隧道通风设计

课程名称：隧道工程

设计题目：隧道通风设计

院系：土木工程

专业：

年级：

姓名：

指导教师：

2011年 12月 2 日

课程设计任务书

专业姓名学号

开题日期： 2011 年 11 月 15 日完成日期： 2011 年 12 月 2日

题目隧道施工通风设计

一、设计的目的

掌握隧道通风设计过程。

二、设计的内容及要求

根据提供的隧道工程，确定需风量；确定风压；选择风机；进行风机及风管布置。

三、指导教师评语

四、成绩

指导教师(签章)

年月日

隧道通风设计

一、设计资料

1、工程概况

雅砻江两河口交通工程5#公路起于电站左岸交通工程1#公路，高程2662.72m沿雅砻江左岸逆流而上，设特长隧道（即2#隧道，长3143m，其中进口段开挖1780m，开挖段面积90平方米）穿越作案枢纽工程区至电站上游庆长河左岸连接11#公路，终点高程为2877.56米。线全长4.072千米。

该工程具备一下特点：

（1）施工区域处于高原区，海拔高度达到了2700米

（2） 2#隧道进口段为连续长大上坡，最大坡度达到了 6.8%，隧道进口与合同桩号标高差达到了108米，施工通风即为困难。

（3）工程所在地区电力不足，需采用自发电施工。

2、排烟通风

隧道在施工过程中是一个相对密封的容器，由于开挖爆破、设备排放、喷锚支护等产生大量的烟尘无法自然排放，进而导致设备故障率高，施工人员职业病高发和能见度极差等种种问题。因此，必须采用人为方式进行通风排烟，以改善隧道工作环境，降低安全风险。

根据雅砻江两河口交通工程5#公路隧道进口段施工方案可知，隧道开挖深度为1780米，隧道内施工人员最多为三十人，开挖断面每次爆破炸药量为0.45吨。实施通风排烟措施的主要目的在于保障施工人员有足够的新鲜空气、爆破后30分钟内距开挖面100米内无烟尘且隧道断面最小风速不低于0.15米每秒。根据初趁台车的通过空间，风管选用3×3普通涤纶布软式风管，风管直径1.3米。设计参数如下：

（1）、洞内同时工作人数不超过30人

（2）、断面最小风速>0.15米每秒

（3）、成年人呼吸需要空气为0.0381立方米每分钟。

（4）、风管直径为1.3米

（5）、风管平均每百米漏风速率β≤1.5%，风管摩擦阻力系数λ≤0.00018.

（6）、每次爆破用炸药量为N=0.48t

（7）、爆破后30分钟内，距开挖断面L=100米内无烟

（8）、隧道工作断面A=90平方米

（9）、最大掘进深度L=1780米，则风管长度最大为1780米。（前端据开挖断面30米，主机据洞口30米）

针对以上工程，进行2#隧道进口不同长度施工通风设计，要求采用风道压入式通风方式，进行风量计算、风压计算，以此为依据，进行风机选择（根据网上调研等方式）以及风机及风管的布置（风管可自选，不一定按所给资料）。

本次设计，最大掘进深度取1770米

二、隧道的通风计算

1、风量计算

隧道施工的通风计算，因施工方法、隧道断面、爆破器材炸药种类，施工设备等不同而变化。一般根据以下几方面来考虑通风量。

（1）、按洞内同时工作的最多人数计算

31(1.1~1.2)300.0381 1.257~1.372/min Q kmq m ==⨯⨯=

式中 1Q ——所需风量（3/min m ）；

k ——风量备用系数，通常去取1.1～1.2； m ——洞内同时工作的最多人数；

q ——洞内每人每分钟所需要的新鲜空气量，通常按30.0381/m i n

m ⋅（人）计算。 （2）、按同时爆破的最多炸药量计算

3

2944.27/min Q m =

== 式中 A ——同时爆破的炸药量（kg ）；

S ——坑道的断面面积（2

m ）；

t ——爆破后的通风时间（min ）

； s L ——爆破后炮烟的扩散长度（m ）

；非电起爆15s L A =+，电雷管起爆，155

s A

L =+。

（3）、按内燃机作业废气稀释的需要计算

33162431944/min i Q n A m ==⨯⨯=

式中 i n ——洞内同时使用的内燃机作业的总功率（KW ）； A ——洞内同时使用内燃机每1KW 所需要的风量,一般采用33m /(m i n k W )⋅计算。 （4）、按洞内允许的最小风速计算

3460600.1590810/min Q vS m ==⨯⨯=

式中 v ——洞内允许最小的风速（/m s ）；

S ——坑道断面面积。

通过比较1234Q Q Q Q 、、、，取最大的3Q 作为该隧道通风设计的通风需求量。

331944/min Q m =。 2、漏风计算

通风机的供风量，除了满足上述计算的需求风量外，还应考虑额外的漏失风量，漏风量可根据漏风速率来计算。所以，通风机所需提供的风量应该为：

Q P Q =⋅t

式中 P ——漏风速率；

Q ——前述计算结果的最大值。

对于长距离大风量供风，一般采用PVC 塑布软管，管路直径采用1.3m 。由于采用长管节，从而大大的降低了接头漏风，漏风以管壁为主。本隧道通风设计采用管道每百米漏风率为1.5%。设计隧道全长为1770米，故漏风率为：

171

1.31(10.015)(10.0150.7)

p =

=-⨯-⨯

于是得到：31.3119442546.640/min t Q PQ m ==⨯=

由于，设计隧道位于海拔2700米以上，属于高原地带，大气压强降低，供风量还需要进行风量修正，即：

31001002546.644753.855/min 53.57

g t g Q Q m p =⨯=⨯=

式中 g p ——高山地区大气压强，海拔2700米大气压强为53.57Kpa ；

t Q ——经过漏风修正后的供风量；

g Q ——经过海拔大气压强修正后的供风量。

从上述结果中可以看出，需要的供风量g Q =34753.855/min m 。

3、风压计算

在通风过程中，要克服风流沿途所受的阻力，保证将所需风量送入洞内，并达到规定风速，则必须有一定的风压。因此在风压计算的目的就是要确定通风机本身应具备多大的压力才能满足通风需要。

气流所受到的阻力有摩擦阻力和局部阻力（包括断面的变化处阻力、分岔阻力、拐弯阻力）及正面阻力。

jy zz h h ≥

zz z m j h h h h =++∑∑∑

式中 jy h ——通风机的风压；

zz h ——风流受到的总阻力；

m h ——气流经过个断面的管道时产生的摩擦阻力；

j h ——气流经过断面的变化处、分岔、拐弯等处产生的局部阻力；

z h ——巷道通风时受运输车辆阻塞而产生的正面阻力。

（1）、摩擦阻力（m h ）

摩擦阻力是管道周壁与风流相互摩擦以及风流中的空气分子间的紊动和摩擦的阻力，也称为沿程阻力。

根据流体力学中的达西公式，可知：

2

2m L v h d g

λγ=

式中 λ——达西系数；

L ——风管长度（m ）；

v ——风流速度（/m s ）

； d ——风管直径（m ）； g ——重力加速度（2/m s ）；

γ——空气重度，一般取为123/N m 。 4S d U

=（S 为风管面积当22(1.3/2) 1.33S m π=⨯=，U 为风管横截面周长

1.3 4.084U m π=⨯=），于是，上式可改写为：