Подземные сооружения

Подземные сооружения. (далее П) Выбор архитектурно-планировочных решений. способа строительства, вида конструкций и их крепления, гидроизоляции, системы кондиционирования воздуха и т.п. определяется в основном назначением П/b> и свойствами массива вмещающих горных пород (грунтов).

Области применения. строительство П/b> ведется в возрастающих масштабах в большинстве промышленно развитых стран, что объясняется экономичностью П/b> по сравнению с наземными, технической или производственной необходимостью, градостроительными условиями, соображениями военного характера и т.д. Подземное расположение сооружений целесообразно в районах с неблагоприятными климатическими условиями (резкие перепады температуры воздуха, ураганные ветры, длительные ливни, селевые потоки), крутым рельефом местности. Значительное развитие строительство П/b> получило в горнодобывающей промышленности.

По назначению П/b> условно подразделяются на несколько основных групп: транспортные и гидротехнические тоннели; сооружения метрополитена; электростанции (главным образом ГЭС); базисные склады и холодильники; объекты городские хозяйства (пешеходные переходы, гаражи, коллекторы и т.п.); резервуары для питьевой воды, нефте- и газохранилища, емкости для захоронения вредных производственных отходов; промышленные предприятия; лечебные учреждения; военные объекты. Особую группу составляют П/b> шахт, располагаемые в околоствольном дворе (электроподстанция, депо, станция водоотлива, медпункт и т.д.) или предназначенные для транспортной связи поверхностных сооружений с очистными забоями (шахтные стволы, капитальные штреки, штольни и т.д.).

Экономическая эффективность подземных электростанций (по сравнению с наземными) обусловлена, в первую очередь, сокращением протяженности напорных водоводов, объемов бетонных работ, снижением расхода материалов. Объемы горностроительных работ при сооружении крупной подземной ГЭС характеризуются несколькими млн. м³ извлекаемых горных пород (например, объем скальной выемки Ингури ГЭС в СССР, имеющей мощность 1400 Мвт, - 3,2 млн. м³). Большими поперечными сечениями (сотни м²) и протяженностью (десятки и сотни м) отличаются машинные залы электростанций. Различают 3 типовые схемы подземных ГЭС: концевая (здание расположено в конце трассы деривации), головная (здание вблизи водозабора), промежуточная (здание в средней части трассы деривации). Подземными строят также тепловые и электростанции (например, в Швеции и Швейцарии). К середине 70-х гг. количество подземных ГЭС в мире (эксплуатируемых и строящихся) достигло 350, их общая мощность 4×10⁴ Мвт.

Базисные подземные склады рентабельны благодаря возможности приспособления под них имеющихся горных выработок, стабильности температуры окружающей среды и влажности в подземных помещениях, пожарной безопасности, экономии наземного пространства, удобству охраны и т.п. Различают подземные склады активного и пассивного складирования. При активном, систематически осуществляемом складировании, когда ежесуточно перерабатывается большое количество продуктов и материалов, необходимы хорошо спланированные, значительные по размерам разгрузочные и погрузочные площадки и непосредственная связь складов с ж.-д. коммуникациями. Для активного складирования эффективно, например, использование горизонтальных горных выработок, проведенных по известнякам из бортов отработанных карьеров. Подобный склад (полезной площадью около 5 га) расположен вблизи г. Канзас-Сити (США). Часть склада используется для хранения замороженных продуктов при температуре до -32 °С в количестве 25 000 т. Стоимость строительства склада составила примерно 10% от стоимости наземного холодильника такой же емкости. В Инкермане (СССР, Крым) для подземного винохранилища использованы горные выработки высотой 10-12 м и длиной по 200 м, образованные после выемки известняка-ракушечника. При пассивном складировании целесообразно использовать выработки отработанных шахт, связь с которыми осуществляется через вертикальные стволы. Вместимость таких складов 10⁵-10⁶ м³. Основные затраты на строительство подземных складов приходятся на сооружение подходных выработок и транспортных коммуникаций.

Подземное пространство городов осваивается все возрастающими темпами. Комплексная застройка подземного пространства крупных городов позволяет рационально использовать наземную территорию, содействует упорядочению транспортного обслуживания населения и повышению безопасности дорожного движения, снижает уличный шум и загрязнение воздуха выхлопными газами автомобилей, способствует повышению художественно-эстетических качеств городской среды. Городские П/b> можно условно объединить в ряд групп: инженерно-транспортные (пешеходные и транспортные тоннели, автомобильные стоянки и гаражи, помещения вокзалов); сферы обслуживания (магазины, кафе, кинотеатры, выставочные залы, книгохранилища, архивы, холодильники, овощехранилища, автоматические телефонные станции и т.п.); промышленного назначения и энергетики (отдельные цехи, лаборатории, котельные, тепловые станции и т.п.); инженерные сети и сооружения (газо- и трубопроводы, бойлерные, калориферные, трансформаторные и газораспределительные станции и др.); гражданской обороны. П/b> - неотъемлемая часть крупного города. Подземное строительство позволяет высвободить в новых районах значительную часть полезной площади. Особое место в городском подземном хозяйстве занимают гаражи (часто многоэтажные). Вместимость подземных гаражей может достигать нескольких тыс. автомобилей, глубина заложения пола нижнего яруса - 15-25 м. Перспективны встроенные гаражи, размещаемые в цокольных и подземных этажах жилых домов. Создаются (1974) проекты единой общегородской сети подземных гаражей и автостоянок (например, для Стокгольма, Парижа, Будапешта). Один из наиболее крупных градостроительных проектов - схема организации и использования подземного пространства Москвы, разработанная в 1971-73.

Подземные хранилища для нефтепродуктов, природного газа, питьевой воды отличаются от наземных крупными масштабами по вместимости (до нескольких млн. м³). Конструкции подземных резервуаров выполняются из бетона, металла. При подземном хранении нефти и др. горючих веществ экономия от снижения испарения в короткий срок оправдывает дополнительные расходы на строительство резервуара (подробнее см. в статьях Газовое хранилище, Нефтехранилище). Подземные хранилища - наиболее эффективный способ захоронения непригодных для переработки вредных промышленных отходов металлургического и др. производств. Для этого используют существующие соляные полости, заброшенные выработки шахт, строят резервуары в глинистых породах; промышленные стоки направляют через скважины в непригодные для использования водоносные горизонты.

Подземные промышленные объекты (например, насосные и компрессорные станции, ямы доменных печей, кессоны регенераторов мартеновских печей и т.п.) строятся при неглубоком заложении. Большой глубиной заложения характеризуются подземные заводы, которые начали сооружать за рубежом в 30-х гг. 20 в.; широкий размах их строительство приобрело во время 2-й мировой войны 1939-1945 - главным образом в и Японии (к 1945 в насчитывалось 143 подземных завода).

Подземные лечебные учреждения располагают в выработках отработанных шахт, главным образом соляных. Выработки большого поперечного сечения (камеры) приспосабливаются под палаты для больных, лечебные кабинеты и т.п. Целесообразность подземных медицинских учреждений обусловлена постоянством давления, влажности и температуры воздуха, отсутствием бактериальной флоры, солнечной радиации, шума, естественной ингаляцией (благодаря насыщенности среды элементами), ограниченным воздействием поля. Это создает микроклимат, благоприятный, в частности, для лечения легочных заболеваний (например, в СССР работает подземная лечебница для больных бронхиальной астмой, размещенная на глубине 200 м в соляном руднике около поселка Солотвина в Закарпатье).

Строительство и эксплуатация П/b> Выбор способа строительства П/b> зависит в основном от глубины заложения и назначения объекта, горнотехнических условий строительного участка. Неглубокие П/b> строят открытым способом, методом опускного сооружения, либо в траншеях, под гиксотропными суспензиями (см. Тиксотропия). П/b> глубокого заложения и, в особых случаях, неглубокого (например, перегонные тоннели метрополитенов или городские коллекторы) строятся закрытым (подземным) способом.

При открытом способе строительства траншеи и котлованы, как правило, закрепляют (горизонтальное крепление с распорками - в грунтах сухих и естественной влажности, и шпунтовое - в неустойчивых водонасыщенных). строительство в открытых котлованах эффективно до глубин 7-10 м при обеспечении надежного водопонижения.

Из способов строительства опускным сооружением преимущественное распространение получил метод опускного колодца. В СССР ежегодно (1973) строится 60-70 опускных колодцев площадью 100-13 000 м с глубиной погружения 10-55 м. Прогрессивный способ строительства П/b> - с опускным колодцем в тиксотропной рубашке, который дает возможность сооружать колодцы больших диаметров. Успешно применяется принудительное регулирование опускания колодца при помощи системы домкратов, располагаемых по его периметру. Методом опускного колодца строят многоэтажные подземные гаражи, П/b> на металлургических заводах и т.п.

Метод строительства П/b>, получивший название "стена в грунте", основан на способности тиксотропных суспензий удерживать грунтовые стенки от обрушения; он состоит в возведении вертикальных стен П/b> в траншеях-щелях до начала разработки грунта внутри сооружения. Применение этого метода целесообразно в сложных гидрогеологических условиях (отпадает необходимость в водопонижении, замораживании и т.п.). Он эффективен при строительстве на застроенных территориях небольших П/b> на значительной глубине (обычно около 20 м) - транспортных тоннелей, пешеходных переходов и т.п.

Строительство П/b> может осуществляться с помощью буровзрывных работ (см. Проведение горных выработок), механизированных комплексов (горные комбайны, щиты проходческие), скважинными методами (подземное выщелачивание, взрывное уплотнение грунтов).

Полости, образованные скважинными методами, используются в качестве хранилищ для нефтепродуктов и сжиженных газов, поэтому вмещающие горные породы должны быть непроницаемы, однородны по составу и нейтральны к хранимым продуктам.

Приспособление горных выработок отработанных шахт с устойчивыми вмещающими породами включает горнопроходческие работы по спрямлению выработок, их расширению, сооружению новых (см. Подземная разработка). В крепких устойчивых породах П/b> обычно оставляют незакрепленными; в отдельных случаях применяют временную крепь (в т. ч. из предварительно-напряженного а также постоянные конструкции из монолитного бетона и сборного и чугунных тюбингов (см. Крепь горная).

Эксплуатация П/b> сводится главным образом к поддержанию в нем необходимого микроклимата, обеспечению искусственного освещения и энергоснабжения. Регулирование параметров воздушной среды производят обычно с помощью установок кондиционирования воздуха. Гидроизоляция достигается уплотнением или улучшением добавками материалов, укладываемых в конструкцию П/b>, а также благодаря устройству водонепроницаемых перекрытий на внешней и внутренней поверхностях защищаемого сооружения. Освещение, как правило, - люминесцентное; внутренние конструкции окрашивают в светлые тона, устраивают декоративные окна и т.п. При использовании внешнего источника электроэнергии устанавливают аварийные агрегаты для обеспечения минимальных потребностей силовых установок и освещения. Водоотлив осуществляется путем прокладки труб в стенках выработок или дренажных труб в грунте, откуда вода отводится к водосборникам и насосам.

Лит.: Строительство подземных (шахтных) сооружений, М., 1966; Покровский Н. М., Проектирование комплексных выработок подземных сооружений, М., 1970; Лубенец Г. К., Посяда . ., Строительство подземных сооружений, К., 1970; Голубев Г. Е., Использование подземного пространства в крупных городах, М., 1973; Комплексное освоение подземного пространства городов. К., 1973; Мостков В. М., Пбольшого сечения, М., 1974; Новая технология и оборудование для строительства подземных сооружений, Л., 1974.

Л. М. Гейман.

		Новости 21.11.2024 11:49:11

	Copyright © 1999-2024 Oval.ru, All Rights Reserved.