Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

Актуальность  работы……………………………………………………………..3

Железнодорожные тоннели………………………………………………………4

• Классификация и устройство тоннелей…………………………………..7

Метрополитены…………………………………………………………………...9

• Основные сооружения и устройства метрополитенов………………..…9
• Способы строительства метрополитенов……………………………….15

Автодорожные  тоннели…………………………………………………………17

• Основные виды воздействия автодорожных тоннелей на окружающую среду………………………………………………………………………19
• Инженерные системы необходимые для нормального функционирования автодорожного тоннеля…………………………...20
• Автоматизированные системы управления автодорожного тоннеля и комплексная диспетчеризация…………………………………………..20

Подземные авто парковки………………………………………………………21

• Проектирование подземной парковки………………………………..…23
• Конструкции подземной парковки…………………………………....…26
• Инженерные системы подземной парковки………………………….…29
• Развитие технологий и материалов………………………………….…..31

Подземные пешеходные переходы………………………………………….…32

Заключение………………………………………………………………………34

Список  литературы………………………………………………………..…….35

    Введение

    Высокий уровень урбанизации, рост городов  и ряд других факторов обусловливают  высокую степень освоения подземного пространства в городах. Это позволяет  в значительной мере высвободить  дефицитные территории, а также улучшить состояние городской среды. Подземное  пространство часто рассматривается  как естественные или искусственно созданные полости в недрах земли, используемые для хозяйственных  или иных целей.

    Можно определять их как вид ресурсов недр, используемый в качестве среды для проживания, размещения объектов или протекания процессов, тогда его источниками являются естественные или искусственно созданные полости в недрах земли, а также участки недр, в которых могут быть созданы полости.

    Страниц – 

    Разделов - 5

    Рисунков - 8

    Актуальность  работы:

    В современных крупных мегаполисах  все дороже становится земля, уплотняется застройка, но главное все меньше и меньше становится места для жизни людей. Постоянные расширения дорог, строительство новых развязок, принятие различных законов касающихся транспортной инфраструктуры города не в состоянии решить проблемы стоящие перед городом. Реальным выходом из данной ситуации будет строительство подземных транспортных объектов.

    В данной работе будут рассмотрены такие городские подземные сооружения как: железнодорожные тоннели, метрополитены, автодорожные тоннели, подземные авто парковки. 

1. Железнодорожные тоннели

    Железнодорожный тоннель — тоннель на железной дороге, служащий для преодоления  высотного или контурного препятствия: горного хребта, участка оползней, водотока.

      Развитие железных дорог дало  мощный толчок строительству  тоннелей, особенно в странах  с горным рельефом, где дороги  прокладывали через перевалы. Чтобы  снизить высоту подъема дороги, надо было пробить толщу горы. В Великобритании в те годы  строились тоннели относительно  небольшой длины. Тоннель протяженностью 1190 м был построен на линии  Ливерпуль— Манчестер в 1826—1830 гг. В эти же годы строились  тоннели во Франции, Бельгии  и Германии, а позднее в Австрии,  Италии и США. 

      Первый железнодорожный тоннель  во Франции был построен в  1826—1829 гг. Марком Сегуином на  линии Сент-Этьен—Лион. Предприятие  казалось столь грандиозным, что  на него устремил взоры весь  мир. Работы были рассчитаны  на двадцать пять лет. Однако  применение вновь изобретённых  буровых инструментов и новых  взрывчатых веществ позволило  закончить все работы намного  быстрее. Строительство тоннелей  было сопряжено со значительными  трудностями и большими расходами.

      К 1860 г. было построено несколько  довольно длинных тоннелей: 5-километровый  тоннель между городами Авиньон  и Марсель (Marseilles); 4-километровый — вблизи Лиона; тоннель на железнодорожной линии Лион—Генф длиной почти 4 км; на линии Реймс—Небенстрек (Reims—Nebenstrecke) — длиной 3,6 км; через Апеннины между городами Турин (Turin) и Генуя (Genua) — длиной 3,2 км; на линии Париж—Страсбург (Strasbourg) — длиной 2,8 км; тоннель Ханстен (Hauenstein) Швецарской центральной дороги (Schweizer Central Bahn) длиной почти 2,4 км.

      Для пассажиров тех лет тоннели  были впечатляющей новостью. Обозреватель  одной из газет («L'Illustration»)  в 1843 г. по поводу торжественного  открытия железнодорожной линии  Париж— Орлеан (Paris-Orkans) и проезда  по тоннелю Рольбоас (Rolleboisse) писал:  «Локомотив привез нас к месту,  где даже самые бесстрашные  сердца испытали страх. Через  3 км все попали в кромешную  темноту. Как сильно билось  сердце! Мы попали в совершенно  неизвестную нам страну темноты.  Зачем мы испытываем судьбу? Господь  дал нам Солнце, а мы игнорируем  этот подарок. Шум кипящего  локомотива, гром цепей в полной  темноте, адский свист — все  это рождает страх, тем более,  что мы ничего не видим. И  вдруг мы выехали из тоннеля.  Это великолепно! За четыре  минуты мы испытали такие необычайные  чувства!». 

      На железнодорожной линии Петербург—Варшава  в период с 1852 по 1862 гг. были  построены первые в России  железнодорожные тоннели: Виленский  длиной 427 м и Ковенский — 1278 м. 

      Несмотря на новизну дела, русское  железнодорожное строительство  блестящим образом справилось  с прокладкой тоннеля через  Сурамский горный кряж. Сурамский  тоннель длиной 3998 м на линии  Поти—Тифлис (1886-1890 гг.) долгие годы  оставался у нас самым большим  по протяжению.

      В последней четверти XIX в. началось  строительство железных дорог  в горных районах России, где  почти на каждой трассе устраивались  тоннели. Большое число тоннелей  было построено при прокладке  Транссибирской магистрали —  в горных отрогах Восточных  Саян, вдоль берега оз. Байкал. При  строительстве участка железной  дороги между ст. Тихорецкая и  Новороссийском были сооружены  тоннели длиной 1386,5 и 383,4 м. В  1890-1902 гг. на Китайско-Восточной железной  дороге было построено 9 двухпутных  тоннелей, из которых тоннель  через Хинганский хребет имел  длину 3077 м. На Кругобайкальской  железной дороге длиной всего  260 км в 1902—1904 гг. было построено  39 тоннелей и 50 противообвальных  галерей. 

      При строительстве Байкало-Амурской  магистрали было создано пять  перевальных тоннелей: Байкальский  (6,7 км), Северо-Муйский (15,3 км), Кодарский  (1,9 км), Дуссе-Алиньский (1,8 км), Нагорный (1,2 км). Наиболее сложным и протяженным  (15,3 км) транспортным тоннелем в  России стал Северо-Муйский тоннель.

    Большой размах получило тоннелестроение в  Японии. В 1970-х гг. на линии Осака—Окаяма было построено 32 тоннеля, в том числе  двухпутный тоннель Рокко (16 200 м). Длина  самого длинного подводного железнодорожного тоннеля Сэйкан под проливом Цугару между островами Хонсю и Хоккайдо составила 36 400 м.

    Но  в 2010 году был установлен новый рекорд длины - в Швейцарии новый тоннель  пролег под перевалом Сен-Готард, через который 211 лет назад войска под командованием русского полководца Александра Суворова совершили свой знаменитый переход через Альпы. Длинна тоннеля 57-километров. Такой  фантастический прорыв был достигнут  благодоря современным технологиям. Преодоление гиганской буровой  машиной, весом 3000 тонн и длинной 400 метров, последних полутора метров горной породы сопровождалось шумной праздничной церемонией и транслировалось  в прямом эфире швейцарским телевидением.

    Классификация и устройство тоннелей.

    По  числу путей железнодорожные  тоннели делятся на однопутные и  двухпутные. По расположению на трассе различают горные, равнинные, подводные  тоннели. Горные пересекают горные хребты, водоразделы, отдельные возвышенности, обходят участки осыпей, оползней, снежных лавин и заносов. Равнинные  железнодорожные тоннели. в основном сооружаются в городской черте (например, глубокие вводы, соединяющие  открытые участки тоннелей с подземными вокзалами в центральной части  города). Подводные железнодорожные  тоннели располагаются под руслами  рек, дном водоёмов, каналов, проливов или заливов.

    Различают петлевые железнодорожные тоннели, используемые при резком изменении  направления ж.д. линии, проходящей по склону долины; перевальные, соединяющие  склоны соседних долин; мысовые - при  прохождении трассы вдоль изрезанных берегов озёр и морей.

    Наиболее  распространённые способы строительства  железнодорожных тоннелей: горный с  применением буровзрывных работ  на полный профиль или комбайнов  избирательного действия в крепких  устойчивых грунтах или по частям (в т.ч. уступный); щитовой. При заложении  железных дорог под дном водной преграды применяется способ опускных секций. Для преодоления участков неустойчивых водообильных грунтов используют специальные  способы проходки (химическое закрепление, искусственное замораживание грунтов, водопонижение и др.). Kрепь тоннеля выполняют из бетона, железобетона, чугуна и стали.

    Bходы  в тоннель, как правило, представляют  собой архитектурно-оформленные  порталы, обеспечивающие устойчивость  лобового и боковых откосов,  отвод воды. Путь в тоннеле  устраивается на балласте либо  на основании из монолитного  бетона или сборных железобетонных  плит. Для осушения грунта тоннелей  сооружаются дренажные устройства  в виде штолен, располагаемых  ниже тоннеля, прорезей и камер  c каптажными скважинами.

     Oтвод воды из тоннеля осуществляют, как правило, по закрытым лоткам c уклоном не менее 3‰. B pайонах c суровым климатом для предотвращения  замерзания воды лотки утепляют, уклон их делают не менее  6‰, a дренажные устройства выносят  за пределы зоны сезонного  промерзания грунтов. Для укрытия  обслуживающего персонала при  движении ж.д. составов в стенах  тоннеля в шахматном порядке  через 60 м c каждой стороны устраиваются  ниши шириной 3, высотой 2 и глубиной 1 м, a для хранения инструментов  и материалов - камеры размером 6x2,8x2,5 м. Для создания безопасных  условий эксплуатации тоннель  оснащают системами искусств. вентиляции (при длине св. 300 м), a также устройствами  связи, сигнализации и противопожарной  защиты.

Bодоотводные  выработки железнодорожных тоннелей;

1 - тоннель; 2 - лоток;

3 - штольни; 4 - дренажные отверстия;

5 - скважины.

2. Метрополитены

    Основные  сооружения и устройства метрополитенов 

      Наиболее эффективным видом транспорта  для крупных городов является  метрополитен — скоростная городская  внеуличная железная дорога с  курсирующими на ней маршрутными  поездами для перевозки пассажиров.

      Метрополитеном называют вид  городского скоростного внеуличного  железнодорожного транспорта, линии  которого прокладываются в подземных  тоннелях, по поверхности земли  и на эстакадах. От других  видов городского пассажирского  транспорта метрополитен отличается  высокой скоростью и регулярностью  движения маршрутных поездов,  а также большой провозной  способностью.

      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).

      Линии метрополитенов (или их  отдельные участки) бывают (рис. 1):

• 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.

      Рис. 1. Схема способов сооружения  метрополитена: 

    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

      В комплекс линии метрополитена  входят следующие сооружения (рис. 2): станции, перегонные тоннели,  эстакады, мосты, путепроводы, земляное  полотно (насыпи и выемки для  наземных линий), камеры съездов,  тупики, соединительные служебные  тоннели, депо, инженерный корпус  метрополитена. 

      Рис. 2. Схема расположения сооружений  на участке линии метрополитена: 

    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

    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). 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.

    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 тягово-понизительных 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.

    Вентиляция  метрополитена обеспечивает санитарно-гигиениче-ские условия, нормальные для пребывания пассажиров в тоннелях метрополитена. 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.

    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 блок-участку. 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.

    Способы строительства метрополитенов

    Основные  способы. Линии метрополитенов в  основном строят способами, которые  можно объединить в две группы — закрытые (подземные) и открытые способы.

    Закрытые  способы применяют при сооружении метрополитенов глубокого и мелкого  заложения. При этом все работы по строительству метрополитена ведут  в подземных условиях, без нарушения  уличного движения. Для транспортирования  разработанного грунта, доставки различных  материалов, конструкций и оборудования служат специально устраиваемые шахтные  стволы, которые оборудуют подъемными машинами, клетями и бадьями для  подъема и опускания людей  и груза.

    Для ведения проходческих работ и  возведения тоннельных конструкций  в подземных условиях при закрытом способе в зависимости от инженерно-геологических  условий и размеров тоннелей используют различные способы работ:

• щитовой способ, основанный на применении щита — передвижной металлической крепи, под защитой которой производится разработка грунта в забое на полное сечение (профиль) и осуществляется возведение тоннельной обделки;
• способ сплошного забоя, состоящий в разработке грунта в тоннеле сразу на полное сечение (профиль) с установкой временного деревометаллического крепления, служащего защитой на время устройства тоннельной обделки;
• горный способ, основанный на последовательной разработке грунта в тоннеле по частям с установкой временного деревометаллического крепления, под защитой которого также по частям возводят тоннельную«обделку.

    Открытые  способы применяют при сооружении линий метрополитена мелкого  заложения (проходящих на глубине 10—15 м от поверхности земли), при этом все работы по возведению тоннельных конструкций выполняют в открытых котлованах, которые после завершения строительства засыпают грунтом. При строительстве метрополитена этими способами необходимо перекладывать подземные коммуникации, переносить из района строительства линии трамвая, троллейбуса и автобуса, иногда укреплять грунты под фундаментами зданий. Поэтому в последнее время при строительстве городских метрополитенов только мелкого заложения в Минске, Горьком, Ташкенте, Новосибирске применяют комбинированный способ, при котором станции метрополитена возводят в котлованах открытым способом, а перегонные тоннели между станциями сооружают закрытым способом.

      В число открытых способов  входят:

• котлованный способ, состоящий в том, что на полную ширину тоннеля до уровня подошвы будущего тоннеля раскрывают котлован, стены которого оставляют без крепления (под углом естественного угла откоса грунта) или поддерживают временной крепью (если они вертикальны); обделку тоннеля сооружают в котловане, а затем засыпают грунтом;
• траншейный способ, при котором котлован разрабатывают по частям (в этом случае для устройства вертикальных стен тоннеля используют способ «стена в грунте»);
• использование передвижной металлической крепи прямоугольного сечения (щит открытого способа) для крепления стен котлована и устройства тоннельной обделки.

    Специальные способы. В сложных инженерно-геологических  условиях строительства — в водоносных песчано-глинистых грунтах, плывунах, в сильно трещиноватых скальных грунтах  с большим притоком подземных  вод — применяют специальные  способы, целью которых является укрепление неустойчивых грунтов, ликвидация поступления воды или временное  осушение грунтов. К числу таких  специальных способов относятся: водопонижение, замораживание грунтов, применение сжатого воздуха (кессонный способ), цементация грунтов, химическое закрепление.

      Наземные линии метрополитена,  расположенные на поверхности  земли или на эстакадах (мостах), сооружают методами, применяемыми  при строительстве железных дорог  и мостов, позволяющими широко  использовать высокопроизводительную  землеройную технику для возведения  земляного полотна, применять  индустриальные сборные железобетонные  конструкции для устройства эстакад,  вести работы широким фронтом.

3. Автодорожные тоннели

     Автодорожные тоннели - неотъемлемая часть современных мегаполисов - от Москвы до Нью-Йорка. Их использование  помогает не только разгрузить наземные магистрали, сократив их протяженность, но и повысить защищенность автодорог  от воздействия природных факторов. Большое значение при этом имеет  создание под землей необходимых  для работы и пребывания людей  параметров воздушной среды. Проектировщику необходимо также принять меры для  предотвращения вредного влияния самих  подземных сооружений на окружающую их местность.

    Строительство автодорожного тоннеля началось в 20 веке с развитием автомобильного транспорта и сети автомобильных  дорог.