隧道通风施工图设计说明

重庆三环高速公路铜梁至永川段隧道通风系统施工图设计图设计说明四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院第1页共4页隧道通风施工图设计说明一、工程概况重庆三环高速公路铜梁至永川段（以下简称本项目）位于重庆市铜梁县、大足县、永川区境内。重庆三环高速公路是《重庆市高速公路网规划》（2003～2020）“三环、十射、三联”的重要组成部分，是联系重庆市周边区县的重要公路通道，有着环接重庆市各条对外高速公路的重要作用。三环高速公路连接了重庆主城区周边的长寿、合川、铜梁、永川、涪陵等11个区县市，路线全长约500km，本项目“铜梁至永川段”即为其中的重要路段之一。本项目起自铜梁县城（K0+000）接铜合路起点，与铜龙路北侧并行，于K28+400处跨铜龙二级公路，后沿玉龙山前西行至龙水镇，折向南穿越玉龙山，至终点双石接拟建的永川至江津高速公路。路线全长62.540km。本项目设隧道一座。隧道具体见下表：序号隧道名称起止桩号隧道长度纵坡(％)/坡长(m）前后结构物相接情况1玉龙山隧道左线ZK44+500～ZK47+38028801.8/2455，-0.6/425无右线YK44+500～YK47+39828980.6/435,-1.8/2463无二、设计标准和依据1)《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-1999)。2)《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)。3)《公路隧道施工技术规范》(JTGF60—2009)。4)《公路隧道交通工程设计规范》(JTG/TD71-2004)。5)《重庆市高速公路隧道运营通风照明供配电消防系统设计指导意见》三、设计原则1)正常交通：通风系统能稀释并排出隧道内废气（以CO、VI为代表）达到卫生标准2)火灾事故：通风系统具有排烟功能，并能控制烟雾和热量的扩散。3)系统设计：考虑通风节能，可根据交通量、车辆类型、车速进行通风控制降低运营成本。4)环境保护:废气排放和通风设备运行噪声满足环境质量要求。四、设计范围和设计界面根据《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-1999)3.2.1的规定,本工程的玉龙山隧道需要设置机械通风。1)与隧道供配电系统的设计界面:从0.4KV配电柜出线端子之后的所有低压线缆、控制箱、通风设备由通风专业完成。2)与主体工程的界面：（1）洞内预埋管、电缆沟与本工程有关的隧道内预留预埋管道、电缆沟等均由土建完成并管内穿引线铁丝，电缆的敷设、采购及安装等由通风系统完成。（2）洞外管道与本工程有关的隧道洞口管道、人孔、横穿过路钢管、手孔，从洞口人（手）孔至变电所的管线衔接管道，均由土建完成。隧道变电所至隧道洞口的管线预留预埋由土建负责实施。3)与隧道监控专业的界面隧道监控系统与通风系统界面划分在风机配电（控制）柜低压供电回路的交流接触器的输出触点处。监控系统对每台风机有正转、反转、停机控制，由监控系统负责设计相应继电器至变电所风机低压配电柜交流接触器端子装置的连接线缆。通风系统应向监控系统提供每台风机的运行状态（正转、反转、停机）、自动手动状态、故障信号显示等，监控系统负责采集此类信号。通风系统提供的控制及检测信号与监控系统的连接线缆由监控系统负责设计。通风专业应重庆三环高速公路铜梁至永川段隧道通风系统施工图设计图设计说明四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院第2页共4页向隧道监控专业提供控制接口类型、位置等内容。五、通风系统设计1.通风模式玉龙山隧道采用全纵向式、射流风机通风方式。该方式符合规范要求，活塞风利用很好，便于分期实施，工程造价和运营费用低，且技术难度不高。根据本项目地理位置，海拔高度、历年气象记录等资料，在隧道需风量计算时，采用的气压及温度参数为：标准大气压：P0＝101.325KN/m2；隧址区气压：P＝98.19KN/m2；标准气温：T0＝273K隧址区夏季平均气温：T＝299K2.通风计算1)隧道通风标准：公路隧道通风的目的，是通过向隧道内注入新鲜空气，稀释洞内由汽车排出的废气和烟雾，使隧道内的空气质量和烟雾透过率能保证司乘人员的身体健康和行车安全。根据《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-1999)，通风标准取值如下：CO允许浓度δ=200至250ppm(正常运营)δ=300ppm(交通阻滞)烟雾允许透过率K=0.0065(1/m)(100km/s)K=0.0070(1/m)(80km/s)K=0.0075(1/m)(60km/s)K=0.0090(1/m)(40km/s)K=0.0035(1/m)(养护维修)釆用纵向通风方式时,CO设计浓度可在允许浓度基础上提高50ppm。交通阻滞(隧道内各车道均以怠速行驶,平均车速为10至30km/h)时,阻滞段的平均CO设计浓度可取300ppm,经历时间不得超过20min,阻滞段的计算长度不宜大于1km.汽车尾气的基准排放量:按照qVI=2.5m3/辆·km、qCO=0.01m3/辆·km取值，并以1995年为起点，至目标设计年份，按照每年2%递减率计算得到的排放量作为目标设计年份的基准排放量。《公路隧道通风照明设计规范》3.4.6条规定：隧道空间不间断换气频率，不宜低于每小时5次；交通量小或特长隧道，可采用每小时3～4次。规范中3.4.6条还规定：采用纵向通风的隧道，换气风速不应低于2.5m/s。根据《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-1999)3.9.2.，火灾时排烟风速可按2.5至3m/s取值。本设计取值为3m/s。2)交通量分析根据工程可行性研究报告提供的OD调查数据，目标年限本路段交通量如下：铜永路交通量预测表（pcu/d）年度路段2023年2033年铜梁至永川2934345176铜永路车型构成比例表（%）年份小货中货大货拖挂集装箱小客大客2023年5.586.488.677.271.4844.6225.92033年6.164.737.267.532.0648.723.56按工可报告，铜永路分车型交通量为：本路段2023年分车型交通量表路段交通量类型小货中货大货拖挂集装箱小客大中客合计铜永路pcu/d163719012544213343413093760029343折算自然车（辆/d）16371268127271114513093506723193重庆三环高速公路铜梁至永川段隧道通风系统施工图设计图设计说明四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院第3页共4页自然车车型比例（％）7.065.475.483.070.6256.4521.85100.00高峰小时交通量（辆/h）1530通风设计高峰小时交通量系数取12％，上、下行不平衡系数取0.55。本路段2033年分车型交通量表路段交通量类型小货中货大货拖挂集装箱小客大中客合计铜永路pcu/d2783213732803402931220011064345176折算自然车（辆/d）278314251640113431022001709636389自然车车型比例（％）7.653.914.513.120.8560.4619.50100.00高峰小时交通量（辆/h）2401通风设计高峰小时交通量系数取12％，上、下行不平衡系数取0.55。柴油车、汽油车比例(%)小客车小货车中货车大客车大货车拖挂车集装箱车柴油车101055100100100汽油车9090450003)根据工可2033年项目各断面交通量预测，经计算各隧道火灾工况下所需的风机数均能满足2033年各隧道的运营要求，隧道通风按火灾工况布设，故通风设施采用一次设计，一次实施。隧道运营工况最大需风量为换气所需，风机数主要考虑满足换气要求。4)根据本项目各隧道通风特点，采用φ1120型射流风机。单台射流风机的实际性能应能满足下表的要求。项目技术指标项目技术指标叶轮直径1120mm电机绝缘等级H级叶轮流量≥30.0m3/s高温性能风机能在250℃高温下连续工作1h出口风速≥31.0m/s主要部件寿命≥20年轴向推力≥1100N风机重量≤1000kg防护等级不低于IP55级噪声风口下45°、10m处（野外）≤75dB(A)电机功率30kw(AC380V±10%,50Hz)风机安装各附件及各连接件的承重力至少能承担风机及各附件自重15倍或以上的受力其中，轴向推力和电机功率为限制性指标。5)根据《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-1999)3.5.通风量计算，各隧道最大需风工况、设计风速及所需的风机台数如下表：隧道2022、2032年各工况最大需风量表（单位：立方米/秒）隧道名称线别正常交通2023年正常交通2033年火灾工况玉龙山隧道左线282.56282.56191.6右线251.16251.16191.6隧道火灾工况所需的风机台数隧道名称线别长度(m）隧道设计风速(m/s)防灾风机台数(台)玉龙山隧道左线2880310右线2898310隧道运营工况所需的风机台数隧道名称线别长度(m）隧道设计风速(m/s)防灾风机台数(台)玉龙山隧道左线28804.56右线28984.02各隧道所需安装的风机台数如下表：隧道所需安装的风机台数隧道名称线别长度(m）隧道设计风速(m/s)设计风机台数(台)玉龙山隧道左线2880310右线28983103.风机安装方式射流风机采用上置式悬挂安装，每两台为一组，通过预埋件安装于隧道洞顶，风机组间间距为150米，下风端距隧道洞口150米，上风端距隧道洞口100米起布设。重庆三环高速公路铜梁至永川段隧道通风系统施工图设计图设计说明四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院第4页共4页4.风机供电射流风机由设于隧道洞口的变电所供电，采用放射式供电方式，每组风机的甲风机和乙风机由变电所低压开关柜的不同回路单独供电。火灾工况下要求排烟风机的供电属于一级负荷，在外电停电时，可由柴油发电机组供电。5.风机的控制在正常运营情况下,根据设置在洞内的CO/VI检测仪检测值控制风机的运行；在洞内发生车辆阻滞（平均车速10km/h）或发生火灾时，隧道内风机分别按交通阻滞或火灾工况运行，以满足稀释洞内有毒气体和火灾排烟的要求。1)通风系统控制模式本项目隧道通风系统以自动控制为主，手动控制为辅。手动控制方式考虑联动控制与单独控制。联动控制为预先确定风量档次，通过操纵风量各档次按钮，按预定程序成组控制风机运行，由此控制风量的控制方式。单独控制为通过人工对每台风机的启、停单独实施控制的控制方式。手动控制可以通过人手工操作软件人机界面，由控制系统发出控制信号的方式进行；亦可通过手工操作变电所低压屏上按钮进行；2)通风控制方法通风采用直接控制法、间接控制法和时段控制法相结合的方案。直接控制法为通过分布在隧道内各点的CO/VI检测器，直接检测隧道内烟雾浓度和CO浓度值，经计算处理后，给出控制信号，控制风机运转。间接控制法根据隧道入口前方及洞内车辆检测器测的交通量、行车速度、车型构成等交通信息，通过预设程序计算出车辆烟雾和CO排放量，作为通风控制的依据。时段控制法不考虑VI、CO浓度及交通量的实际变化情况，而是根据经验，按时间区段估计交通量及其相应所谓烟雾和CO排放量，按预定程序控制风机运转。3)正常营运工况的通风控制流程在正常营运工况时，通风控制方式一般设定在自动控制方式，当系统判定需启动风机进行通风时，系统优先启动当前停运时间最长的风机；当系统判定应停运部分风机时，系统优先停止当前运行时间最长的风机。通风控制方式也可以设定在手动控制方式。此时系统仍然对是否正在运行风机的台数，以及是否应停运部分风机进行判定，但并不自动完成这些动作，而是以声光手段提醒操作人员，并提出推荐方案。4)火灾工况的通风控制流程隧道在火灾工况时应采用手动控制的通风方式，如果其通风控制方式原设定在自动控制方式，系统应自动切换到手动控制方式。此系统应以声光手段提醒操作人员，并提出推荐动作。推荐动作应使火灾隧道内风速为2～3m／秒，风向应最利于人员逃生。操作人员也可忽视推荐动作，实行全手工操作。其他未尽事宜按有关规范办理。火灾情况下的通风排烟a.在火灾初期，调整通风系统降低风速，避免烟雾扩散太快，有利火点附近的人员疏散