自然通风排烟在长大道路隧道中的应用
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大长隧道通风排烟实施方案分水关隧道全长9735m,其中7590m位于福建段,由于进洞施工线路长,隧道的通风是本工程的重中之重。
在施工中预先制订了通风排烟方案,到目前通风排烟状况良好。
1 工程概况分水关隧道位于温福铁路(福建段)I标段内,全长9735m,其中7590m 位于福建段,2145m位于浙江段。
在线路里程DK84+880处设有斜井,斜井长625m,与隧道平面夹角45°。
分水关隧道福建段在斜井处和出口分别开辟工作面进行施工。
由于进洞独头掘进线路长,隧道的通风是本工程的重中之重。
2 分水关隧道施工通风方案在出口和斜井贯通之前,在斜井和出口均采用独头压入式通风方式;贯通后在斜井内设置抽出式风机,在正洞内设置压入式风机,采用混合式通风方式供给施工通风,并在斜井与正洞交内设置3台射流风机辅助通风。
为确保隧道内环境卫生,创造良好的工作环境,保证一线职工和施工人员健康,必须加大通风除尘措施,降低各种作业产生的粉尘和有害气体。
2.1施工通风控制条件坑道中氧气含量:按体积计,不得低于20%。
粉尘允许浓度:每立方米空气中含有10%以上游离二氧化硅的粉尘为2mg;含有10%以下游离二氧化硅的水泥粉尘为6mg;二氧化硅含量在10%以下,不含有毒物质的矿物性和动植物性的粉尘为10mg。
有害气体浓度:一氧化碳:不大于30mg/m3。
当施工人员进入开挖面检查时,浓度可为100mg/m3,但必须在30min内降至30mg/m3。
二氧化碳:按体积计,不超过0.5%。
氮氧化物换算成NO2为5mg/m3以下。
隧道内气温不得超过28C。
隧道施工时,供给每人新鲜空气量,不应低于3m3/min,采用内燃机械作业时,1kw功率的机械设备供风量不宜小于3m3/min。
隧道开挖时全断面风速不应小于0.15m/,但不得大于6m/S。
2.2施工通风计算斜井施工通风计算(1)施工通风需风量计算①施工通风计算前提设定参数:开挖断面积 S=120m2(主洞)一次开挖长度 L=3.8m单位体积耗药量 0.7Kg/m3一次爆破用药量 G=319.2kg洞内同时工作的最多人数 m=150人出碴车辆(按洞内4台自卸车计算) 4×173KW爆破后通风排烟时间 t=40min通风管直径Φ1.8m,管节20m风管百米漏风率β=1.3%漏风系数P 1.05风管内摩阻系数 0.019风量备用系数 k=1.15最小洞内风速 V=0.15m/s则,炮烟抛掷长度 LS=15+G/5=15+319.2/5=78.84m 风量计算从四个方面予以考虑,即按洞内要求最低风速计算得Q1;按洞內最多工作人员数计算得Q2;按排除爆破炮烟计算得Q3;按稀释内燃机废气计算得Q4。
长大隧道通风技术应用总结近年来,随着高速公路、铁路等建设的不断完善,隧道已成为人们生活中不可或缺的一部分。
然而,在隧道的建设过程中,隧道通风技术一直是一个极其重要的问题。
而随着技术的不断发展,长大隧道通风技术的应用越来越广泛,大大提高了隧道使用的安全性和便利性。
一、长大隧道通风技术发展状况长大隧道通风技术作为一项新兴科技,自从五十年代开始至今已经发生了很大的变化和进步。
早期的隧道通风技术主要采用机械通风,即设置电机和风机设备,在隧道内部循环空气。
但是由于风机设备体积较大,且运转噪音大,不仅需要大规模改建,而且维护费用较高,因此不太被人们所接受。
进而,又发展出交替通风和泵送通风等不同形式的通风技术,但这些技术都存在一定的局限同时对于管道的材质、形状等方面也没有得到有效的解决。
长大隧道通风技术逐渐向有机整体的方向发展,新型通风技术的诞生也变得更加现实。
当前,通风技术部分地基于数值模拟与试验研究,在管理控制技术、多级加速技术、局部化通风技术、紧急情况通风技术等方面取得了可喜的成果。
长大隧道通风技术研究主要集中在不同状况下通风系统的设计以及空气流动的运动机理实验与模型仿真研究等方面。
二、长大隧道通风技术的应用总结长大隧道通风技术的应用广泛涉及到许多方面,包括当地气象环境、管道材质、通风设备的选取、通风系统的结构设计等,在实际应用中,长大隧道通风技术有以下优势:1、大大提高了隧道的安全性长大隧道通风技术能够提供足够的通风量,有效将有害气体排出,为隧道内的人员提供干净、清新的空气。
隧道通风技术还可以控制温度和湿度,改善隧道的环境,减少事故发生的概率。
2、提高了通行效率合理的通风系统能够提高隧道的通效率,给人们提供更加快速、便利的出行选择。
在隧道通行高峰期,通风系统更是起到了至关重要的作用,缩短了交通拥堵的时间,为人们提供了更好的交通体验。
三、长大隧道通风技术的发展趋势当前,随着通风技术和计算能力的提高,将有更多的技术被应用到长大隧道通风技术当中。
隧道设计中的通风与烟气抽排随着城市化进程的不断推进,城市内的地下交通设施也愈发重要。
其中,隧道作为城市交通建设的要点之一,需要注重安全和舒适性。
在隧道设计中,通风与烟气抽排是至关重要的考虑因素,它们直接关系到乘客的健康和隧道的逃生安全。
本文将探讨隧道设计中通风与烟气抽排的相关问题。
首先,通风系统在隧道设计中的重要性不可忽视。
隧道内的车辆尾气和人们呼出的二氧化碳等有害气体,如果无法及时排除,将对乘客的健康造成直接威胁。
因此,通风系统应该能够有效地将有害气体排出,并保持空气的流通。
一种常见的通风方法是采用机械通风系统,通过风机产生强制对流,确保新鲜空气的进入和污浊空气的排出。
此外,还可以结合使用自然通风和机械通风,利用隧道压力差的原理,提高通风效果。
通风系统的设计应考虑到隧道的长度、车流量、车速和空气污染源的位置等因素。
不同的隧道形式和使用情况会对通风系统的选择和设计提出不同的要求。
例如,地铁隧道和公路隧道的通风系统需要根据各自的特点进行设计。
同时,根据隧道的长度和复杂程度,通风系统设计需要具备足够的适应性和弹性,以应对不同情况下的通风需求。
其次,烟气抽排是在紧急情况下确保乘客逃生安全的关键措施之一。
当隧道内发生火灾或其他紧急情况时,烟气的扩散速度很快,会给乘客的逃生造成极大的困难。
因此,隧道设计中必须考虑烟气抽排的问题。
烟气抽排系统应该能够迅速有效地将烟气排出隧道,并保持逃生通道的相对安全。
一种常见的烟气抽排方法是通过设置抽风口和排烟口,在火灾发生时将烟气抽出隧道,并通过排烟口排出。
此外,还可以采用可压力输送系统,通过在隧道内产生压力的方式将烟气推出隧道。
烟气抽排系统的设计要考虑到烟气产生的位置、烟气扩散速度和逃生通道的位置等因素。
这些因素直接影响到烟气抽排系统的布置和容量。
在设计过程中,还需要考虑到应急情况下系统的可靠性和稳定性,以确保系统能够在任何紧急情况下正常运行。
隧道设计中的通风与烟气抽排是一个复杂而重要的问题,在实际工程中需要综合考虑各种因素,并根据隧道的特点进行合理的设计。
长大隧道长距离通风方案研究隧道作为一种重要的交通运输设施,广泛应用于公路、铁路、地铁等领域。
由于隧道内空间狭小、通风困难,对于隧道的通风设计尤为重要。
本文将对长大隧道长距离通风方案进行研究,提出可行的解决方案。
一、隧道通风的意义成功的隧道通风方案不仅能够减少污染物的积聚,提高通行安全性,还能够提高隧道内的舒适度。
隧道中的车辆尾气和烟尘会积聚在内部,如果没有适当的通风系统,将导致空气质量下降,甚至影响人们的健康。
同时,隧道通风还能够有效散发隧道中的热量,降低温度,保证隧道系统的正常运行。
二、隧道通风的技术方案1.自然通风自然通风是一种比较简单的通风方式,利用自然的气流来进行通风。
在隧道的入口和出口设置适当的开口和通风井,利用自然气流的上升和下降,实现空气的流动。
该方式的优点是运行成本低,但适用于较短距离的隧道,对于较长隧道效果有限。
2.强制通风强制通风是通过机械通风设备来实现隧道通风。
可以采用离心风机、轴流风机等设备,将新鲜的空气从隧道的一端进入,将污浊的空气排出到另一端。
同时可以结合管道布局和风机的合理选择,改善通风效果。
该方式的优点是通风效果好,适用于长距离隧道,但运行成本较高。
3.组合通风组合通风是自然通风和强制通风的结合,根据不同的需求选择合适的通风模式。
可以根据隧道的长度、形状和周边环境等因素,灵活地调整通风系统的设置。
该方式的优点是在保证通风效果的同时,运行成本相对较低。
三、长大隧道长距离通风方案1.环境调查首先要进行对长大隧道及周边环境的环境调查,了解隧道的长度、形状、周围道路情况、周边建筑物等因素。
依据调查结果,确定通风设备的种类、数量和布局。
2.风机选择根据隧道的长度和形状,选择合适的风机设备。
可以采用轴流风机、离心风机等类型,根据需要选择单吸式或双吸式的风机。
同时,根据通风设计要求,选择适当的风机数量,实现通风效果的最大化。
3.通风井设置根据隧道的长度和形状,在隧道的适当位置设置通风井。
隧道工程中的通风与防火技术在隧道工程中,通风与防火技术是至关重要的方面。
隧道作为一种特殊的交通基础设施,通常会面临气体积聚、烟雾扩散和火灾蔓延等问题。
因此,合理有效的通风与防火措施对于隧道的安全和可持续运营具有重要意义。
本文将探讨在隧道工程中应用的通风与防火技术。
一、通风技术1. 自然通风在隧道工程中,自然通风是一种简单且经济的通风方法。
通过布置入口和出口,利用自然气流的驱动力,实现隧道内外空气的交换。
而自然通风的效果会受到多种因素的制约,如气象条件、隧道形状等。
因此,在设计隧道时需要充分考虑这些因素,以保证自然通风的效果。
2. 强制通风为了应对复杂的气流环境和更好地控制隧道内的空气质量,隧道工程中经常采用强制通风技术。
强制通风主要通过风机系统将新鲜空气引入隧道,并将排放的废气排出隧道。
同时,通过合理的通风系统布置,可以控制隧道内的风速、湿度和温度,提高通风效果。
3. 紧急通风在隧道中发生火灾或其他紧急情况时,紧急通风技术可以及时疏散烟雾、降低温度,为人员疏散和救援提供必要的条件。
紧急通风系统通常包括烟雾探测器、火灾报警器、排烟风机等设备,能够及时检测到火灾,并启动相应的排烟和送风装置。
二、防火技术1. 防火墙和防火门隧道工程中通常会设置防火墙和防火门,以限制火势的蔓延。
防火墙是一道隔离墙体,由防火材料构成,能够阻挡火焰的传播。
而防火门则是特殊设计的防火门禁,具有耐火、封闭性能,可以阻止火势和烟雾进入其他区域。
2. 火灾报警系统火灾报警系统在隧道工程中起到了至关重要的作用。
通过烟雾、温度等传感器的监测,一旦发现火灾,系统能够及时报警并触发相应的灭火装置。
同时,火灾报警系统还可以与通风系统相连,实现自动排烟、送风的功能。
3. 灭火系统为了抑制火灾的发展,隧道工程中通常会设置灭火系统。
常见的灭火系统包括自动喷水系统、泡沫灭火系统和气体灭火系统等。
这些系统能够在火灾发生后迅速启动,对火源进行有效的灭火,降低火势和烟雾对隧道的影响。
铁路隧道火灾的通风排烟与人员疏散随着城市交通的发展,铁路隧道作为交通运输的重要组成部分,扮演着连接城市的纽带。
然而,隧道作为一个封闭的空间,一旦发生火灾事故,通风排烟以及人员疏散就成为了至关重要的问题。
本文将探讨铁路隧道火灾事故中的通风排烟与人员疏散的相关策略。
一、通风排烟策略通风排烟是在隧道火灾事故中保证安全疏散的重要手段之一。
它的主要目的是迅速将有害烟雾和热量排出隧道,提供清新的空气给被困人员呼吸。
以下是几种常用的通风排烟策略:1.自然通风排烟自然通风排烟是利用隧道入口和出口的自然风力来实现烟雾的排出。
在设计和建造隧道时需考虑到风的方向、气压差等因素。
同时,应合理设置隧道入口和出口位置,以便形成气流,将烟雾从入口吸入,经由出口排出。
为了增强通风效果,还可以在隧道中设置辅助风道。
2.机械通风排烟机械通风排烟主要通过风机的运行来增加和控制空气流动。
它能够提供更强的风力,使烟雾更快地被排出。
但机械通风排烟设备需要耗电,因此在设计和施工时需要考虑能源的供给。
此外,还需要设置合理的通风口和排烟口,保证通风系统的畅通。
3.排烟方式选择对于隧道火灾事故,通风排烟方式有多种选择,如纵向排烟、横向排烟和斜向排烟等。
选择合适的排烟方式,可以通过仿真模拟和实际应用进行验证。
根据火灾情况、隧道结构和环境条件等进行科学合理的选择和调整,确保通风排烟的效果最大化。
二、人员疏散策略在隧道火灾事故中,人员疏散是保证人员安全的关键环节。
以下是几种常见的人员疏散策略:1. 安全通道设置在隧道建设中,应设置足够数量的安全疏散通道,确保人员在火灾发生时能够快速疏散。
安全通道应满足防火、防烟和防灾的要求,通道内应设置合适的紧急照明设备,保证人员在黑暗中能够顺利疏散。
2. 疏散路线规划隧道应设置清晰明确的疏散路线指示牌,为人员提供明确的疏散方向。
在火灾发生时,人员可根据指示牌迅速找到逃生通道,避免混乱和堵塞。
3. 安全培训与演练隧道管理部门应定期进行火灾应急演练,提高人员的安全意识和应急反应能力。
高速公路隧道建设中的通风与排烟系统设计随着高速公路的不断发展,隧道的建设成为现代交通基础设施中的重要部分。
隧道作为连接两个地域的通道,通风与排烟系统设计必不可少,以确保隧道内空气的流通与安全。
本文将详细介绍高速公路隧道建设中通风与排烟系统的重要性,并探讨相关设计原则、设备选型以及应对紧急情况的应急措施。
一、高速公路隧道通风与排烟系统的重要性1.人员舒适度保障:高速公路隧道内由于交通的密集以及车辆尾气等原因,会产生大量的有害气体、烟雾和粉尘。
如果没有有效的通风与排烟系统,这些有害物质会逐渐积聚,造成隧道内空气的恶化,对驾驶员和乘客的健康产生负面影响。
因此,通风与排烟系统设计是确保隧道内人员舒适度的关键。
2.消防安全保障:隧道作为高速公路路段的一部分,消防安全是其建设的重点。
通风与排烟系统不仅可以为消防车辆提供充足的氧气供应,还可以为消防人员提供操作的便利,提高灭火效率。
此外,隧道内设备的排烟也可以减少火灾蔓延的可能性,降低火灾造成的损失。
二、通风与排烟系统设计原则1.系统可靠性:通风与排烟系统设计应确保系统的可靠性和稳定性,确保在各种异常情况下也能正常工作。
为此,设计师需要合理选择设备和材料,并进行系统的全面检测和测试。
2.空气循环性:通风与排烟系统的设计应保证隧道内空气的流通,消除积聚的烟雾和有害气体,提供良好的通风环境。
为实现此目标,设计师可以采用自然通风、机械通风或二者相结合的方式。
3.节能环保性:通风与排烟系统在设计过程中应考虑能源的节约和环保因素,优先选择低能耗设备和技术。
例如,可以采用新型节能风机和可再生能源等,以减少对环境的负面影响。
4.运维便捷性:通风与排烟系统的维护和保养是保证系统长期稳定运行的重要环节。
设计师应考虑到维修工作的便捷性,合理安排设备的布置和维护通道的设计。
三、通风与排烟系统设计的具体内容1.通风系统设计:通风系统的设计旨在确保隧道内空气的流通和新鲜空气的供给。
首先,需要根据隧道长度、横断面积和交通流量等参数确定通风量。
隧道工程中的通风与环境控制技术一、背景介绍随着城市化的进程,地下交通建设已成为解决交通拥堵问题的有效方式。
在隧道工程中,通风和环境控制技术至关重要,不仅可以确保道路用户的安全,还可以提供舒适的通行环境。
本文将探讨隧道工程中的通风与环境控制技术。
二、通风技术1. 自然通风自然通风是利用自然气流的流动来保持隧道内部空气的流动和质量。
通常通过调整隧道入口和出口的设计来实现自然通风。
入口通常设计为开放式,而出口则设置排烟口。
2. 强制通风强制通风是通过机械设备来实现空气流动,确保隧道内部的空气质量。
通常使用风机将新鲜空气引入隧道,同时排出污浊空气。
强制通风可以根据交通需求和气象条件进行调整。
三、环境控制技术1. 照明系统隧道内的照明系统不仅可以提供足够的光线,还可以增强驾驶员对交通情况的感知能力。
隧道照明系统应具备稳定性、高亮度和节能性的特点。
2. 消防系统隧道工程中的消防系统非常重要,可以提供火灾报警、疏散指示和灭火功能。
消防系统应采用灵敏的探测器和高效的灭火系统,确保火灾迅速得到控制。
3. 监测系统监测系统可以实时监测隧道内的环境参数,如温度、湿度、氧气浓度和有害气体浓度等。
一旦超出安全范围,监测系统将发出警报并采取相应的措施。
4. 紧急通信系统隧道内部应设置紧急通信系统,以便交通管理人员与紧急情况下的使用者进行沟通。
紧急通信系统应具备稳定性和全天候的可用性。
四、隧道工程中的挑战1. 高速风流问题在隧道中,由于车流的高速运行,会产生强大的风流。
通风系统需要根据车流量和速度来调整,确保隧道内部不会产生过大的风压。
2. 有害气体问题隧道中的车辆排放会产生有害气体,如一氧化碳、氮氧化物等。
通风系统需要及时排出这些有害气体,以防止对使用者造成健康影响。
3. 火灾风险由于隧道封闭的环境,一旦发生火灾,很容易造成恶劣的后果。
因此,消防系统的设计和运行应高度可靠。
五、技术发展趋势1. 智能化控制随着科技的发展,智能化控制系统在隧道工程中得到了广泛应用。
隧道施工常用通风方法及风量的计算隧道施工过程中,通风是非常重要的环节。
合理的通风可以有效保障施工人员的安全,并提高施工效率。
本文将介绍隧道施工常用的通风方法及风量的计算。
一、常用通风方法1. 自然通风:自然通风是指利用自然气流来进行通风的方法。
在施工初期或者通风设备出现故障时,可以采用自然通风来保证施工现场的空气流动。
自然通风的优点是简单易行,节约能源,成本低廉。
但是,自然通风的通风效果受到很多因素的影响,如风速、气温、气流通道的布置等。
2. 强制通风:强制通风是指通过通风设备,如风机、风管等来进行通风的方法。
强制通风可以弥补自然通风的不足,提高通风效果。
在施工现场较大、空间受限、气候恶劣等情况下,常采用强制通风进行通风。
强制通风的优点是通风效果稳定可靠,适用范围广。
但是,强制通风需要消耗大量的能源,造成能源浪费。
3. 综合通风:综合通风是指将自然通风和强制通风结合起来进行通风的方法。
综合通风可以根据施工现场的实际情况进行调整,既能节约能源又能保证通风效果。
在施工现场大小适中、气流通道布置较为复杂的情况下,常采用综合通风进行通风。
二、风量的计算方法通风的关键指标之一是风量,风量的计算是确定通风设备配置的重要依据。
下面介绍两种常用的风量计算方法:1. 经验公式法:经验公式法是根据实际施工经验推算风量的方法。
该方法根据隧道的长度、截面积、风速等参数,利用经验公式进行计算。
计算公式为:风量 = 截面积×风速×系数。
根据不同的隧道类型和施工条件,选择适当的系数进行计算。
2. 数值模拟法:数值模拟法是利用计算机模拟软件进行风量计算的方法。
根据隧道的几何形状、工作面进度、通风设备布置等参数,建立三维数值模型,通过求解Navier-Stokes方程和连续方程来得到风量的分布情况。
数值模拟法可以更加准确地预测风量分布,但需要利用较为复杂的计算软件并具备一定的计算能力。
在实际应用中,通常综合使用经验公式法和数值模拟法进行风量的计算,以提高计算结果的准确性。
隧道工程中的通风与排烟技术隧道工程是现代交通建设中不可或缺的一环,而在隧道的施工与使用过程中,通风和排烟技术的应用显得尤为重要。
通风与排烟技术可以有效保障隧道内空气质量,防止烟雾和有害气体的积聚,确保行车人员的安全。
在本文中,将对隧道工程中通风与排烟技术的应用进行探讨。
一、通风技术1. 风洞模拟实验对于隧道工程,风洞模拟实验是一种常用的手段。
通过将隧道等比例缩小,利用实验设备模拟风场和气流,可以研究通风效果,验证设计方案,以避免施工和使用中的意外情况。
2. 输送通风系统输送通风系统是隧道工程中常用的通风技术之一。
通过设置通风井和风机设备,将新鲜空气输送到隧道内部,形成空气流动,保持气流的稳定和新鲜度。
同时,通过排风井和排风设备将废气排出隧道外,以确保隧道内的空气质量良好。
3. 火灾探测与报警系统在隧道工程中,火灾是常见的危险因素之一。
因此,安装火灾探测与报警系统是保证隧道安全的重要一环。
当火灾发生时,系统可以及时检测到火源,并迅速报警,以便采取应急措施,疏散人员,并进行灭火。
二、排烟技术1. 常规排烟系统常规排烟系统是隧道工程中常用的排烟技术之一。
通过安装排烟设备和排烟口,将烟雾和有害气体排出隧道外,防止其积聚。
排烟技术需要考虑烟气运动和排烟口的位置,以确保排烟效果良好,并避免烟雾和有害物质对人员的危害。
2. 喷淋降温排烟系统喷淋降温排烟系统是一种高效的排烟技术。
通过设置喷淋设备,在排烟过程中喷淋适量的水雾,达到冷却烟气和净化空气的效果。
此技术不仅可以排除烟雾,还可以降低烟气温度,减少有害气体的危害。
3. 逆向排烟系统逆向排烟系统是一种相对较新的排烟技术。
其原理是通过控制通风设备改变隧道内的气流方向,将烟气从火源区域逆向推走,并排出隧道外。
逆向排烟系统需要结合火灾探测与报警系统,确保在火灾发生时能够快速启动。
总结:隧道工程中的通风与排烟技术对保证隧道的使用安全至关重要。
通风技术通过输送新鲜空气和控制气流流动,保持隧道内空气质量良好;而排烟技术则通过排出烟雾和有害气体,防止其积聚。
第3期(总第192期)中阖彳威*荇 No.3 (Serial No.192) 2017 年 6 月CHINA MUNICIPAL ENGINEERING Jun. 2017DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2017.03.022自然通风排烟在长大道路隧道中的应用张银屏[上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司,上海200125]摘要:以上海北翟路地道为背景,介绍顶部开孔型自然通风排烟在长大道路隧道中的应用。
研究主要结论为:采 用明挖工法的长大隧道,当地面规划较宽中央分隔带(一般5 ~ 8m)时,建议采用顶部开孔型自然通风方式。
自然通风开孔面积一般不小于封闭段顶板面积的5%,开孔间距一般为10 ~ 15 m。
通过火灾仿真分析,当地道内外 无风时,烟气很好控制在火源上下游的第2个通风口处。
当环境中存在3 m/S的纵向风速时,风速可以有效抑制火 源上游烟气的蔓延。
当地道内部存在3 111/8的风速或内外部均存在3 m/S风速时,通风可以有效抑制烟气逆流,保 证了火源上游良好的逃生疏散环境。
关键词:自然通风;自然排烟;长大隧道;顶部开孔;通风方案中图分类号:U453.5 文献标志码:B文章编号:1004-4655 (2017) 03-0074-04近年来,为解决交通拥堵,城市道路隧道的建设规模和数量呈逐年递增趋势。
隧道建设不仅应考虑各种运营状态下污染物的有效排放,更应 严格控制排放口污染物的浓度。
超长、特长隧道还需考虑重点排烟设计。
一般情况下隧道封闭段长度>3km时,机械纵向通风隧道的顶部设置烟 道层,每隔一定距离开孔进行重点排烟。
分段收集的烟气在烟道层内纵向输送到高风塔处集中排放。
机械通风不仅增加隧道建设成本,射流风机的配备还增加管养成本。
目前国内一种自然通风结合重点排烟的长大隧 道逐渐兴起,该种隧道顶部每隔一定距离设计通风 孔,通过污染物的多点分散排放达到隧道内部和洞 口污染物浓度的控制要求[1_2]。
顶部开孔实现自然通风的隧道,其暗埋段顶部收稿日期:2017-03-23基金项目:上海市科学技术委员会科研计划项目“城 市长大隧道节能型通风排烟与安全疏散救援关键技术”(15D Z1203803 )作者简介:张银屏(1980—),女,高级工程师,硕士,主 要从事地下结构设计及相关科研工作。
必须具有足够宽度的中央绿化带设置通风口。
此 外,该类隧道通常为明挖法施工的浅埋长距离隧道。
由于道路规划宽度不足、实施工法对周边影响 等因素,国内在顶部开孔型自然通风隧道的应用工 程并不多。
随着各大城市前期规划意识的逐渐加强,顶部开孔的自然通风方式在明挖长大隧道中有 着较好的应用前景[3_5]。
本文以上海市北翟路地道为背景,介绍顶部开 孔型自然通风在城市长大隧道中的应用,为相似工 程提供借鉴。
1工程概况上海市北翟路(外环线一中环线)快速路工程为地下道路形式,自西向东依次下穿协和路、福泉路、淞虹路、平塘路、剑河路(见图1)。
北翟路地道车道规模为双向6车道,设计时速60 km/h,全长1 780 m,其中暗埋段1 480 m,西 敞开段120 m,东敞开段180 m。
地道暗埋段为两 孔矩形箱涵结构(见图2 ),单孔设置单向3车道 (2x3.5 + 3.25 m)。
考虑建筑装饰和顶部空间后,车道孔结构内净宽12.05 m,净高5.45 m。
此外,北翟路地面设置双向6快2慢,中央设置8m宽 中央分隔带,分隔带为设置地道排风口提供了建设条件。
牛威*朽张银屏:自然通风排烟在长大道路隧道中的应用2017年第3期3 500 3 5'2通风设计 2.1工程设计参数北翟路地道为三类隧道、二级长隧:地道工程主要设计参数,是通风设计的主要依据。
表1地道工程设计参数表2.2通风设计标准正常交通工况,C O 浓度<5在125 ppm ,烟雾 浓度足彡0.007 5 nT 1,可见视距为66.5 m 。
交通阻滞工况(10 km /h ),CO 浓度<5矣200 PPm , 烟雾浓度尤彡0.009 irT 1,可见视距为53.5 m 。
当烟雾浓度>0.012 nT 1时,采取禁止峒口车 辆进人等交通管制措施。
2.3环境空气质量标准地道外环境空气二级标准,即C 0日平均浓度 限值4.0 mg /m 3,小时平均浓度限值10.0 mg /m 3 ;尾气排放标准执行欧洲H I 号排放标准。
2.5火灾规模本地道为客运交通,通行大小型客车,不通行 货车,禁止运送易燃易爆危险品的车辆通过,火灾 规模为20 MW 。
2.6通风方案地道通风方式的选用涉及到封闭段长度、交通 流量、行车方式、峒口环境保护要求和施工方法 等多种因素,基本的通风方式有自然通风和机械通风。
为节能减排,应优先采用自然通风方式。
在自 然通风无法满足通风要求时,采用机械通风方式。
本地道沿线有宽8m 的中央绿化带,地道无设 置高风塔条件。
结合本工程的建设条件,较优的通 风方案如下。
1)方案一:自然通风方式。
在地面的中央绿 化带内设置通风孔(见图3)。
平时自然通风,火 灾时自然排烟。
地道沿线长约1 km 、宽8 m 的中 央绿化带,满足北线、南线地道通风排烟要求,无110511北翟路地道平面示意图(m )...设计地道中心线24 900图2地道暗埋段标准断面示意图■2日平均浓度限值0.12mg /m 3,小时平均浓度限 值 0.24 mg /m 3 〇道。
表1为 2.4尾气排放标准项目南线(西至东)北线(东至西)车道数33交通方式单向行驶单向行驶设计车速/km • 1T 16060远期麵流量/pern . h -14 450 4 700通风段长度/m 14801480横断面积/m 261.2461.24最大坡度/%-5 ^ z ^ 5-5车种比例/%大客车:8;小客车:92n___________0S寸*n张银屏:自然通风排烟在长大道路隧道中的应用2017年第3期图3自然通风示意图需设置通风设备,初投资和运营管理费用低,多点 分散排放污染物对周边环境影响小。
2)方案二:射流风机诱导纵向通风方式。
在地 道顶部悬挂射流风机引导纵向通风。
平时纵向通风,火灾时纵向排烟。
地道无设置高风塔条件,考虑到废 气全部从峒口排放对周边环境影响较大,在南线、北 线出峒口端中央绿化带内设置通风孔,部分废气从通 风孔内排至室外,降低峒口的废气浓度(见图4)。
射流风机f f-i—i j l—v--t—i j l—t—-l|l-1--1--t—l|l—1-—1|a......—-m,_______________L LaJ-lgli_______^___________________________5图4纵向通风不意图若采用机械通风方式,按照20 M W的火灾规模计算火灾时的临界风速为2.2 m/s,保持断面临界风速所需要的风量为152.5 m3/s,所需要的升压力为86.21 N/m2。
通过计算,每管地道需配置18台轴向推力为497 N的0630mm射流风机,分9组,其中1组备用,每组2台。
平时工况,当车速> 20 km/h时,活塞风量大于需风量(见表2),无需开启射流风机;当车速彡20 km/h时,活塞风量小于需风量,根据醜情况开启部分射流风机诱导纵@通风。
火灾工况,开启錄射流风机,在地道断面内形成临界风速,诱导烟气从峒口和临近通风孔排放,保证隧道峨人员,车辆安全疏散〇表2地道需风量表车速/ km•h_1稀释CO需风量W.s-1稀释烟雾需风量An3 •f稀释异味风量 /m3 *s_1最大需风量 /m3 •s_1活塞风量/m3 •s_16054.5013.54173.25173.25406.644074.5014.56173.25173.25295.94 20121.9918.78173.25173.25156.6710125.5722.00173.25173.2564.68自然通风方案无需配置通风设备,环保节能,工程建设和运营成本均较低。
废气分散排放,排放 口浓度低,对周围环境影响小。
通风孔还可用于采 光,减少照明能耗。
但自然排烟受地道内外风速、气压差等的影响较大,自然排烟的效果不如机械排 烟。
机械通风方案增加地道断面,土建投资增大。
地道内需配置一定数量的射流风机,初投资和管养成本较高。
地道废气集中在峒口附近排放,影响周 边环境。
此外,通风设备的启停需要根据地道实际 工况进行切换,使地道的控制系统更复杂。
从污染物排放对周边环境影响、工程投资、后 期管养等因素考虑,推荐采用自然通风方案。
同时,需对自然排烟进行专项研究,确保良好排烟效果,为火灾工况的人员疏散赢得宝贵时间。
2.7通风设计通风设计主要考虑顶板开孔面积、间距。
北翟 路地道北线顶板开孔情况为:10 m X 4 m,15个;14 m X4m,4个;15 m X4m,3个。
南线顶板 开孔情况为:10 m x 4 m,15个;14 m x 4 m, 4个;15 m x 4 m,2个。
北线、南线顶板开孔距 离10 ~ 15 m,开孔面积均占地道面积5.0% (见图5和图6)。
地道正常工况的需风量是通过计算稀释车辆行 使中排放的CO、烟雾和异味达到允许排放标准所需风量的最大值。
经计算,按照5次/h换气次数计算通风量125.9 m3/S为地道需风量,按照自然通 风竖井一半进风、一半出风核算顶板通风井的风速 为0.3m/s,满足自然进排风竖井0.5 ~ 1.0m/s风 速要求。
地面路口 /地面路口 举面路口图5自然通风平面不意图牛威*朽张银屏:自然通风排烟在长大道路隧道中的应用2017年第3期图6通风孔处横断面图3排烟方案北翟路地道采用纵向排烟的方式。
结合通风方 式,排烟方式选择自然排烟,即在地道峒口或沿途 顶部开设通风口,依靠烟气自身浮力进行排烟。
北 翟路地道暗埋段共设置43个地面通风口,排烟口 效果图见图7。
图7排烟口效果图除路口外,每60 m设挡烟垂壁将地道划分为多个防烟分区,烟气大部分从着火点所在防烟分区 排走,相邻区域影响较小。
为避免相邻地道相互影响,两孔地道自然通风 井前后错开间隔布置,单孔地道火灾时,相邻地道 交通管制。
4数值仿真运用CFD软件对地道发生火灾时内部烟气流进行数值仿真,得出火灾隧道内部的烟气运动规律,为隧道发生火灾时的逃生及救援提供依据。
为研究最不利工况下的火灾烟气流动规律,模 拟时将火源设置在横向远离通风口处,纵向上选择 烟气流动距离较长的位置设为火源点。
具体火源布 置情况见图8。
n____□____□_____□____□____n图8标准段火源位置点示意图本次CFD数值计算模型采用湍流模型、传热 模型和组分扩散模型的耦合(见图9),用高温烟 气不断从火源处产生并向周围空气扩散、传热,简化模拟火灾时烟气蔓延的物理现象,忽略火灾发生 时的化学反应。