Проект тоннеля Чунфэн в Шэньчжэне

С использованием индивидуально разработанных вентиляторов электростатической очистки воздуха коэффициент удаления PM2.5 превышает 85 %, решена проблема двухъярусной вентиляции через одно отверстие, достигнуто низкое энергопотребление и высокая эффективность очистки.

I. Особенности проекта тоннеля Чунфэн в Шэньчжэне

1. Сверхкрупный однотрубный двухъярусный диаметр с особыми требованиями к вентиляции

Тоннель Чунфэн имеет общую длину 5078 м, включая подземную часть протяжённостью 4600 м. В его строительстве используется щит диаметром 15,8 м сверхбольшого размера для формирования транспортного тоннеля типа «одна труба — два яруса», где как верхний, так и нижний ярусы используются для движения транспорта. Это приводит к высокой степени герметичности внутреннего пространства и сложной конфигурации воздушных потоков. Традиционная поперечная вентиляция ограничена, поэтому на восточном и западном концах предусмотрены централизованные вентиляционные станции, где высокоэффективные струйные вентиляторы работают в координации с продольной системой вентиляции.

2. Полностью подземная городская магистральная дорога с высокими требованиями к качеству воздуха

Как городская скоростная автомагистраль, соединяющая районы Лоху и Футянь, тоннель рассчитан на пропуск более 60 000 транспортных средств в сутки. Выбросы выхлопных газов транспортных средств содержат высокие концентрации PM2,5, PM10, NOx и других загрязняющих веществ, что предъявляет чрезвычайно высокие требования к способности вентиляционной системы обеспечивать разбавление и удаление загрязняющих веществ. Вентиляторы должны не только обеспечивать базовый воздухообмен, но и совместно с установками очистки воздуха эффективно удалять загрязняющие вещества.

3. Глубокая интеграция технологий BIM и интеллектуального мониторинга

Технология BIM применяется на всех этапах проекта, а также создана «Платформа контроля безопасности и рисков», объединяющая трёхмерную ГИС, спутниковую дистанционную радиолокационную съёмку методом интерферометрического анализа синтезированной апертуры (InSAR) и алгоритмы искусственного интеллекта для непрерывного мониторинга строительных параметров и экологических данных. Эта система также охватывает эксплуатацию и управление вентиляционным оборудованием, обеспечивая прогнозирование состояния работы вентиляторов и предупреждение о неисправностях.

II. Анализ трудностей строительства и эксплуатации

1. Чрезвычайная сложность борьбы с низкочастотным шумом и вибрацией из-за близости к жилым районам

Вспомогательные сооружения тоннеля (например, станция разделения пульпы) ранее располагались всего в 100 м от жилого комплекса «Лу Дан Мин Юань». Низкочастотные вибрации, возникающие при работе оборудования, вызывали у жителей головокружение, шум в ушах, а также приводили к образованию трещин в стенах их домов.

Во время пусконаладочных работ и пробной эксплуатации вентиляционных установок и вспомогательного оборудования, если меры по снижению вибрации недостаточны (например, отсутствие пружинных виброизолирующих опор или гибких соединений), вибрации могут легко распространяться через грунт, порождая эффект «не у моего двора» (NIMBY).

В конечном итоге подрядчику строительства пришлось перенести очистную станцию пульпы на 300 м западнее, чтобы снизить количество жалоб населения, что свидетельствует о серьёзных трудностях, связанных с проведением экологической экспертизы и планированием размещения оборудования на ранних этапах проекта.

2. Высокая нагрузка на систему очистки воздуха — вентиляторы должны соответствовать высокоэффективным фильтрационным блокам

Для борьбы с высокой концентрацией PM2.5, PM10 и NOx в выхлопных газах транспортных средств одна система очистки воздуха устанавливается на восточном и западном концах, используя многоступенчатую фильтрацию + электростатическое осаждение + каталитическое окисление.

Вентиляторы систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) должны обеспечивать стабильное статическое давление и расход воздуха для равномерного распределения воздуха через модули очистки, предотвращая локальное засорение или снижение эффективности.

В процессе длительной эксплуатации накопление пыли на фильтрующем материале приводит к росту сопротивления системы. Поэтому вентиляторы должны обладать возможностью регулирования частоты вращения (VFD) для динамической корректировки потребляемой мощности, что позволяет поддерживать эффективность очистки и одновременно экономить энергию.

3. Сложный геологический состав — затруднённый монтаж фундаментов оборудования

Тоннель проходит через 11 зон разломов и трещин, при этом прочность пород достигает 173 МПа. Возмущение грунта в ходе строительства угрожает устойчивости фундаментов вспомогательных сооружений, таких как машинные залы вентиляционных установок.

Машинные залы глубокого залегания (до 49 м ниже поверхности) характеризуются повышенной влажностью и затруднённым доступом. Крупногабаритные вентиляторы необходимо транспортировать отдельными частями и собирать на месте, что увеличивает вероятность ошибок при монтаже и последующие риски вибрации.

4. Высокая сложность координации и пусконаладки многосистемного комплекса

Вентиляционная система должна взаимодействовать с системами пожаротушения/удаления дыма, мониторинга состояния конструкций, дорожной сигнализации и другими системами. Например, при возникновении пожара вентиляторы должны оперативно переключаться в режим удаления дыма, активируя струйные вентиляторы для создания направленного воздушного потока и обеспечения безопасной эвакуации персонала.

В условиях плотной городской застройки последовательность включения и выключения вентиляторов должна также исключать возникновение колебаний давления или наложения шумов, способных повлиять на соседние здания.