CC BY
86
УДК 622.28.624.07
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА В ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ г. ТУЛЫ
Н.И. Прохоров, В.А. Моисеев
Рассматриваются проблемы использования подземного пространства в инженерно-геологических условиях города Тулы. Предлагается комплексное использование подземного пространства г. Тулы. Технология «стены в грунте» рассматривается как наиболее перспективная.
Ключевые слова: подземное сооружение, стена в грунте, технология, грунт, инженерно-геологические условия, отходы.
Разработанный Генеральный план развития Тулы опирается на результаты градостроительного анализа территории - технического состояния и строительные характеристики жилищного фонда; распределения фонда по районам города; динамику и структуру жилищного строительства; современные градостроительные тенденции в жилищном строительстве, экологическое состояние территории, развитие промзоны и т.д.
Однако в Плане не нашли отражения инженерно-геологические условия Тулы и использование подземного пространства.
Развитие процессов урбанизации, возрастающие объемы жилищно-гражданского, коммунально-складского и дорожно-транспортного строительства, возведение новых и реконструкция существующих промышленных и других предприятий и учреждений требуют отвода все более значительных городских территорий, дефицит которых, особенно в центральных районах крупных городов, с каждым годом возрастает. Поэтому можно с полной уверенностью утверждать, что в XXI веке человечество будет вынуждено самым активным образом осваивать подземное пространство с целью решения социальных вопросов и создании среды обитания человека.
Заслуживают внимание прогрессивные направления освоения подземного пространства, активно развиваемые во многих странах. Так, например, подземные железные дороги, скоростные подземные трамваи и метрополитены позволяют уменьшить последствия перенаселенности больших городов, высвободить площади для жилой застройки на поверхности земли и пропустить большие потоки людей.
Глубокие подземные тоннели инженерных систем больших городов позволяют использовать их для многоцелевого назначения (канализации водопровода, транспорта, сброса ливневых вод и др.) и на этой основе обеспечить современную систему жизнеобеспечения при освоении подземного пространства городов.
Тула обладает уникальной возможностью строительства подземных тоннелей для скоростного трамвая вдоль проспекта Ленина, так как в гео-
логическом разрезе прослеживается на небольшой глубине мощный слой известняка. Проведение выработок по прочным карбонатным породам значительно сократит расходы на строительство и эксплуатацию тоннелей. Складки местности позволяют возводить поверхностные станции для входа и выхода пассажиров. Появится возможность к этим тоннелям присоединить, по уже ранее разработанному плану, тоннели, которые соединяют между собой все учебные корпуса ТулГУ. Строительство подземного скоростного трамвая значительно снизит величину пассажиропотока по проспекту Ленина и прилегающим улицам.
Важной не решаемой проблемой для города Тулы являются твердые бытовые отходы, которые в настоящее время складируются на поверхности и являются источником загрязнения воздушной атмосферы города.
Источником загрязнения воздуха города Тулы является также пыль и газ радон из не прошедших рекультивацию карьеров строительных материалов, расположенных вокруг города. Рекультивация карьеров не проводится из-за отсутствия материалов для их закладки. Если использовать для закладки твердые бытовые отходы совместно с донными отложениями извлекаемые при расчистке реки Упы, и изучить опыт других стран, то открывается путь к решению этих двух проблем.
Во многих странах широко применяется хранение промышленных товаров и продуктов питания в подземных хранилищах. Подземные хранилища являются экологически чистыми и пожаробезопасными сооружениями.
Строительство хранилищ проводится открытым способом ведения горных работ, так и с использованием подземной технологии ведения горных работ. Наиболее благоприятными районами для строительства хранилищ подземным способом в Туле являются рынок «Южный» и торговый центр «Метро», так как их поверхности ограничены откосами, что решает проблему съездов и неглубоко расположены мощные пласты известняка.
В практике строительства подземных автостоянок, гаражей, хранилищ и комплексов мелкого заложения преимущественно применяют открытые способы работ в сочетании с различными технологиями.
Открытый способ производства горно-строительных работ требует больших строительных площадок для складирования разработанного грунта, объем которого значительно превосходит объем подземного сооружения, а также увеличения расходов на транспортировку грунта при его разработке и доставку - для обратной засыпки пазух и перекрытий.
Особую сложность при строительстве подземных сооружений открытым способом представляет проблема организации движения транспорта и пешеходов во время производства работ.
Наиболее высокого уровня технического развития подземных сооружений в городских условиях дает способ строительства «стена в грун-
те». На современном этапе он позволяет возводить в широком диапазоне инженерно-геологических и гидрогеологических условий несущие стены глубиной до 30 м, которые совмещают в себе функции ограждения котлована, части постоянной конструкционной стены и фундамента глубокого заложения. Основным способом строительства многоэтажных или многоярусных подземных сооружений в настоящее время является способ «сверху - вниз». Сущность его заключается в том, что устройство перекрытий осуществляется не после того, как полностью разработан грунт между стенами, а поэтапно, по мере углубления котлована. Это дает возможность обеспечить устойчивость стен с помощью балок каркаса перекрытий [1].
Однако разработка грунта даже на глубину одного этажа по всей площади подземного сооружения требует применения большегрузных автосамосвалов и вызывает необходимость складирования части породы на строительной площадке, а в условиях стесненности и большой интенсивности движения транспорта в дневное время ограничивает или полностью исключает применение большегрузных автосамосвалов.
В ТулГУ на кафедре геотехнологий и строительства подземных сооружений предложена новая технология строительства подземных сооружений мелкого заложения, которая устраняет некоторые недостатки вышеизложенных способов, оно состоит в том, что по периметру подземного сооружения, возводимого способом «стена в грунте» возводят стены из монолитного или сборного железобетона. Поверхность грунта, расположенная между стенками сооружения, разбивают на отдельные отсеки. Перекрытия, ширина которых равна длине отсека, устанавливают на стенках сооружения, при том один отсек расположен за пределами сооружения, а из отсека не имеющего перекрытия, извлекают грунт [2]. После извлечения грунта на этот отсек надвигают отдельную часть перекрытия, и грунт продолжают извлекать из следующего отсека и укладывать его на перемещенную часть перекрытия (рисунок).
а) б)
Последовательность работ при строительстве подземных сооружений мелкого заложения: а - общий вид; б - последовательность извлечения грунта и укладки его на передвигаемые отсеки перекрытия
Эффективность устройства подземных сооружений этим способом достигается за счет снижения объема земляных работ. Кроме того, сокращается количество применяемой техники для транспортировки, складирования и погрузки грунта, исключается применение опалубки для возведения стен сооружения, сокращаются размеры строительной площадки, снижается уровень загрязнения окружающей среды. С целью повышения степени индустриализации строительства и улучшения качества конструкции представляется целесообразным более широкое использование в предложенном способе сборных и сборно-монолитных «стен в грунте», в состав которых входят элементы полной заводской готовности с гарантированным качеством.
Однако в практике подземного строительства сборные и сборно-монолитные «стены в грунте» применяются сравнительно редко, что связано с более высокой их стоимостью по сравнению с монолитными, а также технологическими трудностями изготовления, транспортирования и монтажа длинномерных стеновых блоков.
Вместе с тем, в условиях массового городского подземного строительства, предлагаемая технология позволяет широкое использование индустриальных конструкций в сочетании с гибкой технологией производства монтажно-строительных работ и способствует за счет сокращения материалоемкости, трудоемкости и продолжительности строительства добиться конкурентоспособных технико-экономических показателей.
Список литературы
1. Маковский А.В. Городские подземные транспортные сооружения. М: Стройтехиздат, 1985. 485с.
2. Патент № 2059753, Способ возведения подземного хранилища / Прохоров Н.И., Булычев Н.С., Матченко Н.М. / Бюл. изобретений № 30. 1996 .
Прохоров Николай Ильич, канд. техн. наук, профессор, ecology@tsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Моисеев В.А., инженер, ecology@tsu.tula.ru, Россия, Тула, ОАО «Тулаоргтехст-
рой»
USING UNDERGROUND SPACE AT TULA CITY ENGINEERING-GEOLOGICAL
CONDITIONS
N.I. Prohorov, V.A. Moiseev
Problems of using underground space at the Tula City engineering-geological conditions are considered. Complex using Tula City underground space is proposed. The technology of "wall in soil" is considered as the best perspective one.
Key words: underground constriction, wall in soil, technology, soil, wastes.
Nikolai I. Prohorov, Candidate of Sciences, Professor, ecology@tsu.tula.ru, Russia, Tula City, Tula Sate University,
Vladimir A. Moiseev, engineer, ecology@tsu.tula.ru, Russia, Tula City, "Tulaorgtehstroy" Company
УДК 622.273.2
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНСПОРТАБЕЛЬНОСТИ ЗАКЛАДОЧНЫХ
СМЕСЕЙ ИЗ ОТХОДОВ КАЛИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА И ХЛОРИСТОГО КАЛЬЦИЯ
М.И. Русаков, Б.А. Борзаковский, А.В. Шилов, В.В. Тарасов,
В.С. Пестрикова
Проведены лабораторные испытания транспортабельных характеристик смесей на вяжущем из хлористого кальция. Определены динамическая вязкость и сопротивление сдвигу смесей с различными наполнителями. Установлено, что при увеличении плотности смеси вязкость и сопротивление сдвигу возрастают. За основу расчета гидротранспорта исследуемых смесей приняты положения, используемые в расчетах гидротранспорта закладочных пульп.
Ключевые слова: хлористый кальций, солеотходы, шлам, вязкость, сопротивление сдвигу, гидротранспорт, потери напора
Одним из основных технологических процессов гидрозакладки на калийных рудниках является транспортирование закладочной пульпы. Пульпу транспортируют от узла пульпоприготовления, расположенного на земной поверхности, до закладываемых камер.
Гидрозакладочная пульпа состоит из солеотходов и насыщенного рассола. В большинстве случаев гидротранспорт обеспечивается за счет движущего напора, создаваемого весом столба пульпы в стволе. Если движущий напор меньше требуемого, то по трассе трубопровода устанавливают пульпоперекачные станции. Удельные потери напора пульпы зависят от технологических параметров гидрозакладки (диаметра трубопроводов, плотности и скорости пульпы) и коэффициента гидравлического трения, определяемого с учетом шероховатости внутренней поверхности трубопровода и вязкости смеси. Удельные потери напора пульпы солеотходов
