CC BY
96
© В.Н. Макишин, А.А. Фаткулин, 2010
УДК 622.22.272:622.016
В.Н. Макишин, А.А. Фаткулин
УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА ГОРОДОВ
Освоение подземного пространства городов в настоящее время является одной из приоритетных задач подземного строительства. Инфраструктура современного подземного города в настоящее время является совокупностью не только транспортных путепроводов и технологических тоннелей различного назначения, но и объектов производственного, хозяйственного и социальнокультурного назначения.
В зависимости от назначения объем подземного объекта может изменяться от сотен до сотен тысяч кубических метров. Например, в Финляндии считается экономически эффективным использование подземных бункеров для хранения дорожных антиобледенителей объемом от 500 м3 и более. Такие бункера располагают вдоль крупных магистралей [1]. Объем подземного развлекательнокультурного центра г. Драммен в Норвегии оценивается примерно в 200 тыс. м3 [2].
Рельеф местности, климатические и горно-геологические условия и экономическое развитие района подземного строительства оказывают доминирующее влияние на выбор конструктивных параметров выработок подземных сооружений, их технологических транспортных схем и средств.
При обосновании и выборе величин рациональных конструктивных параметров выработок подземного сооружения, транспортных схем и их средств для перевозки людей и грузов по подземным выработкам и по поверхности, выборе земельных отводов для промплощадок, энергетических и других технологических коммуникаций необходимо учитывать:
1. Назначение подземного объекта.
2. Экономическое развитие и величину населения в регионе.
3. Рыночную стоимость земельного участка под строительство коммуникаций и подземного объекта.
4. Плотность застройки территории в районе подземного строительства.
5. Удаленность подземного пространства от населенных пунктов, существующих транспортных коммуникаций.
6. Климатические условия: максимальные и минимальные температуры воздуха, влажность, количество осадков по сезонам, розу ветров и их силу, частоту и интенсивность туманов, гололедные явления.
7. Характер рельефа местности в районе предполагаемого подземного строительства и несущую способность грунтов.
8. Критический уровень вод при максимальном уровне осадков.
9. Наличие приемлемых площадок для размещения на них промплощадок, погрузочно-разгрузочных комплексов, дорог и энергетических и технологических коммуникаций.
Цель использования подземного пространства оказывает доминирующее влияние на общий объем подземного сооружения; число, конструктивные параметры и размещение камерных выработок во вмещающем массиве; число, протяженность и площади сечений транспортных, вентиляционных и прочих вспомогательных выработок; выбор транспортных схем и средств; величину грузооборотов по поверхности и транспортным выработкам.
Характер рельефа местности оказывает существенное влияние на протяженность транспортных выработок подземных сооружений. По условиям обеспечения в подземном сооружении постоянного микроклимата, защиты от внешних вибраций и другого воздействия во всем мире принята минимальная мощность предохранительной толщи горных пород над подземными камерами 40-60 м [3]. Поэтому, чем более пологим является рельеф местности, тем большей будет протяженность транспортной выработки - штольни, тоннеля, наклонного съезда.
В условиях плотной застройки подземные объекты строят под зданиями и сооружениями. При новом высотном строительстве целесообразно проектирование фундаментов глубокого заложения, обеспечивающих повышенную устойчивость зданий и формирование подземной инфраструктуры городского
микрорайона. Например, высотное здание Московского государственного университета возвышается на 180 м и имеет объем около 2 млн м3, фундамент его углублен в ледниковые отложения на 14 м. При этом уплотнение пород под действием веса здания вызвало осадку земли под центром в 4,7 см и создало депрессию проседания, граница которой проходит на расстоянии 50—120 м от периметра сооружения [4].
Основным видом транспорта на поверхности является автомобильный, как наиболее полно соответствующий существующим транспортным городским коммуникациям.
Перегрузочный пункт может создаваться как на поверхности, так и в подземных условиях. Строительство подземного склада медикаментов в Швеции, подземного склада продуктов в Кисловодске обусловлено отсутствием пригодных для строительства площадок и высокой плотностью застройки территории. При этом транспортные выработки склада медикаментов пройдены из подвала здания. При строительстве подземного склада продуктов в Кисловодске предусмотрена проходка с земной поверхности наклонной автотранспортной выработки длиной примерно 65 м [5, 6].
Все перечисленные выше факторы необходимо учитывать при выборе варианта освоения подземного пространства, мест размещения погрузочно-разгрузочных пунктов и промплощадок, транспортных, энергетических и других инженерных
коммуникаций подземного сооружения промышленного,
хозяйственного или социального назначения.
В зависимости от рельефа местности, ценности изымаемых под строительство земель, плотности застройки, применяемых на поверхности и под землей видов и типоразмеров транспортных средств и величин грузопотоков приемно-разгру-зочные платформы (погрузочно-разгрузочные пункты) хозяйственных и промышленных подземных сооружений располагают:
1. На пригодных участках поверхности, пригодных для строительства погрузочно-разгрузочных пунктов и расположенных на значительном (до нескольких километров) удалении от подземных сооружений.
2. На поверхности у порталов транспортных выработок подземных сооружений.
3. Под землей у порталов транспортных выработок подземных сооружений.
4. Под землей непосредственно около технологических камер подземных сооружений.
При строительстве подземных сооружений конструктивные параметры транспортных выработок подземного объекта устанавливают на основе проектируемых видов и типоразмеров транспортных средств и величин грузопотоков по подземным выработкам с учетом соблюдения условий проветривания этих выработок и технологических камер.
Следует отметить, что обеспечение 4-кратного обмена воздуха в течение часа для подземного объекта объемом более 50 тыс. м3 соответствует условиям проветривания горных предприятий с годовой производительностью 150-200 тыс. т [7]. При этом согласно СНиП 32-04-97 скорость движения воздушного потока в выработках, в которых находятся люди, не должна превышать 6 м/с. Этот фактор имеет доминирующее значение при обосновании сечения воздухоподающих транспортных выработок.
Доля вспомогательных выработок в общем объеме подземного объекта может быть значительной, что существенно сказывается на затратах на его строительство и экономической эффективности его использования. Исследованиями установлено, что предельная протяженность транспортно-вентиля-ционных выработок различного сечения ограничивается их допустимой составляющей в пределах 15-20 % от объема подземного сооружения и величиной аэродинамического сопротивления вентиляционной сети подземного сооружения. Доля этих выработок может быть увеличена до 30-37 % в случае размещения в подземных условиях опасных производств или при освоении существующего геотехногенного подземного пространства, при привлечении для строительства средств, полученных от реализации пород от проходки выработок как строительных материалов [8].
В условиях городской застройки следует предусматривать возможность объединения расположенных близко друг от друга подземных сооружений в единый комплекс, соединения их с подземными транспортными коммуникациями (тоннелями, пешеходными переходами). В результате с течением времени возникнет единая подземная инфраструктура города с перспективами ее развития, как в горизонтальной плоскости, так и
в глубину горного массива. Перенос в подземные условия стоянок автотранспорта, производственных цехов, расположенных в черте города, частично торговых площадей, культурно-массовых объектов позволит улучшить экологическую ситуацию и повысить комфортность проживания в городе.
Таким образом, формирование единого комплексного пространства является перспективой города будущего.
------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Mining Engineering of Finland. - London, 1990. - 190 p.
2. Воронюк А.С. Рациональные схемы вскрытия мощных месторождений наклонными рудоподъемными выработками. - М.: Наука, 1972. - С. 93-94, 190-196.
3. Покровский Н.М. Комплексы подземных горных выработок и сооружений. 2-е изд., перераб. - М.: Недра, 1987. - 248 с.
4. Рудяк М.С. Рациональное использование городского подземного пространства для гражданских объектов. — М.: Изд-во МГГУ, 2003. — 235 с.
5. Швецов П.Ф., Зильберборд А.Ф., Папернов М.М. Подземное пространство и его освоение. - М.: Наука, 1992. - 196 с.
6. Каменецкий Б.П., Воловик В.П. Проектирование и строительство подземных складских помещений // Горный журнал. - 1992. - № 5. - С. 32-33.
7. Макишин В.Н., Ивановский И.Г. Исследование систем проветривания горных предприятий при разработке рудных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2005. - № 2. - С. 228-230.
8. Макишин В.Н. Научное обоснование рациональных параметров выработок подземных сооружений в условиях горной местности: Автореф. дисс. ... д-ра техн. наук. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2006. - 39 с. mrj=i
— Коротко об авторах --------------------------------------------------
Макишин В.Н. - доктор технических наук, доцент, interrex@mail.ru, Фаткулин А. А. - доктор технических наук, профессор, ректор ДВГТУ, fentu@fentu.ru,
ГОУ ВПО "Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ им. В.В. Куйбышева)", г. Владивосток.
А
