Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 . Особенности градостроительных и инженерно-геологических условий г. богота 11
1.1 Характеристика городской территории и рост численности населения 11
1.2 Главные характеристики транспортной системы города боготы 14
1.2.1 Инфраструктура и сеть автодорог 14
1.2.2 Количественный состав автомобилей в Боготе 20
1.2.3 Новая система массового городского пассажирского транспорта, «Тансмиленио» 21
1.3 Природные условия 24
1.4 Инженерно-геологические условия 25
1.4.1 Условия региональной геологии 25
1.4.2 Сейсмические условия 29
1.5 Обоснование необходимости строительства метрополитена в боготе 34
ГЛАВА 2. Обоснование трассы метрополитена в г. боготе 37
2.1 Пассажиропотоки и их особенности 38
2.2 Основание схемы линий метрополитена 42
2.3 Протяженность лиі іий и длина перегонов 46
2.4 Особенности трассы первой очереди строительства 50
ГЛАВА 3. Выбор и обоснование конструктивно-технологических решений при строительстве перегонных тоннелей на центральной части первой линии метрополитена в г. богота 55
3.1 Обоснование выбора типа очертания перегонных тоннелей 56
3.2 Технология строительства перегонных тоннелей щитовым способом 59
3.2.1 Анатз мирового опыта сооружения перегонных тоннелей метрополитена при щитовой проходке . 59
3.2.2 Рекомендации по щитовой проходке. 69
3.3 конструкции обделок перегонных то! ii шлей при закрытом способе производства работ 74
3.3.1 Общие сведения 74
3.3.2 Особенности конструкций сборных железобетонных обделок, в сейсмических условиях. 78
3.3.3 Рекомендации по конструктивному решению обделки перегонных тоннелей на центральной части первой линии метро 87
ГЛАВА 4. Исследование взаимодействия обделок с окружающим грунтом при землетрясениях методами математического моделирования 92
4.1 Анализ методов расчета обделок перег0ішых то! иіелей метрополитена на сейсмические воздействия 92
4.2 Исследования статическим методом кольцевой обделки 93
4.3 Исследование взаимодействия грунта и тоннельных обделок методами гидродинамики 101
4.4 Выводы и рекомендации для проектирования 119
Общие выводы 122
Список использованных литературнных источников 124
Приложения 132
- Инфраструктура и сеть автодорог
- Условия региональной геологии
- Основание схемы линий метрополитена
- Анатз мирового опыта сооружения перегонных тоннелей метрополитена при щитовой проходке
Введение к работе
Проблема общественного транспорта для густонаселенных столиц южная Америка сегодня стоит как никогда остро. Существующие системы автобусного и троллейбусного сообщения не в состоянии обеспечить нормальный рабочий ритм многомиллионных городов, в большинстве которых отсутствует трамвайное сообщение. Между тем общеизвестно, что единственным способом радикального решения транспортных проблем мегаполисов является сооружение метрополитена.
В Санта—Фе-де-Боготе, столице Республики Колумбия, с момента основания до первой половины XX века, развитие городского транспорта шло успешно и соответствовало уровню развития столицы с её инфраструктурой и ростом населения. После 40х годов XX века, вследствие гражданской войны, происходило массовое переселение из провинций в большие города, население столицы быстро увеличивалось и, в настоящее время, в Боготе уже насчитывается около 7 миллионов жителей.
В городе Богота существуют широкие современные проспекты с высокой пропускной способностью, имеющие до 6 полос для движения в одну сторону, однако в центре города располагаются узкие улицы, имеющие максимум 1 - 3 полосы для движения в одну сторону.
Количество зарегистрированных частных автомобилей в столице в последние годы, быстро возрастает, что является основной проблемой городского транспорта. При этом возникают вторичные проблемы, такие как, загрязнение среды, шум, повышение опасности для жизни, и т.д.
В настоящее время в Боготе было зарегистрировано более 900.000 частных автомобилей и только 31.000 автобусов.
Частные автомобили, занимая 95% пропускной способности местных дорог, транспортируют только 20% населения. Автомашины затрудняют передвижение пешеходов, движутся с низкой скоростью, загазовывают атмосферу, создают проблему парковки в неразрешенных местах. Каждый год в эксплуатацию вводится 50.000 новых машин. Это значит, что для их нормального движения необходимо строить ежегодно более 1000 км новых полос дорог.
Состав городских автобусов в городе Богота, на 25 Августа 2002 г.
Представленные данные не распространяются на автобусы новой системы «Трансмиленио» (TransMilenio)
72% боготинцев ездят на автобусах, а каждый человек в среднем тратит один час и пять минут на путь со средней скоростью 12 км/ч. Согласно статистическим данным, боготинец тратит 16% своего времени на передвижение в транспорте, это значит, что к 70-летнему возрасту каждый боготинец затратит 10 лет своей жизни. Считается, что для решения транспортной проблемы необходимо изменить настоящую систему, в которую должен быть включен метрополитен.
Мэрия Боготы пытается вводить экстраординарные правила движения для решения транспортной проблемы. К ним относится правило «Пик и номер», по которому запрещается эксплуатация частных автомобилей с определённой последней цифрой регистрационного знака (номера) по конкретным дням недели. А также реверсирование полос движения, когда транспортная магистраль в часы пик открыта только в направлении к центру города или к спальному району. Кроме того, возникают вторичные проблемы, такие, как загрязнение, шум, повышение опасности для жизни, неудобства, и т.д. Сложилось крайняя необходимость модифицировать современную систему транспорта.
Предложения о создании общей транспортной системы для Боготы относятся к 1947 году, когда мэр столицы Фернандо Масуэра Бильегас представил бюджет предполагаемой линии городского сабвэя.
Первое детальное изучение и разработка предварительного проекта системы метрополитена было проведено в 1981 году, в связи с заключением договора Мэрии Боготы с международной группой консультационных предприятий, специализирующихся на городском пассажирском транспорте: «INECO» (Инженерия и Экономика Транспорта Испании), «SOFRETU» (Французское Общество Изучения и Реализации Городского Транспорта) и «Consultorfa у Sistemas
1. новая система автобусного общественного транспорта в Боготе. Ltda» (Консультирование и Системы ЛТД, Колумбия), которые наметили пути реализации системы общественного транспорта для Боготы.
Среди базовых аспектов, разработанных в данном проекте, рассматривались вопросы, включающиие привязку автобусного сообщения к линии метрополитена, а также приоритетные пассажиропотоки.
По проекту предусматривалось, что приоритетная линия метрополитена будет иметь длину в 21 км, из которых 7,4 км пройдут по поверхности и 13,6 км будут подземными. Линия должна была иметь 23 станции, в том числе 6 наземных и 17 подземных.
Второе детальное изучение предварительного проекта системы метрополитена, интегрированной в сеть автобусного сообщения, было осуществлено международной группой предприятий Ingetec, Bechtel и Systra.
На этом этапе, включающем наземные и подземные участки трассы первой линии метро в Боготе, был поставлен вопрос о необходимости продолжения инженерных исследований на более детальном уровне.
В представленной таблице приведены основные проекты и исследования по системам общественного транспорта и метрополитена в столице Колумбии, городе Санта-Фе-де-Богота.
Схема первой линии метрополитена Боготы представлена на рисунке 1.6 Линия имеет длину 30 км, состоит из трех различных участков: северный участок, вначале планировавшийся как тоннель неглубокого заложения, однако, в ходе развития проекта, был выбран альтернативный вариант виадука. Длина около 10 км, на участке запроектировано 7 станций. центральный участок, относящийся к подземной части линии. Длина около 7,5 км, максимальная глубина заложения 44 м, 6 подземных станций.
3. южный участок, виадук длиной около 12 км, насчитывает 10 станций. Наиболее сложным участком является центральный, пересекающий историческую зону города и связанный с проходкой тоннелей в сложных инженерно-геологических условиях. Для него необходимо разработать основные конструктивные и технологические решения перегонных тоннелей метро, обеспечивающие безопасное выполнение проходческих работ и надежность подземных сооружений в период их эксплуатации. Этому вопросу в основном и посвящена данная работа.
В настоящее время в Боготе эксплуатируется новая система общественного транспорта в Боготе, которая называется «Трансмиленио». Она заключается в следующем:
Используются современные модели автобусов вместимостью до 160 пассажиров, движение которых производится по закрытым для других видов городского и индивидуального транспорта магистралям, что существенно сокращает время прохождения маршрута.
Создана инфраструктура, обеспечивающая бесперебойную эффективную работу транспортной системы. Она включает в себя эксклюзивные магистрали и полосы движения на общих магистралях, специально оборудованные станционные комплексы, пересадочные узлы, гибкую систему предоплаты.
Несмотря на введение новой системы «Трансмиленио» массового транспорта, которая призвана решать современные проблемы транспорта в столице Колумбии, это проблема может быть решена только путем сооружения линий метрополитена. Инфраструктура системы «Трансмиленио» будет только интегральной частью будущей запланированной системы транспорта вместе с линиями метрополитена.
Практика мирового метростроения и опыт эксплуатации метрополитенов в 100 городах различных стран и континентов убедительно доказывает, что для эффективного решения транспортной проблемы в городах с населением, превышающим миллион жителей, другой альтернативы метрополитену нет. Как показывает опыт организации общественного транспорта крупных и крупнейших городов мира, при самых благоприятных дорожных условиях, автобусы и троллейбусы могут перевозить только от 3-х до 6-ти, а сочлененные — до 10-ти тысяч пассажиров в час в одну сторону. При этом скорость сообщения остается весьма незначительной (15-17 км/ч.). Линии метрополитена не только разгрузят улицы города, но и обеспечат в два -три раза большие скорости сообщения, обслуживая пассажиропотоки от 25 до 40 тысяч пассажиров в одном направлении (при 4-х и 5-ти вагонах в составе поезда).
Необходимость развития транспортной системы города зависит от его величины, которую по современной классификации устанавливают по численности жителей, так: крупные - 250-500 тыс., крупнейшие - более 500 тыс. человек. В последние годы в самостоятельную группу выделяют города с населением более 1 млн. человек.
В настоящее время решение транспортной проблемы города, путем организации массовых пассажирских перевозок на метрополитене, должно осуществляться на строго научной основе. Мировой опыит проектирования и строительсва метрополитенов на сегодняшни день действително очень большой, так почти в 100 городах более чем 30 стран мира эксплутируется метрополитены. Первая в мире линия метрополитена была открыта 10 января 1863 в Лондоне по проекту Чарля Пирсона. Длина первой линии Лондонского метрополитена составляла 3,6 км и была задействована с применением паровозной тяги, как самого совершенного вида тяги того времени. Так как в те времена во многих странах мира железная дорога уже получила признание, предложение лондонского сооружения подземной городской железной дороги нащло горячих сторонников. Эксплуатация первого метрополитена значительно осложнялась большой задымленностью, удаление дыма из тоннелей было одной из самых сложных проблем. Но, несмотря на эти препядствия, первый метрополитен показал большие преимущества перед наземным транспортом и стал быстро развиваться. К наиболее крупнейшим метрополитенам мира относятся:
Очень важную роль в развитии системы метрополитенов сыграл советский опыт строительства метро. С 30-х годов в СССР былы построены более 500 км линий и более трёхсот станций метро. Первые работы по строительству метрополитена были опубликованы в России еще в 1904 г. инженером П.И.Балинским. В дальнейшем большой вклад в разработку различных аспектов этой проблемы внесли такие ученые и специалисты России, как П.И.Балинский, А.Н. Пассек, Ю.А. Лиманов. В.Л. Маковский, В.П. Волков, Е.А. Демешко, В.Е. Меркші, И.Я. Дорман, Д.М. Голицьшский, Ю.С. Фролов, А.П. Ледяев, Н.С. Булычев, Н.Н. Фотиева, С.Н. Власов, Н.И. Кулагин, В.Н. Александров, О.В. Тимофеев и др.
В центральной части крупнейших городов в условиях плотной застройки, при наличии архитектурных, исторических памятников и разного рода охранных зон, при необходимости пересечения значительных по глубине и ширине водотоков, как правило, строят линии метрополитена глубокого заложения, несмотря на высокую стоимость и значительные трудозатраты. В этой ситуации находится центральная часть города Боготы, где необходимо проектировать линию метрополитена при условии, что она должна быть подземной, а для ее проекта должны быть приняты во внимание важные аспекты, учитывающие особенности инженерно-геологических условий, гетерогенность грунта и свойств материалов, связанных с геотехническими и сейсмическими факторами. Поэтому вопросы выбора оптимальных конструкции и технологии сооружения тоннелей метрополитена приобретают особое значение.
Инфраструктура и сеть автодорог
На протяжении всей истории развития г. Богота отмечается тенденция к росту городского строительства и модернизации транспортных средств, причём некоторые из них уже не существуют, например сеть трамваев, и старые железные дороги, которые связывали город с портами, и другими городами Колумбии. Сегодня они практически используются только, как туристические средства. Социально-политические и экономические причины определили существование различных планов развития путей сообщения для города Богота. (Рис.1.3.). В настоящее время, существующий План Территориального Развития Боготы (ПТР) определяет, общую систему подвижности города, которая состоит из следующих подсистем: 1) Автодороги, 2) Транспорт и 3) Общественное пространство. Структура автодорожной системы столицы состоит из четырех различных сетей и её пересечений (Рис 1.4). Артериальная главная сеть автодорог: Сеть наиболее высокого уровня, которая является основой перемещения населения. Она состоит из трех подсистем: исторического центра города, регионов и транспортных связей город - регион. Артериальная дополнительная сеть: соединяющая подсистемы артериальной главной сети, и облегчает перемещение городского населения на средние и длинные расстояния. Средняя автодорожная сеть: представляет участки магистралей, которые объединяют главную артериальную и дополнительную сети, обеспечивая перемещение населения в город на уровне региона. Местная сеть: представлена участками улиц, которые обеспечивают доступ населения к отдельным зданиям и сооружениям.
Пересечения: Осуществляются на одинаковом или разных по высоте уровнях. Пересечения регулируют транспортные потоки различных дорог, увеличивая пропускную способность транспорта и сокращая количество возможных аварий. В 1996 году, сети дорог Боготы, составляли 10.700 километров полос автодорог, а в настоящее время составляет уже более 15.000 километров. Рис. 1.3. Историческое развитие путей сообщения Боготы. План BRUNNER _ 1936 План SCA _ 1945-1948 План LE CORBUSIER _ 1951 Плон "Богота", этап I _ 1957 План "Богата", этап !_ 1961 Этап II _ 1972 План 1975-1978 Закон разбития 2 _ 1980 а Рис. 1.4. Автодорожная система города Богота Артериальная главная сеть Подсистема исторического центра Подсистема регионов Подсистема транспорних связей город-регион Артериальная дополнительная сеть дорога дополнительной сети пересечение Экологическая зона В 1999 году, в Институте Городского Развития Боготы, создана электронная система информации о сети дорог. Система транспорта Боготы (рис. 1.5) состоит из следующих компонентов: 1. Первая линия метро (ПЛМ) 2. Линии движения автобусов системы «Трансмиленио» 3. Дороги для велосипедистов 4. Пригородные поезда 5. Система городской парковки автобусов 6. Автотранспортные вокзалы В настоящее время реализуются работы по строительству компонентов 2,3,5, кроме того, реализованы улучшения в существующем автотранспортном вокзале пассажиров. В дальнейшем предполагается строительство компонентов 1,4, и терминала для транспорта товаров. Система городского пространства состоит из следующих компонентов: 1. Площади и площадки 2. Сеть тротуаров 3. Сеть пешеходных дорог 4. Разделительные зоны и полосы земли между зданиями и дорогами 5. Прогулогные зоны и аллеи 6. Пешеходные мосты (150 мостов) и тоннели. Анализ автодорожной системы Боготы. Сеть существующий в Боготе автодорог достигает 15.041 км, из которых 94% (14.116 км) относятся к автодорожной системе и 6% (925 км) к системе транспорта «Трансмиленио». Классификация автодорог, составляющих автодорожную систему, представлена на рисунке 1.6.: Рис. 1.5. Состав автодорожной сети Боготы. Артериальная сеть автодорог Главная и Дополнительная 16% Местная сеть улиц 47% Средняя автодорожная сеть 37% Рис. 1.6. Система Транспорта города Богота. проект метрополитена Первая линия Метро (ПЛМ) — Портапя Станция Метро Артер. полосы автобусов Линнии движ. автовусов Портальные станции Перефуэные станции Дороги для велосипедистов Главная дорога Средняя дорога — Экологическая дорога Дополнительная дорога Пригородные поезда Богота - Л а Каро -— Богота - Поэкера Центральная часть Автотранспорнии вокзал Местная сеть улиц 6.594 Кт-СаггН Поврежденное состояние 54% Рис. 1.7. Диагноз автодорожной системе Боготы Поврежденное 7% Артериальная сеть 2.345 Km-СагviI Хорошее 39% Хорошее состояние 33% Нормальное 13% Диагноз автодорожной системы Боготы, показывает, что только 71.36% автодорог, находятся, в нормальном или слегка поврежденном состоянии, несмотря на финансовое вложение последних лет. Необходимые работы и финансовые вложения по срокам (короткий, средний, длинный) связанные с реконструкцией, реабилитацией и содержанием автодорожной системы Боготы, определены во времени до 2009 г. и представлены в табл. 1.2. Таблица 1.2. Развитие необходимых средств для содержания автодорожной системы. Срок Год Вид работы диагноз в январе Финансовое вложение (миллионы $US) Выполнение% состояние км-полоса % Необходимое Бюджет I 8 содержание хорошее 4 009,38 28% 164,64 7,62 4,63% реабилитация нормальное 3 849.68 27% 744,46 12,73 1,71% Реконструкция поврежденое 6 256,69 44% 1 714,87 14,99 0,87% Всего 14115,75 100% 2 623,97 35,33 1,35% г содержание хорошее 3 575,37 26% 150,17 10,81 7,20% реабилитация нормальное 3 534,72 26% 719,55 34,37 4,78% Реконструкция поврежденое 6 661,58 48% 2 020,09 25,02 1,24% Всего 13 771,67 100% 2 889,81 70,21 2,43% содержание хорошее 3114,00 23% 130,79 14,17 10,84% реабилитация нормальное 3 312,72 25% 664,88 27,32 4,11% Реконструкция поврежденое 7 089,45 52% 2 155,71 8,34 0,39% Всего 13 516,17 100% 2 951,38 49,83 1.69% I 3" о3 содержание хорошее 2 903,07 22% 121,93 16,59 13,61% реабилитация нормальное 2 882,33 22% 567,86 24,23 4,27% Реконструкция поврежденое 7 453,59 56% 2 273,20 7,04 0,31% Всего 13 238,99 100% 2 962,98 47,87 1,62% см содержание хорошее 2 718,66 20% 114,18 17,42 15,26% реабилитация нормальное 2 849,90 21% 551,10 25,44 4,62% Реконструкция поврежденое 7 771,05 58% 2 374,70 7,40 0,31% Всего 13 339,61 100% 3 039,99 50,26 1,65% CD Оо см содержание хорошее 2 554,31 19% 107,28 18,29 17,05% реабилитация нормальное 2 782,98 21% 529,92 26,71 5,04% Реконструкция поврежденое 8 082,32 60% 2 476,81 7,77 0,31% Всего 13 419,61 100% 3114,01 52,77 1,69% г . о о см содержание хорошее 2 427,78 18% 101,97 19,21 18,84% реабилитация нормальное 2 688,85 20% 505,27 28.05 5,55% Реконструкция поврежденое 8 382,98 62% 2 577,60 8,15 0,32% Всего 13 499,61 100% 3 184,84 55,41 1,74% Ї Sо содержание хорошее 2 333,31 17% 98,00 20,17 20,58% реабилитация нормальное 2 576,80 19% 478,59 29,45 6,15% Реконструкция поврежденое 8 669,51 64% 2 675,51 8,56 0,32% Всего 13 579,62 100% 3 252,10 58,18 1,79% см содержание хорошее 2 266,08 17% 95,18 0,00% реабилитация нормальное 2 453,98 18% 451,00 0,00% Реконструкция поврежденое 8 939,55 65% 2 769,44 0,00% Всего 13 659,61 100% 3 315,61 0,00 0,00% Очевидно, что финансовые средства выделяются в основном не на обеспечение содержания автодорог.
Условия региональной геологии
Геология плоскогорья Боготы представлена осадочными породами мелового, третичного и четверных возрастов. Самые древние обнаженные породы представляют морские осадки (меловой песчаник), на которых располагаются крепкие грунты, образованные в третичном периоде. В конце третичного (plioceno) периода началось поднимание и формирование восточной горной цепи в центральной части которой находится плоскогорье Боготы. Этот район подвергался большому горному давлению, что вызвало образование складчатой структуры и образование озера, которое в четвертичный период постепенно заполнялось осадочными породами в виде песка, ила и глины. Плоскогорье Боготы ограничено горными разрушенными хребтами, переходящими в равнину. На рисунке (1.13), представлена геологическая колонка района плоскогорья Боготы, где показано положение слоев грунта их возраст и особенности формирования, а также литологический состав грунтов для каждого слоя. Геоморфология города подразделяется на несколько зон: плоская зона, где концентрируется большая часть населения и гористая малонаселенная зона, где размещается горная промышленность, а также зона не эксплуатируемая человеком (лесные запасы или парки), которая располагается, главным образом, на востоке и юге города. Плоская зона пересечена рекой Богота, притоками Туньхуелито, Фуча и Хуан-Амарижо, которые все текут в западном направлении. Гористая зона пересечена реками Туньхуелито, Сан-Франциско, и маленькими речушками, которые в плоской зоне используются, как каналы к главным рекам Богота и Туньхуелито. По геологии, город располагается на осадочных грунтах, образующих плоскогорье Боготы, окруженную возвышенностями из крепких грунтов типа песчаника, глин и конгломератов. (Рис. 1.14). Плоская зона в северной и северо-восточной части представлена главным образом пластичной глиной и однородным илом серого цвета. В южной части находятся илистые, глинистые и песчаные грунты с прослойками линз из песка и Рис. 1.13. Геологическая колонка района плоскогорья Боготы. ГУСТОТА(т) ЕДИНСТВО ЭПОХА ВОЗРАСТ(миллионы лет) ФОРМИРОВАННАЯСРЕДА ЛИТОЛОГИЯ Изменчивый 20 Аллювиальные отложения Holoceno 1 Ногагорная В берегах рек и речушках плоской части. Катившие пения, ил и глина. В плоской части, помещенный обычно в Зонах наводнения. Изменчивый 200 Ледяные отложения Holoceno 1 Ледяная Morrenas. lidita и arcillolita, плохо выбранные, до 3 мм. Диаметра в матрице ило-песко-глинистая желтая в серый цвет. Изменчивый 30 Coluviones Pletstoceno-Holoceno1 Ногагорная Coluviones в толстых слоях. Блоки и угловые куски из песчаника внутри матрицы из песко-ила или глины с высокой проницаемостью и низким сжатием. Изменчивый 60 Порода Тунхуельо Pleistoceno-Holoceno1 Паток-ледяная Речно-ледникые конусы . Блоки до 2 м диаметра, гальки, песка, ила и глины. Зерно-нисходящие к речным депозитам озер ледники. Изменчивый 320 Порода Сабана t Plioceitc-pleistoceno-Holoceno13 Озерный Горизонтальные или субгоризонтальные слои, мало укрепленный пластической серой зеленой глины, и в меньшей пропорции из-за слоев из глины, оравы, ила, песка, останков из древесины и слоев diatomita. Есть многочисленные слои вулканического пепла. Изменчивый 100-300 Порода Тилата Plioceno 13 Континента льная Галька, песок, ил, глина, орава и многочисленное количество вулканических очень маленьких частиц, в линзообразных, мало крегшенных слоях. Изменчивы й125-420 Порода ,Усме Еосело Superior 43 Наносная равнина Сниженная часть "arcillolita" серый цвет со случайными включениями из песчаника тонкого зерна. Верхняя часть содержит кварцевый песчаник толстого зерна и тонких конгломератов. находится в подпочве плоской части Боготы. Изменчивый 400-1800 Порода Регадера Eoceno Medio 50 Веера русл Кварцевый и кварц-фельдеспатый песчаник, мало цементируемая глиной, среднего зерна до толщины, в очень толстых слоях, и из-за слоев галечного конгломерата. Также есть тонкие слои arcillolita розовая или красноватая. К низкой части частые слои конгломератов галечное линзообразное, сублежит в плоской части Простыни Боготы. Изменчивый 800-2000 Порода Богота Paleoceno-Eoceno Inferior63 РавниныНаводнения Составленная почти исключительно из-за arcillolita перемешанная (серая, фиолетовая, красная), хорошо наслоенная, Представляет спорадические сводки угля. Изменчивый50 t00 Порода Качо Paleoceno 63 Меандринн ыереки Белый, желтый и красноватый, кварцевый песчаник, очень маленького зерна до конгломерата, плохо цементируемая оксидом из железа, в массивных слоях, с тонкими включениями arcillolitas серая, красноватая, хорошо прокатываемые в средней части паромы. Изменчивый250-1200 Порода Гуадуас Maastrichtiario-Paleoceno99 Побережье,к континентал ьной части Серый компактный, довольно наслоенный Arcillolita, arcillolita угля, слоев из песчаника, arcillolita перемешанная, и многочисленные слои угля помещенные к нижней и средней части пароды. субразделился с трех на пяти литологических уровнях с силой внутри соответствующей угленосной котловины, с основанием в присутствии толстых слоев из кварцевого песчаника изменчивого зерна. Изменчивый100-125 ПородаГуадалупе,НежнаяПесчаник Campaniano-Maastrichtiano135 Берег Побережья Очень слабые Кварцевый и фельдеспатый песчаник , белая -желтоватая, со средний до конгломерации зерно, со скрещенным наслоением, в тонких слоях даже очень толстые, слабо цементируемые, не обнажается во всей котловине простыни Боготы. Изменчивый150-200 ПородаГуадалупе,Разломанныйпесчаник Campaniano-Maastrichtiano135 Побережье Кварцевый белый или серый песчаник, очень тонкого зерна, с хорошей твердостью, в тонких слоях даже очень толстые, с тонкими включениями до гроссов слабой серой arcillolita, и слюда. Изменчивый85-200 Порода Гуадалупе, Глинистыйуровень Carapaniano-Maastrichtiano135 Побережье Прокатываемая Arcillolita, низкой твердости и слабое сопротивление, в танках слоях; и песчаник тонкого зерна до очень тонкого, субокругленный, хорошо выбранная, компактная, с толстым наслоением до очень толстой, имеет цвета , белый, серый и черный. Изменчивый300-160 Порода Гуадалупе, Твердый Песчаник Campaniano-Maastrichtiano135 Побережье Средние и толстые слои из песчаника бело-желтоватого цвета, с очень тонкого до среднего зерна , субокругленный, с наслоением очень тонкая до очень толстая, твердая, компактная, хорошо цементируемой из-за кремнезема.
Основание схемы линий метрополитена
В 2000 году, Правительство Боготы разработало План Территориального Развития Боготы (ПТР), который вызван необходимостью развития транспортной инфраструктуры столицы. ПТР определяет будущая оптимальная система транспорта Боготы (рис. 1.5 в главе 1), каторая включает Первую линию метро (ПЛМ). Концептуальный проект для метрополитена Боготы предлагает единственную линию, которая будет имеет длину 30 км, и состоять из трех различных участков, а именно: 1. Северный участок, в ходе проекта был выбран вариант виадука. Длина около 10 км, на участке запроектировано 7 станций. 2. Центральный участок, относящийся к подземной части линии. Длина около 7,5 км, максимальная глубина залегания 44 м, 6 подземных станций. 3. Южный участок, виадук длиной около 12 км, насчитывает 10 станций. Предложенный вариант носят предварительный характер. Авторы варианта вначале наметили места расположения станций, а, точнее вестибюлей, и затем эти пункты соединили по кратчайшему расстоянию. Следует отметить, что расстояния между станциями принято малым по всей длине линии. Это не соответствует принципам проектирования линий скоростного транспорта и связано со значительными финансовыми вложениями. Направление линии в том варианте выбрано без учета основных пассажиропотоков, не увязаны с главными городскими магистралями и плотностью населения по микрорайонам.
Предлагаемое решение, принятое в виде эскизной проработки, в большинстве случаев не учитывает то обстоятельство, что линия метро прокладывается, как правило, вдоль основных жилищных массивов, промышленной зоны и культурно-бытовых объектов, должна быть увязана с главными городскими магистралями. Не учтено также, что линия метрополитена формируют ось планировочных направлений перспективного развития городской застройки, а станции и пересадочные узлы метро, влияя на направление пешеходных и транспортных потоков, на расположение остановок наземного общественного транспорта, являются местами наиболее эффективного сосредоточения объектов массового тяготения населения, главных центров внутригородских связей.
Богатый опыт эксплуатации метрополитенов в крупных городах России и странах СНГ позволяет нам, при обосновании трассы линий метрополитена в Боготе, ориентироваться на основные показатели эффективности работы метрополитенов в этих городах.
Россия занимает третье место среди стран мира по количеству городов с действующими метрополитенами(6 городов) и четвертое по общей протяженности сети линий, уступая в первом случае США (11 городов) и Японии ( 9 городов), а во втором - США, Великобритании и Японии. В настоящее время метрополитены эксплуатируются в шести городах России -Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Новосибирске, Самаре и Екатеринбурге. Общая протяженноссть линий, действующих в этих городах, к 2000 г. Составила 401 км. В комплексной программе развития и размещения метрополитенов в городах России обосновано строительство метрополитенов еще в пяти городах - Омске, Челябинске, Красноярске, Казани и Уфе. В соответствии с разработанной Комплексной программой развития и размещения метрополитенов в городах России, было установлено, что эффективность действующих метрополитенов возможно только при развитой сети, состоящей из двух и более линий (Москва, Санкт-Петербург, Новосибирск). В таблице 2.4 приведены показатели работы метрополитенов в городах России и странах СНГ до распада СССР по данным на 1991г. (этот год принят нами для оценки работы метрополитенов как год относительной социально-экономической стабильности в стране).
Анализ показателей эксплуатационной деятельности метрополитенов представленных в таблице, свидетельствует о различной степени эффективности их работы. Там, где сеть состоит хотя бы из двух линий, эффективность работы метрополитена, как правило, выше. Это подтверждают показатели пассажиронапряженности линий и доли метрополитена в общем объеме перевозок городским транспортом в Москве, Санкт-Петербурге, Новосибирске, Минске, Ташкенте.
Средняя дальность поездки пассажиров в городах с развитой сетью метрополитена в 2,5 - 4,5 раза больше, чем в других. Особо следует отметить резкое увеличение численности работников по эксплуатации метрополитена с уменьшением эксплуатационной длины линий. Так, если при развитой сети линий на эксплуатации 1км занято 70-80 работников, то на линиях протяженностью 10-15 км занято от 90 до 100 человек. На одиночных линиях протяженностью до 5км численность работников по эксплуатации достигает 200 и даже более человек. С уменьшением количества линий и сокращением их общей длины заметно возрастает себестоимость перевозок.
Проектная практика подтверждает, что стандартная конфигурация генеральных схем линий метрополитена из трех диаметров с треугольником в центре, принятая на метрополитенах большинства городов СНГ, отвечает основным требованиям скоростного пассажирского транспорта на первом этапе проектирования. Такая система линий обеспечивает поездку пассажира не более чем с одной пересадкой. При указанной схеме возрастает плотность станций в центральной части города, что обеспечивает пешеходную доступность к объектам общегородского значения, позволяет разгрузить центр от наземного транспорта. Расположение пересадочных станций в вершинах треугольника способствует рассредоточению пассажиропотока в центральной пешеходной зоне. Для обеспечения кротчайших межрайонных связей и разгрузки центральных пересадочных узлов предусматривается кольцевая линия.
Анатз мирового опыта сооружения перегонных тоннелей метрополитена при щитовой проходке
Подземные линии метрополитена являются сложным комплексом инженерных сооружений, которые должны обеспечивать чёткую, удобную и безопасную эксплуатацию подземной транспортной системы, предназначенной для массовых скоростных пассажирских перевозок, надлежащие санитарно-гигиенические условия, единство функциональных и социально-эстетических требований. Технические решения и технологии строительного процесса должны выполнять: - высокое качество работ при наименьшей трудоёмкости строительства; - непрерывность производственного процесса на основе поточного метода ведения работ; создание удобных и безопасных систем комплексной механизации основных горнопроходческих и вспомогательных производственных процессов; - сокращение материальных, трудовых и энергетических ресурсов не только при строительстве, но и в период эксплуатации; - сведение к минимуму неблагоприятных воздействий процесса строительства на сложившиеся условия жизни города. Оптимальный выбор конструктивно-технологического решения строительства перегонных тоннелей первой линии метрополитена Боготы, производится на основании анализа инженерно-геологических условий по трассе линии и на мировом опыте строительства метрополитенов. Трасса первой линии строительства изначально может быть разделена на три части, каждая из них имеет сходные характеристики инженерно-геологических условий и глубины заложения трассы. К ним относятся: Первая - северо-западный участок расстоянием в 10 км имеет однородные инженерно-геологические условия. Перегонные тоннели проходят на слабых грунтах, которые состоят из пластичной, но достаточно устойчивой сухой глине и однородном иле. Глубина на этом участке 8 -10 м.
Вторая - центральный участок трассы (8 км) лежит в сложных условиях застройки, а также в зоне с густой сетью подземных коммуникаций и глубоких фундаментов отдельных зданий. Тоннели на этом участке необходимо проложить глубиной от 15 до 40 метров, кроме того, инженерно-геологические и гидрологические условия представляют собой самые неблагоприятные и разнородные на трассе. Трасса тоннелей на этом участке пройдет через два геологических вида грунта. Первый из них слабый, обводненный, неустойчивый грунт конгломератной породы. Второй - порода Боготы, состоящая целиком из пластичной, но достаточно устойчивой, сухой глины и суглинки.
Третья - юго-западный участок на расстоянии около 12 км проходит на твердых илистых, глинистых и песчаных грунтах. Глубина на этом участке 8-Ю м. Следующие анализы и направления для определения оптимального конструктивно-технологического решения перегонных тоннелей будут произведены на втором участке трассы, то есть в центральной части линии, имеющая самые сложные условия и максимальную глубину заложения перегонных тоннелей на трассе первой линии.
В будущих исследованиях будет необходима, повторно оценивать и обогатить предыдущее разделение на зоны первой линии метро Боготы. После этих изучения, оптимальное решение для каждого из участков трассы, могут использовать методическую, которую используем для этого центрального участка. Перегонные тоннели представляют собой участки тоннелей между станциями, в которых расположены главные путы. Пути разных направлений могут быть расположены в одном туннеле (Рис 3.1а) или путь каждого направления размещают в однопутном тоннеле (Рис. 3.16). Рис 3.1. Двухпутный (а), однопутный (б) перегонный тоннель. При закрытом способе работ в слабоустойчивых грунтах, независимо от глубины заложения, предпочтение отдают однопутным перегонным тоннелям. Эти тоннели, как правило, сооружают с помощью проходческих щитов. При открытом способе работ целесообразно располагать пути в двухпутном тоннеле, что позволяет разрабатывать один котлован.
Выбор между двумя однопутными перегонными тоннелями или одном двухпутном зависит в значительной степени от взаимного расположения путей и платформ на станции. Двухпутные перегонные тоннели наилучшим образом соответствуют станции с боковыми платформами, к станции же с островной платформой целесообразно подойти двумя однопутными тоннелями. В случае, если перегонные тоннели соединяют две станции с различными типами платформ, тогда возможен, переход однопутного тоннеля к двухпутному.
Переходя к рассмотрению обделок перегонных тоннелей метрополитенов, сооружаемых закрытым и открытым способами, необходимо отметить, что проектные и строительные организации стремятся постоянно совершенствовать их в целях улучшения существующих и создания новых конструкций обделок. Главные требования при сооружении перегонных тоннелей — сокращение сроков строительства, экономия материалов, снижение трудозатрат, обеспечение водонепроницаемости и надежность тоннельных обделок.
От способа сооружения тоннеля во многом зависит и форма его поперечного сечения. При закрытом способе производства работ в слабых, неустойчивых и водоносных грунтах наиболее распространена круговая форма. Сечения тоннелей, которое наилучшим образом отвечает условиям работы обделки тоннеля в этих условиях, воспринимающих казывающих значительное горное давление, и соответствующее очертанию проходческих щитов, имеющих, как правило, цилиндрическую форму. Круговая форма обделки тоннелей особенно экономична при сооружении однопутных тоннелей. В то же время, на многих метрополитенах мира круговому профилю отдают предпочтение и при сооружении двухпутных тоннелей закрытым способом. Например, на метрополитенах Франции и Испании, где значительная часть станций имеет боковые платформы.
При открытом способе работ сечение перегонных тоннелей целесообразно принимать более экономичного прямоугольного сечения. В этом случае, размеры секций перегонных тоннелей, зависят от габарита приближения строений. Габарит - это минимальный внутренний размер, который имеет сечение обеспечивающее нормальное движение поездов. В соответствии с установленными габаритами, минимальный внутренний диаметр обделки однопутных перегонных тоннелей кругового очертания на метрополитенах мира значительно различается по величине. Так, в России он равен 5,10 м, в Великобритании 3,57 м, в Германии -6,20 м, во Франции - 4,64 м, в Японии - 4,3 м. Для прямоугольного очертания, внутренние размеры обделок принимают в соответствии с габаритом приближения строений.
