книги из ГПНТБ / Мостков, В. М. Подземные сооружения большого сечения

в.м.мостков

подземные сооружения

большого сечения

ВТОРОЕ ИЗДАНИЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ

ИЗДАТЕЛЬСТВО «НЕДРА» МОСКВА 1974

УДК 69.035.4 : 622.286

Мостков В. М. Подземные сооружения большого сечения. Изд. 2, перераб. и доп. М., «Недра», 1974. 32о с.

Книга является вторым переработанным п дополненным из­ данием монографии «Строительство подземных сооружений боль­ шого сечения», выпущенной в 1963 г. В ней учтены изменения, происшедшие за истекшие годы при проектировании и строитель­ стве выработок площадью сечения 100 м2 и более.

В книге рассмотрены конструкции большепролетных выработок дан их расчет, указаны пути дальнейшего облегчения этих конст­ рукций; описаны применяемые в настоящее время методы модель­ ных и натурных исследований подземных конструкций и окружа­ ющего массива породы; приведены примеры подобных исследова­ ний; рассмотрены современные способы проходки крупных под­ земных выработок II даны предложения по выбору этих способов в конкретных условиях; рекомендованы методы расчета параметров основных производственных процессов подземных работ, описаны высокопроизводительные схемы комплексной механизации про­ ходческих II бетонных работ, рассмотрены отдельные вопросы ор­ ганизации работ, включая предложения по созданию автоматизи­ рованных систем по проектированию и строительству крупных вы­

работок.

Книга предназначена для инженерно-технических работни­ ков, занятых исследованием, проектированием и строительством подземных сооружений, а также может быть использована пре­ подавателями и студентами вузов по специальности «Строительство подземных сооружений и шахт» и факультетов «Мосты и туннели» транспортных и политехнических институтов.

Табл. 52, ил. 138, список лит. 121 назв.

© Издательство «Недра», 1974

Предисловие

Подземные сооружения большого сечения (площадью от 100 м2 и выше) за последние годы широко применяютв^дзличных областях

промышленности и строительства.

Многополосные автодорожные и двухпутные железнодорожные туннели, различные подземные сооружения в городах, гидротехни­ ческие туннели, подземные 'машинные залы гидравлических и атом­ ных электростанций, подземные энергетические комплексы, склады продовольствия, медикаментов и других товаров, различного рода хранилища для жидких нефтепродуктов и газов, убежища, подзем­ ные базы и другие объекты оборонного назначения — это далеко неполный перечень использования крупных подземных выработок.

Развитие техники подземного строительства, непрерывное совер­ шенствование работ и ускорение их темпов при относительном снижении стоимости привели в ряде стран за последние годы к зна­ чительному росту строительства сооружений большого сечения.

За прошедшее десятилетие было построено во всем мире не менее 1300 км крупных туннелей и камерных выработок с объемом 120 млн. м3, а в 1970—1979 гг. будет построено 3330 км с объемом

примерно 380 млн. м3.

Конструкции и технология строительства подземных сооружении большого сечения имеют существенную специфику по сравнению с обычными подземными выработками. Принятые для обычных выра­ боток методы определения нагрузок на крепь, расчеты подземных конструкций, формы поперечного сечения, способы производства и средства механизации работ, расчеты вентиляции и некоторые другие вопросы не могут быть непосредственно распространены на выработки большого сечения.

3

Глава I

Современный уровень подземного строительства

§ 1. Общие сведения

Прошедшее десятилетие (1960—1969 гг.) характеризовалось даль­ нейшим ростом строительства подземных сооружений, совершенство­ ванием конструкций, методов производства работ, а также расшире­ нием области применения крупных подземных выработок, суще­ ственно отличающихся от наиболее распространенных в практике горных выработок и туннелей площадью поперечного сечения до 40 м2.

К характерным достижениям мирового опыта за прошедший период можно отнести строительство ряда сложнейших подземных комплексов для энергетических целей, многокилометровых транс­ портных туннелей большого поперечного сечения, отдельных круп­ ных подземных объектов различного назначения. Особо следует отметить разработку и широкое применение: механизированных туннелепроходческих машин, обеспечивающих высокие темпы работ при минимальных затратах труда; мощного бурового оборудования, смонтированного на манипуляторах и самоходных установках и позволяющего в крепких породах получить большие скорости бурения; контурного взрывания, в том числе метода предваритель­ ного щелеобразования в различных породах; облегченных и эконо­ мичных видов крепи из анкеров, включая предварительно-напря­ женные, и набрызгбетона.

Достигнутые результаты позволили повысить темпы подземных работ, снизить их стоимость и трудоемкость. Это, в свою очередь, привело к дальнейшему развитию подземного строительства, увели­ чению потребности в подземных сооружениях в градостроительстве, транспорте, энергетике, для оборонного назначения, а также в самых различных областях народного хозяйства.

Современное состояние подземного строительства можно харак­ теризовать объемами работ и технико-экономическими показателями.

Объемы работ, Имеются сводные данные по развитию туннеле­ строения в 19 странах (Австралия, Австрия, Англия, Бельгия, Дания, Ирландия, Испания, Италия, Канада, Нидерланды, Норве­ гия, Португалия, США, Финляндия, Франция, ФРГ, Швейцария,

5

Швеция и Япония). Эти данные приведены в табл. 1—3 [90 и др.].

Втабл. 1 приведены общие сведения по подземным сооружениям,

втабл. 2 дано сопоставление подземных сооружений США и Запад­ ной Европы, а в табл. 3 показано развитие этих сооружений по площадям поперечного сечения.

Таблица 1

Как следует из таблиц, в целом намечается значительный рост строительства подземных сооружений в 1970—1979 гг. по сравнению

сI960—1969 гг. Длина их возрастет в 1,6 раза, объем — в 2,4 раза,

аобщая стоимость — в 3,4 раза.

Анализируя данные табл. 2 и 3, можно отметить существенные объемы сооружений большого сечения. За 1960—1969 гг. было построено не менее 1300 км крупных туннелей и камерных вырабо­ ток объемом 120 млн. м3, стоимость их составила примерно 3,6 млрд, долл. В 1970—1979 гг. их будет построено 3300 км объемом при­ мерно 380 млн. м3, а стоимость составит около 13 млрд. долл. Этот рост в 1970—1979 гг. образуется главным образом за счет США, где транспортных туннелей средней площадью поперечного сечения 64 м2 будет построено в 4,6 раза больше, чем в 1960—1969 гг., а прочих подземных сооружений средней площадью поперечного сечения 94 м2 — в 3,3 раза. В Западной Европе длина туннелей боль­ шого сечения увеличится в 2,2 раза. Если же учесть статистику по всем странам мира, то вышеприведенные цифры еще более возрастут.

Технико-экономические показатели. Для выработок малого сече­ ния (10 м2) в прошедшем десятилетии достигнуты весьма высокие рекордные скорости проходки, составляющие для механизирован­

6

Таблица 2

ных туннелей с 1850 до 1970 гг. [78]. В настоящее время по лучшим зарубежным объектам достигнуты следующие средние производи­ тельности выемки скалы с одного забоя без возведения крепи:

7

Рис. 1. Динамика роста скоростей проходки зарубежных туннелей:

1 — средняя скорость; 2 — максимальная скорость

Вместе с тем средние скорости сооружения зарубежных туннелей буровзрывным способом в целом значительно отличаются от рекорд­ ных показателей. В табл. 4 приведены сведения по средним скоро­ стям проходки и бетонирования ряда туннелей за рубежом, вычи­ сленные за весь период строительства. Уровень затрат труда при проходке туннелей в крепких породах, не требующих возведения крепи, характеризуется графиком, показанным на рис. 2 [111].

В Советском Союзе средние скорости проходки туннелей большого сечения буровзрывным способом пока невелики, хотя рекордные достижения представляются значительными. В табл. 5 приведены

Таблица 3

8

Рис. 2. Зависимость затрат труда от сечения туннеля при различной меха­ низации буровых работ:

1 — легкие перфораторы на пневмоподдержках и буровых подмостях; 2 — легкие перфораторы на лестнич­ ных направляющих и буровых

подмостях; 3 — тяжелые бурильные машины на

манипуляторах и самоходных уста­ новках

отдельные наилучшие результаты, достигнутые при проходке отече­ ственных гидротехнических туннелей большого сечения за последние годы. Эти показатели в определенной степени могут характеризо­ вать современный уровень строительства подобных туннелей раз­ личного назначения в Советском Союзе.

Наименьшие затраты труда с учетом обслуживающего персо­ нала при проходке туннелей, приведенных в табл. 5, составляют 0,1—0,2 чел-смен/м3. В среднем для отечественных туннелей большого сечения, сооружаемых в трещиноватых породах, требу­

1979 гг. в 19 странах должно быть построено около 9 тыс. км гидро­ технических и транспортных туннелей общим объемом 500 млн. м3.

9