В центральных районах крупных городов и городов-мегаполисов нередко создают протяжённые автотранспортные тоннели, дублирующие основные автомагистрали и обеспечивающие развязку движения в разных уровнях на нескольких узлах. Длина таких тоннелей может составлять не один километр. Для въезда и выезда автомобилей и остановок общественного транспорта предусматриваются промежуточные рампы.
Развитая сеть подземных автомагистралей способна практически полностью обеспечить транзитный пропуск транспортных потоков через центральные районы города. Трасса магистральных тоннелей должна быть увязана с расположением существующих и проектируемых крупных подземных комплексов, гаражей, автостоянок, авто- и железнодорожных вокзалов и других объектов городской инфраструктуры.
Подземные автомагистрали имеют ряд преимуществ перед наземными. В первую очередь, это меньшая площадь поверхности земли, занимаемая въездами и выездами, вентиляционными шахтами, эскалаторными тоннелями и другими вспомогательными сооружениями, а также удобство и стабильный температурный режим эксплуатации, безопасность движения и защита транспортных средств от неблагоприятных климатических воздействий. При этом происходит полное разделение транспортных и пешеходных потоков, становится более доступной, свободной и удобной наземная улично-дорожная сеть. Трассировка подземных автомагистралей обеспечивает минимально-возможную длину линий, соединяющих отдельные районы города, с учётом особенностей улично-дорожной сети, расположения крупных наземных и подземных сооружений и инженерно-геологических условий района строительства. Выделяемые автомобилями выхлопные газы удаляются посредством искусственной вентиляции.
Подземные автомагистрали могут дублировать сеть наземных магистралей, а, в отдельных случаях, могут располагаться независимо от поверхностных трасс (рис. 2.16).
В зависимости от градостроительных и инженерно-геологических условий подземные автомагистрали могут быть:
мелкого заложения. Применяются в малозастроенных и периферийных городских районах. Имеют простые и короткие въезды и выезды на поверхность. Строительство таких автомагистралей в центральных районах города осложняется условиями трассирования, требует переустройства подземных коммуникаций, нарушает нормальные условия движения пешеходов и транспорта на период строительства;
глубокого заложения. Применяются в центральных районах крупных городов. Характеризуются свободой в выборе трассы, независимостью от подземных коммуникаций, минимальными нарушениями условий дорожного движения по существующим магистралям, возможностью размещения по трассе автомагистрали подземных стоянок требуемой ёмкости.
Глубина заложения подземных автомагистралей определяется условиями расположения в однородных устойчивых неводоносных грунтах и осуществляется ниже подземных коммуникаций, коллекторных тоннелей и метрополитенов, обычно залегающих на глубине не более 30 -г- 40 м.
Подземные автомагистрали располагают, по возможности, на прямолинейном участке. Криволинейные участки используются для приближения магистралей к важным городским объектам, где предусматриваются въезды и выезды, а также в местах ответвлений к существующим подземным сооружениям.
Форма поперечного сечения магистральных тоннелей зависит от способа проходки и инженерно-геологических условий.
При глубоком заложении обыкновенно применяется круговая форма поперечного сечения, целесообразная по условиям статической работы конструкций и позволяющая разместить за габаритами проезда отсеки для пропуска инженерных коммуникаций и вентиляционные каналы (рис, 2.17).
В общем комплексе подземных автомагистралей глубокого заложения сооружают шахтные стволы, в качестве которых используются вертикальные или крутонаклонные выработки диаметром от 4 до 10 м и глубиной 10 + 80 м. На стадии строительства и эксплуатации магистрали шахтные стволы используются: в качестве разведочных выработок в процессе инженерно-геологических изысканий; для ориентировки подземных выработок при проведении геодезическо-маркшейдер-ских работ; для создания дополнительных забоев по трассе протяжённого тоннеля; для вентиляции и в качестве несущих конструкций лестничных сходов, лифтов, инженерных коммуникаций в период эксплуатации. Поперечное сечение шахтных стволов может быть круговым, прямоугольным, многоугольным или овоидальным. Размеры поперечного сечения шахтных стволов определяются их назначением.
В Московском государственном горном университете разработано обоснование строительства в Москве двух подземных автомагистралей протяжённостью 20 км каждая [Субботин, 2000]. Комплекс выработок, при-
Рис. 2.17. Формы поперечного сечения магистральных тоннелей: а — двухполосных, б и е — четырёхполосных, в — трёхполосных, гид — шестиполосных
мыкающих к автомагистралям, включает подземные гаражи, автостоянки, пешеходные переходы, выходы к станциям метрополитена, магазины, зоны отдыха, отдельные производства.
При строительстве подземных автомагистралей и примыкающих к ним комплексов выработок планируется попутная добыча полезных ископаемых, их переработка и получение строительных материалов: песка, щебня и цемента.
Подземные автомагистрали проектируются в виде прямолинейных в плане попарно параллельных четырёхполосных автодорожных тоннелей с односторонним движением транспортных средств, с промежуточными въездами—выездами, оборотными камерами, соединяющими магистральные тоннели, для изменения направления движения транспорта.
Первый тоннель должен начинаться на Ярославском шоссе у платформы «Северянин» Северной железной дороги и заканчиваться на пересечении Ленинского и Ломоносовского проспектов (рис. 2.18, тоннель I). Второй тоннель будет выходить на поверхность на Ленинградском проспекте у станции метро «Сокол» и на Волгоградском проспекте у станции метро «Выхино» (рис. 2.18, тоннель II). Такое расположение подземных. автомагистралей позволит обеспечить сквозной пропуск транспортных средств через город без выезда на поверхность, разгрузить Садовое кольцо, Ярославское шоссе, Проспект Мира, Ленинградский и Ленинский проспекты города. Обе трассы будут пересекаться в разных уровнях и соединяться съездами и оборотными
7 Э-343
камерами, позволяющими автомобилям переезжать с магистрали на магистраль под землёй.
Въездные-выездные участки тоннелей проектируются двухполосными с устройством в месте их сопряжения с магистральными тоннелями дополнительных двух полос длиной около 100 м (рис. 2.19).
В тоннелях проектируются: продольно-струйная схема вентиляции, обеспечивающая проветривание участков между въездами-выездами длиной до 3 км без промежуточных вентиляционных киосков; автоматизированная система эксплуатации и контроля, позволяющая с помощью телеметрии наблюдать за движением в тоннеле, контролировать экологическую обстановку, обеспечивать противопожарную безопасность.
На участке третьего транспортного кольца от Андреевской набережной до улицы Вавилова завершено строительство Гага-ринского тоннеля, предусматривающего сооружение автомобильного и железнодорожного тоннелей, проложенных параллельно путям Малого кольца Московской железной дороги. Необходимость сохранения существующих отметок железнодорожных путей определила размещение проезжей части автотранспортного тоннеля над перекрытием железнодорожного (рис. 2.20), далее оба тоннеля проходят в одном уровне под Ленинским проспектом и над существующей станцией метро «Ленинский проспект». Протяжённость автотранспортного тоннеля
Рис. 2.19. Поперечное сечение сопряжения магистрального и въездного-выездного тоннелей
Рис. 2.20. Поперечное сечение Гагаринского тоннеля. Москва [Стпеблов, 2000]:
1 — железнодорожный тоннель, 2 — автотранспортный тоннель, 3 — вентиляционный канал, 4 — технические помещения
составляет 900 м, железнодорожного — 920 м. В общем комплексе с тоннелями возведены системы инженерного обеспечения и подземные автостоянки. Все подземные помещения объединены одним конструктивным решением в многопролётную многоярусную пространственную рамную монолитную железобетонную конструкцию. Над тоннелями планируется разместить рекреационные зелёные зоны в створе здания Российской Академии наук и Нескучного сада, торговые помещения и зоны отдыха.
В настоящее время начинается строительство автодорожных тоннелей под районом Лефортово в Москве. Трасса проектируемых тоннелей длиной около 3200 м должна пройти в сложных инженерно-геологических и градостроительных условиях от Почтовых улиц до площади Проломной заставы под заповедной зоной исторического и архитектурного памятника «Лефортово». Впервые в отечественной практике тоннелестроения предстоит соорудить два близко расположенных параллельных тоннеля большого диаметра для пропуска автотранспорта с тремя полосами движения в каждом тоннеле. Одной из важнейших проблем, возникающих при строительстве тоннеля, является предотвращение просадок дневной поверхности при проходке под зданиями и сооружениями охраняемой зоны.
Строительство комплекса подземные сооружений третьего транспортного кольца Москвы позволит решить ряд важных градостроительных задач:
улучшение качества городской среды и её благоустройство;
повышение архитектурно-художественной ценности отдельных районов;
сохранение природной среды на особо охраняемых территориях;
а также социальные задачи:
экономия времени для проезда в центр города и обратно;
сокращение транспортных потоков через центр, повышение безопасности движения;
снижение транспортных нагрузок на городские автомагистрали;
сокращение транспортных «пробок»;
улучшение экологической ситуации путём снижения вредных выбросов в атмосферу.
<г — по простиранию пластов, б— вкрест простиранию пластов; 1 — синклиналь, 2 — антиклиналь, 3 — участок с повышенным горным давлением, 4 — участок с относительно небольшим горным давлением
18 Э-343
ных складок более древние горные породы обычно раздроблены, поэтому высока вероятность вывалов породы, особенно при пересечении тоннелем замка антиклинальных складок.
Преодоление выработкой сбросов и сдвигов, совпадающих с простиранием пластов, сопряжено со значительными водоприто-ками и большим горным давлением. В зонах тектонических разломов, при наличии сильнотрещиноватых и неустойчивых грунтов, резко возрастают горное давление, приток подземных вод и газов, возможны вывалы и обрушения грунтов, разрушения временной крепи и обделки выработки.
Степень риска возрастает при строительстве на больших глубинах (порядка 1—2 км и более). Это связано с изменением прочностных и деформационных свойств грунтов и проявлением таких неблагоприятных физико-геологических явлений, как стреляние, горные удары, толчки, внезапные выбросы пород и газа, повышение температуры.
Стреляние и горные удары — результат проявления тектонических сил в виде внезапного хрупкого разрушения наиболее напряженной части массива, сопровождающегося обрушением грунта в выработку, сильным звуком и мощной воздушной волной. Для прогнозирования интенсивности и характера проявления горных ударов необходим постоянный инструментальный контроль напряженно-деформированного состояния массива.
Причинами аварийных ситуаций в строящихся выработках могут быть внезапные выбросы горных пород и газа, когда раздробленные и измельченные породы выбрасываются в забой вместе со значительным количеством метана, азота, углекислого газа и пр. Зафиксированы случаи неожиданного прорыва горячего пара под высоким давлением [Макаров, Меркин, 1991].
Повышенный риск аварий при строительстве и эксплуатации подземных сооружений возникает в сейсмически активных районах. Степень риска повышается при пересечении трассой тоннеля зон повышенной трещиноватости, участков резкого изменения рельефа местности, зон тектонических разломов и неустойчивых склонов. Хотя подземные сооружения в меньшей степени, чем наземные, подвержены воздействию землетрясений, возможны аварии, связанные с обрушением породы, затоплением выработки, разрушением крепи. Вызванные землетрясением обрушения отко-
сов, оползни и сдвиги в массиве приводят к значительным повреждениям и разрушениям порталов и припортальных участков.
Во многих случаях причиной аварии являются карстово-суф-фозионные явления. За счет размывания и химического растворения некоторых гидронестойких грунтов (известняков, гипсов, доломитов, мергелей) образуются воронки, пустоты и пещеры. Наличие невыявленных пустот в грунтовом массиве (открытых или заполненных продуктами растворения) представляет потенциальную опасность для строящихся и эксплуатируемых подземных объектов, так как нарушается устойчивость массива, возможно обрушение карстовых полостей, способных вызвать затопление и повреждение конструкции сооружения.
Наибольшая опасность для подземного объекта возникает при его размещении в массиве закарстованных водонасыщенных грунтов, особенно в случае расположения карстовых полостей непосредственно под подошвой выработки, а также если во время строительства нарушаются или уничтожаются слабопроницаемые глинистые отложения, покрывающие закарстованную толщу.
Нередко причиной аварий могут быть такие природные явления, как оползни, снежные лавины, сели, камнепады. При неудачном расположении участков выработок в пределах неустойчивых склонов, подверженных этим явлениям, участки подземного сооружения могут быть деформированы или разрушены.
Другой причиной аварий является неверная оценка гидрогеологических условий: глубины залегания, режима и физико-химических свойств подземных вод. Проходка в водоносных грунтах ниже УГВ приводит к нарушениям в установившемся режиме подземных вод, что вызывает увеличение скорости фильтрации и активизацию физико-механического действия воды. При строительстве в толще водосодержащих грунтов происходит приток подземных вод в выработку, что может вызвать затопление.
Грунтовые воды оказывают гидростатическое давление на конструкцию обделки, создают опасность всплытия сооружения, нарушают устойчивость массива за счет размягчения твердых и разжижения несвязных грунтов. Расположенное ниже УГВ подземное сооружение является преградой для подземных вод. Перед ним возникает подпор, а с противоположной стороны — понижение УГВ. Это увеличивает давление воды на обделку выработки, приводит к осадкам основания и повреждениям обделки.
Водоприток и гидростатическое давление возрастают с увеличением глубины заложения. При проходке на больших глубинах водоприток может быть весьма значительным даже в грунтах, имеющих небольшую водопроницаемость, а гидростатическое давление на глубине 1 км может достигать 8—10 МПа.
Понижение УГВ приводит к изменению напряжённо-деформированного состояния массива: возрастают напряжения в грунте в результате увеличения его собственного веса, появляются дополнительные осадки. Кроме того, в процессе откачки воды возможен суффозионный вынос мелких пылеватых частиц, что также сказывается на деформациях и уплотнении грунта. Подземные воды уменьшают связи между частицами мягких пород, создают дополнительные плоскости скольжения, образуют пустоты растворением и вымыванием гидронестойких пород, вызывают пучение глинистых грунтов. Все это способствует обрушению грунта в выработку.
Обрушения породы в эксплуатируемых подземных сооружениях приводят к разрушению обделки, внутренних конструкций и выходу из строя эксплуатационного оборудования. Для ликвидации последствий обрушения прекращается эксплуатация и проводятся ремонтно-восстановительные работы, а при многочисленных обрушениях — реконструкция всего объекта.
Разрушения конструкций подземных сооружений, обладающих недостаточной несущей способностью и жесткостью, могут происходить как вскоре после ввода в эксплуатацию, так и спустя много лет, прежде чем возникнет аварийная ситуация. Например, в июне 1967 года, через 1,5 года после ввода в эксплуатацию горного автодорожного тоннеля Сэки (Япония) длиной 1140 м, в его бетонной обделке появились трещины, которые быстро росли. Тоннель был заложен на глубине до 170 м от поверхности в толще сравнительно слабых скальных пород. Проведённые обследования показали, что деформации тоннеля вызваны просчётами при проектировании и непредвиденными изменениями горных пород.
Затопления чаще всего происходят при строительстве подземных сооружений закрытым способом в неустойчивых водона-
сыщенных грунтах либо ниже уровня грунтовых вод в условиях повышенного гидростатического давления.
Аварийные случаи прорывов воды или обводнённой горной массы (рыхлых водонасыщенных грунтов, обладающих плывунными свойствами) — это внезапное и усиленное их поступление в выработку, которое происходит в результате самопроизвольного либо принудительного разрушения водоупорных пород, перемычек, обваловки и коммуникаций. Прорывы приводят к частичному или полному затоплению выработки, выводу из строя горнопроходческого оборудования, травмам и гибели персонала.
Основные источники внезапных прорывов: поверхностные водоёмы (реки, озёра, водохранилища), поверхностные ливневые и паводковые воды, подземные водоносные горизонты. Прорывы воды из поверхностных водоёмов характеризуются огромными притоками по зонам тектонических нарушений. Прорывы ливневых и паводковых вод связаны с отсутствием ограждений на поверхности.
Прорывы воды в горные выработки подразделяют на прорывы, не содержащие механических примесей, и на загрязнённые воды со значительным содержанием илистых и песчано-глини-стых частиц. Наибольшую опасность представляют прорывы плывунов, происходящие на контакте плывуна с плотным грунтом или при недостаточной мощности плотных грунтов.
От количества вынесенного материала зависят последствия аварий в выработках: частичное затопление, заиливание либо полное их «запечатывание» на большой протяженности, «захоронение» механизмов и машин, образование пустот в горном массиве, провалов или мульд оседания на земной поверхности.
Наиболее характерные схемы прорывов показаны на рис. 6.5. Обыкновенно, в самом начале внезапного прорыва, притоки воды достаточно незначительны, затем, за короткий промежуток времени (от нескольких десятков минут до нескольких часов), быстро возрастают и достигают своего максимального значения, после чего медленно (в течение нескольких часов или суток) уменьшаются и, в некоторых случаях, прекращаются.
Прорывы незагрязнённой воды по величине притока подразделяются на следующие категории [Мостков, 1992]:
— небольшие — до 100 м 3 /ч;
— средние — 100 ^ 500 м 3 /ч;
— крупные - 500 -ь 1000 м 3 /ч;
— катастрофические — более 1000 м 3 /ч.
Для отстоя, накопления и хранения питьевой воды нередко используются искусственные подземные ёмкости. Первая такая ёмкость, по-видимому, была создана в Норвегии в 1976— 1977 годах. Проведённые норвежскими учёными расчёты показывают, что при объёме ёмкости более 8 тыс. м 3 подземные хранилища оказываются дешевле наземных, устраиваемых в виде стальных или железобетонных резервуаров. На рис. 2.124 приводится план подземного водохранилища объёмом 24 тыс. м 3 .
4
Рис. 2.124. План подземного водохранилища. Квенберг, Норвегия: 1 — резервуар № 1; 2 — резервуар № 2; 3 — резервуар № 3; 4 — вход; 5 — служебные помещения
Такие водохранилища стараются располагать на незастроенных территориях, в прочных скальных массивах, ниже уровня грунтовых вод. Все нарушения сплошности в массиве закрепляются цементацией или химическими методами, нередко даже в очень прочных скальных породах выработку закрепляют и гидроизо-лируют набрызгбетоном. Кроме резервуаров, в состав подземного водохранилища входят: насосная станция, очистные сооружения, склады химических реагентов, ремонтные мастерские и др. помещения. Все служебные помещения проектируют с учётом изоляции от возможного проникновения в них грунтовых вод и загрязняющих веществ. Для разработки породы чаще всего используют механизированный способ или контурное взрывание.
Из резервуаров вода по водопроводным тоннелям подаётся в городскую систему водоснабжения. Использование в системах водоснабжения гидротехнических тоннелей, проходимых закрытыми способами, имеет следующие преимущества:
— прл проходке не нарушается дневная поверхность, сохраняется инженерное благоустройство территории, не нарушаются услович движения наземного транспорта;
— тоннели не подвергаются динамическим, климатическим й температурным нагрузкам и воздействиям, что приводит к уве-личеь;ию надёжности и сроков службы;
— не создаются неудобства населению, проживающему в районе строительства.
В Хельсинки (Финляндия) построены более 50 магистральных и разводящих водопроводных тоннелей с площадью поперечного сечения от 2 м 2 до 21 м 2 . Тоннели небольшого сечения используются как водопроводящие, а сечением более 13 м 2 — как коллекторы с несколькими трубопроводами диаметром от 40 до 100 см.
Водопроводящие тоннели могут применяться не только для водоснабжения, но и для отвода сточных вод и канализации. Они обычно устраиваются самотёчными, с уклоном 10 ^ 30 % и площадью поперечного сечения до 12 м 2 . Использование в канализационной сети безнапорных тоннелей имеет следующие преимущества по сравнению с трубопроводами:
— большая пропускная способность;
— возможность уравновешивания резких колебаний давления потока вследствие большей площади поперечного сечения и предохранения канализационной сети и очистных сооружений от перегрузки;
— значительно более длительный срок эксплуатации;
— свобода выбора трассы и независимость от существующих инженерных сетей, зданий и сооружений;
— тоннель не нарушает дневную поверхность и не ограничивает свободу землепользования.
Для отстаивания сточных вод и выравнивания потоков, препятствующих внезапному увеличению нагрузки на очистные сооружения и проникновению сильно загрязнённых поверхностных вод в водоносные горизонты и водные системы, используются запруды (рис. 2.125). Поток может регулироваться шлюзами, установленными в запруде, или регулируемым подкачиванием.
В системах водоснабжения и водоотведения, кроме тоннелей, нередко используются скважины, в которых устанавливают кислотоупорные стальные трубы. Использование скважин целесообразно при организации наиболее короткой связи тоннеля или подземного резервуара с поверхностью, особенно на участках с геологически неустойчивыми грунтами, при строительстве под железными и автомобильными дорогами, под зданиями и сооружениями или в непосредственной близости от них, в сложных инженерно-геологических условиях.
В странах Скандинавии скважины широко используются для отвода сточных вод и соединения водопроводящих тоннелей друг с другом (рис. 2.126).
В системах водоснабжения, водоотведения и канализации нередко используются подземные насосные и очистные станции, главные задачи которых: минимальное загрязнение окружающей среды, ненарушение
дневной поверхности, максимальная интеграция в инженерные системы города и минимальные затраты на эксплуатацию. Одна из возможных схем канализационной насосной станции приводится на рис. 2.127. В состав станции входят: резервуары-отстойники, аэротенки, сооружения доочистки, вспомогательные и транспортные тоннели и шахты, технические помещения. Очищенные сточные воды отводятся по сбросным тоннелям. В большинстве случаев такие тоннели проектируются самотечными, по возможности, без обделки или с набрызгбетонной крепью.
Постоянные температура и влажность, высокая сейсмоустой-чивость, низкая проницаемость и экранирующие свойства горных пород обуславливают использование подземного пространства в самых различных отраслях хозяйственной деятельности человека. В г. Цхалтубо (Грузия), в пос. Солотвино (Закарпатье), на Урале горные выработки и естественные пещеры используются для лечения различных сердечно-сосудистых заболеваний и заболеваний дыхательных путей. Многие сельскохозяйственные культуры, а также бройлеров и рыбу выращивают в отработанных рудниковых шахтах у г. Кривой Рог, вблизи Арзамаса, на Урале, в Кемеровской области, других регионах нашей страны. В последние годы всё более широкое применение находит выращивание в подземных выработках шампиньонов. В условиях подземных хранилищ наиболее полно сохраняются свойства дорогих марочных вин и коньяков.
Нередко подземное пространство используют для размещения объектов научного назначения, в первую очередь — физических лабораторий. Так, в Московской области построен ускорительно-накопительный комплекс, представляющий собой тоннель протяжённостью 23 км и диаметром 5,1 м на глубине 25— 60 м. В долине р. Баксан на глубине около 2 км устроена многоцелевая нейтринная лаборатория, состоящая из тоннеля длиной 4 км и двух многоярусных камерных выработок шириной 23,5 м и высотой 16,3 м. Аналогичные подземные установки имеются в Финляндии, Швейцарии, США, других ртранах. Например, лаборатория—ускоритель Хельсинского университета состоит из наземного здания с мастерскими и научными кабинетами, вертикального шахтного ствола, в котором установлен основной генератор и магнитный анализатор, подземных выработок для разме-: щения различного научно-исследовательского оборудования. В 1957 году запущен в эксплуатацию первый ускоритель частиц в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН — «Conseil Europuenpourla Recherche Nucluaire» (CERN)), расположенном на границе Франции и Швейцарии.
В 1988 году в составе комплекса был возведён новый ускоритель, представляющий собой кольцевой тоннель длиной 27 км на ; глубине около 100 м (рис. 2.134). В ноябре 2000 года началось переоборудование ускорителя и строительство четырёх эксперимен тальных установок ATLAS, CMS, ALICE и LHC-B (рис. 2.135) \ Около г. Бишкек находится обсерватория института Сейсмо-’ логии АН Кыргизстана. Вблизи Хельсинки построен подземный научный комплекс Государственного технического исследова- 1 тельского центра Финляндии, включающий в свой состав камер-\ ные выработки для размещения лабораторий, соединённые си–, стемой тоннелей, мастерские, помещения для обслуживающего \ персонала, контрольный пункт, управляющий системами жизне- I, обепечения центра. Общий объём подземного научного комплек-’ са около 125 тыс. м 3 . Проектом предусмотрено использование • помещений центра в качестве убежища на особый период.
Подземное пространство может использоваться не только в научных, но и в учебных целях: в университете штата Миннесота (США) под землёй находятся учебные помещения факультета «Гражданское и шахтное строительство». Они представляют со-
Рис. 2.134. Подземный ускоритель частиц в ЦЕРН. Внутренний вид
Рис. 2.135. Подземный ускоритель частиц в ЦЕРН. Схема размещения сооружений
бой многоярусное подземное сооружение, расположенное в двух зонах (верхней и нижней), связь между которыми осуществляется через два вертикальных ствола.
Отработанные соляные и известковые шахты используются для размещения нетрадиционных источников электроэнергии. G этой целью в ночное время в подземные ёмкости закачивается воздух, который днём пропускается через турбины электрогенератора. По этому принципу работают две небольшие электростанции, построенные в США и Германии. В настоящее время вблизи города Нортон в Штате Огайо (США) ведётся строительство подземного аккумулятора воздуха для электростанции мощностью 2700 МВт (рис. 2.136). Для этого используется заброшенная известковая шахта, разрабатывавшаяся в период с 1947 по 1976 годы. Предполагается, что в ночные часы и в выходные дни в подземную полость объёмом около 10 7 м 3 , расположенную на глубине около 1 км, специальными насосами с поверхности земли будет закачиваться сжатый воздух. В дневное время или в случае непредвиденных обстоятельств сжатый воздух будет подаваться на турбины электрогенератора, находящегося на поверхности земли. Главная трудность устройства подобного рода сооружений заключается в обеспечении герметичности внутреннего объёма шахты, водонепроницаемости обделки и способности её конструкций выдерживать внутреннее давление сжатого воздуха.
Рис. 2 .137. Подземный ресторан. Калифорния, США
Там же, в США, под землёй находится золотохранилище Федерального резервного банка в Нью-Йорке, пройденное в скальных породах на глубине 30 м.
В штате Калифорния под землёй располагается фешенебельный ресторан (рис. 2.137).
В г. Хельсинки разработан проект подземного бассейна объёмом около 9 тыс. м 3 , предназначенного для таяния снега. Снег должен сбрасываться в бассейн, пройденный в скальных породах, и таять там под воздействием тепла очищенных сточных вод.
Многие подземные сооружения, естественные и искусственные пещеры, горные выработки являются часто посещаемыми туристическими объектами. Например, достаточно недавно в Хельсинки построена подземная церковь Темппелиаукио, ставшая одной из достопримечательностей города. Наиболее известная искусственная пещера Финляндии «Ретретти» входит в состав культурного комплекса с таким же названием. Пещера представляет собой лабиринт ходов, гротов и залов, включая два концертных зала, ресторан, конференц-зал, выставочные залы, помещения для отдыха. Общая площадь подземной части комплекса более 10 тыс. м 2 . Один из концертных залов пещеры «Ретретти» выполнен в виде островка на подземном озере. Отработанные рудники в окрестностях г. Оутокумпу (Финляндия) также исполь-
; — решение задачи длительной устойчивости сооружения и контроля за напряженно-деформированным состоянием вмещающего массива;
— определение влияния подземного объекта на окружающую ; его природную среду и инженерные сооружения, на весь период ‘■ «жизни» объекта (строительство, эксплуатация, реконструкция,
ликвидация).
Основной целью геомеханического обеспечения является:
— предотвращение аварийных ситуаций;
— повышение безопасности и эффективности строительных работ;
— обеспечение сохранности и нормальных эксплуатационных качеств зданий, сооружений и инженерных сетей, находящихся в зоне влияния подземного объекта.
Работы по геомеханическому обеспечению выполняются в следующей последовательности:
— оценка естественного напряжённо-деформированного состояния (НДС) вмещающего массива;
— прогнозирование изменений НДС в результате строительных работ;
— контроль за процессами, происходящими в массиве и на поверхности.
До начала ведения горнопроходческих работ геомеханическое состояние массива оценивается на основании данных инженерно-геологических и геоэкологических изысканий. Прогноз из-
менений состояния массива выполняется как для условий строительства и эксплуатации подземного сооружения, так и для вероятных аварийных ситуаций (разрушение крепи и обделки, прорывы в тоннель воды или плывунов, развитие карстов и т.п.).
При определении вероятности прорыва воды в тоннель необходимо оценить надёжность водоупора, отделяющего толщу пород, в которых проектируется выработка, от вышележащего водоносного горизонта, с учётом толщины водоупорного слоя, не нарушенного при проходке выработки. В зависимости от расположения подземного сооружения относительно этого слоя, он может деформироваться с образованием трещин (рис. 4.1): при изгибе слоя трещины зарождаются на участках выпуклости кривизны у верхней поверхности слоя и постепенно прорастают вниз; на участках вогнутости трещины зарождаются у нижней поверхности и прорастают вверх (рис. 4.1, а); если водоупорный слой находится в зоне влияния двух выработок, зоны растяжения от каждой выработки могут сливаться (рис. 4.1, б, в). Степень и характер нарушения водоупора необходимо учитывать при оценке его надёжности, выборе расстояния между выработками и технологии производства горнопроходческих работ [Трубецкой, Иофис, 1999].
Одной из наиболее важных задач геомеханического обеспечения является контроль и управление деформационными процессами, протекающими в массиве горных пород и на его поверхности. В процессе возведения подземного сооружения нарушается естественное равновесие массива горных пород, что может приводить к деформациям и подвижкам. При этом, непосредственно над выработкой, образуется зона обрушения (рис. 4.2), над которой породы, прогибаясь, теряют сплошность и в них появляются трещины. Ещё выше толща горных пород расслаивается и слои прогибаются без образования трещин. Расположенные над выработкой здания и сооружения могут претерпевать определённые деформации. Если они не приводят к разрушению зданий и сооружений, не препятствуют их эксплуатации по прямому назначению и не создают опасных условий для находящихся в них людей, то такие деформации называют допустимыми. Величины допустимых деформаций определяются специальным расчётом. Сущность расчёта базируется на зависимости зоны влияния подземного сооружения от глубины заложения: с увеличением глубины заложения растёт зона влияния, но уменьшаются деформации поверхности. Затем рассчитывают де-
Рис. 4.1. Формы деформирования водоупорного слоя при различных расположениях выработок: 1 и 2 — трещины в слое, развивающиеся от его верхней поверхности, 3 и 4 — трещины, развивающиеся от нижней поверхности слоя, 5 и 6 — выработки
формации сооружений, находящихся в зоне влияния выработки. Далее определяют величину оседания горных пород над кровлей тоннеля, при которых деформации земной поверхности не превысят допустимых значений. На основании полученных результатов выбирают способ ведения проходческих работ, виды крепи, типы применяемых машин и механизмов.
Подземные воды представляют собой наиболее динамичную компоненту геоэкологической среды, влияние которой особенно
Рис. 4.2. Области сдвижения горных пород: 1 — зона обрушения, 2 — зона трешинообразования, 3 — область прогиба, 4 — область сдвижений
сильно проявляется в условиях плотной застройки городских территорий. При разработке проектов строительства подземных и заглублённых сооружений необходимо проводить прогнозирование гидрогеологических условий осваиваемой территории на разные периоды времени:
краткосрочное прогнозирование — на период производства работ нулевого цикла;
среднесрочное прогнозирование — на период выполнения основных зтроительно-монтажных работ и ввода объекта в эксплуатацию;
долгосрочное — на период эксплуатации объекта.
Срок прогноза во многом определяет его точность: чем больше срок, тем меньше точность прогноза. Поэтому составленные прогнозы необходимо корректировать на основании гидрогеологического мониторинга, формирования и использования информационного банка данных.
Недостаточно полное изучение и учёт инженерно-геологических и гидрогеологических условий района строительства может привести к катастрофическим последствиям, как, например, это произошло в 1998 году при строительстве тоннеля диаметром 4 м, идущего под улицей Большая Дмитровка от Охотного ряда до Страстного бульвара в Москве. Тоннель длиной 740 м сооружался щитовым способом в условиях плотной городской исторической застройки на глубине 20—30 м. При внезапной встрече с водоносными песками, проникшими в тоннель, на поверхности произошло образование воронки диаметром около 30 м и объёмом около 500 м 3 .
В 1995 году произошло разрушение и затопление центральной части перегонного тоннеля метрополитена в Санкт-Петербурге, пересекающего палеодолину в районе станции «Площадь Мужества». В качестве причин специалисты рассматривают совместное действие несовершенства конструкции тоннеля,, построенного в 1971—1975 годах, и проявления ряда инженерно-геологических и гидрогеологических факторов, проигнорированных при проектировании.
2. Во время строительства — экологическая оценка: технологии производства работ, ликвидации строительной площадки, общего благоустройства территории. Например, при возведении горного тоннеля Адлер в Швейцарии вынутую породу использовали для засыпки отработанного гравийного карьера в зоне северного портала тоннеля. Гумусовые почвы, разработанные на участке открытых работ, использовали для рекультивации территории, нарушенной при строительстве, что позволило восстановить первоначальный ландшафт и провести на отдельных участках дополнительные лесопосадки [Дайджест зарубежной информации, 1996].
Наиболее существенное вмешательство в экологию подземного пространства происходит на этапе строительства подземного сооружения, т.к. последствия техногенного вмешательства в существующую экосистему носят необратимый характер. При ведении подземных работ в городских условиях, кроме этого, необходимо обращать внимание на сохранность зданий и сооружений и на изменение гидрогеологического режима подземных вод.
С точки зрения экологичности все технологии производства подземных работ можно подразделить на:
технологии, неучитывающие экологические требования;
технологии, учитывающие экологические требования в неявном виде;
технологии, в которых экологичность вторична по отношению к экономичности;
технологии, направленные на минимизацию негативного влияния на природную среду.
Многие годы при строительстве подземных сооружений использовались технологии 1-го и, частично, 2-го типов. Никак не учитывалось изменение сплошности скального массива при проведении буровзрывных работ, влияние цементационных завес и
дренажей на гидравлический режим подземных вод, возможность полного осушения водоносных горизонтов и многое другое. Влияние возводимого подземного сооружения на экологию подземного пространства учитывалось лишь в том случае, если изменение инженерно-геологических и гидрогеологических условий вмещающего массива могло сказаться на надёжности и безопасности самого сооружения.
В последние годы, как за рубежом, так и в нашей стране, приоритет отдаётся технологиям 3-го и 4-го типов. Согласно МГСН 1.01-98 «…при разработке проектной документации должна обеспечиваться приоритетность вопросов охраны окружающей среды, рационального природопользования, защиты здоровья и формирования экологически безопасной среды обитания». При выборе способа производства работ всё чаще предпочтение отдаётся наиболее экологичным способам строительства. К ним можно отнести:
1. строительство стволов бурением;
2. способы бестраншейной прокладки инженерных коммуникаций;
3. способ «стена в грунте»;
4. новоавстрийский тоннельный метод (НАТМ);
5. опережающий экран;
6. щитовой и механизированный способы проходки, в том числе с пригрузом забоя.
Применение специальных методов строительства в сложных инженерно-геологических условиях, в частности, пеногрунтово-го пригруза забоя при щитовой проходке перегонного тоннеля метрополитена, расположенного в аллювиальных породах в г. Валенсия (Испания), позволило выдержать средние значения допустимых просадок земной поверхности в пределах 3 мм. Использование мылообразной пены, помимо снижения проницаемости и повышения устойчивости грунтового массива, повышает вязкость вынимаемой породы. При этом улучшаются её технологические свойства, снижается абразивность песчаных и гравийных фракций, повышаются эксплуатационные характеристики проходческого комплекса в целом.
Экологически безопасные технологии строительства и эксплуатации подземных объектов позволяют достичь нового уровня освоения подземного пространства за счёт:
— более широкого использования подземного пространства, как среды обитания человека;
— расширения областей применения щитовой и механизированной проходки и НАТМ;
— творческого использования подземного пространства, строительства подземных сооружений нового поколения и развития подземных инфраструктур с учётом требований экологии;
— применения современных подходов к проектированию подземных сооружений, базирующихся на таких дисциплинах, как подземная архитектура, строительная геотехнология, геоника* и пр.
Ещё одним важным аспектом подземной экологии является защита подземных выработок и помещений от повышенных концентраций радона**. Радон повсеместно поступает в атмосферу из толщи земли, однако его концентрации в атмосферном воздухе весьма незначительны. В закрытых подземных помещениях эти концентрации, достигнув определённых величин, могут нанести ущерб здоровью людей.
Наиболее эффективным способом снижения концентрации радона является правильно подобранная и направленная вентиляция. При этом не рекомендуется организовывать циркуляцию по помещению одного и того же воздуха. Количество радона, поступающего из подземных вод, снижают путем тщательно организованной и выполненной гидроизоляции и дренажа.
* Геоникой называется новое научное направление в изучении подземного пространства, базирующееся на достижениях строительной геотехнологии и теории проектирования и освоения недр.
** Радон — инертный радиоактивный газ, не имеющий запаха, вкуса и цвета. Он выделяется из радия — одного из продуктов распада урана, трудно образует соединения с другими веществами, но при этом сам разлагается на изотопы полония, свинца и висмута, называемые недолговечными продуктами распада радона. Изотопы радона и полония являются а-активными, свинца и висмута — (J- и у-активными и представляют собой взвешенные частицы и свободные ионы, проникающие в организм человека через дыхательные пути.
Небольшое количество урана и радия присутствует, практически, в любом грунте или скальной породе. Часть газообразного радона, образующегося при распаде радия, высвобождается и перемещается по порам и трещинам. В воздух зоны проходческих работ радон может попадать из подземных вод или со стен выработки.
В последние десятилетия при строительстве подземных сооружений как в нашей стране, так и за рубежом, всё большее внимание уделяется информационному обеспечению строительства. Причинами протестов местного населения против строительства являются: шумы, производимые буровым, вентиляторным и компрессорным оборудованием и возникающие при работе строительных машин, механизмов и при проведении буровзрывных работ; пыль, поднимаемая при строительно-монтажных работах, а также некоторые социальные и субъективные факторы. С этими проблемами сталкиваются как отечественные, так и зарубежные тоннелестроители, что приводит к необходимости проведения разъяснительных бесед с местными жителями и широкого распространения информации о строительстве. При строительстве тоннеля Бирменсдорф вблизи Цюриха (Швейцария) протяжённостью 5,4 км нормальное ведение работ стало возможным только после подробных разъяснений и детального информирования местного населения о выполняемых работах [Datteln, 1998]. В США при проектировании и строительстве подземных сооружений в обязательном порядке учитываются влияние на окружающую среду и мнение населения, живущего в районе строительства [Brierley, Smith, 1998]. Финскими строительными нормами рекомендуется заблаговременно уведомлять жителей домов, расположенных в радиусе не менее 100 м от места ведения подземных работ. В уведомлении должны указываться: назначение строительной площадки, фирма-строитель, подрядчик, сроки строительства и телефоны для получения дополнительной информации и подачи возможных жалоб [Саари, Рейнисто, Лайне, 1993]. Считается, что правдивая информация о проходческих работах позволит ослабить предвзятое к ним отношение и сократить количество жалоб со стороны местного населения.
3. На период эксплуатации — разработка системы управления окружающей средой в соответствии с ГОСТ Р ИСО 14001-98. Система управления окружающей средой является общей частью административного управления и включает в себя необходимые организационные структуры, разработанные процедуры и ресурсы для разработки, реализации и поддержания программы экологической безопасности подземного объекта на весь период эксплуатации.
Например, при проникновении воды из эксплуатируемого подземного сооружения в горный массив возможно частичное или полное разрушение горных пород за счёт химической суффозии, приводящей к образованию карстов. Наибольшей растворимостью обладают: галоиды (каменная и калийная соли), сульфаты (гипс, ангидрит) и карбонаты (известняки, доломиты, мергели, мел). На рис. 43 приводится пример образования карста за счёт проникновения воды из напорного тоннеля в горный массив, содержащий включения гипса. На участке длиной 4 м произошло опускание подошвы тоннеля на 15 см. После удаления повреждённой части облицовки была обнаружена карстовая полость шириной 2 м и глубиной в несколько метров. Полость была забетонирована, а на участке тоннеля длиной 69 м была выполнена дополнительная железобетонная облицовка [Волков, Воро-нецкий, Зурабов, Бугаева, 1945].
4. На период реконструкции или ликвидации объекта — учёт влияния процесса реконструкции или ликвидации подземного сооружения на сложившуюся экосистему.
В последние годы одной из наиболее важных проблем городских агломераций становятся неиспользуемые и заброшенные подземные сооружения: подвалы зданий, штреки метро, вентиляционные ходы, неиспользуемые подземные сооружения промышленного, гражданского и специального назначения, в частности,
Рис. 4.3. Пример карстовой полости, образовавшейся из-за утечки воды йз тоннеля в массив.
объекты гражданской обороны [Конюхов, Говорова, 2000]. «Инструкция о порядке ликвидации и консервации подземных сооружений, не связанных с добычей полезных ископаемых», утверждённая Постановлением Госгортехнадзора России № 34 от 02.06.98 г. предусматривает необходимые мероприятия, в том числе экологической направленности, связанные с ликвидацией и консервацией подземных сооружений. В проекте ликвидации или консервации подземного сооружения должны быть разработаны технические решения и мероприятия по:
— обеспечению устойчивости выработок или их искусственному обрушению для предотвращения провалов и недопустимых деформаций земной поверхности;
— предотвращению загрязнений геологической, гидрогеологической среды и водных объектов;
— ликвидации провалов, трещин, локализации опасных участков;
— рекультивации нарушенных территорий;
— предотвращению попадания в подземные выработки людей и животных.
При ликвидации подземных сооружений под застроенными территориями необходимо предусматривать закладку (заполнение) выработок, расположенных выше безопасной глубины. При этом необходимо предусмотреть техническое обеспечение наблюдений за состоянием подземного сооружения и его влияния на окружающую среду (горно-экологический мониторинг) на период консервации или стабилизации гидродинамического режима и процессов сдвижения горных пород и земной поверхности при ликвидации подземного сооружения.
Несмотря на принятие соответствующих законодательных положений анализ современного состояния подземного пространства Москвы, Санкт-Петербурга, Самары и других городов нашей страны указывает на практически полное отсутствие своевременно проведённых мероприятий по ликвидации или консервации подземных выработок. Существующая ситуация приводит к многочисленным провалам земной поверхности и возникновению аварийных ситуаций.
5. повторное использование подземных сооружений и отработанных горных выработок
Как уже было показано выше, в последние годы одной из наиболее важных проблем городских агломераций становятся неиспользуемые и заброшенные подземные сооружения различного назначения.
Отработанные подземные горные выработки и неиспользуемые по прямому назначению подземные сооружения (в первую очередь объекты гражданской обороны и специального назначения) являются потенциальной средой для размещения различных объектов и сооружений. Это могут быть:
— хранилища (холодильники, склады, резервуары воды, нефти, газа, нефтепродуктов, аккумуляторы различных видов энергии);
— объекты промышленности (предприятия стройиндустрии, радиоэлектроники и приборостроения, лёгкого и среднего машиностроения, оборонного назначения, высокоточные производства);
— ГЭС, ТЭС, ГАЭС, ПАЭС;
— гаражи, автостоянки, предприятия автосервиса;
— предприятия по переработке и утилизации вредных и радиоактивных отходов;
— убежища на особый период, сооружения гражданской обороны;
— спортивные и культурно-зрелищные объекты, сооружения торговли, культурно-бытового обслуживания населения;
— учебные, Научно-исследовательские, экспериментальные и др. объекты.
В соответствии со СНиП 2.01.55-85 «Объекты народного хозяйства в подземных горных выработках» наиболее перспективными для этих целей являются выработки, отвечающие следующим требованиям:
— закреплённые, поддержание которых не требует дополнительного возведения крепи, или незакреплённые, находящиеся в устойчивом состоянии;
— имеющие габариты не менее 4 м ширины, 2,4 м высоты, суммарной площадью 500 м 2 ;
— горизонтальные или слабонаклонные;
— сухие или частично затопленные из-за отсутствия средств водоотлива (водоприток из незатампонированных скважин и подходных выработок не учитывается).
В первую очередь предпочтение отдаётся горным выработкам, пройденным при разработке гипса, известняка, каменной и калийной солей, рудных месторождений, не подлежащие закладке, обрушению или затоплению; околоствольным дворам, камерам и капитальным выработкам действующих угольных шахт, специальным подземным сооружениям тоннельного и камерного типов.
Для хранения нефтепродуктов могут использоваться выработки следующих типов:
1. отработанные камеры рассолопромыслов:
— имеющие близкую к правильной форму поперечного сечения, при диаметре камеры не менее 20 м;
— располагающиеся в массивах каменных солей, не имеющих посторонних включения (битумов, сульфидов, солей калия и магния);
— не имеющие обрушений кровли и стен;
2. околоствольные дворы, камеры и капитальные выработки отработанных и действующих предприятий по добыче полезных ископаемых:
— закреплённые каменной, бетонной или железобетонной обделкой при полном демонтаже оборудования и аппаратуры;
— не имеющие обрушений кровли и стен;
— не пересекаемые крупными трещинами и разломами.
В частности, возможно вторичное использование незадей-ствованных выработок функционирующего горного предприятия по добыче полезных ископаемых — на другом горизонте или участке шахтного поля. Сочетание добычи полезных ископаемых с вторичным использованием выработок является достаточно
рациональным решением, позволяющим существенно повысить комплексность использования недр.
Для размещения только защитных сооружений гражданской обороны могут использоваться горные выработки, не подвергающиеся затоплению шахтными и поверхностными водами, за-газовыванию вредными, взрывчатыми и возгорающимися газами, имеющие габариты не менее 2 м ширины, 1,8 м высоты и . площадь, достаточную для размещения не менее 10 укрываемых людей.
Запрещены к повторному использованию следующие виды выработок:
находящиеся в зонах возможных затоплений паводковыми водами, в том числе и при внезапном разрушении гидротехнических сооружений;
пройденные в сильно обводнённых, слабых, неустойчивых, закарстованных горных породах с интенсивными оползневыми явлениями, а также породах, склонных с самовозгоранию, горным ударам, выделяющим агрессивные вещества, вредные, взрывчатые и возгорающиеся газы, имеющие повышенную радиоактивность;
пересекающие участки с большими тектоническими нарушениями.
В табл. 5.1 приводятся минимальные размеры некоторых видов выработок, допустимых для повторного использования.
Повторное использование подземного пространства базируется на приспособлении уже имеющихся техногенных ёмкостей для новых целей. При этом важную роль играет формирование планировочных решений размещения будущей инфраструктуры в уже существующих сооружениях. Нередко это приводит к выполнению дополнительных проходческих работ, особенно в горных выработках, которые не предназначались для вторичного использования (рис. 5.1, а,б,в). При перепрофилировании подземных объектов различного назначения такие работы, в большинстве случаев, практически исключены (рис. 5.1, г,д). Наиболее оптимальные варианты планировочных решений представлены в табл. 5.2. На рис. 5.2 и 5.3 показаны возможные варианты повторного использования горных выработок и подземных объектов.
Таблица 5.1. Минимальные размеры отработанных подземных горных выработок, допустимых к повторному использованию (по СНиП 2.01.55-85)
|
№ |
Подземные объекты и отдельные помещения |
Минимальные размеры выработок, м |
|
|
Ширина |
Высота |
||
|
1 |
Цеха: механический, инструментальный, автоматизации и механизации, ремонтно-инструментальный |
6,0 |
3,6/4,8* |
|
2 |
Цеха: ремонтно-механический и заготовительный |
7,0 |
4,2/5,4 |
|
3 |
Лаборатории, вспомогательные помещения |
6,0 |
3,0 |
|
4 |
Складские помещения, вычислительные комплексы |
4,0 |
3,0 |
|
5 |
Архивы, книгохранилища |
4,0 |
2,5/4,5 |
|
6 |
Музейные хранилища |
4,0 |
4,0 |
|
7 |
Склады консервированной продукции |
5,0 |
4,8 |
|
8 |
Зернохранилища |
8,0 |
6,0 |
|
9 |
Холодильники и склады продовольствия |
5,0 |
3,2 |
|
10 |
Винохранилища |
6,2 |
3,6 |
|
11 |
Грибницы |
3,0 |
2,2 |
|
12 |
Инкубаторы |
4,0 |
2,2 |
|
13 |
Стоянки |
||
|
легковых автомобилей |
6,0/4,5** |
2,2 |
|
|
автобусов особо малого класса |
6,5/5,0 |
2,2 |
|
|
автобусов малого класса |
10,5/5,5 |
3,2 |
|
|
грузовых автомобилей малой грузо- |
6,5/5,0 |
3,2 |
|
|
подъёмности |
|||
|
грузовых автомобилей малой и средней |
9,2/5,2 |
3,4 |
|
|
грузоподъёмности |
|||
|
грузовых автомобилей большой грузо- |
9,5/6,0 |
3,6 |
|
|
подъёмности |
* Высота помещений в числителе — без применения подвесного оборудования, в знаменателе — при применении подвесного оборудования.
** Ширина помещений в числителе — при однорядной расстановке транспорта под углом 90° к оси проезда, в знаменателе — под углом 45° к оси проезда.
Рис. 5 .1. Примеры планировочных решений подземных объектов, размещаемых в отработанных горных выработках:
а — упорядоченная конфигурация, б — неупорядоченная конфигурация, в — схема возможного упорядочения неупорядоченной конфигурации, г —горные выработки, пройденные по заданным параметрам, д — архитектурная организация горной выработки для повторного использования
Всё вышеперечисленное, в первую очередь, относится к отработанным горным выработкам. Однако в крупных городах и городах-мегаполисах существует значительное число неиспользуемых подземных сооружений самого различного назначения. Часть из них, в первую очередь объекты гражданской обороны, законсервированы и находятся под наблюдением специалистов. Другие — в основном, неиспользуемые при эксплуатации вспомогательные выработки строительного периода: камеры, шахтные стволы, руддворы и т.п. — надёжно закреплены и не пред-
ставляют опасности для геоэкологической среды городов. Третьи — заброшены (нередко забыты или невыявлены при инженерных изысканиях). Именно они, в большинстве случаев, проявляются провалами дневной поверхности, деформациями зданий и сооружений и являются потенциально опасными для геоэкологической среды городов. В любом случае, неиспользуемые подземные сооружения представляют собой огромный резерв подземного пространства, которое, при относительно незначительных и недорогих доработках (по сравнению со стоимостью строительства нового объекта), может быть использовано для размещения объектов торговли, культурно-бытового обслуживания населения, складов, хранилищ и т.п. И здесь может быть широко использован опыт зарубежных стран. В первую очередь это касается сооружений гражданской обороны.
В 1970—1980-е годы в Москве были построены несколько десятков подземных убежищ, многие из которых в настоящее время простаивают. Все эти объекты находятся в густонаселённых, в основном «спальных», районах с не всегда широко развитой инфраструктурой. Существующие подземные убежища могут
|
№ |
Наименование |
Схема |
Условные обозначения |
|
7 |
Радиально- |
\ 1 / |
|
|
кольцевая |
|||
быть переоборудованы под торговые комплексы, учреждения культурного и бытового обслуживания, объекты сервиса, склады, автостоянки, спортивные клубы, развлекательные заведения. Примером подобного подхода могут служить Мурманск и некоторые подмосковные города, где многие подземные убежища используются под склады.
В пределах исторического центра крупных городов немало подземных ходов, имеющих историческое значение. Многие из них могут использоваться для размещения археологических и исторических музеев, проведения экскурсий и организации туристических маршрутов. Кроме этого, в подземных объектах, имеющих историческое значение и соответствующий интерьер, возможно устройство кафе, ресторанов, сувенирных киосков и пр. Хорошим примером подобного подхода являются катакомбы Одессы, где специально выделенные и изученные участки используются для посещений туристами.
Ещё одной областью применения неиспользуемых подземных сооружений, особенно разветвлённых подземных ходов, является индустрия развлечений. После специальной подготовки интерьера и оборудования, в таких помещениях возможно проведение пейнт-больных и им подобных групповых имитационных игр и соревнований, а также других аналогичных мероприятий.
Таким образом, можно сделать вывод, что неиспользуемые подземные помещения являются потенциальным резервом подземного пространства, которое можно Использовать не только с пользой для геоэкологической среды города, но и получать от их эксплуатации прибыль.
6. надёжность и долговечность подземных сооружений