1、特长隧道竖井通风系统概述

宁武高速公路特长隧道通风系统培训教材-------通风系统概述1宁武高速公路特长隧道通风系统概述特长隧道通风系统概述洞宫山隧道通风系统设计分水关隧道通风系统设计宁武高速公路特长隧道通风系统培训教材-------通风系统概述2宁武高速公路特长隧道通风系统概述宁武高速公路南平段全长205Km、沿线共有隧道41座，其中洞宫山隧道长度6.538Km与宁德交界；分水关隧道长度6.043Km与江西交界，均属于特长隧道，采用竖井通风的方式加强通风，通过在竖井上端装设大型轴流风机的方式实现对隧道的送风和排风，同时配套隧道内射流风机来实现纵向通风。一般长隧道采用纵向通风方式即可满足正常和事故状态的通风要求，纵向通风方式是隧道内通风气流在行车空间的流动方式，纵向通风需要在隧道的适当位置安装射流风机，由风机通风产生的压力，使空气沿隧道轴线方向流动，从而达到通风目的。本项目选用射流风机为具有消音装置且可逆转的公路隧道专用射流风机，成组多台以一定间距按隧道轴线平行悬吊式安装，其可环境温度250℃情况下运行60分钟，满足消防排烟的工作要求。其平时和突发情况的开启运行及正反转，可实施就地及远程控制，并依据本项目设计运行模式实施。射流风机安装支承强度保证静荷载大于15倍，设备安装时并应逐台做强度荷载试验。对于特长隧道工程，当采用射流风机纵向通风时，其在隧道后半程往往会发生达不到稀释气体浓度的规范标准，因此需要采取通风井集中通风方式。集中通风方式设施一般由通风机、风道、风井构成。风井与隧道贯通，其位置依据通风系统方案设计确定。宁武高速公路特长隧道通风系统培训教材-------通风系统概述3洞宫山隧道为宁武高速公路控制性工程之一，隧道按山岭重丘区高速公路标准设计，设计行车速度为80km/h，双洞单向行车，单洞2车道，左右洞分离布置，其中左洞长6541米，右洞长6532米，如只采用射流风机纵向通风后半程往往会发生达不到稀释气体浓度的规范标准，因此隧道采用竖井送排式+射流风机纵向通风方式。分水关隧道全长超过6公里，一旦发生火灾，只通过进出口排烟，烟雾在隧道内短期内不易排散，于防灾救灾非常不利。而且只靠射流风机排烟，风速、压力效果不理想，洞内环境差，隧道行车安全性及服务水平较低。综合以上因素，分水关隧道采用竖井送排式+射流风机纵向通风方式。宁武高速特长隧道集中通风设备，采用单向大型轴流式风机，大型轴流式风机一般由叶轮、电机、导叶、导流罩、机体、两端软连接及法兰、减振装置、接线控制盒、外接电缆等组成，成套大型轴流式风机系统安装于专用机房内，由风机、风机连接管、消音器、风阀、防护网等组成。风机通风流量和压力配比关系，依据隧道内通风需求和管网设计确定。其开启运行，应可实施就地及远程控制，并依据本项目设计运行模式实施。本项目多台成组大轴流风机并联安装，其安全运行要求高，需要设置设备运行的温度、振动、压力等设备运行技术参数监控。宁武高速公路特长隧道通风系统培训教材-------通风系统概述4洞宫山隧道通风系统设计根据省高指《关于下发“公路隧道通风节能关键参数研究及应用”子课题中间成果的通知》闽高路控[2011]65号文件，结合重庆交通科研设计院的《宁武高速公路洞宫山隧道、分水管隧道通风系统技术咨询报告》，现将洞宫山隧道通风系统方案简述如下：1、洞宫山隧道为特长隧道，右洞6532米，左洞6541米。根据隧道交通条件等多方面的要求，采用竖井送排式纵向通风，机房采用地表风机房。竖井位于交通条件较为便利的隧道中部平地，左右洞风机房合并一起，位于隧道右洞右侧地表。2、送排风竖井均采用左右洞合并设置方式：左右洞排风通道共用一个排风竖井（竖井设置分隔板），左右洞送风通道共用一个送风竖井（竖井设置分隔板）。送排风竖井均设置在隧道右洞右侧，其中排风竖井直径为6.2米，送风竖井直径为6.6米。3、排风左洞：竖井送排式+射流风机组合纵向式通风（排风口桩号ZK94+730）。右洞：全射流通风，发生火灾时利用排风口（排风口桩号YK94+698）进行分段排烟。4、送风宁武高速公路特长隧道通风系统培训教材-------通风系统概述5左洞：送风口桩号ZK94+690。右洞：送风口桩号YK94+738。5、排风井中心位置为：YK94+710，右洞洞轴线右偏26.192米。送风井中心位置为：YK94+695，右洞洞轴线右偏36.192米。送排风竖井通过送排风道与主洞相连，形成完善的通风系统。6、送风竖井深度：143.69米；排风竖井深度：145.34米。通风系统平面布置示意图（单位：cm）宁武高速公路特长隧道通风系统培训教材-------通风系统概述6宁武高速公路特长隧道通风系统培训教材-------通风系统概述7风机装机功率洞宫山隧道通风方案，在原施工图方案的基础上，进行了优化设计，优化前后的装机功率对比如下表：项目单位施工图方案优化方案左洞右洞左洞右洞排风段轴流排风机的风量m3/s229.4167.4187.78187.78轴流排风机的全压N/m2615.1557.4833833每台轴流排风机的功率KW/台250160250250运行轴流排风机数量台1111轴流排风机的总功率KW250160250250送风段每台轴流送风机的风量m3/s120.75109109.4每台轴流送风机的全压N/m2665592717每台轴流送风机的功率KW/台280230280运行轴流送风机数量台222轴流送风机的总功率KW560460560射流风机数量/单机功率台/KW9/379/3712/3717/37射流风机功率合计KW333333444629常用总装机功率KW11439531254879根据优化后的方案，在排风段，左右洞分别配置1台250KW的轴流风机；送风段，左洞配置2台280KW的轴流风机，右洞不配置。宁武高速公路特长隧道通风系统培训教材-------通风系统概述8送风排风Ⅰ段Ⅱ段短道段Qr1vr1Qr2vr2QeveQbvbC1C2C3Pr1Pr2L1=3534L2=2546DS=55分水关隧道通风系统设计（1）设计方案分水关隧道以换气工况需风量作为设计需风量，左线Qreq=423m3/s，右线Qreq=447m3/s；左线设计风速vr左=6.82m/s，右线设计风速vr右=7.21m/s；如果仅从通风风速的角度来考虑，采用全射流风机纵向通风时能满足要求的，但分水关隧道全长超过6公里，一旦发生火灾，只通过进出口排烟，烟雾在隧道内短期内不易排散，于防灾救灾非常不利。而且只靠射流风机排烟，风速、压力效果不理想，洞内环境差，隧道行车安全性及服务水平较低。综合以上因素，分水关隧道采用竖井送排式+射流风机纵向通风方式。在左线隧道和右线隧道各设一座竖井，其中，1#竖井位于福建境内，与主洞相交桩号为Z4K299+080，将左线分成2601m与3534m两段，1＃竖井内加隔板分成送、排风井，分别为左线送、排风；1＃竖井深度为221.78ｍ，采用地上式风机房。1＃竖井排风井净空断面积为12.70m2，排风口净空断面积为32.01m2；送风井排净空断面积为23.37m2，送风口净空断面积为13.19m2；排烟通道与主洞相交于K299+105.3，净空断面积13.19m2，长度为61.64m。右线2#竖井设置在江西境内，为右线隧道进行送排风，并为左线隧道进行火灾排烟（由江西段设计实施）。宁武高速公路特长隧道通风系统培训教材-------通风系统概述9（2）送排风计算隧道长度L=6135m（L1=3534m，L2=2546m，DS=55m）隧道断面积S=62.0m2断面当量直径Dr=12.74m需风量Qreq=423m3/s（QreqⅠ=244m3/s；QreqⅡ=179m3/s）自然风洞内风速Vn=2.5m/s火灾排烟风速V火=2.5m/s取Qe=200m3/s，Ke=0.9，Kb=0.9，cosβ=1，列表计算如下：vr144.555.566.577.5Qr1248.00279.00310.00341.00372.00403.00434.00465.00ρ/2*vr129.6012.1515.0018.1521.6025.3529.4033.75ve/vr11.561.391.251.141.040.960.890.83Qe/Qr10.810.720.650.590.540.500.460.43Δpe-3.290.584.458.3212.1916.0619.9323.80Qb178.23169.09155.58138.89119.8298.9176.5653.05Qr2226.23248.09265.58279.89291.82301.91310.56318.05vr23.654.004.284.514.714.875.015.13ρ/2*vr227.999.6111.0112.2313.2914.2315.0515.79vb/vr23.703.202.752.331.931.541.160.78Qb/Qr20.790.680.590.500.410.330.250.17Δpb29.0222.5915.508.642.66-1.95-4.84-5.73Δpe+Δpb25.7323.1719.9516.9614.8514.1115.0918.07C20.980.870.790.720.660.610.560.52C311111111宁武高速公路特长隧道通风系统培训教材-------通风系统概述10QS48.0079.00110.00141.00172.00203.00234.00265.00通过分析可确定如下诸量：Qe=200m3/s；Qr1=279m3/s；vr1=4.5m/s；Qb=169m3/s；Qr2=248m3/s；vr2=4m/s；Δpe+Δpb=23.17N/m2（送排风口提供的升压力），vr1、vr2均大于火灾排烟风速最低要求2.5m/s以及换气最低风速2.5m/s，即以上取值满足隧道通风所有工况。（3）通风压力计算左线排风全压计算排风分段0~11~22~33~44~5合计长度L（m）3534.005.009.81221.7850.00断面积S(m2/s)62.0032.0116.0112.7012.70风速V（m/s）4.506.2512.4915.7515.75断面当量直径D(m)12.745.894.173.363.36壁面摩阻系数0.0200.0200.0250.0220.025局部损失系数0.60000.09000.07500.90001.8700备注入口分叉损失渐缩90°弯折、导流叶片90°弯折、出口、钢网摩阻损失（N/m2）67.410.405.50216.1355.37344.81局部损失（N/m2）7.292.117.02133.95278.33428.70总计（N/m2）773.511宁武高速公路特长隧道通风系统培训教材-------通风系统概述11左线送风全压计算送风分段0~11~22~33~44~55~6合计长度L（m）50221.7843.2512.3752546断面积S(m2/s)23.3723.3721.0821.0813.1962风速V（m/s）7.237.238.028.0212.814断面当量直径D(m)4.954.954.784.783.7812.74壁面摩阻系数0.0250.0220.0250.0250.0250.02局部损失系数1.740.90.1830.1831.0081.28摩阻损失（N/m2）12.1430.918.732.503.2638.3795.91局部损失（N/m2）83.6828.237.067.0699.2512.29237.56总计（N/m2）333.475排烟全压计算排烟分段0~11~22~33~4合计长度L（m）2000.0061.64221.7850.00断面积S(m2/s)62.0013.1912.7012.70风速V（m/s）2.502.502.502.50断面当量直径D(m)12.743.783.363.39壁面摩阻系数0.0200