Вентиляция.

Для длительной безопасной эксплуатации автотранспортных и пешеходных тоннелей необходимо создание в них целого комплекса различных устройств и оборудования, обеспечивающих требуемую чистоту, температуру и влажность воздуха, условия видимости, своевременное удаление воды, предотвращение льдообразования, противопожарную защиту.

В тоннелях должно быть организовано удобное и безопасное движение автотранспортных средств с расчетными скоростями, однородные условия движения, соблюдение принципа зрительной ориентации водителей, необходимое сцепление шин автомобилей с проезжей частью. Кроме того, должны быть предусмотрены меры по предотвращению и быстрому устранению возможных нарушений или аварий.

Для этих целей все крупные автотранспортные тоннели оборудуют системами искусственной вентиляции, освещения, водоотвода, сигнализации, контрольными, противопожарными и другими устройствами, которые должны быть связаны с общей системой наблюдения и регулирования движения на прилегающих дорогах и магистралях.

Необходимость применения тех или иных эксплуатационных устройств зависит от вида тоннеля, длины и размеров поперечного сечения, места его расположения, интенсивности движения с учетом его перспективного роста.

Для создания в тоннелях нормальных атмосферных условий устраивают искусственную вентиляцию, периодически подавая свежий воздух и удаляя загрязненный.

В соответствии с действующими нормами искусственную вентиляцию предусматривают в горных, подводных городских автотранспортных тоннелях, длина которых превышает 400 м. Тоннели длиной 150-400 м следует оборудовать искусственной вентиляцией только в случае недостаточного естественного проветривания, что возможно при расположении тоннелей на кривых в плане, наличии крутых и затяжных уклонов, значительной интенсивности движения. Автотранспортные тоннели длиной до 150 м проветриваются за счет естественной тяги воздуха, которая создается потоком движущихся автомобилей, а также под действием ветрового, теплового и барометрического давлений. Одной из главных задач искусственной вентиляции является удаление вредных газов, выделяемых двигателями автомобилей. При движении автомобилей по тоннелю в воздух попадают различные газы и соединения свыше 100 наименований. Искусственное проветривание тоннелей производится за счет воздухообмена путем подачи свежего воздуха (приточная схема), удаления загрязненного (вытяжная схема) или одновременной подачей свежего и вытяжкой отработанного воздуха (приточно-вытяжная схема). В зависимости от длины тоннеля подачу и вытяжку воздуха осуществляют через порталы (портальная схема) или шахтные стволы (шахтная схема). В некоторых случаях воздухообмен производят одновременно через порталы и шахтные стволы (портально-шахтная схема). Для подачи и вытяжки воздуха применяют продольную поперечную или комбинированную систему вентиляции, отличающиеся друг от друга характером воздухообмена, направлением движения воздуха, наличием или отсутствием приточных и вытяжных каналов.

При продольной системе воздух подается и удаляется повсему сечению тоннеля вентиляционными установками, располагаемыми у порталов или по трассе тоннеля (рис. 3.2 а) При этом движение воздуха происходит в осевомнаправлении при отсутствии радиальных составляющих (пульсаций) потока или приих небольшихзначениях. Продольная система не требует создания специальных вентиляционных каналов, что обуславливает минимальную площадь поперечного сечения выработки и сравнительно невысокую строительную и эксплуатационную стоимость реализации такой системы.

Рис. 17. Продольная система вентиляции: 1-вентиляционная установка; 2-направление движения воздуха; 3-шахтный ствол. В тоннелях длиной более 1 км продольную систему можно применять с устройством промежуточного шахтного ствола для удаления загрязненного воздуха. При этом в тоннеле устанавливается встречное движение воздуха, что снижает стабильность проветривания. Более эффективно создание двух шахтных стволов илиустройство в одном стволе приточного и вытяжного каналов (рис. 17, б). Наличие по трассе тоннелей глубоких шахтных стволов значительно увеличивает силу естественной тяги воздуха.

В последние годы в автотранспортных тоннелях находит применение продольно-струйная система вентиляции, являющаяся разновидностью продольной системы. Сущность ее заключается в том, что размещенные на стенах или потолке тоннеля через определенные интервалы L реверсивные осевые вентиляторы создают высокоскоростной (до 30-40 м/с) поток воздуха, который возбуждает, вторичный воздушный поток в тоннеле, вовлекаяв движение основную массу воздуха (рис.18). При этом часть воздуха снова попадает к вентиляторам и выбрасывается ими с большой кинетической энергией в общий поток. Соотношение между вторичным и основным потоками воздуха составляет от 1:10 до 1:50.

Для продольно-струйной системы характерно превалирующее действие поршневого эффекта над потерями давления за счет трения и местных сопротивлений, а также инерционность системы при изменении объема газовыделений. Продольно- струйную вентиляцию устраивают в тоннелях длиной до 1 км при встречном и до 3 км при одностороннем движении транспортных средств.

Рис. 18. Продольно-струйная система вентиляции (а) и схемы размещения вентиляторов (б— г):

1 — струйные вентиляторы; 2 — направление движения воздуха; 3 — направляющие, 4 — корпус; 5 — электрокабель; 6 — элементы крепления

Основные недостатки продольно-струйной системы вентиляции связаны с сильным шумом, создаваемым осевыми вентиляторами, и выбросом в виде факела загрязненного воздуха на предпортальные участки тоннеля. Поперечная и комбинированные системы вентиляции. Для автотранспортных тоннелей большой протяженности целесообразна поперечная система вентиляции. При этом воздух подается и удаляется по специальным каналам, расположенным за пределами габарита приближения строений и оборудования (Рис. 19, а) В тоннелях кругового поперечного сечения приточный канал располагают под проезжей частью, а вытяжной над ней. В тоннелях сводчатого очертания приточный и вытяжной каналы размещают чаще всего над проезжей частью, причемвозможна как односторонняя (рис. 19,б), так и двусторонняя (рис. 19, в) подача воздуха. В последнем случае, хотя и увеличивается количество вентиляционных каналов и перегородок, достигается более равномерное проветривание транспортной зоны.

Рис. 19. Поперечная системавентиляции (а) и схемы расположения вентиляционных каналов(б—г) 1 — вентиляционная установка; 2 — направление движения воздуха;3— вытяжной канал;4— отверстие в вентиляционной перегородке; 5 — приточный канал; 6 — поперечный канал.

В тоннелях прямоугольного поперчного сечения каналы наиболее целесообразно размещать сбоку от проезжей части (рис. 19,г), чтобы не увеличивать высоту тоннеля.В некоторых случаях может оказаться рациональной полупоперечная система искусственной вентиляции. При этом свежий воздух подается по каналу, а загрязненный удаляется по транспортной зоне тоннеля за счет «поршневого эффекта» и естественной тяги воздуха. Находит применение и полупродольная система, при которой свежий воздух подается по тоннелю, а удаляется по вытяжному каналу. Комбинированные (полупоперечная и полупродольная) системы искусственной вентиляции сочетают в себе достоинства и недостатки продольной поперечной систем и применяются в тоннелях длиной до 1,2-1,5 км. Однако использование полупоперечной системы сопряжено с выбросом загрязненного воздуха непосредственно в воздушный бассейн.

Вентиляционные установки размещают непосредственно у порталов или по трассе тоннелей, а также в подземных камерах. При проветривании горных тоннелей вентиляционные установки располагают чаще всего над головным звеном тоннеля, выступающим за пределы лобового откоса подходной выемки (рис. 20, а). Для этого в конструкции портала предусматривают помещение, снабженное проемами с жалюзийными решетками и отверстиями для подачи воздуха в тоннель. Иногда вентиляционное помещение размещают рядом с порталом и соединяют с тоннелем вентиляционными каналами.
При проветривании подводных тоннелей вентиляционные
здания располагают на берегах пересекаемого водного препятствия (рис. 20, б) и используют их не только для установки вентиляционного оборудования, но и для устройства в них диспетчерских и других служебных помещений, необходимых для эксплуатации тоннеля.

Рис. 20. Схемы портально-шахтной (а) и шахтной (б) вентиляции при проветривании горного и подводного тоннелей: 1-портальная вентиляционная установка; 2-вентиляционная установка над шахтным стволом; 3-шахтный ствол; 4-тоннель; 5-направление движения воздуха.

Дата добавления: 2015-08-21