Использование подземного пространства

Классификации подземных сооружений. Часть 1

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

По своему назначению подземные сооружения подразделяют на :

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Форма поперечного сечения тоннеля зависит от инженерно-геологических условий района строительства и способа ведения работ по его проходке. Существуют следующие формы поперечного сечения тоннелей (рис. 2.2):

1. прямоугольная — для коллекторов и тоннелей мелкого заложения;

2 круговая — для тоннелей, сооружаемых механизированным способом и в сложных инженерного логических условиях;

3 сводчатая:

3.1 корытообразная с пологим сводом — для тоннелей в прочных скальных породах с незначительным горным давлением;

3.2 корытообразная с полуциркульным сводом — для тоннелей в скальных породах средней крепости при небольшом вертикаль ном и отсутствии бокового горного давления;

3.3 коробовая с уширенным основанием, сводом малого радиуса и криволинейными стенками — при большом вертикаль ном и небольшом боковом горном давлении;

3.4 подковообразная — в слабых породах при большом вертикальном и горизонтальном горном давлении и при давлении горных пород снизу.

В некоторых случаях, при наличии соответствующего технико-экономического обоснования, возможно изменение перечисленных форм поперечного сечения тоннелей. Формы поперечного сечения виг, вследствие высокой стоимости и сложности проходческих работ применяются достаточно редко.

В крупных камерных выработках могут размещаться машинные залы подземных сооружений энергетики, станции метрополитена, различные хранилища, склады, ёмкости, спортивные сооружения, убежища, канализационные, насосные, очистные станции и другие объекты. Существуют следующие формы поперечного сечения камерных выработок:

— корытообразная: с вертикальными стенками и пологим сводом (рис. 2.3, а) используется в плотных и прочных скальных породах, не оказывающих горного давления; с вертикальными стенками и подъёмистым сводом (рис. 2.3, б) — в породах с небольшим горным давлением; с наклонными стенками и пологим или подъёмистым сводом (рис. 2.3, в) — в породах с небольшим горным давлением при несовпадении углов напластования;

- коробовая : подковообразная (рис. 2.3, г), используемая в породах, оказывающих вертикальное и боковое горное давление, а также при большом давлении подземных вод; овоидальная (рис. 2.3, д ) — если вертикальное горное давление значительно превышает боковое;

- эллиптическая: овальная с горизонтальной (рис. 2.3, е) и вертикальной (рис. 2.3, ж) большой осью — при неглубоком залегании выработки в породах, оказывающих большое горное давление;

- полуциркульная (рис. 2.3, з ) и круглая (рис. 2.3, и), используемые при большом горном и наружном гидростатическом давлениях, а также при несимметричном давлении породы;

- несимметричная (рис. 2.3, к) — при одностороннем горном давлении, а также при необходимости размещения эксплуатационного оборудования.

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