Создание подземных хранилищ: Комплексное руководство для мирового применения

Подземные хранилища предлагают ряд преимуществ, от обеспечения укрытия и безопасности до создания стабильных условий для хранения продуктов и коммерческой деятельности. В этом руководстве рассматриваются разнообразные области применения подземных хранилищ, предлагаются идеи по проектированию, строительству и обслуживанию в глобальном контексте. Независимо от того, рассматриваете ли вы небольшой частный погреб или крупный коммерческий холодильный склад, понимание изложенных здесь принципов и лучших практик будет иметь решающее значение для успеха.

Почему стоит выбрать подземное хранилище?

Преимущества подземных хранилищ многочисленны и варьируются в зависимости от конкретного применения. Вот некоторые ключевые преимущества:

Стабильность температуры: Земля обеспечивает естественную изоляционную среду, смягчая колебания температуры и поддерживая относительно постоянную температуру круглый год. Это идеально подходит для хранения термочувствительных предметов, таких как продукты питания, вино и некоторые виды оборудования. Это особенно ценно в регионах с высокой климатической изменчивостью.
Защита от стихии: Подземные сооружения обеспечивают превосходную защиту от экстремальных погодных явлений, включая штормы, наводнения, ураганы и землетрясения. Они также защищают содержимое от вредного ультрафиолетового излучения и экстремальных температур.
Безопасность: Подземное хранилище представляет собой естественный барьер против краж и вандализма, что делает его безопасным вариантом для хранения ценностей или конфиденциальных материалов.
Устойчивость к бедствиям: В случае природной или техногенной катастрофы подземные убежища могут стать безопасным пристанищем для людей и семей.
Оптимизация пространства: Использование подземного пространства может освободить ценную площадь на поверхности для других целей, особенно в густонаселенных районах или местах с ограниченной доступностью земли.
Звукоизоляция: Окружающий грунт действует как естественный звуковой барьер, снижая шумовое загрязнение как внутри, так и снаружи сооружения.
Энергоэффективность: Эффекты пассивного охлаждения и обогрева за счет земли снижают потребность в искусственном климат-контроле, что приводит к значительной экономии энергии.

Типы подземных хранилищ

Подземные хранилища могут быть адаптированы к широкому спектру потребностей. Вот некоторые распространенные типы:

Применение в жилом секторе

Погреба: Традиционно используемые для хранения фруктов и овощей, погреба обеспечивают прохладную, влажную среду, которая продлевает срок хранения продукции. Современные погреба могут включать системы климат-контроля для еще более точного регулирования температуры и влажности. Во многих культурах есть свои разновидности погребов, от традиционного финского 'maakellari' до аналогичных сооружений в других частях Скандинавии, Восточной Европы и Северной Америки.
Винные погреба: Поддержание постоянной температуры и влажности имеет решающее значение для сохранения вина. Подземные винные погреба предлагают идеальные условия для выдержки и хранения винных коллекций.
Убежища от шторма и бункеры: Предназначенные для защиты от суровых погодных явлений или других угроз, убежища от шторма и бункеры обеспечивают безопасное укрытие для людей и семей. Они могут варьироваться от простых железобетонных конструкций до сложных подземных жилых пространств с передовыми системами жизнеобеспечения. Спрос на них сильно варьируется в зависимости от географического положения и преобладающих проблем безопасности в данном регионе.
Подземные гаражи: В городских районах с ограниченным парковочным пространством подземные гаражи могут быть практичным решением для хранения транспортных средств и другого оборудования.
Подземные дома: Хотя и менее распространены, целые дома могут быть построены под землей, предлагая энергоэффективность, приватность и защиту от стихии.

Коммерческое и сельскохозяйственное применение

Холодильные склады: Для хранения скоропортящихся товаров, таких как фрукты, овощи и фармацевтические препараты, подземные холодильные склады предлагают стабильные температуры и экономию энергии по сравнению с наземными альтернативами. Это особенно актуально в странах с жарким климатом, где высоки затраты на охлаждение.
Центры обработки данных: Подземные центры обработки данных обеспечивают безопасную и терморегулируемую среду для хранения конфиденциальных данных, защищая их от физических угроз и опасностей окружающей среды.
Сельскохозяйственные хранилища: Подземные хранилища можно использовать для хранения зерна, семян и другой сельскохозяйственной продукции, защищая их от вредителей и погодных повреждений.
Хранилища и сейфы: Банки, музеи и другие учреждения используют подземные хранилища для хранения ценностей и конфиденциальных документов.
Водные резервуары: В подземных резервуарах можно хранить большие объемы воды для орошения, снабжения питьевой водой или пожаротушения.

Аспекты проектирования

Проектирование подземного хранилища имеет решающее значение для его функциональности, безопасности и долговечности. Вот некоторые ключевые факторы, которые следует учитывать:

Выбор участка

Местоположение подземного сооружения имеет первостепенное значение. Учитывайте следующее:

Состояние грунта: Тип грунта, его стабильность и дренажные свойства будут существенно влиять на процесс проектирования и строительства. Геотехнические изыскания необходимы для оценки состава грунта, несущей способности и уровня грунтовых вод. Глинистые почвы, например, могут быть проблематичными из-за их склонности к расширению и сжатию при изменении влажности. Песчаные почвы обеспечивают хороший дренаж, но могут требовать стабилизации.
Уровень грунтовых вод: Глубина залегания грунтовых вод является критическим фактором. Если уровень воды высок, потребуются меры по гидроизоляции для предотвращения инфильтрации воды. Также могут потребоваться дренажные системы для управления уровнем грунтовых вод.
Топография: Уклон и рельеф участка будут влиять на процесс выемки грунта и стабильность окружающего грунта. Наклонные участки могут потребовать подпорных стен или других мер по стабилизации.
Близость к коммуникациям: Расположение существующих подземных коммуникаций (например, водопроводных, газовых, электрических кабелей) должно быть определено до начала земляных работ. Следует связаться с коммунальными службами для обнаружения и маркировки любой подземной инфраструктуры.
Доступность: Участок должен быть доступен для строительной техники и материалов. Учитывайте наличие дорог, подъездных путей и площадок для складирования.
Юридические ограничения: Перед началом любого строительства проверьте местные правила зонирования, строительные нормы и экологические нормы. Могут потребоваться разрешения на земляные работы, строительство и эксплуатацию подземных сооружений.

Конструктивное проектирование

Конструкция должна обеспечивать стабильность и целостность подземного сооружения, выдерживая давление грунта, гидростатическое давление и другие нагрузки. Учитывайте следующее:

Материалы: Распространенные материалы для подземного строительства включают железобетон, сталь и сборный железобетон. Выбор материала будет зависеть от конкретных требований проекта, условий грунта и бюджета. Железобетон является популярным выбором благодаря своей прочности, долговечности и водонепроницаемости.
Расчет нагрузок: Инженеры-конструкторы должны выполнить тщательные расчеты нагрузок для определения необходимой толщины и армирования стен, крыши и пола. Эти расчеты должны учитывать давление грунта, гидростатическое давление, временные нагрузки и любые другие потенциальные нагрузки.
Гидроизоляция: Гидроизоляция необходима для предотвращения инфильтрации воды и защиты конструкции от повреждения влагой. Системы гидроизоляции могут включать мембраны, покрытия и дренажные системы. Выбор системы гидроизоляции будет зависеть от серьезности условий грунтовых вод и желаемого уровня защиты.
Вентиляция: Правильная вентиляция необходима для предотвращения накопления влаги, плесени и вредных газов. Вентиляционные системы могут быть естественными или механическими, в зависимости от размера и сложности сооружения.
Аварийные выходы: Должны быть предусмотрены адекватные аварийные выходы для обеспечения безопасной эвакуации в случае пожара, наводнения или других чрезвычайных ситуаций.
Сейсмостойкое проектирование: В сейсмоопасных районах конструкция должна быть спроектирована так, чтобы выдерживать сейсмические нагрузки. Это может включать использование специальных строительных техник и материалов для повышения устойчивости конструкции к колебаниям грунта.

Контроль окружающей среды

Поддержание стабильной и комфортной среды внутри подземного сооружения важно для многих применений. Учитывайте следующее:

Изоляция: Изоляция помогает минимизировать колебания температуры и снизить энергопотребление. Распространенные изоляционные материалы включают жесткие пенопластовые плиты, напыляемую пену и минеральную вату.
Системы климат-контроля: Для применений, требующих точного контроля температуры и влажности, таких как винные погреба и холодильные склады, могут потребоваться системы климат-контроля. Эти системы могут включать компоненты отопления, охлаждения, увлажнения и осушения.
Фильтрация воздуха: Системы фильтрации воздуха могут удалять пыль, пыльцу и другие загрязнители из воздуха, улучшая качество воздуха внутри сооружения.
Снижение уровня радона: В районах с высоким уровнем радона могут потребоваться системы по его снижению для предотвращения накопления этого радиоактивного газа внутри сооружения.

Технологии строительства

Для строительства подземных хранилищ можно использовать несколько технологий. Выбор технологии будет зависеть от условий на участке, требований проекта и бюджета.

Открытый способ работ (Cut-and-Cover)

Метод 'cut-and-cover' (открытый способ) включает в себя выемку грунта на участке, строительство сооружения, а затем обратную засыпку котлована. Это относительно простой и экономичный метод, но он не подходит для участков с высоким уровнем грунтовых вод или нестабильными грунтовыми условиями.

Тоннелирование

Тоннелирование включает в себя проходку тоннеля или серии тоннелей для создания подземного пространства. Этот метод часто используется для крупномасштабных проектов, таких как подземные транспортные системы и хранилища. Тоннелирование может выполняться с использованием различных техник, включая буровзрывной метод, тоннелепроходческие комплексы (ТПК) и новоавстрийский метод проходки (NATM).

Обвалование (Earth Sheltering)

Обвалование (earth sheltering) предполагает строительство сооружения над землей с последующим покрытием его землей. Этот метод предлагает компромисс между надземным и подземным строительством, обеспечивая некоторые преимущества обоих. Обвалованные сооружения могут быть частично или полностью заглублены, в зависимости от проекта.

Сборный железобетон

Сборные железобетонные компоненты можно использовать для быстрого и эффективного строительства подземных сооружений. Сборные панели, стены и крыши могут быть изготовлены за пределами площадки, а затем доставлены на место для сборки. Этот метод может сократить время строительства и минимизировать неудобства для окружающей территории.

Обслуживание и мониторинг

Правильное обслуживание и мониторинг необходимы для обеспечения долгосрочной производительности и безопасности подземных хранилищ. Учитывайте следующее:

Регулярные инспекции: Следует проводить регулярные инспекции для выявления любых признаков повреждений, таких как трещины, утечки или коррозия.
Обслуживание гидроизоляции: Систему гидроизоляции следует регулярно проверять и ремонтировать по мере необходимости. Любые утечки должны быть устранены незамедлительно для предотвращения повреждения водой.
Обслуживание системы вентиляции: Систему вентиляции следует регулярно чистить и обслуживать для обеспечения надлежащего воздушного потока. Фильтры следует заменять по мере необходимости.
Обслуживание системы климат-контроля: Систему климат-контроля следует регулярно обслуживать для обеспечения оптимальной производительности.
Мониторинг грунтовых вод: В районах с высоким уровнем грунтовых вод можно использовать скважины для мониторинга уровня грунтовых вод и выявления любых потенциальных проблем.
Структурный мониторинг: Для крупных или сложных сооружений можно использовать системы структурного мониторинга для обнаружения любых признаков движения или деформации.

Мировые примеры подземных хранилищ

Подземные хранилища используются по всему миру в различных контекстах. Вот несколько примеров:

Всемирное семенохранилище на Шпицбергене (Норвегия): Безопасное подземное хранилище, предназначенное для хранения семян со всего мира, обеспечивающее сохранение разнообразия сельскохозяйственных культур в случае глобальной катастрофы.
Пекинский подземный город (Китай): Изначально построенный как ядерное убежище во время холодной войны, эта обширная подземная сеть была перепрофилирована для коммерческой и туристической деятельности.
Подземный город Наур (Франция): Историческая сеть туннелей и камер, использовавшаяся в качестве убежища во время различных войн и вторжений.
Соляная шахта в Величке (Польша): Объект Всемирного наследия ЮНЕСКО, представляющий собой сложную сеть подземных камер, часовен и озер, вырезанных в соляной шахте.
Опаловые шахты Кубер-Педи (Австралия): Город, где многие жители живут в подземных домах и ведут бизнес под землей, чтобы спастись от экстремальной жары австралийской глубинки.

Аспекты устойчивого развития

Подземные хранилища могут способствовать устойчивым строительным практикам за счет снижения энергопотребления и минимизации воздействия на окружающую среду. Учитывайте следующее:

Пассивное охлаждение и обогрев: Использование естественных изоляционных свойств земли для снижения потребности в искусственном климат-контроле.
Зеленые крыши: Покрытие крыши обвалованного сооружения растительностью для улучшения изоляции, уменьшения ливневого стока и повышения биоразнообразия.
Переработанные материалы: Использование переработанных материалов при строительстве подземного сооружения.
Геотермальная энергия: Интеграция геотермальных энергетических систем для обеспечения отопления и охлаждения сооружения.

Соображения по стоимости

Стоимость строительства подземного хранилища может сильно варьироваться в зависимости от размера, сложности, местоположения и используемых материалов. Учитывайте следующие факторы:

Затраты на земляные работы: Затраты на земляные работы могут быть значительными, особенно если доступ к участку затруднен или грунт нестабилен.
Стоимость материалов: Стоимость строительных материалов, таких как бетон, сталь и гидроизоляционные мембраны, может варьироваться в зависимости от рыночных условий.
Затраты на рабочую силу: Затраты на рабочую силу будут зависеть от уровня квалификации рабочих и преобладающих ставок заработной платы в регионе.
Стоимость разрешений: Плата за разрешения может варьироваться в зависимости от местных нормативных актов.
Затраты на оборудование: Стоимость аренды или покупки строительной техники, такой как экскаваторы, краны и бетономешалки.
Затраты на проектирование и инжиниринг: Стоимость найма архитекторов и инженеров для проектирования и надзора за строительством сооружения.
Затраты на обслуживание: Текущие расходы на обслуживание, такие как инспекции, ремонт и потребление энергии.

Важно получить подробные сметы от квалифицированных подрядчиков и инженеров перед началом любого строительного проекта.

Заключение

Создание подземных хранилищ предлагает универсальное и устойчивое решение для широкого спектра применений. Тщательно рассмотрев аспекты проектирования, строительства и обслуживания, изложенные в этом руководстве, вы можете создать безопасное, надежное и эффективное подземное пространство, отвечающее вашим конкретным потребностям, будь то для жилых, коммерческих или сельскохозяйственных целей, и независимо от того, находитесь ли вы в умеренном регионе или в более экстремальном климате. Обсуждаемые принципы применимы в глобальном масштабе, хотя конкретные реализации обязательно будут адаптированы к местным условиям и нормативным актам.