道同平面设置的坑道,称为平行导洞。

2.1.19 火灾 fire

在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。

2.1.20 火灾烟雾发生量 fire

2.1.21 轴流风机 axial fan

在轴向剖面上,气流在旋转叶片的流道中沿着轴线方向流动的通风机。

2.1.22 射流风机 jet fan

一种固定叶片角度、固定电机功率的小型隧道轴流风机。 2.2 符号

Ab ——送风道断面积 Ac ——汽车正面投影面积

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Ae ——排风道断面积 Aj ——射流风机的出口面积 Am——汽车等效阻抗面积 Ar ——隧道行车道空间断面积 B ——下角码,表示送风道空间 C ——隧道气流浓度 Cn ——烟雾浓度

Da ——轴流风机的叶轮直径 Db ——送风道断面当量直径 De ——排风道断面当量直径 Dj ——射流风机的叶轮直径 Dr ——隧道行车道断面当量直径 e ——下角码,表示排风道空间 F ——风机喷流推力 fa ——车况系数 fh ——海拔高度系数 fiv ——纵坡-车速系数 fm ——车型系数 He ——有效排风口高度 H0 ——排风口结构高度 H ——排风上升高度 K ——烟雾设计浓度 Kb ——送风口升压动量系数 Ke ——排风口升压动量系数 L ——隧道长度 La ——噪声级水平 Lsa ——比噪声级

Ml ——轴流风机配备的电机功率 N ——设计交通量(混合车辆) Nr ——适应交通量(混合车辆)

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P0 ——标准大气压 ΔPb ——送风口升压力 ΔPd ——风道压力损失 ΔPe ——排风口升压力 ΔPm——自然风阻力 ΔPj ——射流风机升压力 ΔPr ——通风阻抗力 ΔPt ——交通通风力 Ptot ——全风压力 qb ——单位长度送风量 Qa ——轴流风机风量 Qb ——送风量 Qe ——排风量

qco ——一氧化碳基准排放量 Qco ——隧道全长一氧化碳排放量 Qreq——需风量 Qs ——短道风量 Qr ——隧道内设计风量 qVI ——烟雾基准排放量 QVI——隧道全长烟雾排放量 rl ——大型车比例 Skw——风机轴功率

T ——隧道夏季的设计气温 T0 ——标准气温 vb ——送风道(口)风速 ve ——排风道(口)风速 vj ——射流风机的出口速度 vn ——自然风作用引起的洞内风速 vr ——隧道设计风速 vt ——设计速度

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α ——交通通风力系数

β ——喷流方向与隧道轴向的夹角 γ ——空气重率

δ ——一氧化碳设计浓度 Δ ——平均壁面粗糙度

ζd ——各位置的局部阻力损失系数 ζe ——隧道入口损失系数 η ——风机效率 ηVI——烟雾净化率 λ ——沿程摩阻损失系数 ν ——运动粘滞系数 ξc ——汽车空气阻力系数 ρ ——空气密度

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3 通风规划与调查

3.1 通风规划

3.1.1 隧道建设与运营管理的整体规划中应有通风规划。隧道路线平面和纵断面设计、隧道断面形式和结构物设置、隧道土建工程的分期建设、隧道运营安全与防灾减灾等设计中,应充分考虑通风方案。

3.1.2 通风方案应结合隧道主体工程的实施,隧道交通量的增长情况,以及未来隧道洞内通风标准和洞外环境空气质量标准可能会提高等综合因素,做好通风设备的分期实施。

3.1.3 可按以下内容和步骤进行通风规划:

1 隧道选址一般宜服从路线走向,并充分考虑地形、地物和地质情况等因素;但对于需要设置通风井分段通风的特长隧道,其通风井位、通风方案及规模等通风规划内容应为公路路线选定的主要因素;

2 在确定路线方案之后、实施详细通风规划之前,应收集通风设计所需资料,如隧道所在路段的交通、所在区域的气象和环境、隧道地形地物地质等相关技术资料,以及隧道所在地方的法律法规等;

3 根据所收集的资料,初步估算隧道需风量和初步判断通风方案。对于确需设置竖井机械通风的隧道,则需进一步考虑通风井位的设置、对周边环境的影响、运营防灾等因素,判断隧道具体通风方式,并进行经济、技术、施工、维护管理等综合分析;当根据该路线方案所选择的通风方案在经济、技术、施工、维护管理等方面存在重大缺陷时,则应重新论证路线方案、隧道长度、纵坡和平面线形等;

4 在确定了路线和隧道总体方案后,根据相关公式和参数计算隧道需要量,并确定设计风量和通风方案;

5 根据设计风量和通风方案详细计算通风系统压力,应特别注意合理计算自然通风力和交通通风力,根据计算结果配置隧道风机,并设计相关风道和风机房,同

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

时还需考虑风机的控制方式、运营参数检测等因素;

6 在完成上述工作,确定风机压力、风量、效率及型号等参数后,即可进行风机设计;

7 在完成通风设施配置设计之后、通风设备安装之前,应复核通风系统是否满足隧道可能的运营情况,以及能否与其他机电设备,如隧道运营监控系统等联合运行。

3.1.4 应注意洞内污染空气对隧道洞口、地表通风塔污染空气扩散、通风机运行噪音、通风塔景观等对周边环境的影响,也应注意周边环境对隧道洞内通风的影响;若有必要,应在通风规划阶段提前论证。

3.1.5 当长隧道的平均纵坡超过2.0%、特长隧道的平均纵坡超过1.5%时,宜结合通风系统对隧道进行综合经济技术分析;行车方向进口接线纵坡宜与洞内同坡。

3.1.6 通风设计应充分重视运营防灾的需求,并做好与其他关联机电系统的统筹规划。

3.1.7 对于改建隧道和通风系统分期实施的隧道,应按照当前交通量和交通组成,对当初设计的通风系统再评估。

3.1.8 服务隧道的通风系统应与主隧道机电设备联动,并采用正压通风方式,防止主隧道火灾烟雾侵入。

3.1.9 隧道通风系统设计应满足隧道土建结构的安全性要求。

3.1.10 通风设计应分别提出正常工况与火灾工况下的通风用电负荷。

3.2 通风调查

3.2.1 通风设计应对隧道所在区域的交通、气象、环境及地形、地物、地质等进

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行调查。

3.2.2 应对隧道所在区域的交通情况进行以下调查:

1 调查内容至少应包含隧道所在路段设计预测年份的交通量、预测交通组成、大型车比例、柴油车比例、交通特性、可能的交通阻滞和人行情况等;

2 原则要求对隧道可能交通组成的发动机动力种类进行调查和预测,并应特别注意该隧道是否有通行新型环保发动机的交通,其污染物的排放宜单独计算;

3 根据道路等级和当地经济发展水平、隧道所在道路的交通重要性等因素,调查隧道交通高峰时间段、交通出行规律、交通组成等交通特性;

4 当隧道出口附近有十字路口或红绿灯控制等原因,隧道洞内可能出现交通阻滞现象;对于旅游交通较多的道路,其高峰时间段与非高峰时间段的差别较大,也可能出现隧道洞内交通阻滞现象,则应考虑到交通拥堵时的通风和交通限制问题;并有必要针对拥堵或阻滞的发生频率、发生位置、长度以及通过隧道所需要的时间等加以预测;

5 对于允许步行的隧道,除上述要求外,还应针对步行者通行量、步行所需要的时间等加以预测。

3.2.3 应对隧道所在区域的气象状况进行以下调查:

1 应调查隧道自然通风力、隧道洞口或通风塔的气流扩散与新风进入条件等; 2 应对隧道两洞口间,及隧道洞口与通风井地面风塔之间的气压、风向、风速、温度、湿度等进行调查,并根据需要作实地观测;

3 宜对因洞内交通流尾排热量等带来的洞内外温差而导致的气压差的相关因素进行调查;

4 当采用隧道洞口直接排放洞内污染空气时,为避免其对环境造成影响,或污染空气回流进入相邻隧道进口,必要时宜调查洞口附近的局部风速、风向、垂直方向的温度分布、阳光照射量等,并根据隧道洞口地形地物确定合适的测量方法;

5 对于寒冻、多雾、积雪、潮湿、高温等地区的隧道,宜调查相关气象因素,避免因隧道洞口或地表进风塔空气吸入而导致洞内相关事故或不良影响,或避免这些气象因素可能对隧道通风系统带来的不良影响。、

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3.2.4 应对隧道所在区域的环境状况进行以下调查:

1 环境调查主要包括隧道洞口或风塔周围是否存在敏感地物,洞口或风塔的排放是否带来环境的破坏,通风机运行噪音对环境的影响,以及隧道所在环境的空气背景浓度等内容;

2 应根据不同目的,对隧道地形、地物、地质等通风设计所需的基础项目进行精确调查;应特别加强对通风井位和地下风机房的地质勘察,以及地表通风塔所在区域的地形地物调查;

3 根据隧道所处地层,还应调查隧道围岩是否富含硫化氢(H2S)、瓦斯(CH4)、氡气等有毒有害气体,并在通风规划和设计时,做好相应策略。

3.3 通风设计采用的交通量与服务水平等级

3.3.1 正常交通工况下,通风设计采用的混合车高峰小时交通量Nr应根据隧道所在路段项目可行性研究报告提出的设计(预测)年平均日交通量AADT换算而得,但最大取值不应超过隧道所在路段的基本通行能力,并应满足以下规定:

1 应采用年第30位小时交通量作为高峰小时交通量;

2 年第30位小时交通量与AADT的比率原则上应采用项目可行性研究报告提出的取值;当项目可行性研究报告没有提出该比率时,山岭重丘区隧道可取12%、平原微丘区隧道可取10%、城镇隧道可取9%;

3 单向交通隧道的方向分布系数D宜根据项目可行性研究报告取值,当项目可行性研究报告没有明确提出该值时,可取55%;在双向交通隧道中,上坡较长方向的方向分布系数D可取60%;

4 混合车和标准小客车的换算系数见表3.3.1。

表3.3.1 各汽车代表车型与车辆折算系数

汽车代表车型

小客车 中型车 大型车 拖挂车

车辆折算系数

1.0 1.5 2.0 3.0

说明

≤19 座的客车和载质量≤2t 的货车 >19 座的客车和载质量>2t~≤7t 的货车

载质量>7t ~≤14t 的货车 载质量>14t 的货车

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3.3.2 正常交通工况下,二级公路隧道可按三级服务水平的运行速度作为通风计算行车速度vt;高速公路和一级公路隧道的通风计算行车速度vt按以下原则确定:

1 应根据隧道的通行方式、车道宽度、侧向净宽、大型车混入率、驾驶员条件等因素,将高速公路和一级公路相应设计车速的一级、二级、三级、四级服务水平(上半部)最大服务交通量MSVi(pcu/h/ln)换算成设计通行能力CD1(veh/h)、CD2(veh/h)、CD3(veh/h)、CD4(veh/h);

2 当通风设计近期或远期的混合车高峰小时交通量Nr≤CD1时,通风系统可按一级服务水平设计;当CD1<Nr≤CD2时,通风系统应按二级服务水平设计;当CD2<Nr≤CD3时,通风系统应按三级服务水平设计;当CD3<Nr≤CD4时,通风系统应按四级服务水平设计;

3 隧道需风量计算、通风系统计算等采用的计算行车速度vt应为相应设计车速、相应服务水平的交通运行速度。

3.3.3 交通阻滞工况下,通风计算车速和洞内交通量宜按以下原则确定: 1 当高速公路隧道平均行车速度vt≤30km/h、一级公路隧道平均行车速度vt≤20km/h、其他等级公路隧道平均行车速度vt≤10km/h时,可视为交通阻滞;

2 高速公路和一级公路通风计算采用的交通量宜为四级服务水平上半部设计通行能力CD4,并按每车道交通阻滞长1000m计算。

3.3.4 火灾工况下,通风计算车速vt宜按0km/h考虑,洞内交通量宜按以下原则确定:

1 单向通行的隧道按正常交通状态下一个通风区段末端位置行车空间突然发生火灾,来确定洞内可能滞留的交通量;同时,还应考虑由于交通管制滞后,后续进入洞内的交通量,管制滞后时间按不小于5min计算;

2 双向通行隧道按正常交通状态下洞内中点突然发生火灾,来确定洞内可能滞留的部分交通量;同时,还应考虑由于交通管制滞后,后续进入洞内的交通量,管制滞后时间按不小于10min考虑。

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4 通风方式

4.1 通风方式的选择

4.1.1 隧道通风分为自然通风和机械通风两类。隧道是否设置机械通风,应结合隧道几何条件、交通条件、有无行人及气象条件、洞内外环境敏感程度等因素综合考虑,一般可按下列方法初步判定:

1 对于双向交通隧道,当符合式(4.1.1-1)的条件时,宜设置机械通风。

L·N≥6×105 (4.1.1-1)

式中:L——隧道长度(m)。

2 对于单向交通隧道,当符合式(4.1.1-2)的条件时,宜设置机械通风。

L·N≥3×106 (4.1.1-2)

4.1.2 机械通风可分为纵向式、半横向式、全横向式,以及在这三种基本方式基础上的组合通风方式。机械通风方式的种类见表4.1.2。

表4.1.2 机械通风方式的种类

纵向通风方式

1)全射流 2)集中送入式

3)竖(斜)井送排风式 4)竖(斜)井排出式 5)静电吸尘式

半横向通风方式 1)送风半横向式 2)排风半横向式

全横向通风方式 1)顶送顶排式 2)底送顶排式 3)顶送底排式 4)侧送侧排式

组合通风方式

1)纵向式的各种组合 2)纵向-半横向式的组合 3)半横向式的各种组合 4)纵向式+点式集中排烟

4.1.3 应充分结合各通风方式的特点,考虑以下因素,综合比较后选择较为安全、经济和运营维护方便的通风方式:

1 隧道长度、平曲线半径、纵坡、海拔高程; 2 交通量、交通特性;

3 自然风速、风向、气压等气象条件; 4 地形、地物、地质等环境条件;

5 火灾时的通风控制排烟、维护与管理水平;

6 工程造价、运营电力费、维护管理费等,以及分期实施的可行性。

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4.1.4 纵向通风方式时,单向交通且长度L≤5000m和双向交通且长度L≤3000m的隧道可采用全射流纵向通风方案;单向交通且长度L>5000m和双向交通且长度L>3000m的隧道,应对隧道运营安全、通风质量、工程造价等综合分析,确定合理的通风方案。

4.1.5 通风井送排风纵向通风方式主要适用于单向交通隧道,一般情况下,不同长度隧道可按以下原则确定通风井的座数:

1 当隧道长度5000m<L≤8000m时,可设置1座通风井。 2 当隧道长度8000m<L≤12000m时,可设置1座或2座通风井。 3 当隧道长度12000m<L≤16000m时,可设置2座或3座通风井。 4 当隧道长度L>16000m时,可设置3座或多于3座通风井。

4.2 隧道通风要求

4.2.1 单向交通隧道的设计风速不宜大于10m/s,特殊情况可取12m/s;双向交通隧道的设计风速不应大于8m/s;人车混合通行的隧道设计风速不应大于7m/s。

4.2.2 确定的通风方式在交通条件等发生变化时,应具有较高的稳定性,并便于防火灾时排烟的气流组织。

4.2.3 隧道内运营通风的主流方向不应频繁变化。

4.2.4 应注意避免隧道左右洞两相邻洞口间的污染空气窜流,若有必要,宜在左右洞口之间采取相应的措施。

4.2.5 两座相邻间距小于100m的隧道,应结合前后两洞口之间的地形、地貌、气象、构造物等状况,分析论证前一隧道行车出口排出洞内的污染空气对后续隧道产生的二次污染情况,并根据污染程度综合考虑相邻隧道的通风方案。

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

5 通风标准

5.1 一般规定

5.1.1 隧道通风设计标准应满足隧道内行车安全、卫生、舒适的要求。

5.1.2 隧道通风设计行车安全标准以稀释洞内交通流排放的烟雾为主,必要时可考虑洞内交通流带来的粉尘污染。

5.1.3 隧道通风设计卫生标准应以稀释洞内交通流排放的一氧化碳(CO)为主,必要时可考虑稀释二氧化氮(NO2)。

5.1.4 隧道通风设计舒适标准应以稀释洞内交通流带来的异味为主。

5.2 烟尘允许浓度K

5.2.1 采用钠灯光源时,烟尘允许浓度K应按表5.2.1取值;采用白色光源时,烟尘允许浓度K应按相应设计速度提高一级服务水平取值。

表5.2.1 烟尘允许浓度K 服务水平等级 设计速度(km/h)

高速 公路

运行速度(km/h)

K (m-1) 设计速度(km/h)

一级 公路

运行速度(km/h)

K (m-1) 设计速度(km/h)

其他等级公路

运行速度(km/h)

K (m-1)

一级服务水平

二级服务水平

三级服务水平

四级服务水平

100 80 100 80 100 80 100 80 ≥920.0050

≥74 0.0070

≥79 0.0070

≥660.0070

≥71 0.0070

≥60

≥47

≥45

0.0075 0.0090 0.009080 60 80 60 80 60 80 60 ≥780.0070

≥60 0.0075

≥70 0.0070

≥570.0075

≥65 0.0070

≥52

≥46

≥40

0.0075 0.0090 0.009060 40 60 40 60 40 60 40 ≥650.0070

≥54 0.0075

≥56 0.0075

≥480.0075

≥48 0.0090

≥42

≥40

≥37

0.0090 0.0090 0.0090

16

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

5.2.2 隧道正常运营工况,当烟尘浓度K达到0.012m-1时,应按采取交通管制等措施考虑。

5.2.3 交通阻滞,或双洞单向交通临时改为单洞双向交通时,洞内烟尘浓度K应不大于0.0120 m-1。

5.2.4 隧道内进行养护维修时,现场实际烟尘浓度K应不大于0.0030 m-1。

5.3 一氧化碳(CO)和二氧化氮(NO2)允许浓度δ

5.3.1 非行人的隧道各服务水平等级的洞内CO和NO2设计浓度应满足以下要求:

1 正常交通时,洞内CO设计浓度可按表5.3.1-1取值。

表5.3.1 CO设计浓度δCO

隧道长度(m) δ(cm3/m3) ≤1000 >3000 150 100 注:隧道长度为1000m2 交通阻滞时,阻滞段的平均CO设计浓度可取150cm3/m3,同时经历时间不超过20min。

3 洞内平均20min内NO2允许浓度δNO2可取1.0cm3/m3。

5.3.2 人车混合通行的隧道,洞内CO设计浓度应不大于70cm3/m3,洞内平均60min内的NO2设计浓度应不大于0.2cm3/m3。

5.3.3 隧道内进行养护维修时,洞内CO浓度应不大于30cm3/m3,NO2浓度应不大于0.12cm3/m3。

5.3.4 在隧道运营期间,当洞内CO浓度达到150cm3/m3,时间达到20min,应按采取交通管制等措施考虑,必要时关闭隧道。

17

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

5.4 背景浓度Camb

5.4.1 被吸入隧道的外界空气,其CO、NO2和烟尘(particles with diameters,简称 PM)都有一定的背景浓度,但通常情况下该背景值都较低,因此可不考虑。

5.4.2 当一个洞口的空气有可能作为新风进入另一相邻隧道时,应在洞口做相应的构造处理,以减小或避免洞内空气的再循环,并视情况考虑一定的背景浓度,在通风设计标准里相应扣除该背景浓度。

5.5 最小换气次数

5.5.1 隧道内不间断换气频率在近期可采用每小时3次,在远期可采用每小时4次。

5.5.2 采用纵向通风的隧道,隧道内换气风速应不低于2.5m/s。

18

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

6 需风量

6.1 一般规定

6.1.1 车辆有害气体的排放量以及相对应的交通量,都应有明确的近期和远期设计年份,两者应相匹配。

6.1.2 对于正常交通和阻滞交通工况,汽车尾排均以2000年为起点至设计目标年份,按每年2%的递减率计算获得的排放量作为隧道通风设计年份的基准排放量,折减最大年限不超过30年。

6.1.3 应按照道路服务水平分级计算需风量,并结合隧道换气的需风量Qh和火灾防烟与排烟需风量Qf,取其较大者作为隧道需风量Qreq。

6.1.4 对于交通阻滞和临时单洞双向交通状态,隧道计算需风量原则上作为通风设计的验算工况,不作为隧道长期运营的控制工况。

6.2 稀释烟雾的需风量计算

6.2.1 正常交通和交通阻滞时,烟雾的基准排放qVI均按照2.0m2/辆·km取值。

6.2.2 烟雾排放量应按式(6.2.2)计算:

nD

1

QVI=⋅qVI⋅fa(VI)⋅fh(VI)⋅fiv(VI)⋅L⋅∑(Nm⋅fm(VI)) (6.2.2) 6

3⋅6×10m=1

式中:QVI ——隧道全长烟雾排放量(m2/s);

q VI ——烟雾基准排放量(m2/辆·km),按第6.1.2条和第6.2.1条取值; fa(VI) ——考虑烟雾的车况系数,按表6.2.2-1取值;

19

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

fh(VI) ——考虑烟雾的海拔高度系数,按图6.2.2取值,或按式fh=0.0003 h+0.88

计算,(400 m≤h≤2400 m);

h ——隧道设计海拔高度(m);

fiv(VI)——考虑烟雾的纵坡-车速系数,按表6.2.2-2取值; fm(VI)——考虑烟雾的车型系数,按表6.2.2-3取值; nD ——柴油车车型类别数;

Nm ——相应车型的交通量(辆/h),根据第5.3节的规定取值。

表6.2.2-1 考虑烟雾的车况系数fa(VI) 适用道路等级 高速、一级公路

fa(VI) 1.0

二、三、四级公路 1.2~1.5 表6.2.2-2 考虑烟雾的纵坡-车速系数fiv(VI)

vt (km/h)

80 70 60 50 40 30 10~20

隧道行车方向纵坡i %

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 0.30 0.40 0.55 0.80 1.30 2.60 3.7 4.4 - 0.30 0.40 0.55 0.80 1.10 1.80 3.10 3.9 - 0.30 0.40 0.55 0.75 1.00 1.45 2.20 2.95 3.7 0.30 0.40 0.55 0.75 1.00 1.45 2.20 2.95 3.7 0.30 0.40 0.55 0.70 0.85 1.10 1.45 2.20 2.95 0.30 0.40 0.50 0.60 0.72 0.90 1.10 1.45 2.00 0.30 0.36 0.40 0.50 0.60 0.72 0.85 1.03 1.25 注:根据服务水平等级,当运行速度介于表中两车速之间时,采用内插法取值。

表6.2.2-3 考虑烟雾的车型系数fm(VI)

柴油车

小客车、轻型货车 中型货车 重型货车、大型客车 1.5 拖挂车、集装箱车3 0.4 1.0 20

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

注:当取值超出图示范围,可作直线延伸

图6.2.2 考虑烟雾的海拔高度系数fh(VI)

6.2.3 稀释烟雾的需风量应按式(6.2.3)计算:

Qreq(VI)=

QVI

(6.2.3) K

式中:Qreq(VI)——隧道全长稀释烟雾的需风量(m2/s);

K ——烟尘允许浓度(m-1),按表5.2.1取值。

6.3 稀释CO的需风量计算

6.3.1 CO的排放标准

1 正常交通时,CO基准排放量q CO按照0.007m3/辆·km取值。

2 交通阻滞时,车辆按怠速考虑,CO基准排放量q CO按照0.015m3/辆·km取值,同时阻滞段计算长度不大于1000m。

6.3.2 CO排放量应按式(6.3.2)计算:

QCO

n1

=⋅qCO⋅fa⋅fh⋅fiv⋅L⋅∑(Nm⋅fm) (6.3.2) 3.6×106m=1

式中:QCO——隧道全长CO排放量(m3/s);

q CO——CO基准排放量(m3/辆.km),按第6.1.2条和第6.3.1条取值; fa ——考虑CO的车况系数,按表6.3.2-1取值;

21

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

fh ——考虑CO的海拔高度系数,可按图6.3.2取值,或按式fh=0.78+h/1800

计算(400m≤h≤2200m);

h ——通风计算点的海拔高程(m),

fm ——考虑CO的车型系数,按表6.3.2-2取值; fiv ——考虑CO的纵坡-车速系数,按表6.3.2-3取值; n ——车型类别数。

表6.2.2-1 考虑CO的车况系数fa

适用道路等级 高速、一级公路

fa 1.0

二、三、四级公路 1.1~1.2

表6.2.2-2 考虑CO的车型系数fm

车型

各种 柴油车

汽油车

小客车

旅行车-轻型货车

2.5

中型货车 5.0 大型客车-拖挂车

7.0

fm 1.0 1.0 表6.2.2-3 考虑CO的纵坡-车速系数fiv

vt (km/h)

100 80 70 60 50 40 30 20 10

隧道行车方向纵坡i %

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.4 1.4 1.4 1.4 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.2 1.2 1.2 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.2 1.2 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.2 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 1.0 1.0 1.0 1.0 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 1.0 1.0 1.0 1.0 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

22

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

图6.3.2 考虑CO的海拔高度系数fh

6.3.3 稀释CO的需风量应按式(6.2.3)计算:

Qreq(CO)=

QCOP0T

⋅⋅×106 (6.3.3) δPT0

式中:Qreq(CO)——隧道全长稀释CO的需风量(m3/s);

P0 ——标准大气压(kN/m2),取101.325kN/m2; P ——隧址设计气压(kN/m2); T0 ——标准气温(K),取273K; T ——隧道夏季的设计气温(K)。

6.4 隧道换气的需风量Q req(换)计算

6.4.1 隧道空间不间断换气频率按第5.5节规定取值;对于超长山岭隧道和特长水下隧道,宜计算洞内交通流排放的热量,并论证是否需要设置排出有害热量的新风系统或制冷系统。

6.4.2 隧道换气需风量应按式(6.4.2-1)和式(6.4.2-2)计算,并取其大者作为隧道空间不间断换气的需风量:

1 按换气频率计算Qreq(换):

Qreq(换)=

Ar⋅L⋅nh (6.4.2-1) t 23

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

式中:Qreq(换)——隧道全长稀释空气中异味的需风量(m3/s);

Ar ——隧道净空断面积(m2);

nh ——隧道全长空间不间断换气频率,按第7.5节取值; t ——时间,3600 s。

2 采用纵向通风的隧道,也可按式(6.4.2-2)计算Qreq(换):

Qreq(换)=vh×Ar (6.4.2-2)

式中:vh——隧道换气风速,取值2.5 m/s。

6.5 隧道火灾防烟与排烟的需风量计算

6.5.1 隧道火灾防烟与排烟的设计标准按第10.2节规定取值,并应根据隧道规模和火灾标准分析火灾临界风速。

6.5.2 纵向式通风隧道火灾防烟与排烟的需风量应按式(6.5.2)计算:

Qreq(f)=Ar⋅vc (6.5.2)

式中:Qreq(f)——隧道火灾防烟与排烟的需风量(m3/s);

vc ——隧道火灾防烟与排烟的临界风速(m/s);

6.5.3 横向、半横向通风方式隧道火灾烟雾生成率可按表(6.5.3)取值:

表6.5.3 横向、半横向通风方式隧道火灾烟雾生成率

起火车辆 1辆小客车 1辆大客车 1辆重载货车 1辆油罐车

火灾热释放率(MW)

烟雾生成率(m3/s)

5 20~30 20 60~80 20~30

60~80

100 100~300

24

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

7 通风计算

7.1 一般规定

7.1.1 隧道设计风量Qr应不小于隧道需风量Qreq。一般情况下,全射流纵向通风的隧道设计风量可取值等于需风量;其他通风方式隧道引入的总新风量应不小于隧道总需风量Qreq,但也不宜超过总需风量Qreq的1.1倍;不同通风区段的设计风量根据系统方案计算确定。

7.1.2 所设计的通风系统中风机及交通通风力提供的风压和风量应满足需风量的要求。

7.1.3 应根据通风规划、初步设计、技术设计和施工图设计等不同阶段,进行粗略或详细的通风计算。

7.1.4 隧道通风计算中可把空气作为不可压缩的理想流体对待;隧道内的空气流可作为不随时间变化的恒定流处理,且视汽车行驶也为恒定流。标准大气压状态下的空气物理量可按表7.1.4取值。非标准大气压状态下的空气密度ρ可按式(7.1.4)计算:

表7.1.4 空气物理量

容重 γ(kN/m3) 密度 ρ0(kg/m3) 运动粘滞系数 ν(m2/s)

11.77 1.20 1.52×10-5

ρ=ρ0×exp(−

h

(7.1.4) )29.28T

式中:ρ ——通风计算点的空气密度(kg/m3)。

25

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

7.1.5 隧道壁面摩阻损失系数及入口损失系数应根据隧道或风道的断面当量直径和壁面糙率以及风道结构形状等取值,当为混凝土壁面时常用损失系数可按表7.1.5取值。其他材料、弯道及变断面摩阻损失系数可按附录A计算或取值。

表7.1.5 损失系数

隧道沿程摩阻损失系数 λr

主风道(含竖井)沿程摩阻损失系数 λb、λe

连接风道沿程摩阻损失系数 λd

隧道入口损失系数 ξe 隧道出口损失系数 ξ

0.02 0.022 0.025 0.5 1.0

7.1.6 通风设计中应尽可能缩短连接风道和通风井的长度,尽可能减少风道断面积变化和转弯次数,必要时宜设导流叶片,以减小风压损失;损失系数的取值应充分考虑隧道和风道壁面粗糙程度、结构形状。

7.2 隧道自然通风力

7.2.1 隧道自然通风力可按以下原则确定:

1 在通风计算中,一般可将自然通风力作为隧道通风阻力考虑;但当确定自然风作用引起的洞内风速常年与隧道通风方向一致时,宜作为隧道通风动力考虑;

2 宜根据气象调查结论,及隧道不同规模确定自然风作用引起的洞内风速;在设计阶段,当没有取得相关调查结论时,可取2.0m/s~3.0m/s。

7.2.2 对于没有设置竖井的隧道,自然通风力应按式(7.2.2)计算,当自然通风力作隧道通风阻力时,式(7.2.2)取“+”;当自然通风力作隧道通风动力时,式(7.2.2)取“-”。

L⎞ρ⎛

ΔPm=±⎜1+ξe+λr⋅⎟⋅⋅v2n (7.2.2)

rD2⎠⎝

式中:ΔPm——隧道内自然风阻力(N/m2);

vn ——自然风作用引起的洞内风速(m/s),按第7.2.1条规定取值; ζe ——隧道入口损失系数,可按表7.1.5取值;

λr ——隧道壁面摩阻损失系数,可按表7.1.5取值;

26

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

Dr ——隧道断面当量直径(m),Dr=Ar——隧道净空断面积(m2); Cr——隧道断面周长(m)。

4×Ar

; Cr

7.2.3 设置有通风井的隧道(图7.2.3),自然通风力可按式(7.2.3)计算:

图7.2.3 设置有通风井的隧道自然风压计算模式图

ΔPm=ΔP静+ΔP动+Δh (7.2.3)

ρ

式中:ΔP静——隧道通风系统各进出口间的超静压差(N/m2),ΔP静=1.2×⋅v2; N

2

Δh ——隧道通风系统各进出风口间的热位差(N/m2),

Δh=(ρi-ρ1)g•Hi;

ΔP动——隧道洞外的动压(N/m2),是在两洞口超静压差作用下进入隧道的

气流所带入的动能,ΔP动=

ρi2

⋅v0; 2

ρi ——隧道内计算点的空气密度(kg/m3); ρ1 ——隧道或风道进风口的空气密度(kg/m3); vN ——洞外自然风速(m/s),取年平均风速;

v0 ——隧道或风道进风口附近的自然风速(m/s),取年平均风速; g ——重力加速度,取值9.81(m/s2);

Hi ——隧道通风系统计算进风口与出风口间相应的高程差(m)。

7.3 隧道交通通风力

7.3.1 隧道交通通风力可按以下原则确定:

1 隧道通风计算应针对具体工程的通风系统分析交通通风力;

27

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

2 在双向交通情况下,交通通风力宜作为阻力考虑;

3 在单向交通情况下,交通通风力一般作为动力考虑;但当车速小于设计风速时,交通通风力应作为阻力考虑;

4 应针对隧道所在路段不同服务水平分级,分别计算汽车交通通风力。

7.3.2 单洞双向交通隧道交通通风力计算:

1 当隧道内上、下行交通状态不平衡时,交通通风力可按式(7.3.2-1)计算:

ΔPt=

AmρAρ22

(7.3.2-1) ⋅⋅n+(⋅vt(+)−vr)−m⋅⋅n−(⋅vt(−)+v)r

Ar2Ar2

式中:ΔPt ——交通通风力(N/m2);

n+ ——隧道内与vr同向的车辆数(辆),n+=

N+⋅L

3600⋅vt(+)N−⋅L

3600⋅vt(−)

n- ——隧道内与vr反向的车辆数(辆),n−=

Qr

; Ar

vr ——隧道设计风速(m/s),vr=

vt(+)——与vr同向的各工况车速(m/s); vt(-)——与vr反向的各工况车速(m/s); Qr ——隧道设计风量(m3/s); Am ——汽车等效阻抗面积(m2)。

2 当隧道内上、下行交通状态完全一样(即n+=n-,Am(+)=Am(-))时,交通通风力可按式(7.3.2-2)计算:

ΔPt=−4⋅

Amρ

⋅⋅n⋅vt⋅vr (7.3.2-2) Ar2

3600⋅vt

式中:n ——隧道内车辆数(辆),n=N⋅L ;

vt——各工况车速(m/s)。

7.3.3 单向交通隧道交通通风力可按式(7.3.3)计算:

28

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

ΔPt=±Amρ2

(7.3.3) ⋅⋅n(⋅vt−vr)

Ar2式中,当vt> vr时,ΔPt取“+”;当vt< vr时,ΔPt取“-”。

7.3.4 汽车等效阻抗面积可按式(7.3.4-1)计算:

Am=(1−rl)⋅Acs⋅ξc+rl⋅Acl⋅ξc (7.3.4-1)

式中:Acs——小型车正面投影面积(m2),可取2.13m2;

Acl ——大型车正面投影面积(m2),可取5.37m2; ξc ——隧道内汽车空气阻力系数,按(7.3.4-2)计算; rl ——大型车比例。

ξc =0.0768x+0.35 (7.3.4-2)

式中:x ——大型车和小型车正面投影面积与隧道行车空间净空面积百分比(%)。

7.4 隧道通风阻力

隧道内通风阻力应按式(7.4)计算:

ΔPr=ΔPλ+∑ΔPζi (7.4)

式中:ΔPr——隧道内通风阻力(N/m2);

L⎞ρ2

ΔPλ——隧道内沿程摩阻损失(N/m2),ΔPλ=⎛⎜λr⋅⎟⋅⋅vr;

Dr⎠22

ΔPζi——隧道内局部摩阻损失(N/m2),∑ΔPςi=ζi⋅ρ⋅v2; r

ζi ——隧道局部摩阻损失系数,其中隧道入口取0.5,出口取1.0,隧道中部

的分流与合流等按附录A取值。

7.5 全射流风机纵向通风方式

7.5.1 设置射流风机的目的是补充汽车交通通风力的不足,由喷流效果保持空气推力,使隧道内压力上升,以满足所需通风量的要求。

29

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

7.5.2 全射流风机纵向通风方式的模式如图7.5.2所示。

图7.5.2 射流风机通风方式模式图

7.5.3 隧道内压力平衡应满足式(7.5.3):

ΔPr+ΔPm=ΔPt+∑ΔPj (7.5.3)

式中:ΣΔPj——射流风机群总升压力(N/m2)。

7.5.4 射流风机升压力与所需台数计算:

1 每台射流风机升压力应按式(7.5.4-1)计算:

ΔPj=ρ⋅v2j⋅

AjAr

(⋅1−

vr

)⋅η (7.5.4-1) vj

式中:ΔPj——单台射流风机的升压力(N/m2);

vj ——射流风机的出口风速(m/s); Aj ——射流风机的出口面积(m2);

η ——射流风机位置摩阻损失折减系数,可按表7.5.4取值。

表7.5.4 单台射流风机位置摩阻损失折减系数η

Z/Dj 1.5 1.0 0.7 η 0.91 0.87

0.85 注:表中Dj表示射流风机的内径。

图示

2 当隧道同一断面布置2台及2台以上射流风机时,射流风机位置摩阻损失折减系数η取值0.7。

3 在满足隧道设计风速vr的条件下,射流风机台数可按式(7.5.4-2)计算:

i=

ΔPr+ΔPm−ΔPt

(7.5.4-2)

ΔPj

式中:i——所需射流风机的台数(台)。

30

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

7.6 集中送入通风方式

7.6.1 集中送入通风方式宜遵循以下原则:

1 集中送入通风方式可与其它通风方式组合采用,宜用于单向交通隧道; 2 应充分比选送风机房结构形式和风道连接方式,减少压力损失,对送风口结构型式亦应作比选,确定经济、合理的风口型式;

3 应结合结构工程尽可能使送风口喷流方向与隧道轴向一致,并在弯道部位设置导流装置。

7.6.2 集中送入通风方式模式如图7.6.2所示。

图7.6.2 集中送入通风方式模式图

7.6.3 送风机送风口升压力,可按式(7.6.3-1)计算:

Q

ΔPb=2⋅b

Qr

⎛Kb⋅vb⋅cosβQb⎞ρ2⎜⎟⋅⎜−2+⎟⋅2⋅vr (7.6.3-1) vQrr⎠⎝

式中:△Pb——送风机送风口升压力(N/m2);

Qr ——隧道设计风量,一般情况Qr=Qreq(m3/s); Qb ——送风口喷出风量,即送风机风量(m3/s); vb ——送风口喷出风速,一般取20m/s ~30m/s; β ——喷流方向与隧道轴向的夹角; Kb ——送风口升压动量系数。

7.6.4 送风口面积可按式(7.6.4)计算:

31

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

Ab=

Qb

(7.6.4) Vb

式中:Ab——送风口面积(m2),当为两车道隧道时不宜大于12 m2 。

7.6.5 送风机风量按式(7.6.5-1)计算,送风机全风压按式(7.6.5-2)计算:

QQb=r

2

式中:a ——系数,a=

⎞⎛a2ρ⋅v2+4ΔP

rb⎜−a⎟ (7.6.5-1) ⋅2⎟⎜ρ⋅vr

⎠⎝

Kb⋅vb⋅cosβ

−2 。

vr

⎛ρ⎞

+ΔPtot=⎜⋅v2Pbd⎟×1.1 (7.6.5-2) ⎝2⎠

式中:Ptot ——送风机设计全压(N/m2);

ΔPd ——风道、送风口等部位的总压力损失(N/m2)。

7.7 通风井排出通风方式

7.7.1 通风井排出通风方式应遵循以下原则:

1 一般适用于双向交通隧道;通风井宜设置在隧道轴向中央附近,并采用合流型通风井排出式通风。

2 当单向交通在隧道出口附近有较严格的环境要求,不允许洞内污染风在隧道出口直接排放时,也可采用该通风方式;通风井宜设置在隧道轴向出口侧,可采用合流型通风井排出式通风或分流型通风井排出式通风。

7.7.2 双向交通隧道合流型通风井排出通风方式的压力可按以下方法计算:

1 合流型通风井排出式通风的模式可用图7.7.2表示。

32

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

图7.7.2 合流型竖井排出式通风压力模式

2 通风井底部合流后的全压力可用式(7.7.2-1)、式(7.7.2-2)计算:

L⎞ρ2ρ2⎛

Ptot3=ΔPg1+ΔPt1−⎜ζe+λr⋅1⎟⋅⋅v1−ζ1−3⋅⋅v3 (7.7.2-1)

rD22⎠⎝L⎞ρρ2⎛

Ptot3=ΔPg2+ΔPt2−⎜ζe+λr⋅2⎟⋅⋅v2−ζ⋅⋅v3 (7.7.2-2) 22−3

Dr⎠22⎝

式中:Ptot3 ——通风井底部合流全压力(N/m2);

ΔPg1——第Ⅰ区段隧道口与通风井出口之间的气象压力差(N/m2),自然风

与隧道通风方向一致时为正;

L1 ——第Ⅰ区段长度(m);

ζ1-3 ——以通风井内风速为基准第Ⅰ区段的损失系数;

ΔPg2 ——第Ⅱ区段隧道口与通风井出口之间的气象压力差(N/m2),自然风

与隧道通风方向一致时为正;

L2 ——第Ⅱ区段长度(m);

ζ2-3 ——以通风井内风速为基准第Ⅱ区段的损失系数; v1 ——第Ⅰ区段①-①断面平均风速(m/s); v2 ——第Ⅱ区段②-②断面平均风速(m/s);

33

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

v3 ——竖井内③-③断面平均风速(m/s)。 第Ⅰ区段交通通风力可按式(7.7.2-3)计算:

ΔPt1=

Amρ

⋅⋅n+1⋅(vt−v1)2−n−1⋅(vt+v1)2 (7.7.2-3) Ar2

[]式中:ΔPt1——第Ⅰ区段的交通通风力(N/m2)

n+1 ——第Ⅰ区段内由Ⅰ区段往Ⅱ区段行驶的车辆数(辆); n-1 ——第Ⅰ区段内由Ⅱ区段往Ⅰ区段行驶的车辆数(辆)。 第Ⅱ区段交通通风力可按式(7.7.2-4)计算:

ΔPt2=

Amρ22

⋅⋅n−2⋅(vt−v2)−n+2⋅(vt+v2) (7.7.2-4) Ar2

[]式中:ΔPt2——第Ⅱ区段的交通通风力(N/m2);

n+2 ——第Ⅱ区段内由Ⅰ区段往Ⅱ区段行驶的车辆数(辆); n-2 ——第Ⅱ区段内由Ⅱ区段往Ⅰ区段行驶的车辆数(辆)。

3 在合流型压力模式中,受交通条件或自然风影响,竖井底部左右两侧的风量可能会出现不均衡现象,因此应充分估计排风量,Ⅰ、Ⅱ区段均不得出现通风量不足现象;但另一方面,为降低通风建设费和运营电力费,隧道排风量不宜过大。

4 当Ⅰ、Ⅱ区段出现较大压力差时,可采取在隧道拱顶局部设置挡风板增大一区段的通风阻力;或与射流风机组合通风,以减少一区段的通风阻力。

7.7.3 单向交通隧道合流型竖井排出通风方式的压力可按以下方法计算:

1 单向交通隧道合流型竖井排出通风方式的压力模式可参照图7.7.2,其隧道出口段的车行方向与隧道通风方向相反。

2 竖井底部合流后的全压力可用式(7.7.2-1)、式(7.7.2-2)计算,第Ⅰ区段交通通风力可按式(7.3.3)计算,第Ⅱ区段交通通风力可按式(7.7.3)计算:

ΔPt2=−

Amρ2

(7.7.3) ⋅⋅n(⋅vt+vr)

Ar2

7.7.4 单向交通隧道分流型竖井排出通风方式的压力可按以下方法计算:

1 分流型竖井排出式通风压力模式如图7.7.4所示。

34

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

图7.7.4 分流型竖井排出式通风压力模式

2 隧道第Ⅰ区段末端的全压力(即分叉前的全压力)可按式(7.7.4-1)计算:

L⎞ρ2⎛

Ptot1=ΔPg1+ΔPt1−⎜ζe+λr⋅1⎟⋅⋅v1 (7.7.4-1)

Dr⎠2⎝

式中:Ptot1——第Ⅰ区段末端的全压力(N/m2)。

隧道第Ⅱ区段始端的全压力(分叉后的全压力)可按式(7.7.4-2)计算:

ρ

Ptot2=ΔPtot1−ζ1−2⋅⋅V12 (7.7.4-2)

2

式中:Ptot2——第Ⅱ区段始端的全压力(N/m2);

ζ1-2 ——分流型风道主流分叉损失系数,可按10.7节取值。 隧道第Ⅱ区段末端(出口)的全压力可按式(7.7.4-3)计算:

Lρρ

ΔPg2+⋅V22=Ptot2−λr⋅2⋅⋅V22+ΔPt2 (7.7.4-3)

Dr22

竖井底部的全压力可按式(7.7.4-4)计算:

ρ

Ptot3=ΔPtot1−ζ1−3⋅⋅V12 (7.7.4-4)

2

式中:Ptot3——竖井底部的全压(N/m2);

35

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

ζ1-3 ——分流型风道支流分叉损失系数,可按8.7节取值。

7.7.5 排风机的设计风压可按式(7.7.5)计算:

Ptot=(Ptot3+ΔPd)×1.1 (7.7.5)

式中:Ptot ——排风机设计全压(N/m2);

ΔPd ——竖井及连接风道总压力损失(N/m2)。

7.8 竖井送排式纵向通风方式

7.8.1 竖井送排式纵向通风方式应遵循以下原则:

1 适用于单向交通隧道,对远期为单向交通而近期为双向交通的隧道也可采用;

2 隧道正洞内最大设计风速不宜大于8.0m/s; 3 送风量计算应充分考虑短道风量及其污染浓度;

4 送风口宜设置在隧道拱部,断面平均风速宜取25.0m/s~30.0m/s,送风方向宜与隧道轴向一致;

5 排风口宜设置于隧道侧墙,其底面与隧道检修道标高一致,断面平均风速宜取4.0m/s~8.0m/s。

6 应防止短道内出现回流,短道长度不得小于50m;

7 应分别考虑交通阻滞、怠速行驶、火灾等异常工况,以及实际交通量、自然风速与风向等因素的变化情况,给通风控制提供依据。

7.8.2 竖井送排式通风的压力模式如图7.8.2-1和图7.8.2-2所示。采用该通风方式时,隧道正洞排风口与送风口之间可能产生短道流动,设计中应考虑尽量减少这种短道流动,以利于空气交换。

36

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

图7.8.2-1 隧道内风速、压力及污染浓度分布图

图7.8.2-2 竖井送排式通风方式模式图

排风口升压力可按式(7.8.2-1)计算:

Q

ΔPe=2⋅e

Qr1

⎡⎛⎞Qe⎤ρ2ve⎜cosα⎟⎢⎜2−⎟−Q⎥⋅2⋅vr1 (7.8.2-1) vr1r1⎦⎠⎣⎝

送风口升压力可按式(7.8.2-2)计算:

Q

ΔPb=2⋅b

Qr2

⎡⎛vb⎞Qb⎤ρ2⎢⎜⎜vcosβ−2⎟⎟+Q⎥⋅2⋅vr2 (7.8.2-2)

r2⎦⎠⎣⎝r2

式中:ΔPe——排风口升压力(N/m2);

ΔPb——送风口升压力(N/m2); Qr1 ——第Ⅰ区段设计风量(m3/s); vr1 ——第Ⅰ区段设计风速(m/s),vr1=

Qr1

; Ar

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

Qr2——第Ⅱ区段设计风量(m3/s),Qr2=Qb−Qe+Qr1 ; vr2——第Ⅱ区段设计风速(m/s),vr2=Qe——排风量(m3/s);

ve——与Qe相应的排风口风速(m/s)。

7.8.3 竖井送排式通风设计可按照以下原则判定:

Qr2

; Ar

1 隧道气流浓度C可用需风量与设计风量之比表示,竖井排风口的浓度C2可按式(7.8.3-1)计算,竖井底部气流中的等效新鲜空气量Qsf可按式(7.8.3-2)计算,隧道出口内侧处的浓度C3按式(7.8.3-3)计算,送风量Qb与排风量Qe可按式(7.8.3-4)计算:

C2=

Qreq1Qr1

(7.8.3-1)

Qreq1Lr1

Qsf=Qr1−Qe−

Qreq1Qr1

⋅Qs−(1−=

⋅Ls (7.8.3-2)

C3=

(Qr1−Qe)⋅C2+Qreq2

Qr1−Qe+Qb

Qe

)⋅Qreq1+Qreq2Qr1

(7.8.3-3)

Qr1−Qe+Qb

⋅Ls (7.8.3-4)

Qb=Qreq−Qreq1−

式中:Qreq1——隧道Ⅰ段需风量;

Qreq1Lr1

Qreq2——隧道Ⅱ段需风量; Lr1 ——隧道Ⅰ段长度(m); Ls ——隧道短段长度(m)。

2 排风口与送风口之间的短道不得产生回流,应满足下列条件:

Qe

≤1.0 (7.8.3-5) Qr1

Qb

≤1.0 (7.8.3-6) Qr2

3 设计浓度应满足下列条件:

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

0.9≤C2≤1.0 (7.8.3-7) 0.9≤C3≤1.0 (7.8.3-8)

4 隧道内压力应满足下列条件:

ΔPb+ΔPe≥ΔPr−ΔPt+ΔPm (7.8.3-9)

7.8.4 排风机、送风机设计风压可按式(7.8.4-1)和(7.8.4-2)计算:

ρ2

(7.8.4-1) Ptote=1.1×(⋅ve+Pde−Pse)

(7.8.4-2) Ptotb=1.1×(⋅v2)b+Pdb+Psb

2

式中:Ptote——排风机设计风压(N/m2);

Ptotb——送风机设计风压(N/m2);

Pde ——排风口、排风井及其连接风道的总压力损失(N/m2); Pdb ——送风口、送风井及其连接风道的总压力损失(N/m2);

Pse ——隧道内排风口处的总升压力(N/m2),由隧道沿程压力分布计算求

得;

Psb ——隧道内送风口处的总升压力(N/m2),由隧道沿程压力分布计算求。

7.9 竖井与射流风机组合通风方式

7.9.1 当竖井送排式或竖井单排式通风难以达到洞内风压力平衡时,宜采用射流风机与之组合,形成竖井与射流风机组合通风方式。

7.9.2 组合通风方式压力平衡应满足式(7.9.1)的条件:

ΔPb+ΔPe+ΔPj=ΔPr−ΔPt+ΔPm (7.9.1)

7.9.3 设计计算中,应就竖井位置以及竖井与射流风机的相对位置,针对各方案相应的需风量、设计风量、风速等反复试算,以获得合理的沿程压力分布;其它事项应按本细则第7.8条执行。

39

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

7.10 静电吸尘通风方式

7.10.1 对于特长公路隧道,可设置静电吸尘装置,增加纵向通风方式的适用长度,静电吸尘通风方式宜遵循以下原则:

1 应在隧道空间平均烟雾浓度达到允许浓度处设置吸尘装置;

2 宜用烟尘净化率表示吸尘装置的除尘效率,烟尘净化率可取70%~80%; 3 当以烟尘浓度(VI值)为主要控制指标时,经吸尘装置过滤后的空气可再利用,当以一氧化碳(CO)为主要通风控制指标时,应考虑空气再利用的限度;

4 设计吸尘装置时,应充分考虑吸尘装置的各种压力损失和始端动压等,静电吸尘装置本身的压力损失可按150N/m2计算;

5 靠近吸尘装置前部的风道断面风速应尽可能呈均匀分布,通过吸尘装置的风速一般不宜大于7.0m/s;

6 当隧道发生火灾时,应采取其他排烟措施; 7 吸尘装置滤除的粉尘可作固化处理,并妥善弃放。

7.10.2 静电吸尘通风模式如图7.10.2所示,图中ds为短道长度;静电吸尘装置前后的隧道空间平均烟雾浓度关系可按式(7.10.2-1)式表示;短道区间ds流出侧的平均烟雾浓度可按式(7.10.2-2)计算。

⎛Qc⎞⎜Cn=⎜1−⋅ηVI⎟⋅C′n (7.10.2-1) ⎟⎝Qr⎠

式中:Cn——吸尘后的隧道空间平均烟雾浓度比;

Qc——吸尘装置过滤处理风量(m3/s) ; ηⅥ——烟雾净化率(%);

Cn'——吸尘前的隧道空间平均烟雾浓度比。

C=C′n+

Qreq(s)Qs

(7.10.2-2)

式中:C ——短道区间流出侧的平均烟雾浓度比;

ds ——短道长度(m);

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

Qreq(s)——短道区间ds内的需风量(m3/s); Qs ——短道设计风量(m3/s),Qs=Qr−Qc 。

图7.10.2 静电吸尘通风模式

7.10.3 静电吸尘装置的升压力应按本细则7.9条规定进行计算,并可按

Qc=Qe=Qb考虑。

7.11 全横向和半横向通风方式

7.11.1 相对于纵向通风方式,横向通风方式的气流是在隧道横断面上产生循环,进行换风,车道内风速较低,排烟效果良好,特别适用于双向交通长大隧道;单向交通特长隧道不宜单独采用排风型半横向通风。

7.11.2 全横向、半横向通风方式压力模式可用图(7.11.2)表示。

a)送风道系统的压力分布(一条风道的情况)

41

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

b)排风道系统的压力分布(双条风道的情况) 图7.11.2 全横向、半横向通风方式的压力模式

7.11.3 全横向和半横向通风方式送、排风道的风压可按以下方法计算:

1 当送风道断面积Ab沿隧道轴向不变,并由送风道往隧道内等量输送新鲜空气时,送风道始端动压可按式(7.11.3-1)计算,送风道静压差可按式(7.11.3-2)计算:

pb=

ρ2

⋅vbi (7.11.3-1) 2

式中:pb ——送风道始端动压(N/m2);

vbi——送风道始端风速(m/s),vbi=

Qb

。 Ab

ρ

Pbi−Pb0=kb⋅⋅v2bi (7.11.3-2)

2

式中:Pbi——送风道始端静压(N/m2);

Pb0——送风道末端静压(N/m2);

kb ——送风道风压损失系数,按式(7.11.3-3)计算:

kb=

式中:Lb ——送风道长度(m);

λbLb

⋅−1 (7.11.3-3) 3Db

Db——送风道当量直径(m)。

2 当排风道断面积沿隧道轴向不变,并且污染空气等量向排风道排出时,排风道末端动压可按式(7.11.3-4)计算,排风道静压差可按式(7.11.3-5)计算:

42

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

Pe=

ρ2

⋅ve0 (7.11.3-4) 2

式中:Pe ——排风道末端动压(N/m2);

ve0——排风道末端风速(m/s),ve0=

Qe

。 Ae

ρ2

Pei−Pe0=ke⋅⋅ve0 (7.11.3-5)

2

式中:Pei ——排风道始端静压(N/m2);

Pe0——排风道末端静压(N/m2);

ke ——排风道风压损失系数,可按式(7.11.3-6)计算:

ke=

λeLe

⋅+2 (7.11.3-6) 3De

式中:Le ——排风道长度(m);

De——排风道当量直径(m)。

3 送风道所需末端压力应保证送风量分布的均匀性,送风道所需末端压力可取150N/m2,该值包含两洞口间自然风引起的压力差ΔPm。

4 排风道所需始端压力应保证排风的均匀性,排风道所需始端压力可取100N/m2,该值包含两洞口间自然风引起的压力差ΔPm。

7.11.4 全横向和半横向通风方式隧道内风压可按以下原则确定:

1 当采用全横向通风时,标准大气压状态下的隧道内静压可取零。 2 当采用送风型半横向通风时,隧道风速可按式(7.11.4-1)计算:

vr(x)=

qb

⋅x (7.11.4-1) Ar

式中:vr(x)——x点的隧道风速(m/s);

qb ——每单位长度的送风量(m3/s·m); x ——距中性点(vr=0)的距离(m)。

1)在单向交通隧道的入口至中性点区段,隧道内风压分布可按式(7.11.4-2)计算:

12x1ρ⎡2⎛λx⎞ρ⎤

(7.11.4-2) +α⋅⋅⋅+⋅+⋅v(x)vvv(x)Prc−Pr(x1)=⎜⋅1+2⎟⋅⋅v2(x)r1ttr1r1⎢⎥3L2⎣⎝3Dr⎠2⎦

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

式中:x1 ——距中性点朝隧道入口的距离(m);

Pr(x1)——x1点的隧道静压(N/m2); Prc ——中性点的静压(N/m2); vr(x1)——x1点的隧道风速(m/s); α ——交通风力系数,α=

AmN⋅l

⋅ 。 Ar3600×vt

2)在单向交通隧道的中性点至隧道出口区段,隧道内静压分布可按式(7.11.4-3)计算:

x2ρ⎡212⎤⎛λx⎞ρ

(7.11.4-3) −α⋅⋅⋅−⋅+⋅v(x)Prc−Pr(x2)=⎜⋅2+2⎟⋅⋅v2(x)vvv(x)r2ttr2r2⎥⎢L2⎣3⎦⎝3Dr⎠2

式中:x2 ——距中性点朝隧道出口的距离(m);

Pr(x2)——x2点的隧道静压(N/m2); vr(x2)——x2点的隧道风速(m/s)。

3)当双向交通且上下行交通量相等时,隧道内风压分布可按式(7.11.4-4)计算:

xρ⎞ρ⎛λx

Prc−Pr(x)=⎜⋅+2⎟⋅⋅v2(x)+α⋅⋅⋅vt⋅vr(x) (7.11.4-5) r

L2⎝3Dr⎠2

7.11.5 联络风道的压力损失可按式(7.11.5)计算:

ΔPd=∑

i=1

m

ρ2nLiρ

ζi⋅⋅vi+∑λi⋅⋅⋅vi2 (7.11.5)

Di22i=1

式中:ΔPd——联络风道的压力损失(N/m2);

ζi ——第i个形状损失系数; λi ——第i段的沿程摩阻损失系数; vi ——第i段的风速(m/s); Li ——第i段的长度(m); Di ——第i段的当量直径(m); m ——联络风道形状变化个数; n ——联络风道段数。

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

7.11.6 全横向和半横向通风方式风机设计全压可按以下原则确定:

1 送风型半横向式通风或全横向式通风中的送风机设计全压Pbtot,可按式(7.11.6-1)计算:

Pbtot=(隧道风压+送风道所需末端压力+送风道静压差+送风道始端动压

+联络风道压力损失)×1.1 (7.11.6-1) 2 全横向式通风中的排风机设计全压Petot,可按式(7.11.6-2)计算:

Petot =(排风道所需始端压力+排风道静压差-排风道末端动压

+联络风道压力损失)×1.1 (7.11.6-2)

3 当最终确定风机设计全压时,还应考虑风机本身的压力损失。

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8 风道

8.1 一般规定

8.1.1 风道设计应满足结构安全和空气动力学等相关技术要求,并综合考虑风道的建设费用和通风系统运营管理费的经济性。 8.1.2 风道设计的注意事项:

1 为减小摩擦阻力,风道内壁面应平滑。

2 风道在弯曲、折曲、扩径、缩径、分叉等变形处应采用曲线相连接,平顺过渡。

3 应注意优化风机前后附近的风道设计,该风道内不得产生偏流、回流及涡流等。

4 在通风井底部及风道各弯道处应设置导流叶片,在风道变断面处、合流处及送排风口等处宜设置整流板,减小气流阻抗。

5 在风道吸入口应设置网状门,防止异物吸入。 6 应防止风道内与风道口结冰。

7 风机房内的连接风道应充分考虑风量控制、应急时的风机运转方式等因素,确定合理的风道形状及切换方法。

8 当隧道发生火灾时,应由排风(烟)机排烟;为冷却空气,可在排风道内设置水喷雾装置。

9 风道内应采取防排水措施,严禁渗漏水。 10 风道隔板应密封并具有耐久性,不得漏风。

11 当隧道照明设施和应急设施的管线和器械设置于通风道内时,应在合适位置设置检修用进出口、楼梯和照明灯具。

8.2 隧道主风道

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

8.2.1 主风道沿隧道轴向布置,山岭隧道主风道宜设置在隧道的上部,盾构和沉管隧道主风道的设置位置应视隧道结构断面具体布置情况确定。

8.2.2 应结合隧道通风区段划分、风道初期建设费、通风系统长期运行及维护费用等因素进行技术经济综合比较,确定主风道分段数与断面尺寸。

8.2.3 主风道内的设计风速宜在13m/s~20m/s范围内取值。

8.2.4 应保证主风道结构的耐久性,避免主风道出现不利于通风系统和隧道运营的漏风。

8.2.5 设置于车道上部的主风道,其顶隔板的设计应符合下列要求:

1 顶隔板材料应具备所需强度、耐腐蚀性、阻燃性、气密性、摩擦阻力小等特点。

2 设计荷载由顶隔板及其附属构件自重等恒载和风荷载、人群荷载等可变荷载组成,风荷载可按通风设计的送(排)风最大风压取值,人群荷载可按1000N/m2取值。

3 恒载与风荷载和人群荷载中较大者之和作用下的最大挠度值应小于顶隔板跨度的1/600。

4 顶隔板的标准厚度不宜大于15cm,特殊情况下顶隔板厚度可适当增加。 5 当顶隔板采用金属构件,特别是采用钢构件时,构件应做好防锈处理。

8.2.6 当主风道兼做排烟道时,应考虑火灾高温对风道结构的影响。风道底板的建筑耐火极限不应低于1.0 h。

8.3 连接风道

8.3.1 连接风道内的设计风速,可根据隧道结构设置情况综合考虑,一般不宜大于13m/s。

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

8.3.2 设计时应注意连接风道间、连接风道与两端结构物间的衔接,以减少风压损失。

8.4 送风孔与排风孔

8.4.1 主风道的送风孔设计应符合下列要求:

1 送风孔的设置位置根据隧道结构断面型式、主风道的布置方案确定;宜设于隧道侧壁下部,其标高宜与汽车尾排气管距路面高度大致相等,主送风道与送风孔之间用引风道连接。

2 送风孔的面积按最大需风量条件下且全开时的出口风速为6m/s~8m/s计算确定。

3 采用全横向通风的隧道,送风孔间距宜取5m~6m;采用半横向通风的隧道,送风孔间距宜取25m。

8.4.2 主风道的排风孔设计应符合下列要求:

1 排风孔的设置位置根据隧道结构断面形式、主风道的布置方案确定,排风孔宜直接与排风道相连。

2 排风孔的面积按最大需风量条件下且全开时的吸入风速不大于4 m/s计算确定。

3 排风孔间距宜取送风孔间距的2倍,交错布置于两送风孔间。

8.4.3 送排风孔的开度调节应满足以下要求:

1 风孔的开度调节应满足隧道设计状态下的等风量分布。 2 风孔宜以10个为1组进行同一开度设定。 3 风孔开度调节可按以下顺序进行: 1)测试风道内摩阻损失系数λb; 2)初次调整风孔开度;

3)测试风道内静压分布及风速分布; 4)再调整风孔开度; 5)设定风孔开度。

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

8.5 送风口与排风(烟)口

8.5.1 送风口的设计应符合下列要求:

1 送风口宜应置于隧道拱部,断面平均风速宜取25m/s~30m/s,送风方向应与隧道轴向一致。

2 送风口断面积根据隧道送风量和送风口设计风速确定,一般可在11m2~15m2范围取值。

8.5.2 排风(烟)口的设计应符合下列要求:

1 排风口宜设置于隧道侧墙,其底面与隧道检修道标高一致;排风口断面平均风速不宜大于8.0m/s。

2 排风口断面积不宜大于隧道正洞断面积。

3 排风口应设置钢丝网门,并做好防锈处理;宜采用不锈钢材料。

4 排烟口可与排风口合并设置,也可独立设置;当排烟口独立设置时,可设置于隧道侧墙或正洞拱顶,

5 排烟口风速一般不宜大于10m/s;排烟的设计应满足隧道火灾排烟的相关规定。

8.6 风阀

8.6.1 连接风道内通风机前后端的风阀宜按以下规定设置:

1 当隧道采用2台及2台以上通风机并列运转时,应在每台通风机的前端或后端设置风阀。

2 风阀可采用平行式多叶调节阀、对开式多叶调节阀、菱形多叶调节阀、闸阀等,一般宜采用平行式多叶调节阀。

3 风阀应随通风机的运转与停止而开闭,其结构应具有较高的气密性;一般情况下,在2000Pa压差的情况下,风阀单位面积的漏风量应不大于0.1m3/s·m2。

4 如没有其他特殊条件限制,风阀的开闭时间应控制在30s左右。

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

8.6.2 主风道送(排)风孔的风阀

1 当主风道兼做火灾排烟道时,送(排)风孔应设置可调节的排烟阀。 2 主风道送(排)风口的风阀应能成组自动控制开、闭,并应满足《建筑设计防火规范》的相关要求。

3 主风道送(排)风口的风阀应具有极高的气密性。

8.7 各类风道的压力损失系数

8.7.1 应尽可能减少风道断面积变化和转弯次数,压力损失系数的取值应充分考虑隧道和风道壁面粗糙程度、结构形状。

8.7.2 当风道在短距离内连续出现变化时,应考虑压力损失的富余量,必要时可通过模拟实验来确定具体的压力损失值。

8.7.3 各类风道的压力损失系数可按本细则附录A取值。

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9 风机房与通风井

9.1 一般规定

9.1.1 风机房与通风井应从功能要求、位置选择、建设条件、外观协调、环境保护、养护维修及运营管理等方面综合考虑,作出合理规划与设计。

9.1.2 风机房空间应能布置轴流风机、电气设备、控制设备和其它辅助机电设备,并有大型设备搬运通道和工作通道等。

9.1.3 风机房宜靠近隧道布置,应使气流组织顺畅,系统阻力最小。

9.1.4 当风机分期安装时,应考虑足够的预留空间和连接装置。

9.1.5 风机房与风道的连接处,其周壁应密封,严禁漏风。

9.1.6 风机房与通风井内应采取严格的防排水措施,严禁渗漏水。

9.1.7 风机房的设计应满足房屋建筑设计相关规范要求。

9.1.8 通风井的设计应满足《公路隧道设计规范》中隧道结构设计的相关要求。

9.2 洞外风机房

9.2.1 风机房可设于洞口和通风井口附近,应根据洞口或通风井周围地形条件、两洞口轴向间距等因素,确定风机房位置,并注意与环境的协调和节约用地。

9.2.2 风机房位置的选定应考虑大型设施设备的运输和管理人员工作的便利性。

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

9.2.3 城镇附近的隧道应考虑对风机房附近居民及城市设施的影响。

9.3 洞内风机房

9.3.1 洞内风机房的设置位置应综合考虑地质条件、经济性和安全因素,宜选择在围岩条件较好地段。

9.3.2 洞内风机房与隧道的位置关系,可根据地质条件、隧道与通风井、连接风道的位置关系确定。

9.3.3 洞内风机房的布局应满足风机及其配套设施的综合布置、运输、安装、检修等各项功能要求,大型通风机宜集中布置于一侧。

9.3.4 洞内风机房与隧道正洞之间应设置大型设备运输通道和合理的逃生通道,洞内风机房与连接风道之间应有检修通道。

9.3.5 洞内风机房应设置防潮、防尘、降噪、给排水、温度调节、环境检测、闭路监视、火灾报警等设施,并宜设置质量可靠、功能足够的排烟和自动灭火系统。

9.3.6 洞内风机房与隧道正洞之间各连接通道应设置防火门。

9.4 通风井

9.4.1 通风井的设置一般规定应符合以下规定:

1 按照与隧道正洞的空间位置关系,隧道通风井分为竖井、斜井和平导三种形式,各种通风井即可单独选用,也可组合选用;

2 应结合隧道通风合理分段、通风井的工程规模、隧道平纵线形、工程和水文地质条件、地形地貌、施工与运营条件等综合考虑通风井的设置方案;一般情况下,宜进行多井位方案比选;

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

3 通风井内的设计风速宜在13m/s~20m/s范围内取值;必要时,宜对不同设计风速下的隧道通风系统长期运营费用和通风井的建设费进行综合技术经济比选;

4 排风井可兼做隧道火灾排烟井,严禁作为隧道火灾情况下的逃生通道;井内排烟风速不应大于15m/s;

5 通风井的设计应考虑排风对周围大气环境的影响,地处城镇附近的隧道,必要时应作专门调查并采取防范措施;

6 通风井口应尽量选择在地形平坦、地势开阔、扩散效果良好的地带,以便于井口施工和建筑布置;并勘察井口周围的工程地质和水文地质情况,避免山体滑坡、洪涝灾害等对隧道通风系统和隧道运营带来安全隐患;

7 通风井顶部应设井帽,防止雨、雪等进入井内,在寒冷地区,应做好相应的防护措施,防止通风井内与井口结冰,避免通风井断面缩小。

9.4.2 竖井设计还应符合下列要求:

1 竖井深度不宜超过300m,以减少通风系统装机功率,降低工程造价;当竖井深度超过300m时,宜结合路线选择、施工安全、工程造价等进行必要的专题论证;

2 竖井应设置在地质条件总体较好的地段,不能设置在大的断层破碎带等不良地质地段内,应尽量避免穿越断层破碎带、煤层、涌突水等不良地质地段;

3 竖井内轮廓宜采用圆形断面型式,其断面大小根据通风量及经济风速合理确定。

9.4.3 斜井设计还应满足下列要求:

1 斜井长度不宜超过1000m;当斜井长度超过1000m时,宜结合路线选择、施工安全、工程造价等进行必要的专题论证;

2 当斜井长度小于等于700m时,斜井内设计风速可在16m/s~20m/s范围内取值;当斜井长度大于700m时,斜井内设计风速可在13m/s~16m/s范围内取值;

3 斜井应设置在地质条件总体较好的地段,应尽量避免穿越断层破碎带、煤层、涌突水等不良地质地段;

4 井口位置的高程应高处洪水频率1/100的水位至少0.5m;

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

5 斜井的倾角应根据斜井施工的提升方式确定,箕斗提升时不大于35°,串车提升时不大于25°,胶带输送机提升时不大于15°,无轨运输时不大于12°。

9.4.4 当送风井与排风井合建时,应符合下列要求:

1 应根据隧道送风和排风分别所需净空断面各自独立进行通风井的空间划分; 2 通风井内的中隔墙结构设计应考虑送风井和排风井的正负压差; 3 为减少通风井的沿程摩擦阻力损失,宜将井内各交角圆弧化处理。

9.4.5 当隧道不同通风区段的送风井与送风井或排风井与排风井合建时,宜根据不同通风区段分别所需净空断面各自独立划分通风井的空间。

9.5 通风塔

9.5.1 通风塔设计应满足以下规定:

1 宜在通风井口附近设置风塔,通过风塔来实现通风井新风的送入和废风的排出;当选用地面风机房时,不宜采用大型通风机直接将新风送入井内或将废风直接排放。

2 通风塔的进风口应设置于上风方向,排风口应设置于下风方向;对于山坳中的通风塔,风口应朝向开阔方向。

3 通风塔的排风口标高应大于进风口标高,其高差不应小于5.0 m;两风口之间的平面间距不应小于5.0 m;两风口应错方向布置。

4 通风井进风口底部距地面的高度应不小于2.0m,当布置在绿化较好区域时,高度可适当降低,但不宜低于1.0 m。

5 进风塔的进风风速不宜大于8.0 m/s,排风塔的排风风速不宜大于15.0 m/s。 6 应做好风塔的安全防护、防排水、防雨雪、防洪水等措施。

9.5.2 通风井的排风扩散按以下公式计算:

1 通风井的排风上升高度可按照图(9.5.2)和式(9.5.2-1)计算,排风口构造型式与排风上升效果见表9.5.2-1。

He=H0+ΔH (9.5.2-1)

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

式中:He ——有效排风口高度(m);

H0 ——排风口结构高度(m);

ΔH——排风上升高度(m),ΔH=0.65×4.77⋅Qe⋅vg。

1+0.43×

vvg

v

Qe ——排风量(m3/s);

vg ——换风塔排风口风速(m/s); v ——大气平均风速(m/s)。

图9.5.2 排风口有效高度

表9.5.2-1 通风塔排风口构造与排风上升效果

排风口形式

排气上升效果

构造与工厂烟囱基本相同,其排出速度可

以有效地改变上升高度

B

C

侧 D面 吹

出 E 排气的排出速度不能左右上升高度

由于有叶片朝下,排出速度减小了排风高

度,是一种不利的形式

与B同

排气吐出方向由于有叶片而变成斜向,对

上升高度的改变不利

A

朝 上 吹 出

2 排风口的扩散计算方法可按工厂烟囱的排烟问题一样考虑;一般假设扩散气体的污染浓度分布为正态分布,其扩散计算公式称为正态型扩散式。计算式以排出源(排风口中心)为原点,沿风向为x轴,水平向为y轴,垂直向为z轴。地表面浓度(取z =0)可按式(9.5.2-2)计算:

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

2⎞⎤⎡⎛H2qye

⋅exp⎢−⎜2+2⎟⎥ (9.5.2-2) C(x,y,0)=

⎜⎟π⋅σy⋅σz⋅v⎢⎣⎝2σz2σy⎠⎥⎦

式中:C ——浓度(cm3/m3);

Q ——发生源强度(ml/s);

σy、σz——水平方向、垂直方向的扩散宽度(m),扩散宽度是上式中的重要

参数,它与大气稳定度、地面糙度等诸多因素密切相关,应通过大量调查和专题研究取其合理值。

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10 隧道火灾防烟与排烟

10.1 一般规定

10.1.1 隧道通风设计应考虑火灾工况及其对策。应结合隧道用途、长度、平曲线半径、纵坡、交通条件、自然条件和火灾危险性等因素进行隧道火灾排烟设计,应特别重视不同季节自然风对火灾排烟的影响。

10.1.2 长度L>1000m的高速公路和一级公路隧道、长度L>2000m的二级公路隧道应设置火灾机械防烟与排烟系统。

10.1.3 同一座隧道宜按同一时间内发生1次火灾考虑。

10.1.4 隧道火灾防烟与排烟措施的选择应综合考虑各通风方式的工程造价、技术难度和运营维护及其排烟特点等因素。

10.1.5 火灾防烟与排烟系统宜与隧道正常工况运营通风系统合用,其系统的确定应遵守以下原则:

1 有利于人员、车辆安全疏散,避免起火隧道的烟气侵入人行与车行横通道、相邻隧道和逃生避难所(洞室);

2 能有效控制火场烟气的扩散,以防止炽热气体引燃起火点以外的其它车辆,造成火灾的扩大蔓延;

3 有利于灭火救援人员从起火点的上风方向接近火场进行灭火救援。

10.1.6 隧道内的下列场所应设置独立的机械正压送风系统:

1 专用避难疏散通道及其前室; 2 独立避难所(洞室);

3 火灾时暂时不能撤离的附属用房。

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

10.1.7 隧道附属用房的专用疏散通道及无人职守的隧道附属用房内应设置机械排烟系统。

10.1.8 隧道横通道门应具有防烟功能。

10.1.9 当隧道位于城市中心区,或其所在公路兼具城市道路功能时,同时应满足《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)“城市交通隧道”对通风和排烟系统的相关要求。

10.2 隧道火灾排烟

10.2.1 不同等级、不同长度隧道的火灾规模可按表10.2.1确定。

表10.2.1 隧道火灾最大热释放率取值 单位:MW

隧道 类别

通行 方式 单向 交通 双向 交通 单向 交通 双向 交通

道路等级

隧道长度

高速公路

L>5000 m 1000 mL>4000 m 2000 mL>3000 m 1000 mL>1000 m 500 m30

一级公路 30

二级公路

-

三、四级公路

-

山岭 隧道

20 20 - - -

-

20

10

- - 10 10 50

50

-

-

水下

隧道

50 50 - - -

-

30

30

- - 30 30

10.2.2 采用纵向通风方式的隧道火灾排烟应遵循以下原则:

1 采用纵向通风方式且纵向排烟的隧道,火灾临界风速可按表10.2.2确定;

表10.2.2 火灾临界计算风速

火灾规模 火灾临界风速

10 MW 1.0 m/s~1.5 m/s

20 MW 2.0 m/s~3.0 m/s

30 MW 3.0 m/s~4.0 m/s

50 MW 4.0 m/s~5.0 m/s

2 单洞双向交通隧道

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

1)隧道内排烟方向和排烟速度的确定,应考虑洞内火灾位置、交通情况、自然排烟、竖井设置等因素,不应在隧道内产生烟气回流现象,应尽量缩短烟气在行车道内的行程;

2 )安全疏散阶段,起火点附近的风机应停止工作,纵向排烟速度不应大于0.5m/s;

3 )灭火救援阶段,纵向排烟速度不应小于火灾临界风速,烟气应能从离起火点最近的排烟竖(斜)井或隧道洞口排出;

4 )采用洞口集中送入式通风的隧道,当起火点距离送风竖(斜)井不大于700m时,应停止喷口送风或转换为竖(斜)井排烟,以确保烟气就近从隧道口或通风井排出。

3 单向交通隧道

1)排烟方向应与隧道交通流向相同,不得改变排烟方向,并由隧道出口或就近排风(烟)口排出烟雾;

2 )起火点附近的风机应停止运行,纵向排烟速度不应小于火灾临界风速; 3 )火灾情况下,起火点下风方向横通道的防火卷帘或防火门不得开启;未发生火灾隧道的通风系统应以能维持横通道内安全疏散所需的余压为设定原则。

4 行车道空间与通风排烟空间共用隧道排烟区段长度应遵循以下原则: 1) 高速公路和一级公路隧道排烟区段长度不宜大于5000 m; 2) 二级公路隧道排烟区段长度不宜大于3000m。 5 排烟道内的风速不宜大于15.0m/s。

10.2.3 横向和半横向通风方式隧道的火灾排烟应遵循以下原则:

1 采用横向和半横向通风方式,以及日常运营采用纵向通风方式但火灾工况下采用专用烟道定点集中排烟的隧道,火灾工况下隧道洞内纵向风速不宜大于

2.0m/s;

2 横向和半横向通风方式隧道应通过主风道排烟,排烟道内风速不宜大于15m/s;

3 排烟分区可按隧道通风区段划分,但应不大于1000m;排烟时,应能确保排烟分区内不出现烟气回流;烟气应能通过隧道顶部或侧壁上部设置的排烟口排出;

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

4 单向交通隧道的送风系统宜在火点上游段以最大送风量送风,排烟系统宜在火点下游段以最大排烟量排烟,形成沿交通方向的纵向气流,洞内纵向风速不宜大于2m/s;

5 起火点附近的横向或半横向通风系统转换为排烟系统时,不得从隧道顶部喷送新鲜空气;隧道送风型半横向系统应转换为排风型半横向系统进行排烟;

6 兼做排烟道的隧道主风道应设置专用排烟口,不得将隧道正常运营使用的排风口兼做排烟口。

10.3 隧道排烟风机

10.3.1 隧道排烟风机宜与隧道正常运营风机共用,并综合考虑备用风机。

10.3.2 用于隧道排烟的风机应符合下列规定:

1 直接暴露在火灾现场的风机,其电动机和所有与高温烟气接触的相关部件、附属设备以及外接配电线路应满足在250 ℃的烟气中正常工作不少于60min;

2 直接暴露在火灾现场的风机应考虑其火灾工况下的损耗;

3 火灾发生时,合用风机应能在60s 内从静止状态转换到火灾不同阶段排烟系统所要求的运行工作状态;

4 可逆式风机应能在90s内完成全速反向运转。

10.3.3 隧道采用射流风机纵向排烟时,风机的设置应符合下列规定:

1 风机的运行数量、排烟速度应根据不同阶段烟气流动速度以及隧道的自然风速、自然风阻力、交通通风力和通风阻抗力等经计算确定;

2 风机不宜集中布置,应根据隧道长度、排烟和配电等要求分散设置。

10.3.4 排烟风机的叶片应采用高温状态下不会降低功效和发生严重变形的金属材料叶片;叶片上宜添加磨损条或增加叶片间的距离。

10.3.5 排烟风机中使用的消音器,其隔板中使用的吸音材料应为不燃烧、无毒材料,且能在250℃的烟气中保持稳定。

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

10.3.6 排烟风机的选型与布置除满足本节规定外,还应满足本细则第13章的相关要求。

10.4 逃生通道、避难所(洞室)的通风防烟及排烟设计

10.4.1 人行横通道和车行横通道的通风防烟及排烟设计应满足以下要求:

1 人行横通道和车行横通道可不设置专用通风设施;

2 单向交通隧道应保持火点前方的车行横通道防火门为关闭状态,火点后方的车行横通道防火门为开启状态;

3 在排烟救援阶段不宜使用车行横通道进行洞内交通转换。

10.4.2 隧道专用避难疏散通道、独立避难间的通风防灾设计应满足以下要求:

1 专用避难疏散通道、独立避难间的前室余压值不应小于30Pa,专用避难疏散通道、独立避难间的余压值不应小于50Pa。

2 应根据专用避难疏散通道的长度和净空,选择合理适用的机械正压送风方式,其前室的加压送风量和送风口尺寸应按其入口门洞风速不小于1.2m/s计算确定。

3 独立避难间内的加压送风量应按地面面积每平方米不小于30m3/h计算,新鲜空气供气时间不应小于火灾延续时间。

4 机械加压送风防烟系统送风口应靠近入口或正对入口设置,其风速不宜大于7m/s。

10.4.3 人行横通道、车行横通道、隧道专用避难疏散通道、独立避难空间等通风防灾设计除满足上述要求外,还应满足《建筑设计防火规范》的相关要求。

10.5 隧道附属用房的防烟排烟

10.5.1 隧道附属用房包括隧道运营管理中心(站)、中心控制室(站)、风机房、洞内外变电所(站)、水泵房等。

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

10.5.2 隧道附属用房的防烟、排烟系统设计应符合《建筑设计防火规范》的相关要求。

10.5.3 地下风机房和地下变电所应设置机械火灾防烟与排烟系统。

10.5.4 隧道内附属用房设置的机械排烟系统与通风、空气调节系统宜分开设置;当合用时,通风与空调应采取可靠的防火安全措施,并应具备事故工况下的快速转换功能。

10.6 隧道火灾工况下的通风排烟自动控制

10.6.1 火灾工况下的通风排烟自动控制应与隧道火灾报警、闭路电视监视系统、交通监控等隧道其他监控系统联合使用。

10.6.2 通风监控系统应满足下列要求:

1 应具有风速、风向和烟雾监控功能,能明确判断烟雾的流向和流速; 2 应具有安全疏散、灭火救援等不同阶段、不同排烟方式的通风排烟、逃生诱导、救援指挥等控制和运行模式;

3 应能根据起火点位置,合理确定相应防烟排烟系统的风量、风速控制模式; 4 应具备根据火灾现场的实际情况和要求,适时调整防烟排烟系统的控制功能。

10.6.3 防烟排烟系统应设有自动控制和手动控制装置,并应具有现场控制、联动控制和远程控制功能。火灾工况下,现场控制装置发出的控制指令应优于其它控制指令。

10.6.4 隧道内和控制室内应设置防烟排烟系统手动控制装置。隧道内的手动控制装置应设置在安全且便于操作的地方,并应有明显的标志和保护措施,其操作按钮距地面的高度不应超过1.3m~1.5m。

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

10.6.5 用于排烟的风机,其电动机的启动器、驱动装置、断开装置及其控制装置应与风机气流隔离。

10.6.6 当双洞单向交通隧道其中一洞发生火灾需要通风排烟和救援时,另一洞也应进行交通管制,同时启动相应的运营通风系统。

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11 风机的选型与布置

11.1 一般规定

11.1.1 公路隧道运营通风机械可采用射流风机、轴流风机、离心式风机,也可采用吸尘装置。

11.1.2 风机应满足隧道通风系统使用要求,并具有良好的节能、环保特性。

11.2 射流风机的选型与布置

11.2.1 射流风机应选用具有消音装置的公路隧道专用风机,宜选用大推力射流风机,并应满足以下要求:

1 应根据隧道长度、平纵特征、交通和气象条件等选择射流风机,并结合不同类型射流风机的直径、单台射流风机的电机配置功率、隧道总装机功率、长期运营费用等,进行经济技术综合比选;

2 单向交通隧道宜选择单向风机,双向交通隧道应选择双向风机,同一隧道的风机型号宜相同;

3 双向可逆射流风机正、反转时的风量和推力应基本相等;单向射流风机也可反向运行,反向风量宜为正向风量的50%~70%;

4 射流风机应配置不小于1倍风机直径的消音装置;当隧道洞内外有噪声环保要求时,可按照2倍风机直径配置消音装置;

5 当隧道内发生火灾时,在环境温度为250℃情况下,射流风机应能正常可靠运转60min;

6 在野外,距风机出口10m且成45°夹角处测量射流风机的A声级应小于77dB(A);

7 射流风机电机防护等级应不低于IP55;

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

8 在额定工作条件下,风机整体设计使用寿命应不低于20年,第一次大修前的安全运转时间应不少于18000h。

11.2.2 在隧道横断面上,射流风机的布置应满足下列要求:

1 射流风机不应侵入隧道建筑限界,射流风机的边沿与隧道建筑限界的净距不宜小于15cm ~20cm;

2 宜采用固定式或悬吊式安装;当采用壁龛式安装时,应注意隧道结构的过渡设计,以减少风机进出口前后段的局部阻力损失,并宜在风机进出口设置导流叶片;

3 应根据隧道断面形状、断面大小、全隧道射流风机总体布置情况,以及供配电系统实施的合理性,确定同一断面上风机的设置数量;

4 当同一断面布置2台及2台以上射流风机时,相邻两台风机的净距不宜小于1倍风机内径。

11.2.3 在隧道纵向上,射流风机的布置应满足下列要求:

1 应结合隧道运营通风需求、火灾防烟与排烟、风机供配系统的合理性,综合考虑射流风机的布置段落和布置距离;

2 长度L≤3000m直线隧道的风机可集中布置在两端洞口段,特长隧道的风机宜在两端洞口段、洞内中部等位置不少于3段集中分布,长度大于2000m的曲线隧道,曲线段宜布置有风机;

3 当单向交通隧道采用洞外变电所对洞内射流风机集中供电时,行车进口段第一组风机与洞口的距离不宜大于100m;

4 应注意协调射流风机与其他机电设备的位置关系,不相互干扰为宜,风机预埋件宜避开车行横通道、人行横通道、紧急停车带等段落。

11.2.4 射流风机安装应注意以下事项:

1 风机的正向应与隧道通风设计的主要气流方向一致;

2 支撑风机的结构强度应保证不小于风机实际静荷载的15倍,风机安装前应做支撑结构的载荷试验;

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

3 风机两端消音器均应安装安全吊链,并保持适当的松弛度;当安全吊链受力时,应能够承担射流风机及其安装支架的静荷载;

4 风机的安装连接件应选用钢构件,并具有足够强度,其表面应做防腐蚀处理,并满足相关规范要求;滨海附近的隧道或洞内污染腐蚀严重的隧道,宜首选不锈钢构件;

5 风机的安装连接件与风机支撑结构预埋件之间可采用焊接,也可采用螺栓连接,风机连接件与风机之间或与风机支撑结构预埋件之间宜考虑减振措施;

6 风机轴线应与隧道轴线平行,误差宜不大于5mm。

11.2.5 射流风机的运行应满足以下原则:

1 射流风机宜成组启动;当一次需要运行多组射流风机时,应采用延时方式启动;

2 日常通风时,应优先启动累计运行时间最短的机组;

3 当隧道发生火灾时,不宜启动火点前后100m范围内的射流风机。

11.3 轴流风机的选型、布置与风量调节

11.3.1 轴流风机的选型应满足以下要求:

1 应根据不同设置场所和环境条件选择轴流风机的型号;同时,应根据设计要求确定风机特性,包括风量、全压、全压效率、计算电机功率、配备电机功率、转速、电压等级、噪声、直径等设计参数;

2 一般情况下宜首选大风量、低风压、静叶可调的轴流风机;应结合隧道设计风量、全压及性能曲线选择风机;风机的性能曲线应能满足隧道通风系统分期实施的要求;

3 风机的设计工况效率不应低于风机最高效率的90%;

4 在通风系统土建工程施工完毕且轴流风机安装之前,应结合土建施工情况、轴流风机性能,根据通风系统摩阻和风机全压效率等对轴流风机配备参数进行验算,以调整不适应的设计参数。

11.3.2 轴流风机的功率计算应遵守下列要求:

66

《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

1 轴流风机的全压输出功率应按式(11.3.2-1)计算:

Sth=

Qa⋅Ptot⎛273+to⎞P1

×⎜⎟× (11.3.2-1) 1000273+t1⎝⎠P0

式中:Sth ——轴流风机的全压输出功率,即理论功率(kW);

Q a ——轴流风机的风量(m3/s); P tot——轴流风机的设计全压(N/m2); t1 ——风机环境温度(℃); P1 ——风机环境大气压(N/m2)。

2 轴流风机的全压输入功率按式(11.3.2-2)计算:

Skw=

Sth

(11.3.2-2) η

式中:Skw——轴流风机的全压输入功率,即轴功率(kW);

η ——风机的全压效率,一般取80%。

3 轴流风机所需配用的电机输入功率,按式(11.3.2-3)计算:

M1=

Skw

×k (11.3.2-3) ηm

式中:M1——电机功率(kW);

ηm ——电机效率(%),可取90%~95%; k ——电机容量安全系数,可取(1.05~1.10)。

11.3.3 轴流风机的设置应满足以下要求:

1 一般情况下,轴流风机宜选择卧式安装;当设置条件有限、安装场地不足时,可选用立式安装的风机;

2 轴流风机宜并联设置,每一通风系统一般设置2台~3台;当不得已需采用4台并联运行时,则应事先根据风机的规格和性能参数,进行必要的技术论证;并联运行的各风机型号和性能参数应完全一致;

3 为防止风机在运行中发生喘振,并联的各轴流风机宜加设防喘振装置; 4 同一送风系统或排风系统可考虑1台同型号备用轴流风机。

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

11.3.4 一般情况下,宜选用转速控制法和台数控制法相结合进行轴流风机的风量调节,并应充分考虑风机的动力消耗。隧道通风的风量分档应根据交通量随时间的变化确定,宜按有级分档划分。

11.3.5 根据环保和使用环境要求,宜在风机的两端或一端配置主动式消音器对轴流风机进行消音;轴流风机的噪声可按式(11.3.5)推算:

La=Lsa+10⋅lg(Qa⋅Ptot) (11.3.5)

式中:La ——噪声级水平dB(A);

2

Lsa——比噪声级dB(A)。

11.3.6 轴流风机的制造和安装应注意减振,风机运行时的振速宜控制在6mm/s以内。

11.3.7 轴流风机的电机应为全封闭风冷式鼠笼型三相异步电机,电机的防护等级应不低于IP55,电机的制造应满足以下要求:

1 风机配备电机的输出功率,应不小于风机所需的输入功率;

2 在满足通风系统需求的前提下,实际安装风机所配备电机的输入功率不应大于通风设计阶段确定的风机配备电机输入功率;

3 风机配备电机的电压等级有220V、380V、3000V、6000V等四个等级,应根据供电电压、设置空间、控制装置等设施综合选择更为经济的电压等级,宜采用降压启动,一般情况可参照表11.3.7选择;

表11.3.7 轴流风机电动机的额定输出功率与适当电压的关系

电压等级(V)

轴流风机配备电动机的额定输出功率(kW)

380 V ≤315

3000 V

6000 V

75~5000 110~10000

4 除上述要求外,轴流风机的电机应满足《电机基本技术要求》(GB755-2000)、《三相异步电动机试验方法》(GB1032-85)等相关国标的要求。

11.3.8 静电吸尘装置吸尘率可取70%~80%。

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

12 通风控制原则

12.1 一般规定

12.1.1 设置有运营通风系统的隧道,应设置通风控制系统,以便对隧道内空气中有害物浓度、风速、风向等环境参数进行实时监测,并根据需要控制通风设备。

12.1.2 通风控制应以公路隧道交通安全为前提,落实节能的措施。

12.1.3 注重计算机、通信、自动控制、信号检测及微电子技术的发展,合理采用新理论、新技术、新设备、新工艺。

12.1.4 通风控制方案应根据通风设计提出的通风方式与工况要求、隧道交通工程等级和隧道现场条件等科学合理地确定。

12.1.5 通风控制应满足以下功能:

1 采集并上传隧道运行环境数据,包括CO浓度、能见度、风速风向等,为通风控制策略提供依据;

2 由隧道通风区域控制单元控制通风配电箱内的软起动器对风机的启停、正转或反转进行控制;

3 使通风系统保持隧道内的环境指标(CO浓度、能见度值、风速风向值等)在规定范围内,达到卫生标准;

4 正常工况下,在满足污染空气稀释标准的同时,通过合理控制使通风系统经济运行,以最小的能耗提供必要的、足够的风量;火灾工况下,通过控制气流流向与流量,将灾害控制在最小限度,以便避难疏散、灭火救援;此外,还应具备隧道养护、隧道交通事故、隧道交通管制等工况下的风机控制功能;

5 通风控制系统应能与照明控制系统、火灾报警与消防系统、交通监控系统、中央控制系统等实现联动控制;

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

6 对于长大连拱隧道或小净距隧道,宜具有污染物窜流检测功能;对于连续隧道,还应考虑通风监控系统的联动控制。

12.2 通风控制设施设置

12.2.1 通风控制设施的设置应以通风方式为前提,满足先进性、可靠性、实用性、经济性、通用性、可维修性、可扩展性的原则。

12.2.2 通风控制设施包括通风控制检测设备、通风区域控制单元、通风控制柜、通风配电箱、通风供电电缆、通风监控计算机、通风监控软件等,应根据工程实际情况或通风分期实施方案合理设置。

12.2.3 通风控制设施的完好率应不低于98%,通风控制的经常性维修、定期检修应按《公路隧道养护技术规范》(JTG H12—2003)相关规定严格执行。

12.2.4 通风控制设施的设置规模应与隧道交通工程等级和交通需求相适应,既应满足当前交通需求,又应考虑其将来扩展需要;总体设置应按表12.2.4选定。

表12.2.4 通风监控控制设施设置表

设施名称 CO检测器 VI检测器 WS检测器

n n n

隧道交通工程等级

A B C D g g g

▲ - ▲ - ▲ - 注:“n”:必选设施 “g”:应选设施

“▲”:可选设施 “-”:不作要求

12.2.5 通风控制检测设施设置数量不宜低于表12.2.5的要求;表中通风分段指主线隧道通风系统中的最小通风工作单元。根据通风方式不同,通风分段为:

1 全射流和洞口集中送风纵向通风的隧道全长为一个分段,洞口集中排风纵向通风的排风口两端相应分段,竖井送排式纵向通风的竖井两端相应分段;

2 横向或半横向通风分段为相应的送风或排风分段在隧道中的长度;

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3 当需要检测洞口外自然风速风向时,可在洞口外可增设风速仪。

表12.2.5 每一个通风分段通风监控检测设施设置数量表

检测器设施 纵向通风 横向通风 半横向通风

一氧化碳(CO)检测器

(套)

能见度(VI)检测器

(套)

风速风向(WS)检测

(套)

2 2 1 1 1 1 2 2 1

12.2.6 通风控制设施可按照以下方法设置:

1 射流风机控制柜可安装在隧道内相应风机下方的隧道侧壁内,高度为1.30m~1.50m,也可设置在隧道变电所内;射流风机的通风区域控制单元宜安装在隧道内或变电所。

2 轴流风机控制柜应安装在轴流风机房;轴流风机的通风区域控制单元宜安装在轴流风机房。

3 隧道中央控制室应设置1台通风监控计算机,可与照明监控合用;计算机应安装相应的隧道通风监控软件。

4 通风环境检测设施的安装与检测宜按下列要求进行:

1)CO检测器、能见度检测器宜安装在隧道侧壁或隧道顶部,检测值应能有效地反映每个通风段的废气分布情况;

2)采用全射流通风方式时,通风环境检测设施应避免安装在射流风机附近,宜安装在隧道轴线两组风机的中间部位;

3)风向风速检测器的安装位置距离洞口隧道轴线方向的距离应不小于隧道断面当量直径的10倍,且应避免受汽车行驶气流的影响。

5 通风环境检测器及其配置的传感器的数量、型号规格符合要求,部件完整。 6 通风环境检测器及其配置的传感器的安装符合隧道通风检测要求。 7 按规范要求连接通风环境检测器及其传感器的保护线、信号线、电力线,排列规整、无交叉拧绞,经过通电测试,处于正常工作状态。

12.2.7 通风控制检测设施应满足以下要求:

1 通风区域控制单元应具有环境检测数据处理、控制风机运转和运转状态数据反馈及记录功能,并符合下列技术要求:

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

1)通风区域控制单元应选用模块化结构,具有良好的扩展性; 2)通风区域控制单元应具有模拟量和数字量I/O接口; 3)通风区域控制单元应具有现场设备控制程序; 4)通风区域控制单元应具有故障自诊断功能; 5)通风区域控制单元的防护等级不低于IP65。

2 通风控制系统类型宜采用集散式控制系统(DCS)或现场总线控制系统(FCS)。

3 通风控制检测设施应满足洞内外长期工作的需要,测量范围和精度不应低于下列技术要求:

1)一氧化碳检测器(CO)测量范围为0cm3/m3~300cm3/m3,测量精度为±2 cm3/m3;

2)能见度检测器(VI)测量范围为0m-1~0.0015m-1,测量精度为±0.0002m-1; 3)风向风速检测器(WS)测量范围为-20m/s~20m/s,测量精度为±0.2m/s。 4 通风监控检测设施的防护等级应不低于IP65。

12.3 通风控制方法

12.3.1 公路隧道通风控制方式分为人工控制、自动控制、智能控制三种。

1 人工控制是最简单、最直接的一种方式,隧道管理人员根据CO浓度、能见度值、风速值、交通量等数据在现场或远程操作实现对风机运行状态的控制;人工控制的响应级别程度应为最高;采用机械通风的隧道均应有人工控制方式。

2 自动控制方式是以CO浓度检测器、能见度检测器、风速风向检测器、车辆检测器等采集的信息,由通风监控计算机或通风区域控制单元对风机的启停进行控制,整个过程无需人工参与。

3 智能控制方式是在自动控制方式的基础上,运用控制理论的最近成果,对风机实现更加科学合理的控制,不仅能够满足隧道各种工况下的通风要求,而且能够最大程度地节约能源、延长通风设备的使用寿命、降低运营成本。

4 现阶段通风控制宜采用自动控制为主、人工控制为辅的控制方式;智能控制方式是未来的发展趋势,并鼓励积极尝试采用。

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

12.3.2 通风控制方法分为程序控制法、反馈控制法、前馈控制法、前馈+反馈控制法,每座隧道应根据具体情况选择一种或多种控制方法并编制相应的控制程序。

1 对于交通量较小的高速公路、一级和二级公路隧道,以及三、四级公路的隧道,当交通量组成和分布较为稳定时,以及当隧道通风是以稀释洞内异味为目的时,可采用时序控制法。

2 只设置VI、CO和WS检测器时,应采用反馈控制法;只设置车辆(车型)检测器时,应采用前馈控制法;同时设置VI、CO检测器及车辆(车型)检测器时,可根据经济技术条件选择程序控制法、反馈控制法、前馈控制法或前馈+反馈控制法。

12.3.3 风机控制分级应满足以下规定:

1 应设定相应于隧道运营条件的风量级档,作为风量控制的依据;

2 风量级档的划分不宜过细,并应充分考虑运营动力消耗与风机运行时间。当隧道通风系统中有送风机、排风机与射流风机时,应针对各种风机确定合理的组合风量级档。

12.4 不同通风工况的控制要求

12.4.1 在隧道进行养护时,考虑到应保护作业人员的身体健康,因此,CO浓度和烟雾浓度应作为主要通风控制参数。

12.4.2 隧道交通事故通风控制应满足以下要求:

1 若一孔隧道因事故关闭,另一孔隧道改为双向交通运行时,交通量较大,若全部风机启动后环境指标仍然不能达标,则应控制进入隧道内的车辆数,以达到正常的环境指标;

2 在正常运行状态下,风机正向运转(即沿行车方向吹风),当双向行驶正向交通量小于逆向交通量时,风机才可能反向运转。如需反向吹风时,应先停机再启动反向运转。

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

12.4.3 在隧道进行管制时,考虑到此时交通量较大,因此,应考虑将交通量(车辆在隧道内的滞留时间及车辆在隧道内的排队长度)作为主要通风控制参数。

12.4.5 火灾通风控制

1 通风监控系统应有排烟控制功能,同时还应结合排烟分区,确定相应的风量控制模式。

2 隧道发生火灾时,宜采用零风速化措施,以抑制在火灾工况下的烟雾扩散速度和范围,确保良好的避难环境。

3 在正常运行状态下,风机正向运转(即沿行车方向吹风),在火灾工况下,风机才可能反向运转。如需反向吹风时,应先停机再启动反向运转。

4 火灾工况下,应采用人工控制法控制通风排烟。

12.4.6 应按以下原则进行风机控制:

1 保持隧道内环境指标在标准允许的范围内,主要包括CO浓度、能见度和风速等。

2 将CO浓度和能见度的数值分成若干等级,与投入运行的风机台数及运转时间建立对应关系,并在运营过程中根据实际情况不断优化、完善和改进。

3 风机控制周期以10min为宜。

4 当每日交通量分布、较为固定或柴油车混入率变化较小时,应采用程序控制方式。

5 电机的启停次数不宜过于频繁,防止风机出现喘振现象;隧道内某一路段内的CO浓度值或能见度值达到阈值时,本段或靠近此段的风机应首先启动;累计运行时间最短的风机应首先启动,以便平衡各风机的劳逸程度,延长风机的使用寿命。

6 每台风机间隔启动,时间间隔应大于30s,以减少对电网的冲击。

7 应具备在通风环境监测设备出现故障的情况下的应急通风控制措施和预案。

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

附录A 隧道与风道的压力损失系数

A.0.1 直管段壁面摩阻损失系数可按式(A.0.1-1)计算:

λ=

1

(1.1138−2log

Δ2)D

(A.0.1-1)

式中:Δ——平均壁面粗糙度(mm),可按表A.0.1取值;

D——管段断面当量直径(m)。

表A.0.1 平均壁面粗糙度Δ 壁面材料及特征

Δ(mm)

抹平度良好 0.3~0.8

混凝土壁面

抹平度一般

粗糙

2.5 3~9

抹平度良好 0.3~0.8

水泥浆壁面

抹平度一般 1.0~2.0

粗糙 2.9~6.4

陶瓷贴面

1.4

A.0.2 弯曲与折曲风道损失系数可按以下各图表取值:

1 不带导流叶片弯曲管段损失系数可按下各图表取值:

1)90°圆形风道不带导流叶片弯曲(图A.0.2-1)的损失系数ζb可按表A.0.2-1取值确定。表A.0.2-1中的取值是90°圆形弯曲风道的损失系数,当弯曲风道不是

90°时,则要乘上修正系数εθ进行修正。修正系数按表A.0.2-2确定。通常弯曲管道的曲率半径R最好在(1~4)倍风道的当量直径D范围内。

表A.0.2-1 90°圆形风道弯曲损失系数ζb

R/D 0.5 0.75 1.0 1.5 2.0 2.5 ζb 0.71 0.5 0.25 0.15 0.13 0.12

表A.0.2-2 圆形风道弯曲损失修正系数εθ

θ (°) εθ 0 20 30 45 60 75 90 110 130 150 180 0 0.31 0.45 0.6 0.780.9 1.0 1.13

1.2 1.28 1.4

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

图A.0.2-1 90°圆形风道弯曲图例 图A.0.2-2 90°矩形风道弯曲图例

2)90°矩形风道不带导流叶片弯曲(图A.0.2-2)的损失系数ζb可按表A.0.2-3取值确定。

表A.0.2-3 90°矩形风道弯曲损失系数ζb

R/b

a/b

0.25 0.5 0.75 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 8.0 0.5 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 1.0 1.1 1.1 1.2 1.2 0.75 1.0 1.5 2.0

0.57 0.27 0.22 0.20

0.52 0.25 0.20 0.18

0.48 0.23 0.19 0.16

0.44 0.21 0.17 0.15

0.40 0.19 0.15 0.14

0.39 0.18 0.14 0.13

0.39 0.18 0.14 0.13

0.40 0.19 0.15 0.14

0.42 0.20 0.16 0.14

0.43 0.27 0.17 0.15

0.44 0.21 0.17 0.15

上表中的损失系数ζb为雷诺数Re≥20×104时的局部阻力系数;当Re<20×104时,应按式(A.0.2-1)计算,式中修正系数εRe按表A.0.2-4取值。

ζb'=εRe×ζb (A.0.2-1)

表A.0.2-4 90°矩形风道弯曲损失系数修正系数ζb

R/b

Re×104

1 2 3 4 6 8 10 14 ≥20

0.5 1.40 1.26 1.19 1.4 1.09 1.06 1.04 1.0 1.0 ≥0.75

2.0 1.77 1.64 1.56 1.46 1.38 1.30 1.15 1.0

3)圆形折曲风道的损失系数ζb可按式(A.0.2-2)计算或按表A.0.2-5查取。

θθ

ζb=0.946sin2()+2.05sin4() (A.0.2-2)

22

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

表A.0.2-5 圆形折曲风道的损失系数ζb

θ

ζb

图 示

15° 0.022 30° 0.073 45° 0.183 60° 0.365 90° 0.99 120° 1.86 4)矩形折曲管失系数ζb可按图A.0.2-3取值。

图A.0.2-3 矩形折曲管损失系数ζb

5)圆形或矩形变断面折曲风道损失系数ζb可按图A.0.2-4取值。

a)圆形断面 b)矩形断面

图A.0.2-4 变断面折曲管段损失系数ζb

2 带导流叶片弯曲管段损失系数可按下各图表取值:

1)在压力损失较大的圆形或矩形风道弯曲段,在以下2种情况下应安装导流叶片,以尽量减少通风风道的压力损失。

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

-- R<1.6D时,应安装导流叶片;

-- 在空气经过弯曲/折曲风道段后,对于不希望出现偏流、涡流的位置(如通风机吸入侧、风道前端部附近等),为了保持流速的均匀分布,应安装导流叶片。

2)弯曲管道中设置导流叶片时,在矩形断面的急剧弯曲部位,其弯曲角θ与ζb之间的关系为:当θ的数值较小时,ζb几乎与θ成正比;而当θ为60°~90°时,则

ζb基本不会随θ的变化而变化。如需确定弯曲角度的相对值,可参照图A.0.2-5。

图A.0.2-5 设导流叶片弯曲风道角度θ与ξb关系图

3)导流叶片的设计尺寸应结合图A.0.2-6,通过式(A.0.2-3)~式(A.0.2-5)来计算确定;导流叶片在构造上应确保检查人员可以穿行通过。导流叶片一般可做成两种形状,一种为简化弯曲圆柱面形状的翼型;另一种为同心圆弧形状的薄圆型,如图A.0.2-7所示。翼型导流叶片的剖面尺寸可按表A.0.2-6制作。

W/d=4~6 (A.0.2-3) R/d=1.5~2.6 (A.0.2-4) L/d=2.0~3.0 (A.0.2-5)

图A.0.2-6 导流叶片尺寸设计图示

a)翼型 b)107°薄圆形 c)95°薄圆形 d)同心圆形

图A.0.2-7 弯曲管段中的导流叶片

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

表A.0.2-6 翼型导流叶片的剖面尺寸

代号 相对尺寸 代号 相对尺寸 x2 0.519t1 x2 0.489t1 r1 0.663t1 r2 0.553t1 y2 0.215t1 z1 0.139t1 z2 0.338t1 z3 0.268t1 图 示y1 0.463t1 l 0.033t1 注:其弦长t1可取90°圆弧的弦长,即t1=2r。

导流叶片正常数目n可按式(A.0.2-6)计算:

r

n=2.13×()−1−1 (A.0.2-6)

D

导流叶片最少数目nmin可按式(A.0.2-7)计算:

r

nmin=0.9×()−1 (A.0.2-7)

D

导流叶片减少数目n′可按式(A.0.2-8)计算:

r

n′=1.4×()−1 (A.0.2-8)

D

若减少叶片数目,可从靠近弯曲管外壁的叶片开始,依次取掉。

4)带导流叶片的弯曲管段的损失系数,可按表A.0.2-7~表A.0.2-9取值,必要时可进行模型试验确定损失系数值。

表A.0.2-7 带翼型导流叶片矩形弯曲管段损失系数ζb(θ=90°)

叶片数目 正常叶片数目 减少叶片数目 最少叶片数目

r/D

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.35 0.25 0.19 0.19 0.20 0.25 0.35 0.35 0.25 0.17 0.14 0.16 0.22 0.34 0.47 0.35 0.29 0.26 0.20 0.18 0.21

注:若Re﹤105时,表中数据应乘以修正系数kRe,kRe可按表A.0.2-10取值。

表A.0.2-8 带薄圆型导流叶片矩形弯曲管段损失系数ζb (θ=90°)

叶片数目 正常叶片数目 减少叶片数目 最少叶片数目

r/D

0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.44 0.37 0.32 0.28 0.25 0.25 0.23 0.44 0.37 0.32 0.26 0.22 0.21 0.17 0.59 0.50 0.45 0.41 0.37 0.34 0.31

注:若Re﹤105时,表中数据应乘以修正系数kRe,kRe可按表A.0.2-10取值。

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

表A.0.2-9 带翼型导流叶片圆形弯曲管段损失系数ζb (θ=90°)

弯曲管特点 平滑转弯,正常叶片数目 a=3Dt1−1 平滑转弯,减少叶片数目 a=2Dt1 转弯边缘削边,正常叶片数目 a=3Dt1−1 转弯边缘削边,减少叶片数目 a=2Dt1 转弯边缘削边,减少叶片数目(从外壁拿掉第一个和第二个叶片) 损失系数ζb 图 示 ςb=0.23kRe+1.28λ ςb=0.15kRe+1.28λ ςb=0.30kRe+1.28λςb=0.23kRe+1.28λςb=0.21kRe+1.28λ 注:损失系数计算式中kRe是与雷诺数Re有关的参数,可按表A.0.2-10取值。

表A.0.2-10 修正系数kRe

Re×10-5 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.4 2.0 3.0 ﹥6.0 kRe 2.101.80 1.60

1.50

1.35

1.23

1.12

1.0 0.9 0.8

5)作为一种特殊的断面型式,当隧道吊顶风道(半圆锥体形)上设置导流叶片时,其压力损失系数如图A.0.2-8所示。

图A.0.2-8 吊顶风道弯曲损失系数

A.0.3 扩径与缩径分为断面突然扩大、断面突然缩小和断面渐变三种情况,缩径管段与扩径管段损失系数可按以下各图表取值:

1 突扩与突缩管段损失系数以风速相对较大者为标准来定义时,可按图A.0.3-1取值。

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

图A.0.3-1 突变断面损失系数

2 渐扩与渐缩管道示意见图(A.0.3-2)和图(A.0.3-3),其损失系数可按表A.0.3-1、表A.0.3-2取值。

图A.0.3-2 圆形渐变管段示意图 图A.0.3-3 矩形渐扩管段示意图

表A.0.3-1 圆形渐变管段损失系数

类型 渐扩 Ζ(以图中所示速度v来定义) ξ=k⋅( A2−1)2A1θ 8° 10° 12° 15° 20° 25° k 0.14 0.16 0.22 0.30 0.42 0.62 θ 10° 20° 40° 60° 80° 100° 渐缩 ξ=k1⋅k2 k1 0.40 0.25 0.20 0.20 0.30 0.40 A2/A1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 k2 0.400.380.360.340.300.270.20 0.16 0.100

表A.0.3-2 矩形渐扩管段损失系数

A2/A1

θ(局部阻力系数按图内所示速度v计算)

10° 15° 20° 25° 30° 1.25 0.02 0.03 0.05 0.06 0.07 1.50 0.03 0.06 0.10 0.12 0.13 1.75 0.05 0.09 0.14 0.17 0.19 2.00 0.06 0.13 0.20 0.23 0.26 2.25 0.08 0.16 0.26 0.30 0.33 2.50 0.09 0.19 0.30 0.36 0.39

A.0.4 分流与合流段损失系数可按下各图表取值:

1 当为合流型时,其损失系数ζ1-3、ζ2-3,可按表A.0.4-1取值。

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

表A.0.4-1 合流型风道的损失系数

Q1/Q3

Q2/Q3

ζ1-3

ζ2-3

图 示

1.00 0 0.91 0.55 0.95 0.05 0.84 0.50 0.90 0.10 0.78 0.46 0.85 0.15 0.71 0.42 0.80 0.20 0.64 0.38 0.75 0.25 0.58 0.35 0.70 0.30 0.52 0.33 0.65 0.35 0.46 0.31 0.60 0.40 0.40 0.29 0.55 0.45 0.34 0.29 0.50 0.50 0.31 0.31

2 当为分流型时,其损失系数ζ1-2、ζ1-3,可按表A.0.4-2取值。

表A.0.4-2 分流型风道的损失系数

主流的分叉损失系数ζ1-2

A2/A1

Q2/Q1

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

0.5 0.72 0.48 0.28 0.13 0.05 0.04 0.09 0.18 0.31 0.50 1.0 0.05 0.05 0.05 0.05 0.06 0.13 0.22 0.30 0.38 0.48 图示

支流的分叉损失系数ζ1-3

A3/A1

Q3/Q1

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

0.25 0.55 0.50 0.60 0.85 1.20 1.80 3.10 4.35 6.00 9.00 1.0 0.67 0.55 0.46 0.37 0.32 0.29 0.29 0.30 0.37 0.48 图示

A.0.5 入口、出口及其它各损失系数可按以下各图表取值:

入口、出口及其它管件的的压力损失计算,以管道内的平均流速v作为计算基础,各类入口、出口等的损失系数如下取值。

1 入口损失系数见表A.0.5-1。

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《公路隧道通风设计细则》(送审稿) 正文

表A.0.5-1 入口损失系数

形 状

ζe

图 示

直角锐缘 0.50~0.60

圆缘、倒角 0.03~0.05

2 出口损失系数根据不同型式取值确定: 1)直管出口(如图A.0.5-1所示):ζe=1.0;

2)90°弯头出口(如图A.0.5-2所示),ζe的取值见表A.0.5-2、表A.0.5-3; 3)扩散型出口损失系数按图A.0.3-4取值确定。

图A.0.5-1 直管及90°弯头出口图示 表A.0.5-2 矩形风管90°弯头出口损失系数ζe

r/b

L/b

0 0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 6.0 8.0 12.0

0.50 3.0 3.1 3.2 3.0 2.7 2.4 2.2 2.1 2.1 2.0 0.75 2.2 2.2 2.1 1.8 1.7 1.6 1.6 1.5 1.5 1.5 1.00 1.8 1.5 1.4 1.4 1.3 1.3 1.2 1.2 1.2 1.2 1.50 1.5 1.2 1.1. 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 2.50 1.2 1.1 1.1 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 表A.0.5-3 圆形风管90°弯头出口损失系数ζe

r/D 0 0.28 0.5 1.0 ζe 3.0 1.9 1.6 1.4

图A.0.5-2 扩散型出口损失系数

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3 对于装有网格(图A.0.5-3)的矩形或圆形风道损失系数见表A.0.5-4,表中n按式(A.0.5-1)取值。

n=A0'/A0 (A.0.5-1)

式中:n ——网格的过风面积比;

A0’——网格的有效面积(mm2); A0——风道断面积(mm2)。

图A.0.5-3 风道中网格图示 表A.0.5-4 装有网格的风道损失系数ζ0

n 0.30 0.40 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.90 1.0 ζ0 6.20 3.00 1.70 1.30 0.97 0.75 0.58 0.44 0.32 0.14 0

4 对于在风道出口、入口、变断面处等局部管段,若装有网格,其局部阻力系数ζb应按式(A.0.5-2)进行修正计算。

ζb=ζ′b+ζ0 (A.0.5-2)

式中:ζb ——安装网格时的局部管段综合阻力损失系数;

ζb'——未安装网格时的局部管段损失系数;

ζ0 ——网格的局部阻力系数,按表A.0.5-4查取确定。

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附录B 本细则用词说明

执行本细则时,对条文严格程度的用词应按以下写法,以便在执行过程中区别对待。

1 表示严格,在正常情况下应这样做的用词: 正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”。2 表示允许有选择,有条件时首先应这样做的用词: 正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”。

3 表示允许有选择的用词: 正面词采用“可”。

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附件

公路隧道通风设计细则

(JTG/T DXX-201X)

条 文 说 明

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