Мосты и тоннели, метрополитен, критерии опасности на нем

Устойчивость объектов экономики в чрезвычайных ситуациях

Мост - искусственное сооружение, возведенное через реку, озеро, овраг, пролив или любое другое физическое препятствие. Мост, возведённый через дорогу, называют путепроводом, мост через овраг или ущелье - виадуком.

Мост является одним из древнейших инженерных изобретений человечества.

Как правило, мосты состоят из пролётных строений и опор. Пролётные строения служат для восприятия нагрузок и передачи их опорам; на них может располагаться проезжая часть, пешеходный переход, трубопровод. Опоры переносят нагрузки с пролётных строений на основание моста.

Пролётные строения состоят из несущих конструкций: балок, ферм, диафрагм (поперечных балок) и собственно плиты проезжей части. Статическая схема пролётных строений может быть арочной, балочной, рамной, вантовой или комбинированной; она определяет тип моста по конструкции. Обычно пролётные строения прямолинейны, однако в случае необходимости (например, при постройке эстакад и дорожных развязок) им придают сложную форму: спиралеобразную, кольцевую, и т.д.

Пролётные строения поддерживаются опорами, каждая из которых состоит из фундамента и опорной части. Формы опор могут быть весьма разнообразными. Промежуточные опоры называются быками, береговые - устоями. Устои служат для соединения моста с подходными насыпями.

Материалами для мостов служат металл (сталь и алюминиевые сплавы), железобетон, бетон, природный камень, дерево, верёвки.

Схема моста - формула, в которой последовательно представлены размеры расчётных пролётов - расстояния между центрами опорных частей пролётных строений. Если несколько последовательных опорных частей имеют одинаковый размер, указывается их количество, помноженное на размер каждого. Например (вымышленный «мост»), схема моста 5+3x10+4 м значит, что у первого пролётного строения моста расчётный пролёт - 5 метров, три следующих - по 10 метров каждый и пятый - 4 метра.

Аварии и катастрофы на мостах

Причиной самопроизвольного обрушения моста может стать его неправильная конструкция. При создании проекта моста следует всегда учитывать возможные природные катаклизмы, такие, как сильный ветер или землетрясение.

Самая ранняя известная крупная катастрофа произошла в 1297 году, во время битвы у моста Стирлинг (Великобритания) этот мост оказался перегружен атакующей тяжёлой конницей и обрушился. Позднее от перегрузок обрушились ещё несколько мостов, в частности, мост Ярмуте, (Великобритания, 1845), а также Серебряный мост (США, 1967).

В XIX - начале XX века несколько аварий мостов произошло из-за резонанса, в который входил мост, когда по нему проходили войска. Когда частота внешнего воздействия (шаг солдат в ногу), совпадает с собственной частотой колебаний моста, происходит резкое увеличение амплитуды колебаний моста, и конструкция моста не выдерживает этого. Из-за резонанса разрушились: мост в Анжере (Франция, 1850); Египетский мост (Санкт-Петербург, 1905); Такомский мост (США, 1940).

Причиной обрушения может стать естественный катаклизм: в таком случае вина ложится на архитектора, создававшего проект, так как мостостроитель должен принимать во внимание возможность природных бедствий. Железнодорожный мост через Ферт-оф-Тей в Данди, Великобритания, обрушился в 1879 из-за сильного шторма: жертвами этой катастрофы стали 75 человек. В 1953 лахар уничтожил мост через реку Вангаэху в Новой Зеландии, погиб 151 человек. В 1989 году во время крупного землетрясения в Калифорнии обрушился виадук в Окленде (42 жертвы) и пострадал мост через залив Сан-Франциско: часть несущих конструкций обрушилась на проезжую часть, погиб один человек.

Нередки случаи террористических атак на мосты: их подрыв также является известным средством ведения партизанской войны. Крупнейшая катастрофа такого рода произошла в Индии в 2002, когда был подорван железнодорожный мост через реку Дхава, было убито 130 человек.

Тоннели. Критерии опасности.

Тонне́ль (вар.: туннель, равноправные орфографические варианты) - горизонтальное или наклонное подземное сооружение, одно из измерений которого (длина) значительно превосходит по размерам два других (ширину и высоту).

Тоннель может быть пешеходным и / или велосипедным, для движения автомобилей или поездов, трамваев, перемещения воды (деривационные тоннели гидроэлектростанций, канализационные коллекторы), прокладки сетей городского хозяйства и т.п. Существуют также так называемые экологические тоннели. Они прокладываются под автомобильными или железными дорогами и служат для того, чтобы звери могли безопасно перемещаться.

Основная часть метро также проложена в виде тоннелей. Чтобы избежать пересечений, линии метро прокладывают на различной глубине (уровне).

Тоннели строят для преодоления природных препятствий (напр., тоннели под горами), для сокращения пути (тоннель через гору вместо дороги вокруг), для сокращения времени движения (тоннель вместо паромной переправы). Тоннели под водными преградами часто строят вместо мостов там, где мосты могли бы помешать проходу судов. Также тоннели строят во избежание пересечения разных транспортных потоков на одном уровне (подземные переходы, тоннели вместо железнодорожных переездов, тоннели как часть автомобильных развязок и тому подобное). В некоторых случаях проезды под пролётами мостов тоже называют тоннелями, что, однако, неправильно.

Развитие современной транспортной инфраструктуры крупных городов приводит к необходимости строительства большого количества автодорожных тоннелей. Опыт эксплуатации транспортных тоннелей, особенно расположенных в пределах города, указывает на высокую вероятность аварий и дорожно-транспортных происшествий, сопровождающихся пожарами. Так, например, в Гамбурге в тоннеле, проложенном под Эльбой, пожары происходят, в среднем, ежемесячно.

Повышенная пожарная опасность городских автодорожных тоннелей обусловливается следующими факторами:

высокой интенсивностью движения автотранспортных средств со значительным количеством топлива и горючих материалов;

высокой скоростью развития пожара и интенсивностью задымления в тоннельных сооружениях;

большим количеством людей, которые могут быть вовлечены в аварийную ситуацию;

сложностью развертывания сил и средств пожарной охраны, в том числе связанной не только с возникновением пробок в автодорожных тоннелях и на подъездах к ним при возникновении пожара, но и в силу того, что затрудненное (вплоть до пробок) движение, особенно в крупных городах, имеет место и в штатных ситуациях;

ограничениями объемно-планировочного характера, связанными с размещением в автодорожных тоннелях противопожарного оборудования;

ограничениями ресурсного характера (наличие необходимого количества воды для целей пожаротушения, мощностные характеристики электросетей), вызванными проведением работ в условиях сложившейся городской застройки;

ограниченной возможностью эвакуации и спасения людей из подземного сооружения.

Статистика чрезвычайных ситуаций (ЧС) в автодорожных тоннелях показывает, что тоннели являются объектами повышенного риска. ЧС сопровождаются выделением газовоздушных смесей, быстрой потерей видимости на путях эвакуации вследствие их задымления. Это препятствует эвакуации людей и автотранспортных средств, а также эффективной работе специальных подразделений, приводит к гибели людей, прекращению функционирования тоннелей на длительный срок.

Автодорожные тоннели являются транспортными объектами повышенной опасности. Опыт эксплуатации автотранспортных тоннелей, особенно расположенных в пределах города, указывает на высокую вероятность аварий и дорожно-транспортных происшествий, сопровождающихся пожарами. Вероятность пожара на транспортном средстве считается наиболее опасной из всех видов опасности в тоннеле. По данным статистических исследований, ДТП в тоннелях в 1,4 раза чаще приводят к пожарам, чем на скоростном шоссе.

Для обеспечения безопасности людей, находящихся в транспортной зоне тоннеля, при проектировании предусматривается система противопожарной защиты (СПЗ) тоннеля, в которую входят активные (пожаротушение, противодымная вентиляция) и пассивные (эвакуационные сбойки, секционирование, применение конструктивной противопожарной защиты) средства защиты. При этом часто ввиду уникальности сооружений автотранспортных тоннелей и отсутствия соответствующих норм при проектировании подобных сооружений требуется разработка фактически отдельного нормативного документа, касающегося конкретного сооружения и учитывающего его специфику (технических условий (ТУ) на проектирование СПЗ). Естественно, что основой ТУ являются требования утвержденных норм, однако для учета особенностей конкретного сооружения необходима корректировка, компоновка, изменение нормативных требований по той или иной системе, а также применение оригинальных или технически новых решений с учетом опыта работы в сфере противопожарной защиты автодорожных тоннелей.

Вместе с тем требования ТУ должны основываться на оценке эффективности применения предполагаемых решений при необходимости корректировки данных решений и выбора наиболее оптимальной их совокупности.

Противопожарная защита автодорожных тоннелей, в соответствии с концепцией, разработанной ФГУ ВНИИПО МЧС России, строится по принципу эшелонированной защиты, включающей в себя систему автоматической пожарной сигнализации, систему автоматического пожаротушения, систему оповещения и управления эвакуацией при пожаре, систему противодымной защиты (СПДЗ), имеющую в своем составе, в том числе, совокупность систем приточно-вытяжной противодымной вентиляции, конструктивные решения обеспечения огнестойкости несущих и ограждающих строительных конструкций.

С точки зрения проблем, наиболее интересных для специалистов в области вентиляции, в данной статье, естественно, следует рассмотреть вопросы противодымной защиты автодорожных тоннелей.

В соответствии с объемно-планировочными особенностями автодорожных тоннелей целевым назначением противодымной защиты является безусловное обеспечение:

ограничения распространения продуктов горения в пространстве одного из двух транспортных отсеков, преимущественно по критериям безопасности для осуществления эвакуации людей из указанного пространства при интенсивности его задымления с тепловой мощностью очага пожара до 100 МВт;

блокирования распространения продуктов горения на пути эвакуации в сообщающихся объемах сбоек и сервисного тоннеля при возникновении пожара как в транспортном отсеке, так и в кабельном коллекторе.

Совокупность установленных показателей предопределяет возможность создания необходимых условий для действий пожарных подразделений по спасению людей, локализации и тушению пожара.

Данное целевое назначение достигается посредством применения автономных систем приточно-вытяжной противодымной вентиляции, оснащенных сертифицированным оборудованием с требуемыми техническими характеристиками и осуществляющих расчетные режимы совместного действия в необходимом сочетании и заданной последовательности в зависимости от реальных пожароопасных ситуаций при выполнении таких основных функций, как:

удаление продуктов горения из транспортных отсеков;

удаление дыма и газов из кабельного коллектора после пожара;

подача наружного воздуха для создания избыточного давления в лестничных клетках эвакуационных выходов, в объемах сервисного тоннеля, сбоек и тамбур-шлюзов на выходах в сбойки из транспортных отсеков.

При этом следует отметить некоторые особенности подходов, разработанных ФГУ ВНИИПО МЧС России при создании концепции построения СПДЗ автодорожных тоннелей, и возникающие инженерные задачи.