cmy k
tunelowanie
tunelowanie
tunelowanie
tunelowanie
tunelowanie
Rozwiązania techniczne elementów
konstrukcyjnych i wyposażenia tuneli
komunikacyjnych w aspekcie wymogów
bezpieczeństwa eksploatacji
Katastrofy w tunelach zdarzajÄ… siÄ™ bardzo rzadko, ale sÄ… one zazwyczaj na tyle
tragiczne, że każdorazowo informacje o nich obiegają cały świat; podobnie jak
w przypadku katastrof samolotowych lub statków.
e względu na tragiczne skutki awarii i katastrof w tune- ce na celu osiągnięcie wysokiego stopnia bezpieczeństwa
Zlach, zagadnieniom bezpieczeństwa poświęca się bar- w tunelach w ogóle muszą być poprzedzone szczegółowy-
dzo wiele uwagi. Szczególnie dotyczy to przełomu XX i XXI mi badaniami. Poza tym Komisja ujęła również problem
wieku. bezpieczeństwa w tunelach w piątym programie badań i roz-
woju technologicznego. Sfinansowano już projekt badań nad
W ostatnich latach wydarzyły się dwie bardzo głośne
trwałymi i niezawodnymi konstrukcjami tuneli, a także sieć
katastrofy. Pierwsza z nich miała miejsce w dniu 24 marca
tematyczną dotyczącą pożarów w tunelach. W fazie realiza-
1999 roku. W tunelu Mont Blanc Å‚Ä…czÄ…cym Chamonix we
Francji i Aosta we Włoszech zapaliła się ciężarówka prze- cji, znajduje się temat dotyczący bezpieczeństwa w istnieją-
wożąca mąkę i margarynę. Ogień szybko się rozprzestrze- cych tunelach.
niał na inne pojazdy. W wyniku tego pożaru - od wysokiej
Podjęte działania dotyczące bezpieczeństwa odnosiły się
temperatury i dymu - życie straciło 39 osób.
w pierwszej kolejności do tuneli drogowych. Jednak w ślad
W tym samym roku, 29 maja, miała miejsce kolizja w tu- za nimi podjęte zostały podobne działania dotyczące tuneli
nelu Tauern w Austrii. Ciężarówka zderzyła się z czterema kolejowych. Pochodną tych ostatnich działań są tunele me-
mniejszymi pojazdami oraz inną ciężarówką załadowaną tra oraz premetra w części dotyczącej podziemnych odcin-
lakierami w sprayu, która stała w tunelu na czerwonym ków tras. Oczywiście, każdy rodzaj transportu ma swoją
świetle. W wyniku tej kolizji zginęło 12 osób; 8 w wyniku specyfikę, ale wiele zagadnień jest wspólnych, jak choćby
wypadku oraz 4 z powodu dymu. odwodnienie, zabezpieczenie przeciwpożarowe i przeciw-
dymne, drogi ewakuacji, rozwiÄ…zania konstrukcyjne.
Tragiczne w skutkach, następujące niemalże jeden po
drugim w 1999 roku, wspomniane pożary wysunęły bezpie- Troska o bezpieczeństwo w tunelach nie rozpoczęła się
czeństwo na pierwszy plan w całokształcie zagadnień ko- dopiero po wielkich pożarach w tunelu pod Mont Blanc
munikacji podziemnej. W problematykę tę zaangażowali się
oraz Tauern; dane i doświadczenia były gromadzone już
przywódcy polityczni i rządy krajów, w których rozwinięta
znacznie wcześniej. Jednak te tragiczne wydarzenia uwypu-
jest komunikacja podziemna.
kliły problem zagrożenia bezpieczeństwa i ryzyka związa-
Najbardziej intensywne działania, co jest zrozumiałe, nego z eksploatacją tuneli i spowodowały intensyfikację prac
podjęli drogowcy. We wrześniu 1999 roku Konferencja Za- związanych z tymi zagadnieniami.
rządów Dróg Europy Zachodniej (WERD) uznała bezpie- W Białej Księdze Unii Europejskiej zatytułowanej  Eu-
czeństwo tuneli drogowych za problem najwyższej wagi i ofi-
ropejska polityka transportowa na rok 2010: czas na podjÄ™-
cjalnie wezwała Austrię, Francję, Szwajcarię i Włochy do
cie decyzji stwierdzono między innymi:  Każdy powinien
utworzenia nieformalnej grupy, tak zwanej grupy krajów
móc korzystać z systemu transportowego spełniającego jego
alpejskich, której zadaniem było opracowanie strategii dzia-
potrzeby i oczekiwania, jednak cena jaką płacimy w Euro-
łania w przedmiotowej sprawie. Już w paz
dzierniku
pie za mobilność jest zbyt wysoka. Ze wszystkich sposo-
2000 roku Konferencja zaaprobowała propozycje działań
bów transportu, transport drogowy jest najbardziej niebez-
przedstawione przez grupę krajów alpejskich. Przedsięwzię-
pieczny i najkosztowniejszy, jeśli chodzi o ludzkie życie .
cia krótkoterminowe zostały wdrożone natychmiast, nato-
Oznacza to, że transport szynowy, a szczególnie szynowy
miast długoterminowe są realizowane sukcesywnie.
bezkolizyjny, jest bardziej bezpieczny i jako taki jest ciÄ…gle
Już we wrześniu 1999 roku Komisja Europejska zorga- obiektem zainteresowania, pomimo że związana z nim bu-
nizowała konferencję ekspertów i uznała, że działania mają- dowa infrastruktury i utrzymanie są droższe od drogowego.
Autor: Kazimierz FURTAK
Politechnika Krakowska
58
Kûnżynieria Bezwykopowa - listopad 2003
cmyk
cmy k
tunelow anie
tunelowanie
tunelowanie
tunelow anie
tunelowani e
Ta świadomość wzmogła zainteresowanie problemami wymaga to równoczesnego, właściwego uwzględnienia pa-
bezpieczeństwa nie tylko w tunelach służących transporto- rametrów geologicznych i rozwiązań technologicznych oraz
wi samochodowemu, ale także szynowemu, w tym również ich wpływu na wybór modelu obliczeniowego obudowy
w tunelach metra. Poza tym kolejny raz okazało się, że trans- wstępnej i ostatecznej.
port szynowy jest znacznie bezpieczniejszy od samochodo-
Kolejny obszar dotyczący bezpieczeństwa elementów
wego. Dotyczy to także metra jako ważnego środka komu- konstrukcyjnych tunelu jest związany z przyjęciem odpo-
nikacji masowej.
wiedniego - adekwatnego do lokalnych warunków grunto-
Potwierdzeniem wagi jaką przykłada się do zagadnień wych i rozwiązania konstrukcyjnego obudowy - modeli
związanych z bezpieczeństwem tuneli jest częsta zmiana obliczeniowych. W tym mieści się także przyjęcie obciążeń,
w ostatnich trzech latach przepisów z nim związanych i to głównie od górotworu. Inne obciążenia są łatwiejsze do
w wielu krajach europejskich. Organizowane są międzyna- określenia.
rodowe konferencje i seminaria, powoływane interdyscy-
Jeśli w przyjętej technologii budowy tunelu przewidzia-
plinarne zespoły i komisje. Wszystko to robi się po to, aby
na jest obudowa wstępna i ostateczna, to przy obliczaniu
zwiększyć bezpieczeństwo budowy, a przede wszystkim
obudowy ostatecznej nie uwzględnia się współpracy obu-
użytkowania tuneli, albo inaczej - starać się zminimalizować
dowy tymczasowej w przenoszeniu obciążeń w czasie eks-
do zera ryzyko zaistnienia awarii czy katastrofy.
ploatacji. Jest to dodatkowy zapas bezpieczeństwa - zwłasz-
Zagadnienia bezpieczeństwa tuneli i w tunelach można
cza w poczÄ…tkowym okresie eksploatacji.
rozpatrywać w kilku obszarach [2]. Dotyczyć one mogą bez-
Ostatni obszar z zakresu obliczeniowego dotyczy wy-
pieczeństwa podczas budowy, a także bezpieczeństwa kon-
miarowania przekrojów. W przypadku obudowy tuneli prze-
strukcji tunelu (obudowy). Inny obszar to zawodność lub
kroje wymiaruje siÄ™ tak jak w innych obiektach mostowych.
niezawodność taboru poruszającego się w tunelu. Oddzielną
Ponieważ współcześnie przyjmuje się z reguły obudowę
grupÄ™ stanowiÄ… zagadnienia zwiÄ…zane z zapewnieniem bez-
żelbetową, obowiązującą jest tu norma PN-91/S-10042 [4].
pieczeństwa eksploatacji (niezawodność urządzeń). Inną
Jednak bezpieczeństwo elementów konstrukcyjnych
grupę stanowią elementy wyposażenia, które mają działać
tuneli to nie tylko modele obliczeniowe i obciążenia, wła-
bezawaryjnie, a ich zadaniem jest zapewnienie bezpieczeń-
ściwości górotworu, technologia budowy i wymiarowanie.
stwa eksploatacji.
Trzeba także wziąć pod uwagę, że obudowa tunelu - głów-
W artykule przedstawiono podstawowe zagadnienia
ny element konstrukcyjny - pracuje w środowisku grunto-
dotyczące szeroko rozumianego bezpieczeństwa eksploata-
wym. Stąd dużą rolę odgrywa trwałość. Jest ona związana
cji tuneli komunikacyjnych. ObejmujÄ… one zagadnienia ob-
przede wszystkim z korozjÄ… stali zbrojeniowej i betonu.
liczeniowe i konstrukcyjne oraz elementy wyposażenia i urzą-
To przede wszystkim ze względu na zagrożenie koro-
dzeń zabezpieczenia ruchu. Problematyka ta jest bardzo sze-
zyjne obudowy wstępnej, stykającej się bezpośrednio z grun-
roka. Stąd też w artykule zasygnalizowano tylko podstawo-
tem, nie bierze się pod uwagę przy określaniu nośności
we problemy. Dotyczy to przede wszystkim bardziej zna-
obudowy ostatecznej w okresie eksploatacji; zakłada się jej
nych środowisku inżynierów budownictwa zagadnień obli-
pełną korozję po odpowiednio długim okresie eksploatacji.
czeniowo-konstrukcyjnych, a więcej uwagi poświęcono za-
ObudowÄ™ ostatecznÄ… chroni siÄ™ przed gruntem i wodami
gadnieniom z zakresu elementów wyposażenia i urządzeń
gruntowymi (w tym często również agresywnymi) za po-
zabezpieczenia ruchu. W zakresie tych ostatnich w dalszym
mocą izolacji. Niezależnie od tego przyjmuje się otulinę prę-
ciągu nie ma jeszcze ostatecznych rozwiązań i decyzji.
tów zbrojeniowych jak dla fundamentów.
Elementy ze stali konstrukcyjnej muszą być zabezpie-
2. Bezpieczeństwo elementów konstrukcyjnych czone przed korozją. System ochrony antykorozyjnej powi-
nien być wielowarstwowy, składający się przynajmniej z jed-
Bezpieczeństwo elementów konstrukcyjnych należy roz-
nej powłoki metalicznej i jednej warstwy polimerowej. Po-
patrywać co najmniej w pięciu obszarach. Pierwszy z nich
włoka metaliczna nie może mieć grubości mniejszej niż
obejmuje przyjęcie danych wyjściowych do obliczeń. Wśród
80 mm, natomiast warstwy polimerowej mniejszej niż
nich podstawowymi są właściwości fizyczne i mechaniczne
160 mm. Warstwy ochronne muszą otaczać cały element kon-
gruntu. Drugi obszar obejmuje przyjęcie właściwych modeli
strukcyjny w sposób zamknięty. Pomiary grubości warstw
obliczeniowych, adekwatnych do warunków gruntowych
przeprowadza siÄ™ metodami nieniszczÄ…cymi.
oraz rozwiązań technologicznych w zakresie wykonywa-
nia konstrukcji obudowy. Mieści się w tym obszarze rów- Do zabezpieczenia antykorozyjnego można stosować
nież interakcja grunt-obudowa. Uwzględniona musi być przy cynkowanie ogniowe. Jednak po naniesieniu ocynkowania
tym także zmienność warunków gruntowych na długości ogniowego elementy konstrukcyjne nie mogą być już obra-
tunelu. biane mechanicznie i nie mogą być gięte. Wszystkie ele-
menty łącznikowe należy zabezpieczyć takimi samymi po-
Oddzielną grupę zagadnień związanych z bezpieczeń-
włokami jak elementy łączone.
stwem jest przyjęcie odpowiedniej technologii drążenia tu-
nelu. Dobór technologii jest uwarunkowany przede wszyst- Elementy konstrukcyjne w tunelach nie powinny być
kim warunkami geologicznymi, w tym warunkami grunto- wykonywane z aluminium. Podobna uwaga dotyczy two-
wo-wodnymi, a także możliwościami technicznymi poten- rzyw sztucznych. Przegrody ogniowe, jeżeli są stosowane
cjalnych wykonawców. Nie bez znaczenia jest także poziom (decyduje o tym straż pożarna) muszą być wykonane z ta-
zagłębienia tunelu. kich materiałów, aby ich odporność na ogień wynosiła co
najmniej 90 minut. Przegrody te nie mogą zawierać azbestu,
Sposób drążenia tunelu musi być z kolei uwzględniony
fenolu i halogenu.
w obliczeniach obudowy tymczasowej, wstępnej, a nawet
ostatecznej. Mało tego - ma wpływ na stan odkształcenia Z punktu widzenia bezpieczeństwa eksploatacji tunelu
i naprężenia w górotworze. Jeżeli konstrukcja ma być bez- ważna jest również nośność mocowania elementów kon-
pieczna w zakresie elementów konstrukcyjnych, wówczas strukcyjnych oraz wyposażenia. Przy jej obliczaniu należy
Kûnżynieria Bezwykopowa - listopad 2003 59
cmy k
cmy k
tunelow anie
tunelowanie
tunelowanie
tunelow anie
tunelowani e
uwzględnić tak zwane ciśnienie ssania o wartości nie niż-
szej niż 0,5 kN/m2. W szczególnych przypadkach może być
przyjmowana wartość wyższa. Jednak żadna norma polska
tej wartości nie precyzuje, podobnie jak wiele norm innych
krajów.
Oddzielnym zagadnieniem bezpieczeństwa konstrukcji
obudowy tunelu jest właściwe jej ukształtowanie geome-
tryczne. Ukształtowanie bezpiecznego układu nośnego obu-
dowa-górotwór związane jest bezpośrednio z rozwojem pro-
cesu zasklepiania górotworu wokół wyrobiska. W czasie tego
procesu następuje rozluz
nienie nakładu oraz stabilizacja ścian
bocznych - ociosów, a jest on uzależniony od geometrii
obudowy.
Z podanego względu korzystne są takie rozwiązania
Rys. 2. Sklepienie
geometryczne obudowy, które mają ściany o małej wysoko-
ciśnień według Rit-
ści, co czyni je - przy tej samej grubości - sztywniejszymi.
tera.
W związku z tym przemieszczenia obudowy występują tyl-
ko w stropie. Konstrukcja obudowy o dużej wysokości ścian
nelu jest poprawnie zaprojektowana, jeżeli obciążenie pio-
sprzyja naruszeniu ociosów wyrobiska, a ich przemieszcze-
nowe jest wyraz
nie większe od obciążenia poziomego (bocz-
nia sprzyjają utracie stateczności ścian.
nego). Zagadnienie to przedstawiono schematycznie na ry-
Z punktu widzenia bezpieczeństwa konstrukcji obudo- sunku 1.
wy ważny jest jej kształt. Rozróżnia się w tym względzie
Przy podobnych kształtach obudowy przedstawionych
dwa typy konstrukcji: konstrukcje rozporowe i bezrozporo-
na rysunku 1a i 1b zróżnicowane są relacje rozpiętości stro-
we. Do pierwszej grupy zalicza siÄ™ konstrukcje o stropach
pu (szerokość tunelu) do wysokości ścian. Na rysunku 1a
kołowych, łukowych lub eliptycznych. Stropy w tych obu-
przeważa obciążenie pionowe, co skutkuje korzystną linią
dowach przemieszczają się w kierunku wyrobiska, a ściany
przemieszczeń obudowy, wywołującą odpór górotworu na
w stronę górotworu, co wywołuje jego odpór. Taki kształt
wysokości ociosów. W przypadku rysunku 1b przeważa ob-
przekroju stosuje się w tunelach metra na szlakach między
ciążenie poziome (boczne), co skutkuje niekorzystnym prze-
stacjami i przystankami.
biegiem linii przemieszczeń, która nie wywołuje odporu
Konstrukcje bezrozporowe mają przekrój ramowy lub górotworu stabilizującego układ obudowa-górotwór.
skrzynkowy. Stosuje się je na stacjach i przystankach. Kon- Innym elementem bezpiecznego kształtowania wyrobi-
strukcje te odkształcają się w kierunku wyrobiska, a tym
ska i obudowy tunelu jest wywołanie w górotworze proce-
samym nie wywołują odporu górotworu. Nie jest to korzyst- su jego zaklinowania (lokalnego zasklepienia). W tym za-
ne ze względów bezpieczeństwa, gdyż odpór górotworu kresie brak jest jednoznacznej opinii, która z dotychczaso-
w ociosach stabilizuje układ nośny obudowa-górotwór. Brak wych hipotez kształtowania wyrobiska jest najdokładniej-
odporu, zwłaszcza w przypadku tuneli usytuowanych na sza. Wynika to między innymi stąd, że wartości współczyn-
dużych głębokościach, sprzyja utracie stateczności konstrukcji ników wchodzących do wzorów charakteryzujących te hi-
obudowy, a tym samym zwiększa zagrożenie awarią. Dlate- potezy były kalibrowane dla różnych rodzajów gruntu.
go obudowy bezrozporowe wymagajÄ… wykonywania po-
W sklepieniu Rittera podstawę rozważań stanowi waru-
miarów kontrolnych w czasie eksploatacji tunelu.
nek równowagi granicznej ośrodka spoistego, zalegającego
Głównym wyznacznikiem racjonalnego ukształtowania bezpośrednio nad stropem wyrobiska. Układ działających
geometrycznego konstrukcji obudowy jest stosunek warto- sił przedstawia schematycznie rysunek 2. Na rysunku tym
ści wypadkowej obciążeń pionowych do wartości wypad- h oznacza wysokość sklepienia, b połowę rozpiętości, nato-
kowej obciążeń poziomych. Uważa się, że konstrukcja tu- miast c spójność.
W zależności od rozpiętości stropu, ciężar ośrodka może
przekroczyć siły spójności. W przeciwnym przypadku skut-
kuje to obwałem bryły górotworu o kształcie i wymiarach
wynikających z równowagi granicznej. Wystąpi ona wów-
czas, gdy ciężar odspojonej bryły gruntu jest równy wypad-
kowej sił spójności rozłożonej na obrysie potencjalnej po-
wierzchni odspojenia. Warunek ten można zapisać w nastę-
pujÄ…cej postaci:
(1)
gdzie:
g - ciężar objętoS
ciowy oS
rodka,
c - spójnoS
ć (kohezja) oS
rodka gruntowego,
s - długoS
ć obrysu bryły,
x, z - współrzędne obrysu powierzchni odspojenia,
- styczny do obrysu rzut jednostkowej powierzchni poziomej.
Wyrażenie można zastąpić przez ds/dx. Wówczas ko-
Rys. 1. Wpływ geometrii tunelu i obciążeń na odkształcenie obu-
rzystnie jest przekształcić całkę krzywoliniową i zapisać ją
dowy: a - przeważające obciążenie pionowe, b - przeważające
obciążenie poziome. w postaci funkcjonału typu Eulera [3]:
60
Kûnżynieria Bezwykopowa - listopad 2003
cmyk
cmy k
tunelow anie
tunelowanie
tunelowanie
tunelow anie
tunelowani e
(2)
Rozwiązanie zagadnienia ekstremum funkcjonału pro-
wadzi do równania paraboli w postaci [3]:
(3)
o wartości maksymalnej:
(4)
Wyrobisko będzie zagrożone, a tym samym górotwór
będzie oddziaływał na obudowę, jeżeli:
(5)
Dla gruntu sypkiego (bez spójności) bardziej zbliżone
do rzeczywistości wyniki otrzymuje się stosując metodę Pro-
todiakonowa. W metodzie tej rozpatruje siÄ™ sklepienie ci-
śnień jako element stabilizacji ośrodka nad wyrobiskiem
według schematu przedstawionego na rysunku 3. W skle-
pieniu przenoszącym równomiernie rozłożone pierwotne
ciśnienie pionowe, moment zginający równa się zeru. Moż- Rys. 4. Ogólne sklepienie ciśnień.
na to zapisać w następującej postaci:
Równanie (8) jest równaniem elipsy opisującej zamknięte
(6)
sklepienie ciśnień, które jest zdolne zrównoważyć pierwot-
ne ciśnienie górotworu. Wykorzystując warunki równowagi
gdzie:
górotworu spełzającego do wyrobiska po powierzchniach
T - rozpór sklepienia,
x, z - współrzędne (zgodnie z rysunkiem 3).
poślizgu otrzymuje się [3]:
- współrzędną z dla x = b:
Po przekształceniu wzoru (6) uzyskuje się wzór opisu-
jący sklepienie ciśnień w postaci:
(9)
(7)
- rozpór w punkcie x = b i z = zo:
Dla przypadku ogólnego układ nośny, równoważący (10)
zdegradowany górotwór (niezależnie od rodzaju gruntu)
- warunek równowagi górotworu na pionowej płasz-
wokół obudowy, musi być sklepieniem ciśnień, żeby wy-
czyz
nie jego ścięcia:
stąpiło samoczynne zaklinowanie się naruszonych obsza-
(11)
rów. Układ sił, których równowaga jest rozpatrywana, zo-
stał przedstawiony schematycznie na rysunku 4. Równanie - rozpór w kluczu sklepienia ciśnień:
równowagi momentów sklepienia ciśnień pierwotnych moż-
na zapisać w postaci: (12)
- współrzędna z1 dla x = b1:
(8)
Na rysunku 4 A oznacza dowolny punkt sklepienia, pz i
(13)
px odpowiednio pionowe i poziome ciśnienie górotworu, T
i T1 rozpór, natomiast b1 i z1 są współrzędnymi granicznego - rozpór w punkcie z = b1 i z = z1:
punktu rozluz
nienia górotworu.
(14)
- warunki równowagi górotworu na płaszczyz
nie naj-
mniejszego oporu na ściskanie, nachylonej pod kątem b -
45° + f/2 do poziomu:
(15)
- rozpór w kluczu sklepienia:
(16)
Porównując ze sobą wzory (12) i (16) opisujące roz-
pór w kluczu, otrzymamy zależność między rozpiętością
(szerokością) wyrobiska i szerokością strefy rozluz
nio-
nej w postaci:
(17)
Rys. 3. Sklepienie według Protodiakonowa.
Kûnżynieria Bezwykopowa - listopad 2003 61
cmy k
cmy k
tunelow anie
tunelowanie
tunelowanie
tunelow anie
tunelowani e
Z kolei podstawiając (16) i (17) do (14) otrzymamy wzór 3. Zarządzanie bezpieczeństwem w tunelach
na rozpór T1 w formie:
Samo określenie  zarządzanie bezpieczeństwem po-
dobnie jak na przykład  zarządzanie jakością budzi wąt-
pliwości, a nawet czasem sprzeciw. Są to określenia przyję-
(18)
te na podstawie dosłownego tłumaczenia literatury zagra-
W powyższych wzorach współczynnik parcia boczne- nicznej, a ponieważ nie przyjęło się żadne określenie pol-
go k opisany jest wzorem: skie, zdobywajÄ… one prawo obywatelstwa i wiele wskazuje
na to, że tak już pozostanie.
(19)
Bezpieczeństwo w tunelach kolejowych lub metra jest
zagadnieniem wkomponowanym w system kolejowy (metra),
gdzie n jest współczynnikiem Poissona dla gruntu.
polegający na przeciwdziałaniu zagrożeniom, które mogą na-
Jeżeli przeniesiemy początek układu współrzędnych dla
razić na niebezpieczeństwo ludzi, środowisko oraz sam sys-
elipsy do środka wyrobiska, dłuższa (pionowa) półoś wy-
tem kolejowy. Dla tuneli metra system ten jest podobny do
nosi:
obowiązującego w tunelach kolejowych z tą zasadniczą róż-
nicą, że w tunelach metra występują stacje i przystanki, któ-
(20)
rych nie ma w klasycznych tunelach kolejowych. W systemie
natomiast krótsza (pozioma) jest opisana wzorem:
drogowym, w stosunku do kolejowego, różnice wynikają
przede wszystkim z innego, co jest naturalne, rozwiÄ…zania
(21)
nawierzchni.
Pierwszoplanowym zadaniem w zakresie bezpieczeństwa
W przypadku k = 1 sklepienie eliptyczne przechodzi
w tunelach jest zapewnienie bezpieczeństwa (ochrony) ludzi.
w kołowe (por. rys. 5). Jeżeli grunt górotworu jest bez spój-
Obejmuje ono:
ności lub uplastyczniony to współczynnik parcia bocznego
- bezpieczeństwo przewozów,
jest funkcją tylko kąta tarcia wewnętrznego:
- bezpieczeństwo postoju,
(22) - bezpieczeństwo ewakuacji,
- bezpieczeństwo działań.
Wówczas:
Wszystkie te elementy bezpieczeństwa muszą być wkom-
ponowane w system kolejowy lub drogowy.
(23)
Bezpieczeństwo przewozu zależy od warunków zarzą-
dzania eksploatacjÄ… taboru kolejowego lub metra oraz linii
kolejowej lub metra względnie drogi samochodowej. Zarzą-
(24)
dza nimi odpowiednio przygotowany personel zatrudniony
Na rysunku 5 przez 1 zaznaczono strefÄ™ rozluz
nienia gó- na stanowisku centralnym oraz na posterunkach eksploata-
rotworu, a przez 2 strefę zagęszczenia górotworu. Litery a i b cyjnych. Porozumiewanie się między stanowiskiem central-
oznaczajÄ… geometriÄ™ wyrobiska, zaÅ› h i l geometriÄ™ zamkniÄ™- nym a peryferyjnym odbywa siÄ™ poprzez system kontroli ru-
tego sklepienia ciśnień. chu. Personel obsługujący ma do dyspozycji zautomatyzowa-
ny system zarządzania. Na przykład w metrze w Lille funkcjo-
Przedstawione ogólne sklepienie ciśnień zapewnia rów-
nuje system VAL, który jest całkowicie zautomatyzowany.
nowagę górotworu poza jego zasięgiem. Obudowa tunelu
przenosi tę część górotworu, która znajduje się wewnątrz skle- Wspomniany system nie ma punktów informacyjnych, kas
pienia (między sklepieniem a obudową). Zatem obudowa biletowych, a nawet maszynisty pociągu [1]. Całość zadań prze-
tunelu zawsze musi wpisywać się w wewnętrzny obrys skle- wozowych jest kontrolowana przez centrum nawigacji i dys-
pienia. Wyniosłość obudowy jest więc uzależniona od szero- pozycji, w którym pracuje kilka osób. System ten opracowało
kości tunelu oraz rodzaju gruntu nad nią zalegającego. Speł- konsorcjum pięciu firm z trzech krajów europejskich.
niony musi być warunek:
Warto dodać, że perony na stacjach metra zostały wypo-
(25)
sażone w bariery zabezpieczające przed wypadnięciem na tor.
OtwierajÄ… siÄ™ one dopiero po przyjez
dzie pociÄ…gu. Na sta-
cjach oprócz schodów stałych i ruchomych są zainstalowane
windy oraz wykonane pochylenie dla niepełnosprawnych.
Wspomniane bariery zalicza się już do elementów bezpie-
czeństwa postoju.
W celu podjęcia stosownych działań w sytuacji awaryjnej
wewnÄ…trz tunelu pracownicy systemu kontroli ruchu oraz
posterunków eksploatacyjnych powinni mieć możliwość nad-
zorowania, to jest kontroli, diagnostyki i sterowania ruchu.
Do tych stanowisk powinny napływać wszystkie informacje
dotyczące warunków ruchu w tunelu podczas eksploatacji.
Stanowisko systemu kontroli ruchu musi mieć również bez-
pośrednie połączenie ze stanowiskiem kryzysowym, w celu
możliwości bieżącej aktualizacji danych.
Stanowisko kryzysowe powinno mieć możliwość stero-
wania na odległość urządzeniami, które lokalnie kierują bez-
Rys. 5. Geometria ogólnego skle-
pienia ciśnień. pieczeństwem przejazdu i postoju pasażerów. W związku z tym
62
Kûnżynieria Bezwykopowa - listopad 2003
cmyk
cmy k
tunelow anie
tunelowanie
tunelowanie
tunelow anie
tunelowani e
stanowisko zarządzania bezpieczeństwem w tunelu innymi styka systemu i podsystemów związanych z urządzaniem bez-
stanowiskami obsługi metra, aby móc koordynować działania pieczeństwa oraz instalacji peryferyjnych podsystemów awa-
związane z zaistniałą awarią. ryjnych.
Bezpieczeństwo eksploatacji taboru kolejowego lub me- Do peryferyjnych podsystemów awaryjnych zalicza się
tra zapewniają okresowe przeglądy toru i torowiska oraz po- następujące instalacje:
miary kontrolne. W przypadku taboru samochodowego wy-
- wodną przeciwpożarową,
konywane są przeglądy określone stosownymi przepisami.
- wykrywania dymu,
Bezpieczeństwo postoju zależy od warunków stworzo-
- bezpieczeństwa,
nych dla pasażerów oraz systemu kolejowego metra w przy-
- telekomunikacji awaryjnej,
padku awaryjnego zatrzymania pociągu metra między stacja-
- oświetlenia i zasilania awaryjnego,
mi lub przystankami. W tym celu muszą być przewidziane
- awaryjnego odłączania sekcyjnego sieci.
chodniki awaryjne (służące w warunkach normalnej eksplo-
atacji personelowi utrzymania podtorza i toru oraz ekipom Sterowanie i kontrola wodnych instalacji przeciwpożaro-
konserwatorów), umożliwiające dojście do najbliższej stacji wych, znajdujących się w tunelu, powinny być możliwe ze
lub przystanku. W tunelu powinny być umieszczone urządze- stanowiska centralnego. Po otrzymaniu sygnału o pożarze
nia świetlne lub akustyczne informujące przynajmniej o kie- operator w pierwszej kolejności musi sprawdzić czy zostało
runku ewakuacji. Poza tym w tunelu powinny znajdować się
dokonane  odcięcie napięcia , a następnie dokona otwarcia
punkty monitorowania sytuacji zagrożenia, umożliwiające śle- zaworu, co umożliwia napełnienie suchej instalacji wodnej;
dzenie przebiegu realizacji zadań wynikłych z zaistniałej awa- napełnienie instalacji nie może trwać dłużej niż 10 minut.
rii. Oprócz tego do elementów bezpieczeństwa postoju zali-
Instalacja wykrywania dymu musi być sprzężona z wen-
cza się odizolowanie pasażerów od spalin, toksycznych opa-
tylacjÄ…. Wykrycie dymu jest sygnalizowane na stanowisku cen-
rów oraz ognia i spalin w przypadku pożaru, a także tablice
tralnym. Operator ocenia stopień zagrożenia i włącza odpo-
informacyjne i punkt monitorowania stref zagrożenia.
wiednie działanie wentylatorów. Włączony musi być też sys-
Bezpieczeństwo ewakuacji zależy od warunków stworzo-
tem informacji w rejonach przyległych do miejsca pożaru.
nych dla pasażerów po opuszczeniu przez nich pociągu lub
Podsystem bezpieczeństwa obejmuje zdalny nadzór nad
pojazdu. Elementami systemu bezpieczeństwa ewakuacji są:
punktami dostępu oraz nad ewakuacją z tuneli. Stosowane
- drogi ewakuacji, dobrze oznakowane, jednoznacznie kieru- są dwie główne instalacje:
jące do wyjścia,
- przeciwwłamaniowa i kontroli dostępu,
- punkty pierwszej pomocy dla osób, które ucierpiały lub są
- telewizji przemysłowej.
niedysponowane,
- urządzenia łączności umożliwiające kontakt z zewnątrz
z pasażerami oraz pasażerów ze światem zewnętrznym.
Bezpieczeństwo działań zależy od warunków, jakie są
stworzone dla systemu komunikacyjnego funkcjonujÄ…cego
w tunelu. Muszą one umożliwiać zarządzanie i przeprowa-
dzanie akcji w tunelu i poza nim. Zapewnienie bezpieczeń-
stwa działań wymaga zorganizowania centralnego ośrodka
zarządzania bezpieczeństwem, połączonego instalacjami
GENIALNIE
ognioodpornymi z peryferyjnymi ośrodkami zarządzania,
Sprężarki przewox
ne:
usytuowanymi na trasie tunelu.
PROSTE!
Wersje z generatorem
Stanowiska zarządzania bezpieczeństwem powinny dys-
(6,5-12 kVA)
ponować następującymi systemami: Uzdatnianie sprężonego powietrza
Karoseria z ocynkowanych blach
- nadzoru video,
Konstrukcja niezawodna
i przyjazna dla obsługi
- instalacji pożarowej,
- oświetlenia awaryjnego,
- kontroli dymu i gazów toksycznych,
- instalacji nagłośniającej,
- telefonii awaryjnej.
Sprawnie działające wymienione systemy umożliwiają
prowadzenie działań minimalizujących negatywne skutki dla
ludzi oraz całego systemu komunikacyjnego z konstrukcją tunelu
i jego wyposażeniem włącznie. Rozmieszczenie punktów za-
rządzania musi być uzgodnione z właściwymi (kompetent-
nymi) jednostkami (na przykład oświetlenie z układem ener-
getycznym, instalacja pożarowa ze strażą pożarną itp.).
W systemie bezpieczeństwa w tunelach ważną rolę od-
grywa diagnostyka i konserwacja. Podstawowym ich celem
KAESER KOMPRESSOREN Sp. z o.o.
jest utrzymywanie należytego stanu technicznego konstrukcji ul. Taneczna 82
02-829 Warszawa
tunelu, elementów wyposażenia (w tym torowiska i torów
Tel. [phone]
lub nawierzchni) oraz, co ważne z punktu widzenia bez-
Tel. kom. 0-502 359 644
pieczeństwa, urządzeń i instalacji do zarządzania bezpie- Fax [phone]
e-mail: [e-mail]
czeństwem w tunelach. Szczególnie ważna jest autodiagno-
http://www.kaeser.pl
Kûnżynieria Bezwykopowa - listopad 2003 63
ciche - oszczędne - łatwe w obsłudze
cmy k
cmy k
tunelow anie
tunelowanie
tunelowanie
tunelow anie
tunelowani e
Instalacja przeciwwłamaniowa i kontroli dostępu po- nych elementów wyposażenia są różne. Niemniej jednak
winna umożliwiać nadzorowanie przejść i wejść, w tym wszystkie są w mniejszym lub większym stopniu związane
również do pomieszczeń służbowych. Spełnia ona nastę- z komfortem i bezpieczeństwem użytkowników.
pujÄ…ce funkcje:
W tym punkcie omówiono tylko pierwszą grupę elemen-
tów wyposażenia. Są one najbardziej znane i nie wymagają
- monitorowanie oraz ciągły nadzór nad stanem czujników
szczegółowego opisu. Oddzielnie omówiono elementy zwią-
peryferyjnych,
zane z ochroną przeciwpożarową, a także elementy związane
- przetwarzanie i rejestracja (zapis) informacji,
ze sterowaniem. Tym ostatnim poświęcono najwięcej uwagi.
- zarzÄ…dzanie alarmami.
Problem bezpieczeństwa użytkowania metra związany
Prawidłowe działanie telewizji przemysłowej dostarcza
z nawierzchnią jest dokładnie taki sam jak w przypadku dróg
pracownikom nadzoru obrazów zdarzeń i umożliwia ich re-
samochodowych lub linii kolejowych. W przypadku nawierzch-
konstrukcję, a także umożliwia identyfikację sprawców. Tele-
ni drogowych wiąże się to ze ścieraniem oraz powstawa-
wizja ta współdziała z elektronicznymi urządzeniami nadzoru,
niem deformacji i ubytków. W przypadku nawierzchni ko-
które powinny wysłać polecenia działania, aby uruchomić
lejowych (w tym również metra) wiąże się to ze zużyciem
przekazywanie obrazów z obszarów, z których nadszedł sy-
szyn i kół taboru, a także deformacją toru i podtorza. Lite-
gnał alarmu oraz ich zapis.
ratura w tym zakresie jest bogata. Zapewnienie bezpieczeń-
Instalacja telewizji przemysłowej ma spełniać następujące
stwa wymaga przeprowadzania okresowych przeglądów
funkcje:
i pomiarów kontrolnych oraz napraw na tych odcinkach,
- pozyskiwania obrazów z kamer,
które nie spełniają wymagań technicznych określonych
- cyklicznego wyboru poprzez programy z pamięci (gene-
w stosownych przepisach.
rowanie) lub skonfigurowanego dynamicznie przez ope-
ratora,
4.2. Odwodnienie
- wyboru dokonanego przez operatora,
Odwodnienie tuneli, w tym także tuneli komunikacyjnych,
- indywidualnego wyboru następującego po alarmach powsta-
może mieć przynajmniej dwojakie znaczenie. Może dotyczyć
Å‚ych w sieci,
odprowadzenia małej ilości wody w obszarach wlotowych
- opisywania i zapisywania obrazów z kamer,
i wylotowych, nanoszonej w czasie opadów do tunelu przez
- sprzężenia z centralami alarmu przeciwwłamaniowego oraz
podróżnych oraz przedostającej się schodami, jeżeli istnieją
wykrywania pożaru w celu automatycznego wybrania od-
i nie są zabezpieczone. Te ilości wody nie stanowią ani pro-
powiedniej kamery.
blemu technicznego, ani zagrożenia dla bezpieczeństwa użyt-
System instalacji telefonii awaryjnej jest sterowany ze sta- kowników czy trwałości elementów konstrukcyjnych.
nowiska centralnego. Może być również sterowany ze stano- O wiele ważniejsze są problemy związane z odprowa-
wisk peryferyjnych. Składa się z szeregu lokalnych konsoli
dzeniem wód gruntowych. Mogą się one przedostać do tune-
oraz mikrofonów rozmieszczonych w tunelu, połączonych ze
lu podczas awarii obudowy, a nawet uszkodzenia izolacji.
stanowiskami nagłaśniającymi. Ponieważ instalacja telefonii
Dlatego wskazane jest stosowanie zewnętrznego drenażu,
awaryjnej może być dostępna z wielu miejsc, musi być zabez-
usytuowanego na poziomie spodu obudowy. Drenaż ten przej-
pieczone zachowanie priorytetu.
muje wody gruntowe z obszaru położonego w otoczeniu
Instalacja telefonii awaryjnej umożliwia podróżnym oraz
obudowy, a tym samym zmniejsza zagrożenie przedostawa-
obsłudze pociągu i innym pracownikom połączenie telefo- nia się dużej ilości wody gruntowej do wnętrza tunelu.
niczne między stanowiskami peryferyjnymi nagłaśniającymi
Woda w tunelu może być także wynikiem awarii systemu
w tunelu, a konsolami umieszczonymi w stanowisku central-
przeciwpożarowego (w tunelach drogowych i kolejowych
nym, z którego zarządza się sytuacją awaryjną w tunelu. Oprócz
mogą to być dodatkowo płyny rozlane po awarii cysterny).
tego instalacja umożliwia rozpowszechnianie komunikatów
Dlatego niezależnie od drenażu zewnętrznego, wewnątrz tu-
i instrukcji w celu poinformowania użytkowników drogi lub
nelu musi być wykonany system odwodnienia. Służy on tak-
pasażerów pociągów o pożądanym zachowaniu się oraz moż-
że odprowadzeniu wody użytej w akcji gaszenia pożaru.
liwości i zasadach korzystania z urządzeń bezpieczeństwa.
Podsystem oświetlenia awaryjnego i zasilania awaryjnego
4.3. Wentylacja
ma za zadanie podtrzymanie funkcjonowania oświetlenia oraz
System wentylacyjny w tunelu ma spełniać dwie grupy
urządzeń zasilanych energią elektryczną. Korzystne jest stoso-
zadań. Pierwsza z nich dotyczy wymiany powietrza zużytego
wanie takiego systemu, który samoczynnie diagnozuje spa-
na świeże, natomiast druga grupa związana jest z zapobiega-
dek napięcia oraz awarie, a następnie rekonfigurować zasila-
niem lub przynajmniej ograniczaniem rozprzestrzeniania siÄ™
nie tak, aby było ono optymalnie wykorzystane w celu za-
ognia oraz dymu i gazów toksycznych w razie pożaru. W dru-
pewnienia w pierwszej kolejności bezpieczeństwa ludzi,
gim przypadku zdecydowana jest przewaga wentylacji po-
a w drugiej taboru samochodowego lub systemu kolejowego
przecznej nad podłużną.
oraz wyposażenia i konstrukcji tunelu.
Systemy wentylacyjne obejmujÄ…:
- elementy konstrukcyjne,
4. Elementy wyposażenia
- wyposażenie mechaniczne,
4.1. Uwagi ogólne
- wyposażenie elektroniczne i elektryczne.
Do podstawowych elementów wyposażenia tuneli należą:
nawierzchnia, odwodnienie, oświetlenie, wentylacja i izolacja Elementami konstrukcyjnymi wentylacji są przewody
oraz urządzenia przeciwpożarowe i przeciwdymne, a także tłoczenia powietrza, kanały wlotowe, urządzenia wentyla-
urządzenia związane ze sterowaniem ruchu. W tunelach kole- cyjne i przewody. Do elementów mechanicznych zalicza
jowych, a zwłaszcza w tunelach metra dochodzą jeszcze schody się wentylatory, uchylne płyty i wietrzniki, tłumiki i prze-
stałe i ruchome oraz pochylnie i windy. Zadania poszczegól- pustnice. Ostatnią grupę wyposażenia stanowią bloki ste-
64
Kûnżynieria Bezwykopowa - listopad 2003
cmyk
cmy k
tunelow anie
tunelowanie
tunelowanie
tunelow anie
tunelowani e
rujące silników, czujniki monitorujące oraz szafy rozdziel- W systemach wentylacji pół-poprzecznych odpowietrz-
cze zasilania. niki do odciągania powietrza mogą być otwierane lub za-
mykane za pomocą przepustnic. Oznacza to, że w przy-
Mechanizmy sterujące systemem wentylacji muszą być
padku pożaru możliwe jest odciąganie dymu z danej czę-
sprzężone z urządzeniami wykrywającymi pożar, dym i opa-
ści, co zapobiega rozprzestrzenianiu się dymu wzdłuż tu-
ry toksyczne. W przypadku wymienionych zagrożeń muszą
nelu.
automatycznie realizować program adekwatny do zaistnia-
Å‚ej sytuacji. W wentylacji poprzecznej nawet podczas normalnej eks-
ploatacji świeże powietrze jest dostarczane jednym prze-
Sterowanie instalacją wentylacyjną musi być samoczynne
wodem, a zanieczyszczone (zużyte) w tym samym czasie
(automatyczne) przynajmniej w pierwszej fazie pożaru i cha-
odciągane odrębnym przewodem. Ta metoda jest stosowa-
rakteryzować się krótkim czasem reakcji na sygnał pożaru.
na przede wszystkim w długich tunelach drogowych, gdzie
Oznacza to wyposażenie instalacji urządzenia umożliwiają-
zachodzi konieczność odciągania spalin. W tunelach metra
ce szybkie przełączenie i szybkie osiągnięcie wymaganych
wystarczający jest system pół-poprzeczny.
wartości. Zakłada się, że od momentu alarmu pożarowego
W celu ustalenia parametrów wentylacji odciągającej
do momentu osiągnięcia wymaganej wydajności wentylacji
dym i toksyczne gazy można przyjmować (na wzór tuneli
nie może upłynąć więcej niż jedna minuta. Biorąc pod
drogowych) moc ognia rzędu 30 megawatów. Zakłada się,
uwagę, że wykrycie pożaru trwa również jedną minutę,
że pożar taki osiąga pełną moc termiczną po 10 minutach,
oznacza to, iż wymagana sprawność wentylacji następuje
a przepływ dymu osiąga poziom 80 m3/s i trwa 60 minut.
po dwóch minutach od powstania pożaru.
UrzÄ…dzenia elektromechaniczne sÄ… stosowane nie tyl-
Wentylatory odsysające, które zasysają dym bezpośred-
ko w systemie wentylacji. Dla bezpieczeństwa w tunelach
nio z przestrzeni komunikacyjnej muszą być sprawne przy
występują również inne, które można ująć w cztery grupy:
temperaturze 400 °C utrzymujÄ…cej siÄ™ przez 90 minut. Wen-
tylatory zasysające podłączone do kanału odsysania mają- - urządzenia związane z zasilaniem elektrycznym i oświe-
ce ściany betonowe muszą być sprawne przez 90 minut
tleniem,
przy temperaturze 250 °C.
- urzÄ…dzenia systemu wykrywania sytuacji wyjÄ…tkowych,
Odsysanie dymu w pobliżu stacji i przystanków jest
- urządzenia systemu emitowania ostrzeżeń i poleceń dla
mało skuteczne (tu musi działać wentylacja niezależna - jak
pasażerów w warunkach zagrożenia,
w halach). Dlatego pierwsze otwory instaluje siÄ™ w odle-
- urządzenia ograniczające i eliminujące zagrożenia szcze-
głości co najmniej 200 m. Strefa skutecznego odsysania dymu
gólnie ważne.
ma dÅ‚ugość 200 ÷ 300 m w obydwie strony od otworu.
Klapy otworów odsysania dymu powinny mieć przekrój
4.4. System oS
wietlenia
poprzeczny 2¸5 m2.
Tunele metra są zazwyczaj oświetlane tylko częściowo;
Rozróżnia się cztery systemy wentylacji w tunelach:
na stacjach i przystankach oraz na odcinkach bezpośrednio
- naturalnÄ…,
do nich przyległych. Nie muszą być natomiast oświetlane
- podłużną,
na szlakach. Stosowana jest bowiem zasada oświetlania wa-
- pół-poprzeczną, gonów metra. Oświetlenie odcinków przyległych do stacji
i przystanków jest potrzebne dla kierujących pociągami. Jest
- poprzecznÄ….
to ogólnie znany problem przystosowania wzroku do zmiany
Wentylację naturalną (bez jakichkolwiek urządzeń) sto-
oświetlenia - z pełnego na stacjach i przystankach do jego
suje się tylko w krótkich tunelach. W przypadku tuneli me-
braku na szlakach. W tunelach drogowych oświetlenie po-
tra nie mają zastosowania; mogą być ewentualnie stosowa-
winno być zainstalowane na całej długości.
ne w tunelach premetra przebiegającego częściowo pod zie-
Brak oświetlenia tunelu kolejowego lub metra na szla-
miÄ….
kach nie jest jednoznaczny z brakiem instalacji oświetle-
Wentylacja podłużna wytwarza jednolity przepływ po-
niowej. Oświetlenie jest na odcinkach szlakowych potrzeb-
wietrza wzdłuż tunelu. Realizuje się ją za pomocą wentyla-
ne w warunkach szczególnych (awarie i katastrofy) oraz
torów strumieniowych. Ten typ wentylacji jest tańszy od
w czasie przeglądu konstrukcji obudowy tunelu, urządzeń
wentylacji pół-poprzecznej i poprzecznej, ale mniej sku-
wyposażenia oraz podtorza i toru. Poza tym sieć elektrycz-
teczny w sytuacjach zagrożenia.
na jest potrzebna do obsługi urządzeń elektromechanicz-
W systemach wentylacji pół-poprzecznej i poprzecznej
nych, elektrycznych i elektronicznych. Oddzielna sieć jest
świeże powietrze jest dostarczane specjalnymi kanałami;
przeznaczona jako trakcja pociągów metra.
podobnie odciągane jest powietrze zużyte w wentylacji po-
Pewnym problemem jest oświetlenie odcinków przy
przecznej. W tradycyjnych systemach pół-poprzecznych
stacjach i przystankach. Dzięki wpadającemu do tunelu świa-
działających w normalnych warunkach powietrze wentyla-
tłu z oświetlenia stacji i przystanków może być nieoświe-
cyjne jest dostarczane wzdłuż całej długości tunelu. Zużyte
tlone pierwsze pięć metrów tuneli o przekroju prostokąt-
powietrze nie jest odciÄ…gane tylko samoczynnie przemiesz-
nym oraz pierwsze dziesięć metrów tuneli o przekroju ko-
cza się do odbiorników, usytuowanych najczęściej przy sta-
łowym lub eliptycznym. Dalej wartość luminacji zmniejsza
cjach i przystankach.
się płynnie lub stopniowo.
W odwracalnych systemach pół-poprzecznych ten sam
Oświetlenie stacji i przystanków jest realizowane tak
przewód jest używany do dostarczania świeżego powietrza
samo jak oświetlenie na przykład hal, sklepów, poczekalni
w normalnych warunkach eksploatacji oraz do odciÄ…gania
dworców kolejowych. Obowiązują tu zasady podobne jak
dymu i gazów toksycznych w czasie pożaru. Ze względu na
w podobnych miejscach użyteczności publicznej. Stosuje
bezwładność systemu jednoprzewodowego, wynikającą z cza- się przy tym normalny system oświetlenia miejskiego. Sys-
su niezbędnego do odwrócenia kierunku przepływu powie- tem oświetlenia tunelu musi mieć jednak niezależne z
ródło
trza, stosowany jest obecnie system dwuprzewodowy. zasilania, samoczynnie włączane w przypadku awarii sys-
Kûnżynieria Bezwykopowa - listopad 2003 65
cmy k
cmy k
tunelow anie
tunelowanie
tunelowanie
tunelow anie
tunelowani e
temu podstawowego. Wymaga się, aby system awaryjny 5. Uwagi i wnioski końcowe
mógł działać przynajmniej 60 minut.
W artykule zwrócono uwagę, że projektowanie tuneli jest
Najwyższy stopień niezawodności zasilania występuje zagadnieniem interdyscyplinarnym, w którym wprawdzie wio-
wówczas, gdy w tunelu metra są dwie oddzielne linie;
dąca rola powinna przypadać inżynierowi specjalizującemu
w przypadku awarii jednej linii zasilanie przejmuje druga się w budownictwie inżynieryjnym, ale musi on mieć świado-
linia. Każda z tych linii musi być podłączona do dwóch
mość, że znaczna, a nawet przeważająca część zagadnień pro-
oddzielnych sieci wysokiego napięcia. Rozwiązanie takie jektowych nie jest jego domeną.
jest uzasadnione nie tylko względami bezpieczeństwa, ale
Zagadnienia bezpieczeństwa są jednymi z podstawowych
także ze względu na zaliczanie tuneli do obiektów o du-
w czasie eksploatacji metra. W Polsce nie ma stosownych prze-
żym zapotrzebowaniu na energię.
pisów dotyczących bezpieczeństwa w tunelach komunikacyj-
Stacje zasilania powinny być umieszczane możliwie naj- nych (drogowych, kolejowych, metra, a nawet przejściach dla
bliżej punktu najwyższego poboru mocy; największego ob- pieszych).
ciążenia. Rozdzielnie energii elektrycznej i sieci własne we-
Podane informacje zaczerpnięto z różnych z
ródeł; nawet
wnątrz tunelu muszą być tego samego stopnia niezawod-
w zakresie tych samych grup informacji. y
ródła te najczęściej
ności, co główne podłączenie do zewnętrznej sieci energe-
nie były oficjalnymi publikacjami - stąd brak powołań.
tycznej.
Najbardziej zaawansowane sÄ… przepisy dotyczÄ…ce bezpie-
Wszystkie instalacje elektryczne muszą być tak wyko-
czeństwa w tunelach drogowych, które, niestety nie są w peł-
nane, aby w przypadku awarii lub odłączenia części urzą-
ni przenośne na obszar tuneli kolejowych i tuneli metra. Ale
dzeń energetycznych możliwa była dalsza eksploatacja, przy-
i tak przepisy dotyczÄ…ce tuneli drogowych sÄ… ciÄ…gle zmienia-
najmniej w ograniczonym zakresie. W stacjach rozdzielczych
ne lub modyfikowane. Niektóre zagadnienia są dopiero w opra-
i stacjach transformatorów mogą być instalowane tylko nowe
cowywaniu, między innymi w ramach V programu europej-
urządzenia z atestem. Ze względów bezpieczeństwa należy
skiego. Stąd też informacje dotyczące bezpieczeństwa tuneli
stosować transformatory suche wykonane z żywicy lanej.
podawane dzisiaj mogą być nieaktualne jutro.
Oddzielnym problemem w zasilaniu tuneli jest moc agre-
Ostatnie stwierdzenie nasuwa pytanie, czy jest zatem sens
gatów. Musi ona być wystarczająca dla poboru co najmniej
w tej chwili publikować cokolwiek w tym zakresie. Odpo-
następujących urządzeń:
wiednią na to pytanie, ale ważną tylko w odniesieniu do tego
artykułu, może być stwierdzenie, że jego głównym celem było
- oznakowania dróg ewakuacji,
zwrócenie uwagi na wagę zagadnień związanych z bezpie-
- ewakuacji pasażerów,
czeństwem w tunelach komunikacyjnych i ich dużą rozległość
- oświetlenia awaryjnego na wypadek pożaru,
tematycznÄ….
- zwykłego oświetlenia awaryjnego,
- oświetlenia pomieszczeń eksploatacyjnych (minimum jedna
lampa w każdym pomieszczeniu),
Autor
- bezpieczeństwa ruchu,
Prof. dr hab. inż. Kazimierz Furtak
- służących porozumiewaniu się,
ukończył studia na Wydziale Budownictwa
- sygnalizacji pożaru oraz dymu i gazów toksycznych,
LÄ…dowego Politechniki Krakowskiej w 1973
- sterujÄ…cych i pomiarowych.
roku. Przez cały okres pracy zawodowej
Kable i przewody elektryczne należy tak dobrać, aby
pracuje w Katedrze Budowy Mostów i
sprostały obciążeniu elektrycznemu, mechanicznemu, ter-
Tuneli. Stopień doktora nauk technicznych
micznemu i chemicznemu, jakie będzie miało miejsce w trak-
uzyskał w 1979 roku, a doktora habilitowa-
cie budowy i eksploatacji tunelu; często decyduje pobór
nego w 1987roku. Tytuł Profesora uzyskał
mocy w czasie budowy tunelu. Instalacje elektryczne pro- w 1999 roku. Specjalizuje siÄ™ w zakresie
wadzi się w specjalnych kanałach przewidzianych w obu- konstrukcji mostowych, szczególnie
betonowych i zespolonych oraz budowy tuneli. Jest autorem lub
dowie tunelu.
współautorem ponad 70 zrealizowanych projektów związanych
głównie z obiektami mostowymi oraz ponad 150 ekspertyz. Jest
4.5. Zabezpieczenie przeciwpożarowe
autorem lub współautorem ponad 200 publikacji oraz 5 książek,
Podstawowym zabezpieczeniem przeciwpożarowym jest
w tym współautorem dwóch wydanych za granicą. Jest człon-
instalacja wodna. Tunel komunikacyjny musi być połą-
kiem Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN. Przez dwie
czony ze zbiornikami wodnymi lub sieciÄ… wodociÄ…gowÄ….
kadencje, w latach 1996 - 2002 był dziekanem Wydziału Inżynie-
W samym tunelu można zastosować instalację suchą, to
rii Lądowej Politechniki Krakowskiej. Obecnie pełni funkcję
jest napełnianą wodą tylko w czasie pożaru (i dla kontro-
Prorektora ds. Rozwoju. Jest również V-Przewodniczącym
li). Ten typ instalacji stosuje się przy wielu podłączeniach,
Związku Mostowców Rzeczypospolitej Polskiej.
a jego zaletą jest uniknięcie awarii instalacji i zalania części
tunelu.
Hydranty w tunelu muszą być rozmieszczone maksy- Literatura:
malnie co 250 m, a do każdego z nich musi być podłączo- 1 Cupiał A.: Budowle podziemne w nowoczesnych systemach
komunikacji na przykładzie Lille. Seminarium  Planowanie,
ny gaśniczy wąż niepalny o długości 100 m. Ciśnienie wody
projektowanie i realizacja komunikacyjnych budowli podziem-
w czynnej instalacji nie może być mniejsze od 2 barów
nych . Kraków, 2002.
przy co najmniej trzech pracujących jednocześnie hydran-
2 Gałczyński S.: Podstawy budownictwa podziemnego. Oficyna
tach przez 30 minut.
Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej. Wrocław, 2001.
Niezależnie od instalacji wodnej w specjalnych niszach
3 PN-91/S-10030. Obiekty mostowe. Konstrukcje betonowe, żel-
usytuowanych w obudowie tunelu powinny znajdować się
betowe i sprężone. Projektowanie.
gaśnice oraz koce gaśnicze.
66
Kûnżynieria Bezwykopowa - listopad 2003
cmyk