Как выполняется проектирование вентсисем тоннелей

В условиях плотной городской застройки для преодоления естественных природных препятствий (рек, озер, пролив и горных образований) требуется строительство тоннелей. Это капитальные подземные сооружения, возведенные по уникальному проекту, средний срок эксплуатации которых составляет 100-150 лет. Поэтому к ним предъявляются серьёзные требования по безопасности, надёжности и ремонтопригодности. Одно из главных условий успешной эксплуатации – производительная и стабильная вентиляция тоннелей. Разработкой планов для каждого конкретного случая занимаются ведущие НИИ, а также частные организации. Решение сложной задачи требует участия квалифицированных специалистов.

Необходимость вентилирования

Система воздухообмена железнодорожных и автомобильных тоннелей призвана обеспечить приемлемые условия микроклимата, а также обезопасить людей во время пожара. Она должна поддерживать расчётную температуру, влажность и чистоту воздуха, а так же предотвращать обледенение дорожного полотна и стен, обеспечивать видимость в пределах норм, указанных в СНиП 2.05.02-85* «Автомобильные дороги».

В тоннеле движение воздуха, образование пара и изменение температуры происходит по своим законам. За поддержание основных параметров отвечает искусственная вентиляция с механическим побуждением. Она функционирует за счёт набора устройств, мощность которых определяется расчётным путем.

Особенности вентиляции тоннелей

Главное отличие системы вентилирования автодорожных и железнодорожных тоннелей от других инженерных сооружений – значительная протяженность и заглубленность. Это сказывается на схеме движения воздуха и мощности вентиляторов.

Основные особенности обеспечения воздухообмена в тоннелях:

  • Согласно нормативной документации система искусственного вентилирования предусматривается для автотранспортных и железнодорожных сооружений длиной более 400 м.
  • Инженерные объекты, протяжённостью 150-400 м, проветриваются естественным образом. Принудительная вентиляция предусматривается, когда не удаётся достичь нормативного показателя предельно допустимой концентрации газов (ПДК). Это возможно из-за сложной конфигурации, перепадов высот, интенсивности движения транспорта.
  • Объекты, протяжённостью менее 150 метров, не оборудуются искусственной вентиляцией. Воздух перемещается за счёт разности давления, поршневого эффекта от автомобильного или железнодорожного транспорта.
  • Двигатели внутреннего сгорания выделяют более 100 вредных химических веществ, среди которых углекислый газ, окись азота, углеводородные соединения и альдегиды. Они скапливаются в воздушном пространстве, повышая ПДК. Только принудительная вентиляция способна удалить вредные примеси.
  • В железнодорожных тоннелях нет проблем с выхлопными газами. Существует другая опасность – природные газы. Они проникают через трещины железобетонного покрытия.

Нормы проектирования

Главное в системе вентилирования уникальных инженерных сооружений – оборудование: оно создаёт воздушные потоки и удаляет вредные примеси. Расчёт ведется по трем режимам работы, которые зависят от загруженности и средней скорости движения транспортной единицы:

  • Нормативный. Воздухообмен рассчитывается по максимальной загруженности объекта, при максимально допустимой скорости движения.
  • Замедленный. Расчёт ведется для бесперебойного движения со средней скоростью 20 км/ч.
  • Пробка. Кратность воздухообмена определяется исходя из полной загруженности, со средним временем простоя 15 минут.

Основной показатель качества воздуха для проектировщика - предельно допустимая концентрация вредных соединений, её значения для конкретных условий движения указаны в ГОСТ 12.1.005. Например, ПДК окиси углерода для нормативной схемы движения должна составлять не более 200 мг/м3.

Второй важный параметр проектирования вентсистем уникальных сооружений - аварийное вентилирование при пожаре. Нормами допускается использование вентиляции только с механическим побуждением, реверсивного типа действия. Она должна соответствовать нескольким параметрам:

  1. Сохранять устойчивый воздушный поток.
  2. Очищать от дыма пути эвакуации. Для этого используется искусственный подпор воздуха под давлением 20 Па.
  3. Расчётное время изменения направления воздушного потока при срабатывании дымовых или термических датчиков не более 5 минут.

Интенсивность движения воздуха при искусственной вентиляции тоннелей рассчитывается исходя из работы вентиляторов и гравитационных сил, вызванных передачей тепловой энергии через стенки подземного сооружения. В железнодорожных подземных сооружениях учитываются гравитационные силы, вызванные скоростным движением подвижного состава. Предельный уровень шума определяется по ГОСТ 12.1.003.

Типы вентиляции

Главная цель проекта – определение типа вентиляционной системы. Выделяют три вида: естественная, продольная и поперечная.

Естественная

Самая простая схема. Движение воздушных масс осуществляется за счёт разности давлений внутри и снаружи инженерного сооружения. Подходит для устройства в прямых тоннелях, протяжённостью до 150 метров, с неизменным уровнем горизонта. Не применяется для удаления продуктов горения во время пожара.

Продольная

Схема продольной вентиляции с шахтами

Схема вентилирования предусматривает движение воздушных масс вдоль оси тоннеля. Важную роль играют три фактора: естественная тяга, принудительное вентилирование и поршневой эффект от подвижного состава.

Продольная схема применяется для коротких тоннелей, где нет возможности «продуть» всю длину. Используются вентиляторы реверсивного действия, способные менять направление движения воздуха. Для усиления поршневого эффекта вентиляторы дуют в сторону движения автомобильного потока. Таким образом, увеличивается интенсивность проветривания.

В продольной схеме часто используются вертикальные шахты. Они эффективны для тоннелей со значительным заглублением. Для этих целей не обязательно бурить специальные шахты, могут быть использованы технологические, сделанные в процессе строительства.

Поперечная

Схема поперечной вентиляции

Поперечная система вентиляции применяется для устройства вентиляции в автомобильных и железнодорожных тоннелях значительной протяженности. Поперечная схема подразумевает наличие каналов: одни работает на приточку, другой на вытяжку. Воздух перераспределяется поперёк оси подземного сооружения. Два канала значительно увеличивают диаметр тоннеля, что повышает сметную стоимость.

Расположение вентканалов зависит от формы подземного сооружения: в круглых тоннелях они располагаются сверху и снизу; в сооружениях в форме подковы закладываются в верхней части над дорожным полотном. Это позволяет более эффективно распределять потоки: воздух подается через основную ветку в боковые, находящиеся в стенах, а оттуда через решётки поступает во внутреннюю часть туннеля. Проблема может возникнуть с распределительной перегородкой между соседними вентканалами, т.к. её сложно полностью загерметизировать.

Сечение тоннелей

Забор отработанных масс осуществляется через решетки в верхней части подземного сооружения, под подвесным потолком. Они устанавливаются через каждые 5-10 м, и для удобства регулировки интенсивности проветривания могут быть оборудованы автоматическими или ручными заслонками.

Длина каналов 600-800 м. Это стандартное расстояние между порталами. На такой протяженности удаётся сохранять достаточный подпор воздуха, чтобы давление посередине не сильно падало по сравнению с началом.

Подведем итоги

Вентиляционная система тоннелей не прощает недоработок и халатного отношения. К проектированию допускаются только крупные организации, имеющие штат профессиональных инженеров и большой опыт в данной сфере, ведь цена ошибок – жизни и здоровье людей. Сбой в работе может привести к критичному повышению ПДК, отравлениям и другим тяжким последствиям. Во время пожара от интенсивности проветривания зависит успешность эвакуации.

Пример проекта

Компания «Мега.ру» занимается проектированием систем вентиляции промышленных, общественных и жилых зданий и сооружений. Штат профессиональных инженеров с большим опытом поможет в решении проблем любой сложности. Компания работает по Москве и области, а также в соседних регионах, рассматривается возможность удалённого сотрудничества. Подробную информацию об услугах вы можете получить у наших специалистов. Все каналы связи указаны на странице «Контакты».

 

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: