Будівництво підземне
Будівни́цтво підзе́мне — область технічної діяльності, будівельних і гірничих наук та технологій, що забезпечує проектування, спорудження та реконструкцію підземних споруд різного призначення з метою освоєння та раціонального використання георесурсів надр.
Із будівництва підземного виділяють в окрему підгалузь шахтне будівництво, пов’язане з видобутком корисних копалин.
Зміст
Характеристика
Будівництво підземне передбачає спорудження виробки (підземної порожнини) визначених розмірів та забезпечення її стійкості кріпленням та / або зміцненням навколишнього масиву гірських порід (ґрунтів).
Спорудження виробок можливе відкритим (траншеї, котловани) та гірничим (стовбури, штольні, тунелі, камери) способами. Відкритий спосіб придатний для будівництва споруд мілкого закладання (до 20 м) із використанням екскаваторів та бульдозерів; для утримання стін котловану чи траншеї послуговуються способом «стіна в ґрунті», системами суцільних ґрунтонабивних паль, анкеруванням чи шпунтуванням ґрунтового масиву. Гірничим способом будують об’єкти глибокого закладання з проведенням вибухових робіт, залученням прохідницьких гірничих комбайнів, прохідницьких щитів; для забезпечення стійкості й дотримання проектних розмірів проводять кріплення гірничих виробок та зміцнення гірського масиву. У складних умовах застосовують спеціальні способи проведення виробок: використання стисненого повітря, зниження рівня підземних вод, штучного заморожування ґрунту або хімічного закріплювання його спеціальними розчинами тощо.
Для спорудження тунелів малих діаметрів (350–2000 мм) оптимальними є способи мікротунелювання, продавлювання й проколу за допомогою домкратів, а також спрямоване буріння зі зворотним протяганням конусного розширювача свердловини та гнучких труб.
Важливим складником будівництва підземного є гідроізоляція підземних споруд (тампонаж закріпного простору та гірських порід, набризк-бетон, полімер-набризк, проникна і мембранна внутрішня та / або зовнішня гідроізоляція кріплення та ін.).
Розвиток технологій
Проходка
Основним способом руйнування гірських порід під час будівництва гірничих виробок та інших підземних споруд, починаючи з часів Давнього світу, було ручне відбивання породи гірничими інструментами: молотом, клинами, кайлом, металевим зубилом. У часи Середньовіччя спосіб вдосконалили: зубило насаджували на короткий держак («гірничі молотки»). Іноді послуговувалися вогневим методом (вогневе розпечення вибою виробки з подальшим охолодженням водою призводило до утворення в породному масиві численних тріщин). З початку 17 ст. застосовували підривний спосіб руйнування гірських порід (перша письмова згадка — рудник Банська Штявниця, 1627). З другої половини 17 ст. отримала розвиток технологія видовбування за допомогою долотчастого буру й молота отворів (шпурів) у породних вибоях для закладання порохових зарядів.
Після винайдення Дж. Коучем (Філадельфія, США) пневматичного перфоратора для буріння шпурів (1849), темпи ведення вибухових робіт різко зросли. Уперше механічним бурінням скористалися 1861 під час будівництва двохколійного Мон-Сеніського альпійського тунелю між Францією та Італією (протяжність 12 850 м; 1857–1871). Для будівництва другого альпійського тунелю — Сен-Готардського (протяжність 16 300 м; 1871–1882) — вперше використали динаміт А. Нобеля, гідравлічні бурильні машини та механічну відкатку породи.
1825 М. Брюнель винайшов прохідницький щит і створив технологію щитової проходки підземних виробок у слабких породах (ґрунтах), яку вперше застосовано для спорудження тунелю під р. Темзою (м. Лондон, 1825–1842). Удосконалені конструкції щитів використовували для будівництва прогінних тунелів метрополітену. Поєднання роторного робочого органу зі щитовою системою проходки виробок сприяло створенню щитових прохідницьких комплексів (див. Щит прохідницький).
На початку 20 ст. впроваджено перші конструкції прохідницьких комбайнів (комбайн Е. Моргана, США, 1910; комбайн роторного типу Мак-Кінлі, США, 1920). Практичне освоєння мікротунелювання розпочали в Японії (уперше в м. Токіо 1971), продавлювання й проколу за допомогою домкратів — у Німеччині (уперше в м. Гамбурзі 1982), а горизонтально направленого буріння зі зворотним протяганням полімерних труб — у США (уперше в м. Сакраменто, США, 1964).
Кріплення
Гірничого кріплення в багатьох давніх рудниках не було або його функції здійснювали породні цілики. Найдавніші рештки дерев’яних стояків виявлено в копальнях 4–3 тис. до н. е., перші дерев’яні рамні конструкції походять із рудників Кіпру (5 ст. до н. е.).
Перші муровані підземні споруди фіксують із часів античності. Широке застосування муроване кріплення склепінчастої форми отримує у 18–19 ст.
Значний розвиток бетонних технологій був пов’язаний із винаходом інженера Ф. Геннебіка (Франція) 1892, який запропонував спосіб зведення монолітних залізобетонних конструкцій, що відкрив можливості забезпечення стійкості підземних споруд різного призначення (зокрема й виробок великих поперечних перерізів). Перше повідомлення про створення бетонного покриття технологією набризку (торкрету) зробив 1910 в м. Нью-Йорку Д. Прентісс (США), який 1914 вперше використав його для кріплення підземних споруд.
З 1860-х у Німеччині та Чехії починають послуговуватися металевими рейками для кріплення гірничих виробок (жорсткі рамні конструкції). 1932 фірма «Тіссен-Хайнцман» (Німеччина) запропонувала парні жолобчасті профілі та просту конструкцію їх з’єднання, що стало поштовхом до створення піддатливого сталевого рамного кріплення. Найдавніші свідоцтва застосування бамбукових анкерів для зміцнення масиву глинистих порід зафіксовано в Китаї й датовано кінцем 1 тис. до н. е. У Європі дерев’яне анкерне кріплення з щілинно-клиновим замком вперше використали 1900 у Верхній Сілезії (Польща). Широке промислове впровадження сталевих анкерів розпочалося наприкінці 1940-х у США та Австралії. 1959 компанія «Фрідріх Крупп АГ» («Frіedrich Krupp AG») в м. Ессені (Німеччина) вперше задіяла полімерні ампули із синтетичними смолами для закріплення сталевих стрижнів у шпурах.
Унікальні об’єкти
Найбільші у світі гідротехнічні тунелі: Делаверський акведук між західним берегом р. Гудзон і Нью-Йорком (довжина 137 км, діаметр 4,1 м; 1939–1945) та Водогін Пяйянне між м. Гельсінкі та озером Пайянне (довжина 120 км, площа перерізу 16 м2; 1972–1982).
Найбільші підводні залізничні тунелі: Сейканський тунель під Сангарською протокою, що сполучає острови Хонсю та Хоккайдо, Японія (довжина 53,85 км, підводна частина 23,3 км, закладений на глибині 140 м нижче морського дна; 1964–1988), Євротунель під протокою Ла-Манш (довжина близько 51 км, із них підводна частина 39 км; 1987–1994).
Найбільший швидкісний автомобільний тунель протяжністю 2 км для потокового транспортування автомобілів зі швидкістю 240 км/год на спеціальних платформах збудовано під м. Хортоном у передмісті Лос-Анджелеса за проектом компанії І. Маска «Борінг Компані» («The Boring Company»).
Найбільший підземний торговельно-розважальний комплекс «Шлях» (PATH Toronto) зведено в м. Торонто (площа 371,6 тис. м2; 1,2 тис. магазинів; мережа тунелів довжиною 27 км, сполучення з 6 станціями метрополітену, понад 100 тис. щоденних відвідувачів; 2019, оцінка).
Найбільша підземна захисна споруда від природних катастроф — система виробок для запобігання затопленню м. Токіо під час повеней чи цунамі (за катастрофи вода буде спрямована в підготовлені підземні камери висотою 65 м і шириною 32 м і спущена тунелями протяжністю 6 км в океан, рятуючи наземне місто від затоплення).
Найбільше у світі сховище цивільної оборони — підземний комплекс у середмісті м. Пекіна загальною площею близько 85 км2 (1970-ті).
Найбільший у світі прискорювач елементарних частинок — Великий адронний колайдер пролягає в тунелі у формі тора протяжністю 27 км на глибині до 175 м поблизу м. Женеви (1998–2008).
Галерея
|
Література
- Картозия Б. А., Федунец Б. И., Шуплик М. Н. и др. Шахтное и подземное строительство : в 2 т. 3-е изд. Москва : Московский государственный горный университет, 2003.
- Лысиков Б. А., Каплюхин А. А. Использование подземного пространства. Донецк : Норд-Пресс, 2005. 390 с.
- Самедов А. М., Кравець В. Г. Будівництво міських підземних споруд. Київ : Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», 2011. 400 с.
- Більченко А. В. Будівництво транспортних тунелів і метрополітенів. Харків : Харківський національний автомобільно-дорожній університет, 2012. 183 c.
- Gilbert P., Magsino S., Ariaratnam S. et al. Underground Engineering for Sustainble Urban Development. Washington : The National Academies Press, 2013. 246 р.
- Гайко Г. І. Будівельні матеріали і конструкції підземних споруд. Конструкції кріплення. Київ : Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», 2019. 134 с.
- Панкратова Н. Д., Гайко Г. І., Савченко І. О. Розвиток підземної урбаністики як системи альтернативних проєктних конфігурацій. Київ : Наукова думка, 2020. 136 с.
Автор ВУЕ
Покликання на цю статтю: Гайко Г. І. Будівництво підземне // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Будівництво підземне (дата звернення: 1.05.2024).
Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 22.06.2021
Важливо!
Ворог не зупиняється у гібридній війні і постійно атакує наш інформаційний простір фейками.
Ми закликаємо послуговуватися інформацією лише з офіційних сторінок органів влади.
Збережіть собі офіційні сторінки Національної поліції України та обласних управлінь поліції, аби оперативно отримувати правдиву інформацію.
Отримуйте інформацію тільки з офіційних сайтів
Офіс Президента України
Верховна Рада України
Кабінет Міністрів України
Служба безпеки України
Міністерство оборони України
Міністерство внутрішніх справ України
