E16 Skaret - Hønefoss Strekning 2 E16 Skaret - Høgkastet Detaljplan og teknisk plan Fagrapport tunnelventilasjon

Transkript

1 E16 Skaret - Hønefoss Strekning 2 E16 Skaret - Høgkastet Detaljplan og teknisk plan Fagrapport tunnelventilasjon Første utgave ERRPE MISKR AGS 00A Høringsutgave ERRPE MISKR AGS Revisjon Revisjonen gjelder Dato Utarb. av Kontr. av Godkj. av Sider: 19 Tittel: E16 Skaret - Hønefoss Strekning 2 E16 Skaret Høgkastet Detaljplan og teknisk plan Fagrapport tunnelventilasjon Prosjekt: Parsell: 20 Produsert av: Prod.dok.nr.: Erstatter: Erstattet av: Dokumentnummer: Drift dokumentnummer: Revisjon: Drift rev.:

2 2 av 19 FORORD Samferdselsdepartementet har bedt Bane Nor og Statens vegvesen om å igangsette planlegging av Ringeriksbanen og videre planlegging av E16 Skaret Hønefoss. Samferdselsdepartementet har gitt premisser for planarbeidet. Høgkastet Hønefoss gjennomføres som et felles prosjekt med en felles reguleringsplan. Bane NOR er tiltakshaver på vegne av Statens vegvesen og Bane Nor. Planprosessen gjennomføres som statlig reguleringsplan. Kommunal og moderniseringsdepartementet har som statlig planmyndighet ansvar for behandling og fastsetting av plandokumentene som utarbeides. E16 på strekningen fra Skaret til Høgkastet (sør for Sundvollen) planlegges og gjennomføres som et eget vegprosjekt lagt under Statens vegvesen. Planprosessen gjennomføres som kommunal reguleringsplan i Hole kommune. Kommunedelplan for denne strekningen ble vedtatt av Hole kommunestyre Prosjektet ble konsekvensutredet i kommunedelplanfasen. Konsulentgruppen NAA, som er et samarbeid mellom firmaene Norconsult AS, Dr.Ing.A.Aas-Jakobsen AS og Asplan Viak AS, bistår Statens vegvesen og Bane NOR i utarbeidelsen av de to reguleringsplanene. Av praktiske grunner er arbeidet med planområdet delt i 5 strekninger: Strekning 1: Strekning 2: Strekning 3: Strekning 4: Strekning 5: Ringeriksbanen fra Jong til Sundvollen E16 fra Skaret til Høgkastet Ringeriksbanen fra og med Sundvollen stasjon og E16 fra Høgkastet til Bymoen fra Bymoen til Styggdalen fra Styggdalen til og med Hønefoss stasjon og krysset på E16 ved Ve Foreliggende fagrapport inngår i arbeidet med teknisk plan / detaljplan som er en del av grunnlaget for reguleringsplanene som legges frem for offentlig ettersyn høsten 2017.

3 3 av 19 INNHOLDSFORTEGNELSE FORORD... 2 INNHOLDSFORTEGNELSE... 3 SAMMENDRAG INNLEDNING GEOMETRI TUNNEL- OG TRAFIKKDATA VIFTER BEREGNINGSMODELL BRANNVENTILASJON FORUTSETNINGER FOR BRANNSIMULERINGER DIMENSJONERENDE VENTILASJONSHASTIGHET BRANNSIMULERINGER Nordgående løp Sørgående løp Brannventilasjon ved toveistrafikk i ett løp DRIFTSVENTILASJON GRUNNLAG Dimensjonerende timestrafikk ENVEIS TRAFIKK I TO LØP TOVEIS TRAFIKK I ETT LØP DRIFTSTID FOR VIFTER ANBEFALT VENTILASJONSLØSNING FORESLÅTT VIFTEINSTALLASJON PLASSERING AV VIFTER I TUNNELEN MÅLEUTSTYR FOR OVERVÅKING AV LUFTKVALITET MÅLEUTSTYR FOR OVERVÅKING AV VENTILASJONSHASTIGHET OG -RETNING VIDERE ARBEIDER DOKUMENTINFORMASJON DOKUMENTHISTORIKK Terminologi REFERANSELISTE... 19

4 4 av 19 SAMMENDRAG Ventilasjonsbehov er vurdert i henhold til krav i Håndbok N500 Vegtunneler og Håndbok V520 Tunnelveiledning. Det er i dag 14 vifter i Nestunnelen. Disse ble satt i drift ved årskiftet 2013/2014. Viftene er ikke befart, men forventes å ha en levetid på år. Det er derfor lagt opp til bruk av disse viftene videre. De fire vifteparene som er i den delen av Nestunnelen som skal benyttes videre kan beholdes på samme sted. De resterende 6 viftene kan flyttes til den nye delen av Homledaltunnelen. Dimensjonerende branneffekt for brannventilasjon er 50 MW. Stigningen i tunnelen er større enn 2 % og dimensjonerende ventilasjonshastighet er derfor vurdert spesielt. For brann på dimensjonerende brannplassering er minimum ventilasjonshastighet oppstrøms brann vurdert til å være 3,2 m/s. Det er normal driftssituasjon som er lagt til grunn for dimensjonering av brannventilasjon i tunnelen. Brannventilasjon er dimensjonerende for skykraftbehovet i nordgående løp. I sørgående løp er driftsventilasjon ved toveis trafikk i ett løp dimensjonerende for ventilasjonsbehovet. Presentert løsning for ventilasjon forutsetter bruk av symmetriske vifter, slik at driftsventilasjon kan gjennomføres med dominerende trafikkretning ved toveis trafikk i ett løp. Ved enveis trafikk i to løp vil stempeleffekten fra trafikken være tilstrekkelig for å ventilere tunnelen. Simuleringer viser at det ved meget store trafikkmengder kan oppstå konsentrasjon av NO2 og PM10 i tunnelen som fører til at ventilasjonsanlegget i tunnelen starter, men driftstiden på viftene ved enveis trafikk i to løp forventes å være meget begrenset.

5 5 av 19 1 INNLEDNING Strekning 2 Skaret Høgkastet, består av ca. 8,5 km ny firefelts motorveg for E16 fra og med Skarettunnelen til Høgkastet i Hole kommune. På strekningen mellom Skaret og Nestunnelen skal det også etableres lokalveg som kobler sammen fv. 285 og fv E16 omklassifiseres her til fylkesveg. Strekningen Skaret Høgkastet går i fjellsiden øst for Tyrifjorden hvor dagens to- og tre felts veg utvides til firefelts veg. Strekningen ligger dels i sidebratt terreng med høye bergskjæringer og fyllinger i skrått terreng. Strekningen består av ca. 5,4 km veg i dagen. I sør starter parsellen ved påhugg for nye toløps Homledaltunnelen. Tunnelen er ca. 3,15 km lang, der sørgående løp kobler seg på eksisterende Nestunnelen, og gjenbruker ca. 740 m av denne. Nordlige påhugg ligger ved dagens påhugg for Nestunnelen. Nord for dette går resterende del av strekningen i dagsone med unntak av strekning ved Hvalpåsen, hvor nordgående veg legges i en ca. 410 m lang tunnel. En stor del av anleggsarbeidet vil forgå tett inntil eksisterende veg med trafikk. Dette medfører anleggstekniske utfordringer. I sør knyttes vegen til fremtidig ny E16 som er planlagt fra Bjørum til Skaret. I nord ligger strekningsgrensen mot S3 Høgkastet Bymoen ved Waltersbråten kulvert. Denne rapporten omhandler beregning av nødvendig skyvkraft for drift- og brannventilasjon i Homledaltunnelen. 1.1 Geometri Det er betydelig stigning i tunnelen. Gjennomsnittlig stigning mellom portalene er 3 %. Lengdeprofil for tunnelen er vist i figur 1. Figur 1: Lengdeprofil for Homledaltunnelen 1.2 Tunnel- og trafikkdata Det er planlagt å benytte tunnelprofilet T10,5. Nestunnelen har tunnelprofil T9. Den delen av sørgående løp som skal benytte Nestunnelen blir videreført med T9. Det er ikke planlagt å øke tunneltversnittet her. Data lagt til grunn for dimensjoneringen er oppsummert i tabell 1. Tabell 1: Dimensjonerende data Parameter Verdi ÅDT kjt/døgn Tungtrafikkandel 13 % Skiltet hastighet (normal situasjon) 110 km/t Skiltet hastighet (toveis trafikk i ett løp) 70 km/t Tunnelklasse E Overflate tunnel Betongelementer (betongelementer og sprøytebetong i hengen i den delen av Nestunnelen som benyttes videre)

6 6 av Vifter Det er i dag 14 vifter i Nestunnelen. Disse ble satt i drift ved årskiftet 2013/2014 [7]. I den delen av Nestunnelen som skal benyttes i sørgående løp av Homledaltunnelen er det montert fire viftepar (8 vifter). Viftene er ikke befart, men forventes å ha en levetid på år. Det er derfor lagt opp til bruk av disse viftene videre. De fire vifteparene som er i den delen av Nestunnelen som skal benyttes videre kan beholdes på samme sted. De resterende 6 viftene kan flyttes til den nye delen av Homledaltunnelen. Data for eksisterende vifter i Nestunnelen er oppsummer i tabell 2. På grunn av viftens størrelse overholdes ikke N500s krav om 2 x innvendig diameter mellom senteravstand på viftene i dagens Nestunnel med tunnelprofil T9. Dette reduserer viftenes ytelse noe. Da viftene er montert i tunnelen og forventes og ha vesentlig restlevetid anbefales det allikevel at viftene benyttes videre. Det er tatt høyde for redusert ytelse i beregningene. Tabell 2: Data for eksisterende vifter i Nestunnelen. Parameter Verdi Diameter ventilatorhjul 1250 mm Nominell skyvkraft 1368 N Effekt tilført motor (opptatt fra nettet) 41,9 kw Spenning 400 V

7 7 av 19 2 BEREGNINGSMODELL Beregninger av både drifts- og brannventilasjon er utført med programmet «IDA tunnel versjon 1.1» av EQUA simulation [4]. Programmet er basert på visuelle tunnelobjekter (tunnelsegmenter, portaler, avgreninger osv.) som settes sammen til et nettverk av det modellerte tunnelsystemet. Objektene representerer hver for seg ligninger for bevarelse av bevegelsesmengde, masse og energi i objektet. I bakgrunnen settes det opp et system av differensialligninger som gjør det mulig å løse systemet for trykk, hastighet og temperatur mm. Det tas videre hensyn til friksjonskrefter mot tunnelvegg og kjøretøy, drag fra kjøretøy, impulskrefter fra vifter, innløp, utløpstap, trykktap som følger av tverrsnittsendringer, oppdriftskrefter og ekspansjonskrefter. En konduksjonsligning løses normalt på tunnelretningen for å ta hensyn til varmelagring i omkringliggende fjell. Branner modelleres som kildeledd i varmebalansen som defineres av en brukerinput på branneffekt over tid. Modellen er én-dimensjonal og transient, dvs. løsningene framkommer som er en funksjon av longitudinal posisjon langs tunnelen og tid. Figur 2: Modell av Homledaltunnelen i IDA-tunnel.

8 8 av 19 3 BRANNVENTILASJON 3.1 Forutsetninger for brannsimuleringer Som beskrevet i tabell 1 er Homledaltunnelen tunnelklasse E. I henhold til håndbok N500 skal tunneler i denne tunnelklassen dimensjoneres for en brannstørrelse på 50 MW. For tunneler med stigning mindre enn 2 % skal ventilasjonshastigheten oppstrøms brann være minimum 3 m/s. Ved stigning større enn 2 % skal nødvendig dimensjonerende ventilasjonshastighet vurderes spesielt. For de delene av tunnelen med stigning større enn 2 %, er kritisk hastighet benyttet som dimensjonerende ventilasjonshastighet (se kapittel 3.2). Vifteinstallasjonen skal være tilstrekkelig til at dimensjonerende ventilasjonshastighet nås én time etter brannstart. For ventilasjonsretning mot en stigning vil ventilasjonshastigheten avta med tiden dersom brannstørrelsen holdes konstant eller øker. Dette kommer som følge av at varme akkumuleres i berget nedstrøms brannplasseringen og bidrar til økende strømningstap og oppdrift. Brannventilasjon er dimensjonert er dimensjonert for normal driftssituasjon [8]. Det vil si at viftene i tunnelen er dimensjonert for å kunne ventilere tunnelen med kjøreretningen for normal driftssituasjon. For å ta høyde for eventuell vind mot tunnelportal og temperaturforskjeller er det lagt til 15 Pa trykk på utløpsportal. Trykktap som følge av biler som blir stående i kø oppstrøms brannen beregnes på grunnlag av dimensjonerende timestrafikk og stengetid ved brann. Det er antatt at biler som befinner seg nedstrøms brannplasseringen kjører uhindret ut. Forutsetningene for beregning av brannventilasjon er oppsummert i tabell 3. Tabell 3: Forutsetninger for dimensjonering av brannventilasjon Parameter Verdi Kommentar Dimensjonerende brannstørrelse 50 MW Ventilasjonshastighet oppstrøms brann 3 m/s Kritisk hastighet benyttes ved stigning over 2 % Portaltrykk 15 Pa Kompensasjon for metrologiske forhold Trafikk i dimensjonerende time 10 % av ÅDT Tungtrafikkandel ved 13 % dimensjonerende time Stengetid 1 minutt Tunnelen antas stengt med bom 1 minutt etter brannstart. 3.2 Dimensjonerende ventilasjonshastighet Ved stigning større en 2 % skal det gjøres vurdering av nødvendig dimensjonerende ventilasjonshastighet. Kritisk hastighet er i disse tilfellene benyttet som dimensjonerende ventilasjonshastighet. Når ventilasjonshastigheten oppstrøms brannplasseringen er større eller lik kritisk hastighet vil man få full røykfortrengning på brannstedet. Det betyr at lite eller ingen røyk sjikter tilbake mot strømningsretningen i hengen. Kritisk hastighet er beregnet ved bruk av metode presentert i NFPA 502 [5]. For ventilasjon med stigningen er det i tillegg benyttet en korreksjonsfaktor basert på arbeidet til Atkinson og Wu [6]. Kritisk hastighet er høyere ved ventilasjon mot enn med en stigning. Dette kommer som følge av at oppdriftskreftene må motvirkes ved ventilasjon mot stigningen. Kritisk hastighet for en brann på 50 MW i et T10,5-tverrsnitt som funksjon av stigningen er vist i figur 3. I tillegg er dimensjonerende ventilasjonshastigheter for nordgående løp vist i tabell 4 og før sørgående løp i tabell 5.

9 9 av 19 Figur 3: Kritisk hastighet for 50 MW brann i T10,5-tverrsnitt som funksjon av stigningen. Tabell 4: Dimensjonerende ventilasjonshastigheter for nordgående løp Fra profilnummer Til profilnummer Stigning (i normal trafikkretning) 8390 (portal) ,5 % 3, ,8 % (portal) -2,1 % 3 Dimensjonerende ventilasjonshastighet, m/s Tabell 5: Dimensjonerende ventilasjonshastigheter for sørgående løp. Fra profilnummer Til profilnummer Stigning (i normal trafikkretning) 8380 (portal) ,5 % 2, ,8 % ,1 % 2, (portal) 2,1 % 2,8 1 1 Arealendringen i sørgående løp gir endret kritisk hastighet 3.3 Brannsimuleringer Dimensjonerende ventilasjonshastighet, m/s Som nevnt i kapittel 3.2, vil skyvkraftbehovet for å nå kritisk hastighet være større om en brann ventileres mot stigningen enn om den ventileres med stigningen. Dimensjonerende ventilasjonshastighet er dermed avhengig av brannplassering. Det er gjort vurdering av skyvkraftbehov ved ulike brannplasseringer i de to tunnelløpene. Dimensjonerende skyvkraftbehov ved brann i de to løpene er vist i tabell 6. Plassering av vifter i tunnelen påvirker nødvendig skyvkraft for å ventilere dimensjonerende brann. For å redusere antallet vifter som blir påvirket ved brann anbefales det at viftene i tunnelen monteres med minimum 80 meter mellom vifteparene. Ved beregnet skyvkraftbehov er det lagt til grunn brannklasse F200 på viftene. Dersom viftene plasseres nærmere hverandre enn 80 meter og/eller det ikke blir benyttet vifter med brannklasse kan dette påvirke nødvendig skyvkraftbehov. Ved endring av vifteplasseringer bør ventilasjonsløsningen kontrolleres.

10 10 av 19 Tabell 6: Dimensjonerende skyvkraftbehov for brannventilasjon. Løp Netto skyvkraftbehov Kommentar for brannventilasjon 1, kn Sørgående (med stigningen) 10,1 Blir ikke dimensjonerende som følge om krav om ønske om kapasitet til brannventilasjon i begge retninger Nordgående (mot stigningen) 23,5 Dimensjonerende skyvkraftbehov i nordgående tunnelløp 1 Netto skyvkraftbehov er gitt for 3,2 m/s bakvind Nordgående løp Nordgående løp har fall med trafikkretningen ved enveis trafikk i to løp. Brannventilasjon skal da startes samme retningen som trafikkretningen. Det vil si at oppdriftskreftene fra brannen virker mot ventilasjonen. Dette bidrar til stort skyvkraftbehov ved brann. Ventilasjonshastighet og trykk for dimensjonerende brannplassering er vist i figur 4. I simuleringene er viftene plassert i tre grupper i tunnelen. Annen plassering av viftene vil gi endret forløp for trykket gjennom tunnelen. Figur 4: Trykk- og hastighetsforløp ved dimensjonerende brannplassering i nordgående løp Sørgående løp Sørgående løp har stigning med trafikkretningen ved enveis trafikk i to løp. Brannventilasjon skal da gjennomføres med stigningen. Figur 5 viser dimensjonerende brannplassering for brannventilasjon med stigningen i tunnelen. Fra figuren kan man se at viftene som står den delen Nestunnelen som skal benyttes videre er tilstrekkelig for å gjennomføre brannventilasjon med stigningen. Det bør allikevel benyttes noen (nye) vifter nærmer ut-portal ved brannventilasjon for å endre trykkforløpet i tunnelen. De vil da gi undertrykk i løpet med brann sammenlignet med atmosfæretrykk.

11 11 av 19 Figur 5: Trykk- og hastighetsforløp ved dimensjonerende brannplassering i sørgående løp Brannventilasjon ved toveistrafikk i ett løp N500 stiller krav om at brannventilasjon skal startes i den retningen som driftsventilasjonen er i drift. Det bør avklares om dette kravet også gjelder ved for oppstart av brannventilasjon i avvikssituasjon med toveis trafikk i ett løp. Ved toveistrafikk i ett løp startes brannventilasjon da i samme retning som eksisterende trekkretning i tunnelen ved brannstart. Ettersom ventilasjonsanlegget er dimensjonert for normalsituasjon vil ikke ventilasjonsanlegget ha kapasitet til å nå kritisk hastighet for tilbakesjiktning for alle brannscenarier.

12 12 av 19 4 DRIFTSVENTILASJON I normal drift vil stempeleffekten fra trafikken i hovedsak være tilstrekkelig for å ventilere tunnelen. Vurdering av konsentrasjoner er gjort for ÅDT på kjøretøy per døgn. Dette representerer trafikken 20 år etter åpning av tunnelen. I N500 er det angitt at dimensjonering med hensyn på konsentrasjoner skal gjøres for trafikken 10 år etter åpning. Da trafikkmodell for strekningen ikke er klar, foreligger det ikke tall for trafikken 10 år etter åpning. Bruk av tall 20 år etter åpning er dermed mer konservativt enn krav gitt i N Grunnlag Tabell 7 inneholder krav til dimensjonerende grenseverdier for NO2, PM10 og CO fra N500. Tabell 7: Dimensjonerende grenseverdier for NO 2, PM 10 og CO i henhold til N500. Komponent Grenseverdi PM10 1 mg/m 3 NO2 CO Dimensjonerende timestrafikk 1,5 PPM 50 PPM Faktorvariasjonskurver fra Håndbok V715 Veileder trafikkdata er benyttet for å estimere variasjon i trafikk [3]. Faktorvariasjonskurvene for M5, hovedveg utenfor tettbygd strøk, er lagt til grunn for å finne dimensjonerende trafikk. I figur 6 er kumulativ fordeling for timestrafikk og døgntrafikk vist. Fra figuren kan man se at det i om lag 5 % timene i året vil være trafikk på 10 % av ÅDT eller mer. Tilsvarende kan man se at for 40 % av døgnene i året, så vil trafikken utgjøre 100 % eller mer av ÅDT. (a) Kumulativ fordeling for timestrafikk (b) Kumulativ fordeling for døgntrafikk Figur 6: Kumulativ fordeling for trafikk. Beregnet fra data i Håndbok V715 veileder trafikkdata [3]. 4.2 Enveis trafikk i to løp Ved enveis trafikk i to løp, gjennomføres ventilasjonen med trafikkretningen. Stempeleffekten fra trafikken bidrar da vesentlig til ventilasjonen i tunnelen. Det er gjort vurdering av flere døgn med ulik trafikkmengde og -fordeling etter faktorvariasjonskurve M5. For alle vurdert trafikkmengder er stempeleffekten tilstrekkelig for å overholde kravet til luftkvalitet. Det vil allikevel i perioder med høy trafikk bli startet noe ventilasjon i tunnelen. Dette som følge av at en standard trinnstyring av ventilasjonsanlegget gir start av vifter omtrent når konsentrasjonene i tunnelen når halve grenseverdien.

13 13 av 19 Figur 7 og figur 8 viser konsentrasjon i henholdsvis sørgående og nordgående løp ved døgntrafikk på 120 % av ÅDT. Det vil si at total trafikk over døgnet begge retninger er kjøretøy, og det er benyttet lik retningsfordeling med halvparten av trafikken i hvert løp. Ventilasjonshastigheten er i figurene kun et resultat av stempeleffekt fra trafikken. Figurene viser at stempeleffekten fra trafikken er tilstrekkelig for å ventilere tunnelen ved denne trafikken. CO er utelatt fra figurene da utslipp av CO aldri vil være dimensjonerende for ventilasjonsanlegget. Figur 7: Sørgående løp. Ventilasjonshastighet og konsentrasjon av NO 2 og PM 10 over døgnet ved døgntrafikk på 120 % av ÅDT. Figur 8: Nordgående løp. Ventilasjonshastighet og konsentrasjon av NO 2 og PM 10 over døgnet ved døgntrafikk på 120 % av ÅDT. Basert på faktorvariasjonskurve M5, vil trafikken være 120 % av ÅDT eller mindre, 80 % av døgnets dager. De 20 % resterende dagene (73 stykker) er betraktet som utfartsdager, det vil si fredager og søndager hvor total trafikkmengde kan være ulik i hver retning. Det er gjort vurdering av disse utfartsdagene ved at 2/3 av trafikken antas å gå i ett av løpene. Det er kun ved 2/3 av trafikken i sørgående løp det er beregnet konsentrasjoner i tunnelen hvor ventilasjonsanlegget er vurdert å ville starte.

14 14 av 19 Figur 9 viser ventilasjonshastighet og konsentrasjon av NO2 og PM10 over døgnet i sørgående løp. I figuren er døgntrafikk på 180% av ÅDT og 2/3 av døgntrafikken er i sørgående løp. Basert på de beregnede konsentrasjonene vil det for dette tilfellet være aktuelt med drift av vifter i perioden mellom kl. 10 og 19. Figur 9: Sørgående løp. Ventilasjonshastighet og konsentrasjon av NO 2 og PM 10 over døgnet ved døgntrafikk på 180 % av ÅDT. 2/3 av døgntrafikken i sørgående løp. 4.3 Toveis trafikk i ett løp Det skal benyttes symmetriske vifter i tunnelen. Dette gjør det mulig å ventilere tunnelen med dominerende trafikkretning. Det er dermed ikke nødvendig å installere mye skyvkraft i tunnelen for å overvinne stempeleffekten fra trafikken. Andelen tungtrafikk har stor betydning for stempeleffekten og utslippet fra trafikken. Det er derfor vurdert situasjoner ved ulik tungtrafikkandel (13 % og 5 %). Vurderingene er gjort med lik trafikkmengde i begge retninger. Nødvendig skyvkraft ved ulike trafikkmengder er oppsummert i tabell 8 og tabell 9 for henholdsvis nordgående og sørgående løp.

15 15 av 19 Tabell 8: Nordgående løp. Ventilasjons- og skyvkraftbehov for ventilasjon. Total timestrafikk [kjt/t] Tungtrafikkandel Trafikk mot ventilasjonsretning Ventilasjonsbehov [m3/s] Netto skyvkraftbehov [kn] % 50 % 140 8, % 50 % ,1 1 Netto skyvkraftbehov er gitt for 3,2 m/s bakvind for å være dirkete sammenlignbart med beregnet netto skyvkraftbehov for brannventilasjon. Tabell 9: Sørgående løp. Ventilasjons- og skyvkraftbehov for ventilasjon. Total timestrafikk [kjt/t] Tungtrafikkandel Trafikk mot ventilasjonsretning Ventilasjonsbehov [m3/s] Netto skyvkraftbehov [kn] % 50 % 140 8, % 50 % ,8 1 Netto skyvkraftbehov er gitt for 3,2 m/s bakvind for å være dirkete sammenlignbart med beregnet netto skyvkraftbehov for brannventilasjon. 4.4 Driftstid for vifter Tabell 10 viser estimert driftstid for ventilasjon per år. Tabellen oppsummerer samlet driftstid på alle viftene, ikke driftstid per vifte. Ved beregnet driftstid er vifteytelse gitt i tabell 2 benyttet. For normal trafikkavvikling er det da lagt til grunn ÅDT på kjøretøy per døgn i snitt over året. Ved toveis trafikk i ett løp, er antatt timestrafikk vist i tabellen. Faktorvariasjonskurve M5 er benyttet for å estimere driftstid på viftene ved normal trafikkavvikling. Ved normal trafikkavvikling er det kun de timene i året med størst trafikkmengde det er behov for drift av vifter. Ved toveis trafikk i ett løp vil det på nattestid normalt ikke være behov for ventilasjon. Temperaturforskjeller mellom tunnel og uteluft, vil i de fleste tilfeller være tilstrekkelig for å ventilere tunnelen ved den timestrafikken som er lagt til grunn. Det er allikevel lagt til grunn noe drift av vifter, for å ta høyde for at det kan oppstå noen situasjoner hvor naturlige drivkrefter ikke er tilstrekkelige for å ventilere tunnelen. Tabell 10: Estimert total driftstid på vifter per år. Trafikksituasjon Timestrafikk Antall vifter i drift Antall timer Viftetimer per år stengt Toveis trafikk ett 1300 kjt/t 12 stk 15 timer 180 timer løp - Dag Toveis trafikk ett 300 kjt/t 0,5 stk ( i 360 timer 180 timer løp - Natt gjennomsnitt) Normal Varierende Varierende timer trafikkavvikling Totalt 960 timer

16 16 av 19 5 ANBEFALT VENTILASJONSLØSNING Brannventilasjon er dimensjonerende for skykraftbehovet i nordgående løp. I sørgående løp er driftsventilasjon ved toveis trafikk i ett løp dimensjonerende for ventilasjonsbehovet. Ventilasjonsanlegget i tunnelen skal ha symmetriske vifter i henhold til krav i referanse [8]. 5.1 Foreslått vifteinstallasjon Simulering av driftsventilasjon viser forventet antall driftstimer for impulsviftene i tunnelen. Ettersom betraktninger av driftsventilasjon viser at behovet for driftsventilasjon i normalsituasjon er lavt, er det lite å spare på å benytte vifter med lav utblåsningshastighet og effekt. Dette fordi det gir behov for flere vifter som igjen øker investeringskostnadene. Innenfor tunnelens normalprofil er det plass til vifter med viftehjulsdiameter på 1250 mm. Som tidligere nevnt anbefales det at både vifter og vifteplasseringer for fire viftepar beholdes i den eksisterende Nestunnelen, samt at ytterligere fire vifter flyttes til den nye delen av Homledaltunnelens sørgående løp. De resterende to viftene fra Nestunnelen kan benyttes i nordgående løp. For å tilrettelegge for stabil styring av tunnelen anbefales det at resterende skyvkraftbehov dekkes av vifter med tilsvarende størrelse og skyvkraft, se viftespesifikasjoner i tabell 2. Anbefalt viftekonfigurasjon er vist i tabell 11. Dette inkluderer en sikkerhetsfaktor på 10 % på installert skyvkraft. Det er lagt til grunn en installasjonsfaktor på 0,9 for vifter i ny tunnel med tunnelprofil T10,5 og installasjonsfaktor på 0,85 for eksisterende vifter i tunnelprofil T9. Dette forutsetter bruk av luftretter. For å ta høyde for tap av skyvkraft i luftretteren, er viftens skyvkraft redusert med 3 %. Tabell 11: Anbefalt viftekonfigurasjon Antall nye Totalt antall vifter vifter (nye og eksisterende) Sørgående løp Nordgående løp 1 Effekt er gitt ved 20 C. Total effekt tilført motor 1 Totalt netto skyvkraftehov 0 stk 12 stk 503 kw 12,8 kn 20 stk 22 stk 922 kw 23,5 kn Det er en forutsetning for anbefalt skyvkraft i sørgående løp at det benyttes symmetriske vifter. Dette fordi det for valgt løsning må ventileres med dominerende trafikkretning i tunnelen ved toveis trafikk. 5.2 Plassering av vifter i tunnelen Det er en forutsetning for beregnet skykraftbehov at viftene spres på minimum 3 tekniske bygg for å redusere antallet vifter som blir påvirket av varm røyk ved brann. For å redusere antallet vifter som faller ut ved en brann bør minimum avstand mellom viftene være 80 m. Dersom avstanden mellom viftene reduseres ned til 60 m, som er minimumskravet i N500, må det vurderes å øke antallet vifter for å kompensere for at flere vifter kan falle bort ved brann. Vifter må minimum plasseres 30 m fra nisjer eller andre tverrsnittsendringer i tunnelprofilet i ventilasjonsretningen. Tabell 12 og tabell 13 viser foreslåtte vifteplasseringer i henholdsvis sørgående og nordgående løp. Ved plassering av vifter må det tas hensyn til skilt og andre installasjoner i tunnelen som kan påvirke viftens ytelse.

17 17 av 19 Tabell 12: Foreslått vifteplassering for sørgående løp. Profilnummer Antall vifter Tilknyttet teknisk bygg Kommentar T T T3 eksisterende plassering T3 eksisterende plassering T3 eksisterende plassering T3 eksisterende plassering Tabell 13: Foreslått vifteplassering for nordgående løp. Profilnummer Antall vifter Tilknyttet teknisk bygg Kommentar T T T T T T T T T T T3 5.3 Måleutstyr for overvåking av luftkvalitet I henhold til N500 skal det installeres måleutstyr for NO2 og CO. Det ble innført strengere krav til konsentrasjon av PM10 ved revisjon av N500 i Dette fører til at det er sannsynlig at grenseverdien for konsentrasjon av PM10 kan nås før NO2. Det anbefales derfor at det også inkluderes sensor for PM10 i tunnelen. 5.4 Måleutstyr for overvåking av ventilasjonshastighet og -retning For å kunne benytte prinsippet med varierende driftsretning for driftsventilasjon ved toveis trafikk i ett løp, bør det installeres måleutstyr for overvåking av ventilasjonshastighet og -retning i tunnelen.

18 18 av 19 6 VIDERE ARBEIDER Følgende bør gjennomføres i den videre planleggingen av Homledaltunnelen: - Når trafikkmodell for strekningen er klar, bør det vurderes om det er behov for å gjennomføre oppdaterte vurderinger av driftsventilasjon for tunnelen. - Eksisterende vifter i Nestunnelen bør befares, for å vurdere om disse er egent for å benyttes videre i Homledaltunnelen. - Dersom vifteplasseringen i tunnelen blir endret bør det gjennomføres oppdaterte beregninger av brannventilasjon for å vurdere om beregnet skyvkraft er tilstrekkelig. - Plassering av måleutstyr for NO2, CO, PM10 og ventilasjonshastighet og -retning i tunnelen må fastsettes. - Avklare om kravet til retning for oppstart av brannventilasjon ved toveis trafikk i ett løp, gitt i N500, også gjelder ved toveis trafikk i ett løp i avvikssituasjon. Endring av strategi i forhold til det som er presentert i denne rapporten vil kunne gi økt skyvkraftbehov.

19 19 av 19 7 DOKUMENTINFORMASJON 7.1 Dokumenthistorikk Rev. Dokumenthistorikk Endret krav til dimensjonering av brannventilasjon. Brannventilasjon er dimensjonert for normalsituasjon med enveis trafikk i to løp. Som følge av dette er driftsventilasjon ved toveis trafikk i ett løp dimensjonerende for skyvkraftbehovet i sørgående løp. I nordgående løp er brannventilasjon dimensjonerende Terminologi ÅDT Brannventilasjon Driftsventilasjon Kritisk hastighet Nominell skyvkraft Netto skyvkraft Årsdøgntrafikk. Den totale trafikken i tunnelen i løpet av ett kalenderår delt på antall dager i året. Det vil si gjennomsnittlig trafikk per døgn. Ventilasjon ved brann for å kontrollere røykspredningen. Ventilasjon av utslipp fra trafikken ved drift av tunnelen for å overholde kravene til luftkvalitet. Den minste ventilasjonshastigheten som er tilstrekkelig for å forhindre at røyk sjikter tilbake mot ventilasjonsretningen. Skyvkraft fra vifte uten noen tap. Målt uten luftretter. (skyvkraft målt i laboratoriet). Skyvkraft levert til tunnelen etter alle tap. F netto = F nominell n m v fan v tun, v fan der n er installasjonsfaktor, m er tap i luftretter, v fan er utblåsningshastighet fra vifte og v tun ventilasjonshastigheten i tunnelen. 7.2 Referanseliste [1] Statens vegvesen, Håndbok N500 Vegtunneler, november [2] Statens vegvesen Håndbok V520 Tunnelveiledning, [3] Statens vegvesen Håndbok V715 Veileder trafikkdata, [4] EQUA, IDA Tunnel version 4.5 build 1 Theoretical Reference, November [5] NFPA 502, Standard for Road Tunnels, Bridges, and Other Limited Access Highways, [6] Atkinson G.T. og Wu. Y.. Smoke Control in Sloping Tunnels. Fire Safety Journal 27 (1669). [7] E-post fra Statens vegvesen [8] Statens vegvesen, Notat Stengt tunnel krav for å sikre god trafikkomlegging ved omkjøring i det andre tunnelløpet. Notat av oppdatert