专利名称：城市隧道竖井型自然通风与防排烟方法
技术领域：
本发明涉及一种城市隧道竖井型自然通风与防排烟技术，主要应用于长度在500 米和1500米之间的城市隧道的通风和发生火灾时的防排烟。
背景技术：
城市公路隧道通风有两种自然通风和机械通风。由《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ 026.1 — 1999)的3.9.1条文规定通风设计时必须考虑火灾对策，长度大于 1500m且交通量较大的隧道应考虑排烟措施，但是由《建筑设计防火规范》(GB 50016-2006)可知通行机动车的隧道只要长度大于500米应设置机械排烟系统。由此 处于500米和1500米之间的城市隧道是否设置机械排烟系统有待探讨。机械通风的主要不足之处一是为了安装通风设备，隧道断面较高，开挖空间较大， 并且在竣工启用后设备维护、电能消耗等费用都很高；二是在隧道出口处，空气污染 浓度高度集中，难以满足环保要求，而市区内设立高空排放的排风塔难度大。结合城 市内工程的实际情况，本发明提出了城市隧道竖井自然通风与防排烟技术。城市隧道 竖井自然通风与防排烟不设置风机，就可以降低隧道断面高度，运行过程中又无需消糾餘，-afe,省傻^i^和运嘈戒本，夷有明显伯经挤性。发明内容本发明提出了一种城市隧道结构系统及一种城市隧道竖并型自然通风与防排烟技 术。所述的结构系统在隧道顶部间断性的设置竖井，采用纵向通风，利用竖井低部产 生的负压和汽车通行过程中产生的风压实现通风，保证隧道内良好的空气环境；利用 竖井低部产生的负压和火灾时的热压实现防排烟，保证隧道内火灾时的安全。一种城市隧道结构系统，包括在城市隧道内设置有自然通风的竖井，竖井上端与地面连通，竖井下端与隧道内 部连通，用于排出隧道内的污染空气和吸入隧道外的新鲜空气，在火灾发生时排出烟 气和热量。所述的自然通风竖井沿隧道长度设置在隧道的顶部或侧上部，自然通风竖井的数 量可以有若干个。自然通风竖井可以沿隧道全长连续设置，及竖井间没有间距；自然 通风竖井也可以沿隧道全长间断设置，竖井间最大距离不大于240米。为了减少外界 风力的干扰和增加竖井低部的负压作用，自然通风竖井的上端可以加风帽。所述的自然通风竖井如果受地表构筑物限制，自然通风量不能满足需要时可以在 狭窄竖井内加辅助风机，风机风量1800-20000m3/h。本发明所述的自然通风竖井的位置和截面形状可以根据实际条件做通用手段的改变。一种城市隧道竖井型自然通风与防排烟技术，包括釆用城市隧道结构系统构建的城市隧道。主要构建长度在500米和1500米之间的城市隧道。根据城市隧道的地面具体情况设置自然通风的竖井。自然通风竖井沿隧道 长度设置在隧道的顶部或侧上部，自然通风竖井的数量可以有若干个。 所述的自然通风竖井如果受地面构筑物的限制，单个通风竖井的开口面积和形状可以改变，自然通风竖井可以有若干个，竖井开口面积不小于隧道顶部面积的2.6%。 所述的城市隧道竖井型自然通风与防排烟技术适用于双洞双向通车的隧道，也适 用于单洞双向通车的隧道，只是自然通风竖并的设置方式有所不同。本发明的优点在于-(1) 在隧道纵向方向上设置了通风竖井，隧道内空气可以和隧道外空气及时互换， 降低了隧道内空气污染浓度聚集的速度。火灾发生时，减少了烟雾纵向蔓延的危害， 提高了人员逃生和救援的安全性。(2) 适用于拱形、矩形等各种截面积的单、双向城市隧道。(3) 采用这种技术大大节省了隧道建设和运营成本，且降低了隧道出口污染物排 放浓度。(4) 隧道的顶部或侧上部的显然可以充分利用地面条件，使不具备竖直坚井的隧 道内亦能设计自然通风条件。(5) 与强制通风的结合显然能应付紧急情况，而且平时节能效果好。
图l城市隧道竖井型自然通风与防排烟系统纵断面结构示意2采用竖并型自然通风与防排烟的隧道竖井设置示意图(俯视)图3采用竖井型自然通风与防排烟的隧道另一种竖井设置示意图(俯视)图4图2中A-A剖面位置上横断面示意5图3中A-A剖面位置上横断面示意中rm^3lTO井 2、自然通风竖井3、隧道入口 4、隧道出口5、隧道内车辆具体实施方式
参见图1，隧道有两个端口，隧道进口 3和隧道出口 4，在实际应用中即使隧道有 多个端口本技术也依然使用，系统工作的原理相同只是具体的自然通风竖井的设置位 置和数量不同。根据需要在隧道顶部或侧上部设置若干个通风竖井，参见图1上的竖井1和竖井 2。通风竖井可沿隧道全长设置，也可沿隧道分段设置。竖井位置、截面形状和面积 可根据实际条件做通用手段的改变，竖井间的最大距离不宜大于250米。参见图l，在正常运行时，隧道内车辆5前方的空气受到挤压，从车辆5前方的 竖井排出，隧道内车辆5后方空气由于负压的作用从竖井流向隧道内进行补充。在系 统工作的过程中任何竖井都可能作为排气口和进气口。当火灾发生时，隧道内所有车 辆停止运动，由于热压和竖井底部负压的作用，离发生火灾车辆最近的竖井作为排烟 口，远离发生火灾车辆的竖井作为进风口。图2和图3分别表示了两种不同形式的竖井设置方式。图2表示双向车道的上行 车道和下行车道的竖井可以并排设置，图3表示双向车道的上行车道和下行车道的竖 井也可以交错排列，在隧道全长上表现为竖井错落分布。隧道的横截面形状可以是矩 形，也可以是梯形或其他形状，根据实际情况设置自然通风竖井的位置。图4表示了在图2中A-A剖面位置上自然通风竖井的设置方式，自然通风竖井并 排设置在隧道的侧上部。图5表示了在图3中A-A剖面位置上自然通风竖井的设置 方式，自然通风竖井交错设置在隧道的侧上部。上述的竖井出口处可设置风帽，增强通风及防排烟效果。本发明应用于单洞双向通车隧道时，自然通风竖井可以设置在隧道的顶部。自然 通风竖井可以连续设置，也可以间断性的设置，具体实施方式
与上述的双洞双向通车 隧道在技术上相同。
权利要求
1、一种城市隧道结构系统，其特征在于该系统在隧道内设置有自然通风的竖井，竖井上端与地面连通，竖井下端与隧道内部连通。
2、 根据权利要求书1所述的城市隧道结构系统，其特征是自然通风竖井 沿隧道长度设置在隧道的顶部或侧上部，自然通风竖井可以有若干个。
3、 根据权利要求书1所述的系统，其特征是自然通风竖井可以沿隧道全长连续设置，竖井间最大距离不大于240米。
4、 根据权利要求书1所述的城市隧道结构系统，其特征是自然通风竖井的上端可以加风帽，狭窄竖井内可以加辅助风机，风机风量1800-20000m7h 。
5、 一种城市隧道竖井型自然通风与防排烟方法，采用自然通风的竖井对隧 道进行通风与防排烟，其特征在于该系统在城市隧道内设置有自然通风的竖 井，.竖井上端与地面连通，竖井下端与隧道内部连通。
6、 根据权利要求书5所述的方法，其特征是这种方法主要应用于长度在 500米和1500米之间的城市内隧道的通风和防排烟。
7、 根据权利要求书5所述的方法，.其特征是自然通风竖井沿隧道长度设 置在隧道的顶部或侧上部，自然通风竖井可以有若干个。
8、 根据权利要求书5所述的方法，其特征是自然通风竖井可以沿隧道全 长连续设置，也可以沿隧道全长间断设置，自然通风竖井间的最大距离不大于 240米。
9、 根据权利要求书5所述的方法，其特征是自然通风竖井的开口面积不 小于隧道顶部面积的2.6%。
10、 根据权利要求书5所述的方法，其特征是自然通风竖井的上端可以 加风帽，狭窄竖井内可以加辅助风机，风机风量1800-20000ra3/h。
全文摘要
本发明公开了一种城市隧道结构系统，包括在城市隧道内设置有自然通风的竖井，竖井上端与地面连通，竖井下端与隧道内部连通。竖井沿隧道长度设置在隧道的顶部或侧上部，竖井可以有若干个。自然通风竖井可以沿隧道全长连续设置，也可以沿隧道全长间断设置，竖井间的最大距离不宜大于240米。自然通风竖井的上端可以加风帽，自然通风量不足时可以加辅助风机。本发明还公布了采用上述结构系统的城市隧道竖井型自然通风与防排烟技术，该技术适用于单洞双向通车的隧道，也适用于双洞双向通车的隧道。本发明解决了长度在500米和1500米之间的城市隧道通风和防排烟的问题，大大节省了隧道建设和运营成本，且降低了隧道出口污染物排放浓度。
文档编号E21F1/18GK101275468SQ200810023450
公开日2008年10月1日 申请日期2008年4月11日 优先权日2008年4月11日
发明者唐志坚, 朱培根, 健 梅, 樊白桦, 艳 童, 范良凯, 茅靳丰, 锐 邹, 邹建平, 钟星灿, 龚延风 申请人:南京市建设委员会;南京市城市建设投资控股(集团)有限责任公司;南京城建项目建设管理有限公司;中铁二院工程集团有限责任公司;中国人民解放军理工大学工程兵工程学院;南京工业大学