Шахтное и подземное строительство : в 2 т. Т. 2

УДК 622.25/26 + 624.19 
ББК  33.15 
         Ш 31  
Экспертиза проведена Министерством образования России 
(приказ № 1804 от 24.04.2001 г.) 
Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям 
книжным для взрослых. СанПиН 1.2.1253-03», утвержденным 
Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. 
А в т о р ы: 
Б.А. Картозия, Б.И. Федунец, М.Н. Шуплик, Ю.Н. Малышев, 
В.И. Смирнов, В.Г. Лернер, Ю.П. Рахманинов, 
В.К. Фисейский, В.И. Резуненко, В.И. Курносов,                                                  
А.Н. Панкратенко, Е.Ю. Куликова 
 
Р е ц е н з е н т 
проф., д-р техн. наук Л.Г. Грабчак (зав. кафедрой «Горное дело 
и проведение горно-разведочных выработок»  
Московского государственного геологоразведочного университета) 
 
 
Ш 31 
Шахтное и подземное строительство: Учеб. для вузов. – 3-е изд.,
перераб. и доп.: В 2 т. / Б.А. Картозия, Б.И. Федунец, М.Н. Шуплик
и др. – М.: Издательство Московского государственного горного
университета, 2003. – Т. 2. – 815 с.: ил. 
ISBN 5-7418-0267-2 (в пер.) 
 
Описаны способы и технологии строительства подземных объектов, не связанных с добычей полезных ископаемых. Помимо описания традиционных способов строительства тоннелей в различных горно-геологических условиях рассмотрены вопросы микрощитовой и бестраншейной технологий прокладки коммуникаций. Приведены методика и возможности использования геофизического метода контроля массива при строительстве подземных объектов. Изложен опыт освоения подземного пространства мегаполисов России. Систематизирован материал по проектированию подземных газонефтехранилищ.  
Впервые в учебник включены специальные вопросы охраны окружающей среды при ведении горно-строительных работ.  
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению
подготовки бакалавров и магистров «Горное дело» и по специальности «Шахтное
и подземное строительство» направления подготовки дипломированных специалистов «Горное дело». 

УДК 622.25/26 + 624.19 
ББК  33.15 

ISBN 5-7418-0287-7 
© Коллектив авторов, 2001, 2003, 
с изменениями и дополнениями 
ISBN 5-7418-0267-2 (Т. 2) 
© Издательство МГГУ, 2003 
 
© Дизайн книги. Издательство МГГУ,
2003 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ 
 
 
 
 
Второй том учебника «Шахтное и подземное строительство» посвящен изучению способов и технологий строительства объектов, 
не связанных с добычей полезных ископаемых. Как и при подготовке 
первого тома, авторский коллектив не ставил перед собой задачу создать 
универсальную книгу, рассчитанную на самый широкий круг читателей. 
Практика показывает нецелесообразность такого подхода при написании 
учебников для студентов. Многоотраслевой характер подземного строительства и определенная ведомственная разобщенность, особенно при 
разработке нормативной документации, обусловили необходимость ограничиться изложением наиболее общих положений, которые в наименьшей степени подвержены отраслевому влиянию. 
Более конкретные вопросы проектирования конструкций сооружений 
и разработки технологий горно-строительных работ в различных областях подземного строительства должны, по мнению авторов, изучаться с 
привлечением специальной научно-технической литературы и нормативных документов, отражающих специфику и практический опыт соответствующей отрасли. Для строительства подземных сооружений, не связанных с добычей полезных ископаемых, такая постановка вопроса особенно 
актуальна, так как зачастую решение одних и тех же конкретных задач 
проектирования и строительства тоннелей различного назначения (коммунальных, транспортных или гидротехнических) может базироваться на 
разных концептуальных подходах. Изложение этой специфики в рамках 
одного пусть даже значительного по объему учебника не имеет практического смысла. Во-первых, сроки реализации существующих образовательных программ не позволяют даже хорошо успевающим студентам 
освоить все многообразие способов и особенностей технологий ведения 
горно-строительных работ, а, во-вторых, студент как будущий проектировщик или производитель работ должен привыкать пользоваться нормативной документацией, регламентирующей принятие ответственных технических решений. 
Во втором томе, помимо описания традиционных способов строительства тоннелей в различных горно-геологических условиях, в необходимом объеме изложены вопросы микрощитового и бестраншейного способов прокладки подземных коммуникаций. 

В систематизированном виде рассмотрены вопросы проектирования 
строительства подземных газонефтехранилищ, получающих все более 
широкое распространение в мировой практике. 
Достаточно полно изложены проблемы охраны окружающей среды 
при ведении горно-строительных работ.  
Таким образом, второй том учебника для студентов специальности 
«Шахтное и подземное строительство» содержит все необходимые компоненты, составляющие основы проектирования и строительства подземных сооружений различного функционального назначения. 

ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА 
ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ 
ТОННЕЛЬНОГО И КАМЕРНОГО ТИПОВ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. Строительство подземных сооружений  
открытым способом  
2. Щитовая технология строительства тоннелей  
3. Микрощитовая технология прокладки  
подземных коммуникаций  
4. Бестраншейные технологии строительства  
подземных сооружений  
5. Строительство тоннелей горным способом 
6. Строительство тоннелей с применением  
комбайнов и тоннелепроходческих  
комплексов  
7. Строительство подземных сооружений  
в сложных гидрогеологических условиях  
8. Строительство подземных сооружений  
камерного типа  
9. Использование геомониторинга и георадаров  
для повышения надежности подземного  
строительства 
10. Опыт освоения подземного пространства  
мегаполисов России 
  
 
 
 

I 
÷àñòü 

СТРОИТЕЛЬСТВО ПОДЗЕМНЫХ  
СООРУЖЕНИЙ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ 
 
 
 
1.1. СТРОИТЕЛЬСТВО ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ  
В ОТКРЫТЫХ КОТЛОВАНАХ 
 
К о т л о в а н н ы м  принято называть способ работ, при 
котором конструкция подземного сооружения возводится в предварительно вскрытом на полную глубину котловане. После монтажа конструкции подземного сооружения и устройства гидроизоляции осуществляют обратную засыпку котлована и восстанавливают дорожное покрытие или благоустраивают поверхность земли. 
Форма и размеры котлованов в плане и их глубина зависят от формы и 
габаритов подземного сооружения, особенностей городской застройки и 
инженерно-геологических условий. 
В зависимости от вышеназванных условий стены котлованов могут 
быть с естественными откосами (рис. 1.1, а), вертикальными стенами 
(рис. 1.1, б) и комбинированными (рис. 1.1, в, г). 
Котлованы с естественными откосами применяют в устойчивых 
грунтах при наличии достаточно свободной городской территории. Крутизна склонов котлована определяется его глубиной и физико-механическими свойствами грунтов. 
Котлованы с вертикальными стенами применяют при невозможности 
устройства котлованов с естественными откосами. Чаще всего такую конструкцию котлованов применяют при строительстве подземных сооружений вблизи зданий в условиях плотной городской застройки. 
Если позволяет планировка территории, то котлованы могут быть комбинированными (см. рис. 1.1, в, г). Комбинированные стены применяют 
для частичной разгрузки откосов и в том случае, если грунты по глубине 
котлована неоднородны. Такие конструкции позволяют уменьшить материалоемкость крепи котлованов. 
Для крепления вертикальных стен котлованов, разрабатываемых в 
грунтах с естественной влажностью, чаще всего применяют металлические сваи. В качестве свай применяют стальные балки двутаврового сечения № 30–№ 60 или трубы диаметром 200–400 мм. Кроме того, в качестве 
свай могут быть использованы железобетонные или бетонные (буронабивные) сваи. 

1 
ãëàâà 

Рис. 1.1. Схемы конструкций котлованов: 
1 – откос; 2 – тоннель; 3 – свая 
 
Металлические сваи 3 (рис. 1.2) погружают вдоль котлована или траншеи на расстоянии 0,5–1,5 м одна от другой с заглублением ниже дна на 
3–5 м. Пространство между сваями может быть закреплено с помощью 
деревянных досок 5 толщиной 5–7 см, железобетонных плит или путем 
нанесения покрытия в связных грунтах из набрызгбетона. Для придания 
устойчивости сваи распирают в зависимости от глубины котлована и интенсивности бокового давления одним или двумя рядами расстрелов 2. 
Для равномерного распределения усилий в местах опирания расстрелов к сваям прикрепляют продольные пояса 4 из швеллеров № 24 или     
№ 26. При глубине траншей или котлованов менее 3–4 м возможно применение свай консольного типа. В котлованах глубиной более 10 м ставят 
два ряда расстрелов. 
Расстрелы могут быть деревянные (из двух соединенных между собой 
бревен диаметром 20–30 см) или металлические различных сечений: 
швеллерные, состоящие из швеллеров № 30 или № 40 с накладками из 

 
Рис. 1.2. Схема временной крепи котлована 

стальных листов через 0,8–1,2 м; трубчатые диаметром 15–20 см или в 
редких случаях в виде сквозных ферм. 
На одном или двух концах расстрел имеет выдвижные части длиной 
1,7 м из двух швеллеров, которые служат для раскрепления его на сваи 
посредством металлических клиньев и вкладышей. Давление грунта, воспринимаемое промежуточными сваями, передается на подкосы 1. Расстояние между расстрелами в продольном направлении составляет обычно 3,6–4,5 м, но может быть увеличено до 10 м при условии усиления 
продольных поясов. 
Если подземное сооружение возводят в котловане шириной более 20 м, 
можно применять промежуточные ряды свай, раскрепляемых распорной 
крепью. 
Вышеприведенные конструкции весьма материалоемки. Так, в среднем 
на крепление котлована длиной 100 м при его глубине 6–7 м и ширине 8–
10 м затрачивают 250–300 т металла и 60–70 м3 обрезных досок. Причем, 
как показывает опыт, значительную часть этого металла и почти 100 % 
досок не извлекают после завершения строительства. 
В последнее время взамен систем крепления с 
применением 
расстрелов для удержания в 
проектном 
положении 
свай или шпунтов используют анкерную крепь 
(рис. 1.3). 
Замковую часть анкеров (см. рис. 1.3, а) 
располагают за пределами возможной призмы обрушения. В качестве оттяжек, соединяющих часть анкера, находящуюся в грунте, с 
продольными поясами, 
применяют стальные трубы, стержни периодического профиля диаметром 18–20 мм, а также 
высокопрочную прово
Рис. 1.3. Схемы крепления стен котлованов: 
1 – сваи; 2 – пояса; 3 – котлован; 4 – контур подземного 
сооружения; 5 – анкеры; 6 – призма обрушения; 7 –
маячные сваи 

Рис. 1.4. Технологическая схема строительства тоннеля в котловане со свайной крепью (I–X – этапы работ): 
1 – установка для извлечения свай; 2 – каток; 3 – ограждение котлована; 4 – козловые краны; 5 – трейлер; 6 – бадья для бетона; 7 –

экскаватор; 8 – установка для забивки свай; 9 – автосамосвал; 10 – бульдозер 

локу в виде пучков, прядей или канатов с пределом прочности на разрыв 
до 180 МПа. Предельное усилие, которое способен выдержать анкер со 
стержневыми оттяжками, составляет 150–500 кН, с трубчатыми – 300–
1500 кН, с проволочными – 500–2500 кН. 
Анкеры располагают по длине котлована через 3–5 м в один или несколько ярусов по высоте с углом наклона к горизонту α = 25÷30°. 
В некоторых случаях устраивают горизонтальные анкерные оттяжки 
(см. рис. 1.3, б). В таком случае их помещают в траншеях и закрепляют на 
специальных сваях или железобетонных массивах, которые располагают 
за возможной призмой обрушения. 
Крепь котлованов и траншей можно удачно усовершенствовать путем 
возведения стен котлованов из монолитного или сборного железобетона 
способом «стена в грунте» особенно в сочетании с анкерной крепью. 
Устройство котлованов с применением временной крепи включает 
следующие технологические операции (рис. 1.4): подготовительные работы (I); забивку свай (II); разработку грунта (III); планировку дна котлована (IV); устройство бетонной подготовки (V); гидроизоляцию лотка (VI); 
монтаж обделки (VII); гидроизоляцию стен и перекрытия (VIII); обратную засыпку конструкции и планировку (IX); извлечение свай (X). 
В зависимости от последовательности выполнения вышеперечисленных операций различают параллельную и последовательную схемы осуществления работ. 
В первом случае одновременно выполняют все технологические операции на различных участках. Такая схема организации работ возможна, 
если подземный объект имеет длину более 100–150 м. 
Во втором случае каждую технологическую операцию выполняют после завершения предыдущей на всей длине объекта. Такую схему организации работ применяют при строительстве сравнительно коротких подземных объектов (менее 100–150 м) или при невозможности раскрытия 
широкого фронта работ. 
При последовательной схеме ведения работ сокращается длина технологического участка, уменьшается потребность в рабочей силе, однако 
несколько замедляется скорость строительства. 
Независимо от принятой схемы организации работ основные технологические операции выполняют аналогичным образом. 
При строительстве подземных сооружений в городских условиях к 
подготовительным работам относят: перекладку подземных коммуникаций, мероприятия по обеспечению сохранности зданий, фундаменты которых расположены в зоне обрушения котлована, устройство водоотводных канав или отвалообразований, предохраняющих котлован от затоп