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1、翠峰山隧道通风照明设计7.1通风设计7.1.1一般规定公路隧道通风设计应综合考虑交通条件，地形，地物，地质条件，通风要求，环境保护要求，火灾时的通风控制，维护与管理水平，分期实施的可能性，建设与运营费用等因素。隧道通风主要是应对一氧化碳（CO）,烟雾和异味进行稀释，隧道通风的目的是供给洞内足够的新鲜空气，并冲淡，排除有害气体和降低风尘浓度，以改善劳动条件，保障作业人员及驾驶员的身体健康，减少安全事故。7.1.2 污染空气的稀释标准我国的CO稀释标准正常运行取250ppm交通阻塞时，阻塞段的平均CO设计浓度取300ppm，经历时间不超过20min。阻塞段的计算长度不超过1km。7.1.3需风量计
2、算对于单向交通，可以用下列经验公式作为区分自然通风与机械通风的限界，判断是否采用机械通风 LN2 （7.1） 式中：L隧道长度（m） N设计交通量（辆/h）取隧道长度2020m，设计交通量按长期考虑取N=1241辆/h，本隧道则用机械通风。稀释CO的需风量计算按公路隧道通风照明设计规范，CO排放量为 （7.2）式中 Qco隧道全长CO的排放量（m3/s） qcoCO的基准排放量（m3/辆km）,可取0.01m3/辆km； fa考虑CO的车况系数，对于高速公路，取1.0； fd车密度系数，对于100km/h设计时速，取0.6；表7.1 车密度系数fd工况车速（km/h）1008070605040
3、302010fd0.60.750.8511.21.5236fh考虑CO的海拔高度系数，可取1.0；fm考虑CO的车型系数，按表6.1.2取值；fiv考虑CO的纵坡车速系数，按规范取1.4；Nm相应车型的设计交通量，见表7.3。表7.2考虑CO的车型系数车车型各种柴油车汽油车小客车旅行车、轻型货车中型货车大型客车、拖挂车1.01.02.55.07.0代入数据到（7-2）得当Vt=100km/h时，Qco= 在各个工况速度下的CO的 排放量如下表所示。表7.4 各工况车速下CO排放量（单位m3/h）工况车速（km/h）1008060402010CO排放量0.01890.02030.02260.03
4、380.07040.1082注：交通阻滞按最长1000km计算。最大CO排放量由上述计算可知在工况车速为10km/h时，CO排放量最大，为稀释CO的需风量隧址设计气温tm=20，换算为绝对温度为T=293K。稀释CO到容许浓度的需风量为 （7.3） 式中：P0标准大气压（kN/m2）,取101.325 kN/m2P隧道内设计气压，P=P0计算得到P=1.041632P0代入数据到（7-3）得Qreq(co)= （2）烟雾排放量为QVI=qVIfa(VI) fdfh(VI) fiV(VI) L(Nmfm(VI) （7.4） 式中：QVI隧道全长烟雾排放量（m3/s）qVI烟雾基准排放量（m3/辆
5、km），可取2.5 m3/辆km；fa(VI)考虑烟雾的车况系数，高速公路取1.0；fh(VI)考虑烟雾的海拔高度系数,可取1.0；fiV(VI)考虑烟雾的纵坡车速系数，按规范取3.1；fm(VI)考虑烟雾的车行系数nD柴油车车型类别系数；L隧道长度，2020m。表7.5考虑烟雾的车型系数fm(VI)柴油车轻型货车中型货车重型货车、大客车、拖挂车集装箱车0.41.01.534代入数据到（7-4）得：当Vt=100km时QVI= 在各个工况速度下的CO的 排放量如下表所示。表7.6 各工况车速下烟雾排放量（单位m3/s）工况车速（km/h）1008060402010烟雾排放量1.4841.604
6、1.6711.8042.0824.164注：交通阻滞时按最长1000m计算。最大烟雾排放量为当车速为10km/h时，因此可由稀释烟雾到设计浓度所需通风量为 （7.5）式中：K烟雾设计浓度m-1，对于设计时速100km/h,取0.0065；代入数据得： （3）稀释空气中异味的需风量取每小时换空气8次，则有Qreq（异）= （4）考虑火灾时排烟的需风量取火灾排烟的风速为Vr=3m/s，则需风量为Qreq(火)=ArVr=63.543=190.62 m3/s综上所述，需风量按较大值取值，故取需风量Q=640.615m3/s7.1.4通风机数量计算隧道内所需升压力有以下三项决定(1)空气在隧道内流动受
7、到的摩擦阻力及出入口损失为 （7.6）式中：Pr自然风阻力，N/m2e隧道入口损失系数，可取0.6,vr隧道设计风速，m/s,本隧道为vr= =7.731m/sr隧道壁面摩阻损失系数，可取0.02空气密度，kg/,可取1.2Dr=隧道断面当量直径 Dr=7.85mAr隧道净空断面积，本隧道为63.54 Cr隧道断面周长, 本隧道为32.38m代入数据得： (2)隧道两洞口等效压差：引起隧道自然风流的两洞口等效压差取Pn=10Pa。(3)交通风所产生的风压： （7.7）式中：pt交通风力(N/m3)隧道内与同向的车辆数,辆隧道内与反向的车辆数, vr隧道设计风速，m/s,本隧道为vr= =7.7
8、31m/s与反向的各工况车速与同向的各工况车速Am汽车等效抗阻面积,可按下式计算。 （7.8）式中：小型车正投影面积，可取2.13m小型车空气阻力系数，可取0.5大型车正投影面积，可取5.37大型车空气阻力系数，可取1.0 大型车混入率，为0.19计算可得汽车等效阻抗面积代入数据到式7-7得根据上述计算，采用可逆转的射流风机可充分利用交通风产生的风压，两洞口存在的等效压差由于较不稳定，应作为阻力计算，因此隧道需要的升压力为Pa(4)1120型射流风机所需台数 1120型射流风机每台的升压力为，由 =0.98m2 =0.0101 =30m/s =0.0517 （7.9） 代入数据得 则：合计需要
9、10台1120型射流风机，按5组布置。7.2照明设计7.2.1照明设计1、中间段照明中间段的照明基本任务是保证停车视距，中间段的照明水平与空气透过率，行车速度以及交通量等因素有关。对于设计时速100km/h,设计交通量为1241辆/h，按规范要求，参照两车道的情况，中间段亮度应为4cd/m2，隧道两侧墙面2m高范围内，宜铺设反射率不小于0.7的墙面材料。灯具布置应满足闪烁频率低于2.5H或高于15HZ，中间段灯具的平面布置形式可采用中线布置、两侧交错布置或两侧对称布置，本设计采用两侧交错布置。紧急停车带宜采用荧光灯光源，其照明亮度应大于7cd/m2，连接通道亮度应大于2cd/m2。中间段的照明
10、选用功率为100W的高压钠灯，以行车中线交错布置，灯具横向安装范围为行车道左右4 m处，安装高度为距路面5 m，纵向间距为5m，灯具纵向与路面保持水平，横向倾角为9o。洞外接近段照明在隧道照明区段中，在隧道洞口（设有光过渡建筑时，则为其入口）前，从注视点到适应点之间的一段道路，在照明上称为接近段。在照明设计中，车速与洞外亮度是两个主要的基准值，本隧道设计车速为100 km/h，洞外亮度参照规范取值为4500cd/m2。由于发耳隧道的所处位置走向近于东西向，因此要采取措施降低洞外亮度。接近段可以采取以下洞外减光措施(1)从接近段起点起，在路基两侧种植常青树；(2)大幅坡面绿化；(3)洞口采用翼墙
11、式时，墙面宜采用冷色调，其反射率应小于0.17；接近段长度应取洞外一个照明停车视距，对于纵坡为1.75%，设计时速为100km/h，取DS=167m。按照公路隧道通风照明设计规范规定，在洞口土建完成时，应采用黑度法进行洞外亮度实测。实测值与设计值的误差如超出25%，应该调整照明系统的设计。洞外亮度实测时应测位置是接近段起点，接近段长度应取洞外一个照明停车视距。接近段照明选用功率为200W的高压钠灯，布置在路基两侧，对称布置，布置高度为5m，纵向间距为4m。2、入口段照明在隧道照明区段中，进入洞口的第一段称为入口段。其照明亮度Lth计算 Lth=kL20(s) （7.10）式中： Lth 入口段
12、亮度（cd/m2）;k入口段亮度折减系数，本隧道按规范取值为0.035 L20(s) 洞外亮度，本隧道设计为4500 cd/m2代入数据得：Lth=0.0354500=157.5cd/m2。入口段长度可以由下式计算 （7-11）式中：h为洞口内净空高度（m），为7. 3m Ds为照明停车视距，按规范取167m。计算得：Dth=1.154167(7.31.5)/ tan10=159.8m入口段的照明由基本照明和加强照明两部分组成，基本照明的灯具布置应按中间段照明考虑，选用100W高压钠灯，灯具横向安装范围为行车道左右4m，安装高度为距路面5 m，纵向间距5m。加强照明400W的高压钠灯，其布置为
13、2个一组，安装高度为距路面5 m，纵向间距1.5m。从洞口以内10m左右处开始布设。过渡段照明过渡段由TR1、TR2、TR3三个照明段组成，与之对应的亮度可分别取Ltr1=0.3Lth=0.3157.5=47.25cd/m2Ltr2=0.1Lth=0.1157.5=15.75cd/m2Ltr3=0.035Lth=0.035157.5=5.5125cd/m2过渡段各照明段的长度根据规范可分别取106m，111m，167m。灯具布置位置与入口段基本照明布置相同，选用400W高压钠灯，间距取5m；加强照明采用400W高压钠灯， TR1段间距2m，TR2段间距8m，TR3段亮度小于中间段照明亮度，所以
14、TR3段照明设计与中间段相同。2个一组布置。出口段照明翠峰山隧道为单向交通隧道，应设置出口段照明，出口段长度取60m，其亮度取中间段亮度的5倍，即为20cd/m2 。其照明同样由基本照明和加强照明组成，基本照明与中间段照明相同，加强照明由功率为400W的高压钠灯组成，其布置为每组两个，均匀布置在基本照明灯具之间。7.2.3隧道照明计算1、中间段照明计算计算资料如下表7.7。表7.7中间段照明计算表光源高压钠灯路面类型水泥混凝土路面功率100W路面宽度W=9m灯具XXXXX灯具安装方式交错排列布置灯具利用系数=0.4灯具间距S=5m灯具光通量=10000 lm灯具养护系数M=0.7灯具布置系数本
15、设计为交错布置N=1用上述方法可计算加强照明对路面平均水平照度为 （7.12）式中：N灯具布置系数，对称布置时取2，交错及中线布置取1； 利用系数； W隧道路面宽度； S灯具间距； M灯具养护系数，可取0.60.7； 灯具额定光通量代入数据得：路面亮度计算：根据公路隧道通风照明设计规范可知，对于水泥砼路面，平均亮度和平均照度之间的关系可按下式计算 （7-13） 本设计取换算系数为13，代入式（7-11），得满足规范要求。2、入口段照明计算 本段照明有基本照明和加强照明组成，基本照明的照度和亮度与中间段相同，加强照明计算见表7.8。表7.8入口段照明计算表光源高压钠灯路面类型水泥砼路面功率400
16、W路面宽度W=9m灯具XXXXX灯具安装方式交错排列布置灯具利用系数=0.4灯具间距S=0.6 m灯具光通量=50000 lm灯具养护系数M=0.7灯具布置系数本设计为对称布置N=1用上述方法可计算加强照明对路面平均水平照度为 = =259.5926（lx） 路面亮度为：基本照明亮度与加强照明亮度的叠加值为=199.43+7.78=207.21cd/m2 157.5cd/m2满足规范要求。3、过渡段照明计算TR1段照明计算与入口段照明计算方法相同，基本照明段与中间段相同，加强段照明计算资料见表7.9。表7.9过渡段TR1照明计算表光源高压钠灯路面类型水泥砼路面功率400W路面宽度W=12.4m
17、续上表灯具XXXXX灯具安装方式交错排列布置光源高压钠灯路面类型水泥砼路面灯具利用系数=0.4灯具间距S=2.0m灯具光通量=50000 lm灯具养护系数M=0.7灯具布置系数本设计为对称布置N=1加强照明对路面平均水平照度为 = =564.516 路面亮度为基本照明亮度与加强照明亮度的叠加值为=43.424+7.78=51.2cd/m2 47.25cd/m2满足规范要求。TR2段照明计算与入口段照明计算方法相同，基本照明段与中间段相同，加强照明计算资料见表7.10。表7.10过渡段TR2照明计算表光源高压钠灯路面类型水泥砼路面功率400W路面宽度W=9 m灯具XXXXX灯具安装方式交错排列布
18、置灯具利用系数=0.4灯具间距S=8 m灯具光通量=500000 lm灯具养护系数M=0.7灯具布置系数本设计为对称布置N=1加强照明对路面平均水平照度为 = =194.44 路面亮度为 基本照明亮度与加强照明亮度的叠加值为=14.96+7.78=22.74 cd/m2 16.8cd/满足规范要求。TR3段照明计算TR3段照明与中间段相同，亮度为7.78cd/5.5cd/。满足规范要求。4、出口段照明计算 与入口段照明计算方法相同，基本照明段与中间段相同，加强段照明计算资料见表7.11。表7.11出口段照明计算表光源高压钠灯路面类型水泥砼路面功率400W路面宽度W=9m灯具XXXXX灯具安装方
19、式交错排列布置灯具利用系数=0.4灯具间距S=6m灯具光通量=50000 lm灯具养护系数M=0.7灯具布置系数本设计为对称布置N=1加强照明对路面平均水平照度为 = =259.26 路面基本亮度为 基本照明亮度与加强照明亮度的叠加值为=19.94+7.78=27.72cd/m2 22.5 满足规范要求。上述各隧道段的照明计算结果表明，本隧道各段的照明设计，包括灯具、数量、布置方式及间距等均是合理的。5、 应急照明规范规定对于长度大于1000米的隧道，应该设置应急照明系统，并保证照明中断时间不超过0.3s，维持时间不超过3min。为配合应急照明系统，应在洞外一定距离设置信号灯或信息板显示警告信
20、息，在启用紧急照明系统是，洞内路面亮度应不小于洞内路面亮度的10%和0.2cd/，在长度大于2000m ，得隧道中应设置避灾引导灯。6、洞外引道照明在隧道洞外引道应布设路灯，由设计规范确定引导照明路面亮度为1.0cd/，长度为60米。7、接近段减光措施接近段采用以下减光措施：1）从接近段起点开始，在路基两侧种植常青树；2）两侧边坡进行大面积绿化。7.3本章小结本章对翠峰山公路隧道进行了通风及照明设计，经过对公路年交通量的计算本隧道需要机械通风，又分别对co，烟雾等进行计算取最大值计算，结果共需要射流机10台，两台一组共设置5组。同时本章还对照明进行了设计，分别对中间段，入口段，过渡段等进行了计算，并确定了灯具的类型和布置方式及间距，最终满足规范对照明的要求。