1. Введение

Развитие современного города, наряду с решением архитек­турно-планировочных задач и проблем инженерного обустройст­ва осваиваемых территорий, предполагает также совершенствова­ние внутригородской транспортной системы, и в первую очередь той ее части, которая относится к пассажирским перевозкам. Рост пассажирооборота, увеличение дальности передвижений, необ­ходимость сокращения времени на поездки требует увеличения скорости сообщения с одновременным повышением надежности, безопасности и комфортности пассажирских перевозок. В усло­виях современного крупного города, когда необходимо обеспе­чить сохранность базовой капитальной застройки и сооружений, представляющих историческую ценность, эти транспортные про­блемы решаются с помощью подземных линий метрополитена.

Необходимость развития транспортной системы города зави­сит от его величины, которую по современной классификации устанавливают по численности жителей: крупные — 250-500, крупнейшие — более 500 тыс. человек. В последние годы в самостоятельную группу выделяют города с населением более 1 млн. человек. По данным статистики, на территории России насчитывается 13 городов, которые могут быть отнесены к этой группе. Ввиду особой сложности транспортных проблем в таких городах в настоящее время и 11 из них строятся или проектиру­ются метрополитены. В Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде. Новосибирске, Самаре, Екатеринбурге метрополите­ны действуют и продолжают развиваться. Общая протяженность линий, действующих в этих городах, приближается к 350 км. Ведется строительство метрополитена в Омске, Челябинске и Красноярске, обоснована необходимость метрополитена в ком­плексных планах развития городского пассажирского транспорта Ростова-на-Дону, Уфы и Казани.

В центральной части крупнейших городов в условиях плотной застройки, при наличии архитектурных, исторических памятников и разного рода охранных зон, при необходимости пересечений значительных по глубине и ширине водотоков, как правило, строят линии метрополитена глубокого заложения, несмотря на высокую стоимость и значительные трудозатраты. Большинство же перспективных линий в таких городах проектируют на мелком заложении (на глубине до 15 м от уровня земной поверхности). Предпочтение линиям мелкого заложения отдают и при проектировании вновь строящихся метрополитенов в городах, рельефные и градостроительные особенности центральной части которых не отмечены перечисленными выше условиями.

Тенденция роста протяженности линий мелкого заложения на сети отечественных и зарубежных метрополитенов обусловлена их определенными преимуществами по сравнению с линиями глубокого заложения. Так, стоимость линий мелкого заложения в относительно благоприятных гидрогеологических условиях в среднем в два раза меньше, чем линий глубокого заложения. В условиях Санкт-Петербурга строительная стоимость только эска­латорного комплекса с чугунной обделкой тоннеля, пройденного с предварительным замораживанием грунта на глубину 40-50 м, сравнима со строительной стоимостью целого станционного комплекса на линии мелкого заложения. Существенно отличаются и трудовые затраты на сооружение 1 п.м. перегонного тоннеля. Например, в московских условиях при проходке щитовым спосо­бам они составляют для глубокого заложения 170-190 чел.-ч, тогда как мелкого — 100-120 чел.-ч.

Кроме того, сооружение тоннелей мелкого заложения исклю­чает кессонный способ проходки, а также замораживание грунта в больших объемах, т.к. встречающийся избыток грунтовых вод на отдельных участках снимается предварительным водопонижением. Отказ от этих специальных методов работ трудно переоценить. Здесь и экономия больших средств и, что еще более важно, исключение вредных для здоровья условий труда. Локальные препятствия на трассе в виде фундаментов отдельных зданий и сооружений, небольших водотоков, железнодорожных путей и т.п. не должны служить доводом в пользу переноса трассы на глубокое заложение. Отечественный и зарубежный опыт показывает, что препятствия преодолеваются с использованием известных отработанных приемов — укрепления фундаментов, продавливания, поверхностного замораживания дна водотоков и т.п.

Из многолетнего опыта эксплуатации линий метрополитена мелкого заложения следует, что они более удобны для пассажиров, чем линии глубокого заложения. Незначительная глубина заложения и наличие двух входов на станцию экономят время движения пассажира от входа до посадочной платформы. Два входа на станцию способствуют более равномерному заполнению вагонов, ускоряют выход пассажиров с платформы на поверхность. Сокращение времени следования до платформы привлека­ет большее число пассажиров на станцию, поскольку метрополи­теном пользуются и те, кто следует на короткие расстояния (1-2 перегона).

Эксплуатационные расходы, отнесенные к одному километру линии мелкого заложения, на 18-20% ниже, чем глубокого.

Отметим также, что сооружение станционного комплекса открытым способом в углубленных котлованах позволяет одно­временно со строительством метро эффективно использовать надтоннельное пространство, располагая под землей торговые залы, автостоянки, складские помещения и т.п.

Технико-экономические преимущества линий мелкого зало­жения и большие удобства в эксплуатации открывают широкую перспективу их развития в сети как существующих, так и вновь строящихся метрополитенов. Анализ опыта строительства метро­политенов помазывает, что доля линий мелкого заложения в общей протяженности подземных транспортных магистралей подавляющего большинства городов существенно увеличивается. Эта тенденция усилилась в последние годы, поскольку из центра крупнейших городов метрополитен, развиваясь, перемещается в периферийные районы. Так, к настоящему времени больше половины суммарной длины линий Московского метрополитена расположено на мелком заложении. Во многих городах, где строительство метро началось сравнительно недавно, линии рас­положены только на мелком заложении (Ташкент, Минск, Ново­сибирск, Нижний Новгород, Самара, Омск). Такая же ситуация складывается на метрополитенах большинства городов мира.

В связи с постоянно развивающимися объемом и географией метростроения весьма актуальными становится задачи строитель­ства линий мелкого заложения по наиболее прогрессивным проектам, которые дают возможность увеличить темпы работ при минимальном нарушении сложившихся условий жизни города и особенно его наземной транспортной системы.

2. Новая концепция строительства метрополитена на линиях мелкого заложения

2.1. Сущность метода и эффективность его применения

Анализ опыта строительства метрополитенов в стране показывает, что росту протяженности линий мелкого заложения способствуют не только определенные технико-экономические преимущества строительства и эксплуатации таких линий, но и широкое распространение закрытого способа проходки перегонных тоннелей, что существенно снижает негативное влияние строительных работ на нормальные условия жизни города. Сооружение перегонных тоннелей метрополитена преимущественно закрытым способом, а станционных комплексов — в открытых котлованах достаточно полно отвечает современным требованиям строительного производства. Благодаря развитой производственно-технической базе и использованию щитовых механизированных комплексов достигнуты высокая производительность труда и большие скорости проходки перегонных тоннелей. Так, темпы щитовой проходки даже к слабых неустойчивых грунтах составляют 100 м/мес. и более, а рекордные на Мосметрострое — 250-400 м/мес. Сооружая станции в открытых котлованах, строители практически неограниченно используют высокопроизводительные машины и оборудование, широко внедряют крупноблочные железобетонные конструкции и обделку из монолитного железобетона, применяя современное бетоноукладочное оборудование, самоходные опалубки, армокаркасы и армоблоки заводского изготовления. Однако оценка накопленного опыта строительства метрополитенов на линиях мелкого заложения не будет объективной, если наряду с отмеченными положительными сторонами традиционных конструктивно-технологических решений не вы­разить присущие им недостатки.