Wentylacja wybranych obiektówpodziemnych

Wykład 1Wprowadzenie, podstawy prawne, definicje

Prof. dr hab. inż. Stanisław NawratMgr inż. Sebastian NapierajMgr inż. Natalia Schmidt - Polończyk

rok akademicki: 2015/2016, semestr zimowy

Opis efektów kształcenia dla modułuzajęć/syllabus

2

Matryca efektów kształceniaw odniesieniu do form zajęć/syllabus

3

Treść modułu zajęć (program wykładówi pozostałych zajęć)/syllabus

WYKŁAD:

4

Treść modułu zajęć (program wykładówi pozostałych zajęć)/syllabus

Ćwiczenia projektowe:

5

Nakład pracy studenta(bilans punktów ECTS)/syllabus

ECTS:

Sposób obliczania oceny końcowej:Ocena końcowa = 0,5 oceny z zaliczenia wykładów +0.5 oceny z ćwiczeń projektowych

6

Informacje dodatkowe/syllabus

Obowiązuje 1 termin zaliczenia podstawowego oraz 1 terminzaliczeń poprawkowych.

Zaliczenie wykładów na ostatnim wykładzie w formiepisemnej.

Nie ma możliwości poprawy oceny pozytywnej na wyższą.

Obecność na wykładach i ćwiczeniach projektowychobowiązkowa.

Forma zaliczenia ćwiczeń projektowych: oddaniei obrona projektu.

7

Zalecana literatura i pomoce naukowe

• Nawrat S., Napieraj S.: Wentylacja i bezpieczeństwo w tunelach komunikacyjnych.AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo – Dydaktyczne , Kraków 2005

• Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 30 maja 2000 r.w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogowe obiektyinżynierskie i ich usytuowanie, DzU Nr 63/2000.

• Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 3 lipca 2003 r. w sprawieszczegółowych warunków technicz-nych dla znaków i sygnałów drogowych orazurządzeń bezpieczeństwa ruchu drogowego i warunków ich umieszczania nadrogach (Dz. U. 2003 nr 220 poz. 2181 z dnia 23 grudnia 2003 r.).

• Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 14 października 2008 r. w sprawiedokumentacji bezpieczeństwa tunelu (Dz. U. 2008 nr 193 poz. 1192 z dnia 30października 2008 r.).

• Dyrektywa 2004/54/WE Parlamentu Europejskiego i Rady Europy z dnia 29kwietnia 2004 r.w sprawie minimalnych wymagań bezpieczeństwa dla tuneli w transeuropejskiejsieci drogowej

• Wytyczne dotyczące wyposażenia i eksploatacji tuneli drogowych RABT 2006(Richtlinien für die Ausstattung und den Betrieb von Straßentunneln), 2006.

• PIARC. (2007). SYSTEMS AND EQUIPMENT FOR FIRE AND SMOKE CONTROL INROAD TUNNELS. France: PIARC Committee on Road Tunnels Operation (C3.3)8

Przedmiotowa tematyka ujęta jest w bardzo szerokiejbibliografii w szczególnie w publikacjach:

• Nawrat S., Schmidt-Polończyk N., Napieraj S., (2012): Selectedissues concerning protection of road tunnel structures andventilation systems in relation to fire hazard. AGH Journal ofMining and Geoengineering, 235–245.

• Nawrat S., Napieraj S. (2005a)): Zagrożenie pożarowe ibezpieczeństwo w tunelach komunikacyjnych. Materiały SzkołyEksploatacji Podziemnej, 741–754.

• Nawrat S., Napieraj S., (2006): Możliwości zastosowaniamodelowania komputerowego dla badania procesów pożaru wtunelu komunikacyjnym. Geotechnika i budownictwo specjalne,413–425.

• Nawrat S., Napieraj S., (2011): Zastosowanie modelowaniakomputerowego dla oceny zagrożenia pożarowegoi bezpieczeństwa w tunelach komunikacyjnych. Wybranezagrożenia aerologiczne w kopalniach podziemnych i ichzwalczanie, Kraków: AGH, 217–227.

9

Przedmiotowa tematyka ujęta jest w bardzo szerokiejbibliografii w szczególnie w publikacjach:

• Nawrat S., Napieraj S., Kamiński P., (2011): Koncepcjawentylacji i bezpieczeństwa pożarowego w tunelu pod górą MałyLuboń. Materiały konferencyjne XX Szkoły EksploatacjiPodziemnej, Kraków, 523–531.

• Nawrat S., Napieraj S., Schmidt N., (2012a)): Modelowaniekomputerowe dla oceny zagrożenia pożarowegoi bezpieczeństwa w tunelach komunikacyjnych. BudownictwoGórnicze i Tunelowe, 45–54.

• Nawrat S., Napieraj S., Schmidt N., (2012): Wymaganiadotyczące konstrukcji i wyposażenia tuneli drogowych waspekcie zagrożenia pożarowego. Geotechnika i budownictwospecjalne, 235.

• Nawrat S., Schmidt N., Napieraj S., (2012c)): Selected issuesconcerning protection of road tunnel structures and ventilationsystems in relation to fire hazard. AGH Journal of Mining andGeoengineering, 235–245.

• Nawrat S., Schmidt N., Napieraj S., (2012b)): Systemybezpieczeństwa w tunelach drogowych. Bezpieczeństwopożarowe obiektów budowlanych, Warszawa: Instytut TechnikiBudowlanej, 283-288. 10

Tematyka przedmiotu:

Problemy wentylacji obiektów podziemnychw szczególności:

• tuneli komunikacyjnych,• obiektów komunikacji zbiorowej – metra,• wentylacja tuneli technologicznych

(kablowych, wodnych, kanalizacyjnychitp.) i innych obiektów podziemnych(piwnice, magazyny, schrony, garaże)

11

12

Budownictwo tunelowe

Tunel* - budowla przeznaczona doprzeprowadzenia drogi, samodzielnegociągu pieszego lub pieszo-rowerowego,szlaku wędrówek zwierząt dziko żyjącychlub innego rodzaju komunikacjigospodarczej przez lub pod przeszkodąterenową, a w szczególności: tunel,przejście podziemne,

* ROZPORZĄDZENIE MINISTRA TRANSPORTU I GOSPODARKIMORSKIEJ z dnia 30 maja 2000 r. w sprawie warunkówtechnicznych, jakim powinny odpowiadać drogowe obiektyinżynierskie i ich usytuowanie

13

Budownictwo tunelowe

Biorąc za kryterium funkcjonalność tunele możnapodzielić na:

• komunikacyjne:drogowe,kolejowe,metra,

• specjalneakwedukty,kanalizacyjne,ewakuacyjne,schrony wojskowe,inne.

TUNELE W POLSCE

14

Stan budownictwa tunelowego w Polsce

• Tunele kolejowe w Polsce w większości przypadkówpowstały w XIX wielu, a najdłuższym z nich jesttunel na trasie Wałbrzych Główny – Jedlina Górna(1 604 m), powstały w 1880 roku.

• Za początek rozwoju budownictwa tuneli drogowychw Polsce można uznać początek XXI wieku,natomiast rozwój metra to lata 80-te ubiegłegowieku, kiedy to w ziemię wbito pierwszy pal stalowyna trasie wykopu I linii metra.

Polskie obiekty tunelowe na drogachpublicznych

16

Polskie tunele kolejowe

17

Polskie tunele kolejowe

18

Polskie tunele drogowe i metro

Zestawienie tuneli komunikacyjnych w Polsce o długości > 500 m

Tunele komunikacyjne w Polscew fazie budowy

Zestawienie inwestycji tunelowych w Polsce, będących w fazie budowy– wybrane przykłady

Tunel Wisłostrada

Tunel: Tunel WisłostradaFunkcja: tunel drogowyLokalizacja: tunel na lewym brzegu Wisły, na PowiśluDługość: 930 m w kierunku południowym, w kierunkupółnocnym 889mPrzekrój poprzeczny: prostokątnyBudowa tunelu: dwukomorowyIlość pasów: trzy pasy ruchuKonstrukcja: tunel drogowy wykonany w ścianachszczelinowych metodą podstropową,Sposób wykonania: metoda odkrywkowaOtwarcie tunelu: sierpień 2003Inwestycja: Wisłostrada

Tunel Wisłostrada

Wykonawca: Konsorcjum „Hydrobudowa-6” S.A. –„Energomontaż-Północ Warszawa” S.A. – WPRD S.A.Opis: Realizacja inwestycji tunelu przyspieszyła przejazdWisłostradą w obu kierunkach oraz sprawiła, że MostŚwiętokrzyski stał się mostem lokalnym, przeznaczonym dladojeżdżających z Pragi do centrum do pracy.Zbyt krótka długość tunelu oraz skomplikowany układświateł na skrzyżowaniu pod mostem Śląsko-Dąbrowskimpowoduje, że w godzinach popołudniowych występują zatoryruchu w kierunku północnym. W chwili obecnej rozważa siębudowę dalszej części tunelu.

Tunel Wisłostrada

Tunel pod rondem gen. Jerzego Ziętkaw Katowicach

Tunel: Tunel pod rondem gen. Jerzego Ziętka w KatowicachFunkcja: tunel drogowyLokalizacja: Katowice, rondo gen. Jerzego ZiętkaDługość: nawa północna - 657m; nawa południowa – 650 mPrzekrój poprzeczny: prostokątnyIlość pasów: trzy pasy ruchuKonstrukcja: obiekt dwukomorowyWentylacja: system wentylacji wzdłużnej wspomaganywentylatoramiSposób wykonania: metoda odkrywkowaOtwarcie tunelu: grudzień 2006

Tunel pod rondem gen. J Ziętkaw Katowicach

25

Tunel pod rondem gen. Jerzego Ziętkaw Katowicach

Inwestycja: Drogowa Trasa Średnicowa w KatowicachWykonawca: POLIMEX MOSTOSTAL SA WarszawaOpis: Katowicki obiekt to jeden z najnowocześniejszychtuneli w kraju zapewniający wysoki poziom bezpieczeństwa.System oświetlenia w tunelu automatycznie dostosowuje siędo natężenia światła na zewnątrz.W tunelu w sposób ciągły wykonywany jest pomiarzawartości tlenku węgla, tlenków azotu, widoczności – napodstawie informacji z czujników sterowana jest pracawentylacji mechanicznej.

Tunel pod rondem gen. Jerzego Ziętkaw Katowicach

Tunel pod rondem gen. J Ziętkaw Katowicach

28

Tunel Emilia w Lalikach

Tunel: Tunel EmiliaFunkcja: tunel drogowyLokalizacja: tunel w Lalikach pod Sobczakową GrapąDługość: 678 mPozostałe parametry: zewnętrzne wymiary tunelu: 12,7 x

9,0 m.szerokość użytkowa: 11,2 m, w tym jezdnia 8,40 m.pasy ruchu w tunelu: 2 x 3,5 m = 7,0 m,opaski 2 x 0,7 m.wysokość nad jezdnią w osi tunelu: 6,55 m.klasa drogi: S.wysokość skrajni drogi: 4,7 m.Przekrój poprzeczny: przekrój poprzeczny tunelu ma

kształt owalny wynikający z charakteru pracy konstrukcji

Tunel Emilia w Lalikach

Ilość pasów: tunel dwukierunkowy, o dwóch pasach ruchuKonstrukcja: tunel drogowy – żelbetowa , dwie warstwyobudowy – zewnętrzna (wstępna) i wewnętrzna (stała),tunel ewakuacyjny – żelbetowa, jedna warstwa obudowy.Wentylacja: mechaniczna wzdłużna, (10 sztukwentylatorów w tunelu drogowym oraz dwa w tuneluewakuacyjnym)Sposób wykonania: metoda górnicza i odkrywkowaz wykorzystaniem nowej austriackiej metody budowy tuneli(NATM), ze wstępną warstwą zewnętrzną z betonunatryskowego oraz wewnętrzną warstwą z betonuzbrojonego.Otwarcie tunelu: 5 marca 2010 rokInwestycja: Budowa drogi ekspresowej S69 Bielsko-Biała –Z ̇ywiec – Zwardoń, odcinek C2 Szare – Laliki

Tunel Emilia w Lalikach

Wykonawca: Mosty Katowice Sp. z o.o.Opis: Tunel drogowy pod Sobczakową Grapą, w ciągu drogiekspresowej S69, znajdujący się pomiędzy węzłami Laliki iLaliki II w gminie Milówka w województwie śląskim.Budowany od marca 2008 do lutego 2010 roku jestnajdłuższym tunelem pozamiejskim w Polsce. Obok tuneludrogowego wydrążono równoległy tunel ewakuacyjny, doktórego przejścia znajdują się co 170 metrów. Nazwa tunelupochodzi od imienia Emilii Wojtyły - matki Jana Pawła II.

Tunel Emilia w Lalikach

33

Tunel pod Martwą Wisłą

Nazwa inwestycji:Trasa Słowackiego

Lokalizacja tunelu:Gdańsk

Parametry tunelu:długość tunelu: 1377,5 m, wykonywany będzie metodądrążoną, w ramach inwestycji powstaną dwa równoległetunele dla każdego kierunku oddzielnie z jezdniamidwupasmowymi o szerokości ok. 3,5 m, wykop ogłębokości ok. 10 metrów i długości w sumie ok.1,5 km poobu końcach tunel drążony przy wykorzystaniu maszynyTBM

Wykonawca:projekt tunelu: Europrojekt Gdańsk

Wartość kontraktu:600 mln zł

Tunel pod Martwą Wisłą

Tunel pod Martwą Wisłą w ramachbudowy Trasy Słowackiego

Maszyna TBM wraz z tarczą o średnicy ok. 13 m na placu budowy tunelupod Martwą Wisłą (opracowanie własne)

Tunel pod Martwą Wisłą

Tunel pod Martwą Wisłą

Tunel pod Luboniem Małym

Tunel na trasie Lubień –Rabka Zdrój, będzieprzebiegał pod górą MałyLuboń.

Zaprojektowany obiekt jesttunelem dwukomorowym ocałkowitej długościwynoszącej 2100 m.

Tunel pod Luboniem Małym

Tunel pod Luboniem Małym

Tunel pod Ursynowem o dł. 2300 m –linia przebiega pod metrem

42

Metro Warszawskie – I linia

Tunel: Metro w WarszawieFunkcja: komunikacyjna miejskaLokalizacja: Warszawa; pierwszy etap metra: liniaprzebiegająca przez dzielnice Ursynów, Mokotów,Śródmieście, Żoliborz i BielanyDługość: 23,1 kmKonstrukcja: tunel dwukomorowy, cztery stacje z łukowąhalą peronową ("Kabaty", "Wierzbno", "Racławicka", "PoleMokotowskie"), pięć stacji z dwunawową halą peronowąz rzędem słupów w osi peronu ("Natolin", "Imielin","Stokłosy", "Ursynów", "Służew”, jedną stacjęz jednonawową halą peronową, stropem płytowo -żebrowym, bocznymi galeriami ("Wilanowska"), jedną stacjęz jednonawową halą peronową z płaskim stropem("Politechnika").

Metro Warszawskie – I linia

Sposób wykonania: Tunel został wykonany metodągórniczą (zastosowano tarcze typu SzCzN-1S z ręcznymurabianiem czoła i zabezpieczaniem czoła przodka, stacjeI odcinka metra budowane były metodą odkrywkową.Tymczasowa obudowa wykopu - "ścianka berlińska".Obudowa ostateczna: żeliwne tubingi.Inwestycja: I linia metra w WarszawieWykonawca: P.R.G. "Metro"

Metro Warszawskie – I liniaOtwarcie tunelu:data uruchomienia odcinka metra do stacji "Politechnika":7 kwietnia 1995 r.data uruchomienia odcinka metra do stacji "Centrum":26 maja 1998 r.data uruchomienia odcinka metra do stacji "Ratusz":11 maja 2001r.data uruchomienia odcinka metra do stacji "Dw. Gdański":20 grudnia 2003 r.data uruchomienia odcinka metra do stacji "Pl. Wilsona":8 kwietnia 2005 r.data uruchomienia odcinka metra do stacji "Marymont":29 grudnia 2006 r.data uruchomienia odcinka metra do stacji "Słodowiec":23 kwietnia 2008 r.data uruchomienia odcinka metra do stacji "Młociny":25 października 2008r.

II linia metra w Warszawie –długość 9 km

Fotorelacja z wizyty na placu budowy II Linii Metraw Warszawie (z prawej strony TBM Maria, z lewej wydrążona linia

metra) (opracowanie własne)

48

Tunel Krakowskiego SzybkiegoTramwaju

Tunel: Tunel Krakowskiego Szybkiego TramwajuFunkcja: tunel tramwajowyLokalizacja: Kraków - Stare Miasto, GrzegórzkiDługość: 1 420 m (1 538 m wraz z rampami wjazdowymi)Pozostałe parametry:szerokość w świetle obiektu – 8,4 m (bez wykończenia),wysokość – 5,30 m,grubość płyty dennej – 0,40 m,grubość płyty stropowej– 0,60 m ÷ 0,70 m,grubość ścian – 0,60 m.Przekrój poprzeczny: prostokątnyIlość pasów: tunel jednokomorowyKonstrukcja: konstrukcja żelbetowa, tunel wykonanyw technologii ścian szczelinowych, metodą podstropową

Tunel Krakowskiego SzybkiegoTramwaju

Wentylacja: system wentylacji zamontowany na dwóchprzystankach (wentylatory osiowe i kanałowe) podziemnych+ system wentylacji oddymiającej Gemos.Sposób wykonania: metoda odkrywkowaOtwarcie tunelu: 11 grudnia 2008Inwestycja: Krakowski Transport Miejski – InfrastrukturaSzybkiego TramwajuWykonawca: Budimex Dromex SAOpis: Tunel tramwajowy łączący okolice ul. Pawiej i DworcaTowarowego z Rondem Mogilskim. Obiekt tworzy trzecisystem komunikacji podziemnej w Polsce ( po metrzewarszawskim i znajdującym się również w stolicy tunelu nakolejowej linii średnicowej). Tunel budowano z długimiprzerwami łącznie 34 lata. Jego otwarcie nastąpiło 11grudnia 2008. Tunel stanowi część sieci KrakowskiegoSzybkiego Tramwaju.

Tunel Krakowskiego SzybkiegoTramwaju

TUNELE NA ŚWIECIE

52

Najdłuższe tunele drogowe na świecie

53

Lp. Kraj Tunel Długość [m] Rok otwarcia

1 Norwegia Laerdal 24510 20002 Chiny Zhongnanshan 18040 20093 Szwajcaria Św. Gottard 16918 19804 Austria Arlberg 13972 19785 Chiny (Tajwan) Hsuehshan 12900 20056 Francja-Włochy Fréjus 12895 19807 Francja-Włochy Mont-Blanc 11611 19658 Norwegia Gudvanga 11428 19919 Norwegia Folgefonn 11150 2001

10 Japonia Kan-etsu 11055 199111 Japonia Kan-etsu 10926 198512 Japonia Hida 10750 201013 Włochy Gran Sasso d'Italia 10176 1984

14 Włochy Gran Sasso d'Italia 10173 1995

15 Francja Le tunnel Est 10000 2006

Najdłuższe tunele kolejowe na świecie(eksploatowane i budowane)

Państwo Nazwa tunelu Długość Data otwarciaSzwajcaria Gotthard AlpTransit 57 072 m 2010

Austria - Włochy Basis Brenner 55 000 m PRJJaponia Sei-kan 53 850 m 1988

France - Włochy Basis Mont d'Ambin 52 110 m 2015Wlk. Brytania-

France Chunnel (Eurotunnel) 50 450 m 1994

Szwajcaria Lötschberg 34 600 m 2007Austria Koralm 32 800 m 2010

Hiszpania Guadarrama 28 377 m PRJJaponia Hakkouda 26 455 m BDJaponia Iwate 25 810 m BDJaponia Iiyama 22 221 m BDJaponia Daishimizu 22 221 m 1982

Włochy-Szwajcaria Simplon-II 19 824 m 16.10.1922Włochy-Szwajcaria Simplon-I 19 803 m 01.06.1906

Szwajcaria Zimmerberg-Base 19 700 m 2013Austria Semmering basis 19 200 m BD

Szwajcaria Vereina 19 058 m 19.11.1999Japonia Shinkanmon 18 713 m 1975Włochy Vaglia 18 561 m 2006Włochy Appennino 18 507 m 21.04.1934

54DB - brak danych, PRJ - projektowany

Tunele na świecie – wybraneprzykłady

Najdłuższe tunele na świecie – wybrane przykłady

Tunel Laerdal – najdłuższy tuneldrogowy na świecie

56

Tunel Laerdal – najdłuższy tuneldrogowy na świecie

57

Tunel Seikan – najdłuższy tunelkolejowy na świecie – 54 km

58

Tunel Zhongnanshan w ShaanxiProvince w Chinach - dł. 18 km

59

Tunel pod cieśniną Bosfor

Tunel kolejowy pod cieśniną Bosforzostał otwarty 29 listopada 2013roku. Cała trasa ma 76,3 km i łączyHalkali (Europa) z azjatyckim Gebze.Nazwa Marmaray (Marmara Rail)pochodzi od połączenia nazwy MorzaMarmara z tureckim słowem ray(kolej). Pierwsi pasażerowie pojadąw roku 2015.

Tunel zbudowany jest pod dnemcieśniny Bosfor na głębokości 56metrów. Jest to najgłębszy tunel naświecie. Budowla ma przyczynić siędo znacznej poprawy komunikacjiwewnątrz Stambułu, któregopopulacja sięga prawie 14 milionówmieszkańców.

60

Planowane inwestycje tunelowe naświecie – wybrane przykłady

- władze Chińskie rozważają budowęnajdłuższego na świecie tunelu kolejowegoBohai Strait tunnel o długości 123000m

-realizacja projektu infrastrukturalnegoSharq Crossing w Katarze, składającego sięz trzech mostów i podwodnych tuneli ołącznej długości 12 000 m

- unikatowym w skali globalnejprzedsięwzięciem byłaby budowa około100 km tunelu pod Cieśniną Beringa,wraz z całą infrastrukturą komunikacyjnąi zapleczem logistycznym, łączącegoAmerykę Północną i Azję

Tunele komunikacyjnew fazie budowy na świecie – wybraneprzykłady

Najdłuższe, budowane tunele na świecie – wybrane przykłady