Bố trí hệ thống thông gió dọc với các giếng đứng hút và đẩy gió xen k ẽ.. 129..[r]
(1)c sỏ H Ạ T Ầ N G K Ỹ T H U Ậ T
BÊN T R O N G C Ô N G TRÌNH H Ầ M GI AO T H Ơ N G C h n g V
T rong trình khai thác, để bảo đảm an toàn thoả m ãn điều kiện vận hành loại giao thơng cơng trình hầm giao thơng, cần phải xem xét bố trí hầm hệ thông kỹ thuật sau:
- Các thiết bị thơng gió: hệ thống quạt hút đẩy, thiết bị lọc bụi - Các thiết bị chiếu sáng điều chỉnh ánh sáng
- Hệ thống an toàn: thiết bị phịng ch áy chữa cháy, cửa hiểm
- Hệ thống thoát nước; Các; ga ị hy hể thu trạm iMm sơ thứ cấp.
- Các thiết bị giám sát, điêu khiển: Hệ th ố n g cam êra, loa phát thanh, thiết bị thu n h ậ n nối với phòng điều khiổn trung tâm
- Hệ thống cấp điện: Máy phát dự phòng, trạm biến
- Các thiết bị khác: vào diều kiện cụ thê cửa cổng trình
5.1 T H Ô N G G IÓ TRONG ĐƯỜNG HAM
5.1.1 K h i niệm ch u n g
Đ ể trì sống hoạt động bình thường, người cần có đủ lượng khơng khí để thờ Khi phương tiện giao thông q u a lại hầm , nhiên liệu bị đốt cháy thải vào hầm nhiều loại khí độc với bụi, khói, tiếng ồn, nước, nhiệt độ cao làm cho khơng khí hầm bị nhiẻm bẩn Hầm m ột kh n g gian kín hẹp, tập trung chất khí độc lừ phương tiện giao thơng tích luỹ dần, gây nguy hại cho sức khoẻ hành khách vả công nhân k h i lưu thông hầm M ặt khác, địa tầng tổn nhiều loại t h í độc C 2, C H 4, H 2S trình phân huỷ sinh vật phân giải hoá học củia nước đất
Đ ể đảm bảo sức khoẻ tính mạng h àn h khách công nhân lưu thơng hầm , cần đảm bảo khơng khí hầm có t ỷ lệ chất khí độc loại bụi, khói mức cho phép quy phạm vệ sinh công nghiệp tầm n h ìn đảo bảo cho việc lưu thông xe bình thường hẩm
(2)M uốn khơng khí hầm sạch, cần đưa vào hầm m ột lượng khơng khí cần thiết để hồ lỗng đẩy k h í độc ngồi Q trình gọi th n g gió
Có hai cách để thơng gió hầm:
- Thơng gió tự nhiên: làm cho khơng k h í chuyển động qua hầm dựa vào yếu tố tự nhiên: địa hình, độ đốc, hướng g ió
- T hơng gió nhân tạo (hay cịn gọi thơng gió học): sử d ụ n g hệ thống dẫn gió, quạt thổi, quạt hút/đẩy gió m ột số biện pháp nhân tạo khác để thơng gió
Q trình địi hỏi phải có nhiều thiết bị lượng cho hệ thống thơng gió hoạt động N hiều trường hợp cơng trình thơng gió chiếm m ộ t tỷ lệ lớn trình xây dựng hầm K hi thiết k ế cơng trình hầm , cần lưu tâm tới việc thiết k ế th n g gió để tãng cường hiệu thơng gió tự nhiên, giảm chi p h í xây dựng hệ thống thơng gió nhân tạo
Y cầu chức thiết k ế thơng gió: Cần kiểm tra xem đ ố i với m ỗi đường hầm ngồi yếu tố thơng gió tự nhiên có cần phải b ố trí thêm hệ thống thơng gió nhân tạo hay khơng? V iệc thiết k ế thơng gió phải hoả m ãn yêu cầu:
- T rong trường hợp hoạt động:
+ Người sử dụng bảo dưỡng hầm cần thiết lại lâu dài hầm không bị nguy hại khí độc;
+ Có tầm nhìn lâu dài cần thiết - T rong trường hợp bị cháy:
- Đ ảm bảo đường thoát, cứu người khỏi hầm (thốt khói, th n g gió); + T ạo điều kiện thuận lợi cho lực lượng thay thế;
+ H ạn c h ế mức thiệt hại (cho người, xe cộ thiết bị đường hầm ) N hững tiêu định đến công tác thiết k ế thơng gió:
- N hững tiêu sau cần ý hoạt động giao thông:
+ Loại giao thông (m ột chiểu, hai chiều, hai chiều theo thời kỳ, lực lượng giao thông tối đa, giao thông ách tắc );
+ Tinh hình thiết k ế (chiều dài, chiều cao, cắt ngang, đường ); + H ồn cảnh m trường (biện pháp bảo vệ)
- N hững tiêu sau cần bổ sung thêm vào trường hợp hoả hoạn: + Tinh hình đường thốt;
(3)K hi thiết kế hệ thống thơng gió, trước tiên phải xác định đ ộ yêu cầu khơng khí d o khói hàm lượng khí COx Khói làm đậm đặc khơng k h í hạn c h ế tầm nhìn người điều khiển phương tiện hầm K hí C O x tác động trực tiếp đến q trình hơ hấp, chuyến tải chất hemoglobin m áu người
Lượng khơng khí (gió sạch) thổi vào hầm để làm nhạt khói hạ thấp tỷ lệ chất k h í độc xuống mức cho phép gọi lượng khơng k h í (gió sạch) cần thiết Đ ể tính lượng khơng khí cần thiết, cần xác định lượng k h í độc thải hầm Lượng khí độc lại phụ thuộc vào chủng loại, lượng nhiên liệu bị đốt ch áy hầm
Sau giá trị giới hạn khuyến nghị nồng độ kh ó i k h í c o cao điểm hầm, mật độ xe đông hầm giao thông đ ô thị:
5 Y cầu k h ôn g khí cần th iết
B ảng 5.1 C ác giói hạn tầm n h ìn d o k h ói (g iờ ca o đ iể m ) Tình hình s dụng hầm Hệ s ố tan khói K (m'1)
r
Tẩm nhìn (% ) G iao íh n g thơng suốt - - 0,005 - 0,007 _ _ 5 - 0
G iao th ô n g tắc nghẽn 0,007 -0,009 4 - 0
H ầm d ó ng cửa 0,012 30
D uy tu bảo dưỡng hẩm 0,003 74
B 5.2 C ác giới hạn k h í c o c h o p h ép (g iờ c a o đ iể m ) trong hầm g ia o th ô n g đ ô thị
Tinh hình sử dụ ng hầm Giao thông thông suốt (ppm) Giao thông tắc nghẽn (ppm)
Hắm bị tắc nghẽn hàng ngày 1 0 - 0 1 0 - 0
H ầm bị tắc nghẽn 1 0 - 0 150 - 250
Hắm nối đô thị 1 0 - 0 1 - 0
5.1.2.1 Tính tốn lượng kh í độc hầm a ) Đ ối với hầm đường sắt, metro
- Lượng than tiêu thụ máy chạy:
E = ° ’ 105-a -H -Z m (KGỵh)
Với: a - hệ số cung cấp than, đưa than vào lò thủ công a = 1,03 đưa thiết bị giới a = 1,0;
H - diện truyền nhiệt bốc nồi supde, rn2;
(4)Z m - suất tiêu hao nước đ ầu m áy lh , K G /m 2.h; - đương lượng kỹ th u ật than, kcal.kg
Lượng than tiêu thụ m áy đ ỗ hầm đóng m áy xuống dốc hầm:
E = , 105.H.Z( (K G /h)
Với: z - suất tiêu thụ nước đầu m áy đứng im, K G /m 2.h;
- K hi hầm có nhiều đường vằ nhiều đầu m áy chạy qua:
E=ẳ Eii = l v v i /
(K G /h)
Với: /j - chiều dài đoàn tàu thứ i, m ;
Vj - vận tốc đoàn tàu thứ i, km /h; - Lượng nhiên liệu tiêu thụ đầu m áy điezen:
E = Ẽ G it,( K G ) i = l
Với: tj - thời gian đầu m áy chạy m ột đoạn hầm , phút;
Gj - lượng nhiên liệu tiêu thụ đoạn hầm tương ứng, K G /phút; - Lượng khói kg than thải ra:
g = l^ +
A p
100 +
a
2 ,6 V5- C p + H p - O p + S p
(KG)
Với: ^ - hệ số cháy thực tế, = (0,85 H- 0,95); a - hệ số dư khơng khí, = 1,50;
A p, c p , H p, O p, s p - trọng lượng nitơ, cacbon, hydro, oxy, lun huỳnh tring
1 kg than
- Lượng khói đầu m áy thải lh :
Og = E.g (K3)
b) Đ ôi với hầm đường bộ
Lượng khí độc chủ yếu c o C việc đ ố t cháy xăng dầu củ a đ ộ n g tiải Lượng khí phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
+ Số lượng xe chạy hầm , N
(5)+ Lượng nhiên liệu mà xe tiêu thụ, qc + H àm lượng oxitcacbon có khí thải - Lượng nhiên liệu xe tiêu thụ ls:
q « = q ' S f e (8/giây> - Lượng khí độc ơtơ thải đoạn hầm:
b, = 6,06.qc [1+ 0,022H - <x.( - 0,023H )] Với: H - độ chênh cao cửa hầm so với mực nước biển, m;
a - hệ số dư khơng khí, = 0,85 -r 0,95
- Lượng khí độc ơtơ thải đoạn đường hầm dài km , đ ó có đoạn lên dốc xuống dốc:
Với: A | - tỷ lệ xe lên dốc; At - tỷ lê xe xuống dốc;
rriị - tỷ lệ xe tương ứng theo loại xe;
b'j - lượng khí độc xe thải đoạn lên dốc; b"| - lượng khí độc xe thải đoạn xuống dốc
- K hi xe chuyển động theo hướng:
Trị số N hệ số A |, A2 cần cho trước giá trị tương ứng m ột tương lai gần để phù hợp với niên hạn sử dụng thiết bị thơng gió
5.1.2.3 Tính tốn lượng k h ơn g kh í cần thiết
K hơng khí cần thiết cung cấp cho cơng trình hầm giao thơng nhằm thoả m ãn m ục tiêu sau đây:
- H lỗng khơng khí đậm khói hầm để khơng ảnh hưởng tới tầm nhìn người điều khiển phương tiện hầm,
- H lỗng khí COx hầm (Khí C O x, bồ hóng k h ó i bẩn yếu tố ch ín h quan tâm Do nồng độ khí N O x khí khác thường có nồng đ ộ thấp khí C O x nên hệ thống thơng gió thiết kế đủ để giảm bớt k h í C O x đảm bảo làm giảm bớt khí N O x khí khác)
(6)Có hai giả thiết đ ể tính tốn lượng khơng k h í cần thiết, là:
a) G iả thiết 1
Coi hầm m ột binh kính chứa m ộ t k h ố i lượng k h í độc C ần đưa vào hầm m ột lượng khơng k h í Q (m V giây) để hồ lỗng k h í độc đến n n g độ cho phép K hi đó, lượng khơng k hí cần đưa vào hầm cho chiều dài lk m tính theo cơng thức sau:
Q = - ^ (mVgiây)
Với: B - lượng k h í độc xe thải ra, g/giây;
D - nồng độ k h í độc ch o phép, m g/lit g /m
G iả thiết cho phép việc tính tốn đơn giản k h n g ch ín h xác độc khơng k hí bị hồ lỗng cịn bị đẩy ngồi d o hầm có hai cửa thông Giả thiết phù hợp cho hầm đường
b ) G iả thiết 2
G iả thiết thổi khí vào hầm , k h í độc vừa bị hồ lỗng, vừa bị đẩy G iả thiết phù hợp ch o hầm đường sắt, metro
- N ồng độ k hí độc sau khi tàu qua hầm:
Q = c k + ệ
Với: c k - nồng độ k h í độc tàu chưa vào hầm ; B - lượng k h í độc tàu thải ra;
V - thể tích hầm , m 3;
- T ốc độ chuyển động luồng gió thổi vào hầm : với giả th iết lưu lượng k h ô n g k h í cần thiết Q (m 3/h) thổi vào hầm nhằm làm giảm nồng độ k h í độc từ Cọ xuống c k khoảng thời gian thơng gió tk:
Với: F - diện tích tiết diện ngang hầm , m 2; - Lượng không kh í cần lưu thơng:
(7)K hơng khí để làm nhạt khói:
3600 K |lm
Với: Q| - lượng khơng khí cần thiết giây, m ỗi km chiều dài xe (mVs.km.làn);
q"T - giá trị khói thải (m 2/h.xe); fjV - hệ số độ dốc f, hệ số tốc độ fv; f|ị - hệ số độ cao;
D hv - số lượng xe tải km chiều dài xe (xe/km làn);
V
M hv - lưu lượng giao thông cùa xe tải làn xe (xe/h.làn);
V - tốc độ trung bình của xe tải (kni/ỉì);
K lim - tập trung khói tơi đa cho phép (rrf ');
K hơng khí S i k l i dể làm giảm hàm lượng khí C O x:
Q _ M q ) f| -fyfn
3600 C O lir,
Với: Qj - lượng không khí cần thiết giây, m ỗi km chiều dài xe (rrr/s.km làn);
q°co - giá trị khí COx xe khách thải (m 2/h.xe); fj - hệ sô độ dốc;
fv - hệ số tốc độ; fH - hộ số độ cao;
Dpt - số lượng xe khách km chiều dài xe (xe/km làn) M
D = —
£-I* V
pc
Mpc - lưu lượng giao thông tối đa cùa xe khách m ỗi xe (xe/h.làn);
V - tốc độ trung bình cứa xe khách (km /h):
C ljm - tập trung khí COx tối đa cho phép (m ■'):
(8)Đ ể lưu lưọng khơng k hí Q vào hầm có nhiều cách, việc để khơng k h í tự lưu thông qua hầm tác động điều kiện tự nhiên, gọi thơng gió tự nhiên
Theo quy định T C V N 4527:1988 - nhóm H, k h ng cần b ố trí thơng gió nh ân tạo trường hợp sau:
- H ầm đường có chiều dài đến 150m,
- H ầm đường sắt có chiếu dài đến 300m , nằm đường có m ật độ tàu thông qua lớn: đôi tàu/ngàyđêm (tàu chạy đầu m áy đ iện ) đôi tàu / ngàyđêm (tàu chạy đầu m áy nước điezeỉ)
H ướng luồng gió tự nhiên chiều ngược ch iểu với luồng kh ô n g k h í thơng gió hầm T hơng thường, tốc độ gió tự nh iên lý tưởng hầm từ đến 3m/s Tốc độ 2,5m /s thường lấy làm tốc độ gió tính tốn trừ trường hợp có số liệu đặc biệt
Có nhiều điều kiện tự nhiên tác động làm khơng k h í lưu thơng qua hầm :
5.1.3.1 Chênh lệch áp suất khơng khí chênh lệch cao độ hai cửa hầm G iữa hai cửa hầm có độ chênh cao H (m ) chiều cao cộí nước thuỷ ngân k h í áp k ế có ch ên h lệch độ cao Ah Vì thế:
h H = 13,6 - Ah (m m cột nước)
Phía cửa hầm thấp có áp suất lớn hom khơng k h í ch u y ển động qua hầm đ ể lên cửa hầm cao, nơi có áp suất nhỏ
5.1.3.2 Chênh lệch áp suất chênh lệch nhiệt độ giữa, trong hầm
Về m ùa hè, nhiệt độ khơng k h í bên ngồi hầm cao n h iệt độ hầm , n h iệt độ cửa hầm thấp lớn nh iệt độ cửa hầm cao Do k h ô n g k h í hầm lạnh nên áp suất khơng khí hầm lớn áp suất k h ô n g k h í phía cửa hầm thấp nên có chuyển động khơng k h í từ hầm xuống cửa hầm thấp
v ể m ùa đông, tượng ngược lại có sụ c h u y ển động củ a khơng k h í từ cửa hầm thấp lên cửa hầm cao
V ì thế, độ chênh lệch áp suất ngồi hầm tín h th eo công thức:
h, = ỵ„.H ** ~ tn (m m côt nước)
1 " 173 + t,
Với: Yn - trọng lượng riêng khơng k h í ngồi hầm ; H - chênh lệch cao độ hai cửa hầm ;
tt - nhiệt độ khơng khí hầm ; tn - nhiệt độ khơng k h í ngồi hầm
5.1.3 Thơng gió tự nhiên
(9)5 3 Chênh lệch áp suất chuyên đ ộ n g g ió thiên n h iên bên hầm
K hi bên hầm có gió thiên nhiên chuyển động, khơng k h í thổi vào hầm Á p suất gió thiên nhiên tuỳ thuộc vào tốc độ chuyển động chúng hướng gió so với cửa hầm Nếu cửa hầm thẳng với hướng gió áp suất lớn luồng khơng k h í vào hầm nhiều, cịn cửa hầm vng góc với hướng gió gió lướt qua m khơng vào bên hầm
Á p suất chênh lệch gió thiên nhiên gây ra:
Với: y - lượng riêng khơng khí;
V - vận tốc gió thiên nhiên bên ngồi hầm; g - gia tốc trọng trường;
a - góc hợp phương hầm với hướng gió chủ đạo
5 Tổng họp
- T áp suất gây thơng gió tự nhiên là:
Với: p - mật độ khơng khí hầm, k g s2/m 4;
fa - hệ số ma sát không khí với vỏ hầm , lấy bảng ,0 vỏ hầm đá bêtông, lấy 0,006 vỏ hầm nhẵn;
L - chiều dài hầm, m;
R - bán kính thuỷ lực tiết diện hầm , băng thương số củ a diện tích tiết diện với chu vi tiết diện;
ve - tốc độ gió chuyển động hầm , m /giâv;
- trớ lực cục hầm, thay đổi tiết diện hầm ; - T đó, xác định tốc độ gió tự nhiên hầm:
- M uốn đạt thơng gió tự nhiên tổng áp suất gây th n g gió tự nhiên phải th ắn g tổn thất áp suất hầm Lưư lượng khơng khí q ua hầm đạt th ô n g gió tự nhiên là:
h = y — co s2 a (m m c ô tn c ) 2g
hs = h H i h, i h v (lYìiĩì eột iiưưc)
' , ,
- A p suât tôn thất hầm tính theo cơng thức sau:
(
(10)Q e = 3600.F.ve (m ?/h) Với: F - tiết diện ngang tĩnh không hầm (m 2);
ve - tốc độ gió chuyển động hầm , m /giây
C ố gắng tận dụng thông gió tự nhiên N ếu Q e lớn lưu lượng thơng gió cần th iết cần thơng gió tự nhiên cho cơng trình N gược lại, cần b ố trí hệ thống thơng gió nhân tạo
N gồi ra, hiệu ứng thơng gió phương tiện giao thông đem lại (hiệu ứng pittông phương tiện - thơng gió giao thơng) có vai trị q u an trọng trọng việc thơng gió dọc dầm Tuy nhiên, hiệu ứng có tác d ụ n g hầm dài, phương tiện lưu thông theo m ột chiều, không bị ảnh hưởng tượng ùn tắc xe hầm
5.1.4 T h n g gió n h â n tạ o
K hi lượng k h ô n g k h í vào hầm d o th n g g ió tự n h iê n h o ặc tá c d ụ ng p ittô n g đo àn tàu ch ạy q ua k h ô n g đảm b ảo lưu lượng k h n g k h í cần th iết hầm dài phải bố trí th n g gió nh ân tạo (h ay c ị n gọi th n g g ió c h ọc) T heo q u y đ ịn h T C V N :1988 - n h ó m H , p h ải bơ trí th n g gió n h ân tạo tro n g
các trường hợp sau:
- H ầm đường bộ:
+ Chiều dài hầm lớn 400m ,
+ C hiều dài hầm từ 150 đến 400m thơng g ió tự nh iên khơng đảm bảo - H ầm đường sắt:
+ C hiều dài hầm lớn lOOOm với hầm đường sắt tuyến đơn dùng đầu m áy nước điezel,
+ C hiều dài hầm lớn 1500m với hầm đường sắt tuyến đơn dùng đầu m áy điện, + C hiều dài hầm lớn 3000m với hầm đường sắt tu y ến đôi,
+ H ầm nằm đường có m ật độ tàu thơng qu a lớn: đôi tàu/ngàyđêm (tàu chạy đầu m áy điện) đôi tàu/ngàyđêm (tàu c h ạy đầu m áy nước điezel),
+ N hiều hầm ngắn nối liên tiếp, cách n h au m ột khoảng n h ỏ 4m tổng chiều dài hầm lớn 1500m,
+ H ầm nằm vùng đ ịa tầng có khí nổ, k h í cháy, + Các hầm khác thơng gió tự nhiên khơng đảm bảo
(11)- H ệ thống thơng gió dọc
- H ệ thống thơng gió ngang
- H ệ thống thơng gió hỗn hợp (hệ thống thơng gió bán ngang) Q uá trình lựa chọn hệ thống tiến hành với trình tự n h sau đây:
5.1.4.1 T h ơng gió dọc
T hơng gió dọc làm cho khơng khí chuyển động dọc theo ch iều d ài hầm K hi đó, đường dẫn gió lịng hầm, tức tồn tiết diện hầm sử dụng làm đường ống thông gió với luồng khí lưu thơng theo chiều dọc V ới hầm dài, lực cản lớn nên sử dụng giếng đứng để chia hầm làm nhiều đoạn, đoạn khơng k hí chuyển động dọc theo hầm Các giếng đứng bố trí cấp gió xen kẽ nhau, chọn giếng sâu đổ gió
Hình 5.1 Bơ'trí hệ tliống thơng gió dọc với giếng đicti g vừa hút vừa đẩy gió
H ình 5.2 Bố trí hệ thống thơng gió dọc với giếng đứng hút đẩy gió xen k ẽ
(12)Do lực cản nên tổn thất gió dọc hầm lớn, th ế phải đẩy gió với tốc độ cao gây tác dụng thơng gió Tuy nhiên, tốc độ ch u y ển đ ộ ng khơng khí hầm khơng lớn q m /s (TC 4527:1988 - nhóm H) để đảm bảo điều kiện khai thác an toàn thuận tiện cho cơng trình T đó, xác định chiều dài tối đ a đoạn hầm áp dụng biện pháp thơng gió dọc:
Với: Q - lưu lượng gió cần thổi vào;
F - diện tích tiết diện ngang hầm ;
vg - tốc độ chuyển động khơng k h í hầm
H ầm cho người cắt qua trục đường giao thông n ên m giếng đứng vị trí d ải phân cách tuyến
Trong thơng gió dọc, luồng k h í theo ch iều dài k h ô n g gian hầm tự nh iên quạt m áy làm ra, cần thực yêu cầu sau đây:
- Tốc độ theo chiều dài tối đa lOm /s có V đến ảnh hưởng xe cộ thời tiết; - C hiều dài tối đa đường thoát từ khu vực nguy hiểm phụ thuộc vào chiều cao thơng
th ốn g củ a đư ờng hầm H th eo c ô n g thức sau: X = 0 X H /5;
- Các quạt xếp quay đảo chiều hoả hoạn có tốc độ l,5 m /s; luồng không k h í đạt 80mVs;
- Đ ể đảm bảo an toàn hoạt động hoả hoạn hạn c h ế gió lốc phải phân quạt theo chiều dài đường hầm ;
- Trong hút gió, lực hút lúc hoả hoạn phải đ ạt n h ất 0 m s
a) Thơng gió dọc với giao thơng m ột chiều
Trong hoạt động bình thường hướng gió thổi quạt m áy chiều hướng xe chạy Trong trường hợp hoả hoạn hạ tốc độ khơng khí phạm vi 1,0 đến 1,5m/s
b) Thơng gió dọc với giao thơng hai chiều
T rong hoạt động bình thường cần ý đến tiêu sau đây: - Dự kiến m ôi trường (xây dựng, thiết kế );
- Hướng giao thơng (nổi bật); - D ịng khơng khí tự nhiên có sẵn bật;
- Hướng thuận tiện cho q u ạt chiếu sáng (m ức độ tác động)
(13)- T inh hình đám cháy;
- Số lượng xe cộ, tốc độ hướng; - H ướng dịng khơng khí có sẵn; - Tinh hình hướng quạt
Tốc độ khơng khí khơng gian đường hầm phải có th ể hạ xuống l,5 m /s để giữ cho đường lâu khơng có khói
Phương pháp ihỏng gió dọc có nhược điểm làm tốc dộ gió lưu thơng trơng hầm lớn, gây lực cản lớn vào tàu xe nguy hiểm có hoả hoạn hầm , làm giảm mức độ khai thác tiện nghi cho người sử dụng
C ó nhiều cách bơ trí thơng gió dọc:
- Phương pháp hút: thường áp dụng chủ yếu cho m ùa nóng, với đường hầm có chiều dài trung bình Nhược điểm khơng khí bẩn chạy dọc theo đường hầm tác động đến hành khách tham gia giao thơng cơng nhân vận hành sửa chữa
Hình 5.3 Bơ trí hệ thống thơng gió dọc băng p hư ng p h p hút
- Phương pháp đẩy: áp dụng chủ yếu cho đường hầm nằm ngang với chiều dài không lớn Nhược điểm khơng khí bị nhiễm bẩn thổi d ọc từ hầm vào
_ V
I S > ~
-Hỉnh 5.4 B ố tri hệ thống thơng gió dọc ph n g p h p đ ẩ y
Phương pháp hỗn hợp: kết hợp hai phương pháp
(14)ỹ r ' — — — — —
Hỉnh 5.5 Bơ trí hệ thống thơng gió dọc bằng p hư ng p h p hổn hợp
Việc áp dụng hệ thơng thơng gió dọc phù hợp đ ố i với n g trình hầm b ố t r í giao thơng theo m ột chiều Đ ối với hầm hai chiều th ì áp dụng hệ thống thơng g ió dọc có tính đến việc sửa đổi tương lai thành hầm m ộ t chiều
5.1.4.2 Thơng gió ngang
Đ ể khắc phục nhược điểm phương pháp thơng gió dọc, sử dụng phương pháp thơng gió ngang T hơng gió ngang dùng thiết bị dẫn gió vào gió riêng biệt K hơng k h í đưa vào theo buồng dẫn gió b ố trí trần đáy hầm K hơng khí bốc lên trần hầm bị hút vào buồng dẫn gió đẩy ngồi
Do bố trí đường dẫn gió riêng biệt nên khơng khí ống dẫn lưu thông với vận tốc lớn tới 16 -r 20 m/s Lượng khơng k h í từ ống dẫn van điều chỉnh cho m ọi m ặt cắt ngang có lưu lượng Cự ly van gió khơng q 5m (T C 4527-1988)
Đ ối với hầm đưịng có lưu lượng xe lớn, ch iều dài hầm lớn, cần có th é m hệ thống khói thải để đảm bảo nồng độ khói cho phép hầm trình trạng bình thường xảy cố
Hình 5.6 S đ b ố trí thơng gió nga n g
1, 2, - Đường gió; 4, 5, - Đường cấp gió
O C O G
Ống dẫn khí thải
Quạ! xả khói
o
ố n g d ẫ n k h í s c h ttỉtỉỉtt
ocdịb Quạt thổi
o
ccdịb Quạt thổi
(15)N ếu chiều dài hầm lớn, việc cấp gió vào hút gió nhờ giếng thơng gió có khoảng cách cách giếng từ 1200m đến 1600m G iếng thông gió bơ' trí thẳng đứng xiên góc Trong m ỗi giếng bố trí m ột nửa tiết diện để thổi gió vào, nửa tiết diện để hút gió
T rong hoạt động bình thường hầm b ố trí hệ thống thơng gió ngang cần ý đặc điểm sau:
- Đ iều kiện m ôi trường, - H oàn cảnh thiết kế
Khi xảy hoả hoạn, tiến hành đóng van cấp k h í sạch, nhờ đám cháy giám khả nãng lây lan khơng cịn khí để tham giạ vào
phản ứng cháy Việc hút khí đoạn liên quan đến suất đ ẩ v dư không phụ thuộc
vào d ị n g k h n g khí theo chiều dài k h n g gian đư n g hầin đ ẩ y k h í đ ộ 1/3 n ăn g
suất tối đa Nếu cố nhiểu đoạn thồng gio thi phải )ằm cho m ột luồng khí chạy theo chiều dài đoạn hầm đến đám cháy (chẳng hạn đo ạn thơng gió gần phải đ ạt toả khí dầy đủ 1/3 hút khO- N hờ đó, đám ch áy giảm tốc độ lây lan cường đ ộ bốc cháy để người phương tiện hâm có đủ rời khỏi hầm
Trong hệ thống thơng gió ngang, vị trí đặt van hút van xả khơng k h í chiều dài hầm phải chia để đảm bảo đưực yêu cầu sau:
- Hệ thống thơng gió phải đủ lực vận hành trưởng h ợ p có hoả hoạn đoạn hầm không thuận lợi, tối thiểu hút SOrir /s (tính theo độ đậm đặc l,2 k g /m 3);
- Lưu lượng khơng khí dẫn từ buồng dản gió có điều khiển đ ể chia khơng k h í hầm ;
- Trường hợp xảy hoả hoạn luống khơng khí đoạn hầm phải giảm x uống tối đa 1/3 Các lỗ mở để hút nơi hoả hoạn phải m rộng đầy đủ lỗ hút đóng lại; Khoảng cách lỗ hút, tối đa lOOm lehoảng cách lỗ m lên đến 50m ;
Hệ thống thơng gió ngang có ưu điểm lehõng khí chuyển đ ộ n g hầm điều hồ, kh n g gây lực cản lớn chuyển động c ủ a tàu xe Khi có x ảy hoả hoạn m ột khu vực hầm, cần đóng van gió ngang khu vực N hược điểm yêu cầu chi phí lớn cho hệ thơng thiết bị cấp d ẫn gió
Hệ thống thơng gió ngang thích hợp c h o cơng trình hầm đường thị có lưu lượng giao thơng lớn và có bố trí dốc đoạn h ầ m
Hình 5.8 G iếng thơng gió hầm M em o ria l - T ây Virgina, M ỹ
(16)Hệ thống thơng gió hỗn hợp (cịn gọi hệ th ố ng thơng gió bán ngang) kết hợp hai hệ thống thơng gió G ió đưa vào hầm theo đường d ẫn riêng theo n tữ n g đường dẫn ngang van gió để hai hầm
V ì cấp gió vào hang đường dẫn riêng nên tốc độ chu y ển động củ a khơng khí lớn (lên tới 16 20m /s) để xa, n h đ ó n g u n cung cấp khí ln đảm bảo G ió đưa vào n hờ điều ch ỉn h van xả nên tốc đ ộ ch u y ển động dọc hầm giữ m ức T m /s T heo phương ph áp này, thơng g ió cho hầm đường dài tới 1600m có m ật độ xe chạy cao với hai trạm q u ạt gió đặt c hai cửa hầm N goài ra, trường hợp xảy hoả hoạn hầm , đảo chiều íu ay quạt thơng gió để đẩy lùi khói
Trong hoạt động bình thường, hầm thiết k ế hệ thống thơng gió hỗn hợp }hải
chú ý đặc điểm sau: - Đ iều kiện m ôi trường, - H oàn cảnh thiết kế
Trong trường hợp hoả hoạn, phải hướng thơng g ió nửa ngang khu vực đ ám cháy đt hút khói Các quạt thơng gió phải có sức hút tối đa đóng nút x ả c ó th ể điều khiển N hững đoạn thơng gió bên cạn h phải m cô n g suất qu ạt cấp k h n g khí lầ y đủ C ông việc kiểm tra kênh không k h í làm ch ậm chương trình đối phó ìo ả hoạn để nhân lực hoạt động có đủ thời gian rời khỏi kên h khơng khí
K hi thơng gió hỗn hợp theo chiều dài hầm luồng khơng k hí toả q ua cửa vào ;ửa hầm qua h ố ngồi N hững u cầu sau phải thực hiện:
- Trong trường hợp hoả hoạn, hệ thống thơng g ió phải cấu tạo qu ay vịng v ả đoạn hầm khơng thuận phải hút nh ất 83mVs kh n g k h í hám (tính theo độ đặc l,2 k g /m 3);
- L uồng khơng khí từ kênh dẫn thơng q u a nấc, làm ch o trường hợp tiấ.t thoát đảm bảo phân chia đận hầm , ch o hoạt động kiểm tra, sửa chữa;
- Trường hợp hoả hoạn, luồng k hí phải chuyển sang hoạt động hút Ở phạm vi (hỗ cháy, dịng khơng khí m tác động hút ngay, dịng khí khác đóng lại;
- K hoảng cách chỗ m dịng khơng khí (các lỗ m ở) tối đa 50m; - Đ ể hút khói có hiệu độ dày cửa m kênh không k h í phải đảm bả< Hệ thống thơng gió khắc phục nhược điểm hai hệ th ố n g Thưòig, áp dụng hệ thống thơng gió hỗn hợp cho cơng trình hầm giao th ô n g theo hai chiều Cũig áp dụng cho cơng trình hầm giao thơng m ột ch iều luồng cấp xả Ihí làm xáo trộn, gây ảnh hưởng tới hiệu ứng thơng gió giao thông hầm
(17)Sau tính tốn lưu lượng thơng gió cần thiết để đảm b ảo tầm nhìn đảm bảo hàm lượng khí mức cho phép có xét đến ảnh hưởng hiệu ứng thơng gió tự nhiên, thơng gió giao thơng, thơng gió nhân tạo, lưu lượng thơng gió đưa vào tính tốn giá trị lớn ba giá trị Dựa lưu lượng th n g gió tính tốn cơng suất thơng gió quạt phản lực lựa chọn, người ta tính to án số lượng quạt thơng gió cần bố trí để đáp ứng u cầu thơng gió cho cơng trình có m ột quạt dự trữ
Có hai loại quạt thơng gió xét theo hướng thổi gió: - Q uạt thổi: quạt thổi gió theo hướng - Q uạt phản lực: quạt thổi gió theo hai hướng
5.1.4.4 Tính tốn quạt phản lực
Iỉinh 5.9 Quạt thơng gió dùng cho cơng trình hầm
Bố trí khoảng cách lắp đật quạt cần quan tâm đến cô n g tác bảo dưỡng, phát huy hiệu của quạt nên bố trí quạt gần khu vực cửa hầm C ác chướng ngại vật hầm biển báo, lối hiểm, tường bêtơng khu vực m rộng để tránh xe không nên đặt gần đường thổi gió quạt Q uạt phản lực c ầ n b ố trí cách tĩnh không thông xe tối thiểu 200mm, cách tường hầm tối thiểu 200m in
Tốc độ thổi gió loại quạt khác Khi tính tốn b ố trí q u ạt phải đảm bảo tốc độ gió lưu thơng hầm khơng vượt q tốc độ giới hạn cho phép (6m /s) T iếng ồn quạt tạo hầm đường phải nhỏ 70dB
Trong trường hợp xây dựng cơng trình hầm giao thông phân kỳ th eo hai giai đoạn, giai đoạn xây dựng hầm phục vụ thơng xe chiểu khơng xét đến ảnh hưởng hiệu ứng thơng gió giao thơng (vì hiệu ứng pittông th eo chiẻu triệt tiêu nhau) Giai đoạn xây dựng thêm hầm nữa, hầm thơng xe chiểu Do tác dụng hiệu ứng thơng gió giao thơng nên số lượng qu ạt thơng gió cần thiết giảm so với giai đoạn chuyển sang lắp đặt hầm ch ín h thứ
(18)H ìn h 5.10 Bơ' trí quạt thơng gió hầm đường sắt
5.2 PH Ị N G V À T H O Á T NƯỚC C H O C Ơ N G T R ÌN H H A M
Sự cố thấm nước đường hầm kh ô n g làm m ất thẩm m ỹ m cịn làm cho bêtơng vỏ hầm bị chóng hư hại làm giảm th iết b ị kỹ th u ật cơng trình, làm giảm khả nàng khai thác an to àn cho phương tiện giao thơng N gồi ra, vùng k h í hậu lạnh, nước đóng băng cũ n g gây ảnh hưởng tới làm việc kết cấu dễ xảy tai nạn giao thơng C hính thế, để đảm bảo cho n g trình khai thác bình thường đảm bảo tuổi thọ cho n g trình hầm , cần phải bảo vệ không gian bên kết cấu cơng trình khỏi tác đ ộ n g c ố thấm nước
Y cầu việc đ hầm phải đ rãnh hồn chỉnh trước đ hầm Nước chảy vào hầm q trình thi cơng gây trờ ngại cho công nh ân gây khó khăn cho việc tạo vỏ hầm làm hư h ỏ n g vỏ hầm N ước làm giảm độ dính kết đất K hi gặp nước phải tìm cách dẫn để giảm ảnh hưởng tới công việc chinh cách vết nứt đặt ống dẫn gắn bằn g vữa đ ổ n g cứng nhanh đ ể d ẫn nước xuống hệ thống thoát hầm N ếu gặp trường hợp nước nhiều m rãnh khơng thể phát huy hiệu phải b ố trí “ m àng vữa c h ắn ” từ qu ãn g đ trước đào tiếp vào M àng gồm m ột số lỗ khoan vòng q u an h chu vi quãng đào đê bơm vữa tạo m àng chắn dòng chảy
(19)T heo quv định TC4527:1988 - nhóm H, việc thiết k ế p h ò n g thoát nước hầm cãn vào điều kiện sau:
- Đ ịa hình, địa chất, địa chất thuỷ văn khu vực hầm , - Lưu lượng nước mặt nước ngầm khu vực hầm:
+ N guồn nước ngầm hầm bao gồm nước chứa tầng đ ất đá, nước kh e nứt đá Nước ngầm sau thoát khỏi hầm nước sạch, thải m ôi trường m không cần qua xử lý
+ N guồn nước mặt hầm bao gồm nước thải sau rửa hầm , nước thải từ vòi cứu hoả xả ra, nước thải cơng nghiệp từ buồng lọc k h í nguồn nước khác phương tiện giao thông hầm thải Nước m ặt hầm dạng nước bị ô nhiễm , lẫn đất cát, dầu mỡ nhiều tạp chất hoá học khác Lượng nước cần xử lý trước thải m ôi trường
5.2.1 C c biện p h p chống th ấ m cho cơng trìn h
Có nhiều biện pháp để chống thấm cho cơng trình hầm T heo quy định TC 4527:1988-nhóm H, để chống nước mặt thấm vào hầm , cần có biện pháp chống thấm sau:
- San lấp bể mật đất đỉnh hâm để cai lậơ dồng chảy,
- Làm rãnh ngang, dọc đỉnh hầm để dẫn nước khỏi khu vực hầm , - D ùng pháp phòng thấm khác cách trồng cỏ, đắp đ ất sét đầm chặt Để chống nước ngầm thấm vào hầm, cần có biện pháp ch ố n g th ấm sau đây:
- Tâng độ chặt bêtông vỏ hầm (thay đổi cấp phối cốt liệu, thêm chất phụ gia, đầm lèn bêtông)
- Làm chặt lớp đất xung quanh vỏ hầm (bơm vữa x im ăn g /b itu m vào sau vỏ hầm / phương pháp ép vữa)
- D ùng vật liệu khơng thấm nước làm thành tầng phịng nước m ặt m ặt vỏ hẩm
Sau giới thiệu nhóm biện pháp chống thấm sử dụng phổ biến cho công trinh hầm dùng màng chống thấm bao q u an h hầm sử dụng vật liệu chống thấm phun phủ lên vách hang, vỏ hầm
5.2.1.1 Sử dụng màng chống thấm bao quanh hầm
M àng chống thấm vật liệu nhựa tổng hợp, lắp đ ặt vào lớp kết cấu vỏ hầm nhằm để tăng cường khả chống thấm ch o kết cấu n g trình Trong phương pháp thi công NATM , màng chống thấm lắp đặt vào lớp bêtông phun bêtông vỏ hầm , tạo nên lớp chống thấm có độ tin c ậy cao, dễ thi cơng K hi đó, hai lớp bêtông bị phân cách màng chống thấm kh n g có đ ộ d ín h bám K ết
(20)giảm thiểu vết nứt m ặt bêtông vỏ hầm T uy n hiên, phải lựa ch ọ n kỹ lưỡng chất liệu m àng chống thấm biện ph áp thi cô n g phù hợp để đảm bảo phát huy khả m không gây ảnh hưởng xấu đ ến ch ất lượng củ a bêtông vỏ hầm
T hông thường, rnàng chống thấm nên thi cô n g cho toàn ch iều dài đường hầm N hưng trường hợp đường hầm k h ô n g có m ạch nước ngầm ch ảy khơng cần thi cơng chống thấm m sử d ụ n g ỉoại m àng đom giản với m ục đích phân chia lớp kết cấu vỏ hầm T uy n hiên, m ạch nước ng ầm xu ất sau thi công, phục hồi m ạch nước ngầm thay đổi vị trí củ a m ạch nuớc ngầm địa tầng V ì thế, th iết k ế ph ạm vi ch ố n g thấm cần phải dự kiến trước tượng Đ ặc biệt ý vị trí gần cửa hầm thường có nhiều nước ngầm , thẩm thấu nước m ặt đất dễ đ ô n g kết n hững vùng lạnh T uỳ theo điều kiện m ạch nước ngầm chảy hệ thống th o át nước n g trình hầm , phạm vi thi cơng giới hạn phần vịm đỉnh tường hầm toàn biên hầm Riêng dạng cơng trình hầm khơng có hệ thống th o át nước, phải thiết k ế cấu tạo bêtơng vỏ hầm chịu áp lực nước hệ th ố ng ch ố n g thấm có tín h khơng thấm nước tác dụng áp lực nước cao
Hình 5.11 Lớp màng chống thấm dược phủ lên tường hầm
Trước phủ m àng ch ố n g thấm , bề m ặt bê tô n g cần phải làm p h ẳn g , trán h ịồ
ghề có th ể gây rách m àng ch ố n g thấm M ối nối m àng cần p h ải bảo đ ản theo dẫn nhà sản xuất Đ ể dễ d n g c h o việc phủ m àn g ch ố n g th ấm thườig dùng nhũ tương với chức năn g vừa làm c h ất d ín h kết lại cũ n g th am g ia vào côig tác ch ố n g thấm Trước thi cô n g lớp m àn g ch ố n g th ấm đ ầu tiên có th ể thực him quét nhũ tương lên bề m ặt bê tơng hầm , sau m ới d án m àn g ch ố n g thấm G iữa CiC lớp m àng ch ố n g thấm có k h n g q u é t nhũ tương (T hực tế tạ i nh iều cơig trình hầm m ới thi cô n g gần đây, lớp ch ố n g thấm đ ặt trực ch n g tric tiếp lên m không cần q u ét nhũ tương ph ân c ác h lớp m đảm bío