Проектирование автодорожных и городских тоннелей
Содержание
Введение
Железнодорожные
тоннели
Классификация
и устройство тоннелей
Метрополитены.
Основные сооружения и устройства метрополитенов
Способы
строительства метрополитенов
Автодорожные
тоннели
Основные виды
воздействия автодорожных тоннелей на окружающую среду
Инженерные
системы необходимые для нормального функционирования автодорожного тоннеля
Автоматизированные
системы управления автодорожного тоннеля и комплексная диспетчеризация
Подземные
авто парковки
Проектирование
подземной парковки
Конструкции
подземной парковки
Инженерные
системы подземной парковки
Развитие
технологий и материалов
Подземные
пешеходные переходы
Заключение
Список
литературы
Введение
Высокий уровень урбанизации, рост городов и ряд других факторов
обусловливают высокую степень освоения подземного пространства в городах. Это
позволяет в значительной мере высвободить дефицитные территории, а также
улучшить состояние городской среды. Подземное пространство часто
рассматривается как естественные или искусственно созданные полости в недрах
земли, используемые для хозяйственных или иных целей.
Можно определять их как вид ресурсов недр, используемый в качестве среды
для проживания, размещения объектов или протекания процессов, тогда его
источниками являются естественные или искусственно созданные полости в недрах
земли, а также участки недр, в которых могут быть созданы полости.
Актуальность работы: в современных крупных мегаполисах все дороже становится
земля, уплотняется застройка, но главное все меньше и меньше становится места
для жизни людей. Постоянные расширения дорог, строительство новых развязок,
принятие различных законов касающихся транспортной инфраструктуры города не в
состоянии решить проблемы стоящие перед городом. Реальным выходом из данной
ситуации будет строительство подземных транспортных объектов.
В данной работе будут рассмотрены такие городские подземные сооружения
как: железнодорожные тоннели, метрополитены, автодорожные тоннели, подземные
авто парковки.
1. Железнодорожные тоннели
Железнодорожный тоннель - тоннель на железной дороге, служащий для
преодоления высотного или контурного препятствия: горного хребта, участка
оползней, водотока.
Развитие железных дорог дало мощный толчок строительству тоннелей,
особенно в странах с горным рельефом, где дороги прокладывали через перевалы.
Чтобы снизить высоту подъема дороги, надо было пробить толщу горы. В
Великобритании в те годы строились тоннели относительно небольшой длины.
Тоннель протяженностью 1190 м был построен на линии Ливерпуль- Манчестер в
1826-1830 гг. В эти же годы строились тоннели во Франции, Бельгии и Германии, а
позднее в Австрии, Италии и США.
Первый железнодорожный тоннель во Франции был построен в 1826-1829
гг.(Рис. 1) Марком Сегуином на линии Сент-Этьен-Лион. Предприятие казалось
столь грандиозным, что на него устремил взоры весь мир. Работы были рассчитаны
на двадцать пять лет. Однако применение вновь изобретённых буровых инструментов
и новых взрывчатых веществ позволило закончить все работы намного быстрее.
Строительство тоннелей было сопряжено со значительными трудностями и большими
расходами.
Рис.1
К 1860 г. было построено несколько довольно длинных тоннелей:
5-километровый тоннель между городами Авиньон и Марсель (Marseilles);
4-километровый - вблизи Лиона; тоннель на железнодорожной линии Лион-Генф
длиной почти 4 км; на линии Реймс-Небенстрек (Reims-Nebenstrecke) - длиной 3,6
км; через Апеннины между городами Турин (Turin) и Генуя (Genua) - длиной 3,2
км; на линии Париж-Страсбург (Strasbourg) - длиной 2,8 км; тоннель Ханстен
(Hauenstein) Швецарской центральной дороги (Schweizer Central Bahn) длиной
почти 2,4 км.
Для пассажиров тех лет тоннели были впечатляющей новостью. Обозреватель
одной из газет («L'Illustration») в 1843 г. по поводу торжественного открытия
железнодорожной линии Париж - Орлеан (Paris-Orkans) и проезда по тоннелю
Рольбоас (Rolleboisse) писал: «Локомотив привез нас к месту, где даже самые
бесстрашные сердца испытали страх. Через 3 км все попали в кромешную темноту.
Как сильно билось сердце! Мы попали в совершенно неизвестную нам страну
темноты. Зачем мы испытываем судьбу? Господь дал нам Солнце, а мы игнорируем
этот подарок. Шум кипящего локомотива, гром цепей в полной темноте, адский
свист - все это рождает страх, тем более, что мы ничего не видим. И вдруг мы
выехали из тоннеля. Это великолепно! За четыре минуты мы испытали такие
необычайные чувства!».
На железнодорожной линии Петербург-Варшава в период с 1852 по 1862 гг.
были построены первые в России железнодорожные тоннели: Виленский длиной 427 м
и Ковенский - 1278 м.
Несмотря на новизну дела, русское железнодорожное строительство блестящим
образом справилось с прокладкой тоннеля через Сурамский горный кряж. Сурамский
тоннель длиной 3998 м на линии Поти-Тифлис (1886-1890 гг.) долгие годы
оставался у нас самым большим по протяжению.
В последней четверти XIX в. началось строительство железных дорог в
горных районах России, где почти на каждой трассе устраивались тоннели. Большое
число тоннелей было построено при прокладке Транссибирской магистрали - в
горных отрогах Восточных Саян, вдоль берега оз. Байкал. При строительстве
участка железной дороги между ст. Тихорецкая и Новороссийском были сооружены
тоннели длиной 1386,5 и 383,4 м. В 1890-1902 гг. на Китайско-Восточной железной
дороге было построено 9 двухпутных тоннелей, из которых тоннель через
Хинганский хребет имел длину 3077 м. На Кругобайкальской железной дороге длиной
всего 260 км в 1902-1904 гг. было построено 39 тоннелей и 50 противообвальных
галерей.
При строительстве Байкало-Амурской магистрали было создано пять
перевальных тоннелей: Байкальский (6,7 км), Северо-Муйский (15,3 км), Кодарский
(1,9 км), Дуссе-Алиньский (1,8 км), Нагорный (1,2 км). Наиболее сложным и
протяженным (15,3 км) транспортным тоннелем в России стал Северо-Муйский
тоннель.
Большой размах получило тоннелестроение в Японии. В 1970-х гг. на линии
Осака-Окаяма было построено 32 тоннеля, в том числе двухпутный тоннель Рокко
(16 200 м). Длина самого длинного подводного железнодорожного тоннеля Сэйкан
под проливом Цугару между островами Хонсю и Хоккайдо составила 36 400 м.
Но в 2010 году был установлен новый рекорд длины - в Швейцарии новый
тоннель пролег под перевалом Сен-Готард, через который 211 лет назад войска под
командованием русского полководца Александра Суворова совершили свой знаменитый
переход через Альпы. Длинна тоннеля 57-километров. Такой фантастический прорыв
был достигнут благодоря современным технологиям. Преодоление гиганской буровой
машиной, весом 3000 тонн и длинной 400 метров, последних полутора метров горной
породы сопровождалось шумной праздничной церемонией и транслировалось в прямом
эфире швейцарским телевидением.
Классификация и устройство тоннелей
По числу путей железнодорожные тоннели делятся на однопутные и
двухпутные. По расположению на трассе различают горные, равнинные, подводные
тоннели. Горные пересекают горные хребты, водоразделы, отдельные возвышенности,
обходят участки осыпей, оползней, снежных лавин и заносов. Равнинные
железнодорожные тоннели. в основном сооружаются в городской черте (например,
глубокие вводы, соединяющие открытые участки тоннелей с подземными вокзалами в
центральной части города). Подводные железнодорожные тоннели располагаются под
руслами рек, дном водоёмов, каналов, проливов или заливов.
Различают петлевые железнодорожные тоннели, используемые при резком
изменении направления ж.д. линии, проходящей по склону долины; перевальные,
соединяющие склоны соседних долин; мысовые - при прохождении трассы вдоль
изрезанных берегов озёр и морей.
Наиболее распространённые способы строительства железнодорожных тоннелей:
горный с применением буровзрывных работ на полный профиль или комбайнов
избирательного действия в крепких устойчивых грунтах или по частям (в т.ч.
уступный); щитовой. При заложении железных дорог под дном водной преграды
применяется способ опускных секций. Для преодоления участков неустойчивых
водообильных грунтов используют специальные способы проходки (химическое
закрепление, искусственное замораживание грунтов, водопонижение и др.). Kрепь
тоннеля выполняют из бетона, железобетона, чугуна и стали.ходы в тоннель, как
правило, представляют собой архитектурно-оформленные порталы, обеспечивающие
устойчивость лобового и боковых откосов, отвод воды. Путь в тоннеле
устраивается на балласте либо на основании из монолитного бетона или сборных
железобетонных плит. Для осушения грунта тоннелей сооружаются дренажные
устройства в виде штолен, располагаемых ниже тоннеля, прорезей и камер c
каптажными скважинами.
Отвод воды из тоннеля осуществляют, как правило, по закрытым лоткам с
уклоном не менее 3‰. B районах c суровым климатом для предотвращения замерзания
воды лотки утепляют, уклон их делают не менее 6‰, а дренажные устройства
выносят за пределы зоны сезонного промерзания грунтов. Для укрытия
обслуживающего персонала при движении ж.д. составов в стенах тоннеля в
шахматном порядке через 60 м с каждой стороны устраиваются ниши шириной 3,
высотой 2 и глубиной 1 м, а для хранения инструментов и материалов - камеры
размером 6x2,8x2,5 м. Для создания безопасных условий эксплуатации тоннель
оснащают системами искусств. вентиляции (при длине св. 300 м), а также
устройствами связи, сигнализации и противопожарной защиты.
Рис. 2 1 - тоннель; 2 - лоток; 3 - штольни; 4 - дренажные отверстия; 5 -
скважины.
Метрополитены. Основные сооружения и устройства
метрополитенов
Наиболее эффективным видом транспорта для крупных городов является
метрополитен - скоростная городская внеуличная железная дорога с курсирующими
на ней маршрутными поездами для перевозки пассажиров.
Метрополитеном называют вид городского скоростного внеуличного
железнодорожного транспорта, линии которого прокладываются в подземных
тоннелях, по поверхности земли и на эстакадах. От других видов городского
пассажирского транспорта метрополитен отличается высокой скоростью и
регулярностью движения маршрутных поездов, а также большой провозной
способностью.
Линии метрополитена разделены на блок-участки и оборудованы системами
автоблокировки и автоматического регулирования скоростей. Это обеспечивает
безопасность следования нескольких поездов по одному межстанционному перегону с
высокими скоростями (на отдельных участках до 100 км/ч) при коротких интервалах
движения (до 1,5-2 мин).
Линии метрополитенов (или их отдельные участки) бывают (рис. 3):
· подземные, прокладываемые в тоннелях, на мелком (10-15 м) от
поверхности земли или глубоком заложении;
· надземные, устраиваемые на специальных эстакадах или
путепроводах, сооружаемых над улицами;
· наземные, проходящие по насыпям или выемкам и не имеющие
пересечения в одном уровне с городскими магистралями.
Рис. 3. Схема способов сооружения метрополитена: 1 и 2 - перегонные
тоннели и станция глубокого заложения, сооружаемые закрытым способом; 3 и 5 -
станции мелкого заложения, сооружаемые открытым способом, 4 - перегонные
тоннели мелкого заложения, сооружаемые закрытым способом; 6 - перегонные
тоннели мелкого заложения, сооружаемые открытым способом
В комплекс линии метрополитена входят следующие сооружения (рис. 2):
станции, перегонные тоннели, эстакады, мосты, путепроводы, земляное полотно
(насыпи и выемки для наземных линий), камеры съездов, тупики, соединительные
служебные тоннели, депо, инженерный корпус метрополитена.
Рис. 4. Схема расположения сооружений на участке линии метрополитена: 1 -
тупик; 2 - камеры съезда на глубоком заложении; 3 - станция метрополитена
глубокого заложения; 4 - наклонный эскалаторный тоннель; 5 - наземный вестибюль
станции; 6 - санузел с дренажной перекачкой; 7 - перегонные тоннели; 8 -
подземный вестибюль станции мелкого заложения; 9 - станция мелкого заложения;
10 - подуличные переходы с лестничными сходами и входами в вестибюль; 11 -
камера съезда за станцией на мелком заложении; 12 - участки перехода перегонных
тоннелей от мелкого заложения к выходу на поверхность; 1З - выходные пути из
тоннелей; 14 - деповские пути на поверхности; 15 - депо метрополитена; 16 -
вентиляционные сбойки- 17 - вентиляционный (подходный) тоннель; 18 - вентиляционный
(рабочий) ствол
Станции предназначены для посадки, высадки и пересадки пассажиров, а
также для приема и отправления поездов. Станции метрополитена подразделяются по
ряду признаков.
По эксплуатационным особенностям и расположению на линии метро станции
делят на промежуточные, пересадочные (предназначенные для пересадки пассажиров
с одной линии на другую), зонные (те, на которых заканчивается движение поездов
в пределах определенного участка - зоны - линии метро) и конечные (те, которыми
заканчиваются линии).
По расположению и числу платформ станции делят на три типа:
одноплатформенные (с одной островной, т. е. средней, платформой),
двухплатформенные (с двумя боковыми платформами) и трехплатформенные (со
средней - островной - и двумя боковыми платформами).
По высотному расположению и способам строительства станции делят на
четыре типа: подземные (сооружаемые закрытым способом), подземные мелкого
заложения (сооружаемые открытым способом в котлованах), наземные и надземные
(устраиваемые на эстакадах). На станциях подземных глубокого заложения для
спуска и подъема пассажиров используют эскалаторы - подвижные лестницы, которые
монтируют в наклонных тоннелях, соединяющих станцию и вестибюль. На станциях
мелкого заложения при разности отметок между платформой и вестибюлем до 4,5 м
устраивают лестницы, а при большей разнице - эскалаторы.
Тоннели, эстакады, путепроводы, земляное полотно служат для прокладки
путей метрополитена и движения поездов между станциями. Тоннели метрополитенов
строят одно- или двухпутными. Для перехода от двухпутного участка к двум
однопутным участкам сооружают специальные камеры - раструбы. На эстакадах,
путепроводах, насыпях и в выемках прокладывают сразу два пути.
Камеры съезда предназначены для соединения двух перегонных тоннелей. В
камерах съезда укладывают стрелочные переводы (съезды) для перехода поезда с
одного пути на другой.
При устройстве камеры съездов в двухпутных тоннелях, на эстакадах и
наземных линиях не требуется изменять конструкции этих сооружений. При
расположении путей в двух однопутных тоннелях в местах устройства съезда
необходимо устраивать специальный соединительный тоннель. На участках укладки
стрелочного перевода в однопутном тоннеле и примыкания соединительного тоннеля
делают ступенчатые уширения путем сооружения разной длины коротких тоннелей
(камер), постепенно увеличивая пролет ширины. Последняя камера имеет ширину,
соответствующую ширине перегонного и соединительного тоннелей.
Тупики сооружают на конечных станциях метрополитена для устройства
тупиковых путей, предназначенных для перевода поездов с одного пути на другой,
а также для осмотра и отстоя составов. На подземных линиях устраивают тупиковые
тоннели, соединенные с главными путями камерами съездов.
Электродепо предназначены для ночного отстоя подвижного состава
(вагонов), их осмотра, проведения технического обслуживания и ремонта. В состав
электродепо, кроме цехов и помещений, предназначенных для проведения указанных
работ, входят производственные мастерские, камеры для мойки и обдувки вагонов,
компрессорная станция: парковые пути, административно-бытовой корпус и др.
Инженерный корпус метрополитена является центром управления движением
поездов и работой всех технологических установок (электротехнических, связи и
автоматики, сантехнических и др.), обеспечивающих работу метрополитена.
Инженерный корпус оснащается различным оборудованием и устройствами. В нем
также размещаются управление метрополитена и аппарат различных служб.
К технологическим устройствам метрополитена относятся: рельсовый путь;
контактный рельс; электротехнические устройства (электроподстанции, кабели
различного назначения, освещение, различные силовые установки); устройства
автоматики и телемеханики; устройства сигнализации и связи;
санитарно-технические устройства, обеспечивающие вентиляцию, теплоснабжение,
водоснабжение, водоотвод и канализацию.
Электроэнергия для движения поездов и постоянного оборудования
метрополитена подается от тягово-понизительных подстанций, которые преобразуют
переменный ток напряжением 6-10 кВ, получаемый от городских электрических
подстанций, в постоянный напряжением 825 В для движения поездов, а также
понижают напряжение переменного тока до 380 В, что необходимо для других
потребителей энергии на метрополитене.
Подача электрического тока к поездам метрополитенов осуществляется не по
проводу, как на наземных электрических железных дорогах и трамвае, а по
специальному металлическому контактному («третьему») рельсу, который
устанавливают в нижней части тоннеля в непосредственной близости от пути. При
движении поезда метрополитена по нижней кромке контактного рельса скользит
вагонный токоприемник.
Вентиляция метрополитена обеспечивает санитарно-гигиенические условия,
нормальные для пребывания пассажиров в тоннелях метрополитена. Система
вентиляции обеспечивает необходимый воздухообмен, чистоту воздуха, его
влажность и температуру. В тоннели чистый воздух поступает через специальные
вентиляционные стволы, или шахты; камеры для размещения вентиляторов
располагают на перегонах между станциями и на самих станциях.
Для управления движением поездов, обеспечения безопасности и высокой
пропускной и провозной способности предназначены устройства СЦБ (сигнализации и
связи, централизации и блокировки). Эти устройства установлены с учетом
разделения перегонов между станциями на отдельные блок-участки, ограждаемые
системой сигналов (светофоров), разрешающих или запрещающих поездам следовать
по перегону или блок-участку. Специальные устройства (автостопы) обеспечивают
остановку поезда в случае проезда им запрещающего сигнала. Установлено
централизованное управление всеми стрелками на линии из одного места - с поста
диспетчера движения. Все технические службы метрополитенов, включая подвижной
состав, оборудованы телефонной, радио- и громкоговорящей связью.
Санитарно-технические устройства метрополитена включают в себя устройства
водоснабжения и канализацию служебных и технических помещений метрополитена и
систему отвода воды, попадающей в тоннели. Входящие в эту систему специальные
дренажные камеры и фекальные перекачки связаны с системой городских
коммунальных сетей-водопровода и водостоков.
Способы строительства метрополитенов
Основные способы. Линии метрополитенов в основном строят способами,
которые можно объединить в две группы - закрытые (подземные) и открытые
способы.
Закрытые способы применяют при сооружении метрополитенов глубокого и
мелкого заложения. При этом все работы по строительству метрополитена ведут в
подземных условиях, без нарушения уличного движения. Для транспортирования
разработанного грунта, доставки различных материалов, конструкций и
оборудования служат специально устраиваемые шахтные стволы, которые оборудуют
подъемными машинами, клетями и бадьями для подъема и опускания людей и груза.
Для ведения проходческих работ и возведения тоннельных конструкций в
подземных условиях при закрытом способе в зависимости от
инженерно-геологических условий и размеров тоннелей используют различные
способы работ:
· щитовой способ, основанный на применении щита - передвижной
металлической крепи, под защитой которой производится разработка грунта в забое
на полное сечение (профиль) и осуществляется возведение тоннельной обделки;
· способ сплошного забоя, состоящий в разработке грунта в
тоннеле сразу на полное сечение (профиль) с установкой временного
деревометаллического крепления, служащего защитой на время устройства
тоннельной обделки;
· горный способ, основанный на последовательной разработке
грунта в тоннеле по частям с установкой временного деревометаллического
крепления, под защитой которого также по частям возводят тоннельную «обделку.
Открытые способы применяют при сооружении линий метрополитена мелкого
заложения (проходящих на глубине 10-15 м от поверхности земли), при этом все
работы по возведению тоннельных конструкций выполняют в открытых котлованах,
которые после завершения строительства засыпают грунтом. При строительстве
метрополитена этими способами необходимо перекладывать подземные коммуникации,
переносить из района строительства линии трамвая, троллейбуса и автобуса,
иногда укреплять грунты под фундаментами зданий. Поэтому в последнее время при
строительстве городских метрополитенов только мелкого заложения в Минске,
Горьком, Ташкенте, Новосибирске применяют комбинированный способ, при котором
станции метрополитена возводят в котлованах открытым способом, а перегонные
тоннели между станциями сооружают закрытым способом.
В число открытых способов входят:
· котлованный способ, состоящий в том, что на полную ширину
тоннеля до уровня подошвы будущего тоннеля раскрывают котлован, стены которого
оставляют без крепления (под углом естественного угла откоса грунта) или
поддерживают временной крепью (если они вертикальны); обделку тоннеля сооружают
в котловане, а затем засыпают грунтом;
· траншейный способ, при котором котлован разрабатывают по
частям (в этом случае для устройства вертикальных стен тоннеля используют
способ «стена в грунте»);
· использование передвижной металлической крепи прямоугольного
сечения (щит открытого способа) для крепления стен котлована и устройства
тоннельной обделки.
Специальные способы. В сложных инженерно-геологических условиях
строительства - в водоносных песчано-глинистых грунтах, плывунах, в сильно
трещиноватых скальных грунтах с большим притоком подземных вод - применяют
специальные способы, целью которых является укрепление неустойчивых грунтов,
ликвидация поступления воды или временное осушение грунтов. К числу таких
специальных способов относятся: водопонижение, замораживание грунтов,
применение сжатого воздуха (кессонный способ), цементация грунтов, химическое
закрепление.
Наземные линии метрополитена, расположенные на поверхности земли или на
эстакадах (мостах), сооружают методами, применяемыми при строительстве железных
дорог и мостов, позволяющими широко использовать высокопроизводительную
землеройную технику для возведения земляного полотна, применять индустриальные
сборные железобетонные конструкции для устройства эстакад, вести работы широким
фронтом.
Автодорожные тоннели
Автодорожные тоннели - неотъемлемая часть современных мегаполисов - от
Москвы до Нью-Йорка. Их использование помогает не только разгрузить наземные
магистрали, сократив их протяженность, но и повысить защищенность автодорог от
воздействия природных факторов. Большое значение при этом имеет создание под
землей необходимых для работы и пребывания людей параметров воздушной среды.
Проектировщику необходимо также принять меры для предотвращения вредного
влияния самих подземных сооружений на окружающую их местность.
Строительство автодорожного тоннеля началось в 20 веке с развитием
автомобильного транспорта и сети автомобильных дорог.
Автодорожные тоннели сооружают для 2-, 3-, 4-, 6- и 8-полосного движения
автотранспорта в одном, иногда в двух ярусах. В зависимости от глубины
заложения тоннельной конструкции от поверхности земли или воды различают
автодорожные тоннели глубокого (более 10-12 м) и мелкого (менее 10-12 м)
заложений.
В плане автодорожных тоннелей могут располагаться на прямых и
криволинейных участках; в последнем случае минимально допустимый радиус
кривизны 400-250 м. Продольный профиль автодорожного тоннеля имеет односкатное
и двускатное выпуклое (горные автодорожные тоннели) или вогнутое (подводные и
городские автодорожные тоннели) очертания. Максимальный продольный уклон
проезжей части автодорожные тоннели 40‰ (в особых случаях 60‰), минимальный - 3‰.
В соответствии с инженерно-геологическими условиями и способом производства
работ автодорожные тоннели имеют сводчатое, круговое или прямоугольное
очертания. Размеры поперечного сечения автодорожных тоннелей выбирают с учётом
габаритов приближения строений и оборудования (ГОСТ 24451-80) и размещения
эксплуатационных устройств. Наиболее распространённые способы строительства
автодорожных тоннелей; в горах - горный с применением буровзрывных работ или
тоннеле проходческих машин и щитовой, под водой - щитовой или опускных секций;
в городах - преимущественно открытый способ работ. В определённых условиях
применяют способ проходки продавливанием, химическое закрепление и
искусственное замораживание грунтов, водопонижение и др.
Обделки автодорожных тоннелей выполняют из бетона, железобетона, чугуна
или стали; обделки сводчатого очертания - чаще всего из монолитного или
набрызг-бетона в виде пологого или подъёмистого свода, опирающегося на породу,
и замкнутого очертания с обратным сводом (рис. 8а). Круговые обделки (рис. 8,
б) собирают из отдельных железобетонных или металлических элементов сплошного
или ребристого сечения - блоков или тюбингов, соединяемых между собой болтами,
фиксаторами, сваркой арматурных выпусков и др.
Обделки прямоугольного очертания выполняют в виде рамных конструкций из
монолитного или сборного железобетона (рис. 8, в). В местах въездов и выездов
горных автодорожных тоннелей устраивают несущую и ограждающую подпорную
конструкции - портал, который обеспечивает устойчивость откосов подходной
выемки и архитектурно оформляет тоннель. Подъездные участки городских и
подводных автодорожных тоннелей в большинстве случаев выполняют в виде
рампоконструкций переменной по длине высоты.
Все автодорожные тоннели оборудуют системами и устройствами,
обеспечивающими нормальные условия эксплуатации, - водоотводными,
осветительными, вентиляционными и др. Подача воздуха в автодорожные тоннели
достигает нескольких тысяч м3/с (например, в автодорожных тоннелях Сен-Готард
дебит воздуха 2152 м3/с, что соответствует прохождению 1850 машин/ч). Для
создания безопасных условий автодорожные тоннели оснащают современными
средствами связи, сигнализации и противопожарной защиты.
Основные виды воздействия автодорожных тоннелей на окружающую
среду
· загрязнение атмосферного воздуха;
· загрязнение водного бассейна, в том числе поверхностных и
подземных вод;
· загрязнение почвы;
· шумовое и вибрационное воздействие;
· воздействие на историко-архитектурные
· ансамбли;
· снижение эстетической ценности районов строительства и
эксплуатации;
· потребление возобновляемых и не возобновляемых природных
ресурсов.
Инженерные системы необходимые для нормального
функционирования автодорожного тоннеля
- система управления дорожным движением;
система общеобменной вентиляции и дымоудаления;
система газоанализа;
система освещения и управление освещением;
системы активной и пассивной пожарной защиты;
система водоудаления из автодорожного тоннеля (дренажная насосная станция
водоудаления);
система электроснабжения и управления электроснабжением;
комплексная система связи автодорожного тоннеля (КСС);
противогололёдные системы (системы автоматической подачи реагента на
дорожное полотно - САПРДП, системы обогрева дорожного полотна);
система безопасности автодорожного тоннеля;
система обмена данными (оптоволоконный кабель и оборудование) между
контроллерами и управляющими компьютерами в диспетчерском пункте инженерных
систем.
Все системы проектируются автоматизированными с управлением из
центрального диспетчерского пункта (ЦДП) с возможностью дистанционного и
ручного управления.
Автоматизированные системы управления автодорожного тоннеля и
комплексная диспетчеризация
-автоматизированные системы управления дорожным движением (АСУ ДД);
автоматизированные системы управления вентиляционным оборудованием
автодорожного тоннеля (АСУ ВО);
автоматизированные системы контроля параметров газовоздушной среды
автодорожного тоннеля (АСК ПГС);
автоматизированные системы управления освещением (АСУ ОС);
автоматизированные системы управления активной пожарной защиты (АСУ АПЗ);
автоматизированные системы управления дренажной насосной станцией (АСУ
ДНС);
система автоматической подачи реагента на дорожное полотно (САПРДП);
автоматизированные системы управления обогревом поверхности (АСУ ОП);
автоматизированная система диспетчерского контроля и управления
освещением и электроснабжением инженерных систем автодорожного тоннеля (АСДКУ
ОЭИС).
Роль диспетчера между системами выполняет комплексная автоматизированная
система управления технологическими процессами (КАСУ ТП).
Подземные авто парковки
Возможности использования автомобиля во многом зависят не только от его
технического обслуживания, но и от условий хранения. Сегодня парковка - важный
элемент инфраструктуры любого объекта, будь то торговый центр, жилой дом или
офисное здание. От характеристик парковки и её вместительности в значительной
степени зависит стоимость этих объектов. Минимальное количество машино-мест для
различных видов недвижимости определяется государственными нормами. Более того,
застройщики, чтобы обеспечить свои объекты конкурентными преимуществами, иногда
существенно перевыполняют эти нормы. В условиях дороговизны городской земли
такую возможность чаще всего предоставляет устройство подземной парковки.
Существует четыре основных фактора, определяющих, какой будет новая
парковка: наземной или подземной, одноуровневой или многоуровневой. Это
стоимость создания парковки, стоимость земли, разница в размере дохода от
объекта, в зависимости от того, каким видом парковки он располагает, наконец -
градостроительные и технические ограничения.
Преимущества подземных гаражей и стоянок очевидны. Прежде всего,
подземные парковки экономят территорию, поскольку могут быть размещены под
существующими зданиями, дорогами и озеленением. В экологическом отношении
паркингов также имеют преимущества перед наземными: выброс выхлопных газов
автомашин производится лишь через вентиляцию, и в приземном слое концентрация
их получается ниже. Поэтому санитарно-гигиенические требования к размещению
подземных парковок значительно мягче. Особо важен энергетический аспект: дело в
том, что температура воздуха под землёй круглый год остаётся постоянной и может
составлять 8-13°С (в зависимости от породы), что позволяет существенно
уменьшить потребление энергии. Разумеется, для реализации этого преимущества
необходима хорошая теплоизоляция сооружения.
Конечно, строительство наземной парковки обходится гораздо дешевле (в
полтора-два раза), чем подземной. Однако размещение паркинга под землёй может
оказаться выгоднее - в этом случае застройщик получает возможность максимально
использовать площади под основную застройку: офисную, торговую, жилую -
доходность которой гораздо выше. Поэтому подземная парковка обычно бывает
оптимальным вариантом при строительстве в центре города.
Важную роль играют и факторы, определяющие саму возможность создания
парковки того или иного вида. С одной стороны, «уход под землю» является порой
единственно возможным вариантом строительства в окружении исторической
застройки. С другой - различного рода подземные коммуникации, сложная
гидрогеологическая обстановка в городской застройке, необходимость укрепления
фундаментов стоящих рядом домов лишь увеличивают и без того немалую стоимость
подземных паркингов.
Проектирование подземной парковки
При проектировании подземных парковок необходимо обеспечить выполнение
ряда общих требований. Это безопасность, технологичность, удобство въезда и
выезда (они располагаются отдельно), хорошая гидроизоляция, наличие ряда
инженерных систем, обеспечивающих микроклимат (вентиляции и контроля
загазованности, отопления), а также пожаротушения и дымоудаления, связи,
освещения, и наконец - достаточная для всех типов автомобилей высота потолков и
ширина въездов-выездов и парковочных мест. В реальных условиях городской
застройки обеспечить многие из этих требований - задача нетривиальная.
Гидрогеологические условия - одна из важнейших характеристик площадки,
выбранной для строительства подземной парковки. Подземные воды и состав грунтов
могут ограничить глубину заложения и усложнить процесс строительства. К тому же
любое крупное сооружение само влияет на поземный водоток, и приходится
учитывать влияние создаваемой парковки на фундаменты окружающих зданий. Именно
неучёт этого обстоятельства иногда приводит к конфликтам с собственниками
окружающих строений.
При проектировании учитывают и градостроительные ограничения, в частности
- охранные зоны памятников архитектуры, различных коммуникаций и т.п.
Вместе с тем необходимо выполнение требования по обеспечению 10-минутной
пешеходной доступности для владельцев автомашин, если речь идёт о парковках,
предназначенных для постоянного хранения автомобилей.
Наиболее сложной задачей является устройство подземных стоянок в жилой
зоне и под дорогами. Создание подземных парковок на придомовой территории
допускается под проездами, открытыми автостоянками, спортивными площадками. В
этом случае на первый план выходит обеспечение санитарных норм.
Расстояния от подземных парковок до жилых домов, общественных и
административных зданий не нормируются. Однако необходимо выдерживать
санитарные разрывы от мест выбросов загрязняющих веществ и источников шума.
Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03, расстояние от въезда-выезда и от вентиляционных
шахт до этих зданий должно составлять не менее 15 метров.
В России подземные парковки строятся достаточно давно, и в этой области
накоплен богатый опыт. В целом наша нормативная база в сфере строительства
зачастую даже жёстче, чем западная, однако она имеет ряд пробелов, связанных с
применением современных строительных технологий, которые не успевают включать в
нормативы. Существует и ряд юридических сложностей, связанных с тем, что в
российских нормативных документах недостаточно чётко определён статус
подземного пространства. Устройство подземных парковок под участками, не
находящимися в собственности владельца такой парковки, создаёт сложности при
согласовании и базу для конфликтов в процессе эксплуатации.
Строительство паркингов в Европе ведётся с шестидесятых годов. Среди
подземных парковок середины прошлого века имеются весьма сложные в техническом
плане сооружения, которые и сегодня представляют интерес для архитекторов. Так,
в Женеве был создан подземный гараж, построенный методом опускного колодца.
Этот колодец с наружным диаметром 57 м под действием собственной массы и
специальных ножей опущен на 28 м ниже уровня земли. На внутренней стороне
железобетонной стены колодца установлена направляющая шириной 21,5 м, придающая
жёсткость стенке колодца. Эта направляющая за восемь витков достигает в длину
около 1000 м, две её полосы шириной по 9,5 м позволяют одновременное движение
автомобилей в обоих направлениях. Места для стоянки автомобилей расположены с
двух сторон полосы движения перпендикулярно к ней и разделены на 500 боксов.
Следующим этапом освоения подземного пространства стало строительство
районных и городских систем подземных парковок, создаваемых по единому плану.
Позднее для многих крупных городов были разработаны проекты единой
общегородской сети подземных гаражей и автостоянок. Один из наиболее крупных
градостроительных проектов - схема организации и использования подземного
пространства Москвы, впервые разработанная ещё в 1971-73 годах. Сегодня
действует одобренная столичным правительством концепция освоения подземного
пространства и основных направлений развития подземной урбанизации в городе.
Сейчас в Москве доля подземных объектов составляет 8% от общей площади
застройки, что существенно ниже, чем на Западе - там она достигает 20-25%,
однако предполагается, что в дальнейшем под землёй будет размещено до 70% всех
московских гаражей. При строительстве применяются лучшие мировые технологии. В
частности, совместно с французскими компаниями осваиваются уникальные
технологии возведения подземных гаражных комплексов закрытым проходческим
методом, что особенно актуально для сохранения исторического ландшафта. К тому
же при таком строительстве не нужно перекрывать движение транспорта.
Конструкции подземной парковки
По-настоящему массовым строительство подземных парковок стало с
появлением на рынке новых строительных технологий и материалов, которые
значительно снизили стоимость работ и уменьшили трудозатраты.
Создание высококачественной щитовой и тоннельной опалубки сделало
применение монолитного железобетона при строительстве стен подземных парковок
одним из наиболее часто используемых решений. Монолитные железобетонные
конструкции достаточно дёшевы. Их преимуществом также является возможность
строительства в стеснённых условиях. Использование таких конструкций позволяет
строить парковки с параметрами (сетка колонн, высота этажа), точно
соответствующими габаритам мест хранения и проездов. Применяются и готовые
железобетонные конструкции, однако их использование затрудняется малым выбором
вариантов плит, подходящих по модулю и техническим параметрам для строительства
подземных стоянок.
Полы подземных парковок сегодня чаще всего устраивают бетонные с
упрочнённым верхним слоем или с мастичным наливным покрытием. Преимущества
таких полов: простая технология, низкие трудозатраты, высокая ударо-, водо- и
маслостойкость, отсутствие пыли - сделали их исключительно популярным решением.
Перекрытия подземных стоянок могут быть балочными или монолитными. В
перекрытиях балочного типа используют стальные или железобетонные балки
(ригели). Железобетонные ригели рационально применять в каркасных стоянках с
железобетонными колоннами и небольшими пролётами. Металлические балки позволяют
перекрывать гораздо больший пролёт и применяются в каркасных зданиях - как с
железобетонными, так и с металлическими колоннами. Перекрытия по стальным
балкам осуществляются большеразмерными и мелкоразмерными железобетонными плитами.
Использование последних позволяет снизить толщину перекрытия, а также уменьшить
стоимость строительно-монтажных работ. Монолитные перекрытия имеют меньшую
толщину по сравнению со сборными и дают возможность перекрывать здания сложной
конфигурации в плане.
Рампы парковок могут быть обособленными для пропуска только въезжающих
или только выезжающих автомобилей и совмещёнными для пропуска встречных
потоков. Иногда устраивают полурампы, смещая перекрытия соседних помещений
стоянки на половину высоты яруса. Возможно устраивать наклонные междуярусные
перекрытия, на которых устанавливают автомобили. Такой вариант исключает
необходимость создания рамп, экономя площадь, однако при этом значительно
усложняются строительные работы. Несущие стены и перекрытия рамп выполняют
железобетонными.
Важность гидроизоляции объясняется разрушением арматуры при недостаточной
гидроизоляции бетона. Поэтому качественная гидроизоляция подземной парковки -
это вопрос безопасности и долговечности сооружения. Как правило, в подземных
парковках применяется литая и пропиточная гидроизоляция стен.
В последние годы появляются новые эффективные добавки, значительно
повышающие плотность бетона, новые гидроизоляционные материалы и технологии,
что приводит к улучшению качества и снижению стоимости гидроизоляционных работ.
Среди таких технологий можно назвать инъекционную гидроизоляцию нагнетанием
вяжущего материала в примыкающий грунт. Для её устройства всё шире применяются
новые полимеры. Большое значение имеет гидроизоляция деформационных швов. Помимо
водонепроницаемости, уплотнения швов должны обладать высокой гибкостью, чтобы
они могли свободно следовать за деформациями сооружения.
При строительстве подземных парковок особое внимание уделяется пожарной
безопасности, что в свою очередь отражается в более высоких требованиях к
пределам огнестойкости железобетонных плит перекрытий, ригелей, колонн и систем
вентиляции и дымоудаления. Основной причиной потери несущей способности
железобетонных конструкций при пожаре является быстрый прогрев бетона и армирующих
элементов. Особенно это актуально для подземных парковок, где железобетонные
плиты перекрытия эксплуатируются в режиме повышенной влажности. При объёмной
влажности бетона более 5% потеря целостности конструкций может наступить после
5-20 минут воздействия пламени. Образование сквозных трещин во влажном бетоне -
одна из самых важных проблем огнезащиты железобетонных конструкций. Если
предотвратить потерю несущей и теплоизолирующей способности можно увеличением
толщины плиты, то защита бетона от образования таких трещин возможна только с
помощью дополнительной теплоизоляции. Кроме того, помимо создания необходимого
предела огнестойкости, следует увеличить коэффициент сопротивления
теплопередаче.
Сегодня при строительстве стоянок чаще всего применяется система
огнезащиты железобетона на основе плит из каменной ваты, которая служит
одновременно и теплоизоляцией. Плиты из каменной ваты (например, мирового
лидера в области ее производства ROCKWOOL) - материал, способный выдерживать
температуру около 1000 градусов, при этом не выделяющий в случае пожара
токсичных веществ. Специализированные плиты из минеральной каменной ваты
ROCKWOOL ФТ Барьер обеспечивают огнестойкость перекрытия до 4 часов. Кроме
того, плиты из каменной ваты обеспечивают и необходимую теплоизоляцию. При этом
они устойчивы к воздействию влаги, углеводородов и удобны в монтаже: крепятся к
перекрытию механическим способом с помощью металлических анкеров IDMS, что
позволяет проводить монтажные работы круглый год.
Инженерные системы подземной парковки
Электрические сети подземных стоянок обычно прокладывают скрыто в
пустотах плит перекрытия или в кабельных лотках. При манежном хранении, как
правило, проектируют общее освещение зоны хранения, а при боксовом - раздельное
освещение боксов и проездов. На парковках предусматривают три вида освещения:
рабочее, аварийное и эвакуационное, ремонтное.
Общеобменную приточно-вытяжную вентиляцию предусматривают для обеспечения
требуемых условий воздушной среды. В многоэтажных парковках с изолированными
рампами для каждого этажа проектируют отдельные приточные и вытяжные системы.
При проектировании систем вентиляции необходимо предусматривать мероприятия,
обеспечивающие снижение уровня шума до нормированного уровня (65 Дб). Для
стоянок, встроенных в жилые дома, предполагается шумопоглощение с учётом работы
вентиляции в ночное время. Эти решения могут быть совмещены с теплоизоляцией и
противопожарной защитой систем вентиляции. Хорошо зарекомендовал себя для этих
целей, например, такой материал, как Wired Mat на основе каменной ваты,
который, помимо обеспечения звукоизоляции, способен выступать и в роли
огнезащитного материала, гарантируя предел огнестойкости до 4 часов.
Для подземных парковок обязательна система мероприятий по дымоудалению.
Автоматическая вентиляция включается в случае появления дыма и даёт
дополнительную тягу. Если венткамеры расположены на каждом этаже, забор
продуктов горения осуществляется из верхней части горящего помещения, выброс -
посредством вытяжного вентилятора через вертикальную шахту. При этом каждая
дымовая зона на этаже должна быть присоединена к отдельной дымовой шахте.
Для эффективной работы систем дымоудаления их необходимо покрывать
огнезащитным материалом с пределом огнестойкости 2,5-3 часа. Самовспучивающиеся
огнезащитные покрытия не могут выполнить этих задач, так как высокая
температура дыма внутри вентиляционного короба заставляет составы вспучиваться,
разрушая его. Наиболее эффективными средствами огнезащиты для систем
дымоудаления являются рулонные материалы на основе минеральной каменной ваты.
Самыми надежными из них остаются прошивные маты на металлической сетке Wired
Mat 80.
В парковках предусматривают водопровод, причём системы
хозяйственно-бытового водоснабжения, внутреннего пожарного водопровода и
автоматизированного спринклерного пожаротушения делают раздельными. Для
поддержания постоянного давления в трубопроводах предусматривается
насосно-пневматическая станция.
Чаще всего применяют спринклерные установки пожаротушения,
предназначенные для обнаружения и ликвидации пожара и выдачи сигнала на щиты
пожарной сигнализации. Под потолком устанавливаются оросители, через которые в
случае пожара распыляется вода. В противопожарных стенах над проёмами
устанавливаются дренчерные завесы. При включении пожарных насосов подаются сигналы
на станцию пожарной сигнализации и для отключения электропитания общеобменных
вентсистем, и для включения противодымной вентиляции.
Помещения постов мойки, ТО и ТР, контрольно-пропускных пунктов,
диспетчерских, а также электрощитовую, насосную, узел ввода водопровода в
парковках всегда проектируют отапливаемыми. Во многих парковках учитывают
отопление зоны хранения и рамп. Температура в зоне хранения гаражей
предусматривается +5°С, в постах мойки ТО и ТР +18°С. Отопление, как правило,
проектируют воздушное, совмещённое с приточной вентиляцией.
Развитие технологий и материалов
железнодорожный тоннель инженерный автодорожный
Кроме традиционного способа, связанного с рытьём котлована и последующим
строительством в нём, и позднее пришедшего на смену метода опускного колодца, в
настоящее время для строительства подземных парковок применяется целый ряд
современных технологий. Эти технологии позволяют с помощью одной операции
решить несколько задач.
Например, при необходимости заглубления парковки ниже уровня грунтовых
вод в настоящее время часто применяется метод «стена в грунте». Применение
этого метода наиболее эффективно при строительстве крупных объектов. Этот
способ предусматривает извлечение грунта под защитой бентонитового раствора.
Затем устанавливается арматурный каркас, и раствор замещается бетоном.
Технология позволяет впоследствии использовать «стену в грунте» как несущую
конструкцию и вместе с тем как гидроизоляцию. Кроме того, значительно
упрощается подготовка котлована. Этот метод решает проблемы, с которыми
сталкиваются заказчики в центре города: узкие площадки строительных объектов,
сохранение целостности строений, минимизация сброса сточных вод.
В области строительных материалов тенденция схожая. Предпочтение
проектировщики и строители отдают многофункциональным материалам. Кроме того,
обязательными требованиями к материалам стали экологическая безопасность,
лёгкость монтажа, возможность увеличения производительности труда. Например,
вместо применения отдельных огнезащитных материалов и рулонного утеплителя
используют готовые плиты из каменной ваты, при этом огнезащита выполняет
функции тепло- и звукоизоляции, а лёгкость и всесезонность монтажа,
вариативность различных покрытий (например, стальной профилированный лист)
дополняют возможности.
Сегодня никого не надо убеждать в необходимости строительства парковок.
Любой автомобилист, не имеющий гаража возле дома и зарезервированного места
парковки рядом с работой, ежедневно сталкивается с множеством проблем. И
строительство подземных парковок - один из основных путей решения проблемы
хранения автомобилей. За полвека возведения таких сооружений накоплен огромный
опыт, созданы новые технологии и материалы. Они позволили значительно упростить
и удешевить процесс строительства.
Подземные пешеходные переходы
Подземный пешеходный переход - тоннель для безопасного перехода пешеходов
под проезжей частью или железнодорожными путями.
Подземный пешеходный переход обычно состоит из собственно тоннеля под
проезжей частью и ведущих к нему ступеней, расположенных на пешеходных
дорожках. Часто ступеньки оборудованы наклонными дорожками для спуска
велосипедов и детских колясок.
В Советском Союзе подземные пешеходные переходы имели чисто
функциональное значение, а после распада СССР в них стали появляться рекламные
щиты, строиться магазины. Некоторые особенно крупные подземные переходы даже
были преобразованы в торговые центры. Входы в такие подземные пешеходные
переходы обычно закрываются на ночь.
Заброшенные и недостроенные подземные переходы часто являются объектом
интереса диггеров.
По замыслу градостроителей в некоторые места можно попасть исключительно
через подземные пешеходные переходы. Одним из таких мест является площадь в
берлинском парке Тиргартен, на которой установлена Колонна Победы. Эта площадь
окружена проезжей частью с непрерывным автомобильным движением. Пешеходы могут
её пересечь только по одному из четырёх подземных переходов, построенных в 1941
году по плану Иоханнеса Хунтенмюллера. Эти подземные пешеходные переходы
являются излюбленным местом тех, кто хочет оставить о себе память в Берлине. Их
стены густо исписаны автографами туристов из разных стран.
Ещё один интересный переход есть в Симферополе под Рыночной площадью. Все
его туннели сходятся на открытой подземной площади, на которой стоят киоски.
Аналогичный переход находится в Киеве, под Севастопольской площадью.
Строительство подземных пешеходных переходов началось в СССР, как и в
других странах мира, из-за растущей нагрузки на наземные магистрали, в связи с
которой сооружение подземных пешеходных переходов было предпочтительнее, чем
наземных, а также в связи с развитием метрополитена.
Подземные пешеходные переходы имеют ряд преимуществ перед надземными: они
не нарушают архитектурного облика улицы и прилегающей застройки, а также могут
использоваться под размещение сопутствующей инфраструктуры газетных киосков,
палаток фастфуда, телефонов и др. Кроме того, они более удобны для пешеходов.
Заключение
При дефиците городских территорий под землей могут располагаться тоннели
транзитных транспортных магистралей, дублирующие перегруженные транспортом
городские улицы, пешеходные переходы. А также транспортные развязки, гаражи,
парковки автомобилей, объекты социально-культурного, торгового и
административно-офисного назначения, трансформаторные подстанции и многие
другие инженерные сооружения.
К сожалению, в России до сих пор нет методики объективной оценки
экономической целесообразности подземного строительства, потому что отсутствуют
меры стимулирования строительства подземных сооружений. А это приводит к тому,
что значительные городские территории застраиваются объектами, которые могут
быть размещены под землей. Тем самым, на наш взгляд, нерационально используется
главное богатство- земля.
Подземная урбанизация активно развивается во всем мире.
Зарубежный опыт показывает, что для комфортного проживания в мегаполисе
доля подземных сооружений от общей площади вводимых объектов должна составлять
20-25%. В Москве же доля подземных сооружений от общей площади объектов,
введенных в эксплуатацию за последние 5 лет, не превышает 8%. В
Санкт-Петербурге этот показатель еще ниже.
Список литературы
1.Маковский
Л. В. «Проектирование автодорожных и городских тоннелей: Учеб.для вузов.» - М.:
Транспорт, 2006.
.Маковский Л.
В. «Городские подземные транспортные сооружения: Учеб.пособие для вузов». - М.:
Стройиздат, 2004.
.Туренский Н.
Г., Ледяев А. П. «Строительство тоннелей и метрополитенов. Организация,
планирование, управление: Учебник для вузов»/ Под ред.Н. Г. Туренского. - М.:
Транспорт, 2007.
.Маковский Л.
В. «Расчет технологических параметров при строительстве тоннелей»: Методические
указания по курсу ”Проектирование и строительство тоннелей ”. - М.: МАДИ(ТУ),
1994.
. Кочерженко
В.В «Тенхнология возведения подземных сооружений». 2000г.
. Конюхов
Д.С. 2004г. «Использование подземного пространства».
. Конюхов
Д.С. 2005г. «Строительство городских подземных сооружений мелкого заложения».
. Давыдов
С.С. Стройиздат 1996г. «Расчёт и проектирование подземных конструкций».
. В.П.
Абрамчук, С.Н. Власов, В.М. Мостков ТА Инжиниринг Москва 2005 г. «Подземные
сооружения»