Критерии оценки вариантов технических решений строительства подземных объектов транспортной инфраструктуры

Критерии оценки вариантов технических решений строительства подземных объектов транспортной инфраструктуры

Автор: Евсеева Мария Юрьевна, Умнов Виталий Анатольевич

Журнал: Горные науки и технологии @gornye-nauki-tekhnologii

Статья в выпуске: 8, 2011 года.

Бесплатный доступ

Предлагается методический подход по эколого-экономической оценке вариантов технических решений, учитывающий снижение негативного воздействия на окружающую среду, повышение энерго- и ресурсоэффективности на основе подхода «наилучших доступных технических методов» в зависимости от влияющих факторов.

Транспортные тоннели, технические методы строительства, окружающая среда

Короткий адрес: https://sciup.org/140215377

IDR: 140215377

Текст научной статьи Критерии оценки вариантов технических решений строительства подземных объектов транспортной инфраструктуры

Активное освоение подземного пространства наблюдается во многих крупных городах в последнее время. Основными предпосылками развития подземной инфраструктуры является недостаток земель и невозможность занятия новых, в виду экологических последствий расширения городов, транспортные задачи и безопасность, сохранение архитектуры, развитие инженерного оборудования города, а также требования гражданской обороны.

Одним из важных и основных элементов единого градостроительного комплекса и городского подземного пространства является транспортная инфраструктура. Автодорожные и городские тоннели на стадии эксплуатации играют положительную роль в охране и оздоровлении окружающей природной среды, тогда как строительство их сопряжено с отрицательным воздействием на окружающую среду. В процессе производства тоннелестроительных работ повышаются загазованность и запыленность воздуха, возрастают уровни шума и вибрации, возникают сдвижения и деформации грунтового массива, возможны повреждения наземных зданий, сооружений и инженерных коммуникаций.

Управленческая деятельность государства в области охраны окружающей среды строится на основе сочетания экономических и правовых механизмов регулирования.

Экономические механизмы регулирования качества городской среды являются способом воздействия на лиц, принимающих решения по выбору между альтернативными способами действия, приводящими к различным затратам.

К основным методам экономического регулирования в области охраны окружающей среды относятся:

  • •    установление платы за негативное воздействие на окружающую среду (платежи);

  • •    установление лимитов на выбросы и сбросы загрязняющих

веществ и микроорганизмов, лимитов на размещение отходов производства и потребления и другие виды негативного воздействия на окружающую среду (нормирование: ПДВ,ПДС, ПДРО);

  • •    возмещение в установленном порядке вреда окружающей среде (взыскание ущерба).

Процедуры реализации этих методов на настоящий момент не в достаточной степени проработаны методологически и юридически. Существующий механизм регулирования не достигает своей окончательной цели - недостаточно стимулирует проведение природоохранных мероприятий, из-за недостижимости установленных нормативов, не заинтересованности предприятий в снижении воздействия на окружающую среду. Таким образом, возникает необходимость создания более эффективной системы регулирования по оценке воздействия на окружающую среду .

Для этих целей правительством РФ предложен и разрабатывается вариант постепенного перехода к нормированию воздействий на окружающую среду на основе использования концепции наилучших существующих (или наилучших доступных) технических методов. Данная концепция НДТМ в соответствии с принципом комплексного предупреждения и контроля загрязнения учитывает возможные затраты и выгоды, получаемые в результате реализации соответствующих мер, а также направлена на обеспечение комплексной защиты окружающей среды.

Для осуществления обоснованного и правильного выбора наиболее эффективных вариантов строительства автотранспортных тоннелей необходим механизм в соответствии с концепцией НДТМ, позволяющий учитывать большое количество факторов, оказывающих влияние на процесс строительства и эксплуатации объекта с учетом современных городских условий, а также учитывающий существующие экологоэкономические проблемы и особенности рассматриваемого пространственного ресурса.

Под техническим решением (методом) понимаются технологии, оборудование, материалы и организация, наиболее эффективные для достижения высокого уровня охраны окружающей среды, применимые при условии экономической и технической целесообразности.

Предполагается рассматривать технологии строительства транспортных тоннелей по процессам, в числе которых проходка, крепление, гидроизоляция, защитное покрытие и вспомогательные.

В табл. 1 представлена структура строительства подземного объекта транспортной инфраструктуры, имеющая иллюстративный вид.

Таблица 1

Технические методы строительства тоннелей по процессам (с примерами)

Процессы

Проходка

Крепление

Гидроизоляция

Защитное покрытие

Вспомогательные

Технологии

Подземная, открытая

Тюбинги, «стена в грунте»

Гидроизоляцион ная обделка, инъекционирова ние

Антикоррозион ное покрытие, противопожарн ое покрытие

Вентиляция, водоотлив, освещение, пылеподавление

Оборудование

Бурильные установки, комбайны, погрузчики, щиты, ТПК, автосамосвалы , вагонетки

Крепь, анкера, ТПК

Инъекционное оборудование: пакеры и инъекторы, Шнековые насосы

Распылители

Насосы, лэп, трансформаторы, коллориферы

Материалы

ВВ, топливо, электричество,

Металл, бетон

Растворы, герметики, текстиль, геомембраны,

Смеси

Топливо, электричество

Организация

организация основных и вспомогательных процессов проходческого цикла

Для правильной и всесторонней оценки и выбора наилучшего варианта технического решения строительства объекта необходим комплексный многопараметрический подход.

Анализ особенностей различных технических методов, применяемых при строительстве тоннелей, с точки зрения их влияния на окружающую среду позволил определить основные характеристики, разграниченные по группам влияющих факторов (рис. 1), включающим технологические условия создания объекта, производственные результаты, соблюдение экологических нормативов, потребляемые ресурсы, необходимые условия в подземном пространстве.

Рис.1. Характеристики влияющих факторов

Влияние технологических условий рассматривается как совокупность основных показателей, влияющих на выбор варианта технического решения строительства тоннеля, среди которых выделяются: способ строительства тоннеля, глубина заложения, крепость горных пород, гидрогеологические условия создания объекта, устойчивость вмещающих горных пород, отдаленность тоннеля от центра города и местонахождение строительства объекта, формируемое занятостью поверхности наземными объектами и занятостью подземного пространства другими объектами подземной городской инфраструктуры (рис. 2).

Рис. 2. Характеристики технологических условий

В целях защиты окружающей среды в местах строительства тоннеля, необходимо выполнить нужные исследования и предпринять соответствующие меры против потенциально возможного вредного воздействия на окружающую среду. Для обеспечения экологической безопасности объектов и снижения экологических рисков необходимо проводить анализ соблюдения экологических нормативов, заключающийся в оценке площади воздействия на окружающую среду и определении количества выбросов в атмосферу, в почву и водную среду (рис. 3).

Рис. 3. Характеристики соблюдения экологических нормативов

Учитываемые при оценке производственные результаты (рис. 4) формируются значимыми характеристиками объемов проходки, протяженности и сроком строительства тоннеля.

Рис. 4. Характеристики производственных результатов.

Потребляемые ресурсы при создании тоннеля разделяются на материальные, финансовые и трудовые ресурсы (рис. 5).

Рис. 5. Характеристики потребляемых ресурсов.

Необходимые условия в подземном пространстве для подземного объекта транспортной инфраструктуры определяются условиями, создаваемыми в период строительства объекта, и в период его эксплуатации. Важными определяющими показателями будут являться температура, влажность, уровни запыленности и освещенности, создаваемые в процессе (рис. 6).

Рис. 6. Характеристики необходимых условий в подземном пространстве на объекте.

На основании анализа и формализации причин возникновения эффектов [2, 3, 4, 5, 7] были выделены наиболее значимые показатели, которые необходимо учитывать при эколого-экономической оценке использования городского подземного пространства для строительства тоннелей.

Для большинства проектных задач основным критерием сравнения вариантов технических решений являются критерии экономической эффективности, которые охватывают положительные и отрицательные эффекты оцениваемого решения, чтобы характеризовать эффективность производственных, коммерческих и инвестиционных мер.

Среди экономических показателей были выделены наиболее значимые при оценке вариантов технических решений, такие как доходность     и     ресурсоемкость     объекта     строительства, энергоэффективность рассматриваемого ресурса недр (табл. 2).

Экологические и социальные показатели эффективности технических решений являются обязательной составной частью общей оценки эффективности проекта. Проект должен соответствовать установленным социальным и экологическим нормам и стандартам условий труда и отдыха работников, сохранения природной среды обитания. Таким образом, оценку технических решений нужно выполнять не только по экономическим, но также по разнообразным экологическим и социальным эффектам и последствиям.

Среди экологических показателей необходимо учитывать (табл.2): состояние воздушной среды, поверхностных и подземных вод, почв, качественные характеристики недр, энергетическое и вещественное загрязнение.

В социальных факторах (табл.2): сохранение историко-культурных и исторических ценностей, улучшение условий жизни и деятельности людей, безопасность населения и работников, сохранение санитарногигиенических требований.

Исторические и археологические памятники могут подвергаться значительному антропогенному воздействию, выраженному как в их физическом уничтожении, так и в химическом воздействии окружающей среды (в т.ч. агрессивное воздействие атмосферного воздуха).

Негативными воздействиями на здоровье населения и персонала при ведении строительных работ будут являться:

  • •    выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух;

  • •    воздействие физических факторов (шум, вибрация, тепловое излучение);

  • •    возможное загрязнение поверхностных водных объектов;

  • •    риск травматизма среди персонала при эксплуатации машин и механизмов, при обращении с опасными веществами.

При соблюдении норм и требований промышленной безопасности и охраны труда риск аварийных и травмоопасных ситуаций имеет низкую вероятность возникновения, что обуславливает низкую значимость негативного воздействия на здоровье населения и персонала.

На основе мнений экспертов, использующих определенные ранее характеристики, получены зависимости экономических, экологических и социальных показателей от степени сложности условий применяемого 14

технического метода, представленные в табл. 2.

На основе экспертной оценки по всей совокупности факторов производится группировка по степени их влияния на показатели и выборка вариантов технических решений, определяемых как НДТМ.

где bj – показатель оценки НДТМ, баллы;

  • j – индекс группы показателей;

  • p – индекс вида показателя, pϵ P;

  • f - индекс группы влияющих факторов, fϵ F;

  • n – количество экспертов, nϵ N;

  • Θ – оценка степени влияния группы факторов f на показатель p, баллы;

  • γ – весовой коэффициент значимости группы факторов f на показатель p, баллы.

Таким образом, обоснована необходимость применения подхода НДТМ при оценке вариантов технических методов, применяемых при строительстве транспортных тоннелей. В ходе анализа особенностей технических методов выявлены основные эколого-экономические характеристики, получены экспертные зависимости экономических, экологических и социальных показателей от степени сложности условий, сформирован интегральный показатель оценки НДТМ при строительстве транспортных тоннелей.

Таблица 2

Группа факторов

н о S Я

Я

о о

II и « 8, н Я

Я я Я -е--е-

о Я в о

о

М

Экономические показатели

Экологические показатели

Социальные показатели

Воздушная среда

Водная среда

Земельные ресурсы

Недра

Влияние на население

Влияние на людей в подземном пространстве

о Я я о

о я

©

S

о Я

Я

m о

Я m

3 о S н « а» Я Я

Я И

о

Я g

я S

Я м m

S Я о я Я

Я Я

Я S S

я о я

я Й

5 я я н М V

И о

№ я

о Я

3 я

S я м я о

Я ц

я я я я Я м Я а

я ч

S

Я Н №

S

я S

3

я

Я Я

Я

№

я о

о я

a

И

я S

В

я

Я Я

Я

№

Я    О

а s и

® й 5

о я и

s я ”

1 В ®

S  г»  т

®    я

Й    ®

®    н

U   «

я

в н я о

О Я

>. я в у Н Я а и я я 3 2

а 8 г я

>. я i

к© ©

Я я

к© о

о

я 5 § я 5 а я й а о г « я Я “ 5 5 « ” 8 а 8 я н

о и

V

К© щ у Н s © в к©

я &

к© о

Технологические условия

Простые

30

5

2

3

4

3

2

3

1

4

3

4

2

5

4

4

4

5

Средние

4

3

2

3

4

2

2

3

3

2

3

2

2

3

3

3

2

Сложные

2

5

1

5

4

2

3

4

2

1

3

5

1

2

2

4

1

Соблюдение экологических нормативов

Удовлетворяет

22

4

3

5

3

2

1

3

2

2

3

2

3

4

5

4

5

5

Приемлемо

3

2

4

4

3

2

4

3

2

4

2

4

4

4

4

3

4

Не удовл.

1

2

1

5

4

3

5

5

2

5

2

5

3

2

2

1

1

Производственные результаты

Высокие

13

3

5

2

4

5

3

5

4

5

3

5

4

2

4

4

3

1

Средние

4

4

3

3

3

2

3

2

4

2

3

3

4

4

4

3

3

Низкие

2

3

1

2

3

1

2

3

4

2

4

3

5

4

5

3

4

Потребляемые ресурсы

Низкие

28

3

2

1

2

1

2

3

2

4

1

3

1

1

2

2

4

4

Средние

2

3

2

3

3

2

3

2

3

2

4

3

3

4

4

3

3

Высокие

2

5

3

5

4

2

3

4

5

3

5

4

3

5

3

2

3

Необходимые условия в подземном пространстве

Простые

7

4

1

3

2

3

1

3

2

4

2

3

2

5

4

5

5

5

Средние

3

2

2

3

4

2

2

2

3

3

2

3

4

2

4

3

4

Сложные

1

4

1

5

5

3

4

3

2

3

2

5

2

2

1

1

2

Граничные условия

(300÷1500)

(200÷ 1000)

(300÷1500)

(200÷1000)

(200÷ 1000)

(300÷1500)

(200÷1000)

Экспертная оценка технических методов

Список литературы Критерии оценки вариантов технических решений строительства подземных объектов транспортной инфраструктуры

  • Голубев Г.Е. Подземная урбанистика. -М.: Стройиздат, 1979. -231 с.
  • Государственная программа охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов СССР на 1991-1995 годы и на перспективу до 2002 г. Проект -М., 1990.
  • Охрана городской среды при строительстве и эксплуатации подземных сооружений. Обзоры по проблемам больших городов -М.: ГОСИНТИ, 1988. -№1.
  • Петров И.В., Умнов В.А., Харченко А.В. и др. Экономические аспекты экологии. Учебное пособие. -М., МГГУ, 1997. -95 с.
  • Умнов В.А., Шелоумов А.А. Анализ факторов возникающих при использовании подземного выработанного пространства.//Горный информационно-аналитический бюллетень, 1995. -№1. -с. 94-97.
  • Харченко А.В. Использование подземного пространства большого города для размещения транспортной инфраструктуры. -М.: МГГУ, 2005. -210с.
  • Шемякин Е. Геомеханические и экологические аспекты освоения подземного пространства//Подземное пространство мира, 1993. -№4. -с. 21.
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp