Підземні споруди
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Підземні споруди

Підземні споруди. Вибір архітектурно-планувальних рішень. способу будівництва, вигляду конструкцій і їх кріплення, гідроізоляції, системи кондиціонування повітря і т.п. визначається в основному призначенням П. с. і властивостями масиву вміщаючих гірських порід (грунтів).

  Сфери застосування. будівництво П. с. ведеться в зростаючих масштабах в більшості промислово розвинених країн, що пояснюється економічністю П. с. в порівнянні з наземними, технічною або виробничою необхідністю, містобудівними умовами, міркуваннями військового характеру і т.д. Підземне розташування споруд доцільне в районах з несприятливими кліматичними умовами (різкі перепади температури повітря, ураганні вітри, тривалі зливи, селеві потоки), крутим рельєфом місцевості. Значний розвиток будівництво П. с. отримало в гірничодобувній промисловості.

загрузка...

  За призначенням П. с. умовно підрозділяються на декілька основних груп: транспортні і гідротехнічні тунелі ; спорудження метрополітену ; електростанції (головним чином ГЕС(гідроелектростанція)); базисні склади і холодильники; об'єкти міські господарства (пішохідні переходи, гаражі колектори і т.п.); резервуари для питної води, нафто- і газосховища, ємкості для поховання шкідливих виробничих відходів; промислові підприємства; лікувальні установи; військові об'єкти. Особливу групу складають П. с. шахт, що розташовуються в околоствольном дворі (електропідстанція, депо, станція водовідливу, медпункт і т.д.) або призначені для транспортного зв'язку поверхневих споруд з очисними забоями (шахтні стволи, капітальні штреки, штольні і т.д.).

  Економічна ефективність підземних електростанцій (в порівнянні з наземними) обумовлена, в першу чергу, скороченням протяжності напірних водоводов, об'ємів бетонних робіт, зниженням витрати матеріалів. Об'єми гірничобудівельних робіт при споруді крупною підземною ГЕС(гідроелектростанція) характеризуються декількома млн. м 3 витягуваних гірських порід (наприклад, об'єм скельної виїмки Інгурі ГЕС(гідроелектростанція) в СРСР, що має потужність 1400 Мвт, — 3,2 млн. м 3 ) . Великими поперечними перетинами (сотні м 2 ) і протяжністю (десятки і сотні м-коду ) відрізняються машинні зали електростанцій. Розрізняють 3 типових схеми підземних ГЕС(гідроелектростанція): кінцева (будівля розташована в кінці траси деривати ) , головна (будівля поблизу водозабору), проміжна (будівля в середній частині траси деривату). Підземними будують також теплові і атомні електростанції (наприклад, в Швеції і Швейцарії). До середини 70-х рр. кількість підземних ГЕС(гідроелектростанція) в світі (експлуатованих і таких, що будуються) досягло 350, їх загальна потужність 4×10 4 Мвт.

  Базисні підземні склади рентабельні завдяки можливості пристосування під них наявних гірських вироблень, стабільності температури довкілля і вологості в підземних приміщеннях, пожежній безпеці, економії наземного простору, зручності охорони і т.п. Розрізняють підземні склади активного і пасивного складування. При активному, систематично здійснюваному складуванні, коли щодоби переробляється велика кількість продуктів і матеріалів, необхідні добре сплановані, значні по розмірах розвантажувальні і вантажні майданчики і безпосередній зв'язок складів з же.-д.(железнодорожний) комунікаціями. Для активного складування ефективно, наприклад, використання горизонтальних гірських вироблень, проведених по вапняках з бортів відпрацьованих кар'єрів . Подібний склад (корисною площею близько 5 га ) розташований поблизу м. Канзас-Сіті (США). Частина складу використовується для зберігання заморожених продуктів при температурі до —32 °С в кількості 25 000 т. Вартість будівництва складу склала приблизно 10% від вартості наземного холодильника такої ж ємкості. У Інкермане (СРСР, Крим) для підземного вінохраніліща використані гірські вироблення заввишки 10—12 м-код і довжиною по 200 м-коду, утворені після виїмки вапняку-черепашника. При пасивному складуванні доцільно використовувати вироблення відпрацьованих шахт, зв'язок з якими здійснюється через вертикальні стволи. Місткість таких складів 10 5 —10 6 м 3 . Основні витрати на будівництво підземних складів доводяться на спорудження підхідних вироблень і транспортних комунікацій.

  Підземний простір міст освоюється все зростаючими темпами. Комплексна забудова підземного простору крупних міст дозволяє раціонально використовувати наземну територію, сприяє впорядкуванню транспортного обслуговування населення і підвищенню безпеки дорожнього руху, знижує вуличний шум і забруднення повітря вихлопними газами автомобілів, сприяє підвищенню художньо-естетичних якостей міського середовища. Міські П. с. можна умовно об'єднати в ряд груп: інженерно-транспортні (пішохідні і транспортні тунелі, автомобільні стоянки і гаражі, приміщення вокзалів); сфери обслуговування (магазини, кафе, кінотеатри, виставкові зали, книгосховища, архіви, холодильники, овочесховища, автоматичні телефонні станції і т.п.); промислового призначення і енергетики (окремі цехи, лабораторії, котельні, теплові станції і т.п.); інженерні мережі і споруди (газо- і трубопроводи, бойлерні, калориферні, трансформаторні і газорозподільні станції і ін.); цивільної оборони. П. с. — невід'ємна частина крупного міста. Підземне будівництво дозволяє вивільнити в нових районах значну частину корисної площі. Особливе місце в міському підземному господарстві займають гаражі (часто багатоповерхові). Місткість підземних гаражів може досягати декількох тис. автомобілів, глибина заставляння підлоги нижнього ярусу — 15—25 м. Перспективні вбудовані гаражі, що розміщуються в цокольних і підземних поверхах житлових будинків. Створюються (1974) проекти єдиної загальноміської мережі підземних гаражів і автостоянок (наприклад, для Стокгольма, Парижа, Будапешта). Один з найбільш крупних містобудівних проектів — схема організації і використання підземного простору Москви, розроблена в 1971—73.

  Підземні сховища для нафтопродуктів, природного газу, питної води відрізняються від наземних крупними масштабами по місткості (до декількох млн. м 3 ) . Конструкції підземних резервуарів виконуються з бетону, залізобетону, металу. При підземному зберіганні нафти і ін. горючих речовин економія від зниження випару в короткий термін виправдовує додаткові витрати на будівництво резервуару (детальніше за див.(дивися) в статтях Газове сховище, Нафтосховище ) . Підземні сховища — найбільш ефективний спосіб поховання непридатних для переробки шкідливих промислових відходів атомного, хімічного, металургійного і ін. виробництв. Для цього використовують існуючі соляні порожнини, покинуті вироблення шахт, будують резервуари в глинистих породах; промислові стоки направляють через свердловини в непридатні для використання водоносні горизонти.

  Підземні промислові об'єкти (наприклад, насосні і компресорні станції, ями доменних печей, кесони регенераторів мартенівських печей і т.п.) будуються при неглибокому заставлянні. Великою глибиною заставляння характеризуються підземні заводи, які почали споруджувати за кордоном в 30-х рр. 20 в.; широкий розмах їх будівництво придбало під час 2-ої світової війни 1939—1945, — головним чином в Германії і Японії (до 1945 в Германії налічувалося 143 підземних заводу).

  Підземні лікувальні установи розташовують у виробленнях відпрацьованих шахт, головним чином соляних. Вироблення великого поперечного перетину (камери) пристосовуються під палати для хворих, лікувальні кабінети і т.п. Доцільність підземних медичних установ обумовлена постійністю тиску, вологості і температури повітря, відсутністю бактерійної флори, сонячної радіації, шуму, природною інгаляцією (завдяки насиченості середовища хімічними елементами), обмеженою дією магнітного поля. Це створює мікроклімат, сприятливий, зокрема, для лікування легеневих захворювань (наприклад, в СРСР працює підземна лікарня для хворих бронхіальною астмою, розміщена на глибині 200 м-коду в соляній копальні біля селища Солотвіна в Закарпатті).

  Будівництво і експлуатація П. с. Вибір способу будівництва П. с. залежить в основному від глибини заставляння і призначення об'єкту, гірничотехнічних умов будівельної ділянки. Неглибокі П. с. будують відкритим способом, методом опускної споруди, або в траншеях, під гиксотропнимі суспензіями (див. Тиксотропія ) . П. с. глибокого заставляння і, в особливих випадках, неглибокого (наприклад перегінні тунелі метрополітенів або міські колектори) будуються закритим (підземним) способом.

  При відкритому способі будівництва траншеї і котловани, як правило, закріплюють (горизонтальне кріплення з розпірками — в грунтах сухих і природній вологості, і шпунтовоє — в нестійких водонасичених). будівництво у відкритих котлованах ефективно до глибин 7—10 м-коду при забезпеченні надійного водопониження .

  Із способів будівництва опускною спорудою переважного поширення набув метод опускного колодязя . В СРСР щорік (1973) будується 60—70 опускних колодязів площею 100—13 000 м-коду з глибиною занурення 10—55 м. Прогресивний спосіб будівництва П. с. — з опускним колодязем в тиксотропній сорочці який дає можливість споруджувати колодязі великих діаметрів. Успішно застосовується примусове регулювання опускання колодязя за допомогою системи домкратів, що розташовуються по його периметру. Методом опускного колодязя будують багатоповерхові підземні гаражі, П. с. на металургійних заводах і т.п.

  Метод будівництва П. с., що отримав назву «Стіна в грунті», заснований на здатності тиксотропних суспензій утримувати грунтові стінки обвалення; він полягає в зведенні вертикальних стенів П. с. в траншеях-щілинах до початку розробки грунту усередині споруди. Вживання цього методу доцільне в складних гидрогеологичеських умовах (відпадає необхідність у водопониженні, заморожуванні і т.п.). Він ефективний при будівництві на забудованих територіях невеликих П. с. на значній глибині (зазвичай близько 20 м-код ) транспортних тунелів, пішохідних переходів і т.п.

  Будівництво П. с. може здійснюватися за допомогою буропідривних робіт (див. Проведення гірських вироблень ) , механізованих комплексів (гірські комбайни, щити прохідницькі ) , свердловинними методами (підземне вилуговування, вибухове ущільнення грунтів).

  Порожнини утворені свердловинними методами, використовуються як сховища для нафтопродуктів і зріджених газів, що тому вміщають гірські породи мають бути непроникні, однорідні по складу і хімічно нейтральні до продуктів, що зберігаються.

  Пристосування гірських вироблень відпрацьованих шахт із стійкими вміщаючими породами включає гірничопрохідницькі роботи по випрямленню вироблень, їх розширенню, спорудженню нових (див. Підземна розробка ) . В міцних стійких породах П. с. зазвичай залишають незакріпленими; в окремих випадках застосовують тимчасову крепь (в т.ч. з попередньо-напруженого залізобетону), а також постійні конструкції з монолітного бетону і залізобетону, збірного залізобетону і чавунних тюбінгів (див. Крепь гірська ) .

  Експлуатація П. с. зводиться головним чином до підтримки в нім необхідного мікроклімату, забезпечення штучного освітлення і енергопостачання. Регулювання параметрів повітряного середовища виробляють зазвичай за допомогою установок кондиціонування повітря . Гідроізоляція досягається ущільненням або поліпшенням хімічними добавками матеріалів що укладаються в конструкцію П. с., а також завдяки пристрою водонепроникних перекриттів на зовнішній і внутрішній поверхнях споруди, що захищається. Освітлення, як правило, — люмінесцентне; внутрішні конструкції забарвлюють в світлі тони, владнують декоративні вікна і т.п. При використанні зовнішнього джерела електроенергії встановлюють аварійні агрегати для забезпечення мінімальних потреб силових установок і освітлення. Водовідлив здійснюється дорогою прокладки труб в стінках вироблень або дренажних труб в грунті, звідки вода відводиться до водозбірників і насосів.

  Літ.: Будівництво підземних [шахтних] споруд, М., 1966; Покровський Н. М., Проектування комплексних вироблень підземних споруд, М., 1970; Лубенец Р. До., Посяда B. C., Будівництво підземних споруд, До., 1970; Голубев Р. Е., Використання підземного простору в крупних містах, М., 1973; Комплексне освоєння підземного простору міст. До., 1973; Мостків Ст М., Підземні спорудження великого перетину, М., 1974; Нова технологія і устаткування для будівництва підземних споруд, Л., 1974.

  Л. М. Гейман.