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 nm ⋅（人）计算。

（2）、按同时爆破的最多炸药量计算32944.27/min Q m === 式中 A ——同时爆破的炸药量（kg ）；S ——坑道的断面面积（2m ）；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，155s AL =+。

（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：1711.31(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 53.57g 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：22m L v h d gλγ=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：28m LUh v gSλγ⋅=⋅⋅由于风道流量g Q =334753.855/min 79.23/m m s =，则/g v Q S =，令8gλγα=（沿程阻力系数，单位为），于是有：23gm LUQ h Sα=根据查寻管道摩擦阻力系数表可知α取240.0003/N s m ⋅，于是有：22330.00031770 4.08479.235786.351.33g m LUQ h pa S α⨯⨯⨯=== （2）局部阻力（j h ）假设，风管中途必须绕过一障碍物，不能完全按照直线方式进行布置。

在风管的转折处就会受到局部阻力的影响。

假设，风管的布置如下图：图1：风管布置图根据上图，该风管有2处出现了四个转折点及30度的转角，每一个转折点和转角的局部阻力应该分开计算，最后将所有局部阻力相加之和就是总局部阻力j h 。

根据转折处角度，当26α=︒时，0.126ξ=；当43α=︒时，0.400ξ=；转角处当30α=︒时，0.07ξ=。

/g v Q S =，312/N m γ=可以得到局部阻力公式为：251234521222() 1.224()79.231.224(0.070.1260.1260.4000.400)1.334873.61gji i Q hh h h h h Spaξ==⨯++++==⨯⨯++++=∑∑于是可以算出4873.61j h pa = （3）、正面阻力（z h ）当通风面积受阻的时候，会在受阻区域出现过风断面减小后在增大这一现象，相应地会增加风流阻力，一般可用如下公式计算：230.612()m z m S Q h S S ϕ=⋅- 公路隧道一般采用卡车装载隧道中的运送道渣，假设该卡车等效在通风管的受风面积为0.3平方米，并且正面阻力系数ϕ为0.8。

则：23230.612()0.379.230.6120.8(1.330.3)843.78m z m S Q h S S paϕ=⋅-⨯=⨯⨯-= 于是5786.354873.61843.7811503.74zz z m j h h h h pa =++=++=∑∑∑ 所以，风管总阻力为11503.74zz h pa =。

三、风机的选择及布置3.1、机械设备的选型通过计算，需要提供的风量为379.23/g Q m s =，需要提供的风压力为11503.74zz h pa=。

选择风机时，需要的风流量331.1 1.179.2387.153/5229.18/min g Q Q m s m ≥=⨯==，取35300/min m 通风量。

而需要提供的风压力为 1.3111503.7415069.90jy zz h Ph pa ≥=⨯=，取15100pa 。

合理的通风方案要求通风系统设计合理，风机风管相匹配。

如果片面追求大风量风机，而风管直径小，或者风管直径大而风机风量小，都难以保证好的通风效果。

1.风机：根据计算风机应提供的风量和风压及现有设备选型。

压入式通风机采用对旋式轴流通风机，其额定风量为35300/min m ，风压为15100pa 。

对旋式轴流通风机主要技术指标2.风管：一般情况下，取开挖面积的1/25～1/20为柔性风管过风面积，同时要使风管与风机相匹配，据此选配直径为1.3m的（压入式）PVC塑布软管，每节长10m，软风管接头方式为双反边拉链式接头，安装方便、密封性能好。

3.2、通风方式的选择与确定通风方式采用大功率通风机将新鲜空气压送到掌子面，然后将废气从里往外挤出。

这种通风方式适应于短距离下坡道隧道，而我们施工是0.3和－0.8%的上下坡隧道。

1、洞外风机安装为了保证压入较好的新鲜空气，风机安装于洞外距洞口约30m处，为了使通风机运转平稳，我们用浆砌片石砌筑1.5m高的机座，将通风机固定在上面，并用螺杆连接牢固。