Progetto del tunnel di Chunfeng a Shenzhen

Adottando ventilatori personalizzati per la rimozione della polvere mediante elettrostatica, il tasso di rimozione delle particelle PM2.5 supera l’85%, risolvendo il problema della ventilazione a doppio strato in un singolo foro e raggiungendo una purificazione altamente efficiente con basso consumo energetico.

I. Caratteristiche del progetto del tunnel di Chunfeng a Shenzhen

1. Struttura monostilo a doppio piano con diametro ultra-largo e requisiti speciali di ventilazione

Il tunnel di Chunfeng ha una lunghezza totale di 5.078 m, di cui 4.600 m in sotterraneo. Esso adotta uno scudo con diametro ultra-largo di 15,8 m per realizzare un tunnel stradale monostilo a doppio piano, nel quale sia il piano superiore che quello inferiore sono destinati al traffico veicolare. Ciò comporta uno spazio interno fortemente confinato e percorsi complessi del flusso d’aria. La ventilazione trasversale convenzionale risulta pertanto limitata, rendendo necessarie stazioni di ventilazione centralizzate alle estremità est e ovest, dove potenti ventilatori a getto operano in coordinamento con il sistema di ventilazione longitudinale.

2. Strada arteriosa urbana completamente sotterranea con elevati requisiti di qualità dell'aria

In quanto autostrada urbana che collega i distretti di Luohu e Futian, il tunnel è previsto gestisca oltre 60.000 veicoli al giorno. Gli scarichi dei veicoli contengono elevate concentrazioni di PM2,5, PM10, NOx e altri inquinanti, ponendo richieste estremamente elevate sulla capacità di diluizione ed estrazione del sistema di ventilazione. I ventilatori devono non solo garantire lo scambio d'aria di base, ma anche operare in sinergia con le unità di purificazione dell'aria per ottenere una rimozione efficiente degli inquinanti.

3. Integrazione approfondita di BIM e monitoraggio intelligente

La tecnologia BIM è applicata lungo l'intero progetto ed è stata istituita una «Piattaforma per il controllo dei rischi per la sicurezza», che integra GIS tridimensionale, telerilevamento satellitare InSAR e algoritmi di intelligenza artificiale per il monitoraggio in tempo reale dei parametri di costruzione e dei dati ambientali. Questo sistema si estende anche alla gestione operativa delle attrezzature di ventilazione, supportando la previsione dello stato operativo dei ventilatori e l'emissione di avvisi di guasto.

II. Analisi delle difficoltà relative alla costruzione e all’esercizio

1. Estrema difficoltà nel controllo del rumore e delle vibrazioni a bassa frequenza a causa della vicinanza alle aree residenziali

I lavori accessori del tunnel (ad esempio, una stazione di separazione del fango) erano inizialmente ubicati a soli circa 100 m dal complesso residenziale Ludan Mingyuan. Le vibrazioni a bassa frequenza generate dal funzionamento degli impianti hanno causato nei residenti vertigini, acufene e persino crepe sulle pareti delle loro abitazioni.

Durante la messa in servizio e l’esercizio provvisorio delle ventole HVAC e degli impianti ausiliari, qualora le misure di attenuazione delle vibrazioni siano inadeguate (ad esempio, mancato utilizzo di supporti antivibranti a molla o assenza di collegamenti flessibili), le vibrazioni possono facilmente propagarsi attraverso il terreno, generando l’effetto NIMBY («Non nel mio cortile»).

Alla fine, l'impresa appaltatrice è stata costretta a spostare l'impianto di trattamento della poltiglia di 300 m verso ovest per attenuare le lamentele della popolazione, evidenziando le gravi difficoltà riscontrate nella valutazione preliminare dell'impatto ambientale e nella pianificazione della disposizione degli impianti.

2. Carico elevato sul sistema di purificazione dell'aria – le ventole devono essere abbinate a unità di filtrazione ad alta efficienza

Per far fronte alle elevate concentrazioni di PM2,5, PM10 e NOx nei gas di scarico dei veicoli, è installato un sistema di purificazione dell'aria su ciascuna delle estremità est e ovest, che utilizza una tecnologia a filtrazione multistadio + precipitazione elettrostatica + ossidazione catalitica.

Le ventole HVAC devono garantire una pressione statica e una portata d'aria stabili per assicurare una distribuzione uniforme dell'aria attraverso i moduli di purificazione, evitando ostruzioni locali o una riduzione dell'efficienza.

Durante il funzionamento prolungato, l'accumulo di polvere sul mezzo filtrante provoca un aumento della resistenza del sistema. Pertanto, le ventole devono essere dotate di inverter (VFD) per regolare dinamicamente la potenza, mantenendo così l'efficienza di purificazione e risparmiando energia.

3. Geologia complessa – installazione difficoltosa delle fondazioni degli impianti

Il tunnel attraversa 11 zone di frattura e faglia, con una resistenza della roccia pari a 173 MPa. Il disturbo del terreno durante i lavori di costruzione mette a rischio la stabilità delle fondazioni delle strutture ausiliarie, quali i locali delle ventilatori.

I locali macchine a profondità elevata (fino a 49 m sotto il livello del suolo) sono umidi e di difficile accesso. Le ventole di grandi dimensioni devono essere trasportate in parti separate e assemblate in loco, aumentando il rischio di errori di installazione e di vibrazioni successive.

4. Elevata complessità della coordinazione e della messa in servizio di più sistemi

Il sistema di ventilazione deve interagire con il sistema di soppressione degli incendi/estrazione del fumo, il monitoraggio strutturale, la segnaletica stradale e altri sistemi. Ad esempio, in caso di incendio, le ventole devono passare rapidamente alla modalità di estrazione del fumo, attivando le ventole a getto per creare un flusso d’aria direzionale e garantire l’evacuazione sicura del personale.

In un ambiente urbano denso, le sequenze di avviamento/arresto delle ventole devono inoltre evitare fluttuazioni di pressione o sovrapposizioni di rumore che potrebbero influenzare gli edifici circostanti.