隧道工程 前四章教案(3)

2019-04-08 21:57

是背景的一部分,设置好可增加路面亮度。

自然通风,可采用拱顶:半横向或全横向通风,可采用平顶。 3.路面 基本要求:

应具有抵御水的冲刷和含有化学物质的侵蚀能力; 路面坡度应利于迅速排除清洗用水; 要保持横向抗弯,确保车体稳定; 容易修补;

路面反射率高,颜色明亮,以获得良好的照明效果。 路面材料: 混凝土和沥青 4.噪声的消减

影响噪声的因素有:

车速、车流组成、交通量、坡度、车辆技术状态等。 噪声的消除方法: 设置吸声材料。

1.2.5 隧道附属设施

主要内容:

通风设施、照明设施、安全设施、防排水设施等。 1. 紧急停车带的设置

隧道内一般500~800m设置一处。汽车专用隧道取500m。混合交通隧道可取800m。

紧急停车带的有效长度,一般考虑全挂车可以进入需20m,最低值为15m。宽度一般为2.5~3.0m。隧道内的缓和路段施工复杂,所以通常是将停车带两端各延长5m左右即可。 常见尺寸为2.5×25m。 2.防排水设施设置

设置原因:隧道漏水,路面积水。 设置方法:

隧道防水采用:“截、堵、排”综合治理的办法。 避:

从地质调查开始,避开富含水层地区。 截:

切断涌向隧道的水流,如设置截水沟,截水导坑等。 堵:

隧道内设置防水层,包括外敷防水层,内敷防水层,衬砌内表面喷射混凝土,在衬砌背后注浆等。 新奥法施工进行复合衬砌时,可采用夹层防水等。 排:

利用盲沟、泄水管、渡槽、中心排水沟或排水侧沟等排水。

1.3 公路隧道辅助设计

1.3.1 公路隧道通风设计

公路隧道通风设计所考虑的主要问题有: ?气中有害物质的容许浓度; ?新风量的确定方法; ?判断自然通风的能力; ?通风方式及通风设备选择。 1.空气中有害物质的容许浓度 有害物质主要是CO和烟雾。 ⑴CO的容许浓度

?①有人员的工作室或休息室为 24 ppm; ?正常营运时为 150 ppm;

?发生事故时,短时间(15分钟以内)为 250 ppm ⑵烟雾的容许浓度

概念:烟雾浓度用光的透过率表示。透过率是光线在污染空气中的透过量与在洁净空气中的透过量之比。

烟雾浓度 (k) 与透过率 (τ) 的关系为: k??lg?

隧道通风中,把 l =100m,τ取容许透过率,通过计算得出的 k 值称为烟雾容许浓度。

1l [k]??1lg[?] 100 我国公路隧道设计规范规定隧道内烟雾浓度容许值为: ①高速公路,一、二级公路隧道为:7.5×10-3(m-1), ②三、四级公路隧道为:9.0×10-3(m-1)。 2.新风量计算

隧道内所需通风量,是根据稀释隧道内空气中的有害物浓度达到允许浓度时所需的新鲜空气量确定的。 ⑴隧道内稀释CO所需的新鲜空气量

QCO?K?fv?f1?fh?qCO?N?G?L?106?CO (m3/h)

式中 N—通过隧道的车辆高峰小时交通量,(辆/h); L—隧道长度,km; δ

CO—允许浓度,ppm;

fv—速度修正系数:40-60km/h取1; 20km/h取1.15; 30km/h取1.05; 70km/h卡车取1.3,小车取1.15; 大于80km/h小车取1.25;

f1—坡度修正系数:坡度为0取1, 从0~3‰,每减少或增加1‰,f1减少或增加0.05; fh—海拔高度修正系数,按表2-6采用; G—车重,t;

K—风量附加系数,K=1.1~1.2;

qCO—汽车每吨公里一氧化碳产生量,m3/(t·km)。

汽车平均CO产生量,与汽车行驶的燃烧消耗率呈线性关系,其平均值为: mi?0.315f?0.019 式中 mi—汽油车的CO排放量,m3/km; f—燃料消耗率,l/km。

汽车每吨公里一氧化碳产生量: qCO?mi⑵隧道内稀释烟尘所需的新鲜空气量 QF?K?f1?fh?G

qr?G?D?L (m3/h)

k式中 D—柴油车密度,辆/km;D=M/V

M—柴油车所占百分比折算出的柴油车交通量,辆/h; V—隧道设计车速,km/h。

G—柴油车车重,t; qr—柴油车产烟量,m3/h·t; k—烟尘允许浓度,m1;

K、f1、fh、L意义同前。

比较QCO和QF,以其大者为隧道所需通风量。 3.通风风压计算

通风压力是克服隧道通风阻力,使空气在隧道中流动的动力。在隧道通风中通过计算通风阻力来确定通风压力,并作为选择通风方式及风机的依据。 通风阻力分为摩擦阻力和局部阻力。 ⑴摩擦阻力

摩擦阻力是风道周壁与风流互相摩擦以及风流中空气分子间的扰动和摩擦而产生的阻力。

LV2 Hm??? (Pa)

d2g式中 L—管道长度,m;

V—流体在管道中的平均流速,m/s; g—重力加速度,m/s2; γ—流体重率,N/m3;

λ—达西系数,决定于管道粗糙度,无因次(≈0.24);

d—管道水力直径,m;d=S/U, S为风道断面积,m2;U为风道周长,cm。 摩擦阻力也叫沿程阻力。通常摩擦阻力要占总阻力的80~90%。 ⑵局部阻力

风流经隧道的某些局部地点——突然扩大缩小、转弯、交岔以及障碍物等,由于速度或方向发生突然的变化,导致风流本身产生剧烈的冲击,形成紊乱的涡流,造成这种冲击涡流的阻力即称为局部阻力。

V2 Hi??i? (Pa)

2g式中 ξi—局部阻力系数,隧道入口ξ入=0.5;出口ξ出=1;断面由S1(m)扩大到S2(m),ξ大=(1?2

2

S12);S2断面由S1(m2)缩小到S2(m2),ξ风设计参考书给出。

=0.5(1?S13/4);隧道转弯ξ转,分岔ξ汇、ξ分等局部阻力系数由有关通S2 局部阻力在总阻力中所占的比重与通风方式有关,纵向通风所占比重很小,一般在10~20%之间,因此不需单独计算,而是计算出摩擦阻力后,按经验考虑一个系数(增大10~20%);在横向通风中,局部阻力就需要单独计算。 ⑶总阻力

总阻力=摩擦阻力+局部阻力 4.通风方式选择

公路隧道通风方式主要有:

自然通风

机械通风

⑴自然通风

长度在200m以下,甚至200~500m的对向交通隧道,在一定的交通量以下可以考虑用自然通风。大体上可以用下列经验公式作为区分自然通风与机械通风的限界。 L·N≥600 采用机械通风 L·N<600 采用自然通风 ⑵纵向式通风

纵向式机械通风是从一个洞口直接引进新鲜空气,由另一洞口把污染空气排出的方式。此时,隧道内沿纵向流动的空气速度,可以认为从入口至出口都是匀速的。这种方式,空气污染浓度,由入口向出口方向成直线增加。

全横向式 混合式

半横向式

排风式 送风式

纵向式 射流式 风道式和喷咀式 竖井排风式


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