Urbane podzemne strukture. Predavanja iz predmeta Podzemna gradnja u gradovima - fajl Izgradnja podzemne željeznice.doc. Podzemna gradnja u modernom gradu

- © M.N. Shuplik, 2014

ULK 622.25/26(075.8)

M.N. Shuplik

ANALIZA POSEBNIH METODA ZA IZGRADNJU PODZEMNIH OBJEKATA U URBANIM USLOVIMA

Razmatraju se karakteristike izgradnje podzemnih objekata u složenim hidrogeološkim uslovima gustog urbanog razvoja. Analiziraju se načini gradnje pomoću ogradnih nosača, redukcijom vode, umjetnim smrzavanjem tla, mlaznim cementiranjem, kao i korištenjem preliminarnog tamponiranja tla. Za svaku od razmatranih metoda prikazana su područja njihove efikasne primjene i izgledi za korištenje u urbanoj podzemnoj izgradnji. Ključne riječi: izgradnja podzemnih konstrukcija, ogradni nosači, redukcija vode, umjetno zamrzavanje tla, mlazno cementiranje, začepljenje tla.

Brzi razvoj modernih gradova, kontinuirani rast njihovog stanovništva i okupiranih teritorija, kao i visoke stope društvenog, naučnog i tehnološkog napretka, akutno postavljaju pitanje sistematskog, efektivnog razvoja podzemnog prostora najvećih gradova i gradova. postavljanje u ovaj prostor objekata najrazličitijih namjena. Kako pokazuju studije, samo u narednih pet godina biće potrebno izgraditi preko 600 km tunela različite namene, više od 200 društvenih, kulturnih i društvenih objekata, kao i drugih podzemnih objekata koji obezbeđuju normalno funkcionisanje gradova. podzemni prostor velikih gradova.

Koncept sveobuhvatnog društveno-ekonomskog razvoja Moskve do 2015. godine, koji je odobrila Vlada Moskve, a koji se zasniva na ekonomskom i društvenom razvoju regiona kao jedinstvenog kompleksa, predviđa povećanje produktivnosti rada u proizvodnom sektoru za 2,5- 3 puta." Planirano je da se približno dvije trećine toga postigne unutar povećanjem tehničkog nivoa, za jednu trećinu - poboljšanjem organizacije

rada i proizvodnje. Planira se široka upotreba savremenih tehnologija, fleksibilnih automatizovanih sistema i robotike, produbljivanje specijalizacije i razvoj međusektorske proizvodnje. Uvođenje naučnog i tehničkog razvoja osmišljeno je tako da značajno smanji energetski i materijalni intenzitet proizvodnje, te smanji vrijeme potrebno za stvaranje i razvoj nove opreme i tehnologije za 3-4 puta.

Posebno treba istaći da će se uređenje podzemnog prostora odvijati sa povećanom pažnjom na ekološka pitanja, uštedu vode i energetskih resursa, te da će se voditi stroga politika štednje resursa.

Izbor metode i tehnologije za izvođenje radova prilikom izgradnje urbanih podzemnih objekata u velikoj mjeri ovisi o čitavom kompleksu međusobno povezanih faktora. Dubina konstrukcije je od najveće važnosti. Dakle, kod izgradnje komunalnih tunela na dubini većoj od 6-7 m, sa ekonomskog stajališta preporučljivo je preći na zatvorene metode tuneliranja korištenjem tunelskih štitova. Istovremeno, sa povećanjem dubine, naglo raste vjerovatnoća iskopavanja u nepovoljnim hidrogeološkim uvjetima. Kao primjer, ispod su prosječni rezultati analize hidrogeoloških prilika za grad Moskvu, iz kojih se vidi da se, počevši od dubine od 20 m, izgradnja podzemnih objekata po pravilu vrši, u zemljištima preplavljenim vodom.

Dubina- Nestabilna tla (peskovita), % Stabilna tla (ilovasta), %

zalijevano ne zalijevano zalijevano ne zalijevano

10 28 28,25 20 23,75

15 52,5 14,5 20,25 6,75

20 61,37 3,29 33,6 1,8

Analizirajući hidrogeološke uslove podzemne gradnje u drugim velikim gradovima Rusije, može se konstatovati da se u približno 20% slučajeva podzemni objekti izgrađuju ili će se graditi u teškim rudarskim i geološkim uslovima, koje karakterišu nestabilno tlo sa niskim koeficijentom filtracije, često sa tlačnim podzemnim vodama.

U Moskvi takvi uslovi čine oko 24% ukupnog obima podzemne izgradnje. U ovim uvjetima, izgradnja podzemnih objekata zahtijeva korištenje posebnih metoda rada.

Posljednjih godina, zbog intenzivnog uvođenja modernih panela i mikropanelnih kompleksa, građevinari sve češće govore da njihovim uvođenjem uloga i značaj posebnih metoda u gradskoj podzemnoj gradnji nije toliko akutna kao prije. Zaista, u proteklih 10 godina u praksu izgradnje tunela različite namjene uvedeni su štitovi sa hidrauličkim opterećenjem i opterećenjem tla, mikropanelni kompleksi i probojne instalacije, uz pomoć kojih je moguće graditi podzemne objekte u Najteži hidrogeološki uslovi sa pritiskom vode do 40 m. Sve je to tačno. Ali upotreba modernih panelnih sistema zahtijeva veliku količinu pripremnih radova za izgradnju šahtova, komora i tehnološkog otpada, što je gotovo nemoguće završiti bez upotrebe posebnih metoda. Dakle, uz korištenje modernih panel sistema moguće je graditi tunele brzinom od 70-200 metara mjesečno. Ali zbog pripremnih i završnih radova iskopavanja, prednosti u brzini takvih kompleksa se gube, posebno ako su tuneli kratki, što je, inače, tipično za urbanu podzemnu izgradnju, gdje je dužina komunalnih tunela od ugradnje do demontažnih komora kreće se od 30 do 150 metara.

Vrlo često se javljaju problemi vezani za iskop fuga između tunela prilikom izgradnje transportnih tunela. Sami tuneli prolaze bez problema prilično velikom brzinom, a vrijeme utrošeno na kopanje prekida u teškim hidrogeološkim uvjetima ponekad premašuje vrijeme utrošeno na kopanje samih tunela.

Zadržimo se na analizi najčešće korištenih specijalnih metoda u gradskoj podzemnoj gradnji. Treba napomenuti da poseban način gradnje podrazumijeva provedbu dodatnog skupa mjera i uticaja koji se izvode prije početka rudarskih radova u rastresitim, slabo stabilnim vodonosnim tlima ili u jakim pukotinskim i vodonosnim stijenama. Takvi događaji

omogućavaju vam da stvorite sigurne, ugodne uslove za iskopavanje stijena i postavljanje privremenih ili trajnih potpora bez narušavanja integriteta okolnog masiva i utjecaja na podzemne komunikacije koje padaju u građevinsku zonu.

U zavisnosti od prirode uticaja na vodonosne slojeve, trajanja mera, kao i vrste opreme koja se koristi za izvođenje radova, posebne metode u urbanoj podzemnoj gradnji mogu se podeliti u tri grupe, koje podrazumevaju:

korištenje privremenih ili trajnih ogradnih nosača bez promjene fizičkih i mehaničkih svojstava okolnih stijena;

privremena promjena fizičko-mehaničkih svojstava stijena za vrijeme radova na izgradnji podzemnog objekta

osiguranje stijena tokom izgradnje i eksploatacije podzemnog objekta.

Pogledajmo ih detaljnije.

Posebne metode za izgradnju urbanih podzemnih objekata korištenjem privremenih ili trajnih ogradnih nosača bez promjene fizičkih i mehaničkih svojstava okolnih stijena.

Pri korištenju posebnih metoda prve grupe, prije početka rudarskih građevinskih radova, duž konture buduće podzemne konstrukcije postavlja se ogradni nosač, pod čijom zaštitom se naknadno vrši iskop tla, a ponekad se postavlja i trajna potpora.

Ovisno o materijalu i dizajnu, nosači ograde mogu se izraditi: od pojedinačnih elemenata šipova uronjenih u zemlju do izračunate dubine (šipova); od zatvorenih monolitnih ili montažnih školjki, izrađenih od materijala dovoljne čvrstoće, potopljenih pod utjecajem vlastite težine pri iskopavanju tla unutar školjke (podupirači za spuštanje); od monolitnog ili montažnog armiranog betona u uskim rovovima, otkinutim po obodu podzemne konstrukcije do cijele dubine, u pravilu do vodonepropusnog zida (zida u zemlji).

Od nabrojanih specijalnih metoda prve grupe, najveću primjenu u praksi gradske gradnje ima metoda zida u zemlji u različitim tehnološkim varijantama.

Izgradnja podzemnih konstrukcija metodom zid u tlu podrazumijeva prvo iskopavanje rova ​​širine 0,4-1,5 m po konturi cijele dubine konstrukcije u tlu. Da se zidovi ne bi urušili, rov se popunjava sa visoko tiksotropni rastvor gline jer se iz njega uklanja zemlja. Tiksotropni glineni rastvor, koji ima nisku viskoznost i visoku sposobnost gline, prodire u tlo i začepljuje zidove rova, formirajući tanku (0,5-30 mm) i prilično gustu i izdržljivu koru na njihovoj površini. Prisutnost takvog glinenog kolača sprječava prekomjerno filtriranje glinenog rastvora u zemljišnu masu i sprečava urušavanje zidova rova. Glinena pogača je ujedno i vrsta sita koja osigurava prijenos statičkog i dinamičkog pritiska glinenog rastvora na tlo. Za stabilnost zidova rova ​​potrebno je da pritisak rastvora gline bude veći od pritiska tla i vode. Iz ovog stanja se utvrđuje potrebna gustina glinenog rastvora, koja se obično kreće od 1,05-1,2 g/cm3. Nakon iskopavanja rova ​​do projektovane dubine, rastvor gline se zamenjuje trajnom podlogom. Pod zaštitom podignutih zidova naknadno se iskopava tlo unutar konstrukcije.

Ovom metodom trajni oslonac duž konture podzemne konstrukcije može se napraviti od monolitnog armiranog betona ili montažnog armiranog betona. Posljednjih godina, konstrukcija zida u zemlji po obodu se često izvodi od spajanja šipova (sekantni šipovi).

Kao što je iskustvo pokazalo, upotreba metode zida u tlu je najefikasnija u teškim hidrogeološkim uslovima uz prisustvo visokog nivoa podzemnih voda i vodonosnog sloja na praktično dostižnoj dubini.

Oprema koja se trenutno koristi omogućava podizanje zidova u zemlji do dubine od 70 m. U Rusiji je zid u zemlji podignut do maksimalne dubine od 38 m. Iskustvo je pokazalo da je sa dubinom zida u zemlji manje od 8 m, upotreba metode obično ne daje značajne tehničke i ekonomske prednosti i ne javlja se u građevinskoj praksi. Prilikom određivanja dubine zida u tlu treba uzeti u obzir potrebu da se on zakopa u akvitardu. Pretpostavlja se da je veličina dubina jednaka: u gustom

stijena 0,5-1 m, u laporcu i gustoj glini 0,75-1,5 m, u plastičnoj ilovači i glini 1,5-2 m.

Upotreba zida u tlu je ograničena u prisustvu tla koje sadrži čvrste inkluzije prirodnog ili umjetnog porijekla (velike gromade, fragmenti betonskih konstrukcija, zidanje itd.). U takvim slučajevima, prilikom izrade rova, potrebno je koristiti opremu opremljenu opremom za glodanje, na primjer, Casagrande, Bauer, TONE Boring.

Upotreba grabilice, koja uklanja velike inkluzije, može dovesti do deformacije zida rova, pada nivoa tiksotropnog rastvora i deformacija okolnog masiva i obližnjih objekata.

Upotreba metode koja se razmatra je teška u prisustvu tekućeg mulja i živog pijeska koji leže blizu površine zemlje.

Metodu je teško koristiti u tlima koja imaju visoke koeficijente filtracije (velike brzine kretanja podzemnih voda), u kojima dolazi do velikih curenja glinenog rastvora, eliminišući mogućnost formiranja ekrana na zidovima rova. Poteškoće nastaju i u prisustvu vode pod pritiskom sa pritiskom koji je veći od hidrauličkog pritiska u rovu, usled čega rov deluje kao odvod.

Ocjenjujući razmatranu metodu, treba napomenuti da pravilnom tehnologijom za njegovu implementaciju on najpotpunije ispunjava zahtjeve sigurnosti građenja u gustim urbanim sredinama. Uz njegovu pomoć možete izgraditi podzemne objekte u neposrednoj blizini zgrada, objekata i podzemnih komunikacija. U principu, zid u zemlji se može podići na udaljenosti većoj od 0,4 m od postojećih zgrada i objekata, sprečavajući deformacije i pomjeranje tla do dubine od 60 m.

Analiza proizvodnog iskustva u korištenju zidova u zemlji u Rusiji pokazuje da su objekti izgrađeni ovom metodom u većini slučajeva zbog nepoštivanja tehničkih građevinskih propisa imali ozbiljne nedostatke.

Najčešći nedostatak je nedosljednost pojedinačnih prodora (šipova) po dubini. Dakle, prilikom izgradnje zida u zemlji do dubine od 18 m, u 90% slučajeva konstrukcije su imale nedosljednosti u dubini i, kao posljedicu, curenje vode sa naknadnim

uklanjanje tla. Razlog ovakvog stanja je nedostatak u pojedinim slučajevima savremenih tehničkih sredstava za kontrolu vertikalnosti tokom procesa iskopavanja tla iz rovova, neuvažavanje realnih hidrogeoloških uslova tokom procesa izgradnje, niska kvalifikacija i disciplina u radu.

Slaba tačka zida u zemlji su spojevi, posebno neradni spojevi formirani pomoću cijevi. Takvi spojevi slabo zadržavaju vodu i izvor su uklanjanja tla u konstrukciji dok se gradi. Istina, posljednjih godina, kako bi se smanjio protok vode kroz šavove, aktivno se uvode posebne strukture šavova i materijali (stopsol, waterstop, itd.).

Problemi se često javljaju prilikom iskopavanja tla iz unutrašnjosti konstrukcije. Zbog nekvalitetnog pričvršćivanja konstrukcija dolazi do neprihvatljivih deformacija, a ponekad i gubitka stabilnosti.

Da bi se osigurala stabilnost zidova u tlu na dubini jame većoj od 4-6 m, potrebno je koristiti njihovo pričvršćivanje pomoću odstojnika ili sidrenih konstrukcija.

Prednosti sistema odstojnika u odnosu na sidrene sisteme su sljedeće: njihov dizajn je jednostavniji, jeftiniji i ne zahtijeva posebnu tehnologiju ili posebnu opremu, mogu se ponovo koristiti. Stoga, gdje je moguće, prednost treba dati sistemima odstojnika.

Upotreba sidrenog pričvršćivanja ogradnih konstrukcija jama umjesto sistema odstojnika u mnogim slučajevima pruža niz tehničkih i ekonomskih prednosti, od kojih su najvažnije:

Nema ograničenja u pogledu širine jame;

Proširuje se front razvoja tla u jami uz pomoć građevinske opreme;

Nema smetnji prilikom ugradnje konstrukcije;

Nema potrebe za preuređivanjem odstojnika;

Upotreba, gdje je moguće, jednostranog pričvršćivanja ograde jame;

Značajan tehničko-ekonomski efekat postiže se naknadnim tehnološkim operacijama izgradnje podzemnog objekta (zemljani radovi, ugradnja građevinskih konstrukcija), čime se osigurava značajno smanjenje vremena izgradnje.

Sidra se mogu ugraditi na sva tla izuzev slabih (glina tečne konzistencije, mulj, tresetna tla i treset, tla slijeganja).

U onim slučajevima kada je to moguće, preporučljivo je nastojati napustiti pričvršćivanje ograde jame privremenim distančnim konstrukcijama ili sidrenim pričvršćivačima i preći na metode izgradnje podzemnih konstrukcija „odozgo prema dolje“ i „gore-dolje“, pri čemu se za ograđivanje jame koristi se međuspratni plafon. U ovom slučaju, iskop tla u jami izvodi se pod zaštitom podova i izvodi se pomoću malih bagera i konvencionalnih buldožera. Tlo se otpušta pomoću grajferskog bagera kroz montažne rupe u stropovima.

Ovi načini gradnje su najnježniji u odnosu na obližnje postojeće objekte, osiguravajući minimalno slijeganje postojećih zgrada i objekata u odnosu na druge metode pričvršćivanja jama.

Upotreba metode gradnje „gore-dole“ podrazumeva izgradnju objekata sa više podzemnih spratova istovremenom izgradnjom spratova gore-dole od nivoa zemlje sa izgradnjom jamske ograde metodom „zid u zemlji“, koja često služi kao zid podzemnog dijela objekta. Izgradnja prema shemi "gore-dolje" počinje ugradnjom rovova "zidova u zemlju" duž perimetra konstrukcije i srednjih nosača za bušenje (stupova). Zidovi rova ​​i bušotine služe kao oslonci za buduće nadgradne konstrukcije. Zatim počinje otvoreno kopanje tla na prvom podzemnom sloju i paralelno se podiže plafon iznad prvog sprata (u nivou zemlje). Kada betonski pod u nivou tla dostigne 75% čvrstoće, na njega se trajno ugrađuje toranjski kran u posebno ojačanom prostoru. Nakon što betonski pod dostigne 100% čvrstoće, počinje izgradnja konstrukcija prizemlja, a ujedno je u toku izgradnja drugog i slijedećih podzemnih kata.

Drugi u grupi po obimu primjene u urbanoj podzemnoj gradnji je način gradnje pomoću šipova. Metoda je dugo testirana, a sastoji se u činjenici da se prije početka iskopa privremeni šip koji se sastoji od pojedinačnih elemenata šipova čvrsto uroni jedan uz drugi duž konture buduće podzemne konstrukcije do pune debljine nestabilnog tla. . Skup šipova zabijenih po cijelom perimetru podzemne konstrukcije naziva se posad. Ploča mora biti vodootporna, izdržljiva i ne deformirati se kada je uronjena; treba biti ukopan u vodonosni sloj najmanje 1-1,5 m i strši iznad vodonosnog sloja 1-2 m. Nakon što se šipovi urone pod njegovu zaštitu, vrši se iskop zemlje i postavlja se trajna potpora ili konstrukcija podzemne konstrukcije.

Preporučljivo je koristiti šipove pod sljedećim uvjetima: debljina nestabilnog tla je od 5 do 12 m; dubina nestabilnog tla nije veća od 20 m od površine; prisustvo vodonosnog sloja debljine najmanje 3 m ispod nestabilnog tla; odsustvo u geološkom presjeku gromada i čvrstih inkluzija prečnika većeg od 20 cm; pritisak podzemne vode do 12 m.

Analiza iskustva u izgradnji urbanih podzemnih objekata pokazuje da se limovi već dugi niz godina uspješno koriste u izgradnji komora za podzemne komunikacije, rudničkih okna, crpnih stanica, plitkih tunela podzemne željeznice i drugih podzemnih objekata u blizini zgrada i podzemnih komunikacija. .

Nedostatak tehnologije izgradnje podzemnih objekata pomoću šipova je što se za zabijanje limova često koriste mehanički čekići, što negativno utiče na obližnje zgrade i objekte. Kako bi se uklonio ovaj nedostatak, posljednjih godina, gomila limova počela se opterećivati ​​pomoću vibracionih čekića. Očigledno je da u narednim godinama ograde od šipova, zbog svoje jednostavnosti i pouzdanosti, neće izgubiti na svojoj atraktivnosti i da će se još dugi niz godina koristiti u gradskoj podzemnoj gradnji.

Tehnologija gradnje koja se uspješno koristi decenijama i koja spada u prvu grupu specijalnih metoda je izgradnja gradskih podzemnih objekata metodom spuštanja.

Izgradnja podzemnih objekata metodom spuštanja znači da se na gradilištu pripremljenom za izgradnju prvo podižu zidovi (konstrukcije) buduće podzemne konstrukcije, koji su u donjem dijelu opremljeni reznom cipelom. Nakon toga, tlo se uklanja sa unutrašnje konture podzemne konstrukcije. Prilikom otkopavanja tla konstrukcija budućeg podzemnog objekta se uranja u masiv dok ne dostigne projektnu dubinu.

Ova metoda se u tehničkoj literaturi često naziva metodom padajućeg bunara ili potapajućim nosačem, ovisno o vrsti i namjeni konstrukcije koja se gradi.

Prema svojoj namjeni, spuštene konstrukcije se mogu podijeliti u dvije vrste: spušteni bunari za izgradnju kritičnih zgrada i objekata i spušteni podzemni objekti za postavljanje tehnološke opreme i kancelarijskih prostorija u njih (vodozahvatne i kanalizacione crpne stanice, skladišta i skladišta za razne objekte). svrhe). Veličine vrtača su obično male - do 4 m u prečniku. Dubina ronjenja doseže 130 m.

Donji podzemni objekti su okruglog ili pravougaonog oblika, velikih dimenzija do 60 m u prečniku i do 250 x 50 m u tlocrtu. Međutim, dubina uranjanja takvih podzemnih konstrukcija ne prelazi 60 m.

Metoda spuštanja se često koristi u gradskoj podzemnoj gradnji. Da bi se proširio opseg njegove primjene, spuštanje podzemnih konstrukcija se uglavnom izvodi u tzv. tiksotropnom omotaču. Suština metode spuštanja u tiksotropnoj jakni je upotreba tiksotropne glinene otopine, koja ispunjava šupljinu između vanjske površine konstrukcije i tla, što značajno smanjuje bočno trenje i osigurava stabilnost zidova tla. Šupljina širine 10-15 cm, koja je ispunjena glinenom otopinom, nastaje zahvaljujući izbočini na nožnom dijelu donje strukture.

Treba napomenuti da je posljednjih godina metoda spuštanja postupno zamijenjena drugim posebnim metodama, a posebno zidom u zemlji. Uprkos tome, način spuštanja, zbog svoje jednostavnosti, niske cijene, pouzdanosti i velikog radnog iskustva, koristit će se još dugi niz godina u izgradnji urbanih podzemnih objekata u gustim urbanim sredinama.

Posebne metode u kojima se vrši privremena promjena fizičkih i mehaničkih svojstava stijena tokom perioda radova na izgradnji podzemne konstrukcije

Posebne metode za izgradnju gradskih podzemnih objekata sa privremeno promjenjivim svojstvima uključuju: umjetno zamrzavanje stijena; smanjenje vode; prodiranje pod komprimiranim zrakom (keson).

Vještačko zamrzavanje stijena

Metoda se sastoji u tome da se prije početka rudarskih građevinskih radova izbuši sistem bunara opremljenih stupovima za zamrzavanje kroz 0,8-2 m duž konture podzemne konstrukcije. Rashladno sredstvo (obično vodeni rastvor kalcijum hlorida) na negativnim temperaturama (zamrzavanje salamure) pumpa se kroz bunare za zamrzavanje.

Kao rezultat stalne cirkulacije rashladne tekućine u stupovima za smrzavanje, voda u stijeni se smrzava i oko svake kolone se postepeno formiraju cilindri koji stvaraju led, koji se zatim zatvaraju u jednu ogradu koja stvara led. Smrznute stijene, kao rezultat prijelaza vode u led i sniženja temperature, naglo mijenjaju svoja početna fizička i mehanička svojstva (čvrstoća, prianjanje, itd.), što omogućava početak rudarskih radova kada ledena ograda dostigne svoje dimenzije dizajna.

U ovom slučaju, ograda od leda djeluje kao privremena vodootporna ograđena potpora, osiguravajući sigurne uvjete za rudarske građevinske radove.

Ledena ograda se drži zamrznutom do završetka izgradnje podzemne konstrukcije. Nakon izgradnje konstrukcije, ledena ograda se uklanja.

Pored zamrzavanja slanom vodom, u praksi gradske podzemne gradnje koriste se i metode bez slane vode (zamrzavanje tekućim dušikom, zamrzavanje krutim ugljičnim dioksidom).

Treba napomenuti da je metoda zamrzavanja stijena jedna od vodećih specijalnih metoda u svjetskoj praksi.

Metoda je postala rasprostranjena u Njemačkoj, Japanu, Poljskoj, Kanadi, Velikoj Britaniji i drugim zemljama.

Metoda zamrzavanja kamenja je univerzalna. Uspješno se koristi kod potonuća okna u pukotinama i labavim vodonosnicima u uvjetima filtracije podzemnih voda. Zamrzavanje se može izvršiti na gotovo bilo kojoj dubini. Metoda zamrzavanja i dalje ostaje najpouzdanija i univerzalna specijalna metoda kako u gustim urbanim područjima tako iu rudarskoj industriji.

Umjetno zamrzavanje tla postalo je široko rasprostranjeno zbog činjenice da je ova metoda tehnički prilično dobro razvijena. Stvorena je moćna oprema za bušenje, stacionarne i mobilne stanice za zamrzavanje visokih performansi. Metoda zamrzavanja takođe ima dobru naučnu osnovu. Izvršena su teorijska i eksperimentalna istraživanja radi proučavanja nestacionarnih procesa prijenosa topline u stijenskim masama, stupovima za zamrzavanje, rashladnim uređajima, akumulirani su čvrsti podaci o toplinskim i mehaničkim svojstvima smrznutih stijena, te inženjerske metode za proračun dizajna ledenih barijera i razvijena je rashladna oprema. Predložene su tehnologije koje štede resurse i ne koriste mašine za zamrzavanje tla koristeći čvrsti ugljični dioksid (suhi led) kao rashladno sredstvo.

U cilju daljeg poboljšanja metode, na Moskovskom državnom univerzitetu za humanističke nauke predložena je i opravdana nova tehnologija dizajna i ugradnje uvrtnih stubova za zamrzavanje. Ova tehnologija je nezamjenjiva pri zamrzavanju tla do male dubine (do 25 m), kao i kod smrzavanja tla između spojeva transportnih tunela, jer ne zahtijeva bušenje i ugradnju bunara za zamrzavanje, što dovodi do naglog ubrzanja instalacijskih radova. , smanjujući metalni intenzitet metode, smanjujući vrijeme i, kao posljedicu, trošak zamrzavanja.

Unatoč gore navedenom, u posljednjih 10 godina, obim izgradnje podzemnih konstrukcija metodom zamrzavanja neopravdano je naglo opao. Postoji nekoliko razloga za ovu situaciju.

Prvo, smatra se da je metoda veoma skupa, iako je bilo ozbiljnih studija u vezi s tim upoređujući tehničko-ekološke

nomički indikatori nisu sprovedeni drugim alternativnim metodama.

Drugo, posljednjih godina, u praksi urbane gradnje, pri iskopima šahtova, komora i drugih objekata koji zahtijevaju upotrebu privremene hidroizolacijske zavjese, gdje se može pouzdano i uspješno koristiti vještačko zamrzavanje tla, koriste se masivne ogradne konstrukcije (zid u tlo) počele su da se koriste bez dovoljno ekonomske opravdanosti u različitim projektima, mlaznim injektiranjem, potporom za spuštanje). Njihovo prisustvo u zemljištu u većini slučajeva dovodi do narušavanja hidrogeološkog režima kretanja podzemnih voda, pojave baražnih efekata i drugih negativnih posljedica.

Pri korištenju umjetnog zamrzavanja, nakon iskopa iskopa i zatvaranja zamrzivača, zemlja se prirodno odmrzava u roku od 2-4 mjeseca ili umjetno u roku od 1-1,5 mjeseci, a prirodna hidrogeološka situacija se uspostavlja u području rada.

Treće, jedan od razloga za smanjenje obima zamrzavanja je nedostatak mobilnih mobilnih stanica. Postojeća flota PHS-100 stanica je fizički i moralno zastarjela i zahtijeva zamjenu modernijim rashladnim jedinicama.

Moskovski državni univerzitet rudarstva (MSGU) kontinuirano radi na poboljšanju metode zamrzavanja i smanjenju troškova. Posljednjih godina opravdane su, razvijene i uspješno testirane nove metode zamrzavanja koje štede resurse u odnosu na urbane uslove korištenjem čvrstog ugljičnog dioksida, koje omogućavaju napuštanje zamrzivača i stvaranje barijera od leda i tla projektovanih veličina za 5-10 dana. umjesto 30-70 dana sa zamrzavanjem salamure

Trenutno je u toku istraživački rad na Moskovskom državnom univerzitetu za humanističke nauke kako bi se dalje poboljšala metoda zamrzavanja bez slane vode. Opravdane su i razvijene kombinovane metode zamrzavanja, u kojima se rashladno sredstvo može hladiti čvrstim ugljen-dioksidom na temperature od -20 do -60 stepeni u posebnim isparivačima. Ova metoda vam omogućava da napravite dimenzije dizajna u kratkom vremenu (5-10 dana)

ograda od leda i tla sa oštrim smanjenjem troškova materijala, energije i troškova u odnosu na tradicionalno korištenu metodu slane vode.

Drugi pravac istraživanja je traženje rezervi za smanjenje materijalnih i troškovnih troškova pri zamrzavanju tla poboljšanjem procesa bušenja i ugradnje stubova za zamrzavanje i vremena formiranja ledeno-zemljišne ograde projektovanih veličina, od kojih svaka troši od 35 do 40% ukupnog vremena zamrzavanja.

Provedena istraživanja su pokazala da se ušteda resursa i intenziviranje procesa smrzavanja tla u urbanim uslovima može postići prelaskom, gdje je to tehnički moguće, na projektovanje stupova za zamrzavanje novog tipa sa spiralnim namotavanjem armature po obodu cijelom dužinom. , eliminišući upotrebu operacija bušenja tokom njegove instalacije. Pilot eksperimenti su pokazali da je predloženi dizajn novog tipa stupa izvodljiv i omogućava njihovo uranjanje uvrtanjem do određene dubine.

Primjena rezultata završenih istraživanja doprinijeće daljem unapređenju tehnologije vještačkog zamrzavanja tla u urbanim uslovima i smanjiti materijalne i troškovne troškove.

Odvodnjavanje

Odvodnjavanje se koristi za privremeno (u toku izgradnje) smanjenje hidrostatskih pritisaka (nivoa) podzemnih voda u cilju stvaranja povoljnijih i sigurnijih uslova za rudarske građevinske radove.

Zadatak redukcije vode je da prilikom izgradnje podzemnog objekta adekvatno stvori i održi potrebnu zonu dreniranog tla, što omogućava izvođenje rudarskih radova u relativno povoljnim uslovima.

Izbor metode redukcije vode zavisi od: osobina i uslova tla, uslova prihranjivanja podzemnih voda, vodopropusnosti (koeficijenta filtracije) dreniranog tla, veličine drenirane zone u tlu, debljine vodonosnika i karakteristike tehničkih sredstava redukcije vode.

Najrasprostranjenija metoda je površinska metoda redukcije vode. Štoviše, ovisno o vrsti i lokaciji

uređaji za redukciju vode koriste linearnu shemu za smanjenje vode - uređaji za smanjenje vode su raspoređeni u nizu u pravoj liniji; kontura - kada se nalaze duž konture koja okružuje strukturu; kružni, kada je kontura lokacije uređaja za redukciju vode zatvorena; slojevito - kada se uređaji za smanjenje vode nalaze na nekoliko izbočina duž dubine jame.

U zavisnosti od načina redukcije vode koriste se sljedeća tehnička sredstva. Za plitku površinsku i podzemnu odvodnjavanje koriste se lake bušotine (PIU), ejektorski filteri (EI), vakuumske jedinice za odvodnjavanje (VDU) i bušotine za odvodnjavanje (UZVM). Za duboku redukciju površinskih voda koriste se bunari za redukciju i upijanje vode i snažne pumpe. Za približan izbor sredstava za redukciju vode preporučuje se sljedeća tabela. 1.

Metoda redukcije vode danas je najčešća specijalna metoda za izgradnju gradskih podzemnih objekata zbog svoje jednostavnosti, efikasnosti, velikog iskustva u upotrebi i niske cijene u odnosu na druge specijalne metode.

Posljednjih godina se pojavilo neutemeljeno mišljenje o katastrofalnim posljedicama vještačkog spuštanja vode, što uzrokuje dodatno slijeganje tla i prateće deformacije susjednih objekata. Mnogim projektantima se čini da je moguće izbjeći problem vezan za moguće posljedice taloženja zbog ispuštanja vode samo izgradnjom ogradne konstrukcije koja pokriva cijelu debljinu vodonosnika, što je potpuno pogrešno. Ovakvo stanje je zbog činjenice da do danas ne postoje pouzdana teorijska istraživanja o uticaju procesa smanjenja vode na sedimente zemljine površine zbog složenosti opisivanja procesa koji se dešavaju u masivu tokom smanjenja vode. Metode kompjuterskog modeliranja se još uvijek koriste u ograničenim količinama i nedostupne su mnogim dizajnerima.

Analiza iskustva smanjenja vode u urbanim uslovima pokazuje da se padavine zemljine površine tokom njegove implementacije zapravo dešavaju, po pravilu, nesmetano na prostoru i njihova veličina zavisi uglavnom od: dizajna filtera, dubine i vremena.

Tla Koeficijent filtracije Kf, m/dan Količina pada nivoa podzemne vode, m

do 5 do 20 više od 20

Pjeskovita ilovača, prašnjavi pijesak 0,2-0,7 Instalacije EVVU, UVV, LIU, EI Instalacije parangala, LIU, EI, EVVU Bunari sa potapajućim pumpama i dodatnim vakumiranjem

Pijesak: fini srednji veliki 1-10 10-25 25-50 Lagane bušotine

Jednoslojni Višeslojni, ejektorski filteri za bušotinu Isto

Krupni pijesak, šljunak Šljunčano tlo Više od 50 Crpljenje vode iz bunara centrifugalnim pumpama Crpljenje vode iz bunara pomoću potopljenih pumpi Isto

Višeslojna debljina stijena različite vodopropusnosti 0,005-200 Određuje se u zavisnosti od specifičnih geoloških i hidrogeoloških uslova

redukcija vode. Najveći utjecaj na površinske padavine imaju vrijeme i dubina depresije vode.

Na primjer, s dubinama odvodnjavanja većim od 10 m korištenjem bunara za odvodnjavanje u trajanju od mjesec dana ili više, sediment može doseći 50-70 mm, a pri odvodnjavanju vakuumskim instalacijama 10-20 dana padavine se ponekad uopće ne pojavljuju ili fluktuiraju unutar 1-5 mm i samo uz dugotrajnu upotrebu (50-70 dana) padavine mogu doseći 10-15 mm.

S tim u vezi, u najkritičnijim slučajevima, kada se odvodnjavanje vrši u gustim urbanim sredinama, radi predviđanja mogućih padavina potrebno je izvršiti kompjutersko modeliranje uzimajući u obzir hidrogeološke uslove, tehnologiju rada i trajanje procesa odvodnje. .

Posebne metode u kojima se pričvršćivanje stijenskih stijena provodi tokom izgradnje i rada podzemnih konstrukcija

Najčešće specijalne metode ove grupe koje se koriste u gradskoj podzemnoj gradnji su: cementiranje stijena, silicifikacija tla, kemijska konsolidacija, mlazno injektiranje (ponekad se naziva mlazno injektiranje).

Cementiranje. Suvoća cementacije leži u činjenici da se prije početka rudarskih građevinskih radova buše bunari po obodu konstrukcije, a ponekad i po cijelom njenom području i u njih se pod pritiskom ubrizgava cementni malter. Rješenje, šireći se na određenoj udaljenosti od bunara, ispunjava praznine i pukotine u stijenama. Nakon stvrdnjavanja otopine, vodootpornost stijenske mase značajno se smanjuje, što omogućava podizanje podzemnih konstrukcija unutar fiksnih stijena u odsutnosti ili uz neznatan dotok vode u čelo.

Preporučljivo je koristiti cementiranje: u čvrstim, napuklim stijenama s veličinom pukotina od najmanje 0,1 mm, specifičnom apsorpcijom vode većom od 0,05 l/sec i brzinom kretanja podzemne vode manjom od 600 m/dan; u šljunčanim i šljunčanim stijenama veličine zrna veće od 2 mm, pod uslovom da pore između zrna nisu čestice gline ili pijeska; u krupnom pijesku sa prečnikom zrna većim od 0,8 mm.

Ovdje bih skrenuo pažnju na uslove za korištenje cementacije. Činjenica je da se u praksi, prilikom izvođenja građevinskih radova, cementni malteri često ubrizgavaju u tlo, ne obraćajući pažnju na njihov granulometrijski sastav. U ovom slučaju, metoda u svim uvjetima tla naziva se cementiranje. Ako se cementni malter ubrizgava u fino dispergovano tlo prečnika čestica manjeg od 0,8 mm, neće se postići čvrstoća fiksne mase i voda će teći kroz tretiranu masu tokom rudarskih radova. U ovoj situaciji, kada se cementni malter ubrizgava u fino tlo, dolazi do hidrauličkog lomljenja mase usled pritiska rastvora, formiraju se veštačke pukotine, duž kojih malter ponekad teče na značajne udaljenosti od radilišta. U ovom slučaju je neprikladno govoriti o jačanju niza. U najboljem slučaju dolazi do djelomičnog zbijanja tla. Ako se radovi izvode u blizini postojećih komunikacija (aktivna kanalizacija, drenažni sistemi, podrumi i sl.), tada u njih može prodrijeti cementni malter i onesposobiti ili oštetiti.

Za proširenje područja učinkovite primjene cementiranja u fino dispergiranim tlima potrebno je prijeći na upotrebu finijih cementa ili specijalnih koloidnih cementa (kao što je Microdur).

Siliciranje i hemijsko učvršćivanje tla

Siliciranje se zasniva na ubrizgavanju anorganskih visokomolekularnih jedinjenja u zemljišnu masu, silikatnih rastvora tečnog stakla i njihovih derivata, koji u kombinaciji sa koagulansom formiraju gel silicijumske kiseline koji cementira čestice tla. U praksi gradske podzemne gradnje koriste se metode silicifikacije s dva rješenja i s jednim rješenjem.

U metodi silicizacije sa dva rastvora, rastvori natrijum silikata i koagulansa kalcijum hlorida se naizmjenično pumpaju kroz perforirane cijevi (injektore) uronjene u tlo do određene dubine. Gel silicijske kiseline nastao kao rezultat miješanja otopina daje tlu čvrstoću i vodootpornost. Metoda silicizacije u dva rješenja koristi se za očvršćivanje pijeska s koeficijentom filtracije

2-8 m/dan, kod kojih je brzina kretanja podzemnih voda manja od 5 m/dan, a pH podzemne vode manji od 9.

Metodom silicizacije u jednom rastvoru, jedna otopina za formiranje gela pripremljena od mješavine natrijevog silikata sa koagulantom (monofosforna kiselina, fluorosilicijumska kiselina ili natrijum aluminat) se upumpava u tlo. Kada se ovi rastvori pomešaju, u datom trenutku se formira gel silicijumske kiseline, u zavisnosti od količine koagulansa. Tlo, fiksirano na bazi natrijevog silikata i fluorosilicijeve kiseline, ima tlačnu čvrstoću od 2-5 MPa. Metoda silicizacije u jednom rastvoru koristi se za konsolidaciju peskovitih tla sa koeficijentom filtracije od 0,5 do 50 m/dan. Brzina kretanja podzemnih voda nije veća od 8 m/dan, pH podzemne vode je manji od 7.

Analizirajući iskustva primjene metode silikatizacije, treba napomenuti da se metoda kontinuirano usavršava i sve više koristi u praksi gradske podzemne gradnje. Postoji nekoliko razloga za ovu situaciju: jednostavnost tehnologije, oskudica i niska cijena potrošnog materijala, potpuna ekološka sigurnost za okoliš. Uzimajući u obzir ove prednosti, metoda silikatizacije će biti tražena u gradskoj podzemnoj gradnji dugi niz godina.

Prilikom hemijske konsolidacije stijena (resmolizacija) u masiv se ubrizgavaju vodeni rastvori visokomolekularnih organskih jedinjenja (smole) uz dodatak koagulanata (oksalne i hlorovodonične kiseline). Kao rezultat kemijskih reakcija koje se odvijaju u stijenskoj masi, smole prelaze iz tekućeg u čvrsto stanje. Kao rezultat toga, stijene se ojačavaju, smanjuje im se vodootpornost i povećava čvrstoća, što stvara povoljne uvjete za rudarske radove.

Metoda resinizacije može se koristiti u raspucanim tvrdim stijenama, odvojeno zrnatim pa čak i poroznim stijenama sa koeficijentom filtracije od 0,5 do 50 m/dan, dok je minimalna veličina čestica nekohezivne mase 0,01-0,05 mm.

U Rusiji je proizvedeno i ispitano dosta kemijskih rješenja za učvršćivanje tla, ali je po svim kriterijima najprihvatljivija bila urea-formaldehidna (urea) smola s raznim učvršćivačima. Ova smola je lako rastvorljiva u vodi, ima nizak viskozitet i očvršćava na niskim temperaturama.

tour, i što je najvažnije, proizvodi ga domaća industrija u velikim količinama i po svojoj cijeni je prilično pristupačna za široku upotrebu. Nedostatak ove smole je određena toksičnost zbog oslobađanja slobodnog formaldehida tokom razvoja fiksne mase, pa je opravdana njena upotreba tamo gdje nema ljudi tokom rada podzemne konstrukcije.

U stranoj praksi za konsolidaciju tla koriste se i smole različitih sastava i svojstava, uključujući poliuretansku pjenu. U praksi gradske podzemne gradnje takve se smole koriste u izuzetno ograničenim količinama zbog njihove visoke cijene. U nešto većim količinama u praksi sanacije podzemnih konstrukcija koriste se smole stranih kompanija.

Sumirajući postojeće iskustvo hemijske konsolidacije, treba napomenuti da se resinizacija koristi u različitim oblastima građevinarstva, uključujući i praksu gradske podzemne gradnje. Međutim, obim primjene metode još uvijek postupno opada i danas je, unatoč djelotvornosti metode, epizodne prirode. To je zbog činjenice da smole koje proizvodi domaća industrija ne ispunjavaju u potpunosti ekološke zahtjeve, a strane kompozicije koje se prodaju na tržištu imaju visoku cijenu.

Mlazno injektiranje

Tehnologija mlaznog cementiranja u Rusiji se koristi relativno nedavno (iskustvo njene upotrebe je manje od 10 godina) i zasniva se na upotrebi energije visokotlačnog mlaza cementnog maltera za uništavanje i istovremeno mešanje tla sa cementnim malterom. . Nakon stvrdnjavanja otopine formira se novi materijal - zemljani cement, koji ima dovoljne karakteristike čvrstoće i deformacije za rudarske građevinske radove.

Postoje tri glavne vrste tehnologije.

Jednokomponentna tehnologija (mlaz 1). U tom slučaju uništavanje tla vrši se mlazom cementnog maltera. Pritisak ubrizgavanja rastvora je 40-60 MPa. Tokom procesa erozije tla miješa se sa cementnim malterom. Nakon stvrdnjavanja formira se novi materijal - zemljani cement, koji ima povećanu čvrstoću u odnosu na originalno tlo,

karakteristike deformacije i antifiltracije. Jet 1 tehnologija je najjednostavnija za implementaciju i zahtijeva minimalan set opreme; međutim, promjer rezultirajućih stupova je također najmanji u odnosu na druge tehnološke opcije. Tako, na primjer, u glinama promjer stupova ne prelazi 0,6 m, u ilovačama i pješčanim ilovačama je 0,7-0,8 m, u pijesku dostiže 1,0 m.

Dvokomponentna tehnologija (jet 2). U ovoj opciji, energija komprimiranog zraka se koristi za povećanje dužine vodeno-cementnog mlaza. Za odvojeno dovod cementnog maltera i komprimovanog vazduha u monitor koriste se duple koncentrične šuplje šipke. Cementni malter se dovodi preko unutrašnjih šipki, a komprimovani vazduh se dovodi preko spoljnih šipki. Monitor takođe ima složeniji dizajn, uključujući mlaznicu za vodeno-cementni malter i dodatnu prstenastu mlaznicu koja formira vazdušni omotač koji okružuje glavni mlaz.

Vazdušni omotač koji štiti vodocementni mlaz naglo smanjuje otpor okoline duž bočne površine mlaza i time povećava njegovo destruktivno djelovanje. Pritisak ubrizgavanja cementnog maltera odgovara tehnologiji jet 1. Pritisak vazduha mora biti najmanje 0,5 MPa, protok 7-10 m3/h.

Promjer stupova dobivenih ovom tehnologijom dostiže 1,2 m u glinama, 1,5 m u ilovači i pjeskovitoj ilovači i 2,0 m u pjeskovitom tlu.

Trokomponentna tehnologija (jet 3). Ova se opcija razlikuje od prethodnih po tome što se mlaz vode i zraka koristi isključivo za erodiranje tla i stvaranje šupljina u njemu, koje se naknadno popunjavaju cementnim malterom. Prednost ove opcije je proizvodnja stupova od čistog cementnog maltera. Nedostaci uključuju složenost tehnološke sheme, koja zahtijeva upotrebu trostrukih šipki za odvojenu opskrbu vodom, komprimiranim zrakom i cementnim malterom, kao i dodatnu tehnološku opremu - kompresor i pumpu za cementaciju.

U tabeli U tabeli 2 prikazani su glavni tehnološki parametri razmatranih tipova tehnologije mlaznog cementiranja. Za sve razmatrane opcije mlaznog cementiranja, potrošnja cementa varira u rasponu od 350-700 kg/m3.

U poređenju sa tradicionalnim tehnologijama injekcionog učvršćivanja tla, mlazno cementiranje omogućava jačanje gotovo čitavog spektra tla - od šljunčanih naslaga do sitnih glina i mulja.

Tehnologija mlaznog cementiranja tla ima izuzetno širok spektar praktične primjene, prvenstveno u urbanoj podzemnoj gradnji pri izgradnji autotransportnih i komunalnih tunela, komora, jama i drugih podzemnih objekata različite namjene. Tehnologija vam omogućava da radite u skučenim uvjetima - u podrumima, u blizini postojećih zgrada, na padinama itd. U ovom slučaju na licu mjesta se postavlja samo mala oprema za bušenje, a cijeli kompleks za injektiranje nalazi se na pogodnijem udaljenom mjestu.

Metoda se široko koristi u rješavanju problema vezanih za izgradnju šipova, ali ne toliko u oblasti novogradnje koliko u rekonstrukciji postojećih objekata, kao i u sanaciji oštećenih temelja.

Tehnologija mlaznog injektiranja pokazala se vrlo uspješno u ugradnji antifiltracijskih zavjesa. Štaviše, za razliku od oblasti ugradnje vertikalnih zavesa, gde se tehnologija mlaznog injektiranja tla takmiči sa drugim tehnologijama podzemne gradnje, u oblasti ugradnje horizontalnih zavesa ova tehnologija je praktično „monopol“, omogućavajući stvaranje umjetni vodootporni sloj na dnu jama visoke pouzdanosti.

Važna prednost tehnologije je odsustvo udarnih opterećenja tokom procesa proizvodnje. Upravo ta prednost čini tehnologiju nezamjenjivom u gustim urbanim sredinama, kada je potrebno izvoditi radove bez negativnog utjecaja na temelje obližnjih zgrada i objekata.

Treba napomenuti da se mlazna cementacija, koja se koristi u Rusiji, po nizu svojih karakteristika značajno razlikuje od tehnologije koju u mnogim industrijaliziranim zemljama koriste mnoge građevinske kompanije. To se objašnjava ekonomskim i istorijskim specifičnostima razvoja Rusije. Uzimajući u obzir navedene objektivne okolnosti, iskustvo u korištenju

tabela 2

Glavni parametri mlazne tehnologije cementiranja tla

Tehnološki parametri Opcija

№ 1 № 2 № 3

Voda pod pritiskom MPa PRG PRG 300-500

Cementni malter MPa 400-600 400-600 40-60

Komprimirani zrak MPa se ne koristi. 8-12 8-12

Voda l/min PRG PRG 70-100

Potrošnja Cementni malter l/min 60-150 100-150 150-250

Komprimirani zrak M3/h se ne koristi. 6-18 6-18

Broj mlaznica Voda kom. PRG (1) PRG (1) 1-2

Cementni malter kom. 2-6 1-2 1

Prečnik mlaznice Voda mm PRG PRG

(1,6-2,4) (1,6-2,4) 1,8-2,5

Cementni malter mm 1,6-3,0 2,0-4,0 3,5-6,0

Brzina rotacije monitora o/min 10-30 10-30 10-30

Vrijeme je za podizanje monitora za 4 cm od 8-15 10-20 15-25

Prečnik stuba Peskovito tlo m 0,6-1,0 1,0-2,0 1,5-2,5

Glineno tlo m 0,5-1,0 1,0-1,5 1,0-2,0

Bilješka. PRG - preliminarna erozija tla.

strana uvezena oprema i tehnologije ruskih stručnjaka do sada je bila ograničena i, očigledno, ima ograničene izglede za širenje u doglednoj budućnosti. S tim u vezi, s obzirom na obećavajuću prirodu metode, naučne i projektantske organizacije treba da ulože sve napore da dodatno unaprijede metodu u smislu razvoja tehnoloških parametara i razvoja jeftinije domaće opreme.

BIBLIOGRAFIJA

1. Shuplik M.N., Plokhikh V.A., Nikiforov K.P., Kiselev V.N. Obećavajuće tehnologije za zamrzavanje tla u podzemnoj gradnji // Podzemni prostor svijeta. - 2001. - br. 4. - Str. 28-40.

2. Shuplik M.N., Korchak A.B., Nikitushkin A.B., Nikitushkin R.A. Uređaj za zamrzavanje tla tokom izgradnje podzemnih objekata. Patent korisnog modela br. 84869 od 17.03.2009.

3. 3. BroidI.I. Jet geotehnologija. - M.: Izdavačka kuća Udruženja građevinskih univerziteta, 2004. - 448 str.

4. 4. Malinin A.G. Mlazno cementiranje tla. - Perm: Presstime, 2007. - 168 str. ESH

Shuplik Mihail Nikolajevič - doktor tehničkih nauka, profesor katedre „Izgradnja podzemnih objekata i rudnika”, Moskovski državni univerzitet rudarstva, [email protected]

Opis rada

Trenutni intenzivan razvoj urbane podzemne infrastrukture uzrokovan je nizom faktora. U sadašnjoj fazi društveno-ekonomskog razvoja čovječanstva stvaranje povoljnog okruženja za život i održivi razvoj gradova u velikoj je mjeri moguće kroz maksimalno korištenje urbanističkog planskog potencijala podzemnih prostora.

Uvod……………………………………………………………………………………………….. 3
1. Preduslovi i faktori koji utiču na razvoj podzemnog prostora………………………………………………………………….…..…………….… 5
2. Urbane podzemne građevine ………………………………………… 8
Komunalne mreže…………………………………………………………………….. 11
Transportni tuneli …………………………………………………… 12
Pješački prelazi ……………………………………………………… 15
Podzemne garaže……………………………………………………………………… 16
Trgovinska i ugostiteljska preduzeća………………………………… 18
Zaključak …………………………………………………………………………………. 20
Literatura……………………………………………………………………………………………… 21
 

Fajlovi: 1 fajl

– industrijski i energetski objekti

– objekti inženjerske opreme

U skladu sa uslovima lokacije u gradu mogu se izdvojiti:

– podzemni objekti koji se nalaze ispod gradskih ulica i trgova, brzih puteva, željezničkih saobraćajnica i raznih vrsta prolaza;

– podzemni objekti koji se nalaze ispod neizgrađenih površina, uključujući pod trgovima i bulevarima;

– podzemni objekti i podzemni dijelovi zgrada koji se nalaze neposredno ispod stambenih, upravnih i javnih zgrada ili njihovih kompleksa;

– pojedinačni podzemni objekti ili dijelovi objekata koji su dio izgrađenih kompleksa inženjerske i saobraćajne namjene, a koji se mogu nalaziti ispod gradskih ulica, trgova i zgrada različite namjene.

Autor identifikuje sledeće principe za izgradnju i organizaciju urbanih podzemnih objekata: sve podzemne strukture treba da u budućnosti čine jedinstven prostorno-vremenski sistem; složenije zoniranje u odnosu na površinske objekte, njihove odnose u prostoru, potrebu za komunikacijama uzimajući u obzir prepreke i topografsko-geološke uslove itd.

Jedan od glavnih problema korištenja urbanog podzemnog prostora je taj što uz veliku gustinu njegovog korištenja postoji opasnost da procesi izgradnje i rada podzemnih objekata utiču jedni na druge i na površinske objekte. Za urbane podzemne strukture nije uvijek moguće stvoriti značajan površinski kompleks i stoga svi potrebni procesi moraju biti smješteni pod zemljom.

Razmotrimo detaljno glavne pravce korištenja urbanog podzemnog prostora.

Komunalne mreže

Među podzemnim građevinama gradova, mreža inženjerskih komunikacija (komunalne mreže) je jedna od najvažnijih. Glavne inženjerske komunikacije koje obezbjeđuju normalne uslove za svakodnevni život u modernom najvećem gradu mogu se nazvati sljedećim: vodovi za opskrbu pitkom vodom; komunalne (industrijske) vodoopskrbe; kućna kanalizacija; oborinska drenaža; gasovod; cjevovodi daljinskog grijanja; cjevovodi tople vode; kablovi i komunikacijske linije; električni vodovi različitih napona; Pneumatski poštanski cjevovodi; pneumatski cjevovodi za uklanjanje otpada; Cijevi za gorivo; Kablovi za kontrolu prometa; Kablovi za elektrificirane željeznice; kablovi za osvetljenje itd.

Ponekad se mogu naći i drugi podzemni komunikacioni sistemi, uglavnom u industrijskim, pa čak i poljoprivrednim preduzećima, posebno kerozinovodi ili mlekovodi.

Podzemne instalacije se obično grade odvojeno, najčešće u različito vrijeme u zasebnim rovovima, na različitim dubinama od površine, u zavisnosti od prirode prethodno postavljenih komunikacija, određenih fizičkih svojstava tla, nivoa podzemnih voda, prirodno-klimatskih i drugih uslova.

Poprečni presjeci, propusnost ili snaga podzemnih komunalija su također različiti. Takozvani magistralni cjevovodi (glavni kabel, vodovod velikog presjeka, glavni kolektor itd.) obično opslužuju velike površine. Od njih polaze distributivni cjevovodi, koji se opet granaju i postavljaju u blizini pojedinačnih zgrada i objekata koje opslužuju i napajaju ih kroz zasebne ulaze.

Većina podzemnih komunalija, s izuzetkom kućne i atmosferske kanalizacije, obično se nalazi na maloj dubini - do 3 m.

Transportni tuneli

Za potrebe transporta izrađuju se tuneli: pješački, drumski, željeznički, brodski i metro tuneli. Izvode se za savladavanje planina, akumulacija i drugih prepreka na mjestima gdje prolaze transportni putevi. Trenutno postoje dovoljno razvijene tunelske tehnologije koje omogućavaju da se hiljadama godina osigura otpornost ovih konstrukcija na utjecaj stijenskog pritiska, dotoka vode i drugih faktora.

Za najveće gradove naše zemlje najviše obećava vanulični, pretežno podzemni putnički prevoz. Linije brzog vanuličnog železničkog saobraćaja u gradovima mogu se klasifikovati prema vrstama vozila koje se koriste, prema osnovnom projektu trasa, po prirodi rada, dubini, prostorno-planskom rešenju stanica, predvorja i dr. prostorije.

Na osnovu tipova vozila koja se koriste razlikuju se metro i brzi tramvaji, au nekim slučajevima - gradske željeznice, brze (brze) metro linije i monošine. Odgovarajuće mreže mogu imati podzemne i polupodzemne dionice.

U zavisnosti od principijelne šeme razvoja vanuličnog železničkog saobraćaja, njegove pruge mogu biti trasirane u obliku jednog ili više prečnika (ili tetiva), ujedinjenih prstenastim ili poluprstenastim linijama. U gradovima koji se razvijaju duž dužine, vanulične željezničke saobraćajne linije položene su uglavnom u uzdužnom smjeru, koje su transportno najopterećenije.

U skladu sa prirodom rada, vanulične železničke transportne mreže razlikuju se samostalnim (zatvorenim) kretanjem vozova na odvojenim, nepovezanim linijama (u Moskvi i Lenjingradu), sa prelaskom nekih vozova sa jedne linije na drugu (u Londonu). i New York) i kombinovane mreže.

Prema prostorno-planskom rješenju stanica, razlikuju se jednoperonske konstrukcije - sa centralnim putničkim peronom otočnog tipa, dvoperonske - najčešće sa obalnim peronima i višeperonske konstrukcije koje se najčešće nalaze samo u čvorištima ili u podzemnih željezničkih stanica.

Posebnosti podzemnih transportnih objekata su njihova kruta veza sa transportnim pravcima, kao i njihov specifičan izduženi oblik. Ovaj pravac korištenja podzemnog prostora jedan je od najčešćih i najisplativijih sa stanovišta ostvarivanja profita.

Transportni tuneli u gradovima se klasifikuju prema namjeni, dužini, planskoj konfiguraciji, organizaciji saobraćaja i projektantskom rasporedu, dubini, lokaciji u urbanom razvoju.

Prema svojoj namjeni postoje tuneli namijenjeni za mješoviti (kolski i željeznički) ili samo kolski saobraćaj. U stranoj praksi postoje tuneli dizajnirani samo za kretanje putničkih automobila.

Prema svojoj dužini transportni tuneli se dijele na kratke s dužinom tunela do 300 m i dugačke (više od 300 m), za koje je potrebna prisilna izduvna ventilacija.

U skladu sa planskom konfiguracijom, postoje pravolinijski, krivolinijski, razgranati i međusobno ukrštajući (na različitim nivoima) tuneli; nije dozvoljeno spajanje saobraćajnih tokova ili njihovo ukrštanje na istom nivou u transportnim tunelima.

Prema organizaciji saobraćaja, tuneli su poznati po jednosmjernom i dvosmjernom saobraćaju (u suprotnom smjeru), a prema projektnoj šemi - jednorasponski, dvorasponski i višerasponski; Prema sigurnosnim uslovima, broj saobraćajnih traka u tunelu mora biti najmanje dvije.

U zavisnosti od dubine temelja, razlikuju se plitki tuneli (dubine do 10-15 m), koji se obično stvaraju otvaranjem površine, i duboki tuneli (dubine preko 10-15 m), koji se izvode podzemnim rudarskim metodama.

Na osnovu svoje lokacije u gradu razlikuju tunele konvencionalnog tipa, položene ispod ulica, prilaza, zgrada i trgova, kao i planinske i podvodne.

Saobraćajni tuneli mogu biti predstavljeni u vidu zasebnih objekata, biti dio ukrštanja gradskih ulica i puteva planski i profilno uređenih na više nivoa, ili biti elementi višeslojnog javnog prevoza i drugih kompleksa različitih namjena.

Pešački prelazi

Potreba za izgradnjom vanuličnog prelaza, uključujući i podzemni, određena je ili kategorijama ulica i puteva koji se ukrštaju, ili kvantitativnim omjerima tokova pješaka i vozila. U svim slučajevima kada pješaci nisu u mogućnosti da pređu kolovoz za vrijeme semafora, potrebno je ili smanjiti obim saobraćaja na ovom čvorištu, ili pronaći mogućnost izgradnje saobraćajne raskrsnice na različitim nivoima ili vanuličnog prelaza.

Pješački prelazi se klasifikuju prema nizu kriterijuma: u odnosu na saobraćajne tokove i na površinu zemlje; šema planiranja; broj slojeva i dubina; funkcionalni i kompozicioni odnos sa urbanim razvojem; oprema uslužnih ustanova; uređaji za vertikalno kretanje pješaka.

U odnosu na tok gradskog saobraćaja i na površinu zemlje, pješački prelazi se dijele na ulične, trasirane u nivou kolovoza, i vanulične prelaze, koji se nalaze ispod nivoa kolovoza ili iznad njega. U zavisnosti od položaja u odnosu na površinu zemlje, vanulični prelazi mogu biti nadzemni, nadzemni i podzemni.

Prema planskoj šemi razlikuju se sljedeće vrste vanuličnih prijelaza: linearni (koridorski), jednoprostorni ili dvokrilni, najjednostavniji tip; konstrukcije izgrađene prema razvijenim planskim šemama, uključujući one zakrivljene u planu; hale (više raspona); strukture kombiniranih tipova, stvorene prema relativno složenim shemama.

Podzemni i polupodzemni vanulični prolazi mogu biti projektovani u jednom, dva ili više nivoa, ili potpuno izolovani plafonima ili ujedinjeni zajedničkim otvorenim prostorom. Konstruktivna i prostorno-planska rješenja podzemnog prolaza u velikoj mjeri su određena dubinom njegovog temelja.

S tim u vezi, poznati su: – duboki podzemni objekti čija se izgradnja izvodi podzemnim metodama (bez otvaranja površine); takve strukture su obično projektovane za značajan pritisak stijena iznad njih; – plitke podzemne konstrukcije čija se izgradnja izvodi otvaranjem površine; – zatvoreni objekti formirani od podova velikih površina i lišeni prirodnog svjetla i ventilacije, kao i objekti koji su djelimično zatrpani, na primjer, pri promjenama reljefa.

U zavisnosti od funkcionalnog i kompozicionog odnosa sa urbanim razvojem izdvajaju se vanulični prelazi, projektovani kao zasebni objekti; prelazi izgrađeni u sprezi sa drugim saobraćajnim zgradama i objektima (raskrsnice ulica i puteva na različitim nivoima, ulazi u metro, stanice različite namene, itd.); prelazi koji su sastavni element javnih, upravnih, stambenih i drugih objekata i njihovih kompleksa.

Na osnovu opremljenosti prelaza od strane uslužnih objekata poznajemo prelaze namenjene samo za „tranzitni“ pešački saobraćaj, prelaze sa zasebnim objektima i pripadajućim uslužnim uređajima (govornice, kiosci za novine i knjige, biletarnice za pozorište i dr.), prelaze sa razvijeno osoblje povezanih uslužnih objekata (trgovina, potrošačke usluge, ugostiteljstvo).

U zavisnosti od uređaja i mehanizama koji se koriste za vertikalno kretanje pješaka, razlikuju se prijelazi sa stepenicama i rampama, kao i prijelazi opremljeni raznim vrstama pokretnih stepenica ili kontinualnim trakastim liftovima.

Podzemne garaže

Jedno od najbrže rastućih oblasti urbane podzemne izgradnje je izgradnja podzemnih garaža. Čak iu najpovoljnijim klimatskim uslovima, svaki putnički automobil se kreće u prosjeku ne više od 1-1,5 sati dnevno (300-400 sati godišnje). Shodno tome, svaki automobil je parkiran otprilike 22-23 sata dnevno; ovu okolnost treba uzeti u obzir.

Potrebno je osigurati da se garaže za trajno skladištenje automobila nalaze na način da maksimalna udaljenost od kuće do ovih objekata ne prelazi 600-800 m, odnosno vrijeme potrebno da im se priđe ne prelazi 8-10 minuta. Parkirališta treba da budu na udaljenosti od 200-250 m od stambenog prostora. Samo takvo postavljanje prostora za skladištenje vozila eliminira potrebu za korištenjem dostavnih vozila. Približavanje skladišta automobila kući nije samo zgodno za vlasnike, već je i ekonomski izvodljivo. Inače, za svaki automobil će biti potrebno ne jedno, već dva mjesta: prvo je stalno u stalnoj garaži, otprilike 2-3 km od kuće; drugi je otvoreni parking neposredno uz kuću, na najbližim ulicama, na unutarblokovskim prilazima ili komunalnim lokacijama.

U stranoj praksi često se koriste nadzemne i podzemne garaže. Na primjer, u Budimpešti, na Martinellijevom trgu, prizemno-podzemna garaža tipa rampe sa 400 mjesta kombinirana je sa višespratnom administrativnom zgradom. Garaža ima osam nadzemnih i dva podzemna nivoa i izgrađena je u veoma skučenom prostoru. Garaža uključuje ugrađenu benzinsku pumpu i polupodzemnu benzinsku stanicu, dizajniranu uglavnom za servisiranje "gradskih" automobila koji ulaze na parking, kao i tranzitnih vozila. Za vozila odjeljenja predviđena je posebna podzemna etaža sa nezavisnim ulazom i izlazom.

Zbog potrebe očuvanja urbane teritorije ili očuvanja postojećeg karaktera uređenja, za određeni dio automobila mogu se obezbijediti podzemne ili polupodzemne garaže i parking. Istovremeno, sanitarne praznine u stambenim i javnim zgradama su značajno smanjene. Veličina praznina u ovom slučaju se ne izračunava iz vanjskih zidova, već iz mjesta gdje se emituju štetne emisije i izvora buke, tj. od ulaza do garaža i ventilacionih šahtova. Gornji sloj (poklopac) podzemnih ili polupodzemnih parkinga može se koristiti za uređenje ili otvoreno skladištenje automobila. Na primjer, po ovom principu, u stambenoj četvrti Cité Model u Briselu, uz brojne otvorene parkinge sa 830 mjesta, izgrađena je jednoetažna podzemna garaža za 180 automobila i 80 motocikala. Ova garaža je podzemnim prolazima direktno povezana sa liftovskim hodnicima tri velike višespratne stambene zgrade. Ulaz u garažu se nalazi na udaljenosti od 20-25 metara od ulaza u stambene objekte.U istom prostoru izgrađena je odvojena benzinska i servisna stanica.

(a. urbana podzemna struktura; n. Stadtuntergrundbauten; f. ouvrages souterrains hurbains; I. obras subterraneas urbanas) - kompleks podzemnog inženjeringa. objekti dizajnirani da zadovolje transportne, komunalne, kućne i društveno-kulturne potrebe stanovnika grada. G.p.c. nalazi se u dubini zemljišne mase ispod kolovoza ulica, u blizini zgrada ili neposredno ispod njih, ispod željezničke pruge. i automobile puteva, ispod rijeka, kanala itd. Sveobuhvatan razvoj podzemnog prostora velikih gradova omogućava racionalno korištenje površine i doprinosi racionalizaciji transporta. usluge stanovništvu i poboljšanje sigurnosti na cestama, smanjuje uličnu buku i zagađenje zraka izduvnim plinovima vozila, te pomaže poboljšanju umjetničkog i estetskog izgleda. kvaliteti planina okruženje. G.p.c. mogu se uslovno grupisati u više grupa: transport. objekti (putnički i teretni metroi, tuneli za drumski transport, tuneli za pješake, podvodni tuneli, duboki brzi putevi, podzemna parkirališta i garaže, višeslojni podzemni kompleksi itd.), planinski objekti. komunalni x-va i inž. komunikacije ( cm. Gradski sakupljač), objekti i preduzeća kulturne, kućne i komercijalne namjene (skladišni prostori za hranu i robu, hladnjače, tržni centri, pošte, izložbe i dr.). Vidi takođe podzemne konstrukcije. Književnost: Kompleksno uređenje podzemnog prostora u gradovima, K., 1973; Smjernice za izradu shema za integrirano korištenje podzemnog prostora u velikim i većim gradovima, M., 1978. V. L. Makovski.

• - nalaze se u debljini zemljine kore u tečnom, gasovitom i čvrstom stanju. P.v. popunjavaju pore, pukotine i praznine u tlu i stijenama. P.v. može biti hemijski i fizički vezan i slobodan...

  Poljoprivredni enciklopedijski rječnik

• - vode koje se nalaze u debljini kova. top rocks dijelovi Zemljine kore u tečnom, čvrstom i parovitom stanju...

  Prirodna nauka. enciklopedijski rječnik

• Civilna zaštita. Pojmovni i terminološki rječnik

• - Had i njegova žena Persefona, koju je oteo od njene majke Demeter, vladaju u Erebusu nad svim podzemnim bogovima i čudovištima. Prije dolaska Hada, u Erebu nije bilo druge moći osim samog Erebusa, rođenog iz Haosa...

  Enciklopedija mitologije

• - sve vode koje se nalaze ispod površine zemlje i dna površinskih rezervoara i potoka...

  Rječnik geoloških pojmova

• - led koji se nalazi u smrznutom zemljištu, kamenju, zemljištu. One su deo zemljine kore i kao monomineralne stene i kao sastavni deo polimineralnih stena...
• - vodotoci koji slobodno teče locirani u raspuklim stijenama, špiljama i drugim podzemnim šupljinama, uglavnom u područjima razvoja krša...

  Rječnik hidrogeologije i inženjerske geologije

• - vidi Podzemne konstrukcije...
• - vrsta zaštitnih objekata podignutih u stenskoj masi rudarstvom ili posebnim metodama bez narušavanja stenske mase duž konture rudnika...

  Rečnik termina za hitne slučajeve

• - podzemne građevine industrijske, poljoprivredne, kulturne, odbrambene i komunalne svrhe, nastale u dubinama zemljišnog masiva...

  Enciklopedija tehnologije

• - "...Podzemlje - objekti koji se nalaze ispod nivoa dnevne površine..." Izvor: ODLUKA Vlade Moskve od 25. januara...

  Zvanična terminologija

• - vode koje se nalaze u stenama zemljine kore u bilo kom fizičkom stanju - podzemne vode - podzemní voda - Grundwasser - földalatti víz...

  Građevinski rječnik

• - - industrijski, poljoprivredni, kulturni, odbrambeni i komunalni objekti nastali u rudarskim područjima. kamenje ispod površine...

  Geološka enciklopedija

• - vode koje se nalaze u gornjem delu zemljine kore u tečnom, čvrstom i gasovitom stanju...

  Ekološki rječnik

• - Izbor arhitektonsko-planskih rješenja...

  Velika sovjetska enciklopedija

• - posebno opremljeni rudarski radovi u debljini stijena, različite namjene: transportni i hidraulički tuneli; metro; elektrane; frižideri...

  Veliki enciklopedijski rečnik

"Urbane podzemne građevine" u knjigama

"Podzemne" životinje