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某過江隧道通風系統設計優選流程構建與應用

文檔作者：汪紅文檔來源：中鐵大橋勘測設計院集團有限公司華東分公司		更新日期： 2026年08月24日	點擊數：
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184
工程設計 2025年10月 第10卷 第19期 總第195期 工程技術研究
摘要：文章以某過江隧道為工程依托，綜合考慮多指
標通風參數和預測交通量，通過理論計算不同工況下
的需風量，形成“參數分析—交通量分析—需風量計
算—通風排煙優選”的隧道通風系統設計優選流程。
研究結果顯示，該系統設計優選流程兼顧隧道短長期
通風效能，可為類似隧道通風系統設計提供工程參考。
關鍵詞：隧道通風系統；需風量；通風方式；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
中圖分類號：U453.5 ；U459.5
1 研究背景
在城市化進程加速與跨江交通需求激增的雙重驅
動下，江底隧道憑借高效、穩定的通行優勢，已成為
某過江隧道通風系統設計優選流程構建與應用
汪　紅
中鐵大橋勘測設計院集團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 .
現代城市交通網絡的關鍵節點 [1]。通風系統作為維系
隧道內空氣質量、保障行車安全的核心設施，其設計
需精準應對交通流量、氣候條件及隧道結構差異等復
雜因素 [2]。針對這些問題，文章標識多項隧道通風關
鍵指標，經過需風量理論計算與多方案比選通風排煙
模式，形成隧道通風系統設計優選流程，可為類似隧
道通風系統設計提供技術參考。
2 工程概況及地質條件
某過江隧道穿越長江河道、河漫灘、江心洲及長
江一級階地，是連接兩岸區域的重要通道。其線位展
布工程范圍地形平坦，地面高程為 3.40 ～ 11.00 m，地
勢總體東高西低，工區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
該項目建設規模為超 6 km 的雙向六車道的城市快
速路，基于現場實際初定“雙管單層斷面方案”，圓隧道
最小直徑為 14.50 m，內徑為 13.30 m，管片厚度 0.60 m。
其單向車道寬度為（3.50+3.50+3.75）m，行車道限界
凈高 4.50 m。方案設計考慮行車空間、設備安裝空間
和安全疏散空間，行車通行效率高，空間利用考慮周
全，設備步距合理，結構穩定性強，運行安全性高。
4 隧道通風系統方案設計
4.1　隧道通風參數
隧道通風排煙應保證需風量與隧道設計相匹配， 作者簡介： 汪紅，女，碩士，工程師，研究方向為隧道通風排煙。
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汪　紅：某過江隧道通風系統設計優選流程構建與應用
設計需考慮 CO 設計濃度、煙塵設計濃度、尾氣排放、
異味、火災設防等通風參數 [3]，且均需符合《公路隧道
通風設計細則》（JTG/T D70/2—02—2014）中的規范。
4.1.1 煙塵設計濃度
參考 JTG/T D70/2—02—2014，正常行駛工況下，
60 ～ 80 km/h 時煙塵設計濃度為 0.065 m-1，20 ～ 60
km/h 時煙塵設計濃度為 0.007 m-1 ；阻滯工況下，全程
阻滯（20 km/h）時煙塵設計濃度為 0.008 m-1，局部阻
滯（10 km/h）時煙塵設計濃度為 0.009 m-1 ；養護維修
作業時煙塵設計濃度為 0.003 m-1。
4.1.2 CO 設計濃度
按照 10 km/h 速度、阻滯段長度不大于 1 km 計算，
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 CO 設計濃度為 114.50 mg/m3 ；
全程阻滯工況（20 km/h）時 20 min 的 CO 設計濃度
為 187.50 mg/m3 ；局部阻滯工況（長度≤ 1 000 m，速
度 10 km/h）時 20 min 的 CO 設計濃度為 187.50 mg/m3。
4.1.3 尾氣排放標準
以 2000 年 為 基 準，CO 基 準 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
隧道內空間流動連續換氣≥ 3.0 次 /h，取 3.5 次 /h。
4.1.5 火災設防標準
按照同時只發生一處火災考慮，參考國內類似隧
道案例 [4]，火災規模選取 50 MW，火災時縱向排煙段
氣流風速≥ 3.5 m/s。
4.2　隧道需風量計算
4.2.1 預測交通量
方案預測交通量為雙向小客車 5 708 pcu/d、大客
車 783 pcu/d、小貨車 954 pcu/d，合計 7 445 pcu/d。
4.2.2 隧道煙塵排放及需風量
隧道內煙塵排放計算公式如下：
（1）
式中：QVI 為隧道煙塵排放量，m3/s ；qVI 為設計期限煙
塵基準排放量，m3/（veh·km-1）；fa 為車況系數；fd 為
行車密度系數；fh 為海拔系數；fiv 為縱坡 - 車速系數；
L 為隧道長度，m ；n 為車型總類別數；m 為車型類別
序號，取值從 1 到 n ；Nm 為對應車型交通量，veh/h ；
fm 為車型系數。
隧道內稀釋煙塵需風量計算公式如下：
（2）
式中：Qreq(VI) 為隧道稀釋煙塵需風量，m3/s ；K 為煙塵
設計濃度，m-1。
4.2.3 隧道 CO 排放及需風量
隧道內 CO 排放計算公式如下：
（3）
式中：QCO 為隧道 CO 排放量，m3/s ；qCO 為設計期限
CO 基準排放量，m3/（veh·km-1）。
隧道內稀釋 CO 需風量計算公式為
（4）
式 中：Qreq(CO) 為 隧 道 內 稀 釋 CO 需 風 量，m3/s ；δ 為
CO 濃 度，取 231.25 mg/m3 ；P0 為 標 準 大 氣 壓，取
101.325 kN/m2 ；P 為隧道大氣壓，kN/m2 ；T 為標準
氣溫，取 273 K ；T0 為隧道氣溫，K。
4.2.4 隧道換氣需風量
稀釋異味空氣需風量計算公式如下：
3 600 （5）
（6）
式中：Qreq(ac) 為隧道換氣需風量，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，取式（5）和式（6）最大值作
為最終換氣需風量。
4.2.5 火災工況下需風量
隧道內火災工況下需風量計算公式如下：
（7）
式中：Qreq(F) 為隧道火災工況下需風量，m3/s ；Vc 為臨
界風速，m/s，根據標準取 3.5 m/s。
4.2.6 設計需風量確定
基于式（1）～式（7），可計算稀釋煙塵、稀釋
CO、換氣和火災工況四種條件下的需風量 [5]，取其最
大值為設計需風量 Q，計算公式如下：
　 （8）
不同運行工況下的隧道需風量計算結果如表 1 所
示，隧道設計需風量及設計風速如表 2 所示。由表 1、
表 2 可知，隧道左線設計需風量為 424.41 m3/s，設計
風速為 5.14 m/s ；隧道右線設計需風量為 440.56 m3/s，
設計風速為 5.34 m/s。
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工程設計 2025年10月 第10卷 第19期 總第195期 工程技術研究
煙需求，保證江底隧道的安全性。因此，隧道通風系
統設計優選流程可為同類城市江底隧道通風系統的設
計提供可借鑒的工程技術參考，推動隧道通風設計朝
著科學化、規范化方向發展。
參 考 文 獻
[1] 張軍朋.特長隧道通風系統設計比選及運營優化研究[J].廣東水
利電力職業技術學院學報，2025，23（2）：59-62.
[2] 唐上明.某海底盾構隧道通風排煙方案探討[J].暖通空調，2024，
54（增刊1）：168-170.
[3] 魏雨陽，狄育慧.隧道通風設計與施工技術研究[J].建筑技術，
2025，56（7）：844-847.
[4] 呂孟天予.長大公路隧道通風設計中需風量的計算[J].四川建
材，2025，51（7）：171-174.
[5] 劉威.某公路隧道通風方案優化與火災模擬研究[D].贛州：江西
理工大學，2022.
[6] 張仁.城市復雜隧道通風排煙系統優化研究[J].工程技術研究，
2023，8（6）：174-176.
5 隧道通風系統設計優選流程
5.1　隧道通風方式優選
該隧道長度大于 5 000 m，過江段采用盾構法施工，
設置專門排煙道。根據隧道工況，綜合對比國內類似
隧道通風方式，采用射流風機誘導型縱向通風 + 風塔的
通風方式 [6]。在隧道東西兩側分別設置風塔，西側風塔高
25.00 m，尺寸為 7.0 m×6.5 m ；東側風塔高 30.00 m，尺
寸為 7.0 m×6.5 m。每洞采用 23 組（共計 69 臺）直
徑 1 000 mm 的風機進行全射流縱向通風，風機縱向間
距為 150 ～ 200 m，曲線段間距 100 m，風機靠近變電
所，以減少電壓降、節約投資。
5.2　隧道排煙模式優選
該隧道采用分段排煙模式。隧道中部盾構段采取
重點排煙模式，在盾構段隧道布設約面積為 17 m2 的
頂部排煙道，達到排煙目的的同時節約隧道空間。發
生火災時，開啟火源就近排煙口，引流煙霧。隧道出
入口段明挖段采用縱向排煙方式，在火災發生時開啟
射流風機，將煙霧從隧道洞口或風塔排出。
由此可知，在考慮實際工況和理論的情況下，得
到有效的隧道通風系統設計方案，據此形成“參數分
析—交通量分析—需風量計算—通風排煙優選”的隧
道通風系統設計優選流程。隧道通風系統設計優選流
程如圖 1 所示。
6 結束語
考慮城市江底隧道建設的復雜性和重要性，必須
對隧道通風系統進行合理優化，以滿足隧道通風和排
表 1　不同運行工況下的隧道需風量計算結果
表 2　隧道設計需風量及設計風速　單位：m3/s
參數 左線 右線
Qreq(ac) 424.41 424.41
Qreq(F) 288.96 288.96
Q 424.41 440.56
設計風速 5.14 5.34
圖 1　隧道通風系統設計優選流程示意圖
隧道通風系統優選
交通量分析
通風系統優選完成
參數分析
需風量計算
通風方式優選
排煙模式優選
CO 需風量
火災需風量
全橫向
縱向排煙 重點排煙 其他
半橫向 縱向
其他需風量
煙塵需風量 換氣需風量
CO 濃度
稀釋異味
煙塵濃度
火災設防
尾氣排放
其他參數
運行速度 /
（km·h-1）
左線需風量 /（m3·s-1） 右線需風量 /（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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