长大隧道沥青铺装有害气体分析与节能通风技术研究

发布时间：2020-11-09 20:17

　　 在长大隧道沥青路面铺装过程中,通风是制约施工的关键因素。高效的通风装备配置,不仅能改善高温、多烟、可见度低的施工环境,保障施工人员健康,还可提高施工质量,节约能源。目前对长大隧道沥青铺装过程中通风技术的研究比较欠缺,本文针对长大隧道沥青路面施工空间环境污染问题,建立了隧道沥青铺装节能通风系统,该系统能根据不同污染程度调整风机输出风量,实现隧道沥青铺装过程中的节能通风。通过分析隧道沥青路面施工工艺特点,可得隧道沥青路面施工主要污染物为施工机械尾气及沥青混合料烟气。高温沥青混合料排放的主要污染物为沥青烟、苯可溶物、苯并[a]芘;施工机械排放的主要污染物为CO、NO、NO_2、SO_2、HC。铺装过程中易形成高温、多烟、可见度低的施工环境。在无外界风压的情况下,应用FLUENT及COMSOL有限元软件对沥青铺装空间空气传热传质进行模拟,并进行现场实验检测。结果显示,沥青混合料温度高于140℃时,其有害物排放速率较快;铺装过程空气流动紊乱,在施工人员工作区域,距隧道底部2米范围内,空气温度易超过40℃,有害物浓度较高。通过公式推导得出通风热量平衡方程、污染物稀释方程和通风过程中施工空间环境变化规律。通过分析单台风机、多台风机工作特点,得到风机联合工作特性,根据该特性对铺装作业面风机位置进行布设。由于长大隧道自然风较富足,因此在机械通风时,监测隧道各段自然风风向,确定了利用自然风的策略。基于风机变频技术,运用BP神经网络算法、模糊PID算法及与或门控制回路,建立隧道沥青铺装通风节能系统,通过监测隧道环境参数,控制铺装空间通风量大小。依托实体工程,通过Matlab软件对该系统进行模拟,应用BP神经网络算法对传感器监测数据进行处理;利用模糊PID算法控制变频器对主风机供风量进行调节;结合与或门回路控制辅助风机开启台数,实现隧道铺装过程中的节能通风。模拟结果显示,该系统响应迅速,控制效果良好。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U455;X73
【部分图文】：

成功用于隧道路面铺装[1]。公路隧道沥青铺装示意图，见图1.1。图 1.1 公路隧道沥青铺装示意图隧道沥青路面过程中，当采用传统的热拌沥青混合料（HMA）时，混合料及施工机械污染物排放严重；当采用温拌沥青混合料进行路面铺装时，施工机械有害物质排放仍然较严重。随着公路隧道愈来愈多且里程愈来愈长，隧道沥青铺装过程中的污染问题，已经逐渐引起广泛关注。施工过程中的空气污染物除了热拌沥青混合料散发的 CO、NO、NO2、SO2和沥青烟等有害物质外，还包括摊铺机和压路机等施工机械发动机排放的尾气、运料汽车排放的尾气以及粉尘等[2]。在长大隧道的沥青路面施工时，由于隧道跨度大，铺装空间空气流动较慢。施工

检查基层质量 基层处理 砌筑构筑物 浇洒透层沥青摊铺底面层 摊铺中面层 摊铺表面层 开放交通制备沥青混合料图 2.1 沥青路面面层工序安排流程图隧道沥青路面施工时，常采用热拌沥青混合料和温拌沥青混合料。通常热拌沥青混合料（简称 HMA）拌和后温度不低于 150℃，摊铺和碾压时的温度不低于 140℃。温拌沥青混合料拌和温度一般保持在 130℃~135℃，摊铺和压实路面的温度为110℃~120℃，相对于 HMA，温度降低了 30℃左右[27]。隧道内沥青路面通常采用单台摊铺机铺装，沥青路面施工时，通过前期准备工作加热熨平板和安装找平装置，调整摊铺机速度进行铺装，同时检查摊铺层厚度。摊铺机行驶速度为 2~6m/min，压路机紧随摊铺机之后，对高温路面进行初压、复压、终压。隧道沥青路面单机铺装示意图，见图 2.2。

长安大学硕士学位论文在路面加宽处采用两台摊铺机组成梯队联合摊铺，单幅路面一次成形，摊铺过程中控制两台摊铺机速度均匀一致，摊铺速度控制在 2~6m/min，保证两台摊铺机摊铺厚度一致、横坡度一致、摊铺平整度一致、振动频率一致，两机摊铺接缝平整。隧道沥青混凝土双机联铺示意图，见图 2.3。
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本文编号：2876917