2.3.1. Многоярусные многофункциональные подземные комплексы
В последние годы в подземном пространстве городов размещают многоярусные многофункциональные комплексы объектов культурно-бытового обслуживания населения и инженерного обеспечения современного города.
В состав подземных комплексов включают предприятия торговли, общественного питания и бытового обслуживания, складские помещения, транспортные и инженерные коммуникации и т.п. В зависимости от конкретных условий, подземные комплексы могут иметь от 2 до 6 ярусов. Площадь отдельных ярусов и их высоту устанавливают в зависимости от назначения подземного
объекта. Для перемещения людей внутри комплекса, в ряде случаев, предусматривают эскалаторы и траволаторы.
Многоярусные подземные объекты имеют дневное освещение через атриумы различных конструкций в различных комбинациях с искусственным освещением, цветную отделку. Нередко при их оформлении используются натуральные материалы. Системы транспорта и подъёма обеспечивают перемещение посетителей и обслуживающего персонала внутри комплекса.
Отдельное внимание при проектировании многофункциональных подземных комплексов, предназначенных для постоянного присутствия неограниченного числа людей, уделяется созданию комплексных, многоуровневых систем безопасности.
Общих правил создания подземных комплексов в настоящее время не существует. Каждое конкретное решение уникально и, в значительной степени, определяется местными условиями и генеральным планом развития города. Однако, основываясь на многочисленных примерах проектирования и строительства многофункциональных подземных комплексов как в нашей стране, так и за рубежом, можно рекомендовать следующее размещение объектов, входящих в комплекс, по глубине:
первый от дневной поверхности уровень* — входы и выходы, подземные пешеходные переходы, предприятия торговли, обслуживания, общественного питания, культурно-досуговые центры, т.е. постоянно эксплуатируемые и посещаемые неограниченным количеством людей объекты;
второй уровень — пешеходные переходы, станции метрополитена и пригородной железной дороги, автостоянки и т.п., кратковременно используемые неограниченным количеством людей;
третий уровень — складские помещения, разгрузочные площадки, устройства жизнеобеспечения и нормального функционирования комплекса с постоянным присутствием ограниченного количества обслуживающего персонала;
четвёртый уровень — инженерные коммуникации, эксплуатируемые без постоянного присутствия человека.
Первый уровень может освещаться через атриумы дневного света с частичным использованием искусственного освещения, второй и последующий уровни имеют полностью искусственное освещение.
Наиболее важное значение в отделке помещений и архитектурных решениях должно придаваться сооружениям первого и второго уровней. Здесь, по возможности, необходимо максимально использовать натуральные отделочные материалы, дневное освещение, конструктивные решения, усиливающие впечатление связи с дневной поверхностью.
В качестве примера можно привести пятиярусный подземный комплекс под площадью Карлсплатц в Мюнхене, включающий:
торговые помещения, расположенные в первом ярусе от поверхности, имеющие 12 входов и оборудованные лестницами и эскалаторами;
склады, холодильники и разгрузочные устройства торговых предприятий, кассовый зал железнодорожной станции и станции метрополитена — на втором ярусе;
перроны железнодорожной станции, подземную автостоянку на 800 машиномест, станцию технического обслуживания и автозаправку — на 3-м и 4-м ярусах;
устройства инженерного оборудования (трансформаторные подстанции, аварийные дизель-генераторы, станции кондиционирования воздуха, станции перекачки сточных вод) — на 5-м ярусе.
Для наиболее рационального использования подземного пространства коммуникации различного назначения объединяют в двух—трёхъярусные коллекторные блоки.
Построенный в Москве торгово-рекреационный комплекс «Охотный ряд» включает в себя археологический музей, торговый центр, офисы, предприятия общественного питания и автостоянку (рис. 2.87). С точки зрения местоположения в древнейшей части города, особо сложных гидрогеологических условий, размещения в стеснённых городских условиях между тремя линиями метрополитена с сохранением движения наземного транспорта и полного переустройства подземных коммуникаций на площади более 5 га — подземный комплекс не имеет аналогов в мире. Общая площадь комплекса — около 70 ООО м 2 , включая
1 — тоннель глубокого заложения, 2 — коллектор мелкого заложения
щей требованиям государственных норм и рассчитанной на длительные сроки безаварийной эксплуатации.
Институтом Мосинжпроект для прокладки коллекторных тоннелей используются щиты диаметром 3,6 м и 4 м. Обделка тоннелей возводится из сборных железобетонных блоков. Для повышения водонепроницаемости тоннеля швы между блоками зачеканиваются специальным раствором на основе водонепроницаемых быстротвердеющих цементов. После гидроизоляции швов и тампонирования возводится внутренняя обделка из монолитного гидротехнического бетона (рис. 2.119). Между монолитной железобетонной рубашкой и сборными блоками может укладываться металлоизоляция.
Составной частью схем теплоснабжения являются камеры тепловых сетей. Камеры возводятся из монолитного или сборного железобетона. С внешней стороны стен и днища укладывают металлоизоляцию.
В Москве на глубине порядка 30—35 м (рис. 2.120) построен канализационный коллектор от гостиницы «Метрополь» до Котельнической набережной. Коллектор диаметром 4 м состоит из 2-х участков: от Новой площади до гостиницы «Метрополь», протяжённостью 358 м, и от Славянской площади (бывш. Старая площадь) до Котельнической набережной, протяжённостью 880 м. Промежуточный участок длиной 653 м был выполнен ранее. Вследствие того, что тоннель проходит под р. Яуза и
Рис. 2.119. Конструкция тоннеля щит овой прокладки (диаметр 4 м): 1 — наружная обделка из железобетонных блоков, 2 — внутренняя обделка из монолитного гидротехнического бетона, 3 — гидроизоляция, 4 — торкретбетон, 5 — бетонный пол
Рис. 2.120. Геологический разрез по участку строительства коллекторного тоннеля глубокого заложения в Москве [Неретин, Бузов, 2001]
по всей его трассе размещены жилые и административные здания, в частности: Минтопэнерго, Военная Академия, поликлиника, РАО «ЕЭС России»; была организована наземная геодезическая сеть для контроля за осадками дневной поверхности и деформациями зданий. Вдоль всей трассы тоннеля на каждом здании по определённой схеме устанавливались репера для наблюдения за состоянием самих зданий и их фундаментов; для наблюдения за просадками дневной поверхности устанавливались грунтовые репера. Проведённые измерения показали, что осадки зданий и сооружений по трассе тоннеля и вблизи неё практически отсутствовали.
2.7.2. Системы теплоснабжения и теплоаккумулируюшие ёмкости
За рубежом уже более 30 лет эксплуатируются подземные теплоаккумулирующие ёмкости, представляющие собой изолированные резервуары объёмом от 10 тыс. до 100 тыс. м 3 . Тепло-аккумулирующие свойства скального массива позволяют в течение длительного времени сохранять постоянную температуру воды в резервуарах. Чаще всего используют одно из трёх компоновочных решений:
резервуары мелкого заложения, устраиваемые открытыми способами с применением теплоизоляционных материалов (рис. 2.121, а);
подземные выработки в прочном, плотном, водонепроницаемом скальном массиве (рис. 2.121, б);
система изолированных скважин (рис. 2.121, в).
В г. Керава (Финляндия) с 1983 года эксплуатируется «солнечная деревня», представляющая собой микрорайон из 44 коттеджей. На крышах домов установлены солнечные батареи-накопители с жидкостной циркуляцией. От них тепло передаётся в теплоаккумулиру-ющую ёмкость, представляющую собой подземный резервуар в виде цилиндра диаметром около 10 м, высотой около 20 м , и объёмом 1500 м 3 (рис. 2.122). ; Выработка шахтного типа прой-( дена в прочном скальном мас-; сиве без закрепления стен и днища. Самообеспеченность та-кой системы составляет 50— ; 70 %. Дополнительный подо-грев воды производится элект-< ронагревательными устройствами. Из резервуара тепло по системе скважин, тоннелей и трубопроводов равномерно распределяется по посёлку.
Широкое применение подземные теплоаккумулирующие ёмкости нашли в Швеции. В частности, в 1983 году в г. Лу-му возведено крупнейшее в мире скважинное теплохрани -
Рис. 2.121. Схемы устройства теп-лоаккумулируюгдих ёмкостей в скальных породах: а — резервуар мелкого заложения; б — резервуар глубокого заложения; в — система изолированных скважин
лище объёмом 100 тыс. м 3 (см. рис. 2.121, в). Хранилище используется для сезонного аккумулирования тепла, получаемого от сталеплавильного завода.
Аналогичные подземные теплоаккумуляторы разработаны в нашей стране в ЭНИН им. Г.М. Кржижановского. Они предназначены для создания систем сезонного аккумулирования тепла компрессорных станций в подземных водоносных горизонтах. Аккумуляция тепла осуществляется в водоносном пласте мощностью не менее 10 м, расположенном на глубине до 500 м. Водоносный горизонт должен быть окружён водоупорными пластами.
Рис. 2.122. Система отопления и теплоаккумулирующая ёмкость «солнечной деревни». Керава, Финляндия
Рис. 2.123. Подземный аккумулятор тепла:
1 — тепловой фронт, 2 — эксплуатационная скважина, 3 — водоподготовка, 4 — теплообменник, 5 — разгрузочная скважина, 6 — насос, 7 — дневная поверхность, 8, 10 — верхняя и нижняя граница водоупоров, 9 — водоносный горизонт
При работе такого аккумулятора в режиме зарядки горячая вода от компрессорной станции нагнетается в пласт по эксплуатационной скважине (рис. 2.123, а). Для снижения давления нагнетания и повышения приемистости водоносного горизонта используется разгрузочная скважина.
При работе теплоаккумулятора в режиме разряда (2.123, б), горячая вода из пласта откачивается по эксплуатационной скважине и после водоподготовки поступает в теплообменник, а оттуда тепло отбирается и подаётся к потребителю, а охлаждённая вода закачивается через разгрузочную скважину обратно в пласт. Таким образом, каждая эксплуатационная скважина работает как в режиме извлечения, так и в режиме нагнетания.
Возле села Отроков Новоушицкого района Хмельницкой области, примерно в первой половине XIX в., предположительно графом Мархотским, был устроен искусственный холм, выложенный из известковых плит, с рукотворной пещерой длиной в несколько десятков метров. Подземная часть холма правдоподобно воссоздаёт морфологию естественной карстовой пещеры, с
просторными галереями шириной 1,5—2,5 м и высотой 2—3 м, узкими лазами размером 0,7×0,7 м, подземной речкой и озером, для чего в пещеру был отведён протекавший поблизости ручей. Несколько помещений использовались как жилые комнаты.
Имение «Рябово», расположенное на Румболовской горе (г. Всеволжск Ленинградской области) принадлежало А.Д. Мен-шикову, а после него, с 1818 года, В.А. Всеволжскому. В склонах горы существовали входы в подземные ходы, внутри горы были обнаружены несколько ходов и два зала. Время их создания и назначение неизвестны.
Обширная система подземных ходов существует под Шува-ловским парком на северной окраине Санкт-Петербурга. Легенды приписывают создание этих ходов бывшему владельцу этих мест масону графу Шувалову, однако, возможно, часть из них является остатками оборонительной системы города, возведённой в годы Первой и Второй мировых войн.
Одним из крупнейших подземных сооружений Ленинградской области является построенный в конце XVIII в. Таицкий водовод. Он предназначался для обеспечения водой прудов и гидросистем Царского Села и имел длину порядка 17 км, глубину заложения — от 2,4 м до 17 м. Водовод функционировал около 100 лет и постепенно вышел из строя. В конце 1980-х годов он был восстановлен, но в настоящее время не функционирует.