隧道施工通风设计

隧道施工通风设计 Revised by Liu Jing on January 12, 2021

课程名称：隧道工程

设计题目：隧道施工通风设计

院系：

专业：

年级：

姓名：

指导教师：

课程设计任务书

专业姓名学号

开题日期：年月日完成日期：年月日

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

一.设计资料

二.设计要求

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）。隧道深度：2260m

三．设计内容

1.风量计算

隧道施工通风计算按照下列几个方面计算取其中最大值，在考虑漏风因素进行调整，并加备用系数后，作为选择风机的依据。

（1） 按洞内同时工作的最多人数计算：

式中：Q ：所需风量3(/min)m

k ：风量备用系数，常取

m ：洞内同时工作的最多人数，本设计为30人。

q ：洞内每人每分钟需要新鲜空气量，取33/min m 人

计算得：31.130399/min Q kmq m ==⨯⨯=

（2）按同时爆破的最多炸药量计算：

本设计选用压入式通风，则计算公式为：

式中：S ：坑道断面面积（2m ）,90。

A ：同时爆破的炸药量,。

t ：爆破后的通风时间30min 。

L ：爆破后的炮烟扩散长度,100米。

计算得：37.8880.8(/min)30

Q m == （4）按洞内允许最下风速计算：

式中：v ：洞内允许最小风速，/m s 。

S ：坑道断面面积,902m 。

计算得：360600.1590810/min Q v s m =⋅⋅=⨯⨯=

综上，取计算结果最大值3880.8/min Q m =为所需风量。

2.漏风计算

（1）通风机的供风量除满足上述条件计算所需的风量外，还需考虑漏失的风量，即：

Q 供=P Q ⋅

式中：Q ：上述计算结果最大值

P ：漏风系数。由送风距离及每百米漏风率计算得出。

由设计资料知，L =2260m ，每百米漏风率为%，则送风距离内漏风量为：22600.0150.339100

⨯= 则漏风系数为：10.339 1.339P =+=

计算得：Q 供=P Q ⋅ 1.339880.81179=⨯=3/min m

（2）由于隧道所处高原地区，大气压强降低，需要进行风量修正：

式中：h Q ：高山修正后的供风量（3/min m ）

h P ：高山地区大气压（kpa ）,从下表取值。

n Q ：正常大气压下供风量，即上述计算所得Q 供。

海拔高度与大气压关系表

隧道修建于海拔2700m 高处，查得h P =

计算得：310010011791697/min 69.5

h n h Q Q m P =

=⨯= 3.风压计算

通风过程中，要克服风流沿途阻力，保证将所需风量送到洞内，并达到规定速度，必须有一定风压，需确定通风机本身应具备多大压力才能满足通风需要。

气流所受阻力有摩擦力，局部阻力及正面阻力，即：

h 总=h ∑摩+h ∑局+h ∑正

（1）摩擦阻力

根据流体力学达西公式导出隧道通风摩擦阻力公式：

h 摩2

3LUQ S α=

式中：α：摩擦阻力系数，8g λγα=

，其中λ为达西系数，γ为空气重度

L ：风管长度

U ：风道周长 Q ：风道流量，上述计算值h Q

S ：风管面积

查表得知α=，风道周长 3.14 1.3 4.082U d m π==⨯=，风管面积221.334d S m π=

=，

L =2260m 。计算得： 摩擦阻力：223316970.00122260 4.082()603763.31.33

h

LUQ h Pa S α⨯⨯⨯=== （2）局部阻力

风流经过风管某些局部地点（断面扩大获缩小，拐弯等），速度方向发生突然变化导致风流本身剧烈变化，由此产生风流阻力：

式中：ξ：局部阻力系数，查表得，其他符号同上。

查得局部阻力系数ξ=，计算得

h 局221697()

60

0.6120.46127.31.33

Pa =⨯⨯= （3）正面阻力

通风面积受阻时，受阻区域会出现风断面减小在增大这一现象，会增加风流阻力：

h 正=2

30.612()

m m S Q S S ϕ⋅- 式中：ϕ：正面阻力系数，列车运行时取

m S ：阻塞物最大迎风面积（2m ）

其他符号同上

以普速列车为计算对象，查询机车规范，其最大迎风面积为2m ，计算得： h 总=h 摩+h 局+h 正=++= Pa

综上，即通风机压力h 机≥h 总= Pa 。

4.通风机选择

通风机规格Q 机≥31.116971866.7/min h Q m =⨯=，通风机压力 h 机≥p h 总（P ：漏风系数）=3998.55354 Pa ⨯= MPa ，在隧道施工通风中主要采用轴流式通风机，根据上述规格要求，选取九庆型隧道风机，其风量为8343/min m ，风压686 Pa ，安装8台即可满足隧道排风要求

5.风机及风管布置

设置风机时，考虑到其安装基础要能充分承受集体重量和运行时产生的振动，将三台风机按约定间隔水平架设到台架上。