Hoogwaardige rookbeheersing in Delftse spoortunnel

Bij brand in een tunnel of ondergronds station zijn een snelle en veilige evacuatie van reizigers en personeel van het grootste belang. Dat vraagt om een effectieve rook- en hittebeheersing. In de Willem van Oranjetunnel en station Delft zorgen onder andere 76 grote stuwdrukventilatoren en een uitgekiend rook- en warmteafvoersysteem daarvoor.

“Rook- en hittebeheersing in een tunnel zijn in theorie niet heel ingewikkeld”, vertelt Stan Veldpaus van Colt International. “Bij brand in een tunnel gaan rook en hitte direct omhoog naar het plafond. Doe je niets, dan verspreiden ze zich vervolgens in beide richtingen. Om mensen veilig te kunnen evacueren en ervoor te zorgen dat de brandweer de brand kan bestrijden, wil je dat rook en hitte vanaf de brand slechts één kant op gaan. Dat kun je bereiken met zogeheten stuwdrukventilatoren die een luchtstroom genereren die zo sterk is dat de rook en hitte worden weggedrukt. Voor het berekenen van de benodigde ventilatiekracht daarvoor, maken partijen meestal gebruik van de rekensoftware ProTuVem.”

“Bovenstaande geldt voor een doorlopende tunnel. Is er echter sprake van een tunnel met een onderbreking, dan wordt een effectieve rook- en hittebeheersing veel complexer. Hier in Delft is dat het geval. Het station ligt ongeveer middenin de spoortunnel en sluit aan beide kanten aan op vier spoorbuizen, waarbij alles in open verbinding met elkaar staat. Dan volstaat de ‘standaard’ rekensoftware niet langer en moet je geavanceerder gaan rekenen. Wij hebben daarvoor zogeheten CFD-modellen gebruikt, waarbij CFD staat voor computational fluid dynamics. Met deze specialistische rekensoftware kun je de exacte geometrie, de brandlast en de voorgestelde ventilatie invoeren, waarna het model berekent of je daarmee aan de eisen voldoet.”

Extra ventilatiecapaciteit

Tjeerd Dierckxsens van ProRail voegt toe: “Een extra complicerende factor hier is dat we de bouw van de spoortunnel en het nieuwe station destijds te omvangrijk vonden om als één project op de markt te brengen. Daarom hebben we het werk in drie stukken opgeknipt. De eerste fase betrof de bouw van het nieuwe station, de ruwbouw van de vier tunnelbuizen en het verplaatsen van de twee sporen op het spoorviaduct naar twee van de vier tunnelbuizen, inclusief het aanbrengen van de benodigde installaties. Fase twee, die nu plaatsvindt, bestaat uit de afbouw van de overige twee tunnelbuizen, het aanbrengen van de resterende tunneltechnische installaties en het spoor in deze buizen en het afbouwen van het ondergrondse perron voor de sporen 3 en 4. De derde fase omvat het viersporig maken van het hele spoortracé tussen Den Haag en Delft Campus (voorheen Delft Zuid) en tussen Schiedam en Rotterdam.”

‘Bij de engineering diende wel rekening te worden gehouden met de viersporige eindsituatie.’

Dierckxsens vervolgt: “In fase één moesten weliswaar slechts twee van de vier tunnelbuizen gereed worden gemaakt voor het treinverkeer, maar bij de engineering diende wel rekening te worden gehouden met de viersporige eindsituatie. Dat maakte het extra lastig.” Veldpaus beaamt dat: “In de tunnelbuizen die in 2015 in gebruik zijn genomen hangen 38 grote stuwdrukventilatoren. Zoveel ventilatoren waren toentertijd niet nodig, maar wel als de tunnel straks viersporig is. Als je in de eindsituatie de ventilatie in een van de tunnelbuizen inschakelt, moet je rekening houden met de luchtkortsluiting die optreedt via de drie andere tunnelbuizen. Dat vraagt om extra ventilatiecapaciteit. In de tunnelbuizen voor spoor 3 en 4 komen straks ook 38 ventilatoren.”

Veilige evacuatie

Bij de engineering heeft Colt ook nagedacht over maatregelen tijdens de werkzaamheden gedurende fase twee. “Zolang de tunnelbuizen voor spoor 3 en 4 nog niet gereed zijn, zijn deze buizen aan de stationszijde afgesloten met zogeheten overheaddeuren, een soort grote garagedeuren”, legt Dierckxsens uit. “De besturing van de ventilatie bij calamiteiten in de tunnelbuis voor spoor 1 en 2 gaat ervan uit dat deze deuren gesloten zijn. Aangezien het voor de werkzaamheden vaak handig is dat ze open zijn, hebben we van de aannemer geëist dat er altijd een werknemer bij een geopende deur staat die hem bij een incident direct kan sluiten.”

Voor de rook- en hittebestrijding in het station zelf is Colt uitgegaan van een rook- en warmteafvoersysteem (RWA-systeem). Veldpaus: “Anders dan in de tunnelbuizen, waar we de rook- en hitte als het ware met een sterke luchtstroom wegdrukken, werken we in het station met een soort afzuigsysteem. Dat kan hier omdat de ruimtes in het station aanmerkelijk hoger zijn dan de tunnelbuizen. Met grote brandgasventilatoren die aan de zijkanten bovenin in het gebouw zitten, kunnen we enorme hoeveelheden lucht afzuigen. Dat zorgt ervoor dat de eerste meters boven de perrons en stationshal bij brand rookvrij blijven en er alleen rook en hitte aanwezig zijn vlak onder de plafonds. Daardoor is een veilige evacuatie mogelijk en kunnen de hulpdiensten zien waar de brandhaard is. De afgezogen rook voeren we onder andere via openingen boven het water van de Westvest af.”

Noodtrappenhuizen

Behalve de engineering van de rook- en hittebeheersing in de tunnel en het station heeft Colt ook de overdruksystemen in de acht noodtrappenhuizen ontwikkeld, die naast de tunnelbuizen liggen. De essentie hiervan is dat bij brand een grote luchtstroming in het trappenhuis wordt gecreëerd richting de tunnel, die ervoor zorgt dat er geen rook naar binnen kan dringen. Aangezien de trappenhuizen niet allemaal hetzelfde zijn uitgevoerd, heeft Colt verschillende overdruksystemen toegepast. Aan de westzijde van de tunnel ligt bijvoorbeeld een parkeergarage waarin een van de noodtrappen uitkomt. De geometrie is hier anders, waardoor een andere dimensionering en plaatsing van de installaties nodig was. Conform de wettelijke eisen werkt het overdruksysteem in elk noodtrappenhuis autonoom, met een eigen voeding, schakelkasten en ventilator.

Naast de overdruksystemen, het RWA-systeem en het tunnelventilatiesysteem zijn er ook nog andere voorzieningen aangebracht om de risico’s van brand te minimaliseren. Daarbij gaat het niet alleen om rookdetectie, maar bijvoorbeeld ook om een ‘hittelint’ boven de sporen naast de perrons. De warmtedetectoren in dit lint geven bij een te hoge temperatuur een signaal door dat er mogelijk sprake is van brand. Ook in de tunnelbuizen zitten branddetectoren. Door de gegevens van deze detectoren te combineren met de gegevens van het sonarsysteem – dat nauwkeurig de locatie van treinen vaststelt – kan de exacte locatie van een brandhaard snel aan de hulpdiensten worden doorgegeven.

‘Bij de engineering zijn we uitgegaan van de meest ongunstige situatie.’

“Bij het ontwikkelen van de rook- en hittebeheersingssystemen zijn we van alle mogelijke scenario’s uitgegaan,” zegt Veldpaus, “zoals een brandende trein in een tunnelbuis, een brandende trein in het station of brand in een van de commerciële ruimtes in het station. Verder hebben we ook rekening gehouden met de situatie buiten de tunnel. Zo moeten de ventilatoren de rook en hitte ook kunnen verdringen als er een storm met windkracht tien op een van de tunnelmonden staat. Bij de engineering zijn we uitgegaan van de meest ongunstige situatie en de maximale brandlast om er zeker van te zijn dat we in alle situaties het gewenste veiligheidsniveau kunnen garanderen.”