21 Сентябрь 2010

В последние годы во всём мире всё большее внимание при планировке и застройке крупных городов и городов-мегаполисов уделяется проблемам освоения подземного пространства, а также строительству подземных объектов за пределами городской черты, обеспечивающих нормальное функционирование крупных населённых, в особенности промышленных, центров. Такие проблемы, как дефицит городских территорий, постоянный рост населения городов, скопление на дорогах больших масс транспортных средств, неспособность городской инфраструктуры справиться с постоянно возрастающими нагрузками и ухудшение экологической обстановки требуют всё более активного использования подземного пространства, в том числе для размещения транспортных и инженерных систем, объектов торговли и бытового обслуживания, складов и автостоянок и т.п. Согласно современным исследованиям, в большинстве случаев подземные сооружения, несмотря на значительные затраты при их возведении, являются наиболее оптимальными решениями многих вопросов функционирования города.

Подземное пространство города — это пространство под дневной поверхностью земли, используемое как «одно из средств преодоления тенденции расширения города, предмет разработок новых концепций создания и сохранения естественной среды обитания, достижения приоритетов эколого-экономического благополучия и устойчивого развития, создания условий жизнедеятельности людей в экстремальных условиях» [РАСЭ, 1996]. Подземное пространство города включает: подземные транспортные сооружения, размещение промышленных предприятий и предприятий обслуживания населения, подземные городские сети и сооружения инженерного оборудования, сооружения специального назначения. Комплексное освоение подземного про-

странства (рис. 1) характерно для крупных городов и городов-мегаполисов, в основном, в зонах общегородского центра и центрах муниципальных районов, в зонах наиболее важных транспортных узлов и пересечений, на территориях промышленного и коммунально-складского назначения. Одним из аспектов комплексного освоения подземного пространства является рациональное использование наземной территории, в частности:

строительство зданий и сооружений в условиях стеснённой городской застройки;

сохранение территории зелёных зон и мест отдыха, устройство в сложившейся застройке озеленённых и благоустроенных участков;

повышение художественно-эстетических качеств городской среды, сохранение исторически ценной территории;

сохранение и восстановление уникальных объектов ландшафтной архитектуры;

доступность наиболее важных объектов городского значения и мест трудовой деятельности горожан, экономия времени;

5

Введение

Рис. 1. Комплексное использование подземного пространства (на примере ж/д станции в Токио) [Ивахнюк, 1999]:

1 железнодорожная станция, 2 линия метрополитена, 3 пересадочный узел, 4 — предприятия торговли, 5 — въезд на автостоянку

улучшение транспортного обслуживания, повышение безопасности движения, снижение уличных шумов;

сокращение длины инженерных коммуникаций;

защита населения в периоды возможных природных и техногенных аварий и катастроф.

Во всех мировых столицах ведётся активное освоение подземного пространства. Не являются исключением и крупные города нашей страны, в первую очередь Москва и Санкт-Петербург. По сути дела, на наших глазах создаётся новая подземная инфраструктура крупных городов, в ходе проектирования и строительства которой необходимо учитывать целый ряд факторов, и, прежде всего, влияние техногенных процессов на экологию подземного пространства и состояние гидрогеологической среды. Гиперконцентрация населения, инфраструктуры и промышленного производства приводит к огромной перегрузке геоэкологической и гидрогеологической сред крупных городов и вызывает в них необратимые изменения. На территории Москвы под воздействием техногенных факторов развивается гравитационное и динамическое уплотнение пород, сдвижение пород в массиве, гидростатическое взвешивание и сжатие рыхлых водовмещающих пород, механическая и химическая суффозия. Наиболее активно воздействие города проявляется в поверхностных слоях земной коры на глубинах до 60—100 м, однако, в отдельных случаях, это воздействие может проявляться и на глубинах до 1500—2000 м от дневной поверхности*. Наиболее существенное влияние на геоэкологическую среду оказывают: воздействие наземной техносферы города, создание подземных выработок, откачка подземных вод, нарушение инфильтрационного баланса грунтовых вод. Нарушение природного баланса грунтовых вод, например, приводит к изменению напряжённо-деформированного состояния породного массива и уплотнению пород в пределах депрессион-ных воронок, образующихся при водопонижении. Это, в свою очередь, вызывает деформации земной поверхности и становится причиной многочисленных аварийных ситуаций. Всё вышеперечисленное свидетельствует о том, что на территории Москвы протекают значительные изменения геологической среды и природный ресурсный потенциал уже, практически, не в состоянии обеспечить своё самовосстановление. Примерно 48 % территории города находится в районах геологического риска, 12 % — в районах потенциального геологического риска и лишь 40 % территории характеризуются как стабильные.

На настоящий момент «освоение подземного пространства является ключом к сохранению окружающей среды, а также фактором, оказывающим благоприятное влияние на сохранение среды обитания человека в крупных городах» [Петренко, 1998]. Этого благоприятного влияния можно достичь за счёт:

—  более полного использования подземного пространства, как среды обитания человека;

—  расширения области применения «экологичных» способов строительства подземных сооружений;

—  контроля за просадками дневной поверхности и их предотвращение;

—  нестандартных архитектурно-планировочных решений с учётом экологических требований при использовании подземного пространства.

Среди большого количества объектов подземной инфраструктуры существенная роль отводится системам и сооружениям транспортного назначения. К их числу принято относить:

объекты городского скоростного внеуличного пассажирского рельсового транспорта (метрополитен, скоростной трамвай, городская железная дорога);

пересечения городских улиц и дорог в разных уровнях, транспортные тоннели, подводные тоннели, подземные пешеходные переходы и т.д.;

объекты, связанные с хранением и обслуживанием автомобильного транспорта (гаражи для постоянного хранения автотранспорта, гостевые автостоянки-паркинги);

многофункциональные, многоуровневые объекты и комплексы различного назначения, взаимосвязанные с наземными зданиями, а также сооружениями и устройствами транспортного назначения с различными формами использования подземного городского пространства (вокзалы, торговые центры, станции метро и т.д.)

Среди подземных систем специализированного пассажирского транспорта в городах нашей страны преобладают метрополитены. В настоящее время метрополитены эксплуатируются и строятся в десяти городах России: Екатеринбурге, Казани, Красноярске, Москве, Нижнем Новгороде, Новосибирске, Омске, Санкт-Петербурге, Самаре, Челябинске, а проектируется — в Уфе.

В последние годы всё более широкое распространение завоёвывает тенденция создания новых транспортных линий, призванных обеспечить связь деловых, культурно-исторических и торговых центров между собой и с районами массовой жилой застройки, расположенными на окраинах крупных городов. Это позволит увеличить скорость сообщения и улучшить качество обслуживания пассажиров. К таким линиям, в первую очередь, относятся «мини-метро», имеющие меньшие размеры туннелей и станций «в свету», более короткие расстояния между станциями,

Введение

более низкие скорости движения подвижного состава. Дополняя уже существующие сети метрополитена проектируются системы «метро центра», которые позволяют создавать более удобные связи для внутрицентровых перевозок. Также в Москве планируется создание сети экспрессных линий метрополитена. Такие системы существуют во многих крупных городах мира: Париже, Лондоне, Нью-Йорке и многих других (рис. 2). Интеграция различных внеуличных систем рельсового транспорта позволяет приблизить пассажиров к наиболее посещаемым местам города.

Каркасом современного города является улично-дорожная сеть, которая также взаимосвязана с проблемами освоения и использования подземного пространства. В Москве многие транспортные пересечения в разных уровнях решены с использованием тоннелей. Использование разноуровневых пересечений (в частности, тоннельного типа) упорядочивает условия движения городского наземного транспорта, сокращает уровень транспортных шумов и загрязнения воздуха выхлопными газами автомобилей, снижает число дорожно-транспортных происшествий. .

С подземными транспортными системами непосредственно связана ещё одна градостроительная проблема — организация постоянного и временного хранения автомобильного транспорта. При решении этой проблемы необходимо, сочетая различные приёмы и максимально учитывая всю совокупность конкретных условий, применять новые технологии использования подземного пространства, являющиеся особенно перспективными для переуплотнённых и реконструируемых центральных районов городов-мегаполисов.

Комплексное использование подземного пространства сдерживает дальнейший рост территорий крупных городов и позволяет решать совместно градостроительные, транспортные, инженерные и социальные проблемы, улучшать архитектурно-планировочную структуру городов, освободить поверхность земли от многих сооружений вспомогательного характера, рационально использовать городские территории для жилищного строительства, создать места отдыха горожан, улучшать санитарно-гигиеническое состояние города, сохраняя архитектурные памятники — эффективно размещать объекты инженерного оборудования и т.д.



Городские автотранспортные тоннели (рис. 2.8) служат для пропуска всех видов городского наземного пассажирского транспорта. Они предназначены для:

—  обеспечения движения транспорта в разных уровнях на пересечениях, примыканиях и разветвлениях автомагистралей;

—  увеличения пропускной способности участков магистралей;

—  обеспечения подъезда к подземным гаражам и автостоянкам, торговым центрам, вокзалам, аэропортам и т.д.

Необходимость строительства автотранспортных тоннелей обычно возникает при реконструкции существующих и создании новых скоростных дорог и магистралей. Скорость автотранспорта и пропускная способность транспортных коммуникаций ограничиваются перекрёстком с пересечением транспортных потоков в одном уровне. Создание транспортной развязки в разных уровнях устраняет задержки транспорта на перекрёстке, способствует повышению скорости, обеспечению безопасности движения, увеличению пропускной способности перекрёстка.

Развязка транспортных потоков в нескольких уровнях осуществляется с помощью эстакад и тоннелей. В последние годы не-

* Категории улиц, дорог и варианты транспортных развязок приводятся в СНиП 2.07.01-89* «Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений» и МГСН 1.01-99 «Нормы и правила проектирования планировки и застройки г. Москвы».

Рис. 2.8. Автодорожный тоннель под улицей Бориса Галушкина. Москва

редко устраивают комбинированные развязки с несколькими искусственными сооружениями в одном узле.

В отечественном градостроительстве устройство пересечений в разных уровнях одним из первых предложил проф. А.Е. Стра-ментов: «При большой мощности транспортных потоков и исчерпании возможных мероприятий по повышению пропускной способности загруженного движением перекрёстка представляется целесообразным применить радикальное средство: устроить пересечение магистральных улиц с другими улицами в разных уровнях» [Страментов, 1951].

Нередко, при проектировании транспортных развязок в разных уровнях, предпочтение отдаётся тоннельному варианту, что связано с его градостроительными, архитектурными и техническими преимуществами по сравнению с эстакадным.

Различные планировочные решения автотранспортных тоннелей отличаются направлением тоннеля, его очертанием в плане, характером развязки транспортных потоков и т.д. Выбор планировочной схемы зависит от конфигурации имеющихся свободных территорий в месте развязки, топографии пересекающихся и примыкающих улиц, характера городской застройки, инженер-

Автотранспортные тоннели

но-геологических условии, наличия и месторасположения подземных коммуникаций.

Полную развязку с непрерывным движением по ней основных и поворачивающих потоков, для обеспечения непрерывности движения, устраивают на пересечении основных городских магистралей. В условиях плотной городской застройки делают развязки в двух, трёх и более уровнях, обеспечивающие непрерывное движение транспорта по главному направлению (рис. 2.9).

На Т-образных примыканиях двух магистралей транспортные тоннели располагают по направлению главной магистрали.

Пропуск пешеходов в месте развязки организуется по поверхности земли или по подземным пешеходным переходам под рампо-выми участками транспортного тоннеля. В некоторых случаях создаётся система подземных пешеходных переходов.

Для увеличения пропускной способности по направлению основных магистралей могут сооружаться транспортные тоннели. Рамповые участки устраиваются по всей ширине тоннеля и состоят из двух частей, позволяя пропускать транспортные потоки над тоннелем (рис. 2.10). Аналогичные планировочные решения используются при проектировании транспортных тоннелей вдоль набережных.

Автотранспортные тоннели стараются распола-

Автотранспортные тоннели

гать на прямолинейной в плане трассе. Это мотивируется условиями безопасности дорожного движения, видимости в тоннеле, трассировки, строительства и эксплуатации. Криволинейные в плане тоннели могут проектироваться на съездах с основных магистралей, на У-образных примыканиях, на развилках автомагистралей и при необходимости обхода фундаментов зданий и сооружений, существующих тоннелей, коммуникаций и других подземных объектов (рис. 2.11).

В некоторых случаях на крупных площадях, примыканиях, пересечениях и разветвлениях трёх и более магистралей устраивают несколько изолированных или взаимосвязанных автотранспортных тоннелей, пересекающихся в двух уровнях.

Для пропуска движения в двух и более уровнях могут устраиваться многоярусные транспортные тоннели.

Минимальный радиус кривых в автотранспортных тоннелях составляет 400 -5 -600 м, максимальный продольный уклон — 40 %. Для обеспечения нормального отвода воды тоннели проектируются с двухскатным продольным профилем.

Если градостроительными условиями предусматривается движение в тоннеле пешеходов, то при проектировании необходимо предусмотреть тротуары для пешеходного движения шириной не менее 3 м, отделённые от проезжей части ограждением. Если пешеходное движение в тоннеле не предусмотрено, необходимо устройство служебного тротуара шириной 0,75 м.

Форма поперечного сечения автотранспортных тоннелей определяется глубиной заложения, величиной и

Автотранспортные тоннели

Рис. 2.10. Тоннель для увеличения пропускной способности магистрали на участке её сужения

Автотранспортные тоннели

Рис. 2.11. Планировочная схема разветвляющегося тоннеля

характером распределения внешних нагрузок и инженерно-геологическими условиями. Транспортные тоннели мелкого заложения обыкновенно проектируют с прямоугольным поперечным сечением. В некоторых случаях возможно строительство транспортных тоннелей коробового или кругового очертания.

Строительство автотранспортных тоннелей способствует защите городской среды от шума. В большинстве крупных городов уровень шума значительно превышает значения, допускаемые санитарными нормами, причём более 90 % шума, в пределах развязок в одном уровне, создают наземные транспортные средства.

Во многих тоннелях применяют архитектурно-акустическую защиту, уменьшающую, а нередко, и полностью исключающую проникновение шума на городскую территорию. Для этого применяются звукорассеивающие ограждения, подвесные потолки, стеновые панели. В качестве звукоизолирующих материалов используются: керамзит; капроновая, минеральная и шлаковата; пористые бетонные и керамические плиты; стеклоблоки; звукоизолирующий кирпич. Одним из последних достижений в этой области является применение многофункциональных облицовочных панелей из сталекерамики (рис. 2.12).

В настоящее время в Москве ведётся строительство третьего транспортного кольца, предназначенного для улучшения организации движения городского транспорта и разгрузки исторического центра города. Важной составной частью транспортной системы являются автотранспортные тоннели и сопутствующие им комплексы подземных сооружений, включающие подземные гаражи и автостоянки, железнодорожные тоннели, пешеходные переходы, выходы к станциям метрополитена, городской и пригородной железной дороги, магазины, рекреационные зоны.

В 1999 году было завершено строительство транспортной развязки на пересечении 3-го транспортного кольца Москвы с Кутузовским проспектом. Развязка представляет собой транспортную систему из тоннельных, эстакадных и наземных участков, обеспечивающих движение пересекающихся автомобильных

потоков в разных уровнях в безсветофорном режиме (рис. 2.13). Тоннельный участок транспортной развязки состоит из двух тоннелей основного движения автотранспорта по 3-му кольцу и четырёх боковых тоннелей, обеспечивающих все направления дви-

Автотранспортные тоннели

Рис. 2.13. Автодорожное тоннельное пересечение под Кутузовским проспектом. Москва

Автотранспортные тоннели

Рис. 2.14. Внутреннее Оформление одного из двух основных автотранспортных тоннелей под Кутузовским проспектом. Москва

жения транспорта при съездах на Кутузовский проспект с Москва-Сити и из Лужников. В едином комплексе с тоннелями устроены две автостоянки.

Одним из наиболее сложных элементов тоннелей стало их техническое обустройство. Вдоль наружных стен и центральной оси предусмотрены коммуникационные коллекторы, под перекрытием тоннелей расположены короба системы принудительной вентиляции. Все подсистемы управления тоннелем в штатном и нештатном режимах: вентиляции, дымоудаления, пожарной и охранной сигнализации, телеавтоматической системы управления движением транспорта выведены в единый диспетчерский пункт.

Большое внимание было уделено архитектурному оформлению и конструктивным решениям, снижающим влияние шума и вибрации. Внутренние стены тоннелей облицованы специальными панелями (рис. 2.14), подпорные стены, цоколи аварийных выходов и вентиляционные киоски облицованы плитами полированного гранита (рис. 2.15). Рамповые участки тоннелей и наземные участки развязки, расположенные вблизи жилой застройки, защищены шумозащитными экранами.

Автотранспортные тоннели

Рис. 2.15. Оформление рамповых участков основных автодорожных тоннелей под Кутузовским проспектом. Москва



2.1. Классификации подземных сооружений

Подземными обыкновенно называют такие сооружения, главные части которых, по эксплуатационным соображениям, расположены под землёй.

По своему назначению подземные сооружения подразделяют на:

транспортные (пешеходные, автотранспортные и железнодорожные тоннели, метрополитены, автостоянки и т.д.);

промышленные (корпуса первичного дробления руды, скиповые ямы доменных цехов, подземные части бункерных эстакад, установок грануляции шлаков, непрерывной разливки стали и проч.);

энергетические (подземные комплексы ГЭС, ГАЭС и АЭС, шинные и кабельные тоннели и шахты, энергетические водоводы, низовые бассейны ГАЭС и проч.);

хранилища (нефти, газа, вредных и радиоактивных отходов, холодильники);

общественные (предприятия коммунально-бытового обслуживания, торговли и общественного питания, складские, спортивные и зрелищные сооружения и т.д.);

инженерные (тоннели и коллекторы тепло-, газо-, электросетей и водопровода, бензопроводы между автозаправочными станциями, очистные, перекачные и водозаборные сооружения и т.д.);

специального и научного назначения (ускорители заряженных частиц, тоннели для аэродинамических испытаний, подземные заводы, оборонные объекты, сооружения гражданской обороны и проч.).

Классификация подземных сооружений по типам и функциональным признакам, составленная В.М. Мостковым, приводится в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Классификация подземных сооружений по назначению [Мостков, 1998]

Тип

Наименование

Назначение

Железнодорожный

Пропуск железнодорожного тран-

спорта

Перегонный метро-

Проезд составов между станциями

политена

Станционный метро-

Проезд и остановка составов в

политена

пределах станции

Эскалаторный метро-

Размещение эскалаторов

политена

Автодорожный магист-

Пропуск автомобильного тран-

ральный

спорта по трассе магистрали

Автодорожный городской

Обеспечение транспортных развязок

Пешеходный

Пропуск пешеходов

Судоходный

Пропуск судов

Подводный

Пропуск транспорта под водотоком

ль

Гидротехнический

Передача больших объёмов воды

ше

на значительные расстояния

о

Подводящий гидротехни-

Подвод воды от водохранилища

ческий (деривационный)

к ГЭС

Отводящий гидротехни-

Отвод воды от агрегатов ГЭС

ческий

и ГАЭС

Турбинный водовод

Подвод воды к турбинам ГЭС

Водосбросный

Пропуск строительных и эксплуата-

ционных расходов гидроузла

Цементационный

Производство цементационных

(штольня)

работ

Дренажный

Сбор и отвод грунтовых вод

Селевой

Пропуск и отвод селевого потока

Грузовой

Подача оборудования в производ-

ственные помещения

Тип

Наименование

Назначение

Шинный, кабельный

Передача энергии от генераторов к трансформаторам

Подходной

Открытие строительных забоев

Разведочный

Инженерные изыскания по трассе подземного сооружения

Сервисный

Обслуживание основных сооруже-

ч

ний

к к

Коллекторный канализа-

Отвод канализационных вод

То

ционный

Коллекторный инженерный

Прокладка инженерных сетей и коммуникаций различного назначения

Научный

Размещение различных научно-исследовательских объектов (ускорители заряженных частиц и проч.)

Строительная

Выдача разработанной породы из основного сооружения

Вентиляционная

Подача воздуха в основные сооружения

Лифтовая

Спуск и подъём людей

Грузовая

Спуск и подъём материалов и оборудования

хта

Кабельная

Спуск, подъём и прокладка кабелей

q

различного назначения

Напорного трубопровода

Подача воды к гидроагрегатам ГЭС

Уравнительного резервуара

Восприятие гидравлического удара

Затворная

Управление затворами ГЭС и ГАЭС

Трубопроводов

Прокладка трубопроводов

Хранилище, склад

Устройство складов, хранилищ различного назначения

Дренажная

Сбор и отвод дренажных вод

Машинного зала электро-

Размещение энергогенерирующего

станции

оборудования

iMe]

Трансформаторная

Размещение трансформаторов

га

Насосной станции

Размещение насосов

Очистной станции

Очистка сточных вод

Тип

Наименование

Назначение

Затворов

Размещение затворов

Грабельного зала

Сортировка отходов в насосной станции

Транспортная

Разворот автомашин

Съездов

Пересечение железнодорожных путей

Станции метрополитена

Проезд и остановка составов в пределах станции, посадка — высадка пассажиров

Пересадочной станции

Пересадка пассажиров с одной линии (с одного вида транспорта)

га

на другую (другой)

О,

Водоотлива

Размещение насосов и зумпфов

Кап

водоотлива

Электродепо электропоездов

Отстой, обслуживание и ремонт

Спортивного и зрелищного

Размещение стадионов, бассейнов,

сооружения

кинотеатров и проч.

Хранилища, склада

Устройство складов, хранилищ различного назначения

Резервуара

Ёмкость для воды, воздуха

Аккумулирующая

Аккумуляция различных видов энергии

Специального назначения

Размещение объектов гражданской обороны, оборонных объектов, различных баз

Предприятия культурно-

Торговые центры, предприятия

бытового назначения

общественного питания, магазины,

га

выставки и проч.

G

Гараж

Длительное хранение автотран-

спорта

Л га О m

Автостоянка

Краткосрочное хранение автотран-

спорта

О о

О Ч

Многофункциональный

Комплексное размещение сооруже-

I

:от

комплекс

ний различного назначения

Пешеходный зал

Разделение пассажиропотоков, размещение предприятий общественного обслуживания

Все перечисленные сооружения могут иметь как узкоспециализированное, так и комплексное назначение и располагаться под землёй полностью или частично (рис. 2.1). Например, подземными могут быть отдельные помещения наземных сооружений: аэропортов, вокзалов, гаражей, торговых центров, высотных жилых и административных зданий. Кроме назначения и функциональных признаков, подземные сооружения различаются по форме и размерам поперечного сечения, планировочной схеме, месту расположения в городе, глубине заложения, методу строительства, «экологичности», конструктивным особенностям и видам примененных материалов, условиям проветривания и освещения и т.п.

В соответствии с планировочной схемой различают протяжённые подземные сооружения — тоннели — горизонтальные или наклонные подземные выработки, длина которых во много раз превышает размеры поперечного сечения, и подземные сооружения ограниченной длины — камеры — горные выработки, имеющие большие размеры во всех трёх направлениях. Вертикальные горные выработки называют стволами или шахтами. Штольня — это горизонтальная или слабонаклонная горная выработка, предназначенная для обслуживания подземных работ (вывоз грунта, разведка горных пород, вентиляция, водоотлив и др.).



Подземные и заглублённые сооружения в промышленности используются для размещения производств различного технологического назначения. В них размещают: корпуса первичного дробления руды, приёмные устройства перерабатываемого сырья на предприятиях строительных материалов, скиповые ямы доменных цехов, подземные части бункерных эстакад, установок грануляции шлаков, непрерывной разливки стали, вагоноопро-кидывателей, подземные этажи или подвальные помещения на машиностроительных предприятиях, ткацких фабриках и т.п.

В Швеции [Мостков, Дмитриев, Рахманинов, 1993] под землей размещена большая номенклатура заводов по производству высокоточных приборов, электронного оборудования, реактивных двигателей, самолётов, предприятий оборонного значения. Большинство из них представляет собой камерные выработки пролётом от 15—20 до 30 м, высотой 10—15 м и длиной от 30 до 100 м, возведённые в крепких скальных породах без применения обделки. Многолетний опыт эксплуатации подобных предприятий говорит об отсутствии вредного влияния работы под землей на здоровье персонала.

Шведскими специалистами установлена экономическая целесообразность строительства подземных промышленных предприятий. Это обосновывается снижением эксплуатационных затрат на содержание и обслуживание помещений. Наибольшее число промышленных предприятий здесь сооружается буровзрывным способом в крепких скальных породах.

В период Второй мировой войны в Германии в имеющихся горных выработках и специальных подземных сооружениях были размещены около 150 заводов и цехов. Например, в Норд-хаузе был устроен завод по производству ракет ФАУ, размещён-

ный в двух параллельных тоннелях шириной 18 м и высотой 13 м, соединённых между собой поперечными выработками. Много подземных заводов было устроено в Великобритании. Один из них располагался в меловых отложениях. Его цеха представляли собой системы параллельных выработок протяжённостью 200 м и сечением 7×6 каждая. Во Франции подземные заводы размещались в тоннелях длиной до нескольких километров и пролётом по 12—17 м. В США подземные предприятия, производящие высокоточные оптические инструменты, телевизоры и проч., в основном, располагают в отработанных выработках соляных и известковых шахт. Кроме них, пригодными для размещения промышленных объектов были признаны гипсовые, свинцо-во-цинковые, мраморные, калиевые* железорудные, железокол-чедановые, сланцевые, медные, золотые, смоляные, глиняные и песчаные шахты. Каменноугольные шахты считаются непригодными из-за малой высоты выработок, неустойчивости кровли, опасности выделения газа и образования угольной пыли.

Американскими специалистами были проведены исследования, показавшие, что:

—  под землёй целесообразно размещать предприятия тех отраслей промышленности, в которых перевозка исходного сырья и материалов, а также готовой продукции не требует применения железнодорожного транспорта, а может производиться автомобильным транспортом. В большинстве случаев, для размещения промышленных предприятий такого типа требуются помещения высотой до 4 м и для них могут быть использованы существующие горные выработки, в которых закончена добыча полезных ископаемых;

—  подземные химические заводы целесообразно размещать в специально построенных для них выработках, т.к. переоборудование существующих шахт требует значительного увеличения их габаритных размеров с целью организации сложного производственного процесса. Если сырье и готовая продукция являются жидкостями, то для их перекачки целесообразно применять специально оборудованные скважины;

—  в гранитах, песчаниках, известняках, отложениях каменной соли можно возводить большепролётные сооружения, располагая опорные целики через регулярные промежутки.

Глубина заложения промышленных предприятий определяется соображениями безопасности, а также различными технологическими требованиями. Например, в корпусах первичного дробления руды, в приёмных устройствах предприятий по переработке и производству строительных материалов глубина заложения определяется необходимостью перемещения перерабатываемого материала под действием силы тяжести.

На рис. 2.89 представлена схема корпуса первичного дробления руды I и II стадий. Загрузка дробилки первой стадии производится через приёмный бункер, второй стадии — через промежуточную ёмкость. Всё технологическое оборудование размещается под землей. Для доступа обслуживающего персонала используется пассажирский лифт и открытая металлическая лестница. В нижней части корпуса обычно размещают вспомогательные помещения для подающего механизма и транспортёра. В подземных помещениях предусматриваются отопление и вентиляция. Глубина подземной части корпуса от отметки загрузки до дна достигает 60 м и более (рис. 2.90).

; В установках непрерывной разливки стали (УНРС) технологический процесс производится по вертикали, чем определяется глубина заложения таких сооружений, составляющая порядка 30 м. Парис. 2.91 приводится схема подземного сооружения для установки непрерывной разливки стали, возведённого в действу-

Подземные сооружения в промышленности Подземные сооружения в промышленности

Рис. 2.90. Корпус крупного дробления руды:

1 — галереи для транспортёров, 2 нижняя часть ствола, 3 — стена, 4 монолитные железобетонные пояса, 5 вмещающий грунтовый массив, 6 железнодорожные вагоны, 7 мостовой кран, 8, 10 дробилки, 9 перекрытия, 11 — днище корпуса, 12 галереи для натяжной станции, 13 — пески мелкозернистые, 14 — глины алевролитовые, 15 — крепкие мергели, 16 — суглинки, 17 — лёсы, 18 — суглинки лёссовидные, 19 — водопонижающие скважины

ющем мартеновском цехе. Диаметр ствола глубиной 30 м составляет 25 м. Основные ограждающие конструкции выполнены из железобетонных тюбингов, подвешенных к оголовку из монолитного железобетона.

На коксохимических заводах под землёй устраивают роторные вагоноопрокидыватели глубиной 16—18 м, предназначенные для механизированной выгрузки железнодорожных вагонов.

В г. Перно (Финляндия) построен подземный бассейн — док для ремонта морских судов (рис. 2.92). Док состоит из бассейна длиной 480 м, шириной 80 м и глубиной 16 м, пройденного в гра-

Подземные сооружения в промышленности

{ Рис. 2.91. Схема установки непрерывной разливки стали в г. Донецке: ; 1 лифт, 2 междуэтажные перекрытия, 3 внутренняя камера, 4 оголовок, : 5 тюбинги, 6 тампонажный слой, 7 — монолитное днище, 8 — гидроизоляция

* нитах и слюдяных сланцах, и тоннеля для сообщения дна бассейна с зоной верфи. После заводки судна в док и откачки из него воды, корабль садится на килевые дорожки и в таком положении на нём проводятся все работы.

При проектировании промышленных предприятий в подземных выработках необходимо предусматривать планировку цехов, служб и административно-бытовых помещений с учётом возможности создания и использования универсальных объёмно-планировочных решений, санитарно-технических и энергетических устройств, изменения программы выпуска и технологии производства. Расположение цехов должно обеспечивать прямо-

Подземные сооружения в промышленности

Рис. 2.92. Схема подземного дока. Перно, Финляндия

точность производственного цикла и комплексную механизацию транспорта.

Подземные сооружения промышленного назначения могут размещаться как в один, так и в несколько ярусов, а также возможно устройство многоэтажных помещений в камерных выработках большой высоты. Оптимальной считается коробовая форма поперечного сечения выработки, обеспечивающая не только лучшее восприятие горного давления, но и возможность использования подсводового пространства. Это обеспечивает максимальное освоение подземного пространства промышленным предприятием.



а — рамиа подката на насыпь выше уровня затопления, б — герметический затвор на въезде в рампу, в — затвор на стыке рампы и закрытой части; / — насыпь перед въездом в рампу, 2 — водонепроницаемое ограждение по контуру,

3 — дождевой водосборник,

— камера рампового затвора, 5,7 — затворы, 6 — камера притоннельного затвора, 8 — водоприёмник, 9 — парапет

Конструктивные решения защиты подводного тоннеля от затопления

1265 м, площадь поперечного сечения около 13 м 2 . В тоннеле проложены тепло- и водопровод и электрические кабели (рис. 2.77). Части потолка и стен тоннеля покрыты набрызгбето-ном. В самой низкой точке установлен насос для откачки дренажных вод.

В Норвегии запроектирован первый в мире автомобильный плавающий тоннель диаметром 20 м и протяжённостью 1440 м, заанкеренный в грунт (рис. 2.78). В тоннеле предполагается разместить двухполосную проезжую часть, пешеходную и велосипедную дорожки. В нижней части будет размещён балласт и инспекционный проход.

В 2001 году в Москве, в составе транспортной развязки на пересечении Волоколамского шоссе с ул. Свободы, введён в эксплуатацию уникальный тоннель под каналом им. Москвы

Конструктивные решения защиты подводного тоннеля от затопления Конструктивные решения защиты подводного тоннеля от затопления

Рис. 2.77. Поперечный и продольный разрезы туннеля. Свеаборг. Финляндия

Рис. 2.78. Плавающий тоннель. Норвегия

Конструктивные решения защиты подводного тоннеля от затопления

Рис. 2.79. План трассы тоннеля под каналом им. Москвы

(рис. 2.79). В составе общего комплекса строительно-монтажных работ был выполнен перенос большого числа подземных коммуникаций и устройство коллекторов, разборка существующих и возведение новых гидротехнических сооружений канала, реконструкция существующих тоннелей под каналом. Трасса тоннеля состоит из двух участков: первый длиной около 160 м, возведённый как единая монолитная железобетонная конструкция без промежуточных деформационных швов. Второй участок, протяжённостью около 240 м, состоит из девяти секций, разделённых промежуточными деформационными швами. В поперечном сечении тоннель представляет собой двухсекционную коробку с размерами 7,9×28,7 м, предназначенную для пропуска пяти полос движения (рис. 2.80).

Конструктивные решения защиты подводного тоннеля от затопления

Рис. 2.80. Поперечное сечение тоннеля под каналом им. Москвы



26 Июль 2010

Инженерное освоение подземного пространства — одна из наиболее древних и, в то же время, постоянно и динамично развивающихся строительных отраслей в мире. Искусственные пещеры и подземные горные выработки на территории Российской Федерации и стран СНГ известны с древнейших времён. В них располагались оборонные, жилые, культовые, хозяйственные и др. помещения. Веками совершенствовалась технология производства работ, увеличивалась глубина заложения, появлялись всё новые и новые направления использования подземного пространства. Современное состояние отрасли характеризуется тенденцией комплексного использования подземного, наземного и надземного пространства, строительства многофункциональных подземных комплексов, решающих многие экологические, транспортные, инженерные и социальные проблемы крупных городов и городов-мегаполисов. Такие комплексы органично вписываются в историческую застройку городов, сочетая в себе современные архитектурные решения, обеспечивающие эмоциональный и психологический комфорт находящихся в них людей, эргономику и максимальное обеспечение безопасности.

Важным резервом инженерного освоения подземного пространства является повторное использование подземных сооружений различного назначения: отработанных горных выработок, объектов гражданской обороны, сооружений, имеющих историческое значение и т.п. В них можно размещать подземные гаражи и автостоянки, складские, торговые помещения, спортивные сооружения, развлекательные комплексы, археологические музеи, экскурсионные маршруты по подземной части старых русских городов.

Обеспечение современного уровня надёжности и безопасности использования подземного пространства невозможно без ре-

шения проблемы производственных рисков при строительстве и эксплуатации подземных объектов. Важную роль в решении этой задачи играет разработка теории надежности и безопасности подземных сооружений и её реализация на каждом строящемся и реконструируемом объекте.

С увеличением численности населения нашей планеты, ростом городского населения, появлением новых, экологичных видов энергии всё более длительное время люди будут находится под землёй. Значит, в третьем тысячелетии проблема инженерного освоения подземного пространства приобретёт ещё большую актуальность. Об этом свидетельствуют разрабатывающиеся уже сейчас как отечественными, так и зарубежными архитекторами концепции вертикальных городов будущего. А для успешной реализации подобных концепций необходимы разработка и обоснование общей теории использования подземного пространства, решающей не только современные, но и будущие проблемы комплексности, эргономики, обеспечения надёжности, безопасности, психологического и эмоционального комфорта людей.



Для качественного анализа причин и последствий возможных рисков применяют различные математические методы, в частности:

—  аналитический, базирующийся на жёстко последовательном расчёте по заданным формулам и нормативам;

* В дальнейшем примем, что рисковой является та ситуация, которая приводит к возникновению негативных последствий (аварий).

—  алгоритмический — использующий систему логических построений, позволяющих более полно учесть имеющиеся условия и ограничения;

—  статистический — требующий наличия статистических данных об аварийных ситуациях на объектах-аналогах. Этот метод малоприменим при строительстве уникальных сооружений, каковыми являются многие крупные подземные объекты;

—  имитационное моделирование — позволяет наиболее полно и адекватно описывать все процессы, происходящие при строительстве и эксплуатации подземного сооружения и отслеживать последствия имитируемых и фактических сбоев. Для этого, нередко, общее алгоритмическое представление системы реализуется с помощью ЭВМ.

Наиболее сложной задачей становится количественная оценка последствий проявления каждого вида риска и их совокупности, связанная с существованием множества вариантов решений и, как следствие, неопределённостью рисковых ситуаций. Для выявления вероятности возникновения каждого вида риска необходимо составить классификацию всех возникающих рисков, произвести расчёт базовых значений рисков и выделить из них основные. В первую очередь на возникновение различных рисковых ситуаций при строительстве и эксплуатации подземных сооружений влияют факторы, представленные на рис. 6.6.

Рис. 6.6. Классификация факторов производственного риска [Онуфрие-ва, 1997]

торые ситуации являются взаимоисключающими. Соответственно, величина риска будет увеличиваться или уменьшаться.

В соотношении между математическим ожиданием ущерба и разбросом случайных значений ущерба (дисперсией) всегда имеется некоторая точка безразличия. Для дискретных случайных величин дисперсия Д определяется как:

Для качественного анализа

Чем больше дисперсия, тем, при меньшем среднем ущербе, раньше наступает точка безразличия. При значении дисперсии, равном нулю, гарантирован максимальный ущерб. При некотором значении дисперсии, равном D e , наступает равновесное состояние, при котором как ущерб, так и эффективность принятого решения становятся равными нулю. При дальнейшем возрастании дисперсии снижается риск возникновения аварийной ситуации и повышается эффективность принятого решения.

По результатам качественной и количественной оценки рисков разрабатываются мероприятия по предупреждению аварийных ситуаций и нейтрализации их последствий.



Строительство транспортных коммуникаций в горной местности сопряжено с необходимостью пересечения глубоких ущелий, водоразделов, горных хребтов и других препятствий, что требует устройства различных искусственных сооружений. В зависимости от высоты препятствия, его конфигурации и размеров в плане, места расположения, крутизны склонов, климатических, инженерно-геологических, экономических и экологических условий существуют несколько возможный решений.

Один из возможных вариантов — обход препятствия в плане — приводит к удлинению и усложнению трассы дороги, значительная часть которой будет располагаться на кривой в плане. Другое решение — перевальная дорога — пересечение препятствия по верху с устройством открытой выемки. Этот вариант может применяться при достаточно спокойном горным рельефе и небольшой высоте пересекаемого препятствия. В высокогорных условиях прокладка перевальной дороги сопровождается пересечением крутых откосов, оползневых зон и ущелий. Для этого устраиваются высокие насыпи, подпорные стены, виадуки, полумосты, балконы, глубокие выемки, снегозащитные и противообвальные галереи и т.п. Таким образом, значительно повышается стоимость эксплуатации дороги, возникает необходимость прекращения движения при опасности снежных заносов, лавин, селей и проч.

Транспортные тоннели горного типа используются для преодоления трассой высотных препятствий (гор, холмов, других возвышенностей). Они позволяют пересечь это препятствие по кратчайшему пути, расположить трассу дороги на прямой в плане и обеспечить благоприятные условия движения транспорта.

Тоннельные пересечения на транспортных путях, проектируемых в горной местности, наиболее целесообразны в следующих случаях:

обход контурных и преодоление высотных препятствий;

трассирование линии в условиях, когда допустимые радиусы кривых в плане не позволяют вписаться в существующие формы рельефа;

искусственное развитие линии;

обеспечение расчётной длины трассы на участке преодоления значительного высотного црепятствия.

Тоннельные пересечения на транспортных коммуникациях должны обеспечивать:

безопасный и бесперебойный пропуск транспортных средств (поездов, автомобилей и проч.) с заданными осевыми нагрузками и скоростями;

требуемую пропускную способность.

Первый международный конгресс по тоннелестроению, прошедший в 1912 году в Цюрихе, рекомендовал при строительстве двухпутных железных дорог отдавать предпочтение двухпутному тоннелю перед двумя однопутными. Вся дальнейшая мировая практика транспортного тоннелестроения базировалась на этой концепции, чем и объясняется сохранившийся до настоящего времени приоритет транспортных тоннелей в двухпутном исполнении.

В некоторых случаях возможно устройство одного однопутного тоннеля. Это, с одной стороны, позволяет существенно снизить капиталовложения и ускорить ввод тоннеля в эксплуатацию, но при этом, для обеспечения необходимой пропускной способности, требуется устройство разъездов и сложной системы регулирования движения.

Горные тоннели подразделяются на:

вершинные (рис. 2.66, а), имеющие минимальные длину и строительную стоимость с использованием более протяжённых подходов, в основном, при небольшой интенсивности движения;

базисные, или подошвенные (рис. 2.66, а), имеющие более низкую стоимость эксплуатации; используются при значительной грузонапряжённости трассы; вершинные и базисные тоннели могут называться перевальными;

петлевые (рис. 2.66, б), расположенные на кривой при угле поворота порядка 180°, и спиральные (рис. 2.66, в), при угле поворота 360°, — используются для быстрого набора высоты внутри горного массива;

мысовые (рис. 2.66, г), сокращающие трассу дороги, пересекающей косогоры.

Выбор месторасположения тоннеля горного типа зависит от характера расположения дорог и магистралей на подходных участках, степени устойчивости откосов и склонов высотного препят-



Узлы этого типа считаются наиболее удобными из существующих, т.к. на них пересадка в попутном направлении производится путём перехода поперёк платформы, а в обратном — через переходы в середине и торце станций. К пересадочным узлам этого типа относятся: «Технологический институт» в Санкт-Петербурге (рис. 2.56, а), «Китай-город» (рис. 2.56, б) и «Новокузнецкая»—«Третьяковская» (рис. 2.56, в) в Москве.

Пересадочные узлы из двух станций с совмещённым движением, расположенных параллельно в одном уровне.

Рис. 2.55. Смешанная схема расположения станций пересадочного узла

Рис. 2.56. Пересадочные узлы с совмещённым движением поездов на станциях:

а «Технологический институт» в Санкт-Петербурге, б «Китай-город», в — «Новокузнецкая»—«Третьяковская» в Москве

Пересадочные узлы из двух станций с совмещённым движением, расположенных параллельно в одном уровне.

К преимуществам такого узла, кроме удобства пересадки, относится сравнительно малая площадь горного отвода. 3. Объединённые пересадочные узлы.

3 .1.  Объединённый пересадочный узел на две линии в виде пятипролётной станции колонного типа с расположением платформ в одном уровне (рис. 2.57). Пересадка в попутном направлении производится поперёк платформ, а в обратном — через поперечные камеры в торцах станции. К недостаткам конструкции относят сложность строительства и вероятность возникновения значительных просадок дневной поверхности.

3.2. Пересадочный узел на две линии в виде объединённой двухъярусной пересадочной станции из монолитного бетона и железобетона (рис. 2.58). Этот тип станций наиболее характерен для старых линий метрополитена в ряде городов Европы. Для пересадки пассажиров используются лестницы и эскалаторы между ярусами, расположенные вне габаритов основного сечения, а также коридоры между левой и правой частями основного сечения под и над ним. Основным недостатком станции является длительность и неудобство пересадки.

Пересадочные узлы из двух станций с совмещённым движением, расположенных параллельно в одном уровне.

Рис. 2.57. Объединённый пересадочный узел колонного типа на две линии с платформами в одном уровне

Пересадочные узлы из двух станций с совмещённым движением, расположенных параллельно в одном уровне.

Рис. 2.58. Поперечное сечение пересадочного узла на две линии в виде объединённой двухъярусной пересадочной станции. Париж

Пересадочные узлы из двух станций с совмещённым движением, расположенных параллельно в одном уровне.

Рис. 2.59. Объединённый пересадочный узел на две линии в виде двухъярусной трёхпролётной колонной станции с островной платформой на каждом ярусе

3.3. Объединённый пересадочный узел на две линии в виде двухъярусной трёхпролётной колонной станции с островной платформой на каждом ярусе (рис. 2.59). В конструктивном решении этот тип пересадочного узла аналогичен колонной стан-

Пересадочные узлы из двух станций с совмещённым движением, расположенных параллельно в одном уровне.

Рис. 2.60. Объединённый пересадочный узел на две линии в виде двухъярусной трёхпролётной колонной станции

ции глубокого заложения с большими размерами поперечного сечения тоннелей. Пересадка пассажиров с яруса на ярус организуется по лестницам и эскалаторам, расположенным в середине среднего зала.

Данный тип пересадочного узла достаточно сложен в исполнении, тем не менее он удобен, компактен и имеет достаточно небольшую площадь горного отвода.

3.4. Объединённый пересадочный узел на две линии в виде двухъярусной трёхпролётной колонной станции с одной островной платформой на нижнем ярусе и двумя боковыми платформами на верхнем (рис. 2.60). Недостатком станции является сложность организации пересадки пассажиров с линии на линию.

3.5. Пересадочный узел объединённого типа на две линии (рис. 2.61). Пересадочные узлы этого типа эксплуатируются в метрополитене Вашингтона и характеризуются тем, что узел обслуживает две пересекающиеся линии, при этом трассы линий не изменяются; станции, входящие в узел, расположены на разных уровнях «вкрест», с пересечением в середине станции. Основной недостаток станций такого типа — достаточно большая площадь горного отвода.

3.6. Объединённый двухъярусный односводчатый пересадочный узел. Схема узла разработана Ленметрогипротрансом [Кулагин, 1996; Коньков, 1999] в двух вариантах:

— со сборным междуэтажным перекрытием (рис. 2.62). Станция представляет собой односводчатую конструкцию, собираемую из железобетонных блоков и двух продольно расположен-

Пересадочные узлы из двух станций с совмещённым движением, расположенных параллельно в одном уровне.

Рис. 2.61. Пересадочный узел объединённого типа на две линии. Вашингтон

Пересадочные узлы из двух станций с совмещённым движением, расположенных параллельно в одном уровне.

Рис. 2.62. Объединённый двухъярусный односводчатый пересадочный узел со сборным междуэтажным перекрытием

ных колонно-прогонных комплексов. Конструкция и технология возведения пересадочного узла принципиально аналогичны конструкции и технологии сооружения промежуточных односводча-тых станций. Весь узел для приёма поездов с обеих линий сооружается одновременно;

Рис. 2.63. Объединённый двухъярусный односводчатый пересадочный узел с монолитной плитой междуярусного перекрытия

— с монолитной плитой междуярусного перекрытия (рис. 2.63). Станция включает верхний и обратный сборные своды, опирающиеся на монолитные опоры, и плиту междуярусного перекрытия, разделяющую объём конструкции на два яруса. Такая конструкция обеспечивает возможность сооружения станции и пуска её в эксплуатацию в два этапа: сначала верхний ярус, предназначенный для приёма поездов одной линии, затем, при подходе втог рой линии, сооружается нижний ярус. При этом все работы по сооружению нижнего яруса производятся без прекращения движения поездов по первой линии. Для соединения ярусов и обеспечения пересадки пассажиров предусматриваются междуярусные эскалаторы. Каждый ярус соединяется с поверхностью отдельным эскалаторным тоннелем.

4. Узлы для пересадки между линиями метрополитена и другими видами пассажирского транспорта (рис. 2.64).

Комплексное использование подземного пространства подразумевает объединение пересадочных узлов метрополитена со станциями железной дороги, в том числе пригородными, а также остановками других видов общественного транспорта. В такой комплекс могут входить: станции метрополитена и мини-метро, остановки трамваев, автобусов, других видов общественного транспорта, станция пригородной железной дороги, железнодо-

Пересадочные узлы из двух станций с совмещённым движением, расположенных параллельно в одном уровне.

Рис. 2.64. Пересадочный узел между тремя станциями метрополитена и железнодорожными платформами Курского вокзала. Москва

рожный вокзал, автовокзал, автотранспортные тоннели, автостоянки, пешеходные тоннели, пункты общественного питания, магазины и проч.

В настоящее время в Москве в рамках концепции комплексного использования подземного пространства разрабатывается и реализуется на практике проект нескольких линий мини-метро. Для минимизации воздействия на геоэкологическую и историческую среду города, мини-метрополитен проектируется с меньшими габаритами и скоростями сообщения, с короткими перегонами, более низкими провозной способностью и стоимостью строительства по сравнению с обычным метрополитеном. Для этого уменьшен габарит составов и внутренний диаметр тоннелей, применены кривые радиусов поворотов в плане 150 м и более, на станциях, в основном, используются платформы островного типа, рассчитанные на приём шестивагонных составов (рис. 2.65). Длина станций составляет 90 м. Среднее расстояние между станциями мини-метро равно 937 м, минимальное — 506 м, максимальное — 1211 м [Лубоцкий, 2001]. На некоторых участках предусмотрено движение поездов мини-метро по действующим линиям метрополитена без нарушения основного режима работы метрополитена.

Пересадочные узлы из двух станций с совмещённым движением, расположенных параллельно в одном уровне.

Рис. 2.65. Габариты тоннелей и станций мини-метрополитена: а трёхсводчатая станция с островной платформой, б — трёхсводчатая станция с боковыми платформами, в — однопутный перегонный тоннель из сборных железобетонных элементов, г — однопутный перегонный тоннель подковообразного очертания, д — однопутный перегонный тоннель из чугунных тюбингов с плоским лотком, е — двухпутный перегонный тоннель подковообразного очертания

Пересадочные узлы из двух станций с совмещённым движением, расположенных параллельно в одном уровне. Пересадочные узлы из двух станций с совмещённым движением, расположенных параллельно в одном уровне. Пересадочные узлы из двух станций с совмещённым движением, расположенных параллельно в одном уровне.



Соотношения основных геометрических параметров для этих форм приводятся в табл. 2.2.

Таблица 2.2. Соотношение геометрических параметров камерных выработок (к рис. 2.3)

Форма

h/b

h/b

гх/Ъ

r 2 /b

а

30 + 35

0,5 + 0,9

0,25

б

30 + 35

0,5 + 0,9

0,5

в

25

0,5 + 1,2

0,25

0,9

г

30-35

0,8

0,5

д

15

1,2

0,3

1,6

е

25

0,5

0,3

0,7

Ж

20

.1 ,4

-

0,5

0,9

3

30 + 35

0,6

0,5

0,9

и

20

1,0

к

25

0,5 + 1,6

Ayb = 0,2

bi/b = 0,6

-

В Скандинавских странах при проектировании подземных сооружений в прочных скальных грунтах предпочтение, в основном, отдаётся корытообразной форме поперечного сечения. Например, в Финляндии подземные сооружения, в основном, используются для размещения инженерных коммуникаций, складов, автостоянок и для нужд гражданской обороны. Около 20 %

сооружений общественного назначения в Хельсинки располагаются под землёй. Наиболее часто встречающиеся формы поперечного сечения изображены на рис. 2.4.

По расположению городские подземные сооружения могут быть как под застроенной, так и под незастроенной территориями (рис. 2.5). Подземные объекты, расположенные под застроенной территорией, могут быть:

—  изолированными от зданий и сооружений;

—  встроенными — подземные сооружения, совмещённые с подвальными этажами здания;

—  пристроенными — подземные сооружения, расположенные рядом со зданиями и присоединённые к ним подземными проездами и переходами;

—  встроенно — пристроенными.

Подземные сооружения, расположенные на свободных от застройки участках территории города, размещают под магистральными дорогами и магистральными улицами общегородского значения, железными дорогами, скверами, парками, водными преградами, различными естественными и искусственными препятствиями.

В зависимости от глубины заложения (рис. 2.6) подземные

сооружения подразделяются на:

Соотношения основных геометрических параметров

мелкого заложения, расположенные на глубине Н < (2 + 3)5;

глубокого заложения, Н > (2 + 3)В, (где В — наибольший размер, пролёт или высота поперечного сечения выработки).

Рис. 2 .4. Формы поперечные сечения выработок, наиболее часто используемые в Финляндии:

1 — канализационный тоннель, 2 — низконапорный гидротехнический тоннель, 3 — коллекторный тоннель, 4 — тоннель метрополитена, 5 бомбоубежище, 6 — станция метрополитена, 7, 8 — склады нефтепродуктов

Методы проходки подземных сооружений определяются глубиной их заложения, конструктивными особенностями, топографическими, градостроительными и инженерно-геологическими условиями района строительства. Строительство подземных сооружений может осуществляться следующими способами: открытым, опускным, горным, щитовым, механизированным и способом продавливания. В сложных инженерно-геологических условиях (слабые грунты, плывуны и проч.) при проходке могут применяться специальные методы закрепления грунтов: искусственное замораживание, цементация, химическое закрепление и проч.

По взаимодействию подземного объекта с внешней средой (по «экологичности») подземные сооружения можно классифицировать следующим образом:

— сооружения, необходимость возведения которых определяется директивно, без учёта их возможного взаимодействия с

Рис. 2 .5. Расположение подземных сооружений под незастроенной (а) и застроенной (б) территорией

Рис. 2.6. Подземные сооружения мелкого (а) и глубокого (б) заложения

Соотношения основных геометрических параметров Соотношения основных геометрических параметров

внешней средой (объекты специального назначения, гражданской обороны, некоторые транспортные тоннели, первые линии метрополитенов и проч.);

—  сооружения, при проектировании и строительстве которых экологические факторы учитываются в неявном виде (большинство транспортных тоннелей и метрополитенов, подземные ГЭС и ГАЭС, различные хранилища и т.п.);

—  сооружения, при проектировании и строительстве которых максимально учитывается взаимодействие подземного объекта и природной среды (Манежная площадь, Москва-Сити, современные линии метрополитенов);

—  объекты, возведённые с целью минимизации влияния вредных факторов на окружающую среду (подземные АЭС, хранилища агрессивных и вредных веществ, радиоактивных отходов, современные автотранспортные тоннели);

—  сооружения экологического назначения (альтернативные системы тепло- и энергоснабжения, использующие солнечную энергию, и т.п.).

2.2. Подземные сооружения транспортного назначения