метрополитены

Метрополитены
ИНЖЕНЕРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
составитель доцент кафедры ГИГЭ ИГНД ТПУ
Крамаренко В.В.
(теиа на самостоятельную разработку)
ГИГЭ ИГНД ТПУ
 Наиболее эффективным видом транспорта для крупных городов
является метрополитен — скоростная городская внеуличная железная
дорога с курсирующими на ней маршрутными поездами для перевозки
пассажиров, линии которой прокладываются в подземных тоннелях,
по поверхности земли и на эстакадах в зависимости от местных
условий. Когда линии уходят за пределы населенной части города, они
обычно прокладываются в выемках или по поверхности земли на
земляном полотне, соответствующим образом огражденном.
 От других видов городского пассажирского транспорта метрополитен
отличается высокой скоростью и регулярностью движения
маршрутных поездов, а также большой провозной способностью.
 Слово «метрополитен» означает «столичный» и взято для обозначения
внеуличных железных дорог от названия компании «Метрополитен»,
которая строила одну из первых подземных дорог в Лондоне.
ГИГЭ ИГНД ТПУ

В настоящее время в США, Англии и Германии М. получили свои особые названия. В
Лондоне М. называются линии более раннего происхождения, тоннели которых заложены
неглубоко и сделаны из камня, бетона и металла. Линии более позднего происхождения,
заложенные сравнительно глубоко, с тоннелями из чугунных тюбингов, называются подземной
железной дорогой (underground). В Нью-Йорке М. называется «сабвей» (subway, что также
означает подземная дорога, а надземный М. носит название «элевейтед» (elevated railways). В
Берлине М. называется Unter-grundbahn.
Первый М. был начат постройкой в Лондоне, в Сити, еще в I860 при паровой тяге. Только
сравнительно небольшое движение, к-рое было на линиях М., позволяло пользоваться этим
видом тяги, причем тоннели наполнялись неприятным для пассажиров дымом и газом. В 1891
на вновь построенной с Лондоне подземной линии Сити – Лондон длиною в 1,2 км была
впервые применена электрическая тяга. Движение производилось электровозами. В настоящее
время на всех М. применяется исключительно электрич. тяга. причем с 1900 начинаются
оснащение современных М. электрической тягой с заменой электровозов моторными вагонами,
введение модернизированного оборудования, сигнализации, централизации и блокировки.
М. построены в наиболее крупных городах мира: в Лондоне, Париже, Будапеште, Берлине,
Гамбурге, Нью-Йорке, Чикаго, Бостоне, Филадельфии, Буэнос-Айресе, Глазго, Ливерпуле, Вене,
Мадриде, Барселоне, Афинах, Сиднее, Токио, Кобе, Осако, Осло, Стокгольме. Кроме того,
составлены проекты метрополитена в Риме (25 км, срок постройки 12 лет), Варшаве (46 км,
срок постройки 35 лет), Праге (21,3 км, срок окончания в 1950), Калькутте, Мельбурне,
Брюсселе, Милане. Неаполе и Генуе. В 1935 была открыта для эксплоатации первая очередь
Московского метрополитена (см. Метрополитен имени Л. М. Кагановича).
ГИГЭ ИГНД ТПУ

Ширина колеи на М. – нормально-железнодорожная. Габарит подвижного состава меньше
железнодорожного. Объединения пригородных железных дорог с М. обычно не имеется. На электрических
железных дорогах (см.) применяется электрич. ток сравнительно высокого напряжения, а рабочий провод
расположен над путями (воздушный провод); на М. почти везде применяется постоянный ток при
напряжении 600-850 V, а в качестве рабочего провода служит третий рельс.
В виду весьма малых стоянок поездов М. на станциях (от 20 до 30 секунд) вагон должен быть снабжен с
каждой стороны 3 или 4 дверями, открывающимися прямо на платформу; при полной нормальной нагрузке
вагона лишь ок. 30% мест в нем отводится обычно для сидения, остальные предназначаются для стояния;
это преследует цель лучше использовать емкость вагона, учитывая кратковременность пребывания
пассажиров в вагоне.
М. является весьма мощным видом внутригородского транспорта. При следовании поездов друг за другом
через 1 3/4 минуты и при нормальном заполнении вагонов каждая линия М. может ежечасно перебрасывать
по 92 тыс. человек в обоих направлениях, а при некром уплотнении – и значительно больше.
Основными условиями, вызывающими необходимость сооружения М., являются наличие значительного
населения в городе, исчерпание пропускной способности уличных магистралей и надземного транспорта
(трамваев, троллейбусов, автобусов), а также значительные размеры современных крупных городов, где без
быстроходного транспорта не может быть надлежащей связи между отдельными частями города.
Заграничная практика показала, что города с населением около одного миллиона человек уже нуждаются
во внеуличных железных дорогах. При числе жителей, превышающем полтора миллиона, М. становится для
города такой же жизненной необходимостью, как трамвай или автобус для города с населением в 100-200
тыс. На выбор типа М. – надземного или подземного – влияли геологич. условия и ширина уличных
магистралей.
Исходя из этих соображений, а также учитывая состояние техники тоннелестроения в момент начала
стройки, в Нью-Йорке и Берлине первые М. начали строить надземного типа.
ГИГЭ ИГНД ТПУ

Первый проект подземной сети – сев. линии в Лондоне, начатой постройкой в 1860 и принадлежащей ж.-д.
обществу «Метрополитен», – был предложен Джоном Фоулером. Это была линия мелкого заложения. В 1886
была построена в Лондоне первая подземная дорога в виде трубчатых тоннелей, крепленных тюбингами.
Она являлась новинкой, стоила дешевле и вызвала громадный интерес во всем технич. мире. Дорога эта
связала Сити с юж. берегом Темзы и разгрузила известный Лондонский мост, по к-рому ежегодно проходило и
проезжало до 56 млн. пассажиров. Линия была построена по проекту инженера Гредхеда (Greathead),
предложившего пройти под Темзой подземной дорогой с помощью щита и крепления тюбингами. После
постройки этой дороги все дальнейшее строительство М. в Лондоне производится только таким методом. В
настоящее время общее протяжение тоннелей Лондонского М. составляет 233,5 км (в двухпутном
исчислении). Габарит подвижного состава-2,57х2,89 да (ширина на высоту).
После Лондона строительство М. началось в Нью-Йорке. Первая линия надземного типа по эстакадам на
паровой тяге была открыта для эксплуатации в 1871. Переход на электрич. тягу произошел в 1902; затем М. в
Нью-Йорке начал быстро развиваться и в наст. время имеет около 450 км общего протяжения двухпутных
линий.
На главнейших линиях Нью-йоркского М. имеются четыре пути; по двум средним путям ходят экспрессные
поезда, останавливающиеся через несколько станций, а по двум крайним – местные поезда (local),
останавливающиеся на каждой станции. Поезда-экспрессы состоят нормально из 10 вагонов, а местные – из 6,
в моменты же большого наплыва пассажиров состав их увеличивается до 12 и 14 вагонов. В связи с этим на
новых линиях длина станций доводится до 180 – 200 м.
Платформы боковые. На пересадочных станциях с экспресса на местный поезд имеются также и островные
платформы. На новейших линиях – островные платформы. М. в Чикаго только надземного типа на металлич.
эстакадах. Общее протяжение путей, отчасти двухпутных, отчасти четырехпутных, – 161 км. Платформы
бокового типа. Разработан проект подземного метрополитена, причем предполагается постепенно заменить
им существующий надземный.
ГИГЭ ИГНД ТПУ

В 1894 начата постройка М. в Будапеште. Первая линия протяжением 3,7 км была открыта для
движения в 1896. Тоннели заложены почти непосредственно под мостовой и строились открытым
способом. Ширина вагона – 2,4 м, высота в свету – 2,05 м.
В 1896 началось строительство М. в Берлине. Общее протяжение линий – 80 км. Построены эти
линии на неглубоком заложении. Ширина вагона – 2,62 м, высота – 3,42 м., Платформы островного
типа. Одна из последних линий – Гезундбруннен – Нейкёльн, протяжением 10,06 км, строилась 5 лет.
В Париже М. начал строиться с 1898. Общее протяжение сети – 128,6 км. Сооружение линии
разбивается на участки длиною 1,1-1,5 км и заканчивается в 13-20 месяцев. Тоннели проходят на
неглубоком заложении. Длина станции – 105 м. Платформы боковые. Сеть М. весьма хорошо
обслуживает все важнейшие центры города.
М. в Гамбурге начал строиться в 1906. Общее его протяжение – 68,12 км. Первая линия
Гамбургского метрополитена длиною 17 1/2 км была открыта в 1912. М. частью идет на эстакадах,
частью в открытых выемках и тоннелях. Сеть М. состоит из кольца, окружающего расположенное в
городе озеро, и примыкающих к этому кольцу с внешней его стороны ответвлений. Станции
первоначально строились длиною 70 м. Для новых станций длина установлена 108 м. Габарит вагона
2,60 х 3,38 м.
М. в Мадриде выстроен по типу Парижского. На всем протяжении линии проходят в тоннелях при
неглубоком заложении. Протяжение сети – 20 км. Габарит вагона 2,40 х 3,40 м.
Постройка М. в Барселоне начата в 1923. В сентябре 1927 была пущена в эксплуатацию первая
линия М. в Токио. Протяжение ее – 2,16 км. Общая длина сети по проекту – 67 км. В 1932 начато
строительство Московского метрополитена. В 1938 заканчивается вторая его очередь и начинается
третья (см. Метрополитен имени Л. М. Кагановича)

ГИГЭ ИГНД ТПУ
Источник БСЭ
 Конструкция сооружения
 Линии метрополитенов (или их отдельные участки) бывают :
 подземные, прокладываемые в тоннелях, на мелком (10—15 м)
от поверхности земли или глубоком заложении;
 надземные, устраиваемые на специальных эстакадах или
путепроводах, сооружаемых над улицами;
 наземные, проходящие по насыпям или выемкам и не имеющие
пересечения в одном уровне с городскими магистралями.
 Линии метрополитена разделены на блок-участки и оборудованы
системами автоблокировки и автоматического регулирования
скоростей. Это обеспечивает безопасность следования нескольких
поездов по одному межстанционному перегону с высокими
скоростями (на отдельных участках до 100 км/ч) при коротких
интервалах движения (до 1,5—2 мин).
ГИГЭ ИГНД ТПУ

1 и 2 — перегонные тоннели и станция глубокого заложения, сооружаемые закрытым способом; 3 и 5 — станции
мелкого заложения, сооружаемые открытым способом, 4 — перегонные тоннели мелкого заложения, сооружаемые
закрытым способом; 6 — перегонные тоннели мелкого заложения, сооружаемые открытым способом
ГИГЭ ИГНД ТПУ

1 — тупик; 2 — камеры съезда на глубоком заложении; 3 — станция метрополитена глубокого
заложения; 4 — наклонный эскалаторный тоннель; 5 — наземный вестибюль станции; 6 — санузел
с дренажной перекачкой; 7 — перегонные тоннели; 8 — подземный вестибюль станции мелкого
заложения; 9 — станция мелкого заложения; 10 — подуличные переходы с лестничными сходами
и входами в вестибюль; 11 — камера съезда за станцией на мелком заложении; 12 — участки
перехода перегонных тоннелей от мелкого заложения к выходу на поверхность; 1З — выходные
пути из тоннелей; 14 — деповские пути на поверхности; 15 — депо метрополитена; 16 —
вентиляционные сбойки— 17 — вентиляционный (подходный) тоннель; 18 — вентиляционный
(рабочий) ствол
ГИГЭ ИГНД ТПУ
 Станции предназначены для посадки, высадки и пересадки пассажиров,











а также для приема и отправления поездов.
Станции метрополитена подразделяются по ряду признаков.
По эксплуатационным особенностям и расположению на линии метро
станции делят на промежуточные, пересадочные (предназначенные для
пересадки пассажиров с одной линии на другую), зонные (те, на которых
заканчивается движение поездов в пределах определенного участка —
зоны — линии метро) и конечные (те, которыми заканчиваются линии).
По расположению и числу платформ станции делят на три типа:
одноплатформенные (с одной островной, т. е. средней, платформой),
двухплатформенные (с двумя боковыми платформами)
и трехплатформенные (со средней — островной — и двумя боковыми
платформами).
По высотному расположению и способам строительства станции делят
на четыре типа:
подземные (сооружаемые закрытым способом),
подземные мелкого заложения (сооружаемые открытым способом
в котлованах),
наземные
и надземные (устраиваемые на эстакадах).
ГИГЭ ИГНД ТПУ
 На станциях подземных глубокого заложения для спуска и подъема пассажиров






используют эскалаторы — подвижные лестницы, которые монтируют в наклонных
тоннелях, соединяющих станцию и вестибюль.
На станциях мелкого заложения при разности отметок между платформой
и вестибюлем до 4,5 м устраивают лестницы, а при большей разнице — эскалаторы.
Тоннели, эстакады, путепроводы, земляное полотно служат для прокладки путей
метрополитена и движения поездов между станциями.
Тоннели метрополитенов строят одно— или двухпутными. Для перехода
от двухпутного участка к двум однопутным участкам сооружают специальные
камеры — раструбы. На эстакадах, путепроводах, насыпях и в выемках
прокладывают сразу два пути.
Камеры съезда предназначены для соединения двух перегонных тоннелей.
В камерах съезда укладывают стрелочные переводы (съезды) для перехода поезда
с одного пути на другой.
При устройстве камеры съездов в двухпутных тоннелях, на эстакадах и наземных
линиях не требуется изменять конструкции этих сооружений. При расположении
путей в двух однопутных тоннелях в местах устройства съезда необходимо
устраивать специальный соединительный тоннель. На участках укладки стрелочного
перевода в однопутном тоннеле и примыкания соединительного тоннеля делают
ступенчатые уширения путем сооружения разной длины коротких тоннелей (камер),
постепенно увеличивая пролет ширины. Последняя камера имеет ширину,
соответствующую ширине перегонного и соединительного тоннелей.
Тупики сооружают на конечных станциях метрополитена для устройства тупиковых
путей, предназначенных для перевода поездов с одного пути на другой, а также для
осмотра и отстоя составов. На подземных линиях устраивают тупиковые тоннели,
соединенные с главными путями камерами съездов.
ГИГЭ ИГНД ТПУ

Электродепо предназначены для ночного отстоя подвижного состава (вагонов), их осмотра, проведения
технического обслуживания и ремонта. В состав электродепо, кроме цехов и помещений,
предназначенных для проведения указанных работ, входят производственные мастерские, камеры для
мойки и обдувки вагонов, компрессорная станция: парковые пути, административно-бытовой корпус и др.

Инженерный корпус метрополитена является центром управления движением поездов и работой всех
технологических установок (электротехнических, связи и автоматики, сантехнических и др.),
обеспечивающих работу метрополитена. Инженерный корпус оснащается различным оборудованием
и устройствами. В нем также размещаются управление метрополитена и аппарат различных служб.

К технологическим устройствам метрополитена относятся: рельсовый путь; контактный рельс;
электротехнические устройства (электроподстанции, кабели различного назначения, освещение,
различные силовые установки); устройства автоматики и телемеханики; устройства сигнализации и связи;
санитарно-технические устройства, обеспечивающие вентиляцию, теплоснабжение, водоснабжение,
водоотвод и канализацию.

Электроэнергия для движения поездов и постоянного оборудования метрополитена подается от тяговопонизительных подстанций, которые преобразуют переменный ток напряжением 6—10 кВ, получаемый
от городских электрических подстанций, в постоянный напряжением 825 В для движения поездов,
а также понижают напряжение переменного тока до 380 В, что необходимо для других потребителей
энергии на метрополитене. Подача электрического тока к поездам метрополитенов осуществляется
не по проводу, как на наземных электрических железных дорогах и трамвае, а по специальному
металлическому контактному («третьему») рельсу, который устанавливают в нижней части тоннеля
в непосредственной близости от пути. При движении поезда метрополитена по нижней кромке
контактного рельса скользит вагонный токоприемник.

Система вентиляции обеспечивает необходимый воздухообмен, чистоту воздуха, его влажность
и температуру. В тоннели чистый воздух поступает через специальные вентиляционные стволы, или
шахты; камеры для размещения вентиляторов располагают на перегонах между станциями и на самих
станциях.
ГИГЭ ИГНД ТПУ

Для управления движением поездов, обеспечения безопасности и высокой пропускной
и провозной способности предназначены устройства СЦБ (сигнализации и связи,
централизации и блокировки). Эти устройства установлены с учетом разделения перегонов
между станциями на отдельные блок-участки, ограждаемые системой сигналов
(светофоров), разрешающих или запрещающих поездам следовать по перегону или блокучастку. Специальные устройства (автостопы) обеспечивают остановку поезда в случае
проезда им запрещающего сигнала. Установлено централизованное управление всеми
стрелками на линии из одного места — с поста диспетчера движения. Все технические
службы метрополитенов, включая подвижной состав, оборудованы телефонной, радио—
и громко-говорящей связью.

В последнее время с целью повышения безопасности движения поездов и увеличения
частоты их движения линии метрополитена оборудуют стационарными устройствами
автоведения, автоматического регулирования скорости и автоматического управления
поездами («автомашинист»).

Санитарно-технические устройства метрополитена включают в себя устройства
водоснабжения и канализацию служебных и технических помещений метрополитена
и систему отвода воды, попадающей в тоннели. Входящие в эту систему специальные
дренажные камеры и фекальные перекачки связаны с системой городских коммунальных
сетей-водопровода и водостоков.
ГИГЭ ИГНД ТПУ









План и продольный профиль.
В соответствии с генеральной схемой развития сети метрополитена города для
проектируемой линии метрополитена устанавливают направление, протяженность, число
и место расположения станций, депо и т. д.
Трассой называют ось проектируемой линии метрополитена, отвечающую выбранному
проектом положению на местности. Трасса определяется двумя проекциями:
горизонтальной (планом)
и вертикальной (профилем).
При проектировании трассы метрополитена определяют условия строительства, глубину
заложения линии (мелкое или глубокое заложение), обеспечение сохранности
архитектурных и исторических памятников, места. расположения станций и пересадочных
узлов и т. д.
Проектирование трассы в плане и профиле ведут с учетом рельефа местности, инженерногеологических условий строительства будущей линии метро и городской застройки. При
проектировании линий метрополитена мелкого заложения трассу располагают под
широкими уличными магистралями или под малозастроенными кварталами города.
На линиях глубокого заложения трассу между станциями проектируют по кратчайшему
направлению.
В целях обеспечения плавного хода поездов с высокими скоростями наименьший радиус
кривых на главных путях принимают не менее 600 м, а наибольший уклон в тоннелях —
не более 0,040, а на открытых наземных участках — не более 0,035. Продольные уклоны
тоннелей и станций метрополитенов в целях обеспечения беспрепятственного отвода воды
не должны быть менее 0,030.
Станции метрополитена располагают в плане на прямых участках трассы, а в профиле, как
правило, на возвышениях профиля («горбах») для облегчения разгона поезда, уходящего
со станции, и замедления хода поезда, прибывающего
на нее.
ГИГЭ ИГНД ТПУ






Понятие о габаритах тоннелей. Размеры и очертание внутреннего свободного пространства
тоннеля зависят от размеров и формы подвижного состава (вагонов поезда) и размещаемого
в тоннеле оборудования. Внутренние размеры тоннельных сооружений метрополитенов
устанавливают в соответствии с утвержденными Строительными нормами и правилами
габаритами — предельными внешними очертаниями и размерами подвижного состава, а также
постоянных сооружений и оборудования, размещаемых в тоннеле. Существует несколько
габаритов.
Габаритом приближения строений называют предельный поперечный оси тоннеля контур,
внутрь которого не должны входить никакие части строений (выступы обделки тоннеля,
платформы, колонны и др.).
Габарит приближения оборудования — это предельное поперечное очертание, внутрь которого
не должны входить никакие части оборудования, размещенного в тоннеле.
Габарит подвижного состава — это предельное поперечное очертание, в которое должен
вписываться подвижной состав. Этот габарит учитывает все отклонения вагона при движении
и вынос кузова на кривых участках пути.
При движении поезда в тоннеле метрополитена по прямой ни одна часть исправного вагона
не должна выходить за очертание га-барита подвижного состава.
Габариты приближения строений и приближения оборудования устанавливаются с учетом
необходимости расположения между ними устройств пути, СЦБ, освещения, электроснабжения
и сантехники. Кроме этого, габарит приближения строений учитывает допустимые
по отношению к проектным размерам отклонения и деформации сооружений при строительстве
и обеспечение прохода людей. Габариты приближения строений установлены для прямых
и кривых участков пути. Типовые конструкции тоннельных обделок кругового
и прямоугольного очертания обеспечивают вписывание габаритов приближения строений как
на прямых участках пути, так и на кривых.
ГИГЭ ИГНД ТПУ

5.6.4.1.1. Нагрузки и воздействия по продолжительности их действия на обделки тоннелей подразделять по
СНиП 2.01.07 на постоянные и временные (длительные, кратковременные и особые).

5.6.4.1.2. К постоянным нагрузкам относить:

- вес насыпного грунта, горное давление;

- гидростатическое давление;

- собственный вес конструкций;

- вес зданий и сооружений, находящихся в зонах их воздействия на подземную конструкцию;

- сохраняющиеся усилия от предварительного обжатия обделки и давления щитовых домкратов.

5.6.4.1.3. К длительным нагрузкам и воздействиям относить:

- силы морозного пучения грунта;

- вес стационарного оборудования;

- сезонные температурные воздействия, воздействия усадки и ползучести бетона и некоторые другие по
СНиП 2.01.07;

- усилия от предварительного обжатия обделки.

К кратковременным нагрузкам относить:

- нагрузки и воздействия от внутритоннельного и наземного транспорта;

- нагрузки и воздействия в процессе сооружения тоннеля: от давления щитовых домкратов, от нагнетания
раствора за обделку, от усилий, возникающих при подаче и монтаже элементов сборных конструкций, от
воздействия веса проходческого и другого строительного оборудования и некоторые другие, определяемые
особенностями производства работ.

5.6.4.1.4. К особым воздействиям и нагрузкам относить сейсмические и взрывные воздействия,
температурные воздействия, воздействия от сдвиговых деформаций грунтового массива и некоторые другие
особые нагрузки по СНиП 2.01.07, которые могут ГИГЭ
иметьИГНД
отношение
ТПУ к проектируемому объекту.
 5.6.4.2. Постоянные нагрузки
 5.6.4.2.1. Вертикальные и горизонтальные нагрузки от веса насыпного грунта при
открытом способе работ, от давления грунта при закрытом способе работ или от
других постоянных нагрузок, действующих в пределах всего пролета или всей
высоты сооружения или выработки, при расчетах тоннельных обделок допускается
принимать как равномерно распределенные.
 5.6.4.2.2. Для объектов, сооружаемых открытым способом, величину нормативной
вертикальной нагрузки от насыпного грунта принимать в соответствии с давлением
всей его толщи над сооружением с учетом веса наземных зданий и других
сооружений, строительство которых предусмотрено над данным объектом или в
пределах призмы обрушения грунта.
 5.6.4.2.3. Нормативные вертикальные и горизонтальные нагрузки на обделки
тоннелей, сооружаемых закрытым способом, определять по результатам инженерногеологических изысканий с учетом возможности образования в грунтах
самонесущего свода (рисунок 1).
ГИГЭ ИГНД ТПУ
 5.6.4.2.4. В неустойчивых грунтах, в которых сводообразование
невозможно (водонасыщенные несвязные и слабые глинистые грунты),
нагрузки принимать с учетом давления всей толщи грунтов над
тоннельным сооружением. Нормативную вертикальную и горизонтальную
нагрузки qн и рн, кН/м2, определять в таких случаях по формулам:
n
q   Yi H i ;
н
i 1
n
p   Yi H i tg 2 45   / 2 ,
н
i 1
 где Yi - нормативная плотность грунта соответствующего слоя




напластования, кН/м3;
Нi - толщина соответствующего слоя напластования, м;
п - число слоев напластований;
 - нормативный угол внутреннего трения грунта в уровне сечения
тоннеля, градус.
Такие же нагрузки принимать и при наличии сводообразования, если
расстояние от вершины свода обрушения до земной поверхности или до
контакта с неустойчивыми грунтами
меньше высоты свода обрушения.
ГИГЭ ИГНД ТПУ

5.6.4.2.6. Высоту свода обрушения А, над верхней точкой обделки в условиях
сводообразования (рисунок 1) для нескальных необводненных грунтов определять по
формуле
h1 







L
,
2f
где L - величина пролета свода обрушения, определяемая по формуле
L = b + 2htg (45° - /2);
f - коэффициент, характеризующий устойчивость грунта в выработке по таблице ниже;
b - величина пролета выработки, м.
Высоту свода обрушения h1 над верхней точкой обделки для тоннелей, сооружаемых в
глинистых грунтах на глубине более 45 м, принимать с коэффициентом К = Н / 45, где Н
- глубина заложения тоннеля от поверхности земли до низа тоннельной обделки, м.
При заложении тоннелей в глинистых грунтах, прочность которых уменьшается под
влиянием поступающих подземных вод, высоту свода обрушения h1 увеличивать в
пределах до 30 %.
Для трехсводчатых станций за величину пролета выработки «b» принимается суммарная
ширина станционных выработок.
Вид грунта в сечении и кровле выработки
Коэффициент f
Глины твердые литифицированные (сланцеватые, аргиллитоподобные, мергелистые и т.п.)
1,0
Глины твердой консистенции, переуплотненные типа верхнекаменноугольных или протерозойских
0,9
Крупнообломочные грунты с супесчано-песчаным заполнителем плотные, глины и суглинки твердой консистенции
0,8
Пески плотные маловлажные или супесчано-суглинистые грунты
0,7
Глины и суглинки полутвердой консистенции
ГИГЭ ИГНД ТПУ
0,6


5.6.4.2.7. Высоту свода обрушения h1 над верхней точкой обделки в условиях сводообразования для скальных
грунтов определять по формулам:
а) для скальных грунтов, оказывающих вертикальное и горизонтальное давление,
h1 



L
,
0,2 R
б) для скальныхb грунтов, оказывающих только вертикальное давление,
h1 
0,2 R
,
где R - предел прочности грунта на сжатие «в куске» (образце), МПа;
 - коэффициент, учитывающий влияние трещиноватости массива, принимаемый по таблице ниже исходя из
предела прочности грунта на сжатие «в куске» и категории массива по степени трещиноватости.
Категория массива скальных грунтов по степени
трещиноватости

Коэффициент  при пределе прочности грунта «в куске» на сжатие, МПа
10
20
40
80
160
I - практически нетрещиноватые
1,7
1,4
1,2
1,1
1,0
II - малотрещиноватые
1,4
1,2
1,0
0,9
0,8
III - среднетрещиноватые
1,2
0,9
0,7
0,6
0,5
IV - сильнотрещиноватые
0,9
0,7
0,5
0,4
0,3
V - раздробленные (разборная скала)
0,7
0,4
0,3
0,2
0,1
ГИГЭ ИГНД ТПУ
Степень трещиноватости определяется в зависимости от трещинной пустотности и густоты трещин (среднего
расстояния между трещинами наиболее развитой их системы) по таблице ниже и дополнительных характеристик
Категория грунтов при густоте трещин, м
Трещинная пустотность, %
очень редкой
(более 1,0)
редкой (1,0 - 0,3)
густой (0,3 - 0,1)
очень густой
(менее 0,1)
Малая - менее 0,3
I
II
III
IV
Средняя - 0,3 - 1,0
II
III
IV
V
Большая - 1,0 - 3,0
III
IV
V
V
Очень большая - более 3,0
IV
V
V
V
Примечания
1. При определении трещинной пустотности рыхлый или глиноподобный материал заполнения трещин не учитывается.
2. При большой и очень большой трещинной пустотности и одновременно хорошо выраженной расчлененности массива на блоки по
степени трещиноватости его относить к V категории (раздробленным) вне зависимости от густоты трещин.
3. В условиях ожидаемого полного нарушения сплошности скальных грунтов в результате интенсивного их расслоения (кливаж)
грунты относить к V категории.
4. При наличии поверхностей скольжения категорию грунта по степени трещиноватости повышать на одну ступень.
5. При трещинах, залеченных частично твердым (кристаллическим) материалом, категорию грунта по степени трещиноватости
понижать на одну ступень, а при полностью залеченных трещинах - принимать по I категории.





Наличие горизонтального давления скального грунта устанавливается по опыту строительства в
аналогичных условиях. При отсутствии аналогов расчет обделки выполнять в двух вариантах: при
наличии горизонтального давления и без него.
5.6.4.2.8. Полученную по формулам п. 5.6.4.2.7 высоту свода обрушения скальных грунтов
корректировать умножением ее на коэффициенты, учитывающие влияние следующих факторов:
а) приток воды в выработку для случаев, когда трещины заполнены рыхлым или размокаемым
глиноподобным материалом, - 1,2;
б) расположение трещин наиболее развитой их системы под углом к оси тоннеля менее 45° - 1,1;
в) проходка выработок без применения буровзрывных работ - 0,8.
ГИГЭ ИГНД ТПУ

Сооружения метрополитена можно разделить на надземные, наземные и подземные.

Последние в свою очередь подразделяются по глубине заложения на глубокие и мелкие. Глубина
заложения подземных сооружений определяется как расстояние от головки рельса до поверхности земли.
Мелким условно считается заложение глубиной до 20-ти метров. Тоннели глубокого заложения строятся
закрытым способом, при мелком заложении возможен как открытый (в котлованах), так и закрытый (так
называемый Московский) способ строительства.

Наиболее экономичным является сооружение открытых линий и линий мелкого заложения. Они удобнее
и дешевле в эксплуатации. Как правило, мелкие участки метро проходят под проезжей частью городских
улиц, пустырями, незастроенными территориями, т.е. там, где есть значительные участки свободной
поверхности.

Сооружение участков глубокого заложения обходится дороже, они сложнее и дороже в эксплуатации, но
их трассировка не зависит от застройки на поверхности. Глубокое заложение позволяет вести
строительство в наиболее благоприятных геологических и гидрогеологических условиях.

Радиус кривых на главных путях Московского метрополитена составляет 600 м. (в отдельных случаях
допускаются уменьшение радиуса кривой до 300м). Допускается наибольший наклон тоннелей 4%,
наименьший 0,3% для обеспечения надежного водостока. В трудных условиях, на подземных участках
протяженностью не более 1500м, допускается уклон до 4,5%. При этом прилегающие участки
располагаются на уклонах не более 2,0% и их протяженность должна быть не менее 1500м.

Подходы к станциям на длине 150-200м располагаются на уклонах 1,5% - 2,0% (разгонно-тормозные
горки). Станции располагаются на уклоне 0,3%, а в трудных условиях на уклонах до 0,5% или
горизонтальных площадках при условии обеспечения водоотвода по лотку.

Глубина заложения линий, типы тоннельных сооружений и методы проведения работ устанавливаются
на основании детальных градостроительных, инженерно-геологических, технико-экономических и
других исследований. Немаловажным является и финансовая сторона вопроса.
ГИГЭ ИГНД ТПУ

Наземные и надземные (эстакадные) линии дешевле и быстрее в строительстве, однако
загромождают городскую территорию, не всегда удачно вписываются в ландшафт и являются
источником постоянного шума и вибраций. Однако в новых районах, где можно изначально
"вписать" новую линию еще на стадии проектирования застройки, эстакадные линии легкого
метро могут быстро и с меньшими финансовыми вложениями облегчить транспортную
ситуацию.

Несмотря на тщательнейшую проработку проектов линий метрополитена мы иногда
сталкиваемся с не очень удачными решениями. Радиально-кольцевая схема, повторяющая
историческое развитие города, недостаточно хорошо подходит для сети линий метро. Такое
расположение линий вызывает перегрузку центральных участков, дополнительные радиальные
пассажиропотоки, ведь даже для того, чтобы пересесть на соседнюю линию, часто приходится
ехать, по крайней мере, до кольцевой. Не во всех пассажирообразующих зонах
предусматриваются станции, а их строительство на действующих линиях крайне сложно.
ГИГЭ ИГНД ТПУ

Пилонные станции являются самыми распространенными станциями глубокого заложения на
метрополитенах мира.

Станция такого типа состоит из трех (реже двух) залов - центрального и двух боковых. Залы образованы
самостоятельными тоннелями, между которыми устроены проходы. В боковых (путевых) залах
устраиваются посадочные платформы, центральный зал является распределительным. Все три зала
образуют общую островную платформу. В торец центрального зала, как правило, подводится
эскалаторный наклон, что позволяет пассажирам подниматься на поверхность непосредственно с уровня
платформы.
Конструктивная схема пилонной станции Для осуществления проходов между залами, в боковых залах
с одной стороны, а в центральном - с обоих сторон, в процессе проходки тоннелей и монтажа обделки, в
нормальные тюбинговые кольца включают специальные элементы, которые образуют раму проема.
Рама проема в тюбинговой обделке тоннеля пилонной станции. Верхняя (а иногда и нижняя) часть
рамы собрана из специальных фасонных клиновидных тюбингов со кошенными кольцевыми бортами.
Уложенные в определенном порядке в смежных кольцах, они образуют клинчатые перемычки проема.
После раскрытия проемов клинчатые перемычки воспримут нагрузку от разомкнутых колец обделки и
передадут ее на усиленные (имеющие дополнительное кольцевое ребро жесткости) боковые тюбинги рамы
проема. В условиях значительных нагрузок в рамах проема устанавливают как верхние так и нижние
клинчатые перемычки. В более благоприятных условиях нижние клинчатые перемычки заменяются
усиленными тюбингами. При расположении рам проемов вплотную друг к другу достигается
минимальная ширина пилона - 1,5 м (два кольца станционной обделки).

Проходы между тоннелями имеют замкнутую бетонную или железобетонную обделку. При устройстве
проходов грунт между смежными тоннелями заменяется бетоном. При наличии напорных грунтовых вод
гидроизоляцию проходов выполняется из металлических листов сваренных между собой и заанкеренных в
бетоне обделки прохода.

Боковые тоннели имеют диаметр 8,5м (на части станций - 9,5м) а центральный зал - 9,5м (на некоторых
станциях - 8,5м). Такая конструкция получила название "Московской - пилонной", так как впервые в
России была реализована при строительстве Московского метрополитена. Впоследствии были
разработаны проекты станций из сборного железобетона ("Киевская пилонная").
ГИГЭ ИГНД ТПУ
Процесс сооружения станции включает последовательную
проходку трех станционных тоннелей с возведением
постоянной обделки разного типа в глухих частях и проемной
части станции. Для того, чтобы в меньшей степени нарушать
естественное равновесие грунтового массива, проходятся
сначала путевые тоннели, затем средний. Иногда, с учетом
местных условий, последовательность проходки меняется и
опережающим возводится средний тоннель. Проходка ведется
сплошным забоем или способом пилот-тоннеля.
ГИГЭ ИГНД ТПУ
Рама проема в тюбинговой обделке
тоннеля пилонной станции
ГИГЭ ИГНД ТПУ

В связи со значительным расходом дорогостоящего чугуна и большим числом сложных в
изготовлении и монтаже фасонных тюбингов, при сооружении узла станций "Парк Победы"
разработана новая конструкция пилонной станции из металлобетонных блоков. Основным
конструкционным элементом станционной обделки являются металлические блоки. Блок
представляет собой коробчатый элемент размерами 1500х2500х1500мм, изготовленный из листа
прокатной стали толщиной 10мм, с приваренной к нему арматурой. Со стороны контура выработки
полость блока защищена от попадания грунта тонким стальным листом.

Строительство станции "Парк Победы" из металлобетонных блоков. Вид центрального зала.
При строительстве сначала проходятся две штольни, в которых сооружены железобетонные аркады
проемной части станции. Затем уступным способом проходятся боковые тоннели, и бетонируется
обделка сводов, опирающаяся с одной стороны на аркаду, с другой стороны - на грунт. После
проходится верхняя часть среднего тоннеля, свод которой опирается на аркады пилонов. В
заключительной стадии, сначала в боковых а затем и в среднем тоннеле завершается проходка
нижнего уступа, и бетонируется обделка лотковой части.


Использована информация из издания "Метрополитены", Ю.С. Фролов, Д.М. Голицынский,
ГИГЭ ИГНД ТПУ

Блоки устанавливаются в требуемом положении и заполняются пластичной бетонной смесью.
Конструкция обеспечивает герметичность даже при воздействии значительного гидростатического
давления. Фото – Russos
ГИГЭ ИГНД ТПУ






Залы пилонных станций "независимы" и отделены друг от друга массивными пилонами, на колонных станциях
путевые тоннели и центральный зал объединены в одну большепролетную конструкцию. В отличие от
разобщенных тоннелей пилонных станций, тоннели в колонной сближены таким образом, что их обделки
пересекаются и опираются на общие опоры - внутренние несущие конструкции. Эти конструкции выполняются в
виде колоннады, разделяющие единое пространство станции на продольные нефы.
Идея объединить все станционные тоннели в одну конструкцию была, впервые в мире, блестяще реализована на
Московском метрополитене при строительстве станции Маяковская (открыта в 1938 году). Оригинальная
конструктивная схема станции, объемно-планировочное решение, удачное архитектурное оформление получили
высшие оценки на международных выставках.
Первые типы колонных станций, несмотря на удачные объемно-планировочные решения, отличались
значительной металлоемкостью и огромными трудозатратами. Поэтому, до 1975 года, в Москве из 39 станций
глубокого заложения, было построено только 4 колонных, причем станция "Павелецкая" - радиальная изначально
была пилонной и перестроена в колонную при реконструкции в 1953 году. Надо сказать, что станция
"Семеновская" (первоначальное название - "Сталинская"), хоть и выглядит как колонная, на самом деле по
конструктивной схеме является пилонной, а каждый из пилонов заменен четырьмя колоннами по углам.
В современных конструкциях колонных станций с чугунной обделкой используется типовая станционная
тюбинговая обделка диаметром 8,5 (для боковых боковых) и 9,5 - для центрального зала. Исключение
представляет станционный узел "Китай-Город" - первая типовая колонная станция, где все три зала имеют
диаметр 8,5 метров. Примыкание эскалаторного тоннеля к среднему залу может быть осуществлено в любом
месте по оси станции, (как на пилонных станциях) что позволяет варьировать длину центрального зала.
Разомкнутые кольца тюбинговой обделки опираются на стальные колонны через типовые клинчатые перемычки
(см описание пилонной станции). Колонны станции состоят их двух ветвей, которые соединяют болтами в
процессе монтажа. Через опорные площадки колоны крепятся болтами к пятовым элементам перемычек.
С развитием технологий на колонных станциях удалось увеличить шаг колонн с 4 до 5,5 м, отказаться от нижних
клинчатых перемычек, заменив их усиленными тюбингами, смещенными на половину ширины, чтобы включить
в работу большее число колец обделки. Сооружение станции начинают с проходки боковых тоннелей на полное
сечение или способом пилот-тоннеля. Тюбинги проемных колец укладываются снизу вверх симметрично
относительно оси тоннеля. Со стороны среднего зала усиленные опорные тюбинги нижнего ряда, образующие
основание проема, смещаются относительно оси станции на половину ширины кольца. Эти смещенные тюбинги
образуют и основание колонн, равномерно передавая нагрузку на разомкнутые кольца. На них укладываются
тюбинги временного заполнения, а затем фасонные тюбинги,
образующие верхнюю клинчатую перемычку.
ИГНД ТПУ
Стальные колонны устанавливаются одновременно с ГИГЭ
монтажем
обделки.

Средний зал станции сооружается после проходки боковых тоннелей. Для того, чтобы не повредить обделку
боковых тоннелей, грунт в зоне 1 метра до нее дорабатывается отбойными молотками. После уборки грунта
монтируется обделка тоннеля. Вначале монтируется обделка обратного свода. После замыкания обратного
свода возводится верхний. Монтаж каждой арки верхнего свода начинается с установки в ее основании
фасонных тюбингов, образующих клинчатую перемычку. После сооружения среднего зала демонтируются
тюбинги временного заполнения боковых тоннелей, освобождая проходы.

Образовавшиеся в верхней части проходов зазоры между клинчатыми перемычками среднего и боковых
тоннелей, перекрываются стальными листами, закрепленными на торцевых ребрах фасонных тюбингов
перемычки. В образовавшееся пространство нагнетается цементно-песчаный раствор. В нижней части
сооружается железобетонная плита, объединяющая разомкнутые кольца боковых и среднего тоннелей.

Такая конструкционная схема колонной станции (с чугунными клинчатыми перемычками) получила название
"Московской - колонной".

На колонных станциях Люблинской линии, из-за сложных гидрогеологических условий конструктивная схема
типовой колонной станции несколько изменена. Обратный свод в центральном зале заменен плоской
железобетонной плитой а на станциях "Крестьянская Застава" и "Дубровка", в том числе в целях сокращения
сроков и уменьшения стоимости строительства, проходы между колоннами через один заменены стальными
"стеновыми вставками". На строящейся станции "Трубная" такой стеновой вставкой заменен каждый
четвертый проход. Эта конструкция получила название "колонно-стеновой".

В условиях, когда позволяет инженерно-геологическая обстановка (отсутствие напорных грунтовых вод)
разработаны конструкции колонных станций из монолитного и сборного железобетона. К таким относятся
станции без посадочных платформ (получившие название "горизонтальный лифт"), построенные в
метрополитене Санкт Петербурга. Однако из-за ряда конструктивных недостатков (высокая стоимость
эксплуатации, ограниченная пропускная способность) этот тип станций не получил дальнейшего развития. В
Петербургском метрополитене впоследствии получил распространение тип колонных станций из сборного
железобетона, получивший название "Ленинградская колонная". Обделка станции собирается из
железобетонных блоков. Во избежание изгибающих напряжений в бетоне, разомкнутые кольца обделки
опираются на внутренние несущие конструкции (колонны и ригели) через шарнирное сопряжение. В
Московском метрополитене, в силу гидрогеологических особенностей грунтов, таких станций нет.
ГИГЭ ИГНД ТПУ
ГИГЭ ИГНД ТПУ


Строительство станции "Трубная".
Вид бокового станционного тоннеля. Хорошо видны колонны, клинчатые перемычки и нераскрытые проемы в
центральный зал.
ГИГЭ ИГНД ТПУ
Фото - Штурман

Глубокие односводчатые станции являются, пожалуй, наиболее интересными и необычными
станциями, построенными закрытым способом на большой глубине. Проект таких станций,
предназначенных для сооружения в пластичных кембрийских и протерозойских глинах, был
разработан в Ленинграде, поэтому станции такого типа получили название "Ленинградский
односвод". Первая станция подобного типа открыта в Санкт Петербурге в 1974 году. С тех пор в
Санкт Петербургском метрополитене таких станций построено много, в Московском же только одна,
это - "Тимирязевская" на Серпуховско-Тимирязевской линии.

Свод станции составлен из отдельных арок, представляющих собой железобетонные блоки,
опирающиеся на монолитные опоры. Для того, чтобы избежать изгибающих моментов, а арках
свода применено близкое к шарнирному соединение блоков, без связей растяжения в стыках. Сразу
после монтажа, собранная из отдельных блоков большепролетная арка, обжимается в грунт. Для
этого в замковый блок, при его изготовлении, заложены два плоских гидравлических домкрата.
Величину усилия разжатия можно регулировать, в зависимости от конкретных условий
строительства, добиваясь стабилизации горного давления и уменьшения осадок поверхности.

Обратный свод, так же как и верхний, выполнен из не связанных друг с другом арок циркульного
очертания, составленных из железобетонных блоков.
ГИГЭ ИГНД ТПУ

Строительство односводчатой станции
"Спортивная" в Санкт Петербурге. Процесс
разработки внутреннего пространства
станции. Справа видна частично разобранная
обделка опорного тоннеля и возведенная в нем
опора свода


На последнем этапе производится монтаж
конструкции платформы, организация
подплатформенных помещений,
строительство натяжной камеры эскалатора.


Использована информация из издания
"Метрополитены", Ю.С. Фролов,
Д.М. Голицынский, А.П. Ледяев
ГИГЭ ИГНД ТПУ



Станции метрополитена, сооружаемые открытым способом, по конструктивной схеме подразделяются на
колонные, односводчатые и однопролетные. Расположенные на сравнительно небольшой глубине
конструкции выполняются из сборного или монолитного железобетона, в открытом котловане с последующей
обратной засыпкой грунтом.
Колонные станции. Колонные станции могут быть двух- или трех пролетными (соответственно с одним или
двумя рядами колонн). На первой очереди Московского метрополитена станции сооружались открытым
способом с обделкой из монолитного бетона и железобетона.
С конца 50-х годов появились первые типовые конструкции колонных станций из сборного железобетона с
шагом колонн 4м. Станции такого типа, в силу дешевизны и простоты строительства, получили широкое
распространение не только в Москве, но и в других метрополитенах России. В обиходе такая конструкция
получила название "сороконожка", так как при длине платформы 160 метров на станции было по 40 колонн в
ряду. Впоследствии типовой проект был немного изменен, перекрытие центрального пролета стало выше, а
шаг колонн увеличился до 6м. На станции "Новоиреево" шаг колонн увеличен до 7,5 м. В дальнейшем
появились колонные станции на базе типового проекта из унифицированных сборных железобетонных
элементов, заметно отличающиеся от скучных "сороконожек", например - двухъярусная станция "Бульвар
Дмитрия Донского". На некоторых станциях перекрытие выполнено не из сборных элементов, а из
монолитного железобетона, что оживляет архитектуру подземного сооружения. Плоское монолитное
перекрытие, в виде поперечных ребристых плит, перекрывает все сечение станции. Так построены станции,
"Ясенево", "Бибирево".
ГИГЭ ИГНД ТПУ
 Линии легкого метро в целях сокращения сроков и уменьшения стоимости
строительства сооружаются в эстакадном исполнении. Первый проект
эстакадной линии легкого метро разработан АО "Метрогипротранс" для
Бутовской линии Московского метрополитена. Позднее аналогичный проект
был разработан для Солнцевской линии легкого метро. В настоящее время
рассматривается вопросы строительства линий легкого метро в городах, где
предполагавшееся ранее строительство линий полноценного метрополитена не
сможет быть осуществлено в обозримом будущем в виду отсутствия
финансовых средств.
 Так как на эстакадные линии легкого метрополитена отсутствуют СНиП-ы,
проектирование линий ведется по СНиП-ам для метрополитена, однако ряд
параметров соответствует предельным требованиям СНиП "Метрополитены".
В частности, минимальные радиусы кривых в 300м по СНиП допускаются
лишь в "отдельных случаях", в то время. как на линии ЛМ используются
повсеместно. Для нормальной эксплуатации линии с такими кривыми был
разработан специализированный подвижной состав 81-140/741. Сочленение
вагонов позволит вагонам проходить крутые кривые на большей скорости.
ГИГЭ ИГНД ТПУ
 Эстакадные участки линий легкого метро представляют собой




пролетные строения из балок коробчатого сечения, уложенные на
железобетонные опоры.
Пролетные строения на перегонах участков уложены на одинарные
опоры. Эстакада имеет два уровня.
В верхнем - пути для поездов и необходимое технологическое
оборудование, в нижнем - проходная галерея для коммуникаций,
которые спрятаны от глаз пассажиров и от осадков.
Нижний ярус закрыт ограждающими конструкциями, верхний ярус с
шумоглушащими экранами. Там, где линия метро очень близко
подходит к жилым домам, на станциях над шумоглушащими экранами
появляется третий ярус - шумоотражающие прозрачные стеклянные
витражи. Под эстакадой размещаются тягово-понизительные
подстанции.
Строительство эстакады начинается с устройства фундамента и
бетонирования опор. После набора бетоном проектной прочности
проводится монтаж пролетных строений.
ГИГЭ ИГНД ТПУ
ГИГЭ ИГНД ТПУ

Конструкция станций представляет
собой так же несколько пролетных
строений, уложенных на
железобетонные опоры. Перед
станцией пути разводятся в стороны,
освобождая пространство для
островной платформы, шириной 7
метров.

Высота от пола вестибюля до
основания платформы станции
составляет 9,6 метров. Станции
открытые, над ними только
металлический навес, опирающийся на
металлоконструкции. От осадков и
ветра они также защищаются
прозрачными, шумоотражающими
экранами. Из вестибюлей,
смонтированных на земле, пассажиры
поднимаются на платформу по
эскалаторам, накрытым стеклянной
галереей. На завершающем этапе,
сооружаются наземные станционные
вестибюли, эскалаторные наклоны,
навес над платформой.
ГИГЭ ИГНД ТПУ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
СНиП 32-02-2003. Метрополитены
СП 32-105-2004. Метрополитены
СП 23-105-2004. Оценка вибрации при проектировании, строительстве и
эксплуатации объектов метрополитена
Строительство метрополитенов. Учебник. 1987 год
http://metroworld.narod.ru
http://met
"Метрополитены", Ю.С. Фролов, Д.М. Голицынский
БСЭ
ГИГЭ ИГНД ТПУ