米仓山隧道施工图通风计算报告Word格式.docx
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第二段（m）
3990
第三段（m）
3280
3270
第四段（m）
3435
3467
汉中端斜井
桩号
ZK42+820
K42+800
1916
1890
坡度（%）
14.53
15.5
运输方式
无轨运输
竖井
ZK46+810
K46+790
438
巴中端斜井
ZK50+090
K50+060
1615
1616
15.04
14.7
图1通风方案示意图
2．通风计算参数
2.1通风计算参数
根据中华人民共和国交通部发布的《公路隧道通风照明设计规范》JTJ026-1999有关规定，按照全纵向射流通风计算，本路段隧道运营通风计算参数见下表。
表3隧道通风计算参数表
项目
单位
计算及控制参数
备注
设计控制
风速
正常行车设计控制风速
m/s
≤10
火灾工况设计控制风速
2～3
稀释异味设计控制风速
≥2.5
环境参数
自然风压产生的洞内风速
2.5
空气密度ρ
kg/m3
1.2
计算行车
速度
正常行车车速
km/h
40～80
交通阻滞车速
10
汽车尾气基准排放量
CO基准排放量
m3/辆·
km
0.01
折减率1.5％，起始年限1995年
烟雾基准排放量
m2/辆·
2.2交通量及交通组成
表4桃巴路交通量预测结果（pcu/d）
年份
2014
2020
2030
2033
川陕界～关坝
5494
9200
18126
20713
表5桃巴路交通组成（%）
车辆比例
客车
货车
小客车
大客车
小货车
中货车
大货车
托挂车
48.31
6.8
23.2
15.8
4.9
0.6
48.51
7
23
15.2
5.1
0.7
48.8
7.2
22.6
14.6
5.4
0.8
49.2
7.3
22.2
14.3
5.5
根据《桃园（川陕界）至巴中高速公路工程可行性研究报告》高峰小时比例取为10%。
3．通风技术标准
根据交通部颁发的《公路隧道通风照明设计规范》JTJ026-1999，隧道CO和烟雾的设计浓度为：
（1）隧道内CO允许设计浓度δ：
①隧道长度为13794m，正常运营时，隧道内CO设计浓度δ＝250ppm。
②交通阻滞时，隧道内各车道以怠速行驶，平均行车速度为10.0km/h，经历时间不超过20min，阻滞段长度不大于1000m，洞内CO设计浓度δ=300ppm。
（2）隧道内烟雾允许设计浓度K：
见表5
表6隧道烟雾设计浓度K
计算行车速度（km/h）
80
60
40
K（m-1）
0.0070
0.0075
0.009
0.012
（3）稀释空气中异味
隧道空间不间断换气频率每小时3次，并保证隧道内换气风速Vr≥2.5m/s。
（4）火灾工况
火灾时排烟风速按Vr＝2～3m/s取值。
4．通风机计算基础参数
表7射流风机选型
风机型号
风机直径mm
电机功率Kw
轴向推力N
风机转速N/min
风机出口风量m3/s
风机出口风速m/s
SDS-112T-4PD1
1120
37
1294
1470
33.4
33.9
5．运营通风计算
根据《公路隧道通风照明设计规范》JTJ026.1-1999的有关规定进行通风计算。
5.1需风量计算
（1）稀释CO所需的新鲜风量
①CO排放量
（1）
式中QCO—隧道全长CO排放量（m3/s）；
qCO—CO基准排放量，可取0.01（m3/辆·
km）；
fm—车型系数；
fa—路况系数；
fiv—纵坡－车速系数；
fh—海拨高度系数；
N—高峰小时交通量（辆/h）；
L—隧道长度（km）。
②稀释CO的需风量
（2）
式中Qreq（CO）—隧道全长稀释CO的需风量（m3/s）；
P0—标准大气压，取101.325kN/m2；
P—隧址设计气压（kN/m2）；
T0—标准气温，取273K；
T—隧道夏季的设计气温（K）；
—CO设计浓度（PPm）。
（2）稀释烟尘所需的新鲜风量
①烟雾排放量
隧道内的烟雾排放量按（3）式计算：
（3）
式中QVI—隧道全长烟雾排放量（m3/s）；
qVI—烟雾基准排放量，取2.5（m2/辆·
Km）；
fm（VI）—（柴油车）车型系数；
fa（VI）—（柴油车）路况系数；
fiv（VI）—（烟雾）纵坡－车速系数；
fh（VI）—（烟雾）海拨高度系数；
②稀释烟雾的需风量
（4）
式中Qreq（VI）—隧道全长稀释烟雾的需风量（m3/s）；
K—烟雾设计浓度（m-1）。
（3）稀释异味所需的新鲜风量
（5）
式中
—稀释异味所需的需风量（m3/s）；
—每小时换气次数；
—隧道计算长度（m）；
—隧道计算面积（m2）
（4）设计所用的需风量
在确定需风量时，根据上述的各种工况分别进行需风量计算，最后取Qreq（CO）、Qreq（VI）和
中最大值作为设计通风量Q：
（6）
5.2隧道升压力
（1）自然通风力
自然通风力是由于自然风的影响、气压差及温差所产生的压力差形成的通风力。
根据隧道内自然风速Vn与通风气流速度V方向相同或相反，自然通风力对通风起辅助作用或阻碍作用。
已知Vn时，自然通风力Pw按下式计算：
（1）
式中Pw——洞口间的自然通风力（Pa）；
L——隧道长度（m）；
D——隧道断面当量直径（m）；
in——隧道入口损失系数；
Vn——自然风速（m/s）。
自然通风力的作用方向与Vn方向相同，设计计算时将自然通风力作为阻力考虑。
（2）交通通风力
隧道内汽车交通流可产生气流活塞作用，由此引起的交通通风力按下式计算：
式中Pt——交通通风力（Pa）；
n+——与隧道内风向同方向行驶的汽车台数（辆/h）；
Ar——隧道的断面积（m2）；
Am——汽车的等效阻抗面积（m2）；
——隧道内与风流方向同向行驶的汽车车速（m/s）；
ur——隧道设计风速（m/s）。
式中ur——隧道设计风速（m/s）；
Vt——计算行车速度（m/s）。
汽车等效阻抗面积Am可按下式计算
式中Ac——汽车正面投影面积；
c——汽车风阻系数；
（Acc）s——小型车的等效阻抗面积平均值；
（Acc）L——大型车的等效阻抗面积平均值；
rL——大型车混入率。
一般情况下，小型车取Ac=2.13m2，c=0.5；
大型车取Ac=5.37m2，c=1.0。
各种车型的Ac、c可参照《公路隧道通风照明设计规范》附录取值。
（3）摩擦阻力
通风气流以速度ur在隧道中流动时，由于进、出口及壁面摩擦而引起的阻力（称简为摩擦阻力）P为：
式中in、out——分别为隧道进口和出口的损失系数；
P——摩擦阻力（Pa）。
P总是对通风气流起阻碍作用，即与V的方向相反。
（4）风井送排风口升压力
排风口与送风口附近的压力模式如图1。
①②③④
排送
Qe风风Qb
UeUb
Qr1Qr2Qr3Qr4
Pr1Pr2Pr3Pr4
①②③④
图2排风口与送风口压力模式图
排风口的升压力为：
（9）
送风口的升压力为：
（10）
——排风口升压力（Pa）；
——送风口升压力（Pa）；
Pri——车道内i地点的升压力（Pa）；
Qr1——排风口前段的设计风量（m3/s）；
ur1——排风口前段的设计风速（m/s）；
Qr4——送风口后段的设计风量（m3/s）；
ur4——送风口后段设计风速（m/s）；
Qe——从隧道吸入排风口的风量（m3/s）
ue——与Qe相应的排风口风速（m/s）；
Ke——排风口的升压动量系数。
（5）隧道升压力
（8）
5.3射流风机数量
（1）射流风机的升压力
射流风机以高速吹出的风，将能量传递给隧道内的空气柱而引起纵向通风风流。
一台射流风机的升压力为：
其中=Aj/Ar
=ur/uj
式中Pj—一台射流风机的推力（Pa）；
Aj——射流风机出口面积（m2）；
Vj——射流风机出口风速（m/s）；
——射流风机损失系数（由于安装等原因）。
（2）射流风机台数
（7）
5.3轴流风机计算
（1）轴流风机风压
送、排风量确定后，送、排风机所需的全压力为：
排风机全压：
（11）
送风机全压：
（12）
式中Pde——排风口、排风井及其连接风道的总压力损失（由各弯道、沿程
摩擦阻力、出口等损失构成）；
Pse——车道内排风口的总升压力，由隧道沿程阻力分布计算求得；
Pdb——送风口、送风井及其连接风道的总压力损失（由各弯道、沿程
Psb——车道内送风口的总升压力，由隧道沿程阻力分布计算求得。
（2）轴流风机功率
风机的轴功率按下式计算：
（Kw）或
（Kw）（13）
式中Hg、Pg——风机的全压或静压（Pa）；
ηH、ηP——风机的全压或静压效率。
（3）电机功率
（Kw）（14）
式中ηc——电机与风机传动效率系数，连轴器传动时，ηc=0.98；
ηe——电机效率系数，ηe=0.90~0.95；
Ke——电机容量储备系数，Ke=1.10~1.15。
6．火灾模式下的通风计算原理
隧道一旦发生火灾，隧道立即进行交通管制，火灾上游的横通道全部打开，进行人员的救援疏散，这样原本两隧道相互独立的通风系统转变成为一个相互关联的通风网络系统，此时需要进行网络通风计算。
6.1火风压ΔPf
6.2基本方程
（1）风量平衡方程
；
（2）风压平衡方程
（3）阻力方程△P=RQ2
6.3方程求解
在满足风量平衡定律情况下，预先假定网孔内各分支风量，根据风压平衡定律和阻力定律列出网孔风压平衡方程，再按照方程式的泰勒级数展开式求风量的校正值
，对风量初拟值作第一次修正，用第一次修正风量求算第二次修正值，修正得各分支第二次渐进风量,直到满足预定精度为止。
7.计算结果
7.1需风量计算结果
表82014年隧道需风量计算结果（单位：
m³
/s）
需风量
路线
第一段
第二段
第三段
第四段
CO需风量（m3/s）
左洞
4.79
6.12
5.03
5.27
右洞
4.70
5.02
5.32
VI需风量（m3/s）
15.68
20.07
30.83
32.29
38.44
50.00
19.06
20.15
异味需风量（m3/s）
171.79
219.55
180.48
189.01
168.76
179.93
190.77
阻滞需风量（m3/s）
最大需风量（m3/s）
控制工况
稀释异味
表92020年隧道需风量计算结果（单位：
7.58
9.69
7.96
8.34
7.45
7.94
8.42
24.83
31.77
48.80
51.11
60.84
79.15
30.17
31.89
表102030年隧道需风量计算结果（单位：
13.49
17.23
14.17
14.84
13.25
14.12
14.98
44.17
56.52
86.83
90.93
108.25
140.83
53.68
56.74
表112033年隧道需风量计算结果（单位：
15.05
19.23
15.81
16.56
14.78
15.76
16.71
49.30
63.07
96.90
101.48
120.81
157.17
59.91
63.32
表12隧道设计需风量（单位：
年限
7.2风井计算结果
表13联络道面积（单位：
m2）
排风联络道
送风联络道
16.89
13.21
13.88
14.54
12.98
13.84
14.67
表14斜井面积（单位：
排风斜井
送风斜井
合计
排风竖井
送风竖井
21.95
17.18
39.13
28.57
28.53
18.9
18.05
36.95
16.88
38.83
17.99
19.08
37.07
7.3射流风机计算结果
表15射流风机计算结果
射流风机台数（台）
射流风机总台数（台）
射流风机功率（kw）
轴流风机功率（kw）
总功率（kw）
4
2
6
12
444
2121
5233
14
518
2150
7.4轴流风机计算结果
表16轴流风机计算结果
井位
排风机
送风机
风量（m3/s）
风压（Pa）
台数（台）
功率（kw）
汉中端
斜井
219.55
1045.5
314
171.79
1937.1
455
168.76
1082.1
250
1881.7
565
180.48
661.01
163
1624.5
488
691.25
207
179.93
1682.3
414
巴中端
189.01
961.33
248
1836.8
453
1002.7
247
190.77
1791.1
467
7.5火灾工况通风计算结果
（1）不同位置火灾工况计算结果
表17火灾工况通风所需风机台数及功率结果
8
44（26）
962
6195
40（26）
注：
射流风机台数中括号内的数据为隧道内发生一处火灾最大风机台数，射流风机功率及总功率均按照发生一处火灾最大风机台数进行计算。
8．风机的布置
根据《公路隧道通风照明设计规范》，结合隧道自身特点，综合考虑其通风效果后，拟定在隧道每组断面上布设2台射流风机，受火灾工况控制的隧道射流风机按照防灾要求布置，同时考虑规范的要求，受运营工况控制的隧道射流风机布置应满足规范要求，首组风机距洞口200m，两组1120型风机的纵向间距不小于150m。
9．风机营运及火灾工况的控制要求
9.1营运状态的通风控制
1.营运状态的通风控
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