Библиотека / Метрополитены / Организация и основные этапы строительства метрополитенов
Организация и основные этапы строительства метрополитенов
Обоснованием в необходимости строительства нового метрополитена или продления существующей линии служит интенсивность пассажиропотоков, когда провозная способность городского наземного транспорта в этом направлении оказывается недостаточной. Экономически целесообразным считается объем перевозок, составляющий в одном направлении не менее 6-6,5 млн. пассажиров в год на 1 км пути.
Прежде чем начать изыскание, проектирование и строительство метрополитена, разрабатывают технико-экономическое обоснование (ТЭО). Оно определяет необходимость строительства метрополитена, его ориентировочную стоимость и сроки окупаемости; намечает несколько вариантов трассы метрополитена.
Разработке технического проекта предшествуют изыскательские работы, которые включают в себя комплекс мероприятий, обеспечивающих привязку трассы метрополитена к единой общегосударственной триангуляционной системе, проведение инженерно-геологических и гидрогеологических работ.
Как строится метро
Геодезические изыскания включают в себя:
топографическую съемку района будущей трассы метрополитена;
наземную триангуляцию, полигонометрию и нивелирование; составляющие геодезическую основу всех съемочных и разбивочных работ.
Трасса будущей линии выбирается в зависимости от плотности городской застройки и наличия подземных городских коммуникаций. В старых густо застроенных частях города строятся трассы глубокого заложения, в новых районах, где четко прослеживаются основные транспортные магистрали, обычно проектируется трасса мелкого заложения и располагается вдоль основных магистралей. Станции строят на местах образования наибольших и концентрированных пассажиропотоков, а расстояния между ними зависят от густоты заселенности кварталов, наличия предприятий. Станции располагают друг от друга на расстоянии 1000-2000 м.
Особое внимание при проведении изысканий уделяют получению инженерно-геологических, гидрологических и климатических данных района строительства метрополитена. Без этого невозможно обоснованно подойти к выбору глубины заложения линии, проектированию плана и профиля трассы, несущих конструкций технологических устройств и к производству работ.
При недостаточно полном изучении района будущего строительства при ведении горных работ может произойти осадка поверхности и расположенных в районе строительства строений, поэтому в относительно простых в геологическом отношении районах строительства бурят три ряда скважин. Расстояние между рядами 50 м. Скважины в рядах располагают через 200 м в шахматном порядке. В сложных условиях расстояния между рядами — 25 м, а между скважинами в ряду — 50 м. В районах расположения станций бурят 6 скважин.
При строительстве и эксплуатации подземных сооружений наличие воды в горной породе, окружающей подземные сооружения, одно из важнейших препятствий, усложняющих ведение горных работ. Большие притоки подземных вод требуют постоянного водоотлива. Вынос водой грунта в забой приводит к увеличению горного давления, просадкам земной поверхности, заливанию тоннелей.
Как строят современное метро?
Агрессивные подземные воды приводят к разрушению бетона и коррозии металла. Из пробуренных разведочных скважин 1/3 оборудуются фильтрами. Определяется дебет воды, ее химический состав, температура и колебания уровня подземных вод, а также коэффициент фильтрации грунтов. Изыскания позволяют получить полную гидрогеологическую обстановку по трассе намечаемого строительства метрополитена.
Профиль линии метрополитенов определяется в зависимости от гидрогеологических и геологических условий на трассе, способа работ по сооружению тоннелей и эксплуатационных требований.
Линии метрополитенов располагают обычно на глубине, позволяющей вести работы открытым способом (со вскрытием поверхности) при минимальной толщине засыпки над перекрытием, соответствующей глубине промерзания грунта, или закрытым способом при минимальной кровле пород над тоннелем. При этом в основании тоннелей в обоих случаях должны залегать прочные породы.
Глубины заложения и положения линий метрополитена в плане, а также основные технические решения, принимаемые в проектах, обосновывают путем сравнения технико-экономических показателей конкурентных вариантов.
Технический проект должен учитывать новейшие достижения науки и техники, предусматривать возможность широкой индустриализации строительства на базе средств комплексной механизации и автоматизации, а также за счет применения прогрессивных сборных конструкций обделок станционных сооружений и перегонных тоннелей.
Станции метрополитенов в зависимости от геологических и гидрогеологических условий района строительства, густоты застройки и пр. могут иметь глубокое и мелкое заложения или быть наземными. По типам конструктивных форм станции подразделяются на однопролетные, двухпролетные, трехпролетные, многопролетные, односводчатые, двухсводчатые, трехсводчатые и многосводчатые.
Материалами для станционных обделок могут быть монолитный бетон, монолитный железобетон, чугунные тюбинги и стальные балки, железобетонные блоки сплошного и ребристого сечения.
По архитектурному оформлению станции отличаются не только по типам конструктивных форм, но и по стилю оформления.
При сооружении Московского метрополитена молодая Страна Советов строила не просто скоростную подземную рельсовую дорогу, какие были уже во многих городах мира, она строила подземный город — череду нарядных и сверкающих дворцов. В 30-х годах в распоряжении проектировщиков и строителей было не так уж много разновидностей отделочного камня. В настоящее время значительно расширился ассортимент отделочных материалов, открываются все новые месторождения, поэтому еще более красивыми и разнообразными по архитектурному оформлению становятся станции новых линий.
Перегонные тоннели метрополитенов проектируются в зависимости от ожидаемых нагрузок, физико-механических свойств пород и наличия грунтовых вод, и могут иметь обделку из чугунных тюбингов, железобетонных блоков, монолитного бетона или железобетона. Тоннели глубокого заложения имеют обычно круглое сечение, а мелкого заложения — прямоугольное.
Техническим проектом предусматриваются способы производства работ при сооружении станций и перегонных тоннелей. В крепких устойчивых породах применяют горный способ проходки, в легких и недостаточно устойчивых породах щитовой способ.
В тяжелых гидрогеологических условиях проектом предусматриваются различные способы закрепления грунтов: селикатизация, замораживание, «стена в грунте», свайное крепление, водопонижение и нагнетание в грунт цементного раствора.
Технический проект содержит также строительную документацию на электродепо, инженерный корпус и некоторые другие объекты.
После утверждения технического проекта в городе, где намечается строительство метрополитена, создается дирекция строящегося метрополитена, подчиненная главному управлению метрополитенов Министерства путей сообщения. Она осуществляет функции заказчика и финансирует стройку.
Параллельно создаются подрядные строительные организации, подчиненные Главтоннельметрострою Министерства транспортного строительства, которые сооружают все объекты метрополитена и доводят их до сдачи в постоянную эксплуатацию.
Строительство метрополитена, как и других строек, начинается с подготовительных работ. Прежде чем начать строить основные объекты (станции и перегонные тоннели), необходимо вынести инженерные сети с трассы метрополитена и создать строительную базу.
Все работы по выносу инженерных сетей из зоны производства работ (в случае открытого способа строительства), а также по созданию базовых стройплощадок, выполняются специализированными организациями с помощью городских служб, ведающих этими коммуникациями.
Параллельно ведется строительство промышленного узла базы стройиндустрии метростроителей, в который входит завод товарного бетона и сборного железобетона, рассчитанный на проектную потребность, управление механизации, склады базы комплектации и пр.
После сноса зданий и сооружений и выноса коммуникаций метростроители приступают к обустройству базовых площадок. Строятся производственные и бытовые сооружения — шахтный копер с эстакадой для уборки грунта и подачи блоков обделки в забой, санитарно-бытовой корпус, механические мастерские и др. При этом в качестве субподрядчика привлекаются городские стройуправления.
Перед началом проходки шахтных стволов и тоннелей выполняется большой объем работ по закреплению геоподосновы. С высокой точностью после неоднократной проверки разбивается ось метрополитена. Разбивку и закрепление оси делают в основном на цоколях домов и промышленных сооружений, кирпичных или бетонных столбцах с помощью металлических штырей.
При каждом тоннельном отряде, строительно-монтажном управлении и тресте создается маркшейдерская служба во главе с главным маркшейдером, которая круглые сутки ведет наблюдение за проходкой стволов и тоннелей. Кроме того, маркшейдеры дают исполнительную съемку проходки тоннелей и сооружения станций, ежемесячно и ежеквартально вместе с инспекторами заказчика готовят ведомости объемов выполненных работ для оплаты. Качество работ по сооружению метрополитенов во многом зависит от квалификации маркшейдеров.
Проходка перегонных тоннелей и сооружение станций глубокого заложения начинается с сооружения вертикального ствола шахты. У основания шахты сооружается околоствольный двор, обходные людские ходки, камеры для складирования различных материалов и конструкций и подходная выработка к оси трассы метрополитена.
По этим выработкам производится спуск людей к месту работ, подача конструкций и материалов, доставка грунта на поверхность. Подходная выработка заканчивается сооружением щитовой камеры на оси тоннеля (при щитовой проходке) или агрегатов для сборки обделки при горном способе работ. После монтажа необходимого оборудования для проходки тоннелей приступают к основным работам по строительству метрополитена: сооружению станций и перегонных тоннелей.
Раньше почти на всех первых линиях Московского метрополитена монолитные бетонные и железобетонные обделки возводились в деревянной опалубке, вручную. Сейчас монолитные обделки возводятся в сухих грунтах с помощью специального проходческого щита.
В устойчивых скальных породах при небольшом горном давлении применяется монолитный набрызгобетон на металлическую сетку, прикрепленную к породе анкерами либо таркретбетон из песчано-цементного раствора, который набрызгивается непосредственно на поверхность.
В настоящее время самой распространенной, позволяющей экономить металл, является сборная железобетонная обделка, которая изготавливается на заводах железобетонных изделий.
При горном и гидростатическом давлении грунтовых вод более 1 кгс/см² возводится обделка из чугунных тюбингов. Она считается самой дорогой из всех обделок. Широкое применение сборных железобетонных и чугунных обделок позволяет механизировать производство работ и сократить сроки строительства. Для тоннелей мелкого заложения, сооружаемых открытым способом, применяется прямоугольная цельносекционная или сборная железобетонная обделка.
Обделку станций выполняют из чугунных тюбингов, железобетонных блоков различной формы и других металлических конструкций.
Источник: www.metro.ru
Строительство метрополитена
Основным нормативным документом при строительстве метрополитенов в России является СНиП 32-02-2003 «Метрополитены».
Этапы строительства
При строительстве метрополитенов условно можно выделять четыре этапа:
- Инженерные изыскания;
- Проектирование;
- Строительство;
- Сдача в эксплуатацию.
Инженерные изыскания
На этом этапе происходит сбор сведений, необходимых для дальнейшей разработки технико-экономического обоснования, проекта и рабочей документации на строительство. В состав изысканий для строительства метрополитенов должны входить:
- инженерно-геологические;
- инженерно-геодезические;
- инженерно-экологические;
- другие виды изысканий по необходимости.
Проектирование
На этом этапе строительства на основании задания на проектирование, нормативных документов и данных инженерных изысканий осуществляется привязка сооружений метрополитена в плане и по глубине залегания, выбираются типы конструкций элементов и способы проходки подземных сооружений, составляется проектно-сметная документация. Если трасса туннеля проходит вблизи уже существующих объектов, то при необходимости разрабатываются методы инженерной защиты этих сооружений от шума, вибраций и блуждающих токов, возникающих при строительстве и эксплуатации линий метрополитена.
Строительство
Подземные линии
Способы строительства подземных туннелей и станций метро в целом аналогичны способам строительства других подземных сооружений. Различают «закрытый способ» строительства, без вскрытия дневной поверхности, и «открытый способ» при котором тоннели и станции строятся, соответственно, в траншеях и котлованах и после засыпаются грунтом.
Харьков. Строительство открытым способом Алексеевской линии в Алексеевской балке между существующей станицей «23 августа» и строящейся станцией «Алексеевская». Вид с Алексеевки в сторону Павлова Поля. Туннели не соединены. Справа оборванный пешеходный мостик через балку
Закрытый способ применяется при строительстве линий глубокого заложения, когда этого требуют гидрогеологические условия или необходимо сохранить ценную застройку в городах, а также когда применение открытого способа строительство сопряжено с экономическими потерями (например, в результате перекрытия уличного движения, переноса коммуникаций и т. д.), превышающими стоимость зарытого способа строительства. В иных случаях станции и перегоны мелкого заложения строят открытым способом. Для линий мелкого заложения в СНГ применяют также смешанный способ — станции сооружаются в котлованах открытым способом а тоннели межстанционных перегонов закрытым. Такой способ, естественно, сочетает в себе большинство достоинств закрытого и открытого способов строительства.
Сдача в эксплуатацию
Завершающий этап строительства, приём построенных объектов заказчиком. На этом этапе производится контроль соответствия фактических характеристик сооружений проектным.
Источник: dic.academic.ru
Как строят метро (60 фото)
В этом году Московскому метро исполняется 80 лет. Официальный день рождения столичной подземки отмечается 15 мая (тогда метро впервые открылось для жителей города), но первый технический состав прошел уже в феврале. Любопытный факт: в первый год с момента открытия стоимость проезда постоянно снижалась. Сперва с 50 копеек до 40, а затем и вовсе до 30.
Строительство первой линии било не то что мировые рекорды, оно выходило за пределы человеческих возможностей. Ветку общей протяжённостью 11,6 км, с 13 станциями и всем комплексом сооружений, было решено построить за три года. Для адских и авральных работ было привезено несколько тысяч заключенных, хотя и без них нашлось немало людей, готовых внести лепту в амбициозное сооружение. Все операции в шахтах — разработка, погрузка и размельчение породы, откатка вагонеток — производились без помощи машин. Сегодня эти первые станции красной ветки — одни из самых красивых и величественных, настоящее сердце московского метрополитена.
А как происходит рождение новых станций сегодня? Конечно, никто не ставит коммунистических рекордов, и не привлекает к работам осужденных. Тем не менее, строительство тоннелей глубоко под землей остается сложнейшей задачей. Об этом я подготовил большой и интересный пост.
Для начала стоит пояснить: станции метро бывают двух типов — мелкого и глубокого заложения. Первые строят в открытом котловане, для вторых роют шахту, и ведут все работы на большой глубине. Под катом я покажу оба типа на примере будущих станций московского метро — Петровского парка и Фонвизинской…
Станция Петровский парк — мелкого заложения. Видно, что глубина котлована не более 4-х этажей, некоторые подземные парковки находятся куда глубже. Распорки между противоположными стенами котлована называются расстрелы, они предотвращающую осыпание во время строительства:
Место для эскалатора. Хотя, судя по высоте, тут могли бы обойтись и ступеньками:
Станция планируется двухэтажной. Балконы по сторонам платформы чем-то напоминают те, что на Комсомольской:
Петровский парк — строящаяся станция будущего Второго кольца метро, которое пересечет все существующие радиальные ветки, но ближе к окраинам Москвы:
Тоннель метро сооружается тонеллепроходческим механизированным комплексом (ТПМК), работа которого напоминает движение червя под землей. По легенде, на идею изобретения проходческого щита английского инженера Марка Брюнеля навели наблюдения за движениями корабельного червя, прокладывающего себе дорогу в дубовой щепке.
Изобретатель заметил, что только лишь голова моллюска покрыта жесткой раковиной. С помощью ее зазубренных краев червь буравил дерево. Углубляясь, он оставлял на стенках хода гладкий защитный слой извести. Взяв этот принцип за основу, Брюнель запатентовал большой чугунный проходческий щит, который проталкивают под землей домкратами. Затем тоннель обкладывают тюбингом — это такой элемент крепления подземных сооружений:
Тюбинг для станций мелкого залегания представляет собой изогнутые бетонные плиты. Состыковка абсолютно герметична:
Землю вывозят специальным составом:
Кажется, по техническим рельсам особенно не накатаешься, но даже у такой элементарной «электротележки» куча элементов управления:
По словам строителей – на этом участке в основном глинистая почва:
Краном цепляют каждый вагон и поднимают на поверхность:
Землю высыпают в специальную яму, откуда несколько раз в день ее увозят на грузовиках.
Если не вдаваться в детали, на этом технология строительства мелких станций и заканчивается: щит прокладывает тоннель, а в открытом котловане в это время идет обустройство платформы и технических помещений будущей станции. Другое дело — станция глубокого заложения…
Станция Фонвизинская сегодня выглядит так. Это «дырка» в земле, на дне которой угадываться туннель будущего эскалатора:
Схема станции и линий метро на городской схеме:
Строительная площадка очень компактная. Это не удивительно — главная стройка идет под землей:
Желтое здание стоит прямо над стволом шахты. Этот колодец ведет прямиком к подземным работам:
Как видно на схеме (вид сверху), ствол шахты находится не над самой станцией, а немного в стороне. Колодец опускается метров на 60, и копают его вручную. Удивительно, но других технологий нет, только отбойный молоток и лопата.
Технические тоннели (выработки). Метро не начинают строить сразу с платформы станции. Сначала роют временные тоннели, которые идут вокруг будущей станции. По этим тоннелям вывозят землю и заводят оборудование.
Станционные тоннели. По ним будет ходить подвижной состав. Тоннелей два — в одну сторону, и в другую.
Платформа. Большой и высокий тоннель, из которого впоследствии сделают платформу станции. Его края граничат с тоннелями поездов.
Тягово-понизительная подстанция (ТПП). Важнейший стратегический элемент всего метрополитена, который подает напряжение на рельсы и, собственно, обеспечивает движение поездов.
Начальник участка подробно объясняет устройство станции на проекте, после чего мы спускаемся по землю, чтобы увидеть все своими глазами:
Левая и права клеть — это лифты в колодце шахты. По ним поднимают и людей, и оборудование:
Лифтами управляют люди из соседнего здания, где установлена гигантская лебедка. Обратите внимание на тормозные барабаны, очень похожи на автомобильные:
Клеть опускается и поднимается очень быстро — 3 метра в секунду. Дверей нет, есть ручки за которые можно держаться при движении. Кнопок, как в домашнем лифте тут нет, все управляется вручную людьми (все-таки, не в подвал спуститься):
Под землей работает от 800 до 1000 человек. Каждый сотрудник имеет свой номер и фишку на общем стенде. При спуске он обязан повернуть фишку красной стороной, а при выходе — зеленой. Таким образом, в случае ЧП можно моментально определить сколько человек находится в шахте и кто именно:
Мобильники под землей не работают, вся связь ведется через такие аппараты — шахтофоны. Выглядит просто и надежно, как советский танк:
Внизу этот аппарат выглядит так. Сомневаюсь, что через восьмерку можно выйти на межгород:
Первое, что видим, спустившись под землю — технологический тоннель. Его, а также все остальные подходные выработки засыпят после окончания строительства. Все временные тоннели оснащаются рельсами; грузы, инструменты и землю перевозят по ним:
Секции с рельсами собираются словно детская железная дорога. Да и выглядят примерно так же, только в масштабе 1:1
По миниатюрным рельсам движутся миниатюрные электропоезда. Если в детстве вы фанатели от железной дороги — обязательно приходите сюда работать
Питаются они, как трамваи от электропровода, и лучше к нему не притрагиваться руками:
Вагончики носятся довольно энергично:
Рельсы ведут прямо в лифты, откуда вагон можно отправить на поверхность. Есть технический отсек, куда поднимают вагончики и опорожняют в специальный контейнер (его потом увозят на утилизацию). Огромный ершик слева сгребает грязь с поворотного механизма:
Еще один технологический тоннель опоясывает станцию. Его тоже ликвидируют на финальном этапе, а пока тут ездят тележки:
По нему мы попадаем в главную зону — будущую платформу станции. В отличие от станции мелкого заложения, тут используют не бетонный тюбинг, а чугунный, способный выдержать сильнейшее давление:
Стягиваются элементы вот такими болтами:
Три тоннеля, соединенных между собой проходами — скелет будущей платформы станции:
Центральный тоннель, в котором будет перрон немного больше, чем тоннели с поездами:
Станции глубокого залегания не «копают», а прокладывают с помощью направленных взрывов. Тонеллепроходческий щит на этой станции бесполезен, грунт очень плотный.
Это конец платформы, откуда пойдет эскалатор на поверхность:
Хоть на фото непонятно, это диагональный тоннель эскалатора, который ведет вверх:
Справа чугунные трубы, через которые пойдет электрика:
Самый высокий тоннель — ТПП, высотой на три этажа:
Женщины под землей не работают. Спуститься могут лишь в одном случае, если женщина — маркшейдер (специалист по проведению пространственно-геометрических измерений в недрах земли):
Перед тем как вернуться в лифт, нужно обмыть сапоги от грязи:
А это станция Котельники. Она почти готова, осталось только навести финальный марафет. Уже этой весной она примет первых пассажиров:
Турникеты. Пока есть возможность проходить без карточки:
Эскалаторы. С одной стороны идут отделочные работы:
С другой стороны уже все готово:
Освещение работает «вполсилы», но с открытием станции тут станет намного светлее:
Поскольку станция неглубокая, платформенная ее часть похожа на железобетонную коробку:
При этом перегонный тоннель круглый и выложен бетонным тюбингом (он прокладывался с помощью проходческого щита):
Все стены в коммуникациях и проводах:
ТПП есть и в Котельниках. Это святая святых, строго режимный объект. Пока он не работает, нам разрешили войти внутрь. Внешне этот узел, откуда подается ток на ближайшие линии, ничем не примечателен. Потолки низкие, часто приходилось идти в три погибели:
Это конечная станция, и тут происходит разворот составов. Я представлял себе некоторую линию полукругом, на которой поезда разворачиваются в обратную сторону. В реальности, конечно, все происходит иначе:
Поезд заходит в тупик, машинист выходит из головы состава и идет по технической платформе в другой конец. Вот и весь «поворот».
В час пик, когда много людей и требуется максимальная частота движения, машинисты меняются еще быстрее: в прибывший состав садится машинист предыдущего, а тот, что вышел — идет в другой конец, чтобы сменить следующего:
Вдалеке уже горит свет платформы:
И наконец главный вопрос, который меня волновал долгое время — где ночуют поезда? Оказывается, составы выстаиваются в шеренгу от тупика, и растягиваются аж на три станции метро от конечной!
P.S. По словам руководства Стройкомплекса, в этом году планируется построить не менее 12 км новых линий метро, и открыть 8 новых станций (Котельники и Фонвизинская в их числе). Подробно с планами строительства новых станций можно ознакомиться тут http://stroi.mos.ru/metro
Редактор и модератор Интернет-журнала НЛО МИР и его групп в социальных сетях, более 10 лет. Публикует и проверяет статьи про непознанное, так же занимается правками ошибок. Отвечает на вопросы в комментариях и является главным читателем и критиком сайта. Половину своего времени проводит в развитие сайта, иногда его критически не хватает, чтобы разобраться с сообщениям и предложениями.
Источник: nlo-mir.ru