隧道工程 前四章教案(4)

2019-04-08 21:57

纵向通风有多种型式,如射流式通风、风道式通风和集中排气式通风。纵向通风主要用于山岭隧道通风。

①射流式通风

射流式通风是在车道空间上方直接吊设射流式通风机,进行通风的方式。射流式通风,对向交通时一般适用于1000m以下的隧道,单向交通时,可达2000m左右。如果交通量小,即使隧道很长仍可运用。 射流式通风设备费用低,但噪声较大。 ②有竖井的纵向式通风

隧道机械通风所需动力与隧道长度的立方成正比,所以隧道越长就越不经济。因此可以在隧道中间设置竖井进行分段纵向通风。

对向交通的隧道,竖井宜设置在中间;单向交通时,则应稍靠近出口侧。

对向交通时,适用于3000m以下的隧道,单向交通时,适用1500m以下的隧道。 ③半横向式通风

新鲜空气经送风管直接吹向汽车的排气孔高度附近,对排气直接稀释,污染空气是在隧道上部扩散,经过两端洞门排出洞外。

半横向通风时,送风式的中性点多半移至入口之外。排风式的中性点,则靠近出口,污染浓度和对向交通时一样,中性点附近污染浓度最高。

半横向通风适用于3000m以下的隧道。但不能有效利用活塞作用。 ④全横向式通风

在长大隧道、重要隧道、水底隧道、城市隧道为了使隧道内不产生过大的纵向风速,采用全横向式通风。这种通风方式同时设置送风管道和排风管道,隧道内基本上不产生沿纵向流动的风,只有横方向的风流动。

全横向式通风方式,隧道内空气的污染浓度的分布沿全隧道大体上是均匀的。 全横向式通风方式造价较高,目前主要用于长大隧道、越江隧道、城市隧道等。 5.通风设备选择 ⑴通风机的类型

通风机有两类,即离心式通风机和轴流式通风机。

轴流式:体积小、风量大、风压低、噪音大、造价高,可倒转。 离心式:升压容易、噪音小、不能倒转。 ⑵通风机的选择

通风机选择是根据风量和风压,对应风机特性曲线进行选择,确定合理的功率及转数。

例:通过计算 风压为:400Pa,风量为50m3/s。如何选择风机?

可选择 风机口径:υ2500mm, 风机转数:400rpm,电机功率:40kW ⑶通风附属设备

主要内容是风道、风筒以及通风控制设施等。 6.中梁山隧道通风工程设计

成渝高速公路中梁山隧道由两条隧道组成,隧道海拔高度400m,隧道基本情况见下表:

隧道名称 中梁山隧道 右线 3103m 1.27% 成都-重庆 根据隧道通风方式的适用条件:半横向式通风一般适用于长度为1000~3000m的隧道。 (一)技术标准 1.隧道内卫生标准 ⑴CO允许浓度

正常营运时,δCO=150ppm;

交通阻塞时,短时间(15min)以内,δCO=250ppm。 ⑵烟尘允许浓度

正常营运时,kCO=0.0075m-1; 交通阻塞时,kCO=0.0090m-1 。 2.隧道内纵向风速 Ve≤8m/s。

线别 左线 隧道长度 3160m 路线坡度 1.30% 行车方向 重庆-成都

3.设计交通量

双洞昼夜交通量为20022辆/d,左右线单洞各为10011辆/d;设计小时交通量按日交通量的10%计,

即为1001辆/h。 4.设计行车速度

正常营运时, VT=60 km/h; 交通阻塞时, VT=10 km/h。 5.交通组成

小型车 18%, 大型车 82%; 汽油车 83%, 柴油车 17%;

满载车 75%, 空 车 25%。 (二)隧道内所需通风量(左线) 全隧道Q=546m3/s

东西端区段风量Q’=2×137m3/s ,风压1850Pa, 风机轴功率2×296kW。 (三)工程设计

中梁山隧道采用半横向式通风,在隧道拱部采用风渠送风,车道排风纵向流出洞外;在风渠中部设中隔板将全隧道拱部分成两个独立的通风区段,每个通风区段的吊顶板上每隔5m设一对送风口,并在每端设风机房一座,风机经外风道与风渠相连,布置如图。 (四)工程特点

1.隧道内一旦发生火灾时,送风机改为逆转而成为吸出式,同时火灾点附近的送风口闸门全部打开,其他的送风口闸门则关闭;这样,风流只能从火灾点附近的送风口进入风渠,从而防止了火灾蔓延。 2.由于只有一个专门的通风渠,其工程投资,设备费与营运管理费均较横向式低。

3.送风渠道和车道之间保持一定的压差,以抵销车辆活塞风和自然风的影响,从而保证了均匀送风,使得沿车道长度有害气体的浓度均匀分布。

4.存在问题是:不能有效运用活塞风;增设风渠使隧道断面增大而增加了工程量;出现火灾若风渠烧坏则通风系统被破坏,救援和恢复运营比较困难;通风工程土建施工复杂,工期较长。

1.3.2 公路隧道照明设计

公路隧道的照明,是为了把必要的视觉信息传递给司机,防止因视觉信息不足而出现交通事故。 黑洞效应和黑框效应是隧道照明主要考虑的问题。

对于能通视、交通量较小,行人密度不大的短隧道,可不设白天照明设施;长度超过100m的高速公路,一、二级公路隧道,应设置白天的照明设施。

1.照明区段的划分

隧道照明基本上可分为引入段、适应段、过渡段、基本段、出口段五个区段。各段长度是以在特定车速下考虑有2s时间的适应过程中汽车行走的路程确定的。

避免车辆驶进隧道时产生“黑洞效应”和驶出隧道时产生“黑框效应”,在隧道洞外设置植被或建筑物以降低洞外亮度, 这一措施称为减光措施,所设置的建筑物称为减光建筑。 ⑴引入段

在隧道照明区段中,引入段为进入洞口(设置减关建筑物时,则为其入口)的第一段,即进入隧道后前2s行驶的区间。 ⑵适应段

在进入隧道后的第二个2s内,亮度下降应在1/2以内,这个照明区段称为适应段,该段是让司机对引入段最低亮度有一个进一步适应的过程,为下一段剧烈变化做准备。 ⑶过渡段

介于适应段与基本段之间的照明区段称为过渡段。其任务是解决从适应段高亮度到基本段低亮度的剧烈变化给司机构成的不适应现象,使之能有充分的适应时间。 ⑷基本段

基本段照明的基本任务是满足司机在行车视距以远处能识别20×20×20cm2的试验物体的轮廓。

基本照明及夜间照明亮度

设计车速 / km/h 80 60 40 20及以下 路面平均亮度 / cd/m2 4.5 2.3 1.5 1.0 换算平均照度 / lx 混凝土路面 60 30 20 15 沥青路面 100 50 35 20 亮度曲线

基本段 出 口 段 引入段 适应段 过渡段 白天照明渐变梯度图(双向交通) 区段照明长度及路面最低亮度

设计车速 / km/h 80 60 40 20及以下 引入段 适应段 过渡段 亮度/ cd/m2 40~4.5 30~2.3 20~1.5 1.0 入口照明 区段总长度/ m 120 85 55 距离/ m 亮度/ cd/m2 距离/ m 亮度/ cd/m2 距离/ m 40 25 15 80 50 30 1.5 40 30 20 80~46 50~30 30~20 1.0 40 30 20 注:本表以洞外亮度4000cd/m2为基准。

2.照明设计 ⑴光源

第一代光源:白炽灯--发光效率低,隧道中一般不采用。

第二代光源:荧光灯--显色好,表面亮度低,有利于减少眩光,光线均匀,隧道中常用。 高压水银灯--强点光源,在需要高亮度的 入口照明区可考虑常用。 第三代光源:金属卤化物灯

高压钠灯--适合洞外广场使用。

低压钠灯--高光效、强点光源,不能连续设置。

隧道中使用应选用功率小,布置小间距的办法。 ⑵灯具

包括光源与照明附件(灯罩)的总称。 灯具使用应能限制眩光;

灯具应有一定的保护角,以避免直接眩光。 灯具布置

可采用对称排列、交错排列和中间排列等。


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