Ondertunneling luchthaven Antwerpen (R11)

Langsventilatie verzekert efficiënte rookafvoer uit tunnel.

In 2015 werd de Krijgsbaan (R11) ter hoogte van de luchthaven van Antwerpen ondertunneld. Om de brandveiligheid van deze 420 meter lange tunnel te garanderen werd een beroep gedaan op Colt International.

Brandveiligheid tunnel

Brandveiligheid is bij elk project een belangrijke uitdaging en in tunnels is dat des te meer het geval. De omstandigheden in een brandende tunnel zijn echter helemaal anders dan in een gewoon gebouw. Daarom is de nodige technische expertise vereist om de rook zo snel mogelijk aan te tunnel te onttrekken en de mensen zo snel mogelijk te evacueren.

Opdrachtgever VMA kwam voor deze belangrijke taak terecht bij Colt International. Het bedrijf heeft in Nederland een eigen kenniscentrum inzake brandveiligheid. De specialisten van dit centrum leenden hun expertise uit aan Belgische Colt collega's om dit project tot een goed einde te brengen.

 

Langsventilatie verzekert efficiënte rookafvoer uit tunnel
Langsventilatie verzekert efficiënte rookafvoer uit tunnel
  • Project:
    • ondertunneling Krijgsbaan (R11)
  • Locatie:
    • luchthaven Deurne
  • Vereisten:
  • Bouwheer:
    • Agentschap Wegen en Verkeer (AWV)
  • Aannemer:
    • THV Jan De Nul NV - Cit Blaton
  • Technieken:
    • VMA nv
  • Colt producten:
    • stuwdrukventilatoren in de verkeerstunnels en overdruksystemen in middentunnelkanaal

Inhouse

Het volledige proces van ontwerp tot oplevering en certificering voor dit project was dus volledig in-huis en dit was een belangrijke troef.

Concreet betekende dit dat Colt

      • zelf de ontwerpen en modellen maakte
      • de juiste ventilatoren selecteerde
      • ze ook zelf op de werf monteerde en in bedrijf stelde.

Er moest dus geen beroep gedaan worden op externe partners. Dit zorgde voor een verhoogde doorloopsnelheid. Colt valideerde het ontwerp niet alleen, maar vulde het ook meteen technisch in.

Bouncing effect

Net zoals bij een brand in een gewoon gebouw, zijn er bij een tunnelbrand twee prioriteiten:

  • de mensen veilig uit de tunnel evacueren
  • de hulpdiensten snel in de tunnel krijgen.

Maar de omstandigheden zijn helemaal anders. In een industriegebouw bv. stijgen de hitte en de rook naar het plafond en de dakconstructie. Vanwege de thermische eigenschappen blijft de rook tegen het plafond hangen. Natuurlijke of mechanische ventilatie kunnen dan rook uit het gebouw afvoeren. Een tunnel heeft echter een beperkte hoogte. De rook en hitte stijgen op maar slaan tegen het dak van de tunnel. Het bouncing effect zorgt er dan voor dat de rook alle richtingen uit gaat.

Goede tunnelventilatie

Een goede tunnelventilatie zorgt er dus voor dat de rook niet meer alle kanten uit gaat maar in één bepaalde richting stroomt. Dankzij de hoge snelheid van de ventilatie wordt de rook continu weggeduwd.

Tunnelcategorie

Het ventilatiesysteem is doorgaans geënt op de categorie waarin de tunnel is ingedeeld: zo is het bijvoorbeeld belangrijk om weten of er zware vrachtwagens met een potentieel brandgevaarlijke lading door de tunnel mogen rijden. Op basis van het brandvermogen wordt berekend welke snelheid het ventilatiesysteem moet kunnen realiseren om backlayering (het terugslaan van rook richting de verkeerde kant) te voorkomen.

Dwars- of langsventilatie

Er zijn verschillende technieken om ventilatie in tunnels toe te passen: dwarsventilatie, semi-dwarsventilatie of langsventilatie. Deze technieken passen elk een andere manier van ventileren toe. Bij dwarsventilatie wordt er van links naar rechts over de brandhaard geventileerd, om zo de rook uit de tunnel te onttrekken. Langsventilatie houdt in dat de rook langs één kant uit de tunnel geduwd wordt.

Voor de tunnel onder de R11 werd gekozen voor langsventilatie als ventilatietechniek. Dit is over het algemeen de meest effectieve methode. Enkel wanneer er niet genoeg ruimte is voor de grote tunnelventilator wordt gekozen voor dwars- of semi-dwarsventilatie.

Colt International zorgde voor de rookafvoer uit de 420m lange tunnel onder de luchthaven van Deurne (Antwerpen)
Colt International zorgde voor de rookafvoer uit de 420m lange tunnel onder de luchthaven van Deurne (Antwerpen)

CFD – Computational Fluid Dynamics

Aan de installatie van het ventilatiesysteem in de R11-tunnel gingen intensieve berekeningen vooraf. Colt International maakte hiervoor gebruik van CFD. Dat is een simulatietechniek die gedetailleerde informatie verschaft over de te verwachten luchtstromingen. Er werd een brandhaard in een tunnel gesimuleerd samen met een verkeersopstopping. Zo werd berekend welke kritische snelheid en stuwkracht de ventilatoren moesten hebben om backlayering te voorkomen. Daarna berekende Colt voor elk mogelijk punt in de tunnel de nodige snelheid.

Nadien werd berekend of de installatie wel degelijk voldoet aan de vereisten, via een SAT (site acceptance test). Dit is een rastermeting in de tunnel, waarbij getoets wordt wat in CFD werd berekend: is het ventilatiesysteem krachtig genoeg om backlayering te voorkomen? Dat is belangrijk om het ventilatiesysteem te kunnen valideren en de brandveiligheid te verzekeren.

Overdruk in middentunnelkanaal

Naast de rookafvoer moet er ook voor een snelle en veilige evacuatie gezorgd worden. Daarom wordt er in tunnels een middentunnelkanaal voorzien: het ontvluchtingspad voor mensen in de tunnel. Het is dus belangrijk dat de rook niet in dit kanaal komt eenmaal de deur geopend wordt.

Bij De R11 tunnel zorgde Colt daarom dat er bij brand een overdruk gerealiseerd wordt. Het kanaal wordt opgepompt: er wordt een bepaalde luchtsnelheid over de deur gecreëerd zodat de rook in de tunnel blijft. Zo creëert Colt een veilig brandcompartiment voor de mensen.

Uitstekende samenwerking

Nadat de computermodellen resultaat opleverden, bogen de specialisten van Colt International zich rond de tekentafel, om alles op papier uit te werken. Deze 2D- en 3D-tekeningen omvatten de daadwerkelijke selectie van de ventilatoren en de elektrische schema’s. Na goedkeuring van de opdrachtgever kon de Engineering afdeling de nodige producten inzamelen.

Tijdens de bouwfase werd alles ook nog eens op de werf zelf nagemeten, zodat men er zeker van was dat alles wat op papier staat daadwerkelijk klopte. Daarna hebben de montageploegen van Colt International de ventilatoren geïnstalleerd.

Erik Peeters, Commercieel Manager Brandveiligheid bij Colt International: “We blikken met grote tevredenheid terug op dit project. De samenwerking met de opdrachtgever en de aannemer verliep uitstekend, en we hebben de strakke timing van het project weten te respecteren.”

Tekst: Filip Van der Elst
Beelden: VMA
Editie: Fireforum Magazine nr.65 2018