Подземные сооружения транспортного назначения

Учебное пособие
 
В. Е. Меркин, М. Г. Зерцалов, Е. Н. Петрова 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ  
ТРАНСПОРТНОГО НАЗНАЧЕНИЯ 
 
 
 
Под общей редакцией проф. В. Е. Меркина 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
Инфра-Инженерия 
2020 
1 
 

УДК 624.1 
ББК 39.81 
          М52 
 
Рецензенты: 
 
зав. кафедрой СПС и ГП Горного института НИТУ «МИСиС» 
доктор технических наук, профессор, действ. член АГН А. Н. Панкратенко 
зав. кафедрой мостов и тоннелей РУТ (МИИТ) доктор технических наук,  
профессор А. А. Пискунов; 
зав. секцией мостов и тоннелей МАДИ кандидат технических наук,  
профессор, член-корр. РАЕН, Почетный транспортный строитель  
Л. В. Маковский 
 
 
 
Меркин, В. Е.  
М52       Подземные сооружения транспортного назначения : учебное пособие  / 
В. Е. Меркин,  М. Г. Зерцалов, Е. Н. Петрова. - Москва ; Вологда : ИнфраИнженерия,  2020. - 432 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-0421-1 
 
Рассматриваются актуальные вопросы проектирования, строительства и 
эксплуатации подземных сооружений, предназначенных для средств автомобильного и железнодорожного транспорта, и объектов метрополитена. Особое 
внимание уделяется оценке влияния строительства на среду, геотехническому 
мониторингу, прогнозированию и предотвращению нештатных ситуаций. 
Издание будет полезно специалистам в области подземного строительства, а также учащимся вузов по специальности 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений» и научным работникам по специальности 
05.23.11 «Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей». 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-0421-1       ‹ В. Е. Меркин, М. Г. Зерцалов, Е. Н. Петрова, 2020 
‹ Издательство «Инфра-Инженерия», 2020 
‹ Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2020 
2 


Светлой памяти 
Владимира Павловича Волкова,  
Вениамина Львовича Маковского,  
Владимира Михайловича Мосткова,  
Сергея Николаевича Наумова, 
Виссариона Сардионовича Эристова 
— наших Учителей в профессии —  
посвящается  



ПРЕДИСЛОВИЕ 
Развитие мегаполисов требует расширения дорожной сети, территорий 
жилой застройки и промышленных объектов, что ведет к уменьшению свободных площадей и незастроенных территорий. Единственным решением проблем 
развития городов в настоящее время представляется освоение подземного пространства. В мировой практике подземное строительство - это не только прокладка транспортных магистралей, но и перенос под землю многих объектов инфраструктуры городов, создание новых рекреационных зон в центр
альной час
ти 
исторической застройки городов. Эффективное использование пространства ниже уровня дневной поверхности давно уже является мировым трендом. Это один 
из ключевых способов превращения исторических кварталов городов в экологически благоприятные и комфортные, привлекательные территории для туризма и 
отдыха. Если двадцать лет назад подземные сооружения располагались на глубинах не более 20 м, то современные подземные сооружения осваивают глубины 
до 60 м и более под землей, что требует применения инновационных технических решений, а компьютеризация жизни приводит к ускоренному развитию информационных технологий, внедрению концепции «умных городов». 
Всё более востребованные современные технологии строительства предполагают высокую квалификацию специалистов. Достижение такого уровня 
невозможно без литературы, отражающей состояние отечественной и мировой 
практики в строительной отрасли, что подтверждает актуальность и востребованность систематизации материала по рассматриваемой тематике. Эту задачу 
решает предлагаемая книга. При её подготовке были проанализированы многочисленные источники научно-технической и учебной информации в области 
подземного строительства, написанные разными авторами и в разные годы.  
Всё то непреходящее, что в них содержалось, в максимальной степени использовано в новой книге. Это публикации Н. С. Булычева, С. Н. Власова,  
В. П. Волкова, Д. М. Голицынского, М. И. Дандурова, Е. А. Демешко, В. П. Самойлова, Б .А. Картозия, Ю. А. Лиманова, В. Л. Маковского, В. М. Мосткова, 
С. Н. Наумова, А. Н. Пассека, Б. И. Федунца, Н. Н. Фотиевой, Ю. С. Фролова, 
В. Г. Храпова, M.Herrencneht, L.Muller, L.Rabcevicz, P Lunardi и др., основополагающий вклад которых в формирование современного облика подземного 
транспортного строительства авторы отмечают и подчеркивают с удовлетворением и благодарностью. Из последних изданий в этой области можно выделить серию книг под ред. проф. Л. В. Маковского ² «Строительство автодорожных и городских тоннелей» (2014 г.), «Автодорожные и городские тоннели России» (2016), «Строительство автотранспортных тоннелей в сложных 
условиях» (2018). Недавно вышла в свет монография А. А. Шилина «Гидро5 

изоляция подземных и заглубленных сооружений при строительстве и ремонте» (2018).  
Последние учебные пособия в области метростроения вышли из печати  
в 2000-2006 гг. Материал учебника «Использование подземного пространства» 
(М. Г. Зерцалов, Д. С. Конюхов, В. Е. Меркин. ² М: Издательство АСВ, 2015) 
восполнил некоторые современные сведения из области метростроения,  
но, в основном, рассматривал вопросы объёмно-планировочных решений для 
всех разновидностей подземных сооружений. 
В предлагаемом вниманию читателя издании и в Руководстве по выбору 
материалов и технологий для стабилизации забоя и кондиционирования грунта 
при сооружении тоннелей механизированными щитовыми комплексами, Технических рекомендациях по автоматизированному геотехническому мониторингу зданий и сооружений при освоении подземного пространства в городе 
Москве, Технических рекомендациях по проектированию двухпутных тоннелей 
метрополитена, сооружаемых щитами с активным пригрузом забоя и водонепроницаемой сборной железобетонной обделкой в гидрогеологических условиях Московского региона и Руководстве по проектированию и технологии выполнения работ по компенсационному нагнетанию в грунты основания для 
обеспечения сохранности зданий и сооружений при освоении подземного пространства в городе Москве проведена актуализация сведений о проектировании, строительстве и эксплуатации подземных сооружений, предназначенных 
для средств автомобильного и железнодорожного транспорта, и объектов метрополитена. При этом учтены результаты научного сопровождения строительства, внедрения в практику отечественного метро- и тоннелестроения современных высокопроизводительных механизированных проходческих комплексов и сборных водонепроницаемых ж.-б. обделок, существенно расширены разделы эксплуатационного обустройства объектов. 
Особенность книги - в системном методологическом подходе, интегрированной подаче нормативной литературы по каждой теме и современных модификациях известных технологий. 
Цель книги ² показать основные, наиболее прогрессивные на сегодняшний день конструкции и технологии, применяемые для строительства и эксплуатации подземных сооружений транспортного назначения (ПСТН). Представленный в ней материал методически систематизирован и отвечает на вопросы, востребованные в практической деятельности, включая обустройство подземных 
сооружений для эксплуатации, прогнозирования и предотвращения нештатных 
ситуаций.  
Глава 1 знакомит читателя с процессом развития конструкций и технологий освоения подземного пространства при решении транспортных проблем  
в различные исторические периоды. Здесь же дается оценка современного  
состояния строительства ПСТН.  
В главе 2 рассмотрены классификация ПСТН и общие требования к их 
проектированию. 
6 


Глава 3 отражает современное состояние в области производства мате- 
риалов и конструкций для важнейших несущих элементов ПСТН, а в главе 4 
приведены основные сведения по технологии работ в связи с их строительством.  
В главе 5 рассмотрены применяемые в практике транспортного строительства методы и средства гидроизоляции подземных сооружений транспортного назначения.  
Главы 6 и 7 содержат основные сведения об инженерном обустройстве 
для безопасной эксплуатации ПСТН, освещаются вопросы предотвращения 
нештатных ситуаций.  
Книга предназначена для специалистов и научных работников в области 
строительства подземных объектов метрополитена, тоннелей транспортного, 
коммунального, гидротехнического и другого назначения, она может быть также использована студентами и аспирантами ВУЗов, обучающимися по специальностям 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений»  
и 05.23.11 «Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей», а также по другим специальностям, 
связанным со строительством подземных сооружений. 
В основу книги положены обобщение опыта, накопленного в нашей стране 
и за рубежом в последние годы, многолетняя работа авторов при проведении 
научных исследований, проектировании и строительстве подземных сооруже- 
ний различного назначения, педагогическая практика в области геотехники  
и освоения подземного пространства. 
Авторы выражают признательность и благодарность за ценные советы 
при рецензировании книги чл.-корр. РАЕН, профессору МАДИ Л. В. Маковскому, зав. кафедрой «Мосты и тоннели» РУТ (МИИТ), докт. техн. наук, 
профессору А. А. Пискунову и зав. кафедрой «Строительство подземных 
сооружений и шахт» МИСиС, действ. члену Академии горных наук, докт. техн. 
наук, профессору А. Н. Панкратенко. 
Авторы благодарят кандидатов техн. наук В. В. Космина (Российская 
академия транспорта) и В. В. Чеботаева (ЦНИИС) за участие в редактирова- 
нии рукописи, а также инженеров Е. В. Михалишену, П. В. Погудину,  
М. М. Павлову, Н. С. Рихель, Е. С. Волынчикову за помощь в оформлении 
книги. 
Авторы 
7 


ОГЛАВЛЕНИЕ 
ПРЕДИСЛОВИЕ 
.................................................................................................... 5 
ГЛАВА 1. Исторический обзор и современные тенденции освоения 
подземного пространства  
.................................................................................. 11 
1.1. Краткая историческая справка о подземных сооружениях  
транспортного назначения  .................................................................. 13 
1.2. Общая оценка современного тоннелестроения 
................................... 25 
ГЛАВА 2. Принципы и особенности проектирования подземных 
сооружений транспортного назначения  ........................................................ 37 
2.1. Классификация подземных сооружений транспортного  
назначения ............................................................................................. 39 
2.2. Охрана окружающей природной и городской среды при подземном 
строительстве 
......................................................................................... 63 
2.3. Методы расчёта конструкций, оценка влияния строительства  
и эксплуатации подземных сооружений на прилегающую застройку  
и инженерные коммуникации 
.............................................................. 69 
2.4. Комплексное освоение подземного пространства при строительстве 
тоннелей и метрополитена ................................................................... 79 
ГЛАВА 3. Материалы и конструкции  подземных сооружений 
транспортного назначения  ............................................................................... 95 
3.1. Материалы для транспортного тоннелестроения  .............................. 97 
3.2. Конструкции обделок при строительстве тоннелей открытым  
и полуоткрытым способами 
............................................................... 120 
3.3. Обделки при щитовом способе проходки ......................................... 131 
3.4. Обделки при горном способе производства работ ........................... 156 
3.5. Конструкции опускных (заводных) секций подводных тоннелей  
..... 171 
ГЛАВА 4. Технология строительства подземных сооружений 
транспортного назначения  ............................................................................. 187 
4.1. 
 Открытый и полуоткрытый способы строительства 
........................ 189 
4.2. 
 Сооружение тоннелей щитовыми комплексами  
.............................. 209 
4.3. Горный способ производства работ в тоннелестроении 
.................. 230 
4.4. 
 Сооружение шахтных стволов 
............................................................ 263 
4.5. 
 Строительство подводных тоннелей опускным способом .............. 266 
9 

ГЛАВА 5. Гидроизоляция подземных сооружений транспортного 
назначения  ......................................................................................................... 273  
5.1. Общие сведения  
................................................................................... 275 
5.2. Материалы и производство гидроизоляционных работ  
при открытом способе строительства 
................................................ 278 
5.3. Гидроизоляционные материалы и производство гидроизоляционных 
работ при щитовой проходке 
.............................................................. 288 
5.4. Материалы и производство гидроизоляционных работ 
при открытом способе проходки 
........................................................ 296 
 
ГЛАВА 6. Эксплуатационные устройства и оборудование  ..................... 307 
6.1. Основные требования и условия безопасной эксплуатации  
подземных транспортных сооружений 
............................................. 309 
6.2. Притоннельные и внутритоннельные конструкции ......................... 316 
6.3. Системы электроснабжения и электроосвещения в подземных 
сооружениях транспортного назначения. Принципы  
устройства  ........................................................................................... 325 
6.4. Водопровод, водоотвод и устройства водоотлива 
............................ 338 
6.5. Системы вентиляции 
............................................................................ 346 
6.6. Системы обеспечения безопасности движения транспорта  
в подземных сооружениях транспортного назначения 
................... 365 
 
ГЛАВА 7. Пожарная  безопасность. Возможные аварийные ситуации при 
эксплуатации подземных сооружений транспортного назначения,  
меры их обнаружения и ликвидации  ........................................................... 377 
7.1. Огнестойкость строительных конструкций подземных сооружений. 
Системы обнаружения и оповещения при пожаре. Системы 
пожаротушения и противодымная защита. Пути эвакуации и 
управление эвакуацией людей 
........................................................... 379 
7.2. Причины возникновения аварийных ситуаций в подземных 
сооружениях транспортного назначения, методы их обнаружения и 
ликвидации .......................................................................................... 400 
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ  ................................................................................................ 413 
 
ЛИТЕРАТУРА  .................................................................................................. 419 

 
10