秋第11章隧道运营与养护1.0.ppt

隧道工程,主讲教师：曹志军,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,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,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15 min内，空气中CO浓度应在30 mg/m3以下；氮氧化物（换算成NO2）浓度应在10 mg/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8096，温度低于28，臭氧浓度应小于0.3 mg/m3，含有10似下游离Si02的粉尘浓度应小于10 mg/3。”,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。,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：单线隧道，当用内燃机车牵引时，2 km以上和用电力机车牵引时，8 km以上的隧道，都应设置机械通风。双线隧道应根据行车密度、自然条件等具体情况而定，对于内燃机车牵引的双线隧道，当隧道长度L(km) 行车密度N(对/d)100时不应设置机械通风。,（一）纵向式通风,（二）全横向式通风,（三）半横向式通风,（一）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,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,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2530m/s。,（二）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。,（三）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。,三、通风量的计算,1、隧道内的排烟规律,2、活塞风速度（v活）的计算,3、列车活塞作用引进的新鲜空气段长度计算,4、通风量的计算,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,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,生产无公害汽车； 使用滤毒装置还原被污染的空气； 把污染空气的有害物稀释到容许值以下。,空气中有害物质的容许浓度； 需风量的计算方法； 判断自然通风的能力； 机械通风方式的讨论； 通风设备的选择以及经济性等。,（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250 ppm(15min) 山岭隧道 正常状态150 ppm 阻塞状态250 ppm(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,四、通风方式的选择,（一）通风方式概述,（二）自然通风,（三）机械通风,（四）通风方式选择,（五）通风机的选择,（一）通风方式概述,（二）自然通风,1、自然通风的适用条件,2、交通风的作用,3、关于空气气流的假定条件,4、洞内空气柱运动中与周边洞壁的摩阻力,（三）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,（四）通风方式选择,（五）通风机的选择,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。,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,（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,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： 中间段亮度可按表158取值；,当行车道单向交通700辆hN2400辆/h,双向交通360 /hN1300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； 人车混合通行的隧道中，中间段亮度不得低于2.5cd/m2；,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。,灯具布置应满足闪烁频率低于2.5Hz的要求； 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.5H,紧急停车带宜采用荧光灯光源，其照明度应大于7 cd/m2； 连接通道亮度大于2 cd/m2。,（5）入口段亮度,Lth入口段亮度（cdm2）； K入口段亮度折减系数，可按表15-9取值； L20(S)洞口亮度(cdm2）。,（6）过渡段照明,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；,过渡段长度。过渡段的长度可按表15-11取值。,（7）出口段照明： 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； 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：,在正常交通状况下，为车辆提供安全、舒适的行驶环境； 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：,1隧道通风的目的是什么？ 2自然通风与机械通风的限界是如何确定的？ 3机械通风有哪些选择方式？ 4如何计算CO的排放量？ 5如何计算烟雾的排放量？ 6烟雾设计浓度与哪些因素有关？ 7如何计算和确定需风量？ 8如何选择通风机？,思考题,第三节 隧道养护,一、隧道工程维修管理,二、隧道常见结构病害及维护方法措施,三、隧道衬砌裂损及整治,四、隧道水害及整治措施,五、隧道衬砌侵蚀及整治措施,六、隧道冻害及整治措施,七、隧底破损整治,1、隧道维修管理概念、目的、要点。 2、隧道常见结构病害及维护方法有哪几方面？ 3、隧道养护工作主要内容有哪些？,思考题,一、隧道工程维修管理,（一）隧道工程维修管理概述,（二）养护工作内容,（三）隧道档案,（一）隧道工程维修管理概述,维修管理是指隧道结构物在使用期间