Классификация подземных сооружений

Тимофеев О.В.

Т 415 проектирование строительства подземных сооружений:Учеб. пособие / Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 2005. 120 с.

ISBN 5-94211-249-5

УДК 622.25(26) : 624.19: 656.342 (075.80)

ББК 38.78

ISBN 5-94211-249-5

Ó Санкт-Петербургский горный институт им. Г.В.Плеханова, 2005 г.

ОглавлеНИЕ

Предисловие................................................................................................................ 4

1. Принципы проектирования.................................................................................... 5

1.1. Общие положения......................................................................................... 5

1.2. Классификация подземных сооружений...................................................... 7

1.3. Структурная схема проектирования............................................................ 8

1.4. Функции заказчика, проектировщика, строителя (подрядчика)................ 11

1.5. Задание на проектирование........................................................................... 14

1.6. Технико-экономическое обоснование (проект)........................................... 15

1.7. Рабочая документация.................................................................................. 19

1.8. Рабочий проект. Типовые и экспериментальные проекты......................... 21

2. Методы инженерного проектирования................................................................. 23

2.1. Исходные данные для проектирования....................................................... 23

2.2. Научное обеспечение проектирования и строительства подземных

сооружений........................................................................................................... 29

2.3. Нормативная база проектирования.............................................................. 39

2.4. Формирование идеи проектного решения и инженерный анализ.............. 45

2.5. Оптимизация и принятие решений............................................................... 49

2.6. Системы автоматизированного проектирования........................................ 60

3. Проектирование конструкций подземных сооружений....................................... 63

3.1. Общие положения......................................................................................... 63

3.2. Требования к материалам обделок ПС........................................................ 65

3.3. Выбор конструктивно-технологического типа крепи (обделки)............... 68

3.4. Принципы расчета крепей подземных сооружений.................................... 75

4. Проектирование организации строительства........................................................ 79

4.1. Общие положения......................................................................................... 79

4.2. Организационно-технологические схемы.................................................... 80

4.3. Схемы вскрытия подземных сооружений................................................... 81

4.4. Технологические схемы строительства ПС................................................. 86

4.5. Подготовка производства и документация................................................. 97

4.6. Обеспечение качества СМР и охраны окружающей среды. Оперативно-диспетчерское управление 100

4.7. Проектирование технологии строительства подземных сооружений....... 102

Рекомендательный библиографический список....................................................... 111

Приложение................................................................................................................. 112

Предисловие

Строительство подземного сооружения сопряжено с выполнением комплекса сложных инженерных задач. Для их осуществления необходимо иметь проект, в котором должны быть оптимально решены эти задачи. Проект подземного сооружения и его строительства представляет собой сложную многопрофильную систему. Цель изучения дисциплины «Проектирование строительства» – овладение принципами и нормами современного проектирования строительства подземных сооружений и использование полученных знаний при дипломном проектировании и последующей инженерной деятельности.

В результате освоения дисциплины студент должен:

· знать организацию проектно-сметного дела в нашей стране, основную нормативную и техническую документацию по проектированию подземных сооружений и их строительству, пути использования в проектах новейших достижений науки и техники, прогрессивные направления развития методов и средств проектирования;

· уметь применять полученные знания при проектировании строительства подземных сооружений и шахт;

· иметь представление о методах составления проектов организации строительства и производства работ (ППР).

ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Общие положения

Проект (технический проект) – система образов технического объекта или процесса, представленная в виде чертежей, графиков, таблиц, текста, а иногда и макета.

Любой проект должен ответить на пять основных вопросов: назначение объекта, местонахождение, способ строительства, сроки, стоимость.

Следовательно, технический проект должен содержать помимо технических решений и экономическую оценку (проектно-сметная документация), а также решение вопросов экологии, сангигиены, противопожарной безопасности и т.п.

Проектирование должно решить следующие основные задачи:

1. Обеспечить функциональное назначение объекта при себестоимости продукции и производительности труда на уровне или выше мировых показателей.

2. Обеспечить безопасность работ для трудящихся данного предприятия и окружающей среды.

3. Предусмотреть возможность последующей модернизации производства.

4. Максимально использовать новейшие научные достижения, комплексную механизацию и автоматизацию производства на основе «высоких технологий», типизацию и стандартизацию изделий и процессов.

Подземное строительство обладает рядом особенностей, которые нужно учитывать при проектировании:

· ограниченность фронта работ (возможного числа забоев);

· стесненность в призабойной зоне;

· изменчивость горно-геологических условий;

· особые требования техники безопасности и промсанитарии;

· тесная связь основных и вспомогательных процессов (вентиляции, водоотлива, транспорта, подъема и пр.).

Проектную документацию разрабатывают [7] на основе утвержденного «Обоснования инвестиций в строительство предприятий, зданий и сооружений» (ОИС) с обязательным учетом действующих законодательных и нормативных положений государственного, территориального и ведомственного уровней.

Основным проектным документом является технико-экономическое обоснование строительства (ТЭО), которое, согласно [7], следует, как правило, считать проектом. Далее на основе утвержденного ТЭО (первая стадия проектирования) разрабатывается рабочая документация (вторая стадия проектирования).

По объектам массового и повторного применения, а также по технически несложным объектам может разрабатываться рабочий проект (одностадийное проектирование).

Проектирование объектов строительства должно выполняться юридическими или физическими лицами, имеющими законное право (лицензию) на соответствующий вид деятельности.

Между заказчиком (инвестором) и проектировщиком заключается договор (контракт), который регулирует правовые и финансовые отношения, взаимные обязательства и ответственность сторон, и должен содержать задание на проектирование. Его рекомендуемые состав и содержание для объектов производственного назначения, представленные в приложении 1 СНиП 11-01-95 [7], включают 16 позиций (см. раздел 1.5).

Проектная документация разрабатывается преимущественно на конкурсной основе, в том числе через торги подряда (тендер). Все проекты или рабочие проекты подлежат государственной экспертизев соответствии с порядком, установленным в Российской Федерации. Утверждениепроектов выполняется в зависимости от источника финансирований объекта:

· органами Минстроя России для объектов республиканского финансирования;

· органами субъектов Федерации для объектов, ими финансируемых;

· инвесторами (заказчиками) для объектов, финансируемых за счет собственных ресурсов.

Классификация подземных сооружений

Многообразие подземных сооружений (ПС) и способов их строительства классифицируют по семи признакам.

1. По назначению:

1.1. Транспортные (железнодорожные, автодорожные, метро, автостоянки и гаражи, смешанные).

1.2. Коммунальные (канализация, смешанные коллектора, склады, фабрики, торгово-бытовые и зрелищные комплексы и т.п.).

1.3. Гидротехнические (водоснабжения, ирригации, гидроэлектростанций и т.п.).

1.4. Спецназначения (оборонные, атомные и гидроаккумулирующие ЭС, научные, учебные, хранилища).

1.5. Горно-добывающих предприятий (выработки капитальные, подготовительные, очистные).

2. По пространственному положению:

2.1. Горизонтальные (протяженные и камерные).

2.2. Вертикальные (стволы; колодцы малого, среднего, большого и очень большого диаметра).

2.3. Наклонные (наклонные стволы, эскалаторные тоннели, выходы линий метро на поверхность и т.п.).

3. По рельефному признаку:

3.1. Горные (преодоление высотных преград).

3.2. Подводные (преодоление водных преград).

3.3. Равнинные (без рельефных преград).

3.4. Комбинированные.

4. По условиям строительства:

4.1. Городские или внегородские (проблемы транспорта, коммуникаций, рабочих кадров, экологии и т.п.).

4.2. Территория застроенная или незастроенная (проблемы сноса или переноса зданий, сооружений, коммуникаций и т.п.).

4.3. Вне зоны или в зоне сейсмических, или иных опасных воздействий (проблемы особой защиты подземных и наземных сооружений, людей, оборудования и т.п.).

5. По способу строительства:

5.1. Открытым способом (с удалением всей толщи пород от поверхности до подошвы сооружения).

5.2. Закрытым способом (с выемкой породы только в пределах размеров ПС).

5.3. Комбинированным (открыто-закрытым) способом.

6. По способу выполнения горных работ:

6.1. Обычным способом (без опережающего крепления или искусственного изменения свойств и состояний массива пород).

6.2. Специальным способом (с опережающим креплением или искусственным изменением свойств и состояний массива пород).

6.3. Комбинированным способом (по пп. 6.1. и 6.2.).

7. По доступности при эксплуатации:

7.1 Доступные (для осмотра, обслуживания, ремонта и реконструкции сооружений и оборудования, например ПС метро).

7.2 Частично доступные (только для осмотра при эксплуатации, но требующие остановки для обслуживания, ремонта и реконструкции, например безнапорные канализационные и гидротехнические тоннели).

7.3 Недоступные (требуют приостановки эксплуатации для осмотра и других процедур).

На выбор инженерных решений при проектировании ПС влияет много факторов:

· класс и подкласс ПС по изложенной выше классификации;

· геологические, инженерно-геологические и гидрогеологические условия;

· климатические, экологические и психологические особенности;

· экономические обстоятельства;

· потребность комплексного освоения подземного пространства (КОПП).