2577

каналы располагают: приточный – под проезжей частью, вытяжной – над транспортной зоной. При этом происходит равномерный воздухообмен по всему сечению тоннеля. В тоннелях мелкого заложения с прямоугольнымочертаниемканалы размещают сбоку от проезжей части либо выше или ниже транспортной зоны.

Воздух в транспортную зону поступает из приточного канала по поперечным каналам, а удаляется в вытяжной канал через отверстия вентиляционной перегородки. Поперечные каналы и отверстия размещены через 5 10 м по длине тоннеля (в городских – через 4 6м), причем они смещены друг относительно друга на 2,5 5 м (в городских – на 2 3 м). Сечения каналов назначают в зависимости от скорости движения воздуха. В продольных каналах скорость движения воздуха допускается до 15 20 м/с, в поперечных – до 3 5 м/с. Большие скорости не принимают, так как резко возрастает сопротивление канала движению воздуха, величина которого зависит от квадрата скорости воздушного потока. Следовательно, в этом случае необходимо увеличивать требуемую мощность вентиляционной установки, потому что по мере движения воздуха по каналу постоянного сечения снижается напор и уменьшается интенсивность выхода воздуха в тоннель. Для обеспечения равномерного выпуска воздуха по длине тоннеля ограничивают длину продольных каналов до 600 800 м, т.е. общее расстояние между порталами может составлять 1200 1600 м. Оно может быть увеличено при использовании промежуточных шахт или параллельных вентиляционных штолен.

Преимущества поперечной системы: обеспечение равномерного притока и вытяжки воздуха, быстрого удаления газов из тоннеля; ограничение до минимума скорости воздушного потока, причем поперечное направление движения воздуха способствует локализации возникшего пожара; независимость вентиляции от силы естественной тяги воздуха и направления движения транспорта. Недостаток этой системы в том, что необходимо устраивать специальные вентиляционные каналы, которые увеличивают поперечное сечение тоннеля, вследствие чего возрастают затраты на проходку, составляющие в ряде случаев 10 15 % общей стоимости тоннеля. В основном поперечную систему применяют в протяженных автодорожных тоннелях с большой интенсивностью движения.

В ряде случаев применяют комбинированные системы вентиляции – полупоперечную и полупродольную. Они отличаются направлением подачи свежего воздуха и удаления загрязненного.

172

В полупоперечной системе свежий воздух подается по продольному приточному каналу, а загрязненный удаляется по транспортной зоне тоннеля за счет поршневого эффекта и естественной тяги воздуха; в полупродольной системе свежий воздух подается по тоннелю, а отработанный удаляется по продольному вытяжному каналу (рис.11.5). В каналах сводчатого очертания продольные вентиляционные каналы располагаются в своде, в тоннелях кругового очертания – под проезжей частью.

Поперечные каналы располагаются также через 5 10 м по длине тоннеля. Комбинированные системы сочетают в себе достоинства и недостатки продольной и поперечной систем. Главное их преимущество в сравнительной простоте (требуется лишь один канал), надежность выше, чем у продольной системы, экономичность больше по сравнению с поперечной системой. По строительным и эксплуатационным качествам комбинированные системы занимают промежуточное место между ними. К недос-

таткам комбинированных систем относятся большая скорость

173

торая опасна при возникновении пожара, и неравномерность концентрации вредных газов, которая увеличивается к порталам при полупоперечной системе, к середине тоннеля – при полупродольной системе. Комбинированные системы применяют обычно для автодорожных тоннелей длиной до 1600 м с интенсивным движением.

Для проветривания протяженных горных тоннелей применяют шахтную вентиляцию с расположением по трассе тоннеля через определенные интервалы шахтных стволов, в которых размещают вентиляционные установки (рис. 11.6). Шахтные стволы также используют для проветривания подводных тоннелей, располагая стволы на берегах водотока, а иногда и на островах по трассе тоннеля. Предельные скорости движения воздуха в шахтных стволах – 12 м/с.

Пешеходные тоннели длиной до 30 50 м проветриваются естественным путем через выходы, в более длинных тоннелях применяют искусственную вентиляцию: для тоннелей длиной до 100 м – продольную систему, для тоннелей длиной свыше 100 м и со сложной планировкой – поперечную или полупоперечную систему вентиляции.

Для вентиляции тоннелей и станций метрополитена используется обычный наружный городской воздух, поступающий через вентиляционные установки, которые располагают в середине каждого перегона и на станциях. Применяют продольную реверсивную систему вентиляции с движением воздуха зимой – от перегонов к станциям, летом – от станций к перегонам.

Рис. 11.6. Схема пор- тально-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

11.4. РАСЧЕТ ДАВЛЕНИЯ

174

ВОЗДУХА

Для выбора вентиляционного оборудования определяют необходимый расход и требуемое давление воздуха, подаваемого в тоннель для нормальной эксплуатации. Расход воздуха Qp определяют по содержанию CO и тепловыделениям, а расчетное давление Pp принимают в соответствии с принятой системой вентиляции.

При продольной системе вентиляции давление воздуха, т.е. сопротивление его движению, возникает за счет сил трения воздуха по стенам тоннеля, а также за счет местных сопротивлений при входе и выходе воздуха в тоннель и из тоннеля и при поворотах, если трасса располагается на кривых. В ряде случаев при продольной системе учитывают сопротивление, вызванное естественной тягой воздуха, которая направлена навстречу воздушному потоку, создаваемому вентилятором.

При поперечной системе вентиляции сопротивления трения возникают в продольных и поперечных каналах, а местные сопротивления – при входе и выходе воздуха из вентиляционных каналов, при поворотах и т.п.

Эти виды потерь давления определяют по формулам

где Р1 – потери давления от сопротивления трения воздуха о стенки тоннеля (вентиляционного канала), Па; Р2 – потери давления от местных сопротивлений (на входе, выходе, поворотах, сужениях, расширениях) в воздуховоде, Па; L – длина воздуховода (тоннеля, вентиляционного канала или шахтного ствола), м.

При шахтной или штольневой вентиляции необходимо учитывать сопротивление трения при движении воздуха по шахтному стволу или штольне либо по устроенным в них каналам, а также местные сопротивления при входе и выходе воздуха из шахтного ствола или штольни, при поворотах, сжатии и расширении потока воздуха.

175

Рис. 11.8. Вен-

тиляционная установка у ствола шахты: 1 – электродвигатель; 2 – осевой вентилятор; 3 – дверь; 4 – перегородка

Городские тоннели мелкого заложения проветриваются вентиляторами, размещенными в подземных вентиляционных камерах, а воздухозаборные киоски располагаются обычно на расстоянии не менее 50 м (рис. 11.9) от автомагистрали (обычно в скверах, парках, на газонах). Для проветривания пешеходных тоннелей вентиляционное оборудование размещают на поверхности земли в киосках или во вспомогательных подлестничных помещениях.

Вентиляционные установки имеют местное и дистанционное автоматическое управление, которое в зависимости от степени концентрации вредных газов, задымления, температуры и скорости движения воздуха в тоннеле устанавливает нормальный режим проветривания. Кроме того, в установках устроена защита от шумов и система очистки воздуха от газов и пыли.

178

раза. Режим освещения в тоннеле обеспечивает ясную видимость движущихся автомобилей, световых сигналов и указателей, установленных в тоннеле, а также дает возможность водителям своевременно обнаруживать различные препятствия. Освещенность должна быть достаточной для того, чтобы уменьшить контрастность перехода между освещением вне тоннеля и освещением внутри тоннеля, а также уменьшить напряженность и утомляемость зрения у водителей. В солнечный день освещенность перед тоннелем может достигать 100 тысяч люкс, а в тоннеле днем составлять 100 200 люкс.

Для постепенной адаптации зрения водителей и уменьшения степени контрастности между внешним и внутритоннельным освещением необходимо обеспечить достаточно плавный световой переход при въезде в тоннель и выезде из тоннеля. Плавный световой переход выполняется различно в зависимости от длины тоннеля, интенсивности и скорости движения автомобилей.

Относительно короткие тоннели (длиной до 150 300 м) имеют днем две зоны: въездную (повышенной освещенности) и основную (обычной освещенности). Кроме того, на припортальном участке находится подъездная зона, где обеспечивается постепенное снижение дневного освещения. В ночное время на всем протяжении тоннеля устанавливается одинаковый уровень освещенности. В тоннелях, длина которых превышает 200 300 м, устраивают до пяти зон с разными уровнями освещенности (рис. 11.10).

В нашей стране нормы освещенности горных автодорожных тоннелей (на уровне верха покрытия проезжей части) составляют днем: 750 люкс на въездном портале, 400 люкс на выездном портале. Освещенность постепенно уменьшается внутри тоннеля и на расстоянии 100 м и более от портала в основной зоне составляет 30 люкс. Ночью освещенность по всей длине тоннеля должна быть 30 люкс. Для городских автотранспортных тоннелей дневная норма освещенности соответственно на въезде 1000 люкс, в основной зоне 60 люкс, ночью везде 60 люкс. Для пешеходных тоннелей освещенность должна быть днем в закрытой части 100 лк, ночью – в закрытой части 40 лк, на лестничных сходах 20 лк, в служебных помещениях 30 лк.

180