Что такое подземные сооружения
подземные сооружения
Большая советская энциклопедияподземные сооружения - Выбор архитектурно-планировочных решений, способа строительства, вида конструкций и их крепления, гидроизоляции, системы кондиционирования воздуха и т. п. определяется в основном назначением П. с. и свойствами массива вмещающих горных пород (грунтов).Области применения. Стр-во П. с. ведётся в возрастающих масштабах в большинстве промышленно развитых стран, что объясняется экономичностью П. с. по сравнению с наземными, технич. или производств, необходимостью, гра-достроит. условиями, соображениями воен. характера и т. д. Подземное расположение сооружений целесообразно в р-нах с неблагоприятными климатич. условиями (резкие перепады темп-ры воздуха, ураганные ветры, длит, ливни, селевые потоки), крутым рельефом местности. Значительное развитие стр-во П. с. получило в горнодобывающей промышленности.
По назначению П. с. условно подразделяются на неск. осн. групп: транспортные и гидротехнич. тоннели, сооружения метрополитена, электростанции (гл. обр. ГЭС); базисные склады и холодильники; объекты гор. х-ва (пешеходные переходы, гаражи, коллекторы и т. п.); резервуары для питьевой воды, нефте- и газохранилища, ёмкости для захоронения вредных производств, отходов; пром. предприятия; лечебные учреждения; военные объекты. Особую группу составляют П. с. 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.).
Экономич. эффективность подземных электростанций (по сравнению с наземными) обусловлена, в первую очередь, сокращением протяжённости напорных водоводов, объёмов бетонных работ, снижением расхода материалов. Объёмы горностроит. работ при сооружении крупной подземной ГЭС характеризуются неск. млн. м3 извлекаемых горных пород (напр., объём скальной выемки Ингури ГЭС в СССР, имеющей мощность 1400 Мет, - 3,2 млн. м3). Большими поперечными сечениями (сотни ж2) и протяжённостью (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 ср. части трассы деривации). Подземными строят также тепловые и атомные электростанции (напр., в Швеции и Швейцарии). К сер. 70-х гг. кол-во подземных ГЭС в мире (эксплуатируемых и строящихся) достигло 350, их общая мощность 4-104Мвт.
Базисные подземные склады рентабельны благодаря возможности приспособления под них имеющихся горных выработок, стабильности темп-ры 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 кол-во продуктов и материалов, необходимы хорошо спланированные, значительные по размерам разгрузочные и погрузочные площадки и нёпосредств. связь складов с ж.-д. коммуникациями. Для активного складирования эффективно, напр., использование горизонтальных горных выработок, проведённых по известнякам из бортов отработанных карьеров. Подобный склад (полезной площадью ок. 5 га) расположен вблизи г. Канзас-Сити (США). Часть склада используется для хранения замороженных продуктов при темп-ре до -32 0С в кол-ве 25 000 т. Стоимость стр-ва склада составила примерно 10% от стоимости наземного холодильника такой же ёмкости. В Инкермане (СССР, Крым) для подземного винохранилища использованы горные выработки вые. 10-12 м и дл. 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 всё 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-эстетич. качеств городской среды. Городские П. с. можно условно объединить в ряд групп: инженерно-транспортные (пешеходные и трансп. тоннели, автомоб. стоянки и гаражи, помещения вокзалов); сферы обслуживания (магазины, кафе, кинотеатры, выставочные залы, книгохранилища, архивы, холодильники, овощехранилища, автоматические телефонные станции и т. п.); пром. назначения и энергетики (отд. цехи, лаборатории, котельные, тепловые станции и т. п.); инж. сети и сооружения (газо- и трубопроводы, бойлерные, калориферные, трансформаторные и газораспределит. станции и др.); гражданской обороны. П. с.- неотъемлемая часть крупного города. Подземное стр-во позволяет высвободить в новых р-нах значит, часть полезной площади. Особое место в гор. подземном х-ве занимают гаражи (часто многоэтажные). Вместимость подземных гаражей может достигать неск. 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 (напр., для Стокгольма, Парижа, Будапешта). Один из наиболее крупных градостроит. 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 неск. млн. м3). Конструкции подземных резервуаров выполняются из бетона, железобетона, металла. При подземном хранении нефти и др. горючих веществ экономия от снижения испарения в короткий срок оправдывает дополнит, расходы на стр-во резервуара (подробнее см. в статьях Газовое хранилище. Нефтехранилище). Подземные хранилища - наиболее эффективный способ захоронения непригодных для переработки вредных пром. отходов атомного, химия., металлургия, и др. произ-в. Для этого используют существующие соляные полости, заброшенные выработки шахт, строят резервуары в глинистых породах; пром. стоки направляют через скважины в непригодные для использования водоносные горизонты.
Подземные пром. объекты (напр., насосные и компрессорные станции, ямы доменных печей, кессоны регенераторов мартеновских печей и т. п.) строятся при неглубоком заложении. Большой глубиной заложения характеризуются подземные з-ды, к-рые начали сооружать за рубежом в 30-х гг. 20 в.; широкий размах их стр-во приобрело во время 2-й мировой войны 1939-1945 - гл. обр. в Германии и Японии (к 1945 в Германии насчитывалось 143 подземных з-да).
Подземные лечебные учреждения располагают в выработках отработанных шахт, гл. обр. соляных. Выработки большого поперечного сечения (камеры) приспосабливаются под палаты для больных, лечебные кабинеты и т. п. Целесообразность подземных мед. учреждений обусловлена постоянством давления, влажности и темп-ры воздуха, отсутствием бактериальной флоры, солнечной радиации, шума, естеств. ингаляцией (благодаря насыщенности среды хим. элементами), ограниченным воздействием магнитного поля. Это создаёт микроклимат, благоприятный, в частности, для лечения лёгочных заболеваний (напр., в СССР работает подземная лечебница для больных бронхиальной астмой, размещённая на глуб. 200 м в соляном руднике ок. пос. Солотвина в Закарпатье).
Строительство и эксплуатация П. с. Выбор способа стр-ва П. с. зависит в основном от глубины заложения и назначения объекта, горнотехнических условий строительного участка. Неглубокие П. с. строят открытым способом, методом опускного сооружения, либо в траншеях, под тиксотропными суспензиями (см. Тиксатропия). П. с. глубокого заложения и, в особых случаях, неглубокого (напр., перегонные тоннели метрополитенов или гор. коллекторы) строятся закрытым (подземным) способом.
При открытом способе стр-ва траншеи и котлованы, как правило, закрепляют (горизонтальное крепление с распорками - в грунтах сухих и естеств. влажности, и шпунтовое - в неустойчивых водонасыщенных). Стр-во в открытых котлованах эффективно до глубин 7 -10 м при обеспечении надёжного водопонижения.
Из способов стр-ва опускным сооружением преим. распространение получил метод опускного колодца. В СССР ежегодно (1973) строится 60-70 опускных колодцев площадью 100-13 000 м2с глубиной погружения 10-55 м. Прогрессивный способ строительства П. с.- с опускным колодцем в тиксотропной рубашке, который даёт 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. с. на металлургических заводах и т. п.
Метод стр-ва П. с., получивший название "стена в грунте", основан на способности тиксотропных суспензий удерживать грунтовые стенки от обрушения; он состоит в возведении вертикальных стен П. с. в траншеях-щелях до начала разработки грунта внутри сооружения. Применение этого метода целесообразно в сложных ги дрогеологич. условиях (отпадает необходимость в водопонижении, замораживании и т. п.). Он эффективен при стр-ве на застроенных территориях небольших П. с. на значит, глубине (обычно ок. 20 м) - транспортных тоннелей, пешеходных переходов и т. п.
Стр-во П. с. может осуществляться с помощью буровзрывных работ (см. Проведение горных выработок), меха-низиров. 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 химически 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. с. обычно оставляют незакреплёнными; в отд. случаях применяют временную крепь (в т. ч. из предварительно-напряжённого железобетона), а также постоянные конструкции из монолитного бетона и железобетона, сборного железобетона и чугунных тюбингов (см. Крепь горная).
Эксплуатация П. с. сводится гл. обр. к поддержанию в нём необходимого микроклимата, обеспечению искусственного освещения и энергоснабжения. Регулирование параметров воздушной среды производят обычно с помощью установок кондиционирования воздуха. Гидроизоляция достигается уплотнением или улучшением хим. добавками материалов, укладываемых в конструкцию П. с., а также благодаря устройству водонепроницаемых перекрытий на внешней и внутр. поверхностях защищаемого сооружения. Освещение, как правило,-люминесцентное; внутр. 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 путём 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; Л у б е н е ц Г. К., П о с я д а В. С., 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., Подземные сооружения большого сечения, М., 1974; Новая технология и оборудование для строительства подземных сооружений, Л., 1974. Л. М. Гейман.