Общие требования к проектированию.

Инженерные конструкции проектируются обычно в виде строительных конструкций крепей горных выработок и обделок подземных сооружений или в виде породных конструкций вокруг выработанного пространства. Породные конструкции, предоставляют специально упрочненные или разупрочненные породные массивы, которые выполняют ограждающие и несущие функции строительных конструкций в незакрепленных выработках и подземных сооружениях или обеспечивают нормальное функционирование строительных конструкций крепей и обделок. Излагаемые ниже требования к проектным решениям инженерных конструкций в равной степени относятся к строительным и породным конструкциям.

К проектным решениям инженерных конструкций горных выработок и подземных сооружений подразделяются функциональные, технические и экономические требования.

Функциональные требования удовлетворяются в результате объемно-планировочных проектных решений и направлены на обеспечение нормального функционирования определенного процесса, определяемого назначением горной выработки или подземного сооружения. Так, например, для транспортного тоннеля это будут требования бесперебойности и безопасности движения транспортных средств, для напорных гидротехнических тоннелей – обеспечение пропуска расчетного количества воды при определенном напоре, а для вентиляционного ствола шахты – бесперебойную подачу требуемого количества воздуха. Технические требования включают общие для всех подземных сооружений требования прочности, устойчивости и ограниченности деформаций в течение заданного срока службы. Кроме того, в зависимости от назначения горной выработки или подземного сооружения должны удовлетворяться особые технические требования: небольшого аэродинамического сопротивления; огнестойкости, морозостойкости, водо- или газонепроницаемости, ограниченной теплопроводности, сейсмостойкости, устойчивости к агрессивному воздействию внешней среды, и т. п. Остановимся более подробно на требованиях прочности, устойчивости и ограниченности деформаций.

Требование прочности предполагает способность строительной или породной конструкции удовлетворять условиям нормальной эксплуатации без появления разрушений, ограниченных существующими нормативами. Требование устойчивости предполагает способность строительной или породной конструкции сохранить состояние равновесия, заданное по условиям нормальной эксплуатации. Согласно действующим строительным нормативам требования прочности и устойчивости целесообразно объединить общим требованием несущей способности строительной или породной конструкции. Требование ограниченности деформаций предусматривает введение ограничений на перемещения строительной или породной конструкции внутрь выработки в соответствии с требованиями нормальной эксплуатации.

Транспортные тоннели относятся к сооружениям с высокой степенью капитальности. Поэтому особые требования предъявляются к долговечности конструкций обделок при знакопеременных динамических нагрузках и, в первую очередь, к их жесткости. Помимо указанных выше требований небольшого аэродинамического сопротивления, водонепроницаемости, устойчивости к химической агрессии, обделки железнодорожных и автодорожных тоннелей, проектируемые в горных районах, должны быть сейсмостойкими. Обделки тоннелей и сооружений метрополитена следует проектировать с учетом повышенных требований долговечности, водонепроницаемости и огнестойкости, а также с учетом особых архитектурных требований.

При проектировании гидротехнических напорных тоннелей необходимо разрабатывать специальные мероприятия по снижению гидравлического сопротивления обделок и повышению их водонепроницаемости. Конструкции обделок машинных за лов подземных ГЭС должны проектироваться с учетом значительных нагрузок от монтажного оборудования.

Обделки специальных подземных сооружений, таких как коллекторные тоннели для канализации и отвода сточных вод, следует проектировать с учетом повышенных требований к их водонепроницаемости и устойчивости к химической агрессии. Подземные емкости для хранения нефтепродуктов и газов должны обладать повышенной водо- и газонепроницаемостью.

Экономические требования к проектным решениям инженерных конструкций имеют целью обеспечить наиболее высокие эксплуатационные качества и устойчивость горных выработок и подземных сооружений при минимальных капитальных и эксплуатационных расходах. Сюда же следует отнести требование технологичности конструкций крепей и обделок, т. е. обеспечение высокого уровня механизации, наименьшего количества времени на монтаж, возможность совмещения работ по креплению с другими проходческими операциями и наименьшие затраты труда на возведение.