2.3. 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.

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 к единой общегосударственной триангуляционной системе, проведение инженерно-геологических и гидрогеологических работ.

Геодезические изыскания включают в себя: топографическую съемку района будущей трассы; 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.

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 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. 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.

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.

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.

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 специальные 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.

Строительство метрополитена 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. Параллельно ведется строительство промышленного узла рассчитанного 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.

Перед началом проходки шахтных стволов и тоннелей выполняется большой объем работ по закреплению геоподосновы.

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.

Монолитные обделки возводятся в сухих грунтах с помощью специального проходческого щита. В настоящее время самой распространенной, позволяющей экономить металл, является сборная железобетонная обделка.

При горном и гидростатическом давлении грунтовых вод более 1 кгс/см² возводится обделка из чугунных тюбингов. Она считается самой дорогой из всех обделок. Однако 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.