1796
.pdf
ВЕНТИЛЯЦИЯ
ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙ
Омск 2009
Федеральное агентство по образованию Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)
Кафедра мостов
ВЕНТИЛЯЦИЯ
ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙ
Методические указания по курсовому и дипломному проектированию
для студентов специальности 270201 «Мосты и транспортные тоннели»
Составители: А.А. Фугенфиров, В.Е. Русанов
Омск Издательство СибАДИ
2009
УДК 625.42 ББК 39.112
Рецензент Н.И. Ветошкин, директор НПКУ ПИ «Омсктранспроект»
Работа одобрена научно-методическим советом специальности «Мосты и транспортные тоннели» в качестве методических указаний к курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности
270201
ВЕНТИЛЯЦИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙ: Методические указания / Сост.: А.А. Фугенфиров, В.Е. Русанов. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2009. –56 с.
Методические указания составлены в соответствии с программой дисциплины «Проектирование и строительство тоннелей» и предназначены для студентов специальности 270201 «Мосты и транспортные тоннели», выполняющих дипломные и курсовые проекты по сооружению транспортных тоннелей.
В них заложены основы проектирования и расчета искусственной вентиляции горных, городских и подводных автотранспортных тоннелей и тоннелей метрополитенов. Даны общие положения по вентиляции, методика расчета расхода подаваемого в тоннель воздуха по газо- и тепловыделениям, определение давления воздуха при естественном и искусственном проветривании, а также выбор необходимого вентиляционного оборудования. Приведены алгоритмы расчета естественной и искусственной вентиляций автодорожных тоннелей.
Табл. 10. Ил. 16. Библиогр.: 8 назв.
© Составители: А.А. Фугенфиров, В.Е. Русанов, 2009
1. ВЕНТИЛЯЦИЯ АВТОДОРОЖНЫХ ТОННЕЛЕЙ
1.1. Общие положения
Применение вентиляции в тоннелях обусловлено необходимостью снижения до допустимой концентрации вредных газов, устранения задымленности и запыленности воздуха, создания нормального температурного режима.
По нормативам, автодорожные тоннели длиной до 150 м могут проветриваться естественным путем, тоннели длиной 150 400 м должны иметь естественное проветривание при обосновании его расчетами и в случае необходимости оборудоваться искусственной вентиляцией, а тоннели длиной более 400 м обязательно должны иметь принудительную вентиляцию.
Искусственная вентиляция автодорожных тоннелей производится путем подачи свежего воздуха, удаления загрязненного или одновременной подачи свежего и вытяжки отработанного воздуха.
При этом применяют продольную, поперечную или комбинированную системы вентиляции, отличающиеся друг от друга характером воздухообмена, направлением движения воздуха, наличием или отсутствием специальных приточных и вытяжных каналов.
При продольной системе воздух подается и удаляется по всему сечению тоннеля вентиляторами, установленными у порталов (рис. 1.1). Скорость движения воздуха в тоннеле не должна превышать 6 м/с. Такую систему наиболее целесообразно применять в автодорожных тоннелях с односторонним движением транспорта длиной не более 1 км, а также в железнодорожных тоннелях. В тоннелях длиной до 2 км находит применение про- дольно-струйная система вентиляции, являющаяся разновидностью продольной системы. Для интенсификации проветривания вдоль тоннеля (на стенах или на своде) через 50 100 м устанавливают высокоскоростные струйные вентиляторы (рис. 1.2).
Наиболее эффективной для автодорожных тоннелей, особенно имеющих значительную протяженность, является поперечная система вентиляции с подачей и вытяжкой воздуха по
Рис. 1.1. Продольная схема вентиляции: 1 – вентиляционная установка; 2 – направление движения воздуха
Рис. 1.2. Продольно-струйная система вентиляции (а) и схемы размещения вентиляторов (б – г): 1 – вентиляторы; 2 – направление движения воздуха; 3 – направляющие; 4 – корпус; 5 – электрокабель; 6 – элемент крепления
продольным каналам, расположенным за пределами габарита приближения строений (рис. 1.3).
Скорость движения воздуха в продольных каналах – до 15 20 м/с. Длину продольных каналов принимают не более 600 800 м из условия обеспечения равномерного выпуска воздуха по тоннелю. Каждый участок проветривания обслуживается отдельной вентиляционной установкой.
Рис. 1.3. Поперечная система вентиляции (а) и схемы расположения вентиляционных каналов (б – г): 1 – вентиляционная установка; 2 – направление движения воздуха; 3 – вытяжной канал; 4 – отверстие в вентиляционной перегородке; 5 – приточный канал; 6 – поперечный канал
Воздух из приточного продольного канала поступает со скоростью не более 3 5 м/с по поперечным каналам высотой hпк 8 15см и шириной bпк 7 15 hпк , расположенным через 4 6 м, и удаляется через отверстия в вентиляционной перегородке шириной а0 120 200см и длиной l0 0,1 0,2 a0.
Размещение каналов для притока и вытяжки воздуха зависит главным образом от формы поперечного сечения тоннеля. Так, в тоннелях кругового поперечного сечения приточный канал размещают под проезжей частью, а вытяжной канал – над ней.
При сводчатом очертании тоннеля приточный и вытяжной каналы располагают чаще всего над проезжей частью (под сводом), причем возможна как двусторонняя, так и односторонняя подача воздуха.
В тоннелях прямоугольного поперечного сечения каналы наиболее целесообразно размещать сбоку от проезжей части, рядом с боковыми стенами, а в двухпролетных тоннелях один из каналов может располагаться между проезжими частями.
Применяют также комбинированные системы вентиляции: полупоперечную – с подачей воздуха по каналу и вытяжкой по тоннелю и полупродольную – с подачей воздуха по тоннелю и вытяжкой по каналу (рис. 1.4).
Рис. 1.4. Полупоперечная (а) и полупродольная (б) системы вентиляции: 1 – вентиляционная установка; 2 – направление движения воздуха; 3 – приточный канал; 4 – поперечный канал; 5 – вытяжной канал; 6 – отверстия в вентиляционной перегородке
Рис. 1.5. Схема портально-
шахтной (а) и шахтной (б) вентиля-
ции при проветривании горного и подводного тоннелей: 1 – порталь-
ная вентиляционная установка; 2 –
вентиляционная установка над
При проветривании тоннелей значительной протяженности (более 1,5...2 км) в дополнение к портальным вентиляционным установкам устраивают вентиляционные установки, размещаемые над шахтными стволами (рис. 1.5). В шахтных стволах скорость движения воздуха не должна превышать 7...8 м/с.
Более подробные сведения о вентиляции автодорожных тоннелей можно найти в дополнительной литературе.
Проектирование вентиляции автодорожных тоннелей предусматривает:
-определение необходимого расхода и давления воздуха для проветривания;
-выбор вентиляционных установок;
-размещение вентиляционных каналов,перегородокипрочее.
1.2. Расход воздуха, подаваемого в тоннель
Расход воздуха, который требуется подавать в тоннель для обеспечения нормальной эксплуатации, определяют из условий
снижения до ПДК вредных газов и установления в тоннеле нормального температурного режима. Для расчета вентиляции принимают исходные данные: тип и назначение тоннеля, категорию дороги, площадь поперечного сечения тоннеля, длину тоннеля, высоту расположения над уровнем моря, продольный профиль и план тоннеля, интенсивность движения автомобилей, скорость движения автомобилей в колонне, состав автомобильного потока по типам автомобилей, систему вентиляции.
Состав автомобильного потока для курсового проектирования допускается назначать из условий:
1) автомобильный поток представлен легковыми автомобилями с карбюраторными двигателями тл 20 45 % общего потока, грузовыми автомобилями с карбюраторными двигателями тгк 30 55 % общего потока, грузовыми автомобилями с дизельными двигателями тгд 15 20 % общего потока, автобусами с карбюраторными двигателями тав 5 10 % общего потока. В качестве начальных данных для проектирования вентиляции необходимо задаться величинами тл, тгк, тгд, т;
2) общий поток автомобилей составляет
тл тгк тгд тав 100 %;
3)количество грузовых автомобилей в общем потоке неза-
висимо от типа двигателя определяется тг тгк тгд;
4)по типам двигателя автомобильный поток разделяется на автомобили с карбюраторными двигателями (легковые, грузовые, автобусы) и автомобили с дизельными двигателями (грузовые);
5)доли автомобилей с карбюраторными и дизельными двигателями в общем потоке определяются по формулам:
тк тл тгк тав – доля автомобилей с карбюраторными дви-
гателями в общем потоке; тд тгд – доля автомобилей с карбюраторными двигателями в общем потоке; тк тд 100 %;
6) доля каждой группы автомобилей с карбюраторными двигателями в общем потоке таких автомобилей вычисляется из предположения тл,кп тгк,кп тав,кп 100 %. Отсюда следует
тл,кп 100 тл
тк – доля легковых автомобилей в "карбюратор-
ном" потоке; тгк,кп 100 тгк 
тк – доля грузовых автомобилей в "карбюра-
торном" потоке; тав,кп 100 тав
тк – доля автобусов в "карбюраторном" потоке;
7) "дизельный" поток автомобилей представлен только одним видом автомобилей – грузовыми автомобилями, поэтому
тгд,дп 100 %;
8) в расчетных формулах величины mi подставляются не в %, а в долях единицы, то есть разделенные на 100.
Пример: назначим тл 35%; тгк 35%; тгд 20%;
тав 100% 35% 35% 20% 10%, все значения попадают в интервалы, указанные в условиях выше.
тг 35% 20% 55%; тк 35% 35% 10 % 80%; тд 20%.
"Карбюраторный" поток:
тл,кп 100 35%
80% 43,75%, округляем до целых тл,кп 44%; тгк,кп 100 35%
80% 43,75%, округляем до целых тгк,кп 44%; тав,кп 100% 44% 44% 12%.
"Дизельный" поток: тгд,дп 100%.
Для дальнейших расчетов все значения mi делим на 100, поэтому
тл 0,35; |
тгк 0,35; |
тгд 0,20; |
тав 0,10; тг 0,55; |
тк 0,80; |
тд 0,20; |
тл,кп 0,44; |
тгк,кп 0,44; тав,кп 0,12; |
тгд,дп 1,0. |
|
|
|
1.2.1. Расчет по предельно допустимой концентрации СО
В курсовом проекте допускается производить расчет по ПДК вредных газов в тоннеле только для CO.
Расход воздуха, м3/с, требуемый по условию снижения концентрации СО до предельно допустимой:
|
|
|
L J |
a |
|
|
|
|
c |
пк |
c |
|
|
c |
пд |
c |
|
|
|||
Q |
|
|
|
|
m |
q |
к |
|
|
ск |
|
m q |
|
|
сд |
|
|
, (1.1) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
CO |
|
|
|
к |
|
|
|
2 |
|
д д |
|
|
2 |
|
|
||||||
|
|
Va |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
где |
L – длина тоннеля или его участка с одним уклоном, км; |
||||||||||||||||||||
Ja – максимальная часовая интенсивность движения автомобилей, авт./ч (табл. 1.1); Va – средняя скорость движения колонны автомобилей по тоннелю, км/ч (табл. 1.1); – предельно допустимая концентрация СО в воздухе тоннеля, мг/м3 (табл. 1.2), при этом время нахождения транспорта в тоннеле t, мин, определяется по формуле t 60 L
Va , но не менее 5 мин; – концентрация СО в приточном воздухе, обычно =1мг/м3; тк, тд – доли автомобилей с карбюраторными и дизельными двигателями в общем