CC BY
91
------------------------------------- © А.Э. Филин, С.С.Смирнов,
2005
УДК 69.035.4:
А.Э. Филин, С.С.Смирнов
ИССЛЕДОВАНИЕ ГОРОДСКИХ КОММУНИКАЦИЙ И ИНЖЕНЕРНЫХ СЕТЕЙ ПО ПЫЛЕВОМУ ФАКТОРУ
~П настоящее время все крупные города мира испытывают
-Я-М жесточайшую нехватку территории, поэтому все чаще и чаще очень много специалистов рассматривают варианты расширения городов не вширь, а в низ. То есть на данном этапе жизненного цикла городов идет комплексное освоение городского подземного пространства.
Освоение подземного пространства для нужд человека идет уже более ста лет все увеличивающимися темпами. Подземными сооружениями являются все искусственные сооружения находящиеся ниже уровня земли. К ним относятся: метрополитен, подземные паркинги, парковки, гаражи, коммуникационные, канализационные коллекторы, магазины, торговые центры, развлекательные комплексы, рестораны, кафе, тоннели автострад и т.д. Одну из основных ролей в нормальной жизни города играют подземные инженерные сети и коммуникации. От их нормальной работы зависит функционирование всех городских систем жизнеобеспечения. Одной из главных составляющих их нормальной работы является внутренний микроклимат и атмосфера.
В дальнейшем будет подробно проведен анализ состояния атмосферы городских подземных коммуникационных коллекторов в г.Москва. Коммуникационный коллектор представляет собой подземный тоннель прямоугольного или круглого сечения который используется для укладки кабелей связи (кабельный коллектор) или для укладки труб разного назначения—водопроводных, газовых и др., а также кабельного хозяйства (общий коллектор). По своему виду коммуникационные коллекторы подразделяются на проходные, полупроходные и непроходные. Проходные и полу-
проходные коллекторы подразумевают присутствия в них человека для контроля за состоянием коллектора и различных коммуникаций, находящихся в нем.
В Москве строительство общих коллекторов для подземных коммуникаций начато в 1937 году. Первый проходной коммуникационный коллектор был построен и сдан в эксплуатацию в 1940 году под реконструированной частью ул. Тверская. Начальный участок был возведен из кирпичной кладки с монолитным железобетонным перекрытием. Коллектор уже в первые годы своей эксплуатации полностью был заполнен оборудованием и т.д. Это обстоятельство позволило оценить преимущества и экономическую целесообразность совмещенной прокладки подземных коммуникаций в общих коллекторах. К 1950 году в Москве было введено в эксплуатацию 9 км коллекторов общего назначения. В период с 1951 по 1960 год было введено в эксплуатацию 45 км коллекторов. При реконструкции центральной части города, в 1960—1970 годах были построены еще ряд подземных коммуникационных коллекторов, что добавило к существующей сети еще 150 км. В настоящее время по данным ГУП“Москоллектор” количество коллекторов составляет более 120, а общая протяженность коллекторов, находящихся в эксплуатации в Москве, составляет более 400 км.
По данным ГУП“Москоллектор”, по состоянию на начало 2004 года в коммуникационных коллекторах проложено 118, 7 км водопроводов горячей воды, 439, 6 км водопроводов холодной воды, 352,3 км трасс теплосетей, 33,8 км газопроводов и 22316 км кабелей электроснабжения и связи. Средний прирост вводимых в эксплуатацию коллекторных тоннелей за последние 10 лет по протяженности составил 5,5 км в год.
Средний срок эксплуатации коллекторов до капитального ремонта составляет 25-30 лет. Техническая эксплуатация коллекторов определяет проведение значительного объема плановопредупредительных работ по ремонту конструкции коллектора и коммуникаций, проложенных в нем, работ по замене трубопроводов с истекающим сроком службы, работ по размещению новых коммуникаций, а также аварийных работ. Обслуживание коллекторов предполагает осуществление газо-электросварочных, лакокрасочных работ и работ по теплоизоляции коммуникаций.
В процессе эксплуатации коммуникационных коллекторов постоянно возникает необходимость удаления воды из коллектора,
которая накапливается в результате утечки через задвижки, фланцы и компенсаторы трубопроводов теплосети, водопровода, и может даже затопить коллектор в случае аварии на трубопроводах. Коллектор также может быть затоплен водой с поверхности земли во время снеготаяния или ливневых дождей через люки и вентиляционные шахты
Для предотвращения затоплений коллекторов в них устраиваются насосные станции. Насосные станции размещаются по трассе коллектора в пониженных местах, куда стекает вода по специально устроенному лотку коллектора с заданным продольным уклоном.
Станции сооружаются из сборных железобетонных элементов, которые применяются в строительстве коллекторов и располагаются сбоку коллектора в специальных нишах.
Так как коммуникационный коллектор—это подземная горная выработка, в которой предусмотрено присутствие людей, то для создания нормальных санитарно-гигиенических условий, в целях обеспечения безопасной эксплуатации, в коллекторах предусматривается вентиляция.
Основной задачей вентиляции в коммуникационных коллекторах является проветривание, т.е. разбавление вредных газовых примесей до концентраций, допустимых санитарными нормами и удаление пыли до допустимых концентраций, что обеспечивает безопасность пребывания в нем человека.
В коммуникационных коллекторах к вредным газовым примесям относятся:
* вредные газы, поступающие с поверхности;
* выделение вредных газовых примесей в результате возможных аварий в коммуникационном коллекторе;
* углекислый и другие газы, выделяемые людьми, а иногда и окружающей породой;
* ядовитые газы, возникающие при производстве лакокрасочных и газо-электросварочных работ в коллекторе;
*а также производственная и городская пыль.
* примеси, выделяемые при эксплуатации оборудования, проложенного в коллекторах (кабели связи, высоковольтные кабеля при нагревании в процессе эксплуатации);
Размещенные в коммуникационных коллекторах теплосети и паропроводы являются источниками избыточного выделения тепла и влаги, что при недостаточной вентиляции приводит к прежде-
временному износу конструкций коллектора и проложенных в нем коммуникаций.
Поддержание температуры окружающего воздуха в коллекторе не выше 30 градусов диктуется также санитарногигиеническими нормами.
Наличие в коллекторе магистралей водопровода, а также в связи с необходимостью откачки сточных вод и воды, появляющейся при авариях в коммуникационных трубопроводах, требуется поддержание температуры воздуха в коллекторах не ниже 0 градусов и среднесуточной—не ниже +5 градусов во избежание замерзания воды. Для этого совместно с вентилятором предусматривается установка калорифера.
В 2000 году ИГД им. А.А. Скочинского проводил исследования микроклимата в коммуникационных коллекторах г. Москвы. На основании проведенного исследования установлено, что температура воздуха в коллекторах практически везде не отвечает допустимым нормам. Ее значение существенно зависит от температуры воздуха на поверхности (в летний период на 5-10 градусов ниже) и наличие теплопроводов в коллекторе. Последние являются основным источником тепла, обеспечивающим повышение температуры воздуха до 30 градусов, что является отклонением от допустимых норм.
При отсутствии теплопроводов температура воздуха определяется, главным образом, метеоусловиями на поверхности. В этом случае температура в коллекторе в зимний период значительно ниже допустимой. Из-за этого обслуживающий персонал утепляет вентиляционные шахты, что увеличивает аэродинамическое сопротивление коллекторных сетей и, как следствие, скорость воздуха по трассе коллектора при включенном вентиляторе падает практически до 0 м/с.
Наличие участков коллекторов с резкими перепадами температур является вредным фактором, усугубляющим негативное влияние условий труда на здоровье работающего персонала, а также приводит к интенсификации коррозийных процессов конструкций коллектора проложенных в нем коммуникаций.
Исследования показали, что влажность воздуха на большинстве участков коммуникационных коллекторов, как правило, повышенная: практически во всех обследованных коллекторах относительная влажность воздуха превышала 70 %.
Повышенная влажность также усугубляет вредное воздействие на человека как при низких, так и при высоких температурах на рабочих местах.
Кроме того, повышенная влажность способствует разрушению металлоконструкций и изоляционных покрытий, повышает электропроводимость воздуха и опасность поражения электрическим током.
Также было установлено, что во всех коллекторах концентрация производственной пыли в 2-3 раза, а местами в 8-10 раз, превышает санитарно-гигиенические нормы.
Подвижность воздуха в коллекторах оценивалась путем измерения распределения скоростей движения при включенных и выключенных вентиляторах (за счет естественной тяги).
По правилам эксплуатации городских коллекторов вентиляция в них должна обеспечивать трехкратный воздухообмен в час. В действительности требуемый воздухообмен в обследованных коллекторах или не обеспечивается (чем и обусловлено снижение концентрации кислорода, "застой” вредных примесей и повышенная влажность воздуха) или превышает допустимые нормы по скорости воздуха вблизи вентилятора при его включении.
Как показали результаты обследования, скорости движения воздуха при остановленных вентиляторах практически нулевые по всей длине коллектора.
На протяжении большей части коллекторов отсутствует турбулентное движение воздуха, а на многих участках и ламинарное движение. При таком режиме перемешивание (разбавление) и вынос вредных примесей и газов из коллектора осуществляется не активной струей воздуха, а только за счет молекулярной диффузии, характеризующейся крайне низкой интенсивностью. Это создает благоприятные условия для образования локальных скоплений вредных газов. Особую опасность при этом представляет собой метан—газ, образующий с воздухом взрывоопасные смеси.
Из всего изложенного видно, что г. Москва имеет хорошо развивающуюся подземную инфраструктуру. Но также видно , что в этом комплексе подземных сетей и коммуникаций имеются серьезные проблемы к которым относятся такие как: грунтовые
воды, плохая вентиляция, старение, внутренние аварии. На наш взгляд одной из главных является проблема вентиляции.
Таким образом, исследования состава атмосферы и параметров микроклимата коммуникационных коллекторов г. Москвы выявило недопустимо низкую эффективность систем вентиляции.
— Коротко об авторах --------------------------------------------
Филин А.Э. Смирнов С.С. - Московский государственный горный университет.
