Обоснование технологий строительства подземных сооружений с позиций экологической безопасности Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

---------------------------------------------- © Е.Ю. Куликова, 2006

УДК 69.035.4 Е.Ю. Куликова

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ С ПОЗИЦИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

~П ыбор и обоснование технологии

-Я-Э строительства подземных сооружений должны осуществляется только на основе комплексного системного анализа горнотехнических условий строительства по основным определяющим факторам, включающим:

1. Технические и технологические решения подземных сооружений на период эксплуатации. К этой группе факторов относятся:

• функциональное назначение подземного сооружения;

• внутренние размеры подземного сооружения;

• показатели эксплуатационной нагрузки;

• исходные требования к технической и технологической надежности;

2. Инженерно-геологические и гидрогеологические условия строительства и эксплуатации подземного сооружения. В этой группе к определяющим критериям выбора технологии строительства относятся:

• геологическое строение и инженерно-геологические характеристика

грунтов, вмещающих объект;

• глубина заложения сооружения;

• влияние гидрогеологических условий на процессы строительства и эксплуатации подземного объекта;

3. Социально-экологические условия размещения подземного сооружения в

сформировавшейся городской среде. Эта группа, в основном, рассматривает возможное вредное влияние окружающей среды и строящегося (эксплуатируемого) подземного сооружения. К наиболее значимым признакам этой группы относятся:

• характер застройки земной поверхности;

• наличие подземных коммуникаций и сооружений;

• обеспечение сложившихся путей движения транспорта и пешеходов;

• снижение влияния негативных процессов строительства на окружающую городскую среду;

4. Климатические условия строительства;

5. Экономические условия строительства. Определяющими показатели данной группы являются:

• размер капитальных вложений;

• предварительная стоимость 1 м трассы пройденного подземного сооружения;

• сроки строительства и др.

6. Состояние технической базы строительной организации.

Основной задачей научно обоснованного подхода к освоению подземного пространства с учетом всех экологических требований является применение высоких технологий в подземном строительстве. При этом под высокими тех-

нологиями понимаются новые знания о приемах, способах и процессах образования и использования подземного пространства, обеспечивающих научно-техничес-кий прорыв в его освоении, а также изыскание способов более полного управления свойствами массива горных пород.

Высокие технологии подразумевают:

• расширение механизированной щитовой проходки;

• более широкое использование щитового способа проходки подземных сооружений в сочетании с прогрессивными способами укрепления массива вмещающих пород;

• применение различных способов предотвращения возможных осадок земной поверхности при подземном строительстве;

• творческое использование подземного пространства городов для развития подземных инфраструктур с учетом экологических требований.

Современная ситуация в освоении подземного пространства в мире характеризуется некоторыми особен-ностями. В частности, мировая практика тоннелестроения в настоящее время сосредоточена на размещении коммунальных инфраструктур на все большей глубине. Необходимость более глубокого размещения подземных сооружений связана со следующими основными аспектами:

• приповерхностные уровни уже достаточно насыщены различными сооружениями городской инфраструктуры;

• у многих коллекторов истек или истекает эксплуатационный срок службы, что делает их аварийноопасными в условиях перегрузки возрастающими объемами сточных вод;

• появилась возможность увеличить пропускную мощность коллекторов;

• размещение подземных сооружений на большей глубине дает возможность для их более «безболезненного» ремонта и реконструкции;

• необходимость ликвидации экологического кризиса в сложной системе «породный массив - технология - подземное сооружение - окружающая среда».

Верхний ярус подземного пространства городов представляет собой хаотически разветвленные сети инженерных коммуникаций, где канализационные системы, теплосети и др. коммуникации расположены без учета возможных аварийных выпусков в близлежащие водоемы. Если только в московские водоемы ежегодно, минуя очистные сооружения, сбрасывается около 1500 т нефтепродуктов, не менее 500 т солей тяжелых металлов и свыше 22000 т органических загрязнителей, то, несмотря на способность природной экосистемы к самоочищению и выравниванию баланса, Московский регион в ближайшие десятилетия может стать зоной экологического бедствия. Поэтому выработка нового подхода к размещению и новым экологически безопасным технологиям и способам строительства подземных сооружений является крайне актуальной.

Наиболее приемлемые технологии с позиций экологической безопасности, могут быть обоснованы только при комплексном подходе ко всем аспектам освоения подземного пространства города, который включает:

1. Повышение качества проведения инженерно-геологических изысканий на участке недр для подземного строительства с последующим их учетом при проектировании и выработке решений по обеспечению устойчивости, надежности, долговечности подземных объектов

и водонепроницаемости их несущих конструкций.

• обоснование экологической совместимости технологий с динамически изменяющимся характером взаимодействия между элементами ПТГС;

• сочетание высоких технологий и способов укрепления массива горных пород с целью увеличения темпов проходки выработок;

• компьютерное моделирование и расчет устойчивости параметров технических и технологических решений, основанных на комплексной оценке свойств массива горных пород и их соответствии свойствам обделок;

• комплексный учет основных факторов, характеризующих в данный момент состояние системы «породный массив - технология - подземное сооружение - окружающая среда»; выявление оптимального сочетания значений

параметров, характеризующих состояние системы как безопасное;

2. Расширение объемов подземной инфраструктуры и строительство подземных сооружений нового поколения.

3. Увеличение долговечности подземных сооружений на основе использования современных знаний механики горных пород, геомеханики, экологических аспектов освоения подземного пространства города, строительной геотехнологии.

4. Снижение степени риска в подземном строительстве на основе анна-лиза рисковых ситуаций в природнотехнической геосистеме «породный массив - технология - подземное сооружение - окружающая среда» и прогноза изменения экологической ситуации в целом при применении той или иной технологии ведения работ.

— Коротко об авторах -------------------------------------------------------------

Куликова Е.Ю. - доктор технических наук, профессор кафедры «Строительство подземных сооружений и шахт», Московский государственный горный университет.