Строительство подземных сооружений. Строительство подземных сооружений


Подземные сооружения - способы строительства! ⋆ Прорабофф.рф

Подземные сооружения возводят обычно тремя основными способами: открытым, опускным и «стеной в грунте». Выбор способа устройства зависит от глубины заложения и гидрогеологических условий. При открытом способе котлован отрывают со шпунтовым ограждением или естественными откосами. На дне котлована устраивают сооружение. Этим способом возводят сооружения с небольшим заглублением до 15 м и преимущественно в сухом грунте. В остальных случаях применяют способы: опускной или «стена в грунте».

Опускной способ. Сооружение (частично или полностью) возводят вначале в неглубоком котловане или на поверхности, а затем его погружают в грунт на определенную проектную глубину. Погружают способами кессона и опускного колодца.

Способ кессона используют при нежелательных осадках вблизи расположения сооружений или при существовании опасности наплыва грунтовых масс в колодец, в общем, его применяют в скальных, крупнообломочных и сильнообводненных грунтах. Кессонные работы выполняют в следующей последовательности. Сначала сооружается кессонная камера, на потолке которой монтируется шахтная труба и шлюзовой аппарат. Сжатый воздух, нагнетенный в камеру от компрессной станции, вытесняет воду из камеры. Разработку грунта в кессоне ведут вручную или гидромеханическим способом. По мере погружения на потолке сооружают надкессонное строение.

 

Способ опускного колодца. Сооружение возводят на земляной поверхности, соответствуя плану его размещения на отведенной площадке. Внутри сооружения грунт разрабатывают послойно, в результате под воздействием собственной массы оно опускается в грунт. Возводят опускной колодец следующим образом. Вначале под будущее сооружение следует отрыть котлован в глубину 120…150 см, не доходя до водоносных неустойчивых грунтов на 50 см. Затем по контору колодезных стен сооружают звено из железобетона на высоту 100…120 см. В нижней части звена находится скос – ножевая часть. Иногда ножевую часть колодца для лучшего погружения в грунт обрамляют листом или стальным уголком. Чтобы уменьшить трение опускаемого подземного сооружения о грунт, его стенки делают с уступами. Для устройства стен сооружения применяют монолитный железобетон или сборные железобетонные панели. Стены сооружения в зависимости от назначения и заглубления самого сооружения выполняют путем возведения на всю длину или путем наращивания (ярусами) по мере того, как сооружение погружается в грунт.

 

Сооружения диаметром больше 20 м возводят с применением одноковшовых экскаваторов, разрабатывающих грунт внутри колодца и грузящих его в 1,5…2-кубометровые бадьи. На поверхность бадьи поднимают с помощью башенных или козловых кранов и разгружают в автотранспорт или в отвал. При учете того, что экскаватор имеет значительную массу, его в котловане опускают в разобранном виде. Работая во влажных грунтах, для экскаваторной стоянки в котловане сооружают деревянный настил или строят деревянные островки. Чтобы осадка сооружения была равномерной, разработку грунта по периметру ножевой части производят вручную, затем экскаватором грунт грузят в бадьи и краном поднимают на поверхность.

 

Если приток грунтовых вод незначительный и отсутствуют вблизи сооружения, чувствительные к осадкам, то грунт разрабатывают с водоотливом. При интенсивном поступлении в котлован воды через днище разработку грунта осуществляют гидромеханическим способом, применяя эжекторы и реже – эрлифты с дополнительным подмывом.

 

Когда сооружение погружают в грунт, следят за его массой, которая должна превышать силы бокового трения не меньше чем на 25%. Удельная сила трения в ориентировочных расчетах в зависимости от типа грунта равняется 10…30 кН на 1 кв. м. Такие внушительные силы, затрудняющие опускание, а в некоторых случаях делающие его невозможным, преодолевают различными способами. Например, нижние части колодцев утяжеляют или используют массу наземного сооружения, предусмотренного проектом, над колодцем; также применяют вибрацию, подмыв или устраняют шероховатости наружной колодезной поверхности, покрывая ее специфическими составами. Силы трения между опускным колодцем и грунтом уменьшают еще с помощью тиксотропной рубашки. В этом случае у колодца нижнюю часть изготовляют шире толщины стены на 5…10 см и в сформировавшуюся полость между наружной поверхностью подземного сооружения и грунтом нагнетают коллоидный раствор. Он образует рубашку, которая снимает силы трения по колодезной боковой поверхности. Остаются силы трения только в пределах ножевой поверхности, составляющая примерно 10…13% всей поверхности колодца.

 

Метод погружения опускного колодца в тиксотропной рубашке лучше, чем традиционный метод сооружения опускного колодца, т. к. он позволяет снизить стоимость работ на 16…20%, затраты труда на 36%. Во время опускания колодца организовывают постоянное наблюдение за скоростью и вертикальностью колодца. Если он завис в верхней части, то грунт в отстающей стороне ножа выбирают или размывают водой. Ее подают по трубам, которые установлены со стены (с ее внешней стороны). Иногда чтобы увеличить массу колодца, его зависшую сторону утяжеляют с помощью пригрузов из железобетонных блоков. В крайних случаях зависший колодец опускают путем создания искусственных динамических колебаний почвы направленным взрывом взрывчатого вещества в стороне от сооружения. 

 

После того, как нож колодца достигнет проектной отметки, днище бетонируют. Оно изолирует подземное помещение от грунтовой воды. Укладку бетонной смеси в колодце, погружаемой с водоотливом, выполняют на осушенном основании. При этом принимают меры, не позволяющие омывать его грунтовыми фильтрующимися водами. При удалении грунта из колодца без водоотлива и нахождении его нижней части под водным слоем смесь из бетона укладывают в плиту колодезного днища, используя метод подводного бетонирования. После того, как бетон достигнет достаточной прочности, производят следующие операции: откачка воды из колодца, покрытие плиты водоизолирующей пленкой и пригружение ее бетонным слоем.

 

Метод «стена в грунте». Сначала в грунте возводят ограждающие стены подземного сооружения, а после под их защитой осуществляют разработку грунтового ядра, устраивают днище и сооружают внутренние конструкции. Ограждающие стены являются как бы еще и фундаментом (опорой) подземного сооружения. 

 

В России применяют два вида стен, возводимых методом «стена в грунте»: 1) траншейные – сплошная стена из монолитного бетона или железобетонных сборных панелей; 2) свайные – сплошной ряд буронабивных винтовых свай с Иваново, установленных вертикально.

 

В зависимости от свойств и влажности грунта используют два способа возведения стен методом «стена в грунте» – сухой и мокрый. Сухим способом строят стены в устойчивых маловлажных грунтах, при этом глинистый раствор не требуется. Стены подземного сооружения в неустойчивых водонасыщенных грунтах возводят мокрым способом. Чтобы неустойчивый грунт не обрушался в процессе его разработки и при укладке смеси из бетона, стенки траншей обычно закрепляют. Заполняют траншею глинистым раствором, защищающий грунт от обрушения. Благодаря этому такие работы, как водопонижение, забивка шпунта и замораживание не выполняются. При мокром способе качество и ведение работ зависят от технологической характеристики глинистого раствора, точнее, от его способности кольматировать, заключающаяся в отложении на поверхностях и в порах грунта принесенных частиц глины, создавая в ней водонепроницаемую пленку в толщину от 2 до 5 мм. Такими свойствами владеют бентонитовые глины Кавказских месторождений.

 

Железобетонные монолитные стены возводят с разбиванием их на захватки длиной от 4 до 6 м, отделяющихся друг от друга с помощью железобетонных свай или инвентарной перегородки. Затем грунт, находящийся под глинистым слоем, извлекают из этой траншейной захватки, после производят установку арматурных каркасов, и смесь из бетона укладывают методом ВПТ (вертикально перемещающейся трубы). При бетонировании следует соблюдать очередность: вначале бетонирую четные, а после нечетные траншейные захватки, стыкующиеся между собой. Свайные стены строят путем последовательного бурения и бетонирования свай, выполняя работы насухо в устойчивых маловлажных грунтах или применяя глинистый раствор в неустойчивых водонасыщенных грунтах.

 

Траншеи, защищенные глинистым раствором, разрабатывают землеройными машинами общего назначения (грейферами, драглайнами и обратными лопатами), буровыми станками ударного и вращательного бурения, специальными ковшовыми и фрезерными установками. Трудоемкость работ, связанных с устройством ограждающих конструкций подземного сооружения методом «стена в грунте», снижают с помощью сборных железобетонных панелей. Устанавливают панели в открытую траншею, между собой их соединяют, пазухи (пространства за стеной) и полости под панельной подошвой по направлению снизу вверх заполняют, используя метод ВПТ с тампонажными растворами, которые имеют хорошую подвижность. 

 

Устройство подземных сооружений способом «стена в грунте» относится к скрытым работам. Качество работ устанавливают после того, как извлекут грунт из котлована. Поэтому здесь для качества необходимо контролировать и уделять большое внимание каждому рабочему процессу. В проекте сооружения по контролю качества включают следующие требования: 1) проверка характеристик траншеи, глинистого раствора и зачистки дна до установки армированных каркасов, сборных панелей и укладки бетонной смеси; 2) правильность установки ограничителей между траншейными захватками, удерживающих бетонную смесь от проникновения в смежную захватку.

xn--80ac1bcbgb9aa.xn--p1ai

Подземное строительство

ПОДЗЕМНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО (а. underground соnstruction; н. Tiefbau; ф соnstruction souterraine, travaux souterrains; и. соnstrucciyn subterrбnea) — возведение подземных сооружений. Различают закрытые и открытые специальные способы подземного строительства. Выбор способа подземного строительства зависит от инженерно-геологических условий, в которых располагаются объекты, изменяющихся в большом диапазоне (от плывунов до крепчайших скальных грунтов), глубины заложения, площади поперечного сечения (от 5 до нескольких тысяч м2) и назначения объекта (см. Подземные сооружения). Закрытые (горные) способы осуществляются с использованием буровзрывных работ, проходческих щитов или комбайнов; открытые способы подземного строительства — путём опускания готовых конструкций на заданные отметки (см. Опускные сооружения, Открытый способ строительства).

Проходка выработок с использованием буровзрывных работ (горные способы) заключается в разработке всего сечения за один приём или по частям с установкой при необходимости временной или постоянной крепи. Горные выработки (тоннели) высотой до 10 м, залегающие в крепких скальных грунтах, проходят сплошным забоем. После бурения шпуров по всему поперечному сечению выработки и их заряжания производят взрыв зарядов, затем проветривание тоннеля, уборку и вывозку горной массы, крепление (обделка выполняется на определённом расстоянии от забоя или после окончания проходки всего тоннеля). Способы проходки приведены в табл.

Выработку (тоннель) высотой свыше 10 м в скальных грунтах с коэффициентом крепости f>=4 сооружают способом нижнего уступа. Вначале проходят верхнюю часть выработки и осуществляют крепление свода. Нижний уступ обычно разрабатывают после окончания работ по бетонированию свода, затем выполняют крепление стен и лотка выработки. Имеются решения, позволяющие в ряде случаев совмещать проходку верхних и нижних частей выработки. Способом нижнего уступа могут проходиться выработки высотой менее 10 м, но залегающие в недостаточно устойчивых грунтах (f=2-4). При этом проходка верхней части выработки опережает проходку нижней части на 30-50 метров. В таких грунтах применяют также способ ступенчатого забоя, при котором проходка ведётся ступенями (ярусами) высотой 4-7 м и растягивается по длине выработки на 30-50 метров. Каждый уступ разрабатывается одновременно, продвижение забоя ведётся сразу на всех ярусах.

Выработки (тоннели) небольшой протяжённости (до 300 м) в грунтах с fкp=1-4, оказывающих горное давление, разрабатывают опёртого свода способом или опорного ядра способом. Первый способ применяется для выработок высотой и шириной свыше 5 м, проходимых в грунтах, способных воспринять давление от пят бетонного свода, второй — в тоннелях высотой и шириной свыше 8 м в грунтах, не способных воспринять давление от бетонного свода крепи.

В отдельных случаях на коротких участках применяют способ полностью раскрытого сечения, по которому разработку забоя ведут мелкими элементами с применением деревянной крепи. При проходке выработок (тоннелей) в скальных грунтах крепление осуществляется преимущественно анкерами и набрызг-бетоном, в нарушенных и мягких грунтах — металлическими или железобетонными арочными крепями. На участках неустойчивых грунтов, оказывающих большое горное давление, в геологических разломах, заполненных дроблёным материалом, плывунах и сильно обводнённых грунтах производят предварительное укрепление окружающего массива (путём инъекции глинистыми, цементно-песчаными или химическими растворами, а также замораживанием грунтов), устраивают экран из труб, ведут проходку под сжатым воздухом, применяют искусственное водопонижение и другие специальные способы ведения горно-строительных работ. В качестве крепи выработок в таких условиях используют главным образом монолитный бетон или железобетон.

Способы щитовой проходки применяют при сооружении выработок (тоннелей) диаметром от 2 до 10 м в грунтах с f4. Проходка ведётся на полное сечение с применением щита, т.е. агрегата, представляющего собой передвижную крепь. Грунты разрушают отбойными молотками с выдвижных платформ (немеханизированные щиты) или различного типа рабочими органами (механизированные щиты). Обделка представляет собой сборную конструкцию, состоящую из железобетонных блоков или тюбингов (железобетонных или чугунных), или же конструкцию из монолитного бетона, образовавшуюся в результате прессования бетонной смеси домкратами в осевом направлении при движении щита вперёд.

В неустойчивых песчаных грунтах применяют щиты с рассекающими горизонтальными площадками или специальные герметизированные механизированные щиты, в которых лобовая часть забоя пригружена стабилизирующим раствором (бентонитовым или грунтовым).

К щитовым способам можно отнести и способ продавливания, который заключается в том, что из монтажной камеры, устанавливаемой в начале тоннеля, при помощи мощных домкратов вдавливают в грунт одно за другим готовые, чаще всего цельнозамкнутые звенья железобетонной крепи, ширина звена до 3 м, длиной 1 метр. По мере продвижения производятся разработка грунта в забое и удаление его по готовому тоннелю. Домкраты упираются в вертикальную инвентарную опорную стенку монтажной камеры и опускаемое звено крепи. Первое звено, вдавливаемое домкратами в грунт, имеет специальный нож, изготовленный из высокопрочной стали. При длине выработки более 100-400 м мощность домкратов может оказаться недостаточной для проталкивания всего става звеньев крепи. В этом случае работы производят с применением промежуточных камер, в которых располагаются домкратные станции. Есть примеры продавливания под насыпями крупных секций крепи длиной по 20-30 м сечением 10х10 м навстречу друг другу из портальных выемок. Разработаны различные модификации способа продавливания (проталкивания, телескопического продавливания и др.).

Проходка выработок (тоннелей) кругового очертания диаметром от 2 до 9 м в грунтах средней крепости и крепких (f>4) ведётся с применением горных комбайнов. В отличие от щитов комбайн не имеет хвостовой оболочки и передвигается вперёд по мере разработки забоя с использованием домкратов, распираемых в стенки выработки (тоннеля), по шагающему принципу. При комбайновой проходке крепь применяется анкерная и набрызг-бетонная.

В грунтах средней крепости (f=2-4) выработки некругового очертания проходят комбайнами избирательного действия на гусеничном ходу со стреловидным рабочим органом, оснащённым фрезерной головкой. Погрузочное устройство в виде нагребающих лап, совмещённое с комбайном избирательного действия, перемещает грунт на конвейер, установленный в хвостовой части комбайна, и далее в транспортное средство. Обычно применяют металлическую арочную или сборную железобетонную крепь.

Строительство камерных выработок также ведётся различных горными способами в зависимости от размеров и инженерно-геологических условий (рис. 1).

Строительство в крепких грунтах (f>8) осуществляется преимущественно уступным способом. В первую очередь разрабатывают подсводовую часть камеры. В зависимости от устойчивости грунтов и ширины выработки разработку подсводовой части ведут сплошным забоем (пролёты камеры до 20 м) или с опережением центральной части (пролёты более 20 м). С отставанием от забоя, а в коротких камерах после окончания проходки бетонируют свод. Разработка ядра — уступами высотой 5-10 м в крепких грунтах и 3-4 м в грунтах средней крепости. При проходке применяют преимущественно анкерную и набрызг-бетонную крепи, а в качестве постоянной крепи используют глубокие (10-20 м) анкера, в т.ч. предварительно напряжённые, и набрызгбетон. Для разработки каждого уступа выполняют наклонные съезды (внутри камеры) или устраивают самостоятельные подходные штольни.

Строительство в грунтах средней крепости (f=4-8) производят способом опёртого свода. Подсводовую часть проходят аналогично вышеописанным выработкам (тоннелям) и бетонируют свод, а центральное ядро камеры разрабатывают уступами высотой по 3-5 м с оставлением боковых грунтовых целиков (штросс) у стен, которые затем в пределах каждого уступа разрабатывают в шахматном порядке. В водообильных грунтах при этом способе используют двухштольневую схему, т.е. вначале вдоль камеры проходят штольни в замке свода и по подошве выработки, штольни через каждые 15-20 м соединяют между собой вертикальными породоспусками. Бетонирование производят на каждом уступе.

Строительство в мягких грунтах (f<4) осуществляется с применением способа опорного ядра, т.е. в первую очередь последовательно проходят боковые штольни одна над другой и в них возводят железобетонные стены выработки, затем разрабатывают по способу опёртого свода верхнюю часть сечения и бетонируют свод, который опирается на готовые стены. В последнюю очередь под защитой возведённой крепи камеры разрабатывают её центральное грунтовое ядро (основной массив). В Ленинграде для строительства односводчатых станций метрополитена применяют модифицированный способ опорного ядра — в первую очередь проходят боковые тоннели, в которых бетонируют опорные части, затем по периметру свода механизированным способом осуществляют прорезь в грунте, в которой собирают свод из готовых железобетонных блоков и разжимают его домкратами в грунт. Далее ведут разработку центрального ядра и возводят нижний обратный свод камеры, по конструкции аналогичный верхнему своду.

Вертикальные камеры цилиндрического или сферического типа разрабатывают, начиная с транспортного тоннеля, который подводят к нижней отметке сооружения. Из него ведут проходку спирального тоннеля вверх по периметру камеры (рис. 2).

Уклон тоннеля (5-7%) выбирают так, чтобы между витками тоннеля оставались грунтовые целики достаточного размера для обеспечения их устойчивости, а также, чтобы равномерно распределялась крепь из предварительно напряжённых анкеров, которые устанавливают из спирального тоннеля. По оси камеры проходят породоспуск, по которому сбрасывают вниз грунт основного ядра камеры после того, как закончено крепление по всему периметру камеры.

До проходки горизонтальных сверхкрупных камерных выработок на расстоянии порядка 10 м от контура будущей камеры вокруг неё через каждые 10-15 м по длине камеры разрабатывают кольцеобразные выработки сечением 6-10 м2 (рис. 3).

Из этих выработок в сторону камеры пробуривают веерные скважины и устанавливают в них предварительно напряжённые анкеры. Затем в выработках устанавливают армокаркасы и заполняют их бетонной смесью, образуя т.н. арки в скале, далее ведётся разработка самой камеры одним из описанных методов.

В некоторых случаях при пересечении каких-либо препятствий (реки, морские заливы и т.д.) или при необходимости размещения сооружения и его строительства в водонасыщенных грунтах подземное строительство проводится с применением специальных способов — путём опускания готовых конструкций — колодца, кессона или тоннельных секций.

Способ опускных колодцев и кессонов применяется для возведения подземных сооружений, имеющих ограниченные размеры в плане. Конструкцию подземного сооружения в виде колодца, установленного на ножевую часть, изготавливают на поверхности земли и погружают на проектную отметку, разрабатывая грунт по периметру.

Способ опускания готовых конструкций (секций) применяют при строительстве подводных тоннелей. Отдельные крупногабаритные пространственные элементы тоннеля (секции) изготавливают в стороне от трассы перехода, на плаву транспортируют в створ тоннеля и погружают в заранее вскрытую под дном водотока или водоёма траншею на подготовленное основание.

Современные способы подземного строительства создавались советскими учёными и организаторами производства П. П. Роттертом, А. Н. Пассеком, М. И. Дандуровым, В. Д. Полежаевым, В. П. Волковым, В. Л. Маковским и др., а также зарубежными учёными. Достижения подземного строительства — различные способы строительства крупных камерных выработок и тоннелей большого сечения, а также широкое применение при строительстве метрополитенов щитовых механизированные комплексов со сборной (в т.ч. обжатой в породу) и монолитно-прессованной бетонной обделкой.

www.mining-enc.ru

Подземное строительство - это... Что такое Подземное строительство?

 Подземное строительство         (a. underground construction; н. Tiefbau; ф construction souterraine, travaux souterrains; и. construccion subterranea) - возведение подземных сооружений. Pазличают закрытые и открытые спец. способы П. c. Bыбор способа П. c. зависит от инж.-геол. условий, в к-рых располагаются объекты, изменяющихся в большом диапазоне (от плывунов до крепчайших скальных грунтов), глубины заложения, площади поперечного сечения (от 5 до неск. тыс. м2) и назначения объекта (см. Подземные сооружения). Закрытые (горн.) способы осуществляются c использованием буровзрывных работ, проходческих щитов или комбайнов; открытые способы П. c. - путём опускания готовых конструкций на заданные отметки (см. Опускные сооружения, Открытый способ строительства).         Проходка выработок c использованием буровзрывных работ (горн. способы) заключается в разработке всего сечения за один приём или по частям c установкой при необходимости временной или постоянной крепи. Горн. выработки (тоннели) выс. до 10 м, залегающие в крепких скальных грунтах, проходят сплошным забоем. После бурения шпуров по всему поперечному сечению выработки и их заряжания производят взрыв зарядов, затем проветривание тоннеля, уборку и вывозку горн. массы, крепление (Обделка выполняется на определённом расстоянии от забоя или после окончания проходки всего тоннеля). Cпособы проходки приведены в табл.         Bыработку (тоннель) выс. св. 10 м в скальных грунтах c коэфф. крепости f≥4 сооружают способом ниж. уступа. Biачале проходят верх. часть выработки и осуществляют крепление свода. Heж. уступ обычно разрабатывают после окончания работ по бетонированию свода, затем выполняют крепление стен и лотка выработки. Имеются решения, позволяющие в ряде случаев совмещать проходку верх. и ниж. частей выработки. Cпособом ниж. уступа могут проходиться выработки высотой менее 10 м, но залегающие в недостаточно устойчивых грунтах (f=2-4). При этом проходка верх. части выработки опережает проходку ниж. части на 30-50 м. B таких грунтах применяют также способ ступенчатого забоя, при к-ром проходка ведётся ступенями (ярусами) выс. 4-7 м и растягивается по длине выработки на 30-50 м. Kаждый уступ разрабатывается одновременно, продвижение забоя ведётся сразу на всех ярусах.         Bыработки (тоннели) небольшой протяжённости (до 300 м) в грунтах c fкр=1-4, оказывающих горн. давление, разрабатывают Опёртого свода способом или Опорного ядра способом. Первый способ применяется для выработок высотой и шириной св. 5 м, проходимых в грунтах, способных воспринять давление от пят бетонного свода, второй - в тоннелях высотой и шириной св. 8 м в грунтах, не способных воспринять давление от бетонного свода крепи.         B отд. случаях на коротких участках применяют способ полностью раскрытого сечения, по к-рому разработку забоя ведут мелкими элементами c применением деревянной крепи. При проходке выработок (тоннелей) в скальных грунтах крепление осуществляется преим. анкерами и набрызг-бетоном, в нарушенных и мягких грунтах - металлич. или железобетонными арочными крепями. Ha участках неустойчивых грунтов, оказывающих большое горн. давление, в геол. разломах, заполненных дроблёным материалом, плывунах и сильно обводнённых грунтах производят предварит. укрепление окружающего массива (путём инъекции глинистыми, цементно-песчаными или хим. растворами, a также Замораживанием грунтов), устраивают экран из труб, ведут проходку под сжатым воздухом, применяют искусств. водопонижение и др. спец. способы ведения горно-строит. работ. B качестве крепи выработок в таких условиях используют гл. обр. монолитный бетон или железобетон.         Cпособы Щитовой проходки применяют при сооружении выработок (тоннелей) диам. от 2 до 10 м в грунтах c f≤4. Проходка ведётся на полное сечение c применением щита, т.e. агрегата, представляющего собой передвижную крепь. Грунты разрушают отбойными молотками c выдвижных платформ (немеханизир. щиты) или разл. типа рабочими органами (механизир. щиты). Oбделка представляет собой сборную конструкцию, состоящую из железобетонных блоков или тюбингов (железобетонных или чугунных), или же конструкцию из монолитного бетона, образовавшуюся в результате прессования бетонной смеси домкратами в осевом направлении при движении щита вперёд.         B неустойчивых песчаных грунтах применяют щиты c рассекающими горизонтальными площадками или спец. герметизированные механизир. щиты, в к-рых лобовая часть забоя пригружена стабилизирующим раствором (бентонитовым или грунтовым).         K щитовым способам можно отнести и способ продавливания, к-рый заключается в том, что из монтажной камеры, устанавливаемой в начале тоннеля, при помощи мощных домкратов вдавливают в грунт одно за другим готовые, чаще всего цельнозамкнутые звенья железобетонной крепи, ширина звена до 3 м, дл. 1 м. Пo мере продвижения производятся разработка грунта в забое и удаление его по готовому тоннелю. Домкраты упираются в вертикальную инвентарную опорную стенку монтажной камеры и опускаемое звено крепи. Первое звено, вдавливаемое домкратами в грунт, имеет спец. нож, изготовленный из высокопрочной стали. При длине выработки более 100-400 м мощность домкратов может оказаться недостаточной для проталкивания всего става звеньев крепи. B этом случае работы производят c применением промежуточных камер, в к-рых располагаются домкратные станции. Eсть примеры продавливания под насыпями крупных секций крепи дл. по 20-30 м сечением 10x10 м навстречу друг другу из портальных выемок. Pазработаны разл. модификации способа продавливания (проталкивания, телескопич. продавливания и др.).         Проходка выработок (тоннелей) кругового очертания диам. от 2 до 9 м в грунтах cp. крепости и крепких (f>4) ведётся c применением горн. комбайнов. B отличие от щитов комбайн не имеет хвостовой оболочки и передвигается вперёд по мере разработки забоя c использованием домкратов, распираемых в стенки выработки (тоннеля), по шагающему принципу. При комбайновой проходке крепь применяется анкерная и набрызг-бетонная.         B грунтах cp. крепости (f=2-4) выработки некругового очертания проходят комбайнами избират. действия на гусеничном ходу co стреловидным рабочим органом, оснащённым фрезерной головкой. Погрузочное устройство в виде нагребающих лап, совмещённое c комбайном избират. действия, перемещает грунт на конвейер, установленный в хвостовой части комбайна, и далее в трансп. средство. Oбычно применяют металлич. арочную или сборную железобетонную крепь.         Cтр-во камерных выработок также ведётся разл. горными способами в зависимости от размеров и инж.-геол. условий (рис. 1). транспортный тоннель; 2 - вентиляционный тоннель; 3 - железобетонный свод; 4 - обуриваемый блок; 5 - камера. "> Pис. 1. Cооружение подземного машинного зала: 1 - транспортный тоннель; 2 - вентиляционный тоннель; 3 - железобетонный свод; 4 - обуриваемый блок; 5 - камера.         Cтр-во в крепких грунтах (f>8) осуществляется преим. уступным способом. B первую очередь разрабатывают подсводовую часть камеры. B зависимости от устойчивости грунтов и ширины выработки разработку подсводовой части ведут сплошным забоем (пролёты камеры до 20 м) или c опережением центр. части (пролёты более 20 м). C отставанием от забоя, a в коротких камерах после окончания проходки бетонируют свод. Pазработка ядра - уступами выс. 5-10 м в крепких грунтах и 3-4 м в грунтах cp. крепости. При проходке применяют преим. анкерную и набрызг-бетонную крепи, a в качестве постоянной крепи используют глубокие (10-20 м) анкера, в т.ч. предварительно напряжённые, и набрызгбетон. Для разработки каждого уступа выполняют наклонные съезды (внутри камеры) или устраивают самостоят. подходные штольни.         Cтр-во в грунтах cp. крепости (f=4-8) производят способом опёртого свода. Подсводовую часть проходят аналогично вышеописанным выработкам (тоннелям) и бетонируют свод, a центр. ядро камеры разрабатывают уступами выс. по 3-5 м c оставлением боковых грунтовых целиков (штросс) y стен, к-рые затем в пределах каждого уступа разрабатывают в шахматном порядке. B. водообильных грунтах при этом способе используют двухштольневую схему, т.e. вначале вдоль камеры проходят штольни в замке свода и по подошве выработки, штольни через каждые 15-20 м соединяют между собой вертикальными породоспусками. Бетонирование производят на каждом уступе.         Cтр-во в мягких грунтах (fмассив). B Ленинграде для стр-ва односводчатых станций метрополитена применяют модифицир. способ опорного ядра - в первую очередь проходят боковые тоннели, в к-рых бетонируют опорные части, затем по периметру свода механизир. способом осуществляют прорезь в грунте, в к-рой собирают свод из готовых железобетонных блоков и разжимают его домкратами в грунт. Далее ведут разработку центр. ядра и возводят ниж. обратный свод камеры, по конструкции аналогичный верх. своду.         Bертикальные камеры цилиндрич. или сферич. типа разрабатывают начиная c трансп. тоннеля, к-рый подводят к ниж. отметке сооружения. Из него ведут проходку спирального тоннеля вверх по периметру камеры (рис. 2). обделка спирального тоннеля; 10 - взорванная порода; 11 - скважины гладкого откола. "> Pис. 2. Cхема разработки сферической камерной выработки c использованием спирального тоннеля: a - начальный этап разработки; б - этапы раскрытия сечения камеры; 1 - спиральный тоннель; 2 - подходные выработки; 3 - породоспуск; 4 - вентиляционная выработка; 5 - крепь из предварительно-напряженных анкеров; 6 - контур камерной выработки; 7 - выдача породы; 8 - разработка уступа; 9 - обделка спирального тоннеля; 10 - взорванная порода; 11 - скважины гладкого откола.         Уклон тоннеля (5-7%) выбирают так, чтобы между витками тоннеля оставались грунтовые целики достаточного размера для обеспечения их устойчивости, a также чтобы равномерно распределялась крепь из предварительно напряжённых анкеров, к-рые устанавливают из спирального тоннеля. Пo оси камеры проходят породоспуск, по к-рому сбрасывают вниз грунт осн. ядра камеры после того, как закончено крепление по всему периметру камеры.         Дo проходки горизонтальных сверхкрупных камерных выработок на расстоянии порядка 10 м от контура будущей камеры вокруг неё через каждые 10-15 м по длине камеры разрабатывают кольцеобразные выработки сечением 6-10 м2 (рис. 3). Pис. 3. Cхема разработки горизонтальной камеры c предварительным созданием вокруг нее слоя укрепленной породы: a - схема; б - детали; 1 - контур будущей камеры; 2 - кольцеобразная выработка; 3 - проходческий полок; 4 - предварит.-напряженные анкеры; 5 - монолитный железобетон.         Из этих выработок в сторону камеры пробуривают веерные скважины и устанавливают в них предварительно напряжённые анкеры. Затем в выработках устанавливают армокаркасы и заполняют их бетонной смесью, образуя т.н. арки в скале, далее ведётся разработка самой камеры одним из описанных методов.         B нек-рых случаях при пересечении к.-л. препятствий (реки, мор. заливы и т.д.) или при необходимости размещения сооружения и его стр-ва в водонасыщенных грунтах П.c. проводится c применением спец. способов - путём опускания готовых конструкций - колодца, кессона или тоннельных секций.         Cпособ опускных колодцев и кессонов применяется для возведения подземных сооружений, имеющих огранич. размеры в плане. Kонструкцию подземного сооружения в виде колодца, установленного на ножевую часть, изготавливают на поверхности земли и погружают на проектную отметку, разрабатывая грунт по периметру.         Cпособ опускания готовых конструкций (секций) применяют при стр-ве подводных тоннелей. Oтд. крупногабаритные пространств. элементы тоннеля (секции) изготавливают в стороне от трассы перехода, на плаву транспортируют в створ тоннеля и погружают в заранее вскрытую под дном водотока или водоёма траншею на подготовленное основание.         Cовр. способы П. c. создавались сов. учёными и организаторами производства П. П. Pоттертом, A. H. Пассеком, M. И. Дандуровым, B. Д. Полежаевым, B. П. Bолковым, B. Л. Mаковским и др., a также зарубежными учёными. Достижения П. c. - разл. способы стр-ва крупных камерных выработок и тоннелей большого сечения, a также широкое применение при стр-ве метрополитенов щитовых механизир. комплексов co сборной (в т.ч. обжатой в породу) и монолитно-прессованной бетонной обделкой. Литература: Mостков B. M., Подземные сооружения большого сечения, 2 изд., M., 1974; Tоннели и метрополитены, 2 изд., M., 1975; Tоннели. Cправочно-методическое пособие, Под редакцией Д. И. Федорова, M., 1979; Эткин C. M., Cимоненко B. M., Cооружение подземных выработок проходческими щитами, M., 1980; Mаковский B. Л., Подводное тоннелестроение, M., 1983; Mаковский Л. B., Городские подземные транспортные сооружения, 2 изд., M., 1985; Hасонов И. Д., Федюкин B. A., Щуплик M. H., Tехнология строительства подземных сооружений, ч. 1-3, M., 1983; Подземные гидротехнические сооружения, M., 1986. B. M. Mостков.

Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984—1991.

  • Подземное бурение
  • Подземные воды

Смотреть что такое "Подземное строительство" в других словарях:

  • Подземное хранение газа — В данной статье или разделе имеется список источников или внешних ссылок, но источники отдельных утверждений остаются неясными из за отсутствия сносок …   Википедия

  • Подземное хранилище газа — Подземные хранилища газа (ПХГ) создаются и используются с целью компенсации неравномерности (сезонной, недельной, суточной) газопотребления, а также для резервирования газа на случай аварий на газопроводах и для создания стратегических запасов… …   Википедия

  • Подземные сооружения —         Выбор архитектурно планировочных решений. способа строительства, вида конструкций и их крепления, гидроизоляции, системы кондиционирования воздуха и т.п. определяется в основном назначением П. с. и свойствами массива вмещающих горных… …   Большая советская энциклопедия

  • Токио — столица Японии. Основан в 1457 г. как замок Эдо. В 1869 г. в Эдо перенесена столица гос ва и город переименован в Токе япон. вост. столица (ср. Сайке зап. столица прежнее название города Киото). Русск. традиц. форма Токио. См. также Киото.… …   Географическая энциклопедия

  • Подземная урбанистика —         подземный урбанизм, подземная урбанизация (a. underground urbanistics; н. unterirdische Urbanistik; ф. urbanisme souterrain; и. urbanistica subterranea), область архитектуры и градостроительства, связанная c комплексным использованием… …   Геологическая энциклопедия

  • Подземные сооружения —         (a. underground structures; н. unterirdische Bauwerke; ф. ouvrages souterrains; и. instalaciones subterraneas) объекты пром., c. x., культурного, оборонного и коммунального назначения, создаваемые в массивах горн. пород под дневной… …   Геологическая энциклопедия

  • Акведук Айфель — Карта прохождения акведука Айфель (красная линия) Акведук Айфель  один из наиболее протяжённых акведуков Римской и …   Википедия

  • Донбасский государственный технический университет — (ДонГТУ) …   Википедия

  • Государственный университет цветных металлов и золота — был основан в 1930 году (приказом Высшего Совета Народного Хозяйства СССР от 17 апреля 1930 г. № 1238) на базе факультета цветной металлургии Московской горной академии как Московский институт цветных металлов и золота. Указом Президиума… …   Википедия

  • Красноярская академия цветных металлов и золота — Государственный университет цветных металлов и золота был основан в 1930 году (приказом Высшего Совета Народного Хозяйства СССР от 17 апреля 1930 г. № 1238) на базе факультета цветной металлургии Московской горной академии как Московский институт …   Википедия

Книги

  • Геодезия и маркшейдерия. Учебник для вузов. Гриф МО РФ, Бруевич П.Н.. Изложены теоретические основы геодезии и маркшейдерии, обобщен опыт производства работ при проектировании, строительстве и эксплуатации горно-рудных предприятий, наземных и подземных… Подробнее  Купить за 1713 руб
  • Геодезия и маркшейдерия. 3-е изд., Попов В.Н., Букринский В.А. (ред.). Изложены теоретические основы геодезии и маркшейдерии, обобщен опыт производства работ при проектировании, строительстве и эксплуатации горно-рудных предприятий, наземных и подземных… Подробнее  Купить за 780 руб
  • Шахтное и подземное строительство. Том 2, Коллектив авторов. Описаны способы и технологии строительства подземных объектов, не связанных с добычей полезных ископаемых. Помимо описания традиционных способов строительства тоннелей в различных… Подробнее  Купить за 769 руб электронная книга
Другие книги по запросу «Подземное строительство» >>

dic.academic.ru

Возведение подземных сооружений

На современном уровне жизни общества возросла потребность в подземных сооружениях (стоянки для автотранспорта, склады, и др.). Сооружения возводят открытым, опускным способом, способом "стена в грунте".

Открытый способ применяется на свободных от застройки площадях, преимущественно при сухих грунтах и заглублении сооружений до 15 м. Отрывается котлован, на дне которого обычными методами возводится подземное сооружение; по окончании работ котлован засыпается грунтом.

Опускной способ (рис.16) применяют при необходимости возведения здания или сооружения в водонасыщенных грунтах. На поверхности земли собирается или бетонируется железобетонная конструкция в виде "стакана" без днища. Форма конструкции может быть любой, но чаще применяется круглая в плане. Убираются прокладки, внутри конструкции разрабатывается грунт, в результате чего "стакан" под действием собственной массы опускается до проектной отметки по мере выемки грунта. Бетонируются днище, перекрытия, покрытие, устанавливается технологическое оборудование.

Рис.16. Схемы возведения опускного колодца

а - устройство "стакана"; б - опускание "стакана"; в - бетонирование днища и перекрытий; 1 - подкладки; 2 - ковш; 3 - лебедка; 4 - вагонетка; 5 - конвейер;6 - бентонитовый раствор.

Опускным способом могут возводиться сооружения диаметром до 80 м на глубину до 70 м. Масса сооружения должна не менее, чем на 25 % превышать силу трения.

Для уменьшения сил трения стенки сооружения делают с уступом, а в промежутки между стенками и грунтом может закачиваться раствор бентонитовой глины.

Способ "стена в грунте" (рис.17) заключается в том, что вначале бетонируются или собираются из сборных железобетонных элементов конструкции ограждающих стен подземного сооружения, а затем под их защитой разрабатывается грунтовое ядро, устраивается днище, возводятся внутренние конструкции и перекрытия. На период работ, по мере разработки грунтового ядра, стены могут раскрепляться распорками, подкосами или анкерами.

Рис.17. Схемы возведения подземных сооружений методом "стена в грунте"

а - этапы (I-IV) возведения сооружения; б - временное крепление стен распорками, подкосами, анкерами; в - конструкции свайных стен; г - технологическая схема устройства траншейных стен: 1 - устройство форшахты; 2 - рытье траншеи; 3 - установка ограничителей; 4 - установка армокаркаса; 5 - бетонирование стены.

Различают стены свайные и траншейные (см. рис.17, в, г), возводимые сухим или мокрым способом. Свайные стены устраиваются в виде ряда набивных свай, возводимых через одну сваю. В промежутках между изготовленными таким образом сваями выбирается грунт грейферными ковшами или бурением, устанавливается арматура и производится бетонирование промежуточных свай.

Траншейные стены устраиваются в сборном или монолитном варианте. На глубину 1... 1,5 м выкапывается траншея (форшахта). Специальным штанговым экскаватором или широкозахватным грейфером отрывается траншея на всю высоту стены. На границе захватки устанавливается ограничитель (при необходимости закачивается раствор бентонитовой глины). При устройстве монолитных стен затем устанавливается арматурный каркас и укладывается бетонная смесь.

Сборные железобетонные панели устанавливают на щебеночную бетонную подушку, а пазухи траншеи заполняют засыпкой: наружную - глинощебеночной смесью, которая в дальнейшем служит гидроизоляцией, внутреннюю - грунтопесчаной смесью, которая при отрывке земляного ядра удаляется.

Подземную часть высотных зданий иногда также выполняют методом "стена в грунте" (рис.18). Подземная часть устраивается свайным способом в монолитном варианте, надземная - в сборном. После устройства каркаса по мере выборки грунта бетонируются перекрытия. В остальном порядок работ остается традиционным.

Рис.18. Возведение подземной части высотных зданий методом "стена в грунте"

 

  Реклама на сайте: Продвижение и создание сайтов WebOneDesign Сайт бесплатно, создане сайтов бесплатно создать сайт бесплатно сайт бесплатно

metallo-konstruktsii.ru

Подземные сооружения

ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ (а. underground structures; н. unterirdische Bauwerke; ф. ouvrages souterrains; и. instalaciones subterraneas) — объекты промышленного, сельскохозяйственного, культурного, оборонного и коммунального назначения, создаваемые в массивах горных пород под дневной поверхностью.

Исторический очерк. Использование подземных пространств уходит корнями в эпоху палеолита, когда пещеры стали первыми надёжными жилищами первобытного человека. Эти естественные полости в земной коре уже в те времена приспосабливались под жилища путём закладки камнями входов, отбивки острых выступов в стенах и т.д. Освоение человеком природных подземных пустот послужило одним из главных стимулов для отработки приёмов выемки горных пород в массивах, способствовало формированию воззрения на рациональную конфигурацию подземных горных выработок.

Первые искусственные сооружения в недрах связаны с разработкой полезных ископаемых подземным способом (см. Горное дело), а позднее — со строительством подземных могильных холмов в Древнем Египте (2 тысячелетие до н.э.) и Индии (1 тысячелетие до н.э.). К этому же времени относится строительство достаточно протяжённых тоннелей для водоснабжения городов (например, тоннель длиной 1,6 км на острове Самос, подводный тоннель под рекой Евфрат). В 4 в. до н.э. в районе Пергама сооружается подземное здание храма бога-врачевателя Асклепия. Впервые такое сооружение строится открытым способом с последующим возведением каменных стен, сводов, опорных колонн и засыпкой с поверхности. Сохранившееся здание включает два тоннеля длиной по 50 м (высота 2,5 м) и зал с опорными колоннами высотой свыше 5 метров. Уникальным по масштабам и техническим решениям было строительство подземных городов в Каппадокии (Анатолия), начавшееся в 1-2 вв. до н.э. (открыты и исследованы в 1963). Подземный город (достраивался до 5-6 вв. н.э.) состоит из 18 этажей, соединённых наклонными проходами с вырубленными ступенями, на общую глубину до 80 м (до подземных источников). Четыре сквозных вертикальных ствола диаметром около 1,5 м пройдены на всю глубину до водоносного горизонта и соединены многочисленными отводами с основными подземными помещениями. Своды крупных по размерам помещений поддерживаются целиками, проходы снабжены закрывающимися затворами. Один из таких городов "Глубокий колодец" (Деренкую) включает около 2000 помещений на 10 000 человек и имеет около 600 выходов на поверхность. Город имел систему вентиляции (52 вертикальных ствола), включавшую несколько камер, где жгли костры для обеспечения нормальной циркуляции воздуха (а также и бытовых целей). Высота камер свыше 2 метров. Имелись помещения для хранения воды, молитвенных обрядов (первые христиане), загоны для скота (верхние этажи), приготовления вина и т.п. (рис. 4).

Площадь наиболее крупной камеры — свыше 300 м2. В помещениях зимой и летом температура постоянная (9-10°С). Всего в Каппадокии насчитывается 36 подземных городов. В 1 в. н.э. в Каппадокии начинается строительство подземных сооружений пещерного типа с многоярусной планировкой. Эти сооружения включают постройки религиозного назначения с настенными рисунками (первые христианские церкви) и жилые помещения. Позднее подземные сооружения пещерного типа строятся в других регионах. В средние века в целях защиты от набегов в скалах сооружались жилые, культовые, военные и другие помещения (например, Чуфут-Кале в Крыму). Сохранились остатки подземных монастырей 6-13 вв. в Грузии. Крупный подземный городской комплекс пещерного типа Вардзиа (конец 12 — начало 13 вв., Грузия) включал около 500 помещений, расположенных в 5-6 ярусах над р. Kypa. Сохранившиеся горные выработки позволяют судить о хорошо продуманной системе сбора и отвода дождевой воды и других достаточно сложных технических решений, обеспечивавших автономную жизнь подземного города. Аналогичные подземные жилые постройки в вулканических туфах, известняках, плотных песчаниках сооружались в раннем средневековье также на территории Китая, Болгарии и других стран.

Изобретение и совершенствование взрывчатых веществ открыло дорогу крупной области подземного строительства — транспортному тоннелестроению. С конца 17 в. началось строительство судоходных тоннелей во Франции и Англии. Изобретение в 19 веке динамита позволило сооружать в крепких скальных породах железнодорожные тоннели значительных протяжённостей и больших поперечных сечений: Симплонского (20 км), Сен-Готардского (15 км), Мон-Сениского (14 км) и др. Создание и развитие горного машиностроения, совершенствование горных технологий дали возможность в конце 19 в. приступить к строительству первых городских подземных дорог (Лондон, 1863; Будапешт, 1896; Париж, 1900). Во 2-й половине 19 века в России были построены подземные водохранилища с протяжённостью основных горных выработок в несколько км. В начале 20 века сооружаются первые подземные гидроэлектростанции (Германия, 1907; Швеция, 1914), горные выработки законсервированных шахт приспосабливают под склады (Германия, 1914), строится первый подземный приборостроительный завод (Германия, 1917). В 30-е гг. подземное строительство оборонных (авиазаводы, ангары, склады боеприпасов и др.) и промышленных объектов (склады, текстильные фабрики, гаражи, нефтехранилища) велось во Франции, Швеции, Германии, США и других странах. Количество подземных сооружений возросло в странах Европы и в Японии особенно в период 2-й мировой войны 1939-45. Среди них (кроме военных заводов, складов различного назначения, убежищ и т.п.) появились также первые подземные заводы по очистке сточных вод (Швеция, 1939-41), первый крупный подземный холодильник (г. Атчисон, США, 1944). Послевоенный анализ опыта строительства и эксплуатации подземных сооружений позволил сделать принципиально важный вывод о их технико-экономической эффективности в определённых горно-геологических условиях. В 1950 появляется новый тип подземных сооружений — хранилища углеводородного топлива в истощённых газонефтяных залежах (США). К концу этого десятилетия различного рода подземные сооружения (главным образом гидроэлектростанции, склады, газонефтехранилища) имелись почти в 30 странах мира.

80-е гг. ознаменовались значительным увеличением среди прочих подземных сооружений числа объектов промышленного назначения (главным образом газонефтехранилища), возрастанием объёма единичного сооружения (свыше 1 млн. м3 для подземных заводов, несколько млрд. м3 для подземных газохранилищ), расширением географии размещения подземных сооружений на все континентах мира.

Классификация подземных сооружений. Выбор архитектурно-планировочных решений, способа строительства, вида конструкций и их крепления, гидроизоляции, системы кондиционирования воздуха и т.п. определяется в основном назначением подземных сооружений и свойствами массива вмещающих горных пород (табл.).

Одна из наиболее крупных групп подземных сооружений — сооружения, в которых осуществляется добыча твёрдых полезных ископаемых (см. Подземная разработка месторождений). Значительна доля подземных сооружений служащих транспортными коммуникациями, — железнодорожные тоннели, тоннели и станции метрополитена, а также сооружения, обеспечивающие перемещение воды (см. Гидротехнический тоннель), нефти (см. Нефтепровод магистральный), природного газа (см. Газопровод магистральный), различных грузов (см. Трубопровод).

Растёт число подземных объектов тепло- и электроснабжения и других производств. К середине 80-х гг. количество подземных ГЭС, эксплуатируемых и строящихся в мире, достигло 400, а их общая мощность — 50 млн. кВт. Определились 3 типовые схемы подземных ГЭС: концевая (здание расположено в конце трассы деривации), головная (здание вблизи водозабора), промежуточная (здание в средней части трассы деривации). Эти подземные сооружений в сравнении с наземными отличают меньшая протяжённость напорных водоводов и гидравлические потери напора, расход материалов, повышенная устойчивость к воздействиям климатических и других природных факторов (лавин, снегопадов и т.п.). Объёмы горно-строительных работ при сооружении крупной подземной ГЭС составляют несколько млн. м3 извлекаемых горных пород (например, объём всех подземных выработок Ингурской ГЭС в CCCP, имеющей мощность 1300 МВт, — 3,2 млн. м3, Рогунской ГЭС в CCCP мощностью 2,7 млн. кВт — 5,6 млн. м3). Площади поперечных сечений машинных залов подземных ГЭС — несколько сотен м2, а их протяжённость от 50 до 500 метров. Особое значение приобретает строительство подземных АЭС (ведётся в Швеции, Швейцарии и других странах), увеличение стоимости которых (на 30-50%) по сравнению с наземными компенсируется повышенной надёжностью при авариях, стойкостью к сейсмическим воздействиям, безопасностью от средств нападения. Проектные мощности современных подземных АЭС достигают 1,3 тысяч МВт (США и др.).

Подземными хранилищами питьевой воды служат бетонированные камеры большого сечения (свыше 70 м2), разделённые целиками; эксплуатируются в Норвегии, строятся в Бразилии и других странах. Подобные подземные сооружения ёмкостью свыше 8000 м3 при общей экономии затрат на строительство (по сравнению с наземными хранилищами) отличают постоянство температуры хранения, устойчивость к внешним воздействиям, меньшие эксплуатационные расходы.

Целесообразность размещения в подземных сооружениях сооружений для очистки сточных вод оправдывается возможностью строительства их вблизи жилых массивов без отвода значительной территории под санитарные зоны, как это делается при наземной очистке вод. Пропускная способность подобных объектов (Швеция) достигла 140 тысяч м3/сутки.

Всё шире и шире используются подземные сооружений для объектов городского хозяйства. Подземные сооружения стали неотъемлемой частью крупного города (см. Городские подземные сооружения). Комплексная застройка подземного пространства крупных городов позволяет рационально использовать наземные территории, содействует упорядочению транспортного обслуживания населения и повышению безопасности дорожного движения, снижает уличный шум и загрязнение воздуха выхлопными газами автомобилей, способствует повышению художественно-эстетических качеств городской среды.

Особое место среди подземных сооружений занимают подземные объекты оборонного назначения, которые создаются в специально проводимых выработках стволового типа, подземных камерах как единичных, так и соединяемых горизонтальными выработками. Для этих же целей иногда используются естественные полости в земной коре.

Предприятия по производству продуктов питания в подземных условиях размещают главным образом в горных выработках отработанных шахт. В этих подземных сооружениях особенно эффективно выращивание шампиньонов (общее мировое производство около 1 млн. т в год), овощных культур, цветов, а также рыбы. Производство сельскохозяйственной продукции в CCCP ведётся на шахтах "Гигант-Глубокая" (г. Кривой Рог), объединения "Апатит" (Кольский полуостров), на Таштагольском руднике (Кемеровская область), Белоусовском руднике (Иртышская область), на шахте в г. Ухта (Коми ACCP) и др. Для обеспечения продуктивного подземного растениеводства в шахтах, в частности, применяют лампы накаливания и дуговые ртутные, которые в автоматическом режиме в течение необходимого времени обеспечивают растения светом со спектральными характеристиками, близкими к дневному. Световое излучение позволяет также выдерживать в выработках эффективный температурный режим.

Подземные хранилища промышленных товаров устраивают в горных выработках, сечения которых позволяют применять средства механизации для внутрискладских работ, а также таких, где экономически целесообразно поддерживать постоянную относительную влажность воздуха. Важной предпосылкой для устройства крупных складов в отработанных шахтах является штольневой способ вскрытия, позволяющий в дальнейшем использовать для перемещения грузов магистральный железнодорожный или автомобильный транспорт. Площадь современных хранилищ в подземных сооружениях достигает нескольких десятков тысяч м2. Так, склад медикаментов в штате Миссури (США) занимает площадь 18,5 тысяч м2.

Стабильность температуры окружающей среды и влажности в помещениях, высокая пожарная безопасность, удобство охраны и т.п. послужили основой размещения в подземных сооружениях (сооружаемых как в обычных, так и в многолетнемёрзлых породах) хранилищ скоропортящихся пищевых продуктов. При активном режиме складирования, когда ежесуточно перерабатывается большое количество продуктов и материалов, для хранилищ обычно используют горизонтальные горные выработки, имеющие непосредственную транспортную связь с поверхностными железнодорожными или автомобильными коммуникациями. Одно из крупнейших подземных сооружений подобного рода — склад-холодильник вблизи г. Канзас-Сити (США), размещённый в выработках, проведённых по известнякам из бортов отработанных карьеров (полезная площадь подземных сооружений около 5 га). Крупное подземное хранилище активного складирования в Инкермане (Крым, CCCP) сооружено в горных выработках (высота 10-12 м, длиной по 200 м), образовавшихся в результате выемки известняка-ракушечника. Подземные холодильники малой вместимости эксплуатируются в CCCP в районах Крайнего Севера, где используется холод вмещающих многолетнемёрзлых пород. При пассивном складировании для хранилищ обычно используют выработки отработанных шахт с вертикальными стволами. Вместимость таких складов, сооружаемых в CCCP, США, Италии, Франции, Швеции и других странах, до 1 млн. м3. Затраты на строительство подземных хранилищ скоропортящихся пищевых продуктов составляют несколько десятков процентов стоимости наземных складов (в т.ч. и холодильников) той же вместимости. Приходятся они в основном на сооружение подходных выработок и транспортных коммуникаций.

Подземные лечебные учреждения располагают в выработках большого поперечного сечения (камеры) отработанных шахт. Целесообразность создания подземных медицинских учреждений подобного рода обусловлена относительным постоянством давления, влажности и температуры воздуха, ограниченным воздействием магнитного поля, отсутствием бактериальной флоры, солнечной радиации, шума, естественной ингаляцией (благодаря насыщенности среды химическими элементами). Всё это создаёт микроклимат, благоприятный, в частности, для лечения лёгочных заболеваний (например, в CCCP работает подземная лечебница для больных бронхиальной астмой, размещённая на глубине 200 м в соляном руднике около поселка Солотвина в Закарпатье).

Подземными объектами туризма являются пещеры, имеющие форму галерей, гротов, залов. В них также оборудуются концертные залы (пещера Агтелек в BHP, вместимость 1,5 тысяч человек, пещера Грот-Жейта в Ливане, 1 тысяч человек, пещера Постойнска-Яма в СФРЮ, 10 тысяч человек), музеи карста (Кунгурская пещера на Урале, Новоафонская в Абхазии, пещера Мацоха в ЧССР и др.).

Подземными сооружениями, приспосабливаемыми под подземные хранилища нефти, газа и их производных наряду с природными геологическими структурами служат специальные горные выработки, проводимые в газонепроницаемых породах (в т.ч. многолетнемёрзлых), выработки отработанных шахт, в т.ч. камеры рассолопромыслов, полости в пластичных глинах, создаваемые взрыванием камуфлетных зарядов, а также соляные отложения — после выщелачивания полезных ископаемых. Преимущества подобных подземных сооружений перед наземными резервуарами: уменьшение потерь от испарения, низкая пожароопасность, защищённость от внешних воздействий, высокая технико-экономическая эффективность и др. Уже к концу 60-х гг. в США около 98% сжиженных газов хранилось в подземных условиях. В подземных сооружениях сосредоточены также основные стратегические запасы нефти и нефтепродуктов этой страны. Эффективность подземного хранилища возрастает с увеличением его ёмкости (особенно после 40 тысяч м3). См. также Газовое хранилище, Нефтехранилище.

Для подземного захоронения вредных отходов наиболее эффективны соляные формации, гранитные массивы, плотные глины. Подземные сооружения этого рода включают буровые скважины (используемые для закачки), участки в непригодных для использования водоносных горизонтах и т.п. геологических структурах или выработки отработанных шахт (см. Захоронение отходов).

Подземные предприятия, как правило, размещают в выработках соляных и известняковых шахт, в которых добыча полезных ископаемых велась по камерной или камерно-столбовой системе разработки. Пролёты выработок подземных сооружений обычно 15-30 м, высотой 10-15 метров. Крепь главным образом бетонная или железобетонная, иногда кирпичная или блочная с использованием закрепного пространства для вентиляции и дренажа. Одно из важных достоинств подобных подземных сооружений — отсутствие вибрационного фона (при глубина свыше 25-50 м), шумов, микроклимат (в т.ч. благоприятный пылевой режим). Благодаря этому под землёй наиболее целесообразно размещение заводов точного приборостроения, электроники, специального машиностроения и др. Кроме этих и других предприятий, в подземных сооружениях создают обогатительные и дробильно-сортировочные фабрики, другие горные производства (Чили, Гренландия, США).

Размещение в подземных сооружениях научно-исследовательских объектов эффективно благодаря высоким экранирующим свойствам массивов горных пород, хорошей сейсмоустойчивости помещений. Создают подобные учреждения на базе вторично используемых или специально проводимых выработок. Так, в 4-километровом тоннеле и 2 примыкающих к нему камерах сечением 23,5х16,3 м в CCCP (на Кавказе) построена нейтринная лаборатория, которая защищена толщей горных пород (1900 м) от большинства космических частиц и естественной радиации. Сейсмогеофизические обсерватории в подземных сооружениях действуют вблизи гг. Фрунзе, Уфа, в районе Тбилиси. Подобные подземные обсерватории имеются и в других странах (например, в США в штате Южная Дакота в выработках золоторудной шахты на глубине 1500 м).

Строительство подземных сооружений. Выбор способа строительства подземных сооружений зависит в основном от глубины заложения и назначения объекта, горнотехнических условий строительного участка. Неглубокие подземные сооружения строят открытым способом, с использованием опускных сооружений, подземных сооружений глубокого заложения и, в особых случаях, неглубокого (например, перегонные тоннели метрополитенов или городские коллекторы) — закрытым (подземным) способом (подробнее см. в ст. Подземное строительство). Строительство подземных сооружений может осуществляться с помощью буровзрывных работ, механизированных комплексов и другого горного оборудования (комбайны горные, щиты проходческие), скважинными методами с использованием процессов подземного выщелачивания, взрывного уплотнения грунтов.

Приспособление под подземные объекты горных выработок отработанных шахт с устойчивыми вмещающими породами включает горнопроходческие работы по спрямлению выработок, их расширению, сооружению новых. В крепких устойчивых породах подземные сооружения обычно оставляют незакреплёнными; в отдельных случаях применяют временную крепь, а также постоянные конструкции из монолитного бетона и железобетона, сборного железобетона и чугунных тюбингов (см. Крепь горная). В связи с тем, что полости, образуемые или подготавливаемые скважинными методами, используются в основном в качестве хранилищ для нефтепродуктов и сжиженных газов, к вмещающим горным породам предъявляются требования по непроницаемости, однородности по составу и химической нейтральности к хранимым продуктам.

Эксплуатация подземных сооружений сводится главным образом к поддержанию в них необходимого микроклимата, обеспечению искусственного освещения и энергоснабжения. Регулирование параметров воздушной среды производят обычно с помощью установок кондиционирования воздуха. Температурный режим подземных сооружений создаётся, как правило, только за счёт отопления (реже охлаждения), т.к. конвективный теплообмен в горном массиве практически отсутствует. Экономичность терморегуляции в определённых случаях обеспечивается специальным подбором места подземных сооружений, в основе которого близость температуры вмещающих горных пород к технике.

Увеличение масштабов строительства подземных сооружений в перспективе связано с возможностью утилизации полостей, остающихся после извлечения полезных ископаемых из недр, возможностью эффективного и комплексного решения вопросов экологии, сбережения энергии и ресурсов.

www.mining-enc.ru

Открытый способ строительства

ОТКРЫТЫЙ СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА подземных сооружений (а. surface method of соnstruction of underground facilities; н. offene Bauweise im Tiefbau; ф. соnstruction des ouvrages souterrains par la methode a ciel ouvert; и. metodo abierto de соnstruccion de las obras subterraneas) — комплекс взаимосвязанных производственных процессов по сооружению подземных выработок со вскрытием дневной поверхности (до глубины 10-20 м, иногда до 60 м) для размещения в них различных народно-хозяйственных объектов (например, метрополитенов, подземных электростанций, гаражей, складских помещений).

Различают котлованный и траншейный способы строительства подземных сооружений. Котлованный способ предусматривает возведение подземных конструкций в предварительно вскрытых котлованах с обратной засыпкой их грунтом и восстановлением дорожного покрытия над подземным сооружением. В устойчивых грунтах и при наличии свободной городской территории возможно вскрытие котлованов с естественными откосами крутизной 1:0,75-1:1,5 без специального крепления стен. В большинстве случаев стены котлована делают вертикальными с ограждением их временной или постоянной крепью. В грунтах естественной влажности или осушенных водопонижением чаще всего устраивают крепление из металлических свай, между которыми устанавливают затяжку из досок, железобетонных плит или наносят покрытие из набрызг-бетона. В водонасыщенных грунтах, когда нельзя применить искусственное водопонижение, устраивают сплошное шпунтовое ограждение котлована или производят искусственное замораживание его стен (см. Замораживание грунтов).

При большой глубине котлована требуется дополнительное раскрепление свай поперечными металлическими распорками-расстрелами трубчатого или прокатного профиля в один или несколько ярусов по высоте. Взамен распорной системы крепления в отдельных случаях применяют предварительно напряжённые анкеры (грунтовые, буровые, инъекционные, цилиндрические и др.). Для ограждения стен котлованов взамен забивных металлических свай и шпунта могут применяться бетонные буронабивные сваи или опущенные в заранее пробуренные скважины железобетонные сваи-стойки различного поперечного сечения. Между железобетонными стойками устраивают ограждение из стеновых панелей или монолитного железобетона, которое включают в состав постоянной конструкции подземного сооружения.

Работы по строительству подземных сооружений котлованным способом ведут по поточной технологии: забивка свай, разработка грунта в котловане с помощью экскаватора, устройство затяжки, установка распорной или анкерной крепи, возведение конструкции и её гидроизоляция (или установка блоков цельносекционной обделки тоннелей), засыпка её грунтом и извлечение свай или шпунта. При строительстве городских тоннелей мелкого заложения открытым способом строительства применяют подвижную металлическую крепь (механизированный комплекс со щитом открытого профиля), перемещающуюся с использованием гидравлических домкратов путём отталкивания от опускаемой сзади щита секции цельнозамкнутой обделки тоннеля (см. Щит проходческий). Работы с применением подвижной крепи ведут в любых нескальных грунтах, за исключением плывунных и илистых, при глубине котлована до 10-12 м и площади его поперечного сечения до 100 м2.

Траншейный способ работ ("стена в грунте") используют чаще всего при расположении подземных сооружений в непосредственной близости от зданий или их фундаментов, а также в условиях интенсивного уличного движения. Принцип его заключается в разработке по контуру будущего сооружения траншей, в которых возводят конструкции стен, а затем ведут разработку грунтового ядра. Для разработки траншей шириной 0,5-0,8 м применяют бурофрезерные механизированные траншеекопатели (глубина до 50 м), буровые агрегаты (глубина до 60 м), специальные штанговые экскаваторы и траншейные драглайны (глубина до 20 м), грейферы различных типов, подвешенные на стрелах или телескопической мачте к экскаватору (глубина до 30 м). Для крепления траншей используют глинистый раствор (бентонитовую суспензию), плотность которого определяют из условия, чтобы давление раствора на стенки траншеи превышало активное давление грунта и воды. В закреплённую глинистым раствором траншею опускают арматурные каркасы и бетонируют конструкции стен, вытесняя глинистый раствор бетонной смесью. Технология укладки бетонной смеси такая же, как и при подводном бетонировании с применением трубы и с использованием вибробункера, башенного крана, ковша-бункера, укладчика с телескопической стрелой. В ряде случаев применяют также сборные железобетонные панели, опуская их в заполненные глинистым раствором траншеи. При траншейном способе стены являются одновременно крепью и конструктивным элементом подземного сооружения.

При строительстве одноярусных сооружений (тоннели) разработку грунта производят экскаватором в один приём после окончания возведения стен, при многоярусных сооружениях (гаражи и др.) грунтовое ядро разрабатывают последовательно сверху вниз. Одновременно с разработкой грунта производят крепление траншейных стен в основном анкерами или в каждом ярусе подземного сооружения возводят межъярусные перекрытия, выполняющие роль распорок между стенами.

www.mining-enc.ru

Строительство подземных сооружений

mgsu.ru

№ п/п

Индекс

Наименование дисциплины

1.        

Б1.Б.1

История

2.        

Б1.Б.2

Философия

3.        

Б1.Б.3

Иностранный язык

4.        

Б1.Б.4

Безопасность жизнедеятельности

5.        

Б1.Б.5

Физическая культура и спорт

6.        

Б1.Б.6

Правоведение (законодательство в строительстве)

7.        

Б1.Б.7

Экономика

8.        

Б1.Б.8

Социология

9.        

Б1.Б.9

Психология

10.     

Б1.Б.10

Культурология

11.     

Б1.Б.11

Математика

12.     

Б1.Б.12

Информатика

13.     

Б1.Б.13

Начертательная геометрия и инженерная графика

14.     

Б1.Б.14

Химия

15.     

Б1.Б.15

Физика

16.     

Б1.Б.16

Экология

17.     

Б1.Б.17

Теоретическая механика

18.     

Б1.Б.18

Прикладная механика (Сопротивление материалов. Теория упругости с основами теории пластичности и ползучести)

19.     

Б1.Б.19

Прикладная механика (Строительная механика)

20.     

Б1.Б.20

Прикладная механика (Механика грунтов, основания и фундаменты сооружений)

21.     

Б1.Б.21

Механика жидкости и газа

22.     

Б1.Б.22

Техническая теплотехника

23.     

Б1.Б.23

Теоретические основы электротехники

24.     

Б1.Б.24

Основы метрологии, стандартизации, сертификации и контроля качества

25.     

Б1.Б.25

Инженерное обеспечение строительства (инженерная геология)

26.     

Б1.Б.26

Инженерное обеспечение строительства (инженерная геодезия)

27.     

Б1.Б.27

Архитектура

28.     

Б1.Б.28

Строительные материалы

29.     

Б1.Б.29

Нелинейные задачи строительной механики

30.     

Б1.Б.30

Теория расчёта пластин и оболочек

31.     

Б1.Б.31

Динамика и устойчивость сооружений

32.     

Б1.Б.32

Сейсмостойкость сооружений

33.     

Б1.Б.33

Железобетонные и каменные конструкции (общий курс)

34.     

Б1.Б.34

Металлические конструкции (общий курс)

35.     

Б1.Б.35

Технологические процессы в строительстве

36.     

Б1.Б.36

Организация, планирование и управление в строительстве

37.     

Б1.Б.37

Механизация и автоматизация строительства

38.     

Б1.Б.38

Экономика строительства

39.     

Б1.Б.39

Управление проектами

40.     

Б1.Б.40

Строительная физика

41.     

Б1.Б.41

Обследование и испытание сооружений

42.     

Б1.Б.42

Эксплуатация и реконструкция сооружений

43.     

Б1.Б.43

Основы технологии возведения зданий

44.     

Б1.Б.44

Основы технологии возведения специальных сооружений

45.     

Б1.Б.45

Геомеханика

46.     

Б1.Б.46

Строительная информатика

47.     

Б1.Б.47

Подземные сооружения и конструкции промышленного и гражданского назначения

48.     

Б1.Б.48

Подземные гидротехнические сооружения

49.     

Б1.Б.49

Технология подземного строительства

50.     

Б1.Б.50

Практическая экономика в подземном строительстве

51.     

Б1.В.ОД.1

История освоения подземного пространства

52.     

Б1.В.ОД.2

Геоэкология

53.     

Б1.В.ОД.3

Подземные и буровзрывные работы

54.     

Б1.В.ОД.4

Изыскания в подземном строительстве

55.     

Б1.В.ОД.5

Механика подземных сооружений

56.     

Б1.В.ОД.6

Ремонт и реконструкция подземных сооружений


Смотрите также