Введение к работе
В диссертации, представленной в форме научного доклада, дается краткое содержание ц обобщение опубликованных 1968-1997гг. работ и изобретений автора по результатам выполненных им научных исследований и проектно-хонструкторсхих разработок.
Актуальность проблемы
Развитие больших городов, имеющих метрополитены, приводит к разветвлению сети и росту пересечений линий метрополитена в узлах пересадки, к необходимости поиска новых наиболее оптимальных планировочных и конструктивных решении пересадочных узлов с целью повышения удобства н комфортности пассажиров, снижения затрат времени на переездку и в целом на поездку, уменьшения транспортной усталости населеній, увеличения свободного личного времени горожан.
Не меньшее значение имеет разработка компактных пересадочных узлов для увеличения КПД освоения городской территории, рационального комплексного использования подземного пространства, уменьшения отрицательного влияния подземных выработок на устойчивость породного массива и осадку дневной поверхности, особенно в районах плотной городской застройки, исторических и культурных памятников.
При разработке Перспективных схем развития метрополитенов, а также тесно связанных с ними Планов комплексного освоения подземного пространства городов, одним из существенных условий успеха является наличие большого выбора эффективных планировочных и конструктивных схем пересадочных узлов метрополитена, что позволяет квалифицированно спланировать как саму перспективную сеть метрополитена, так к примыкающее к нему подземное пространство, заблаговременно учесть эту перспективу при застройке новых и реконструкции старых районов разминающихся городов.
Поэтому научное обоснование и разработка новых планировочных схем, конструктивных и технологических решений пересадочных узлов метрополитена, эффективных методов и механизмов для их сооружения, при комплексном освоении подземного пространства, является актуальной научно-технической проблемой, имеющей важное значение для развития крупнейших городов России.
Актуальность проблемы подтверждается также включением се в Комплексную целевую научно-техническую программу на 1988-1990 и до 2000 года по достижению высшего мирового технического уровня в транспортном строительстве, раздел "Строительство тоннелей и метрополитенов", задания ТМ.04.04. "Разработать и внедрить эффективные конструкции станций метрополитенов глубокого заложения односподчатого и колонного типа" (1988-1995 гг.) и ТМ.05.05. "Разработать и применить эффективные обьемно-иланировочные решения и конструкции сооружений, обеспечивающие рациональное использование подземного пространства при строительстве метрополитенов" (1995-1997гт.).
Цель работы заключалась в научном обосновании, разработке, исследовании и внедрении в пракпису проектирования и строительства новых планировочных схем и конструкций, механизмов и технологий строительства пересадочных узлов метрополитена, обеспечивающих повышение пропускной и провозной способности метрополитена, комфортность и экономию времени пассажиров, компактное и комплексное освоение подземного пространства городов.
Идея работы: расширяя область применения хорошо зарекомендовавшего себя в подземном строительстве принципа сооружения сборных несущих конструкций с обжатием их в породу, создать принципиально новые высокоэффективные н удобные для пассажиров конструкции пересадочных узлов метрополитена.
Задачи исследований:
анализ существующих объемно-планировочных н конструктивных решений пересадочных узлов метрополитена глубокого заложения и их классификация;
обоснование направлений совершенствования существующих типов пересадочных узлов;
разработка новых высокоэффективных конструкций пересадочных узлов метрополитена, технологам и механизмов для их строительства;
комплексные исследования новых конструкций аналитическим методом и на моделях из эквивалентных материалов;
разработка рекомендаций и нормативных документов для возведения новых конструкций пересадочных узлов;
внедрение новых конструкций в проектирование и строительство метрополитенов, исследования в иатурньп условиях поведения основных элементов конструкций и окружающего породного массива, разработка рекомендаций по дальнейшему совершенствованию конструкций и методов нх строительства;
разработка перспективных предложений по комплексному использованию подземного пространства на базе нозых конструкций пересадочных узлов метрополитена глубокого заложения.
Методы исследований. В работе использован комплекс методов, включающий анализ и научное обобщение производственного опыта проектирования и строительства пересадочных узлов метрополитена, расчет-но-аналитический метод, лабораторные исследования на физических моделях из эквивалентных материалов, эксперименты в производственных условиях при строительстве односводчатых станций и объединенного пересадочного узла на линиях метрополитена глубокого заложения.
Автор защищает;
классификацию пересадочных узлов метрополігтена на линиях глубокого заложения и научно-обоснованные рекомендации по выбору типа пересадочных узлов при строительстве новых линий;
результаты исследований деформаций породного массива, устойчивости забоя и горного давления на временную крепь при сооружении сводов большого пролета, с обжатием их при монтаже в породу;
принципиально новые, разработанные на уровне изобретений, конструкции объединенных пересадочных узлов метрополитена глубокого заложения;
результаты комплексных исследований на физических моделях и при экспериментальном строительстве первого в отечественной практике объединенного двухъярусного пересадочного узла на две линии метрополитена;
новые технологии и комплексы механизмов для индустриального строительства пересадочных узлов глубокого заложещш;
щ гдложения по применению новых перспективных конструкций и технологии строительства объединенных пересадочных узлов метрополитена для целей комплексного использования подземного пространства.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:
комплексным подходом к изучешио и решению проблемы строительства пересадочных узлов метрополитена;
сходимостью результатов, полученных различными методами математического и физического моделирования па моделях из эквивалентных материалов с данными натурных исследований при строительстве первой в России двухъярусной пересадочной станции метрополитена глубокого заложения в С.-Петербурге;
- положительными результатами внедрения рекомендаций и выводов
автора в практику проектирования и строительства метрополитена.
Научная новизна и практическая значимость работы
На основе анализа практики и тенденций в строительстве метрополитенов разработана классификация пересадочных узлов метрополитена на линиях глубокого заложения и даны научно-обоснованные рекомендации по выбору типов пересадочных узлов при проектировании и строительстве новых линий.
При строительстве н на моделях из эквивалентных материалов выявлены закономерности проявления горного давления на временную крепь при сооружении сводов большого пролета в протерозойских глинах, предложена методика ее расчета и сформулированы основные требования к механизированному агрегату для разработки калоттной прорези и монтажа сборного свода с разжатием в породу.
Предложены на уровне изобретений, разработаны, исследованы и внедрены в проектирование и строительство принципиально новые конструкции и технологии сооружения пересадочных узлов, что является новым прогрессивным направлением в области пересадочных узлов метрополитена на линиях глубокого заложения.
Совокупность приведенных о работе научных результатов можно классифицировать как решение крупной научной проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение, внедрение которой вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса в области метростроения.
Личный вклад автора cocroirr:
в разработке классификации пересадочных узлов на линиях глубокого заложения;
в постановке и проведении лабораторных и натурных (при строительстве) исследований анкерной крепи в протерозойской глине к нанря-
женно-деформированного состояния породы при сооружении сводов большого пролета па односводчатых станциях;
в исследовании зависимости горного давления на временную крепь от ряда технологических факторов и выработке эмпирических формул для аналитического его определения;
в разработке новых конструкций пересадочных узлов, технологий и механизмов для их строительства;
в постановке теоретических и лабораторных исследований по теме работы, анализе результатов исследований, в теоретическом обобщении и обосновании защищаемых положений;
во внедрении результатов исследований в практику проектирования и строительства;
в разработке рекомендаций по выбору типа пересадочных узлов при строительстве новых линий.
Автор выражает глубокую признательность профес эру, доктору технических наук Голицынскому Д.М. за научную консультацию, а также доктору технических наук Фролову Ю.С., всем сотрудникам кафедры "Тоннели и метрополитены" ц лаборатории моделирования тоннелей ЛИИЖТ'а (СПГУПС'а) за постоянную методическую помощь и поддергкку в ходе выполнения работы.
Реализация результатов работы осуществлялась в ходе проектирования її строительства 12-ти односводчатых станций метрополитена С.-Петербурга, при разработке Технико-экономического обоснования (ТЭО) метрополитена в г.Гавана (Куба), в ходе разработки "Комплексной схемы развития метрополитена в городах Саш.т-Петербурге, Одессе, Челябинске до 2010 г. " (в рамках "Схемы развития и размещения метрополитенов в СССР на период до 2010 г."), Технико-экономического обоснования (ТЭО) продления Фрунзенско-Приморской лньаи метрополитена С.-Петербурга на юг, в разработке "Рекомендаций по проектированию и строительству
односводчатых станций в плотных устойчивых глинах типа протерозойских" (1979 г.), при разработке "Технологических карт-схем сооружения горных транспортных тоннелей" (1985 г.) н рабочей документации двухпутного железнодорожного Мысового тоннеля на побережье оз. Байкал, "Руководства по комплексному использованию подземного пространства при строительстве и реконструкции метрополитенов" (ЦНИИС, 1996 г.), при составлении "Схемы размещения объектов городской инфраструктуры и многофункциональных комплексов при освоении подземного пространства Санкт-Петербурга", в пионерных разработках - предложениях по созданию подземных ядерных электрических и тепловых станций, а также в предпроектных предложениях "Инженерно-технические решения по обращению с радиактивиыми отходами (РАО) и отработавшим ядерным топливом (ОЯТ) в Ленинградском регионе. Подземный комплекс".
Результаты работы использовались при разработке технической документации (рабочее проектирование, временные технические условия) и при строительстве двухъярусного пересадочного узла метрополитена "Спортивна*!" в С.-Петербурге (1988-1996 гг.).
Изобретения автора в части конструкций, комплекса механизмов и методов строительства внедрены при строительстве ряда станции Петербургского (Ленинградского) метрополитена в период 1975-1996 гг.
Апробация работы
Основные результаты докладывались на Всесоюзном совещании "Новая технология и оборудование для строительства подземных сооружений" (Киев, IV-1974 г.), на Технико-экономическом Совете Главмстрополи-тена СССР (IX-1987 г.), научно-технических советах Мшггранстроя СССР (1988,1990, 1991), Госстроя СССР (1988 г.), Межрегиональном научно-техническом симпозиуме "От качественного проекта к совершенному подземному сооружению" (Москва, 1993 г.), научно-технических конференциях "Комплексное использование подземного пространства Северо-Западного
региона" (С.-Петербург, 1992 и 1994 гг.), на Всемирном конгрессе по тоннелестроению в Штутгарте (Германия, 1V-1995 г.), на Координационных совещаниях по строительству двухъярусной пересадочной станции "Спортивная" в Петербурге, на Международном симпозиуме "Транспорт в современных условиях" - ТрансТЭК-96 и научно-техническом семинаре "Новые технологии тоннелестроения России - 96" (С.-Петербург - 1996г.), на конференциях в Доме ученых АН С.-Петербурга, на кафедре "Тоннели и метрополитены" ПГУПС и на заседании НИЦ "Тоннели и метрополитены" ЦНИИС (март 1997 г.).
Публикации
Основные положения работы опубликованы в 46 печатных работах, в числе которых одна монография, учебник, справочник, рекомендации по проектированию, 13 изобретений СССР и 1 патент ЧССР.
