第五章隧道通風5.1概述5.2常用的隧道通風方法5.3施工隧道通風5.4營運隧道的通風本章內容5.1概述

公路隧道通風方式有多種,選擇時主要考慮的是隧道長度和交通條件,同時還要考慮氣象、環境、地形及地質等條件。對于山嶺公路隧道則應著重考慮其經濟性。1.公路隧道通風可分為：自然通風和機械通風（按通風動力來源不同）

機械通風分為：

全橫向式通風、半橫向式通風、縱向式通風、橫向—半橫向通風（按通風風流的流動方向不同）5.1概述2.按照隧道建設與運營兩個時期又可將隧道通風分為施工期間通風和營運期間通風。隧道通風系統及其通風機選擇應遵循以下原則:通風系統的操作必須可靠,應配備與通風系統相適應的通風機和控制系統選用合適的通風系統,盡可能節省通風設備所需空間,以減少投資。選用合適的控制系統,以達到花費最少的設備費用和營運費用的目的。有害物對人體作用的時間選取的通風機應具有最佳的可達性,即當風機萬一出現故障時,能迅速排除而不致于阻礙交通。5.2常用的隧道通風方法5.2.1自然通風概念：不用風機設備,完全靠汽車交通風的活塞作用及其剩余能量與自然風的共同作用,把有害氣體和煙塵從隧道內排出洞外。特點：當隧道內的自然風向與汽車行駛方向相同時,自然風是助力作用,排出有害氣體的速度較快;當自然風向與汽車行駛方向相反時,自然風是阻力作用,排出有害氣體的速度則慢。由于自然風壓力的不穩定性、方向變化性、隧道車流量變化性等因素，導致了隧道自然通風的復雜性。5.2常用的隧道通風方法5.2.1自然通風1.自然風壓隧道內形成自然風流的原因：隧道內外的溫度差(熱位差)、隧道兩端洞口的水平氣壓差(大氣氣壓梯度)、隧道外大氣自然風1）熱氣差：隧道內外溫度不同時,隧道內外的空氣密度就不同,從而產生空氣的流動,用壓差來表示。

計算公式如右：

5.2常用的隧道通風方法5.2.1自然通風1.自然風壓2)大氣氣壓梯度：就是垂直于等壓線的一個向量,取子午線1°或111.1km為一個單位距離,在每一個單位距離內氣壓變異的大小稱為一個氣壓梯度。3)隧道外大氣自然風：隧道外大氣自然風的風向與風速按下式計算

5.2常用的隧道通風方法5.2.1自然通風2.自然風壓差與隧道內自然風速概念：上述三項形成隧道內自然風的壓差之和,即為隧道內自然風壓差。若以洞口A為基準,則BA方向的自然風壓差ΔpBA為5.2常用的隧道通風方法5.2.2機械通風概念：自然通風不能滿足隧道內通風排煙的要求時,要使用風機予以排除，稱為機械通風,也稱人工通風。營運隧道通風方式的選擇：根據隧道通風條件和隧道內允許的衛生標準經過技術經驗比較而確定。在無可靠資料時,一般雙向行駛的隧道可按下列界線值確定通風方式:當lN≥6×105時,采用機械通風;lN<6×105時,采用自然通風。

對于單向隧道，lN≥2×106時，可設置機械通風。5.2常用的隧道通風方法5.2.2機械通風隧道施工期間的機械通風壓入式壓—抽混合式抽出式

營運期間的機械通風按通風風流的流動方向基本上可以分為全橫向式、半橫向式、縱向式及橫向—半橫向通風四大類。5.3施工隧道通風概念：隧道在掘進施工時,為了稀釋和排除巖體放出的有害氣體、爆破產生的炮煙及粉塵以保持良好的氣候條件,必須對隧道工作面進行通風,即向工作面送入新鮮風流以排除含有煙塵的污濁空氣,5.3.1施工通風控制條件(1)粉塵濃度：含有10%以上的游離二氧化硅(SiO2)的粉塵,其濃度應小于2mg/m3,含有游離SiO2在10%以下時,水泥粉塵濃度不大于10mg/m3。(2)一氧化碳(CO)的含量：根據有關規范規定:空氣中CO體積分數不大于0.0024%(3)氮氧化物含量：一般要求氮氧化物的體積分數不大于0.00025%,質量濃度不大于5mg/m3。5.3施工隧道通風5.3.1施工通風控制條件(4)洞內空氣成分(體積分數)：凡有人工作的地點,氧氣的體積分數不小于20%,二氧化碳的體積分數不大于0.5%。(5)洞內風量要求：每人每分鐘供應的新鮮空氣不小于3m3。(6)洞內風速要求：一般要求洞內風速不小于0.25m/s,且不大于6m/s。5.3施工隧道通風5.3.2施工通風方式的選擇施工通風方式管道式通風巷道式通風壓入式壓—抽混合式抽出式1.管道式通風（1）壓入式通風圖5-2壓入式通風示意5.3施工隧道通風5.3.2施工通風方式的選擇1.管道式通風（1）壓入式通風優點：采用的是柔性風管,成本比較低。

缺點：污風流經整條隧道后排出洞外。

濕式除塵技術

目的：利用溫差效應，在掌子面附近形成一個循環流，從而達到使塵粒與氣體分離。

作用：該技術可以吸除隧道內大部分有害氣體與粉塵，能使局部環境得到較好的凈化，有效改善掌子面的空氣質量并降低通風費用。5.3施工隧道通風5.3.2施工通風方式的選擇1.管道式通風(2)抽出式通風風機和起動裝置安設在距隧道口30m以外的下風向,新鮮風流沿隧道流入,污風經風管由風機抽出。

圖5-3抽出式通風示意圖5.3施工隧道通風5.3.2施工通風方式的選擇1.管道式通風壓出式通風：與抽出式通風方式相仿，使用柔性風管。

圖5-4壓出式通風示意圖5.3施工隧道通風5.3.2施工通風方式的選擇1.管道式通風(3)混合式通風優點：由壓入式和抽出式聯合工作,兼有二者的優點

布置方式：長壓短抽方式和長抽短壓方式,后者又分為前壓后抽式和前抽后壓式。1)長壓短抽方式：以壓入式通風為主,靠近工作面一段用抽出式通風,并要配備除塵裝置。

應用地點：開挖工作面粉塵特別多的工點。

優缺點：主要使用柔性風管,成本較低；除塵效果差時,未除掉的微塵和污風會使全隧道受到污染。5.3施工隧道通風5.3.2施工通風方式的選擇1.管道式通風(3)混合式通風2)前壓后抽方式：以抽出式通風為主,靠近工作面設一段壓入式通風。

優缺點：使整條隧道不受煙塵污染,但因主要使用剛性風管,成本較高。此通風方式較適用于有軌運輸施工的隧道。5.3施工隧道通風5.3.2施工通風方式的選擇1.管道式通風(3)混合式通風3)前抽后壓方式：以抽出式通風為主,抽出風管口靠近工作面,巷道中設一段壓入式風管,其出風口在抽出風口后面。優缺點：與前壓后抽式相同,只是此通風方式一般在井巷工程中應用。5.3施工隧道通風5.3.2施工通風方式的選擇2.巷道式通風作用：要是針對在長大隧道施工中開設有各種輔助坑道的情況而實施的,如平行導坑(簡稱平導)、斜井、豎井和鉆孔等。圖5-8混合斜井通風示意圖5.3施工隧道通風5.3.2施工通風方式的選擇2.巷道式通風(1)利用斜井、豎井或鉆孔進行施工通風圖5-9主、副斜井通風示意圖5.3施工隧道通風5.3.2施工通風方式的選擇2.巷道式通風(1)利用斜井、豎井或鉆孔進行施工通風當隧道與地面的高差較大或豎井(或斜井或鉆孔)井口與隧道口的標高差較大時,可以利用自然風壓通風,不用安設抽出式風機,圖5-10豎井(或斜井或鉆孔)自然通風示意圖5.3施工隧道通風5.3.2施工通風方式的選擇2.巷道式通風(2)利用平行導坑進行施工通風正洞與平導開挖初期還沒有橫通道聯通時,其通風與管道式通風相同,均為獨頭通風。當開挖到一定長度,正洞與平導通過橫通道聯通時才能形成一個完整的通風系統。圖5-11利用平導通風示意圖(圓梁山隧道)5.3施工隧道通風5.3.2施工通風方式的選擇2.巷道式通風(2)利用平行導坑進行施工通風圖5-12利用平導通風示意圖(圓梁山隧道)5.3施工隧道通風5.3.2施工通風方式的選擇2.巷道式通風(2)利用平行導坑進行施工通風圖5-13大瑤山隧道進口通風示意圖5.3施工隧道通風5.3.3施工工作面通風量計算(1)按洞內同時工作的最多人數計算：根據洞內工作面施工人員人數及洞內風量要求,一般采用下式計算通風量(2)按吹入式通風降低有害氣體濃度計算：根據壓入式通風把工作面爆破產生的有害氣體濃度降至允許濃度,一般采用下式計算通風量5.3施工隧道通風5.3.3施工工作面通風量計算(3)按洞內允許最小風速計算：根據施工通風時,洞內允許最小風速計算通風量,按下式計算(4)按稀釋和排除內燃機車廢氣計算：考慮到設備的負荷率及利用率，內燃設備的實際使用功率為稀釋這些設備產生的廢氣所需的總風量可以按下式計算5.3施工隧道通風5.3.4施工通風管理與設備的配置目前,長大隧道的施工通風多采用長管路通風方式,風管的質量好壞和適用性對通風效果會產生明顯影響。風管：軟管和硬管選擇風管時應考慮的因素：漏風率、阻力大小、接頭氣密性、變形大小、安裝條件等選擇風管直徑時應考慮的因素：巷道斷面、通風量和風管長度綜合考慮隧道長距離獨頭施工通風設備的選型管理：整個工程工期全壽命來進行技術與經濟比選5.3施工隧道通風5.3.4施工通風管理與設備的配置風機應滿足的要求：即最大送風距離的要求、低噪聲且高效節能、風機工況在合理范圍內并靠近最高效率點。在風管選定后，風機的選擇根據管路阻力與風量并考慮安全余量選定。5.4營運隧道的通風公路隧道運營期間的主要有害物隧道中來往的汽車所排放的有害氣體，CO、CO2、NOx、SO2、醛類、有機化合物；其中CO作為有害氣體的主要指標。汽車行駛時排放的煙氣或揚起路面上的粉塵。營運隧道通風的目的導入新鮮空氣來置換隧道內汽車排出的廢氣,降低對人體有害的物質(主要是CO)的濃度,使它低于容許濃度,并達到所需要的能見度,從而保證人體健康和車輛行駛安全。5.4營運隧道的通風5.4.1通風要求(1)有害氣體的計算CO產生量的計算公式為根據國際道路會議常設協會的資料,坡度為5%時,CO排放量增加5%,NO排放量增加84%,煙霧排放量(車速為30km/h)增加160%。5.4營運隧道的通風5.4.1通風要求(2)有害物容許含量及可見度要求1)隧道內CO容許含量(體積分數)①在正常交通時，長度≤1000m的隧道的CO設計濃度為150cm3/m3，長度＞3000m的隧道的CO設計濃度位100cm3/m3，其余長度可按線性內插法取值；②在交通阻滯時，阻滯段的平均CO設計濃度為150cm3/m3，經歷時間不宜超過20分鐘；③對于人車混行的隧道，CO設計濃度不宜大于70cm3/m3；④進行養護維修時，作業段的CO允許濃度不應大于100cm3/m3。5.4營運隧道的通風5.4.1通風要求(2)有害物容許含量及可見度要求2)隧道內煙塵容許含量煙塵設計濃度表示煙塵對空氣的污染程度，通過測定污染空氣中100m距離的煙塵光線透過率來確定。3)可見度要求在路面平均照度為30lx(勒克斯)的情況下,光透過率τ=65%,即隧道內稍有薄霧,視力為1.5者在75m距離內清楚地看車和人,視力為0.7者在50m距離內清楚地看車,隧道內有舒適感。5.4營運隧道的通風5.4.1通風要求（3）通風速度單向交通隧道的設計風速不宜大于10.0m/s，特殊情況不應大于12.0m/s；雙向交通隧道的設計風速不應大于8.0m/s；設有專用人行道的隧道設計通風風速不應大于7m/s。5.4營運隧道的通風5.4.2通風量和風壓隧道內所需通風量：根據稀釋隧道內空氣中的有害物含量達到允許含量時所需的新鮮空氣量來確定。對于CO和塵煙,比較稀釋二者達到容許含量所需的通風量,取其大者為設計通風量。(1)稀釋CO所需的新鮮空氣量qV,CO(m3/h)5.4營運隧道的通風5.4.2通風量和風壓(2)稀釋煙塵所需的新鮮空氣qV,F(m3/h)5.4.3通風方式的選擇選擇通風方式時,要對各種方式的通風效果、技術條件、經濟效益、維護管理等進行綜合研究,并經過分析比較后再決定選用哪種方式。5.4營運隧道的通風5.4.3通風方式的選擇一般情況下建議采用的隧道長度1)縱向式通風(無豎井):0.5~2km。2)縱向式通風(豎井送排風):2km以上。3)半橫向式:1.5~3km。4)全橫向式:2km以上。目前，我國隧道運營通風一般以縱向通風為主，已建成的5000m以上隧道大多采用通風井送排式配合射流風機通風的方式。5.4營運隧道的通風5.4.3通風方式的選擇常見的通風方式(1)全橫向式用通風孔將隧道分成若干區段,新鮮空氣從隧道一側的通風孔橫向流經隧道斷面空間,將隧道內的有害氣體與煙塵稀釋后從另一側通風孔進入風渠排出洞外,各通風區段的風流基本上不流至相鄰的通風區段。圖5-14全橫向式通風示意圖5.4營運隧道的通風5.4.3通風方式的選擇常見的通風方式(1)全橫向式適用范圍：中、長隧道特點1)全橫向通風能保持整個隧道全程均勻的廢氣濃度和最佳的能見度,新鮮空氣得到充分利用。2)隧道縱向無氣流動,對駕駛人員舒適感有利,同時有利于防火。3)隧道長度不受限制,能適應最大的隧道長度。4)但在所有隧道通風方式中,全橫向通風是投資成本最高和運行費用最貴的。5.4營運隧道的通風5.4.3通風方式的選擇常見的通風方式(2)半橫向式概念：由通風機將新鮮風經風道送入風渠,并沿隧道長度的各個截面的通風孔進入隧道通行區內,廢氣則自兩端隧道口逸出。圖5-15半橫向式通風示意圖5.4營運隧道的通風5.4.3通風方式的選擇常見的通風方式(2)半橫向式特點：①隧道內一旦發生火災,送風機改為逆轉而成為吸出式,同時,火災點附近的送風口閘門全部打開,其他的送風口閘門則關閉。②由于只有一個專門的通風渠,其工程投資、設備費用與運營管理費用均較全橫向式有很大降低。5.4營運隧道的通風5.4.3通風方式的選擇(2)半橫向式特點：③送風渠道和車道之間保持一定的壓差,以抵消車輛活塞風和自然風的影響,從而保證了均勻送風,使得沿車道長度有害氣體的濃度均勻分布。④由于半橫向式通風系統是將全隧道分成兩個獨立的通風區段,送入新鮮空氣分別從兩端洞口排出,單向行駛的汽車不能有效地利用交通活塞風的作用。5.4.3通風方式的選擇(2)半橫向式特點：⑤半橫向式通風系統是以中隔板為界,向兩端洞口分別送風,從理論上來講,在隧道中心位置存在一個中性面。在此斷面上其縱向風速為零,兩側的風向相反,沿車道縱向排風速度與距離中性面的縱向距離成正比。⑥通風土建工程結構復雜,施工難度大,工期長。⑦半橫向式通風控制火災的主要手段是使送風機反轉改變為排風機,但如果不能及時地完成這一操作，反而對控制火