СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО СООРУЖЕНИЯ
METHOD TO ERECT UNDERGROUND STRUCTURE

Изобретение относится к способу возведения подземного сооружения.
В районах высокой плотности застройки пространство для возведения высотных зданий в центральных районах становится все более ограниченным. При этом проблематичным становится, прежде всего, возведение функциональных зданий, например парковок или складов, так как площади, на которых они могут быть возведены методом высотного строительства, из-за их сокращения становятся все дороже, так что их возведение либо нерентабельно, либо их эксплуатация сопряжена с такими высокими эксплуатационными расходами, что их экономичная эксплуатация невозможна. Далее подобные типы построек из-за их вспомогательной функции не очень желательны в градостроительном ансамбле, но функционально от них отказаться нельзя.
Поэтому существуют идеи возводить сооружения или здания вместо метода высотного строительства методом подземного строительства. Для этого часто устраиваются котлованы, которые должны быть дорогостоящим образом застрахованы и защищены от попадания воды. Далее в этих котлованах возводятся соответствующие сооружения, а затем котлованы снова закрываются. Подобные способы связаны с очень высокими расходами и очень большими техническими затратами, которые непосредственно отражаются на стоимости возведения и, прежде всего, на сроках возведения.
Задачей изобретения является предложить способ, посредством которого могут быть возведены подземные сооружения. Требования к данному способу заключаются в том, что возведение должно происходить быстро, экономно, с высоким качеством и надежно с точки зрения охраны труда.
Задача согласно изобретению решена посредством того, что на месте возведения углубляют шахтный ствол и шахтный ствол закрывают перекрытием, в котором предусмотрено отверстие, что в области отверстия предусматривают подъемно/опускное устройство, что в шахтном стволе в области отверстия предусматривают арретирующее устройство, что в области отверстия предусматривают отсек сооружения, который соединяют с подъемно/опускным устройством, опускают сквозь отверстие до арретирующего устройства и арретируют, а затем после арретирования устройства отсоединяют от подъемно/опускного устройства, что осуществляют технологический такт, в котором предусматривают следующий отсек сооружения в области отверстия, который соединяют с подъемно/опускным устройством и арретированным отсеком сооружения, затем арретирование предыдущего отсека отсоединяют, находящиеся в шахтном стволе отсеки сооружения опускают до тех пор, пока самый верхний отсек не будет находиться в арретирующей области, и самый верхний отсек сооружения арретируют, и данный технологический такт повторяют до тех пор, пока требующиеся для возведения подземного сооружения отсеки не будут установлены в шахтный ствол. При этом под шахтным стволом понимается наружное сооружение, а прочие элементы понимаются как внутреннее сооружение.
Предпочтительным при этом является то, что шахтный ствол выступает в качестве котлована, который может быть быстро и надежно изготовлен, одновременно возведение сооружения в шахтном стволе, который за счет стенок шахтного ствола и крепи стенок шахтного ствола является частью сооружения, может быть выполнено непосредственно и просто, и сборка отсека сооружения, соответственно сами по себе. Монтаж происходит таким образом (а именно, сверху вниз), что во время монтажа отсеки работы выполняются не непосредственно внутри шахтного ствола, а работы могут производиться сверху на перекрытии шахтного ствола, вне шахтного ствола, так что существует высокая степень защиты труда и качества труда во время возведения, одновременно не требуется транспортировка материала в сам шахтный ствол и производство работ в шахтном стволе во время возведения отсека сооружения, что уменьшает расходы и увеличивает безопасность работ, и одновременно благодаря тому, что непосредственно могут поставляться предварительно смонтированные модули и они могут непосредственно монтироваться, так что, обусловленная, по меньшей мере частичной, возможностью предварительного монтажа в зависимости от доступной транспортной инфраструктуры, установка отсеков сооружения может производиться быстро и экономно.
Следующее техническое решение изобретения предусматривает, что сооружение представляет собой здание, предпочтительно подземную парковку или (подземный) склад, особо предпочтительно автоматизированную парковочную систему или (подземный) склад. Именно в отношении подобных описанных ранее типов зданий возведение их методом высотного строительства в центральных городских районах зачастую по градостроительным соображениям или из-за отсутствия пригодных для этого земельных участков невозможно. Предпочтительным образом, изобретение предусматривает, что необходимые для эксплуатации подземного здания функциональные зоны могут быть интегрированы в возводимое впоследствии сверху или уже существующее здание. Тем самым имеется возможность повторного использования земельного участка, интеграции шахтных сооружений в надземное здание и/или использования его в качестве основания.
Следующее техническое решение изобретения предусматривает, что шахтный ствол углубляют горнотехническим способом посредством бурения и взрывных работ, с помощью буровой стволопроходческой машины полного и/или частичного среза и/или щитовой проходкой. Также, в особо тяжелых геологических условиях возможно применение других горнотехнических способов, например проходки способом замораживания или тому подобных. Особо предпочтительно использование автоматизированных буровых стволопроходческих машин с частичным или полным срезом, с помощью которых также возможна проходка шахтного ствола под линией грунтовых вод и, тем самым, непосредственно в грунтовых водах без попадания грунтовых вод.
Следующее техническое решение изобретения предусматривает, что отверстие в перекрытии выполнено с возможностью закрывания, тем самым имеется возможность проводить на перекрытии все действия по предварительному монтажу отдельных отсеков, устанавливать подлежащий монтажу отсек на находящийся под ним арретированный отсек и соединять с ним, соединять соответствующий подлежащий монтажу (самый верхний) отсек с подъемно/опускным устройством, ослаблять арретирующее устройство, снова открывать отверстие, поднимать, опускать всю конструкцию на высоту только что смонтированного отсека, арретировать и продолжать способ, или, альтернативно, соединять в завершение эти отсеки с подъемно/опускным устройством, поднимать, снова открывать отверстие, устанавливать отсек на находящийся под ним арретированный отсек и соединять и продолжать способ.
Следующее техническое решение изобретения предусматривает, что подъем и опускание происходит с помощью подъемно/опускного устройства по меньшей мере с одним приводом и в качестве соединительного средства или же движителя по меньшей мере с одним канатом, резьбовой тягой и/или зубчатой рейкой. Посредством этого соединительного средства или же движителя можно простым способом безопасно выполнять подъем и спуск при направляемом перемещении. При этом предпочтительным является, если над отверстием предусмотрена перемычка, которая является расположенной выше опорной рамой подъемно/опускного устройства. Далее предпочтительным является, что между очередью строительства и подъемно/опускным устройством предусмотрена вспомогательная рама, которая, особо предпочтительно, соединяется с соединительным средством или же движителем. Посредством вспомогательной рамы простым способом можно создать соединение между рабочим отсеком и подъемно/опускным устройством, при этом вспомогательная рама одновременно выполняет функции целенаправленного ведения, выравнивания и/или нивелирования.
Следующее техническое решение изобретения предусматривает, что арретирующее устройство предусматривают непосредственно под перекрытием, на перекрытии или на фундаменте шахтного сооружения. Тем самым можно арретировать находящийся в шахтном стволе отсек сооружения и одновременно закрыть находящееся над ней отверстие, так что работы по монтажу следующего отсека сооружения могут проводиться в защищенной области, так что, например, работающие там люди защищены от падения в шахтный ствол. Также возможно, что часть сооружения выступает из шахтного ствола и что перекрытие шахтного ствола находится под ним. Затем здесь непосредственно над поверхностью земли монтируется следующий отсек сооружения и сразу затем выполняется соединение с подъемно/опускным устройством для опускания сооружения для монтажа следующего отсека. Предпочтительно, если арретирование с помощью арретирующего устройства производится посредством устойчивых к изгибу планок, плоских ригелей, клиньев, штифтов и/или крепежных башмаков, которые особо предпочтительно выполнены подвижными. Тем самым обеспечено, что можно добиться достаточно большой удерживающей силы, и одновременно арретирующее устройство имеет простую конструкцию. Это облегчает манипулирование и работы по техническому обслуживанию.
Следующее техническое решение изобретения предусматривает, что забой шахтного ствола защищают от горномеханических нагрузок, попадания воды и тому подобного. Одновременно является предпочтительным, что либо на забое шахтного ствола, либо в области шахтного ствола предусматривается фундамент для восприятия нагрузки нижнего отсека сооружения и, тем самым, также для закрепления нижнего отсека сооружения в данной области шахтного ствола. Далее, предпочтительно, возможно, что в шахтном стволе предусмотрена направляющая, которая направляет отсек сооружения при опускании/подъеме. Тем самым простым способом обеспечивается, что отсеки сооружения можно надежно, с одной стороны, посредством желаемых перемещений транспортировать в шахтный ствол и, с другой стороны, в ведомом положении привести в соответствующее конечное положение. При этом речь может идти о направляющей системе. Альтернативно, могут быть предусмотрены такие системы, как, например, ролики, которые берут на себя непосредственное направление относительно стенки шахтного ствола и выполнены с возможностью перестановки, при необходимости, электромеханически или электрогидравлически. Альтернативно, возможно осуществление управляемого лазером, без использования направляющих, гидравлического опускания. При этом предварительный монтаж направляющих или же синхронное перемещение направляющих может отсутствовать. Опускание/подъем проводится с небольшой скоростью и, по возможности, плавно для того, чтобы обеспечить точное расположение внутри шахтного ствола и избежать недопустимых деформаций.
Следующее техническое решение изобретения предусматривает, что на первом отсеке сооружения (самый нижний отсек сооружения) предусматривается по меньшей мере один соединительный участок для арретирования сооружения на фундаменте. Тем самым обеспечивается возможность надежного соединения отсеков сооружения на фундаменте.
Одновременно является предпочтительным, что по меньшей мере один отсек сооружения после установки отсеков сооружения соединяется со стенкой шахтного ствола. Тем самым обеспечивается надежное положение отсеков сооружения в шахтном стволе.
Следующее техническое решение изобретения предусматривает, что предусматривается/предусмотрена система приточной и вытяжной вентиляции и/или система питания и/или другие системы дренажа парковочных паллет или стояночных мест для легковых автомобилей, установка пожаротушения, рабочий лифт, установка для очистки паллет, система освещения и/или электронные датчики, при этом система/системы устанавливаются, предпочтительно, посекционно, особо предпочтительно, при монтаже отсека сооружения. С одной стороны посредством этого возможно все необходимые для последующей эксплуатации сооружения элементы устанавливать уже при монтаже отдельных отсеков сооружения, благодаря чему последующие монтажные мероприятия внутри сооружения и, тем самым, внутри области шахтного ствола могут отсутствовать. Это повышает безопасность монтажа для всех участвующих в монтаже лиц и качество монтажа. Одновременно также возможно в этот момент времени предусмотреть и смонтировать такие последующие эксплуатационные элементы, такие как, например, парковочные перекрытия, прежде всего направляющие рельсы для парковочных паллет, площадки для стоянки подлежащих хранению легковых автомобилей или других товаров или тому подобного, электромонтаж и обвязку технических систем, так что с завершением опускания отсеков сооружения общий монтаж системы в основном завершается.
Следующее техническое решение изобретения предусматривает, что перекрытие шахтного ствола после завершения монтажа отсеков сооружения удаляют, и предпочтительно монтируют замок шахтного ствола. Далее предпочтительно, что по завершении монтируется надземная часть сооружения, с помощью которой обеспечивается последующая эксплуатация и последующее техническое обслуживание сооружения.
Далее на основании чертежа подробнее разъясняется особо предпочтительный пример выполнения способа согласно изобретению. При этом показано:
Фиг.1-6: сечение на виде сбоку отдельных этапов изготовления шахтного ствола,
Фиг.7: вид сверху на надземную область монтажа,
Фиг.8: сечение установленного надземного отсека сооружения,
Фиг.9: сечение надземной области монтажа,
Фиг.10: вид на фиг.8 со смонтированной парковочной системой, и
Фиг.11 и 12: сечения окончательно смонтированной автоматической парковочной системы.
На стройплощадке 20 для возведения сооружения устраивается фундамент 22. Затем устанавливается буровая стволопроходческая машина, в данном случае вертикальная буровая стволопроходческая машина по методу частичного среза, которая состоит из надземной части 24 и подземной части 25, и затем начинается проходка шахтного ствола 30. Во время углубления шахтного ствола 30 устраивается крепь 27. Как только шахтный ствол 30 при углублении проходит линию 21 грунтовых вод, то шахтный ствол 30 заполнен грунтовыми водами 23.
Подземная часть буровой стволопроходческой машины 25 сконструирована для подобной эксплуатации (фиг.2). После углубления шахтного ствола, например, до глубины 60-100 м (большие или меньшие глубины и большие диаметры возможны для сооружений, прежде всего, складов с уменьшенной частотой замены складируемых объектов), и для полной отделки шахтного ствола 30 подземная часть буровой стволопроходческой машины 25 демонтируется и забой 26 шахтного ствола закрывается бетонной заглушкой 28 (фиг.3). Затем находящаяся в шахтном стволе 30 вода 23 откачивается (фиг.4) и забой 26 шахтного ствола закрывается крепью 29 (фиг.5). Затем через устроенную крепь 29 забоя шахтного ствола в бетонную заглушку 28 и в горную породу устанавливается анкерное крепление 31.
Затем на шахтный ствол 30 устанавливается перекрытие 32. На перекрытии 32 находятся опоры 33, которые являются частью перемычки 34, при этом перемычка 34 по периметру имеет несущие балки 35 перемычки в качестве рамы, которые для нивелировки опираются на регулируемые опоры 33. В несущих балках 35 перемычки предусмотрены отверстия, которые играют роль направляющей 38. Сквозь эти направляющие 38 проходят тяги 37, которые соединены со вспомогательной рамой 36 посредством соединителей 39. Посредством тяг 37 вспомогательную раму 36 можно перемещать вверх и вниз. Вместо тяг или же в дополнение к ним используются гидравлические цилиндры двухстороннего действия (не показаны). Альтернативно, предусмотрена возможность использования канатов, резьбовых тяг или зубчатых реек. Тяги 37 соединены с приводным средством (не показано), посредством которого производится передвижение. На нижней стороне вспомогательной рамы 36 находятся крепежные элементы 44, с которыми соединяется отсек 40 сооружения с вспомогательной рамой. Отсек 40 сооружения в приведенном примере выполнения выполнен в форме стальной конструкции, состоящей из балок 41, 43 и опор 42. При этом для первого отсека сооружения элемент сооружения, например плита, снабжена соединительным средством (не показано), которое соединяется с фундаментом сооружения, забоем 26 шахтного ствола или стенками шахтного ствола или же его крепью, и на которые затем опирается сооружение. На этот элемент сооружения устанавливаются опоры 42 и закрепляются. Эти опоры 42 соединяются с балками 41, 43, при этом данные балки затем образуют завершение отсека 40 сооружения. Посредством креплений 44 вспомогательная рама 36 соединяется с самой верхней несущей плоскостью. За счет опускания тяг 37 отсек 40 сооружения опускается и посредством арретирующих устройств 57 фиксируется в его опущенном положении так, что он не может обрушиться в шахтный ствол 30. Затем крепления 44 вспомогательной рамы 36 отсоединяются, и вспомогательная рама 36 посредством тяг 37 опять перемещается вверх. Вспомогательная рама 36 посредством креплений 39 соединена с тягами 37. Затем отверстие перекрытия 32 шахтного ствола закрывается (не показано).
Следующий отсек 40 сооружения либо поставляется в модульном виде и располагается в зоне шахтного ствола, либо отсек 40 шахтного ствола изготавливается из отдельных опор 42 и балок 41, 43 на месте. Затем отсек 40 сооружения соединяется со вспомогательной рамой 36 посредством креплений 44. После этого отверстие в перекрытии шахтного ствола снова открывается, и новый отсек 40 сооружения опускается на расположенную под ней, смонтированный до него отсек 46 сооружения и соединяется с ним.
Альтернативно, верхний конец опущенной отсеки сооружения находится над закрытым отверстием шахтного ствола так, что верхний конец выступает над перекрытием. Затем следующий отсек 40 сооружения непосредственно соединяется с верхним концом или устраивается непосредственно на верхнем конце из отдельных опор 42 и балок 41, 43 на месте. Затем вспомогательная рама 36 соединяется с отсеком 40 сооружения посредством креплений 44.
После этого в обоих случаях арретирующее устройство 57 ослабляется, и отсек 40 здания с находящимся под ним отсеком 40 здания снова опускается и, как только самая верхняя плоскость подойдет к области арретирования, арретируется с помощью арретирующего устройства 57.
К отсекам 40 или же 46 сооружения также монтируются соответствующие другие конструктивные группы и узлы подъемно-транспортного оборудования, электрооборудование, а также инженерное оборудование здания. Составной частью отсека 40 сооружения является приточный воздуховод 51 и вытяжной воздуховод 53. Начиная от приточного воздуховода 51 и в направлении вытяжного воздуховода 53 соответственно после определенного количества отсеков сооружения, например двух или трех, предусматривается распределитель 52 приточного воздуха и точка 52 вытяжки. Распределитель 52 приточного воздуха и точка 52 вытяжки также могут располагаться с чередованием. Помимо этого, отсек 40 сооружения оборудуется участком рабочего лифта 55 и лестницей 56. Дополнительно, на шахтной конструкции 27 предусмотрена лестница из скоб 56 в качестве аварийного пути. Помимо этого, в отсеке 40 сооружения находится отверстие 50 для лифта, в котором позже расположится лифт парковочной системы. На отдельных отсеках сооружения, например на направляющих (не показано), предусматриваются выполненные с возможностью транспортировки парковочные места 59. Сам лифт имеет площадку 58 лифта, которая затем по направляющим выдвигается из лифта. Парковочные места 59 образуют расположенный на одном отсеке сооружения уровень 60 парковочной системы 60.
На определенных расстояниях друг от друга отсек 40 сооружения имеет промежуточный уровень 47. Этот промежуточный уровень может альтернативно либо позже закрепляться между сооружением и стенкой шахтного ствола, либо промежуточный уровень 47 предусматривается как непосредственная составная часть отсека 40 сооружения и вместе с другими очередями сооружения опускается в шахтный ствол.
Для обеспечения возможности точного расположения отсеков 40, 46 сооружения в шахтном стволе 30 может быть предусмотрена направляющая система, состоящая из отдельных направляющих, которые обеспечивают точное направление. Сама направляющая система может быть составной частью сооружения, посредством чего сооружение дополнительно закрепляется в шахтном стволе 30. После окончательного возведения сооружения в шахтном стволе 30 отдельные или все отсеки сооружения могут дополнительно соединяться с крепью 27 шахтного ствола для того, чтобы дополнительно увеличить прочность (не показано).
На фиг.11 и 12 показана расположенная в шахтном стволе 30 автоматическая парковочная система. После размещения отдельных отсеков 40, 46 сооружения и промежуточных уровней 47 в шахтном стволе 30 перекрытие 32 удаляется и монтируется шахтный затвор 32. Шахтный затвор 32 располагается, по существу, на высоте поверхности 63 грунта. Шахтный затвор 32 также имеет отверстие, совпадающее с шахтным стволом вертикального подъемника 50 автоматической парковочной системы. Над этим отверстием возводится наземное здание 61 в форме передаточной кабины автоматической парковочной системы.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
20
Стройплощадка
46
Нижерасположенный отсек сооружения
21
Линия грунтовых вод
22
Фундамент
47
Промежуточный уровень
23
Грунтовые воды
48
Установленный отсек сооружения
24
Наземная буровая стволопроходческая машина
49
Балка
50
Шахтный ствол вертикального подъемника
25
Подземная буровая стволопроходческая машина
51
Приточный воздуховод
26
Забой
52
Распределитель приточного воздуха
27
Крепь
53
Вытяжной воздуховод
28
Бетонная заглушка
54
Точка вытяжки
29
Забой крепи
55
Перемещаемый лифт
30
Шахтный ствол
56
Лестница из скоб
31
Анкерное крепление
57
Арретирующее устройство
32
Перекрытие
58
Плоскость лифта
33
Опора
59
Парковочное место
34
Перемычка
60
Уровень парковочной системы
35
Несущая балка перемычки
61
Наземное здание
36
Вспомогательная рама
62
Замок шахтного ствола
37
Тяга
63
Поверхность грунта
38
Направляющая
39
Крепление
40
Отсек сооружения
41
Балка
42
Опора
43
Балка
44
Крепление вспомогательной рамы
45
Дренажные трубы