أنواع أنظمة التهوية في إنشاء الأنفاق الخرسانية

ما هي أنواع أنظمة التهوية في إنشاء الأنفاق الخرسانية؟

في بعض الأحيان يكون إنشاء النفق ضرورة بغض النظر عن الغرض منه لأسباب عديدة، على سبيل المثال لا الحصر: المساحة المحدودة، التشغيل الآمن، حماية البيئة وما إلى ذلك. في هذه الحالات، يُعد الموقع أحد الجوانب الرئيسية المتعلقة بالتصميم المناسب لبناء أنظمة التهوية في الأنفاق الخرسانية.

التهوية مطلوبة أثناء بناء أي نفق بغض النظر عن التكنولوجيا المستخدمة في بنائه. وعادة ما يتم تطبيق ثلاثة أنظمة تهوية رئيسية للبناء. غالبًا ما يتم استخدام أي منها يعتمد على متطلبات الموقع. حيث أنه في هذه المقالة سيتم تقديم دراسة حالة حول تطوير طريقة التهوية لبناء أنفاق الطرق السريعة وتشمل حلول التهوية للأنفاق خلال مرحلة البناء.

هناك أنواع مختلفة من أنظمة التهوية في بناء الأنفاق يتم توفيرها لإزالة الغبار والغازات السامة أثناء بنائها وتشغيلها. حيث أنه سيتم مناقشة أنظمة التهوية في إنشاء الأنفاق في هذه المقالة.

يتم تنفيذ أعمال بناء النفق بشكل أساسي عن طريق طريقة الحفر والتفجير، والتي لها العديد من مشكلات السلامة والصحة بسبب انبعاث الغبار والعديد من الغازات السامة. ومن ثم، فمن الضروري توفير أنظمة تهوية في النفق أثناء البناء.

أهداف أنظمة التهوية في إنشاء الأنفاق الخرسانية:

الأهداف الرئيسية لتوفير أنظمة التهوية في الأنفاق هي:

• توفير بيئة الهواء النقي لطاقم العمل.

• تنفيس الأدخنة والغازات المضرة بالصحة والمتفجرة بطبيعتها.

• لإزالة الغازات المنبعثة من الحفر والرش والتفجير.

• تعتبر التهوية أثناء البناء وبعد الانتهاء من بناء النفق ميزة أساسية يجب أن يمتلكها النفق لتسهيل بيئة نفق وظيفية ومريحة وآمنة لكل من أنفاق الطرق وأنفاق السكك الحديدية.

لماذا أنظمة التهوية في بناء الأنفاق مطلوبة؟

عندما يتم تنفيذ العمل داخل النفق، يجب تزويد كل عامل بـ 200 قدم إلى 500 قدم من الهواء النقي باستمرار. بحي ثيعتبر النظر للهواء المضغوط المنبعث أثناء غرض الحفر ملوثًا بالزيت والغبار. لذلك، لا ينبغي أن يؤخذ هذا كمصدر للهواء ليلعب دور التهوية.

بعد كل انفجار، يكون الوجه مغطى بالكامل بهواء مليء بالأبخرة والغبار، وهو ما لا يصلح للتنفس. وقبل أن يبدأ في إزالة حطام الانفجار، يجب إزالة الهواء الملوث المحيط به من أي مصدر إرهاق وإخراج الهواء النقي له. حيث توجد 30 دقيقة بين عملية التفجير والجرف، ويجب أن يقوم نظام التهوية المركّب بتنظيف النفق الملوث بالغازات السامة والغبار وإعادة تعبئته بالهواء النقي.

هناك ثلاثة عوامل أساسية، يعتمد عليها شكل وسعة نظام التهوية:

• طول النفق وحجمه.

• كمية المتفجرات المستخدمة في التفجير والترددات الخاصة بها.

• حالة ومعدل درجة الحرارة والرطوبة داخل النفق.

بيئة العمل داخل نفق الخرساني:

تساهم العوامل التالية في بيئة العمل داخل النفق:

• الغبار والغازات المنبعثة من عمليات حفر الأنفاق.

• غازات العادم المنبعثة من عمليات الديزل.

• المتفجرات أو المذيبات العضوية المنبعثة من الغازات السامة. على سبيل المثال أكسيد النيتروجين وكبريتيد الهيدروجين وغاز حامض الكبريتيك وأول أكسيد الكربون.

• غازات قابلة للاشتعال أو غازات نقص الأكسجين في الأرض. على سبيل المثال الميثان وأول أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين.

• عوامل ارتفاع درجة الحرارة والرطوبة.

سلامة وصحة أعمال حفر الأنفاق:

لتأمين بيئة أكثر أمانًا وصحة أثناء أعمال حفر الأنفاق، من الضروري اتخاذ تدابير مطلقة أثناء تنفيذ عمليات الحفر والتفجير والحفر والتكسير والردم. حيث أنه يمكن إزالة الغبار والدخان والغازات السامة داخل النفق بكفاءة بمساعدة التهوية المناسبة. واعتبرت الحكومة هذه الخطوة حفاظا على صحة وسلامة العاملين في النفق.

أنواع أنظمة التهوية في الأنفاق:

تعتمد الطرق المستخدمة لتهوية النفق عمومًا على العملية العادية أو الطارئة أو المزدحمة التي ستعتمد على الظروف الفعلية للحجم والمقطع العرضي وظروف المرور وأعمدة التهوية الوسيطة وما إلى ذلك.

1. أنظمة تدفق الهواء للتهوية الطولية في الأنفاق:

هنا يكون اتجاه تدفق الهواء طوليًا بطبيعته. وفي بداية النفق أو بداية قسم النفق، تحرك هذه الغازات والنفايات السائلة الملوثة، التي يتبعها الهواء النقي. ومن ثم، في نهاية بوابة النفق أو في نهاية قسم النفق، يتم تصريف الهواء الملوث.

يمكن أن يكون تكوين التهوية الطولية إما بوابة إلى بوابة أو عمود إلى عمود أو من بوابة إلى عمود. وبالنسبة لأنفاق العبور والسكك الحديدية، يتم استخدام نظام تدفق الهواء الطولي.

2. أنظمة تهوية تدفق الهواء المستعرضة في النفق:

هنا يتم إنشاء توزيع موحد للهواء النقي على طول النفق. وهي تستخدم بشكل رئيسي في أنفاق الطرق. من حين لآخر يتم استخدامه لأنفاق العبور. بحيث يتم الحفاظ على مستوى ثابت من درجة الحرارة والملوثات إذا تم استخدام هذا النظام. كما يمكن أن يكون النظام إما كاملاً أو شبه مستعرض.

نفق التهوية المستعرض أو شبه المستعرض أفضل من نفق التهوية الطولي للأنفاق التي يزيد طولها عن 4 إلى 5 كيلومترات. حيث تعتمد قدرة نظام التهوية واختيارهم على اعتبارات الهواء وكمية الهواء داخل النفق التي يجب أيضًا حسابها بناءً على ظروف المرور ومعدل انبعاث الغازات داخل النفق ومعايير مستوى التلوث والمعيار المحلي بحيث لا تتلوث البيئة المجاورة وتتضرر.

في حالة أنفاق السكك الحديدية، فإنّ سيناريوهات الطوارئ للدخان أو سبب الحريق هي مصدر قلق كبير وراء اختيار التهوية. وهنا يتم استخدام التهوية الطولية بشكل أساسي، التي تستخدم محطات التهوية في ممرات وسيطة أو في المحطة المجاورة. كما يمكن أن يتم دمجها مع عادم الكهوف الكبيرة. حيث أنه يمكن أن تكون التهوية المقدمة إمّا تهوية طبيعية أو ميكانيكية.

3. أنظمة التهوية الطبيعية في النفق:

عندما يكون هناك انجراف من بوابة إلى البوابة التالية للنفق، فإنّه يشكل تهوية عادلة أثناء العمليات التي تنطوي على توسيع. وهذا عندما يكون طول النفق قصير. كما في حالة الأنفاق الطويلة، لن تكون هذه التهوية الطبيعية كافية ويجب علينا تصميم نظام تهوية ميكانيكي منفصل.

يمكن تكوين التهوية الطبيعية من البوابة إلى البوابة، ومن العمود إلى العمود أو من البوابة إلى العمود. للطريق سرعة هواء موحدة. حيث تزداد درجة الحرارة ومستوى الملوثات عند بوابة الخروج أو نهاية القسم.

إذا ساءت ظروف الأرصاد الجوية للنفق، تزداد السرعة ودرجة الحرارة ومستوى الملوثات. حيث أن فرق الضغط بين بوابتي النفق، والذي يتكون من الاختلافات في الارتفاع ودرجات الحرارة المحيطة للرياح هي الظروف الجوية الرئيسية.

سيؤثر التغيير المفاجئ في اتجاه الرياح أو سرعة الرياح على التأثيرات الطبيعية جنبًا إلى جنب مع تأثير المكبس الناتج عن السيارة.

4. نظام التهوية الميكانيكية في الأنفاق:

يستخدم نظام التهوية الميكانيكية أجهزة ميكانيكية مثل المراوح الكهربائية والعادم والمنافخ، والتي تعمل على إزالة غازات العادم داخل النفق وتساعد في نفخ الهواء النقي في النفق.

5. تنظيف أنظمة التهوية في النفق:

كما يقول الاسم، يتم نفخ الهواء النقي على وجه العمل، بمساعدة الأنابيب. وعندما يتدفق عائدًا إلى البوابة، يأخذ معها الغبار والغازات. بحيث يساعد نظام التهوية هذا على توفير الهواء النقي بالقرب من وجه العمل بسهولة. ولكن في الأنفاق الطويلة، فإنّ هذه الأنظمة لها عيوب تتمثل في تعفير الغلاف الجوي داخل النفق عندما يخرج الدخان والغبار والهواء الملوث.

استنزاف أنظمة التهوية في النفق:

يشتمل النظام على مجرى هواء مرهق بالقرب من وجه العمل، حيث يُسمح بدخول الهواء الفاسد والغبار. ومن خلال هذا الهواء النقي يتم الحفاظ عليه داخل النفق، عبر المدخل. كما تعتبر الإزالة السريعة للغبار والدخان إحدى مزايا نظام العادم.

منع الغبار في بناء الأنفاق:

تراكم الغبار داخل النفق هو التأثير اللاحق لإجراء عمليات التفجير وجرف الحفر. وإذا تجاوزت كمية الغبار المتراكمة الحد المسموح به، فإنّها تخلق آثارًا ضارة للعاملين والبيئة المحيطة.

سوف يؤدي تفجير الصخور كجزء من عملية حفر الأنفاق إلى إطلاق كمية كبيرة من السيليكا في البيئة. وسوف يؤدي تناول نفس الشيء إلى مرض يسمى السحار السيليسي وهو قاتل.

طرق التحكم في الغبار في الأنفاق:

الطرق المستخدمة للتحكم في تراكم الغبار هي:

• الحفر الرطب.

• استخدام غطاء الفراغ.

• استخدام الكمامات.

تتوفر الآن آلات حفر حديثة تستخدم المياه في الحفر. وهنا تصبح المنطقة المراد مللها رطبة، ممّا يؤدي إلى تقليل انبعاثات الغبار.حيث أنه يتم تركيب غطاء على وجه الحفر. وهذا على وجه الصخرة. كما أنه متصل بأنبوب العادم.

يأخذ أنبوب العادم الغبار المتكون من عملية الحفر والذي يتم أخذه بأمان من النفق. وهذا يقلل من عدم تطاير الغبار إلى الخارج. حيث أن طريقة أخرى شائعة وفعالة لمنع استنشاق الغبار هي استخدام أجهزة التنفس. وهذه وحدات مصممة جيدًا يرتديها عمال المناجم والعمال المعرضون بشدة للبيئة المتربة.