Logo name

Использование подземного пространства для решения транспортных проблем г. Тбилиси (статья)



Материал из Энциклопедия нашего транспорта

Перейти к: навигация, поиск

Содержание

Тбилисский метрополитен

Рис. 1. Схема Тбилисского метрополитена
Рис. 2. Станция «Политехническая»
Рис. 3. Обделка станции метрополитена с опёртым на породу сводом
Рис. 4. Станция «Важа-Пшавела»

Одним из наиболее эффективных путей решения транспортных проблем г. Тбилиси является комплексное освоение подземного пространства, которое предусматривает, в первую очередь, развитие транспортной сети.

Этой проблеме в г. Тбилиси всегда уделялось большое внимание.

Во второй половине XIX в. на Тифлисских улицах появляются дилижансы, а с 1883 г. — конка, соединяющая железнодорожный вокзал с площадью Воронцова (ныне Саарбрюккена), эксплуатируемая бельгийским анонимным обществом. В период с 1891 по 1904 г. в Тифлисе часть конных железных дорог была переведена на электрическую тягу. К 1904 г. электрические трамвайные поезда курсировали на узкоколейных путях в 15-ти направлениях. После сооружения в 1927 г. гидроэлектростанции ЗАГЭС тбилисский трамвай получил надёжную электрическую базу. Взамен устаревших вагонов «Гелиос» и «Сименс-Шукерт», начиная с 1926 г. вводятся в эксплуатацию вагоны Мытищинского завода.

Градостроительство Тбилиси с самого начала велось по обоим берегам р. Куры и характеризовалось некоторыми особенностями.

Своеобразность развития города заключается в чрезмерной вытянутости в одном направлении — вдоль реки более чем на 35 км. Ширина же измерялась лишь несколькими километрами. Река Кура делит город на две части. В свою очередь, левобережная часть разделена двухпутной железной дорогой, а также путевым развитием железнодорожных станций Тбилиси и Навтлуги. Таким образом, территория города может быть представлена как бы состоящей из трёх изолированных друг от друга узких полос, сообщение между которыми существенно осложнено из-за отсутствия достаточного количества соединяющих их транспортных сооружений. К тому же город расположен на территории со сложным топографическим рельефом. Поперечные связи некоторых районов затруднены из-за глубоких ущелий реки Куры и наличием высоких холмов (например, глубокое ущелье реки Вере и горы Икалто, Бахтриони, Саирме и др.)

Из-за быстрого роста населения на улицах увеличились потоки машин и пешеходов. Общественный транспорт стал работать на пределе своих возможностей, особенно в часы пик.

Избыток городского транспорта вызвал необходимость ликвидировать троллейбусные и трамвайные линии и начать строительство метрополитена.

В 1940 г. на площадях Ленина (Свободы), Вокзальной и 26 Комисаров (Авлабар) начались подготовительные работы по прокладке метро. Но это хорошее начинание не получило своего развития из-за начала Великой Отечественной войны.

25 августа 1951 г. в Москве на заседании правительства было принято постановление о создании Тбилтоннельстроя. На сооружение Тбилисского метрополитена было выделено 823,7 млн руб. Начальником строительства был назначен Г. Насидзе, з¬местителем — В. Гоциридзе.

Однако 7 сентября 1953 г. Союзное правительство решило ликвидировать Тбилтоннельстрой и законсервировать начавшиеся строительные работы в городах Киеве и Баку.

Несмотря на это, решением республиканских властей объекты метрополитена в г. Тбилиси были переведены в режим консервации. В начале 1960 г. Москва официально дала добро на продолжение его строительства.

В январе 1966 г. в г. Тбилиси вступил в строй безопасный, удобный и скоростной вид транспорта — метрополитен — первый в Закавказье и четвёртый в СССР. На станции первой очереди «Самгори» впервые в Союзе был пущен в эксплуатацию движущийся тротуар.

В настоящее время в Тбилиси действуют две линии (рис. 1), законсервирована третья: «Руставели-2» — «Вазисубани».

В будущем трасса Тбилисского метрополитена должна удовлетворять особенностям рельефа города и его застройке.

Ввиду того, что город вытянут в длину, целесообразным является продольное развитие трассы с пересечением правой и левой набережной и поперечными связями на окраинах.

Тбилисский метрополитен — в основном глубокого заложения. Первые станции — трёхсводчатые пилонного и колонного типа. Их возведение вызывает определённые трудности. Последовательная проходка параллельных, близко расположенных тоннелей, отрицательно сказывается на напряжённом состоянии обделки. Весьма целесообразной является односводчатая конструкция. Основные её достоинства — меньшая, чем при иных схемах, общая ширина станции. Поэтому односводчатые станции получили значительное распространение в мировой практике метростроения. Например, станции Парижского метрополитена, преимущественно односводчатого сечения, сооружены в самых различных геологических и гидрогеологических условиях и при самой различной глубине заложения. О преимуществах свидетельствует и опыт их применения в странах СНГ.

Первая односводчатая станция в г. Тбилиси была запроектирована в 1969 г. Однако, несмотря на активную поддержку этого варианта со стороны ЦНИИСа (Москва), он не получил предпочтения со стороны экспертов проекта. Первая односводчатая станция г. Тбилиси «Политехническая» (рис. 2) сооружена лишь в 1979 г. В дальнейшем были возведены ещё несколько подобных станций, строительство и эксплуатация которых доказывают целесообразность их сооружения в тбилисских условиях, так как трудоёмкость значительно ниже, а сроки работ меньше по сравнению с другими типами станций глубокого заложения. Кроме того, они дешевле, просторнее и более удобны в эксплуатации.

При возведении односводчатых станции сотрудниками кафедры тоннелей и метрополитенов Грузинского политехнического института изучался вопрос влияния технологии проходки тоннеля на формирование горного давления. Успешное строительство станций — результаты вышеупомянутых исследований, а также исследований, проведённых в ЛИИЖТе на моделях из эквивалентных материалов, которые наглядно показали возможность и целесообразность их сооружения в г. Тбилиси. Таким образом, эти станции получили «зелёный свет». В настоящее время эксплуатируются шесть односводчатых станций, из которых пять — глубокого заложения. В стадии завершения находится ещё одна. Следует отметить, что в проекте новой линии все пять станций предложены односводчатыми.

Проведённые исследования показали, что эксплуатируемые односводчатые конструкции Тбилисского метрополитена (см. рис. 2) находятся в сложном напряжённом состоянии, что вызвано наличием стен. На рис. 3 приведена новая конструкция станции глубокого заложения с различной высотой свода, опирающегося непосредственно на грунт.

В случае опирания пологого свода на породу его напряжённое состояние выгодно отличается от существующих конструкций. Например, в породах с коэффициентом крепости грунта по Протодьяконову f=3 в своде с высотой сечения в замке 80 см изгибающие моменты настолько малы, что максимальные значения эксцентриситета нормальной силы не превышают 12—14 см. То есть свод даже в самых напряжённых сечениях работает на внецентренное сжатие, с малыми эксцентриситетами. В своде с пролётом до 25 м ни в одном сечении не возникают растягивающие напряжения. Бетон работает только на сжатие, и свод во всех сечениях удовлетворяет требованиям по несущей способности. Наряду с этим становится возможным использовать боковые части подсводового пространства для служебных целей.

Следует обратить внимание на некоторую особенность эксплуатации подземных конструкций Тбилисского метрополитена, которая должна быть учтена при проектировании перспективных линий. Анализ условий воздействия окружающей среды на тоннельные конструкции и статистика выявленных дефектов и разрушений при коррозии их материала указывают на недооценку коррозийных факторов в процессе проектирования и строительства и доказывают эффективность разработки мероприятий по защите тоннельных обделок уже в эти периоды.

Второй особенностью Тбилисского метрополитена является применение плоских лотков взамен круговых. Дело в том, что сотрудниками кафедры тоннелей и метрополитенов Грузинского политехнического института (ГПИ) было высказано предложение, что в условиях Тбилисского метрополитена гидростатическое давление будет наблюдаться не по всей поверхности обделки, а только на её части, определяемой зоной трещиноватости. Такая схема справедлива в том случае, если на остальной части конструкции существует сцепление между породой и обделкой.

В целях выяснения правомерности нового предложения отделением «Метро и тоннели» Кавгипротранса и кафедрой тоннелей и метрополитенов ГПИ проведены исследования в скальных выработках Тбилисского метрополитена.

Было установлено, что величина гидростатического давления по трещинам на уровне головки рельса метрополитена для различных участков трассы колеблется от 0,4 до 1 атм. Тщательное обследование поверхностей опытных выработок показало, что площадь трещин не превышает 3—4 % площади выработки. Величина сцепления между монолитным бетоном марки 300 и скальной породой превышала 1 кг/см2.

Результаты исследовании позволили запроектировать и внедрить на участке правого перегонного тоннеля между станциями «Площадь Руставели» и «Площадь Ленина» («Площадь Свободы») обделку из монолитного бетона кругового очертания с плоским лотком толщиной 20 см. Кроме того, плоские лотки вместо круговых сводов были применены в среднем станционном тоннеле ст. «Площадь Руставели» и наклонном ходе ст. «Вокзальная». Обделка с плоским лотком возведена и эксплуатируется уже около 45 лет без каких-либо признаков деформаций, что свидетельствует о правильности принятых расчётных предпосылок в отношении гидростатического давления.

Использование плоских лотков взамен круговых обратных сводов позволяет значительно упростить производство, снизить трудозатраты и уменьшить объёмы строительных работ.

В Тбилисском метрополитене имеют место отдельные случаи комплексного освоения. подземного пространства. Это в основном подземные вестибюли иногда с разветвлёнными подземными переходами, где отведены места для торговых киосков и продажи газет.

При прокладке последующих очередей Тбилисского метрополитена следует учесть опыт крупных городов России, Европы, Америки и Японии, в которых реализованы крупномасштабные проекты комплексного использования подземного пространства в системе метрополитенов.

Несмотря на экономическую эффективность и ряд очевидных преимуществ, освоение подземного пространства г. Тбилиси, в том числе и строительство метрополитена, за последнее время резко сократилось. Вторая линия Тбилисского метрополитена вступила в строй в 1979 г., и только спустя 21 год завершилось сооружение предпоследней запланированной на данной линии ст. «Важа-Пшавела» (рис. 4). Пуск последней станции на Сабурталинской линии — «Университет» — задерживается на неопределённое время. Срок сдачи з эксплуатацию остальных строящихся линий вообще не установлен. В общем, вопросу освоения подземного пространства города, несмотря на благоприятный для этих целей рельеф, не уделяется должного внимания.

Однако пренебрегать таким положением уже нельзя, даже с учётом того, что экономика Грузии не позволяет обеспечить финансирование подземного строительства объектов различного назначения. В этих целях, следуя зарубежному опыту, возможно привлечение частного капитала, например, на основе коммерческой схемы BOOT (английская аббревиатура «строю — владею — эксплуатирую — возвращаю»). Только в этом случае можно рассчитывать, что к концу XXI века транспортная проблема города будет решена.

Тоннельное строительство на железнодорожном обходе г. Тбилиси

Проект предусматривает обход центральной части города существующей железнодорожной линией между станциями Дидубе и Навтлуги длиной порядка 30 км (рис. 5).

На её трассе предусмотрено сооружение пяти тоннелей общей протяжённостью 3520 м.

В результате прокладки обходной линии для развития города будет высвобождено 83,4 га земли, из них 73,2 га предусматривается использовать для урбанизации города.

Инженерно-геологические условия строительства

Рис. 5. Схема обходной железнодорожной линии г. Тбилиси

Тбилиси и его окрестности в геологическом отношении сложены скальными осадочными флишевыми и вулканогенными породами палеогенового и неогенного возраста (около 70 млн лет). На значительной площади эти коренные породы перекрыты мощными рыхлыми отложениями четвертичного возраста (около одного млн. лет).

Большая часть трассы железнодорожной линии сложена чередующимися между собой пластами твёрдых глин, песчаников и аргиллитов верхне- и среднеэоценового возраста. Чередование пластов имеет различный характер — от маломощных слоёв в равном количестве обеих литологических разностей до сплошного развития песчанников и глинистых аргиллитов.

Геологическое строение трассы тоннеля, возраст и генезис пород определяют его сейсмичность. По сейсмическому районированию Грузии район железнодорожного обхода г. Тбилиси принадлежит к восьмибальной зоне.

Гидрогеологические условия тесно связаны с геологическим строением и климатом. Исследуемый район характеризуется огромным количеством выпадающих осадков, играющих одну из основных ролей в процессе накопления подземных вод. Проявление их в большом количестве зафиксировано буровыми скважинами в делювиальных образованиях на разных глубинах.

На протяжении трасс всех тоннелей ожидается приток воды в виде капежа и прерывистых струй по трещинам и тектоническим зонам. На некоторых участках Qзаб достигает 15 м3/ч.

При интенсивном выпадении атмосферных осадков подземные воды оказывают на породы склона гидростатическое и гидродинамическое давление, а также приводят к уменьшению прочности пород вследствие их переувлажнения.

Вдоль прослоек аргиллитов и песчаников трещины напластования образуют своеобразный канал для интенсивного просачивания атмосферных осадков в глубокие толщи коренных пород.

Ввиду близости к дневной поверхности (максимальная глубина от поверхности земли 100—110 м) горные породы в зоне заложения тоннеля и выше дегазированы, и проявление взрывоопасных газов маловероятно.

Гидрогеологическая изученность трассы свидетельствует о том, что рыхлые отложения четвертичного возраста содержат воду норовой циркуляции, а скальные породы более древнего возраста водоносны по трещинам и содержат в верхней части (верхний эоцен) безнапорные холодные воды, а в нижней части (средний эоцен) — напорные, термальные.

Воды рыхлых отложений (делювиальных и аллювиально-пролювиальных) имеют прерывистое распространение и изменчивый дебит. Также изменчив коэффициент фильтрации содержащих их грунтов ввиду разного гранулометрического состава. По этой причине воды имеют местами некоторый напор. По многочисленным лабораторным и полевым опытам коэффициент фильтрации колеблется от 40 до 60 см/сут. Питание этих вод происходит за счёт атмосферных осадков.

Проектные решения

Рис. 6. Типовая конструкция обделки тоннеля

Строительство тоннелей предусмотрено Новоавстрийским методом. Проходка производится по частям с разбивкой поперечного сечения на несколько ступеней. Учитывая близость трассы к Тбилисскому национальному парку и Тбилисскому морю, при выборе способа разработки породы преследовалась цель максимально избежать образования технологических трещин.

Учитывая вышесказанное, первая ступень (калоттная) разрабатывается комбайном WIRT-Paurat заходками по 1 м, последующие — буровзрывным способом (метод предварительного щелеобразования). Для погрузки используется породопогрузочная машина ПНБ. Вывоз грунта предусмотрен автосамосвалами МОАЗ-7405-9586 либо погрузочно-доставочными машинами с разгрузкой в большегрузные вагоны, расположенные на уровне лотка тоннеля.

В основном породный массив составляют аргиллиты с прослоями песчаников до 30 %. Поскольку они подвержены быстрому разрушению под воздействием влаги, необходимо скорейшее возведение первичной обделки непосредственно после раскрытия выработки.

В зависимости от инженерно-геологических условий трассы в качестве первичной обделки предусмотрены:

• анкера в сочетании с металлической сеткой и набрызг-бетон толщиной 200 мм, наносимый при помощи установки Sika-РМ-500, причём слой толщиной 70 мм наносится непосредственно после отработки очередной заходки. В целях снижения материалоёмкости, трудозатрат и сокращения времени на возведение крепи предполагается внедрение фибро-набрызг-бетона. От обычного бетона он отличается тем, что в готовую смесь добавляется сечка стальной проволоки диаметром 1 мм и длиной 30—40 мм из расчёта 15—20 кг/м3 или нанотрубки. Опыт применения фибро-набрызг-бетона за рубежом свидетельствует о том, что он позволяет отказаться от армокаркасов и арматурной сетки, которая, как известно, используется в технологии обычного торкретирования;

• арочная крепь из двутавра № 20 или армоарок из пространственных каркасов с расчётным сочетанием арматуры с нанесением набрызг-бетона.

Кроме того, в неустойчивых породах предусмотрено применение анкеров типа Swellex длиной 5—7 м.

Численный анализ напряжённо-деформированного состояния системы первичная «крепь-массив» с учётом технологии сооружения тоннеля с применением программы «Plaxis 3D Tunnel» позволил установить вертикальные смещения и распределение главных напряжений по оси шелыги свода незакреплённой выработки, а также напряжения но оси шелыги свода первичной крепи на длине 30 м. В результате этих расчётов была установлена также допустимая величина незакреплённого участка.

Проектом предусмотрена обязательная обработка параметров первичной обделки на опытном участке.

Вторичная обделка тоннеля — замкнутая конструкция из монолитного железобетона (рис. 6). В зависимости от меняющихся инженерно-геологических условий приняты несколько типов.

В то время как первичной тоннельной обделке уделяется очень большое внимание при проектировании, включая целый ряд существующих моделей для расчёта, вторичная обделка зачастую планируется по предельно упрощённой схеме. Нами разработана новая цифровая модель для её расчёта, которая основана на оценке двух параметров — деформации и прочности. Модель учитывает постепенную деградацию и деформацию первичной обделки на сдвиг и на растяжение. Модель была использована при проектировании вторичной обделки тоннеля.

Между первичной и вторичной обделками предусмотрен гидроизоляционный и плёночный слои из геосинтетиков. В качестве материала выбрана геомембрана.

Тоннель будет оснащён системой АСУТП.

Метехский городской автодорожный тоннель

Рис. 7. Метехский автодорожный тоннель

В г. Тбилиси в Метехском горном массиве сооружены два тоннеля длиной около 2 км каждый с односторонним движением (рис. 7).

Назначение их — продолжение левобережной набережной от пл. Европы до Ортачала, разгрузка проспекта Кетеван-Мученицы (бывшая Шаумяна) и создание условий для безопасного и удобного движения транспорта. Входные участки тоннеля длиной порядка 100 м (со стороны пл. Европы, так называемой Рике) пройдены открытым способом с применением железобетонных конструкций. Тоннель рассчитан для дорог I категории (в перспективе 750 автомобилей в час). Обделка основных участков выполнена из монолитного бетона. Портальные участки длиной порядка 20 м сооружены из монолитного железобетона. Следует отмстить, что после строительства этого тоннеля по левосторонней набережной реки Куры предусматривалось сквозное непрерывное движение до конца города в юго-восточном направлении. Однако, к сожалению, этот замысел не был осуществлён.

Ассоциация дорог, мостов и тоннелей Грузии придаёт большое значение комплексному освоению подземного пространства крупных городов и считает целесообразным разработать эту концепцию для Грузии.

Г. П. БОКУЧАВА, Мосметрострой

Т. К. ЧУРАДЗЕ, Грузинский технический университет, Ассоциация дорог, мостов и тоннелей Грузии

Б. П. ЦУЛУКИДЗЕ, Грузинский технический университет, Ассоциация дорог, мостов и тоннелей Грузии

К. А МЧЕДЛИШВИЛИ, Грузинский технический университет, Ассоциация дорог, мостов и тоннелей Грузии

М. И. ЦОЦОЛАШВИЛИ, Грузинский технический университет, Ассоциация дорог, мостов и тоннелей Грузии

Источник

  • «Использование подземного пространства для решения транспортных проблем г. Тбилиси», журнал «Метро и тоннели», № 2, 2011


[1 наблюдающий участник] 
Эта страница последний раз была изменена 27 июля 2015 в 07:56, автор изменения — участник Энциклопедия нашего транспорта Anakin. В создании приняли участие: участник Энциклопедия нашего транспорта Workweek
info2008 ≤co-бa-кa≥ nashtransport.ru
«Наш транспорт» © 2009—2017
Rambler's Top100