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第十一章隧道运营与养护第一节铁路隧道运营通风第二节公路隧道运营通风第三节隧道养护第一节铁路隧道运营通风一、铁路隧道通风概述二、运营通风方式三、通风量的计算四、通风阻力计算第一节铁路隧道运营通风一、铁路隧道通风概述1、铁路隧道通风目的2、洞内空气的卫生标准3、保护洞内环境的综合治理措施第一节铁路隧道运营通风2、洞内空气的卫生标准《铁路隧道设计规范》规定：“列车通过隧道后15min内，空气中CO浓度应在30mg/m3以下；氮氧化物（换算成NO2）浓度应在10mg/m3以下。”《铁路隧道设计规范》规定电化运营隧道内的卫生标准还应符合：“隧道内湿度应小于80%，温度低于28℃，臭氧浓度应小于0.3mg/m3，含有10％似下游离Si02的粉尘浓度应小于10mg/ｍ3。”第一节铁路隧道运营通风3、保护洞内环境的综合治理措施（3）隧道内污染空气高峰浓度持续时间较长地段的避车洞，宜安装防烟门，并为隧道内工作人员配备防毒口罩。（1）提高列车通过隧道的行驶速度。（2）隧道内铺设混凝土宽枕道床或整体道床。（4）设置机械通风。第一节铁路隧道运营通风二、运营通风方式运营隧道的通风自然通风机械通风隧道通风的一般规定：当用内燃机车牵引时，2km以上；用电力机车牵引时，20km以上的高铁、客专隧道，15km以上货专、客货公用隧道应设置机械通风。第一节铁路隧道运营通风（一）机械通风-纵向式通风它是在通风机的作用下，使风流沿着隧道轴线方向流动的通风方式。1.洞口风道式通风2.喷咀式通风3.竖井、斜井式通风4.射流式通风第一节铁路隧道运营通风1.洞口风道式通风第一节铁路隧道运营通风2.喷咀式通风第一节铁路隧道运营通风3.竖井、斜井式通风第一节铁路隧道运营通风4.射流式通风射流式通风是在隧道内安设射流式通风机，用以升压，进行通风的方式。射流风机的安设可采用洞口堆放式，洞内壁龛式和拱部吊装式。通常根据需要，在隧道洞口或沿隧道纵向以适当的间隔安设数组，每组为1至数个射流式通风机。射流式通风机具有体积小，风量大的特点，其喷射风速能达到25～30m/s。第一节铁路隧道运营通风（二）机械通风-全横向式通风在通风机的作用下，风流的方向与隧道轴线方向成正交的称为横向式通风。第一节铁路隧道运营通风（三）机械通风-半横向式通风这种通风系统是在隧道的顶部设置进风管，并在进风管的下部，沿隧道的长度方向每隔一定距离开一通风口，气流则沿通风口流向隧道内，然后隧道内的空气在新鲜气流的推动下，沿隧道的纵向排出洞外。半横向式通风效果比纵向好，但没有全横向式通风能力强。第一节铁路隧道运营通风三、通风量的计算第一节铁路隧道运营通风四、通风阻力计算1、摩擦阻力2、局部阻力3、风道总阻力第二节公路隧道运营通风一、公路隧道运营通风概述二、空气中有害物质的设计浓度三、新风量计算四、通风方式的选择五、通风用附属设施六、公路隧道照明及其它运营设施第二节公路隧道运营通风一、公路隧道运营通风概述1、公路隧道通风目的2、改善隧道内空气污染的途径3、通风设计方法①生产无公害汽车；②使用滤毒装置还原被污染的空气；③把污染空气的有害物稀释到容许值以下。（1）交通状况的调查（2）环境调查、地形、地质调查（3）通风设计内容二、空气中有害物质的设计浓度1、CO设计浓度2、烟雾设计浓度1971年国际道路协会常设委员会(PIARC)推荐如下：城市隧道正常状态70-100ppm阻塞状态250ppm(15min)山岭隧道正常状态150ppm阻塞状态250ppm(15min)现行《公路隧道通风照明设计规范》规定，当采用钠灯光源时，烟雾设计浓度应按表8.4取值，当采用荧光灯光源时烟雾设计浓度提高一级。三、新风量计算1、按稀释CO计算新风量2、按稀释烟尘计算新风量3、交通阻滞条件下稀释CO浓度的检算4、关于安全通风5、稀释空气中异味的需风量nmmmivhdaCOCOfNLffffqQ16)(106.31DnmVImmVIIVVIhdVIaVIVIfNffffqQ1)()()()(6)(106.31第二节公路隧道运营通风（一）通风方式概述四、通风方式的选择（二）机械通风1、纵向式通风2、半横向式通风3、全横向式通风4、混合式通风（三）通风方式选择第二节公路隧道运营通风五、通风用附属设施通风时，除通风机外，还有电动机、供电、变电设备、控制转换风路的风门、CO检测计以及烟雾透过率计等。通风系统不是孤立的系统，它与照明、安全设施等有密切联系。例如发生火灾时，需要调整通风状态，但必须有火灾报警器、紧急电话直至闭路电视等设备及时发现异常情况。通风系统的电源应有2套独立的供电系统，并能自动转换。第二节公路隧道运营通风六、公路隧道照明及其它运营设施（一）隧道照明（二）公路隧道交通工程设计第二节公路隧道运营通风（一）隧道照明4、其它问题3、公路隧道照明设计要求2、照明区段的划分1、概述第二节公路隧道运营通风1、概述《规范》规定300m以下的行人稀少且交通量不大的隧道可不设照明，但二级以上公路隧道长度超过l00m时必须有可靠的照明设施。在隧道内要保证司机以设计车速安全舒适地运行，就要首先保证照明的质量，有足够的路面平均亮度、如果亮度高，则亮度均匀度的要求可以不很严格，但对干燥路面和路面平均亮度较低的情况，路面亮度均匀度（总均匀度、纵向均匀度）应予严格要求，并要求满足眩光限制，具有诱导作用。1、概述隧道状况：隧道长度、线形、净空断面、建筑限界等与照明的关系。照明器的选择、安装位置、照明器效率、维修率；路面、墙壁和顶棚的种类及反射率等。隧道附近的环境：隧道洞口与附近的野外亮度，隧道方位及附近地形，进出引线及附近的视野状况和线形（曲线与坡度等）状况，气象状况（晴、阴、云、雨、雾、烟尘、霆、风及携带物等）。交通状况：单向交通还是对向交通、汽车专用还是混合交通、设计交通量和远期计划交通量等对照明设计的影响。附属设备状况：电源状况、配电线路、照明器材、道路标志、通风装置等。维护管理状况：为保持照明水平，需要对路面污染及墙面清洁状况等进行维护管理的程度。根据上述情况，进行综合分析后才能作具体照明设计。进行照明设计时，应考虑以下事项：长隧道照明基本上可以按接近段、入口段、过渡段、中间段和出口段五个区段划分。2、照明区段的划分根据现场调查确定洞外亮度；根据设计车辆、交通方式、交通流量、空气透过率等确定中间段的所需亮度水平；根据视觉适应规律、洞外与中间段亮度差、亮度减低的速率等，确定入口段和过渡段的亮度水平和长度。由于入口段和过渡段需要一定的长度，加上出口眩光的影响，所以隧道长度在200m以下时，不存在中间段照明，称为照明上的短隧道，短隧道的照明问题比较复杂。长度在200m以上的隧道，称为照明上的长隧道，一般教材要着重讨论。长度很短的隧道，受进、出口人射自然光影响较大，所以长度小于70m的汽车专用隧道，一般白天可以不考虑照明。其要点是：3、公路隧道照明设计要求(1)长度大于100m的隧道应设置照明。(2)照明设计应综合考虑环境条件、交通状况、交通结构设计、供电条件、建设与营运费用等因素。(3)照明设计路面亮度总均匀度应不低于表15-6的要求，路面亮度纵向均匀度应不低于表15-7的要求。（4）中间段亮度：①中间段亮度可按表15—8取值；②当行车道单向交通700辆／hN≤2400辆/h,双向交通360/hN≤1300辆／h，且通过隧道的行车时间超过135s时，可按表15-8的80%取值；③人车混合通行的隧道中，中间段亮度不得低于2.5cd/m2；④隧道两侧墙面2m高范围内，宜铺设反射率不小于0.7的强面材料；为了增加诱导性，早期发现障碍物和看清车道界线，除了保证亮度、均匀度以外，车道的分隔线、路缘石应该是反射率最高的白色线条标志或反光标志。⑤灯具布置应满足闪烁频率低于2.5Hz的要求；⑥中间段灯具的平面布置形式可采用单光带布置、两侧交错布置或两侧对称布置；灯具的间隔S与悬挂高度H之间，如果组合得好，则路面亮度均匀度能较好的得到满足。一般可按下列关系组合：对称排列S2.5H；中间排列及交错排列Sl.5H⑦紧急停车带宜采用荧光灯光源，其照明度应大于7cd/m2；⑧连接通道亮度大于2cd/m2。（5）入口段亮度)S(kLL20thLth——入口段亮度（cd／m2）；K——入口段亮度折减系数，可按表15-9取值；L20(S)——洞口亮度(cd／m2）。（6）过渡段照明①过渡段亮度。过渡段由TR1,TR2,TR3三个照明段组成，与之对应的亮度可按表15-10取值；②过渡段长度。过渡段的长度可按表15-11取值。（7）出口段照明：①在单向交通隧道中，应设置出口段照明；出口段长度宜取60m，亮度宜取中间段亮度的5倍；②在双向交通隧道中，可不设出口段照明。（8）隧道照明灯具的防护等级应不低于IP65。IP65含义是防尘达到6级，无尘埃进入；防水达到5级，任何方向喷水无有害影响。防护等级“代号”的说明：表示防护等级的“代号”通常由特征字母“IP和两个特征数字组成。第一位特征数字是指防护形式(1)项中的防护等级；第二位特征数字是指防护形式(2)项中的防护等级。见表21-11、表21-120（二）公路隧道交通工程设计公路隧道交通工程设计内容主要包括标志、标线、交通监控、通风与照明控制、紧急呼叫、火灾报警、防灾与避难、供配电与中央控制管理等。（1)根据隧道交通工程分级，设施配置采用前期配置、后期完善的方法。（2）长度1.0km以上的公路隧道各类设施的配置规模应根据预测交通量进行总体规划设计，并据此一次性征用土地和实施基础工程、地下管线及预留预埋工程等。（3）各设施（系统）应视技术发展和交通量增长情况等逐步补充完善。隧道交通工程设施配置应遵循如下原则：①在正常交通状况下，为车辆提供安全、舒适的行驶环境；②在事故发生时，将隧道内发生的紧急事态迅速通知中心控制室和后续车辆，控制事故避免其扩大。隧道安全防灾设施设置的目的：第三节隧道养护我国隧道养护面临的主要问题⑴已建隧道营运状态堪忧;(2)隧道施工单位的良莠不齐和“重建设、轻维护”的理念;(3)我国隧道建设与维护的经验相对国外来讲，目前尚存在一定的差距，对隧道健康的认识存在着严重不足。第三节隧道养护第三节隧道养护铁路干线的隧道失格率线别隧道总座数严重漏水(座)衬砌裂损(座)仰拱、铺底损坏(座)坍方落石(座)失格座数/失格率(％)陇海2328013433207/89.2成昆276170582836235/85.1襄渝4002248811786333/83.8阳安1489248318122/82.4宝成3446617437267/77.6贵昆18063323431134/74.4焦柳436952748195/44.7京原1281941683/64.8襄黔319333435117/36.7第三节隧道养护公路隧道公路隧道普遍存在渗漏水现象，20世纪60年代以前修建的隧道大多未作防水处理，渗漏水问题突出。近年来一些新建的公路隧道，也存在较严重的渗漏水。公路隧道渗漏水已被列为公路工程十大通病之一。公路隧道内以内燃机动车为主，废气、有害气体排放量大，通风不良引起的洞内空气污染问题普遍存在口另外，由于照明设计或运营管理不善，隧道内部亮度及照度达不到规范要求，导致交通事故。这些问题极有可能引发灾难性的火灾事故。第三节隧道养护地铁隧道一般来讲，采用盾构法施工的单洞圆形地铁隧道，每环衬砌由５～７块管片组成，每一环的接缝长度约为20～30m，在饱和软土中的隧道，受盾构施工工艺、地铁运营循环载荷、土质分布不均等影响，在水头压力作用下，渗漏水是目前地铁隧道的通病，随着服务期限的增加，其他病害也会出现。除此之外，地铁隧道人流密集，通风不良引起人的感觉不适；火灾引发重大伤亡事故的威胁始终存在。第三节隧道养护防治要点:1、预防为主2、早期发现3、及时维护4、对症下药第三节隧道养护3.1隧道的水害及其防治一、隧道水害的类型及其成因1、类型(1)按部位和流量：拱部有渗水、滴水、漏水成线和成股射流四种，边墙有渗水、淌水两种，少数隧道有隧道涌水病害。它受漏水、涌水规