Освоение подземного пространства

Содержание: 
1. Введение………………………………………………………………………...2 
2. Основная часть ………………………..………………………………..............4 
2.1. История подземного строительства…………………………………............4 
2.2. Подземное строительство…...……………………………………………….7 
2.3. Экологическая безопасность при освоении подземного пространства…..8 
2.4. Аварии при освоении подземного пространства…..……………………...13 
3.Заключение……………………………………………………………………..18 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение.

В последние годы во всём мире всё большее внимание при планировке и застройке крупных городов и городов-мегаполисов уделяется проблемам освоения подземного пространства, а  также строительству подземных объектов за пределами городской черты, обеспечивающих нормальное функционирование  крупных населённых, в особенности промышленных, центров. Такие проблемы, как дефицит городских территорий, постоянный рост населения городов, скопление на дорогах больших масс  транспортных средств, неспособность городской инфраструктуры справиться с постоянно возрастающими нагрузками и  ухудшение экологической обстановки требуют всё более активного  использования подземного пространства, в том числе для  размещения транспортных и инженерных систем, объектов торговли и бытового обслуживания, складов и автостоянок и т.п. Согласно современным исследованиям, в большинстве случаев подземные сооружения, несмотря на значительные затраты при их  возведении, являются наиболее оптимальными решениями многих  вопросов функционирования города.

Подземное пространство города — это пространство под дневной поверхностью земли, используемое как «одно из средств преодоления тенденции расширения города, предмет разработок новых концепций создания и сохранения естественной среды обитания, достижения приоритетов эколого-экономического благополучия и устойчивого развития, создания условий  жизнедеятельности людей в экстремальных условиях» [РАСЭ, 1996]. Подземное пространство города включает: подземные  транспортные сооружения, размещение промышленных предприятий и предприятий обслуживания населения, подземные городские сети и сооружения инженерного оборудования, сооружения  специального назначения. Комплексное освоение подземного пространства (рис. 1) характерно для крупных городов и городов- мегаполисов, в основном, в зонах общегородского центра и  центрах муниципальных районов, в зонах наиболее важных  транспортных узлов и пересечений, на территориях промышленного и коммунально-складского назначения. Одним из аспектов  комплексного освоения подземного пространства является  рациональное использование наземной территории, в частности:

строительство зданий и сооружений в условиях стеснённой городской застройки;

сохранение территории зелёных зон и мест отдыха,  устройство в сложившейся застройке озеленённых и благоустроенных участков;

повышение художественно-эстетических качеств городской среды, сохранение исторически ценной территории;

сохранение и восстановление уникальных объектов  ландшафтной архитектуры;

доступность наиболее важных объектов городского значения и мест трудовой деятельности горожан, экономия времени;

улучшение транспортного обслуживания, повышение  безопасности движения, снижение уличных шумов;

сокращение длины инженерных коммуникаций;

защита населения в периоды возможных природных и  техногенных аварий и катастроф.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Основная часть.
1. История подземного строительства.

Освоение человеком подземного пространства началось в глубокой древности. Прототипом подземных сооружений можно считать естественные пещеры и пустоты в скальных породах,  используемые нашими предками. Пещера стала первым жилищем человека, защищавшим его от непогоды и хищников. Примерно в то же время человек начал подземным способом разрабатывать горные породы для получения различных полезных ископаемых. В.М. Слукиным [Слукин, 1991] предлагается периодизация подземных сооружений по эпохам:

1) поздний палеолит и  неолит (до 4 тысячелетия до н.э.);

2) древний мир (4 тысячелетие  до н.э. — IV вв. н.э.);

3) средневековье (V—XI вв.);

4) новое время (после XII вв.).

Российским обществом спелеостологических исследований разработан «Кадастр искусственных пещер и подземных  архитектурных сооружений на территории Евразийского и  Африканского континентов»*. В зависимости от культурно-цивилизационных факторов, исторических предпосылок, основного рода  занятий населения и проч. в «Кадастре» выделяются восемь спелеостологических стран Старого Света.

1. Восточнославянская. Целиком  располагается на  территории  СНГ и занимает достаточно  однородную, с точки зрения культуры  освоения подземного пространства, территорию:  большую часть России, Белоруссии, Украины, север Казахстана. На этой территории с древности  сооружались подземные объекты  культурного и бытового назначения, культовые сооружения,  убежища, фортификационные подземные ходы, рудники и  каменоломни.

2. Западноевропейская. Занимает  территорию Европы, стран Балтии, Северо-Западной Белоруссии, Закарпатья. Эта  территория характеризуется  широким и прагматичным использованием подземного пространства* уже многие тысячелетия здесь  применяются подземные выработки, оборонительные сооружения,  убежища, хозяйственные сооружения, некрополи.

3. Переднеазиатская. Включает  Бессарабию, Горный Крым и Кавказ. Для этой территории с глубокой  древности характерно комплексное  использование больших групп  подземных объектов различного  назначения: жилых, хозяйственных,  оборонительных, транспортных, культовых  — входящих в пещерные города  и подземные монастыри. На этой  территории находятся широко  известные в мире подземные  города-монастыри (Каппадокия, Турция); большие подземные комплексы  оборонительного и  хозяйственного  назначения.

4. Среднеазиатская. Располагается  на территории  среднеазиатских  государств СНГ, восточного Азербайджана, Ирана и  Северного Афганистана. Освоение подземного пространства  здесь началось со строительства  в предгорьях водоподводящих  систем — кяриязов, суммарной  протяженностью в десятки тысяч  километров. В горных районах  с 15 тысячелетия до н.э.  развивалось  горнорудное дело. Кроме этого  в этом районе находят  подземные  ходы оборонительного назначения, а также  мусульманские и буддийские  культовые пещеры.

5. Южноазиатская. Занимает  полуостров Индостан и  прилегающие  районы. Характеризуется развитием  горного дела,  наличием подземных  цистерн, группами крупных подземных  храмов с высеченными в скале  архитектурными элементами —  колоннами, скульптурами и проч.

6. Восточноазиатская. В основном, находится на территории Китая. Уникальные достижения древней  и средневековой науки Китая  способствовали созданию оригинальных  и разнообразных подземных сооружений: пещерных храмов, некрополей,  водоводов, транспортных коммуникаций. Особенно  интенсивным  развитием характеризовалось  жилищное строительство — и в наше время в пещерных поселениях Китая проживают десятки  миллионов человек

7. Североафриканская. Находится  на территории Древнего Египта  и стран Северной Африки. В  основном характеризуется подземными  сооружениями культового назначения: гробницами и храмами, а также  подземной добычей полезных ископаемых. В Ливии и Алжире сохранились  сетчатые водособирающие  подземные  системы, напоминающие кяриязы; в  Эфиопии —  оригинальные подземные  храмы. В странах Северной Африки  для защиты от жары жители  периодически сооружали подземные  жилища.

8. Экваториальноафриканская. На территории Чёрной  Африки  к югу от Сахары к настоящему  времени не обнаружено  никаких  признаков подземного строительства. В Восточной Африке, видимо, вследствие  культурного взаимообмена с Индией,  Египтом и арабскими странами, подземным способом  разрабатывались  полезные ископаемые. Первое свидетельство  постройки тоннеля, зафиксированное  в исторических документах, относится  к 2 150 году до нашей эры. Это  был подводный пешеходный тоннель  протяжённостью 900 м и размерами  в свету 4 х 3,6 м под рекой Евфрат  в Вавилоне,  соединявший царский  дворец с храмом Юпитера. На  время строительства русло реки  шириной 180 м было отведено в  сторону и все работы произведены  насухо в открытом котловане. Стены и свод тоннеля состояли  из кирпичной кладки на битумном  вяжущем.

 

 

 

 

 

2. Подземное строительство.                                                                                                                                                        

С активным внедрением в практику новейших технологий, а также современных эффективных машин и механизмов, тоннельное строительство в мегаполисах стало сопоставимым по финансовым затратам с возведением эстакад, а в целом подземное строительство (в пересчете на 1,0 м2 эффективной площади) обходится не намного дороже, чем возведение традиционных зданий и сооружений. Но здесь есть еще один весьма примечательный момент - эксплуатационные затраты (текущее содержание подземных сооружений) значительно ниже, чем стоимость текущей эксплуатации надземных сооружений.

Проанализировав общемировой рынок в целом, специалисты пришли к выводу: развитие подземной инфраструктуры стало мировой общепризнанной тенденцией, которая способствует комплексному решению острейших территориальных, экологических и транспортных проблем современных мегаполисов.

Что касается вопроса затратности строительства подземных сооружений, отметим следующее: практика показывает, что в итоге их конечная стоимость оказывается не выше надземных. А если применить современные передовые (к примеру - западноевропейские) методики расчета, которые учитывают стоимость земли, энергоэффективность, эксплуатационные расходы, - в большинстве случаев подземные сооружения оказываются более экономичными! Например, опыт подземного строительства в Норвегии, Швеции и Финляндии (то есть в странах с близкими к нашим климатическими условиями и, соответственно, высокими энергозатратами на отопление) однозначно показывает существенную экономичность подземных сооружений и выигрышность этих проектных решений на стадии эксплуатации по сравнению с надземными. Более того, в ОАЭ (Объединенных Арабских Эмиратах), стране, покоряющей архитектурно-технологические высоты (в прямом и переносном смысле), специалисты выполнили соответствующие расчеты и пришли к однозначному выводу о необходимости развития подземного строительства. Дело в том, что затраты на кондиционирование высоток - чрезмерны, а экономия энергии при строительстве "вниз" составит до 60-70%.

3. Экологическая безопасность при освоение подземного пространства.

Комплексное освоение подземного пространства в условиях плотной городской застройки выдвигает целый ряд требований, которые необходимо учитывать при планировании и строительстве сооружений, так как строящиеся и эксплуатируемые подземные сооружения являются зонами повышенного риска, и в случае возникновения аварии, представляют серьезную опасность для находящихся в них людей, не исключение и экологические риски, которые влияют не только на людей, но и на природу в целом.

Количественное измерение уровня экологической безопасности при освоении подземного пространства мегаполиса также играет важную роль в управлении рисками в природной и техногенной сфере.

Под экологическим риском понимают вероятность возникновения нежелательных изменений в окружающей природной среде, или отдалённых неблагоприятных последствий этих изменений, возникающих вследствие отрицательного воздействия на окружающую среду.

Количественное измерение уровня экологической безопасности при освоении подземного пространства возможно на основе идентификации и анализа экологического риска. Это связано с необходимостью учета неопределенности и непредсказуемости многих процессов и явлений при подземном строительстве. Объекты подземного хозяйства оказывают существенное влияние на поверхность, атмосферу и почву мегаполиса.

Негативный экологический эффект подземного строительства связан с попаданием участка работ в зону старых коммуникаций.

Таким образом, необходима идентификация экологического риска при освоении подземного пространства мегаполиса.

В современных исследованиях экологический риск по источникам возникновения может быть представлен суммой природного, промышленного и социального рисков.

Риск в зависимости от целей анализа оценивается соответствующими показателями (качественными и количественными), например, ожидаемыми уровнями негативных последствий аварий за определенный промежуток времени (ожидаемым ущербом, вероятностью возникновения аварий с определенными последствиями). Количественная оценка риска характеризуется величиной вероятности возникновения рискового случая и возможным размером ущерба в зоне подземного строительства за определенный период времени при определенных обстоятельствах.

Интегральным критерием экологического риска служит вероятность нарушения природного баланса, связанная с необратимыми потерями (или необратимыми деградационными процессами) и обусловленная техногенными факторами подземного строительства.

Сам процесс управления подземным строительством в условиях возникновения рисковых ситуаций должен включать в себя анализ риска; обеспечение защиты от риска; компенсацию возможного риска.

Анализ риска предназначен для выявления источников опасностей и оценки последствий их воздействий на окружающую среду. Установление источников опасностей является ключевым моментом и заключается в определении рисковых случаев, свойственных данному сооружению, и их возможных причин. Оценка последствий воздействия опасностей предусматривает определение величины возможного ущерба для каждой категории рисковых случаев. Особое внимание при анализе риска должно быть направлено на выявление «слабых» мест с точки зрения опасности и на разработку обоснованных рекомендаций и мероприятий по обеспечению экологической безопасности.