城市地下互通立交隧道的组合式通风设计方法技术

本发明专利技术公开了一种城市地下互通立交隧道的组合式通风设计方法，在匝道内隧道断面上方修建隔板形成送风道，为匝道修建送风用斜井或竖井及风机房，计算确定各主线隧道、匝道的需风量控制标准，利用网络通风技术为主线隧道配置纵向通风所需要的射流风机，利用半横向送风风机全压计算原理为匝道配置送风风机，验证主隧道及匝道风机在火灾情况下的烟气控制能力并对风机功率进行修正。本发明专利技术将城市地下互通隧道复杂的通风网络拆解为匝道和主线隧道两个部分，简化了通风风机配置形式，降低了风机能耗，更有利于火灾情况下的烟气控制。

Combined ventilation design method for Urban Underground Interchange tunnels

The invention discloses a combined ventilation design method for Urban Underground Interchange tunnels. A partition board is built above the section of the tunnel in the ramp to form an air supply channel, a inclined shaft or a shaft for air supply and a fan room are built for the ramp, and the air demand control standards for each main line tunnel and ramp are calculated and determined. The main line is the network ventilation technology. The tunnel is equipped with jet fans for longitudinal ventilation, and the on-ramp fan is equipped with semi-transverse fan based on the principle of total pressure calculation. The flue gas control ability of the main tunnel and on-ramp fan under fire condition is verified and the fan power is corrected. The invention dismantles the complicated ventilation network of Urban Underground Interchange tunnel into two parts: ramp and main line tunnel, simplifies the configuration form of the ventilator, reduces the energy consumption of the ventilator, and is more conducive to the smoke control in the case of fire.

【技术实现步骤摘要】
城市地下互通立交隧道的组合式通风设计方法
本专利技术涉及公路隧道通风工程设计
，具体涉及一种城市地下互通立交隧道组合式通风设计方法。
技术介绍
为解决城市人口快速增长所引发的城市交通问题，同时考虑城市地面资源的有效利用，城市地下立交已经成为城市交通发展规划的新趋势。与传统地面立交工程相同，地下立交包括匝道与主隧道两个部分，匝道线形弯曲，高程跨越较大，主隧道则往往线形笔直，结构形式相对简单。地下立交存在匝道与匝道、匝道与主隧道的相连互通，整个立交体系形成了复杂的通风网络，而网络中存在的众多分流与汇流节点又使得风流在隧道内的分配形式极为复杂。结合以上几点来看，确定一种合理的、适用于地下互通立交隧道的通风方案成为了一个亟待解决的棘手问题。对于长大公路隧道，国内外所采用的传统通风方式主要可以分为横向、纵向以及组合式三种，几种通风方式各有利弊。纵向式通风具有施工造价低、施工技术难度小等特点，但是对于火灾情况下的烟气处理以及隧道运营条件下的噪声处理问题，横向式通风较纵向式通风而言会有明显优势。目前国内采用较多的通风方案为纵向式通风。但是对于地下立交这种隧道间相互连通且分岔形式复杂的隧道网络而言，在采用单纯的纵向式通风方式时，风量的传递与分配问题会使得隧道内各区段间通风风速差异大且风机功率高，射流风机配置方式复杂。因此，结合城市地下互通立交隧道结构特点，若将结构形式复杂的匝道与主隧道分隔开来，分别采用半横向式和纵向式进行通风，便可以在减小主线隧道及匝道送风量的同时规避匝道与主隧道分汇流节点处的复杂风流分配问题，使得通风形式变得简单。另外，横向通风方式的引入也更加有利于火灾情况下的烟气控制问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是针对城市地下互通立交隧道这一城市交通发展规划新趋势的运营通风问题，从城市地下互通立交隧道结构特点及隧道组成出发，结合传统纵向式和横向式通风特点，提出了一种适用于城市地下互通立交隧道的组合式通风设计方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：城市地下互通立交隧道的组合式通风设计方法，包括以下步骤：A、在匝道内隧道断面上方设置隔板形成送风道；B、为匝道修建送风用斜井或竖井及风机房；C、根据《公路隧道通风设计细则》(JTGTD702-02-2014)计算各主线隧道稀释CO、稀释粉尘以及隧道换气所需的需风量；D、根据《公路隧道通风设计细则》(JTGTD702-02-2014)计算连接主线隧道的各匝道稀释CO、粉尘及换气所需的需风量；E、利用网络通风计算软件，建立包含主隧道和匝道在内的隧道通风网络，为主线隧道配置纵向通风所需要的射流风机；F、根据《公路隧道通风设计细则》(JTGTD702-02-2014)，利用半横向送风风机全压计算原理为匝道配置送风风机；G、利用网络通风计算软件，在主隧道内添加火源，根据设计火灾规模确定临界风速后验证主隧道射流风机在火灾情况下的烟气控制能力，当正常运营条件下的送风风机功率不能满足烟气控制时对风机功率进行修正。H、结合《公路隧道通风设计细则》(JTGTD702-02-2014)确定设计火灾规模确定烟气生成量，并根据半横向排风风机全压计算公式验证匝道风机在火灾情况下排烟能力，当正常运营条件下的送风风机功率不能满足排烟能力时对风机功率进行修正。所述网络通风计算软件如SES等。所述主线隧道通风方式为纵向式通风，其计算采用网络通风技术，计算时对包括主隧道与匝道在内的整个隧道网络建立通风网络图。主隧道采用上面所述的网络通风技术进行计算时除了需要将自然通风力、隧道沿程及局部通风阻力、交通通风力、火灾情况下的火风压力等常规通风力考虑带入计算程序外，还需将匝道风量汇入主隧道对主隧道的通风影响纳入考虑。所述匝道采用送风型半横向通风方式，该通风方式能最大程度地利用交通通风力，减小主隧道内的送风风量和风机功率。所述送风道尺寸应同时结合正常运营条件下的需风量以及火灾情况下的排烟量标准，按照将风道内风速控制在20m/s以内的要求进行修建。当匝道施工期间存在施工辅助斜井时，可将辅助斜井用作所述匝道送风井，不用另外修建。所述送风风机应选用可逆转风机，在计算排烟风机功率时应结合火灾发烟量利用排风型风机全压计算原理进行计算。所述城市地下互通隧道组合式通风方法在正常运营条件下主隧道与匝道的送风能实现明确分工，在火灾情况下主隧道内射流风机能阻止烟气逆流，匝道内风机通过反转能将烟气集中排出隧道。相比于目前国内采用较多的纵向式通风方式而言，该方法能减小风机能耗且更有利于火灾情况下的烟气控制。本专利技术设计方法具有简化复杂城市地下互通立交隧道运营通风风机布置、减小运营通风风机功率以及增加隧道火灾情况下烟气控制效果的优势。随着城市的快速发展并考虑地面资源稀缺的现状，该专利技术具有较为广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术实施例中城市地下互通立交隧道的各主线隧道、匝道以及送风斜井的示意图；图2是本专利技术实施例中匝道隧道断面上方修建的送风道示意图；图3是本专利技术实施例中主隧道通风计算所建立的通风网络示意图；图4是本专利技术实施例中主线隧道纵向通风示意图；图5是本专利技术实施例中匝道送风型半横向通风示意图。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行具体的描述，实施例只用于对本专利技术进行进一步的说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述专利技术的内容作出的一些非本质的改进和调整也属于本专利技术保护的范围。结合附图。本实施例以厦门海沧疏港通道-芦澳路城市地下互通隧道为例。海沧疏港通道工程由南北走向的芦澳路(1-1，1-2)、东西走向的疏港路(2-1,2-2)以及连接芦澳路与疏港路的四条匝道(4,5,6,7)组成。疏港路设计车速为80km/h，芦澳路设计车速为60km/h，匝道设计车速为40km/h，各线路均为单向形成隧道。各线路结构参数统计见表1-1。表1-1各线路结构参数统计下面以该地下互通隧道为例对隧道进行组合式通风设计。详细的设计步骤为：A在匝道内隧道断面上方修建隔板形成送风道。隧道火灾规模按照30MW进行设计时，火灾烟量为60m3/s，再结合匝道正常运营条件下送风风量计算结果，设计时将送风风道尺寸设计为10.8m2。B为匝道修建送风用斜井及风机房。该隧道在施工期间施作了C匝道施工辅助斜井，因此可以预留该施工斜井为匝道进行送风，无需另外修建送风井。送风时将斜井进行分岔改造可分别为CD(5,7)匝道和AB(4，6)匝道送风。C根据《公路隧道通风设计细则》(JTGTD702-02-2014)，计算各主线隧道稀释CO、稀释粉尘以及隧道换气所需的需风量。需风量控制标准的确定需要遵循安全、卫生以及舒适性标准，分别对应满足稀释CO、稀释粉尘以及隧道换气所需要通风风量。具体计算公式可以从《公路隧道通风设计细则》内查得，因此此处仅列出需风量的计算结果，如表1-2所示。表1-2各主线隧道需风量计算结果D根据《公路隧道通风设计细则》(JTGTD702-02-2014)，计算连接主线隧道的各匝道稀释CO、粉尘及换气所需的需风量。求解方法与主线隧道相似，只是在计算隧道换气需风量控制标准时不用考虑隧道换气的最小风速要求。计算得到的各匝道需风量如表1-3所示。表1-3各匝道需风量计算结果匝道线路A匝道(4)B匝道(6)C匝道(7)D匝道(5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.城市地下互通立交隧道的组合式通风设计方法，包括以下步骤：A、在匝道内隧道断面上方设置隔板形成送风道；B、为匝道修建送风用斜井或竖井及风机房；C、根据《公路隧道通风设计细则》(JTGT D702‑02‑2014)计算各主线隧道稀释CO、稀释粉尘以及隧道换气所需的需风量；D、根据《公路隧道通风设计细则》(JTGT D702‑02‑2014)计算连接主线隧道的各匝道稀释CO、粉尘及换气所需的需风量；E、利用网络通风计算软件，建立包含主隧道和匝道在内的隧道通风网络，为主线隧道配置纵向通风所需要的射流风机；F、根据《公路隧道通风设计细则》(JTGT D702‑02‑2014)，利用半横向送风风机全压计算公式为匝道配置送风风机；G、利用网络通风计算软件，在主隧道内添加火源，根据设计火灾规模确定临界风速后验证主隧道射流风机在火灾情况下的烟气控制能力，并在正常运营条件下的送风风机功率不能满足烟气控制时对风机功率进行修正；H、结合《公路隧道通风设计细则》(JTGT D702‑02‑2014)确定设计火灾规模确定烟气生成量，并根据半横向排风风机全压计算公式验证匝道风机在火灾情况下排烟能力，并在正常运营条件下的送风风机功率不能满足排烟能力时对风机功率进行修正。...

【技术特征摘要】
1.城市地下互通立交隧道的组合式通风设计方法，包括以下步骤：A、在匝道内隧道断面上方设置隔板形成送风道；B、为匝道修建送风用斜井或竖井及风机房；C、根据《公路隧道通风设计细则》(JTGTD702-02-2014)计算各主线隧道稀释CO、稀释粉尘以及隧道换气所需的需风量；D、根据《公路隧道通风设计细则》(JTGTD702-02-2014)计算连接主线隧道的各匝道稀释CO、粉尘及换气所需的需风量；E、利用网络通风计算软件，建立包含主隧道和匝道在内的隧道通风网络，为主线隧道配置纵向通风所需要的射流风机；F、根据《公路隧道通风设计细则》(JTGTD702-02-2014)，利用半横向送风风机全压计算公式为匝道配置送风风机；G、利用网络通风计算软件，在主隧道内添加火源，根据设计火灾规模确定临界风速后验证主隧道射流风机在火灾情况下的烟气控制能力，并在正常运营条件下的送风风机功率不能满足烟气控制时对风机功率进行修正；H、结合《公路隧道通风设计细则》(JTGTD702-02-2014)确定设计火灾规模确定烟气生成量，并根据半横向排风风机全压计算公式验证匝道风机在火灾情况下排烟能力，并在正常运营条件下的送风风机功率不能满足排烟能力时对风机功率进行修正。2.如权利要求1所述的城市地下互通立交隧道的组合式通风设计方法，其特征在于：匝道采...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明年，邓涛，于丽，张建斌，刘大刚，童建军，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51