Городские подземные сооружения

 

Содержание

Введение ……………………………………………………………………….. 3

1. Предпосылки и факторы, влияющие на освоение подземного пространства ……………………………………………………….…..…………………….… 5

2. Городские подземные  сооружения ………………………………………… 8

Сети инженерных коммуникаций ……………………………………….. 11

Транспортные тоннели …………………………………………………… 12

Пешеходные переходы …………………………………………………… 15

Подземные гаражи ………………………………………………………... 16

Предприятия торговли и общественного  питания ……………………… 18

Заключение ……………………………………………………………………. 20

Литература ..…………………………………………………………………… 21

 

Введение

Высокий уровень урбанизации, рост городов и ряд других факторов обусловливают высокую степень  освоения подземного пространства в  городах. Это позволяет в значительной мере высвободить дефицитные территории, а также улучшить состояние городской среды. В этой связи необходимо рассмотреть опыт использования данного вида ресурсов и возможности его применения при создании гражданских объектов.

Подземное пространство часто рассматривается  как естественные или искусственно созданные полости в недрах земли, используемые для хозяйственных или иных целей.

Предлагается определять его как вид ресурсов недр, используемый в качестве среды для проживания, размещения объектов или протекания процессов, тогда его источниками являются естественные или искусственно созданные полости в недрах земли, а также участки недр, в которых могут быть созданы полости. Недра представляют собой часть земной коры, расположенную ниже почвенного слоя, а при его отсутствии — ниже земной поверхности и дна водоемов и водотоков, простирающуюся до глубин, которые доступны для геологического изучения и освоения.

В своем естественном состоянии  подземное пространство может быть занято твердым, жидким или газообразным веществом. Участки недр, не заполненные твердым веществом, но окруженные им, называют подземными полостями. Они подразделяются на естественные и искусственные (антропогенные).

Естественные полости включают в себя крупные полости (пещеры), мелкие полости и трещины в  массиве горных пород.

 

1. Предпосылки и факторы, влияющие на освоение подземного пространства

Обычно выделяют следующие предпосылки  освоения подземного пространства: социальные, горно-технические, геологические, экономические ( экономия энергетических затрат) и оборонные.

Социальные предпосылки освоения подземного пространства заключаются в росте народонаселения и происходящих демографических изменениях, неизбежных техногенных изменениях окружающей среды, необходимости сохранения земельных фондов и улучшения рекреационных возможностей людей и санитарно-гигиенических условий их труда. Увеличение количества создаваемых площадей в подземном пространстве позволяет снизить выбытие из пользования сельскохозяйственных угодий.

Считается, что использование подземного пространства целесообразно в районах  с высокой плотностью населения, плодородными почвами, развитой горно-добывающей промышленностью, благоприятными инженерно-геологическими условиями для подземного строительства. Выгодно строить подземные склады на Севере. Переносить под землю предприятия с высокими уровнями пожароопасности и шумообразования также полезно для окружающей среды.

Горно-технические предпосылки заключаются в том, что в идеальном случае для использования подземного пространства горные породы должны быть прочными, монолитными, устойчивыми и одновременно легко разрабатываемыми, стойкими к окислительным процессам, необводненными и не выделяющими ядовитые газы, инертными по отношению к хранимым в них материалам, непористыми, не содержать агрессивных растворов. Однако современные технологии в большинстве случаев позволяют ликвидировать действия всех перечисленных факторов.

Геологические предпосылки освоения подземного пространства заключаются в необходимости достаточно подробного изучения верхних слоев земной коры, которое бы позволило объективно принимать решения о выборе места размещения подземного объекта и технологий его создания.

Экономия энергетических затрат как  предпосылка освоения подземного пространства объясняется тем, что подземное пространство позволяет снизить сезонные колебания энергопотребления, т.к. горные породы служат аккумулятором солнечной энергии, обладают низкой теплопроводностью и способны удерживать тепло. В связи с этим подземные полости могут использоваться как теплоаккумуляторы. В северных странах энергетический вопрос оказывает большое влияние на выбор подземного размещения зданий, и все большее применение находит подземное жилье.

Оборонные факторы как предпосылка  использования подземного пространства имеют в своей основе необходимость защиты людей, материальных ценностей, производства от военных действий, в том числе и ядерного взрыва.

Французские ученые P. Duffaut и G. Marin считают, что естественный спрос на ресурсы пространства недр вызван следующими причинами: сохранение скоропортящихся продуктов (погреба и подвалы); добыча полезных ископаемых; религиозные цели (например, для ритуального погребения); защита населения от нападения; поиск относительного комфорта в экстремальных температурных условиях.

Считается также, что подземные  сооружения при незначительных дополнениях имеют высокую сейсмостойкость, стабильные температуру и влажность, чистоту помещений, т.е. те параметры, для обеспечения которых на поверхности необходимо дополнительно 25— 40 % объема строительно-монтажных работ.

В Швеции при подземном строительстве  примерно 1—2 % затрат идет на обоснование  геологических возможностей подземного строительства, а на обеспечение  длительной устойчивости—-4—70 % затрат.

Надежность и долговременность подземных сооружений значительно  выше, чем поверхностных. Срок службы многоэтажных зданий — 100 лет, жилых домов особой капитальности — 125 лет, фруктохранилищ — 28 лет. Период эксплуатации подземных сооружений гораздо выше. Например, для тоннелей эти нормы составляют 500 лет. Известно также немало случаев, когда подземные сооружения сохранялись в течение тысячелетий. Затраты на ремонт подземных сооружений ниже, чем наземных, т.к. они не подвержены климатическим факторам. Для естественного разрушения горных пород требуются десятки и сотни тысяч лет.

Основным полезным свойством подземного пространства является их способность вмещать в себя какие-либо объекты или процессы. Однако в отличие от остальных пространственных ресурсов подземное пространство обладает некоторыми другими полезными характеристиками: имеет относительно стабильные климатические характеристики (температурно-влажностный режим); изолировано от разного рода поверхностных воздействий, таких как шум, вибрация, радиоактивность и т.д.; относительно герметично, а также способно удерживать тепловую и другие виды энергии. Кроме того, влияние любого объекта, расположенного под землей, на окружающую среду значительно ниже и в лучшей степени может контролироваться; подземные здания часто не требуют существенных затрат на внешнюю отделку, служат значительно дольше и требуют более низких эксплуатационных затрат, чем поверхностные; подземное пространство в ряде случаев легче осваивать, чем поверхностное, так как оно не зависит от топографии и дробления на частные участки.

К преимуществам заглубленных гражданских зданий относят следующие: эстетические (взаимосвязи с окружающим ландшафтом); более рациональное использование земли; снижение уровня шума и вибрации; уменьшение эксплуатационных расходов (на ремонт здания, гидро- и теплоизоляцию и др.); пожарная безопасность (распространение огня ограничено); сейсмостойкость; защита от ядерного взрыва и радиоактивных осадков; защита от штормов и торнадо; сохранение энергии.

Однако, наряду с преимуществами использования  подземного пространства, существуют и некоторые сложности, обусловленные свойствами данного ресурса. Так, например, опыт подземного строительства в г. Канзас-Сити (США) показывает, что существует три проблемы использования подземного пространства: техническая, юридическая и психологическая.

Психологическая проблема заключается  в субъективном мнении людей о  том, что условия пребывания в  подземном пространстве должны быть хуже, чем на поверхности. Техническая проблема включает в себя сложности с дренажом воды, канализацией, водостоком и вентиляцией. Юридическая проблема наиболее свойственна США и другим странам, где исторически собственность на землю включает в себя собственность на подземное пространство.

К основным недостаткам подземного пространства по сравнению с поверхностным относят высокую естественную влажность, отсутствие дневного света, невозможность свободного доступа с поверхности земли, т.к. спуск и подъем осуществляется через определенные выработки (в некоторых случаях это является достоинством), наличие горного давления и возможность сдвижения горных пород вследствие создания или использования подземных пустот, более высокие капитальные затраты при строительстве здания под землей, чем на поверхности.

 

2. Городские подземные  сооружения

Строительство городских подземных  сооружений в настоящее время  развивается весьма быстро. Необходимость  создания и все более активного  использования подземного пространства в современных городах обусловлена  следующими факторами: – стремлением  к разуплотнению исторически  сложившейся застройки и оздоровлению старых частей городов; – все более ощутимым недостатком свободных городских земель, пригодных для новой застройки, а также угрозой ликвидации лучших сельскохозяйственных районов, прилегающих к городам, с частичным, а в некоторых случаях и с полным уничтожением естественного природного окружения; – необходимостью радикального упорядочения городского движения с возможно более полным разделением пересекающихся транспортных потоков, а также потоков пешеходов и транспорта, с созданием систем непрерывного и скоростного, в том числе внеуличного рельсового сообщения, и с компактным решением пересадочных узлов; – дальнейшим развитием систем культурно-бытового и коммунального обслуживания с размещением соответствующих объектов в наиболее нужных местах (в том числе и у пунктов массовых скоплений населения) с одновременным повышением рентабельности этих учреждении; – сохранением архитектурных памятников и ансамблей, представляющих культурно-историческую ценность, и капитальной опорной городской застройки; – развитием разнообразных средств общественного, специального и индивидуального транспорта, для хранения и технического обслуживания которого требуются большие территории; – развитием средств инженерного оборудования города, коммунального и складского хозяйств. Существуют следующие причины развития подземного строительства в городах: недостаток земель и невозможность занятия новых (в силу экологических последствий расширения городов); более рациональное использование городских территорий; транспортные задачи и безопасность; расширение сети услуг; сохранение архитектуры; развитие инженерного оборудования города (коммуникаций и т.д.); гражданская оборона.

Среди преимуществ строительства городских подземных объектов отмечается, что оно позволяет экономно использовать наземную территорию, содействует упорядочиванию транспортного обслуживания населения и повышению безопасности дорожного движения, снижает уличный шум и загрязнение воздуха выхлопными газами автомобилей, способствует повышению художественно-эстетических качеств городской среды.

Городские подземные сооружения характеризуются  относительно небольшой глубиной заложения, привязкой к конкретным поверхностным объектам и территориям, особой пространственной организацией, специфическим временным режимом использования и т.д. Поэтому для них создаются специальные подземные полости, отвечающие в каждом конкретном случае предъявляемым требованиям. Спектр направлений использования городского подземного пространства практически неограничен.

В городском подземном строительстве  известны случаи вторичного использования  подземных полостей. Так, французский  автор А.Р. Boiler описывает пример применения выработок, созданных при строительстве тоннелей метро, для городских телефонных сетей, автостоянок и других целей. Наибольший опыт вторичного использования горных выработок принадлежит США, где в г. Канзас-Сити из имеющихся там более 20 миллионов м2 выработок известняковых шахт используется около 2 миллионов м2 (около 10 %). Подземное пространство в г. Канзас-Сити осваивается в 10 раз быстрее, чем создается в результате добычи известняка, что обусловлено высокими потребностями в нем. При этом 85 % используется под склады различного назначения и холодильники, 7 % — под производственные объекты, 5 % — под офисы, 3 % — под предприятия сферы обслуживания. Там размещаются приборные и сборочные заводы телевизоров, городской промышленный парк, две международные торговые зоны, хранилища ценной документации, комплексные хранилища — холодильники и зернохранилища.

В зависимости от назначения и характера  использования выделяют следующие  группы и виды подземных или полуподземных  городских сооружений, помещений и устройств:

- инженерно-транспортные сооружения

- пешеходные и транспортные тоннели

- перегонные тоннели и станции метрополитена, скоростного трамвая и городских участков железных дорог

- автостоянки и гаражи

- отдельные помещения и вокзалы

– предприятия торговли и общественного  питания

– зрелищные, административные и спортивные здания и сооружения

– объекты коммунально-бытового обслуживания и связи

– объекты складского хозяйства