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某過(guò)江隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)選流程構(gòu)建與應(yīng)用

文檔作者：汪紅文檔來(lái)源：中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司華東分公司		更新日期： 2026年08月24日	點(diǎn) 擊數(shù)：
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工程設(shè)計(jì) 2025年10月 第10卷 第19期 總第195期 工程技術(shù)研究
摘要：文章以某過(guò)江隧道為工程依托，綜合考慮多指
標(biāo)通風(fēng)參數(shù)和預(yù)測(cè)交通量，通過(guò)理論計(jì)算不同工況下
的需風(fēng)量，形成“參數(shù)分析—交通量分析—需風(fēng)量計(jì)
算—通風(fēng)排煙優(yōu)選”的隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)選流程。
研究結(jié)果顯示，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)選流程兼顧隧道短長(zhǎng)期
通風(fēng)效能，可為類(lèi)似隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供工程參考。
關(guān)鍵詞：隧道通風(fēng)系統(tǒng)；需風(fēng)量；通風(fēng)方式；排煙模式
Abstract: Based on a river-crossing tunnel, this paper
comprehensively considers multi-index ventilation parameters and predicted traffic volume, and forms a tunnel ventilation system design optimization process
of "parameter analysis-traffic volume analysis-required
airflow calculation-ventilation and smoke extraction
optimization" by theoretically calculating the required airflow under different working conditions. The research results show that the system design optimization process
takes into account the short-term and long-term ventilation efficiency of the tunnel, which can provide engineering reference for the design of similar tunnel
ventilation systems.
Keywords: tunnel ventilation system; required airflow; ventilation mode; smoke extraction mode
中圖分類(lèi)號(hào)：U453.5 ；U459.5
1 研究背景
在城市化進(jìn)程加速與跨江交通需求激增的雙重驅(qū)
動(dòng)下，江底隧道憑借高效、穩(wěn)定的通行優(yōu)勢(shì)，已成為
某過(guò)江隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)選流程構(gòu)建與應(yīng)用
汪　紅
中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司華東分公司，江蘇 南京 210031
Construction and Application of Ventilation System Design Optimization Process for a
River-Crossing Tunnel
WANG Hong
East China Branch of China Railway Major Bridge Reconnaissance &amp;amp; Design Institute Co., Ltd., Nanjing 210031, Jiangsu,
China
DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2025.19.059 .
現(xiàn)代城市交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn) [1]。通風(fēng)系統(tǒng)作為維系
隧道內(nèi)空氣質(zhì)量、保障行車(chē)安全的核心設(shè)施，其設(shè)計(jì)
需精準(zhǔn)應(yīng)對(duì)交通流量、氣候條件及隧道結(jié)構(gòu)差異等復(fù)
雜因素 [2]。針對(duì)這些問(wèn)題，文章標(biāo)識(shí)多項(xiàng)隧道通風(fēng)關(guān)
鍵指標(biāo)，經(jīng)過(guò)需風(fēng)量理論計(jì)算與多方案比選通風(fēng)排煙
模式，形成隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)選流程，可為類(lèi)似隧
道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供技術(shù)參考。
2 工程概況及地質(zhì)條件
某過(guò)江隧道穿越長(zhǎng)江河道、河漫灘、江心洲及長(zhǎng)
江一級(jí)階地，是連接兩岸區(qū)域的重要通道。其線位展
布工程范圍地形平坦，地面高程為 3.40 ～ 11.00 m，地
勢(shì)總體東高西低，工區(qū)覆蓋層以河流沖積物為主，地
層巖性以各式砂巖堆積為主。
3 隧道土建方案
該項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模為超 6 km 的雙向六車(chē)道的城市快
速路，基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際初定“雙管單層斷面方案”，圓隧道
最小直徑為 14.50 m，內(nèi)徑為 13.30 m，管片厚度 0.60 m。
其單向車(chē)道寬度為（3.50+3.50+3.75）m，行車(chē)道限界
凈高 4.50 m。方案設(shè)計(jì)考慮行車(chē)空間、設(shè)備安裝空間
和安全疏散空間，行車(chē)通行效率高，空間利用考慮周
全，設(shè)備步距合理，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)，運(yùn)行安全性高。
4 隧道通風(fēng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
4.1　隧道通風(fēng)參數(shù)
隧道通風(fēng)排煙應(yīng)保證需風(fēng)量與隧道設(shè)計(jì)相匹配， 作者簡(jiǎn)介： 汪紅，女，碩士，工程師，研究方向?yàn)樗淼劳L(fēng)排煙。
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汪　紅：某過(guò)江隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)選流程構(gòu)建與應(yīng)用
設(shè)計(jì)需考慮 CO 設(shè)計(jì)濃度、煙塵設(shè)計(jì)濃度、尾氣排放、
異味、火災(zāi)設(shè)防等通風(fēng)參數(shù) [3]，且均需符合《公路隧道
通風(fēng)設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T D70/2—02—2014）中的規(guī)范。
4.1.1 煙塵設(shè)計(jì)濃度
參考 JTG/T D70/2—02—2014，正常行駛工況下，
60 ～ 80 km/h 時(shí)煙塵設(shè)計(jì)濃度為 0.065 m-1，20 ～ 60
km/h 時(shí)煙塵設(shè)計(jì)濃度為 0.007 m-1 ；阻滯工況下，全程
阻滯（20 km/h）時(shí)煙塵設(shè)計(jì)濃度為 0.008 m-1，局部阻
滯（10 km/h）時(shí)煙塵設(shè)計(jì)濃度為 0.009 m-1 ；養(yǎng)護(hù)維修
作業(yè)時(shí)煙塵設(shè)計(jì)濃度為 0.003 m-1。
4.1.2 CO 設(shè)計(jì)濃度
按照 10 km/h 速度、阻滯段長(zhǎng)度不大于 1 km 計(jì)算，
并按全程平均速度為 20 km/h 校核，取大值。正常行駛
工況（20 ～ 80 km/h）時(shí) CO 設(shè)計(jì)濃度為 114.50 mg/m3 ；
全程阻滯工況（20 km/h）時(shí) 20 min 的 CO 設(shè)計(jì)濃度
為 187.50 mg/m3 ；局部阻滯工況（長(zhǎng)度≤ 1 000 m，速
度 10 km/h）時(shí) 20 min 的 CO 設(shè)計(jì)濃度為 187.50 mg/m3。
4.1.3 尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)
以 2000 年 為 基 準(zhǔn)，CO 基 準(zhǔn) 排 放 量 取 0.007 m3/
（輛·km-1），按每年 2% 遞減，最大折減年限≤ 30 a。
4.1.4 稀釋異味
隧道內(nèi)空間流動(dòng)連續(xù)換氣≥ 3.0 次 /h，取 3.5 次 /h。
4.1.5 火災(zāi)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)
按照同時(shí)只發(fā)生一處火災(zāi)考慮，參考國(guó)內(nèi)類(lèi)似隧
道案例 [4]，火災(zāi)規(guī)模選取 50 MW，火災(zāi)時(shí)縱向排煙段
氣流風(fēng)速≥ 3.5 m/s。
4.2　隧道需風(fēng)量計(jì)算
4.2.1 預(yù)測(cè)交通量
方案預(yù)測(cè)交通量為雙向小客車(chē) 5 708 pcu/d、大客
車(chē) 783 pcu/d、小貨車(chē) 954 pcu/d，合計(jì) 7 445 pcu/d。
4.2.2 隧道煙塵排放及需風(fēng)量
隧道內(nèi)煙塵排放計(jì)算公式如下：
（1）
式中：QVI 為隧道煙塵排放量，m3/s ；qVI 為設(shè)計(jì)期限煙
塵基準(zhǔn)排放量，m3/（veh·km-1）；fa 為車(chē)況系數(shù)；fd 為
行車(chē)密度系數(shù)；fh 為海拔系數(shù)；fiv 為縱坡 - 車(chē)速系數(shù)；
L 為隧道長(zhǎng)度，m ；n 為車(chē)型總類(lèi)別數(shù)；m 為車(chē)型類(lèi)別
序號(hào)，取值從 1 到 n ；Nm 為對(duì)應(yīng)車(chē)型交通量，veh/h ；
fm 為車(chē)型系數(shù)。
隧道內(nèi)稀釋煙塵需風(fēng)量計(jì)算公式如下：
（2）
式中：Qreq(VI) 為隧道稀釋煙塵需風(fēng)量，m3/s ；K 為煙塵
設(shè)計(jì)濃度，m-1。
4.2.3 隧道 CO 排放及需風(fēng)量
隧道內(nèi) CO 排放計(jì)算公式如下：
（3）
式中：QCO 為隧道 CO 排放量，m3/s ；qCO 為設(shè)計(jì)期限
CO 基準(zhǔn)排放量，m3/（veh·km-1）。
隧道內(nèi)稀釋 CO 需風(fēng)量計(jì)算公式為
（4）
式 中：Qreq(CO) 為 隧 道 內(nèi) 稀 釋 CO 需 風(fēng) 量，m3/s ；δ 為
CO 濃 度，取 231.25 mg/m3 ；P0 為 標(biāo) 準(zhǔn) 大 氣 壓，取
101.325 kN/m2 ；P 為隧道大氣壓，kN/m2 ；T 為標(biāo)準(zhǔn)
氣溫，取 273 K ；T0 為隧道氣溫，K。
4.2.4 隧道換氣需風(fēng)量
稀釋異味空氣需風(fēng)量計(jì)算公式如下：
3 600 （5）
（6）
式中：Qreq(ac) 為隧道換氣需風(fēng)量，m3/s ；Ar 為隧道凈空
段面積，m2 ；nδ 為隧道最小換氣頻率；Vac 為隧道換氣
速度，m/s。
若采用縱向通風(fēng)，取式（5）和式（6）最大值作
為最終換氣需風(fēng)量。
4.2.5 火災(zāi)工況下需風(fēng)量
隧道內(nèi)火災(zāi)工況下需風(fēng)量計(jì)算公式如下：
（7）
式中：Qreq(F) 為隧道火災(zāi)工況下需風(fēng)量，m3/s ；Vc 為臨
界風(fēng)速，m/s，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)取 3.5 m/s。
4.2.6 設(shè)計(jì)需風(fēng)量確定
基于式（1）～式（7），可計(jì)算稀釋煙塵、稀釋
CO、換氣和火災(zāi)工況四種條件下的需風(fēng)量 [5]，取其最
大值為設(shè)計(jì)需風(fēng)量 Q，計(jì)算公式如下：
　 （8）
不同運(yùn)行工況下的隧道需風(fēng)量計(jì)算結(jié)果如表 1 所
示，隧道設(shè)計(jì)需風(fēng)量及設(shè)計(jì)風(fēng)速如表 2 所示。由表 1、
表 2 可知，隧道左線設(shè)計(jì)需風(fēng)量為 424.41 m3/s，設(shè)計(jì)
風(fēng)速為 5.14 m/s ；隧道右線設(shè)計(jì)需風(fēng)量為 440.56 m3/s，
設(shè)計(jì)風(fēng)速為 5.34 m/s。
186
工程設(shè)計(jì) 2025年10月 第10卷 第19期 總第195期 工程技術(shù)研究
煙需求，保證江底隧道的安全性。因此，隧道通風(fēng)系
統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)選流程可為同類(lèi)城市江底隧道通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)
計(jì)提供可借鑒的工程技術(shù)參考，推動(dòng)隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)朝
著科學(xué)化、規(guī)范化方向發(fā)展。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 張軍朋.特長(zhǎng)隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)比選及運(yùn)營(yíng)優(yōu)化研究[J].廣東水
利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2025，23（2）：59-62.
[2] 唐上明.某海底盾構(gòu)隧道通風(fēng)排煙方案探討[J].暖通空調(diào)，2024，
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[4] 呂孟天予.長(zhǎng)大公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)中需風(fēng)量的計(jì)算[J].四川建
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[5] 劉威.某公路隧道通風(fēng)方案優(yōu)化與火災(zāi)模擬研究[D].贛州：江西
理工大學(xué)，2022.
[6] 張仁.城市復(fù)雜隧道通風(fēng)排煙系統(tǒng)優(yōu)化研究[J].工程技術(shù)研究，
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5 隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)選流程
5.1　隧道通風(fēng)方式優(yōu)選
該隧道長(zhǎng)度大于 5 000 m，過(guò)江段采用盾構(gòu)法施工，
設(shè)置專(zhuān)門(mén)排煙道。根據(jù)隧道工況，綜合對(duì)比國(guó)內(nèi)類(lèi)似
隧道通風(fēng)方式，采用射流風(fēng)機(jī)誘導(dǎo)型縱向通風(fēng) + 風(fēng)塔的
通風(fēng)方式 [6]。在隧道東西兩側(cè)分別設(shè)置風(fēng)塔，西側(cè)風(fēng)塔高
25.00 m，尺寸為 7.0 m×6.5 m ；東側(cè)風(fēng)塔高 30.00 m，尺
寸為 7.0 m×6.5 m。每洞采用 23 組（共計(jì) 69 臺(tái)）直
徑 1 000 mm 的風(fēng)機(jī)進(jìn)行全射流縱向通風(fēng)，風(fēng)機(jī)縱向間
距為 150 ～ 200 m，曲線段間距 100 m，風(fēng)機(jī)靠近變電
所，以減少電壓降、節(jié)約投資。
5.2　隧道排煙模式優(yōu)選
該隧道采用分段排煙模式。隧道中部盾構(gòu)段采取
重點(diǎn)排煙模式，在盾構(gòu)段隧道布設(shè)約面積為 17 m2 的
頂部排煙道，達(dá)到排煙目的的同時(shí)節(jié)約隧道空間。發(fā)
生火災(zāi)時(shí)，開(kāi)啟火源就近排煙口，引流煙霧。隧道出
入口段明挖段采用縱向排煙方式，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)開(kāi)啟
射流風(fēng)機(jī)，將煙霧從隧道洞口或風(fēng)塔排出。
由此可知，在考慮實(shí)際工況和理論的情況下，得
到有效的隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，據(jù)此形成“參數(shù)分
析—交通量分析—需風(fēng)量計(jì)算—通風(fēng)排煙優(yōu)選”的隧
道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)選流程。隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)選流
程如圖 1 所示。
6 結(jié)束語(yǔ)
考慮城市江底隧道建設(shè)的復(fù)雜性和重要性，必須
對(duì)隧道通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行合理優(yōu)化，以滿足隧道通風(fēng)和排
表 1　不同運(yùn)行工況下的隧道需風(fēng)量計(jì)算結(jié)果
表 2　隧道設(shè)計(jì)需風(fēng)量及設(shè)計(jì)風(fēng)速　單位：m3/s
參數(shù) 左線 右線
Qreq(ac) 424.41 424.41
Qreq(F) 288.96 288.96
Q 424.41 440.56
設(shè)計(jì)風(fēng)速 5.14 5.34
圖 1　隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)選流程示意圖
隧道通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)選
交通量分析
通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)選完成
參數(shù)分析
需風(fēng)量計(jì)算
通風(fēng)方式優(yōu)選
排煙模式優(yōu)選
CO 需風(fēng)量
火災(zāi)需風(fēng)量
全橫向
縱向排煙 重點(diǎn)排煙 其他
半橫向 縱向
其他需風(fēng)量
煙塵需風(fēng)量 換氣需風(fēng)量
CO 濃度
稀釋異味
煙塵濃度
火災(zāi)設(shè)防
尾氣排放
其他參數(shù)
運(yùn)行速度 /
（km·h-1）
左線需風(fēng)量 /（m3·s-1） 右線需風(fēng)量 /（m3·s-1）
Qreq(CO) Qreq(VI) Qreq(CO) Qreq(VI)
80 89.35 289.29 126.76 363.53
60 118.14 287.25 162.26 312.22
40 177.21 352.70 239.96 369.46
20 299.07 390.81 440.56 375.43
10 205.62 189.66 278.44 181.18

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