CC BY
18
© B.B. Макаров, E.A. Хрулев, A.A. Миробян, 2013
УДК 622.22.272: 622.016
B.B. Макаров, Е.А. Хрулев, А.А. Миробян
КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА ТОННЕЛЬНЫХ АВТОДОРОЖНЫХ СИСТЕМ В КРУПНЫХ МЕГАПОЛИСАХ*
Рассмотрены проблемы комплексной опенки эффективности тоннельных автодорожных схем в крупных мегаполисах. Показано, что технико-экономический анализ является только первым шагом в опенке, позволяющим опенить принпипиальную возможность строительства. Рассмотрены такие стороны опенки, как улучшение экологической и инфраструктурной обстановке в городе после строительства автодорожных тоннелей. Предложен комплексный критерий опенки альтернативных вариантов тоннельных схем.
Ключевые слова: автомобильный транспорт, тоннельная схема, город, экология, безопасность, критерий, эффективность.
Введение
Транспортная, территориальная и экологическая обстановка мегаполисов в настоящее время оценивается крайне отрицательно, и это не только российская проблема [1]. Крупнейшие мегаполисы мира — Москва и Париж, Лондон и Торонто, Рим и Венеция — очень быстро разрастаются в пределах отведенных границ, и проблема освоения подземного пространства стоит крайне остро. Страны Европы и Азии, Япония и Америка по-разному подходят к решению вопросов оптимизации использования жизненного пространства. К примеру, в Париже активно строятся большие 3-4х-этажные подземные паркинги, позволяющие уменьшить пробки на дорогах. Магазины, культурные центры, спортивные объекты и даже библиотеки «уходят» под землю. Интересен опыт Скандинавских стран: Финляндии, Швеции, Дании, Норвегии. Сегодня мы видим, что поверхность крупных городов засорена всевозможными инфраструктурными и техническими объектами, в этом
*Работа написана при поддержке Гранта Минобрнауки РФ №7.8652.2013 в рамках Государственного задания.
конгломерате зданий и сооружений не остается места для самого человека, его комфортного проживания. Безусловно, освоение подземного пространства современными методами позволит разгрузить пространство города, создать комфортные условия для жизни людей, улучшить экологическую обстановку. [1].
Строительство тоннелей, метрополитенов, подземных магазинов, парковок стало обыденным явлением, но Россия в настоящее время отстает от стран, где подземное строительство является неотъемлемой частью жизни.Основная причина заключается не столько в отсутствии средств, сколько в отсутствии грамотного градостроительного планирования, рассчитанного на несколько десятилетий вперед.
Освоение подземного пространства является одним из наиболее перспективных путей дальнейшего развития мегаполисов. При переносе под землю основных транспортных потоков, магазинов и развлекательных центров, объектов энергетики и связи, складских помещение и других промышленных объектов, без которых городу не обойтись, на поверхности возможно освобождение больших территории. Освобожденные участки можно было бы использовать для размещения парковых и пешеходных зон, для строительства спортивных и детских сооружений.
В этой связи вопросы рационального переноса наземных сооружений в подземные условия начинают приобретать важное значение. Появляется необходимость оценки принимаемых технических решений не только по критерию стоимости, но и учета эффективности решения других проблем мегаполиса, таких как экологические, безопасность жизнедеятельности, комфортность проживания и инфраструктурная привлекательность.
Дорожно-транспортная ситуация на дорогах города Владивосток
Из года в год во Владивостоке идет стремительный рост количества автомобилей, из-за этого, особенно в часы пик, образуются заторы, увеличивается число вредных выбросов в атмосферу, ухудшается настроение и самочувствие людей
находящихся в «пробке». По показателю количества автомобилей на 1000 жителей (520-560 по разным оценкам) Владивосток прочно удерживает первое место в России [4]. В связи с ограниченной возможностью увеличения пропускной способности автомобильных дорог, высокой плотностью городской застройки и преобладающим горным рельефом здесь необходимо строительство автодорожных тоннелей.
Несмотря на то, что за последние годы было сделано многое по улучшению дорожного движения, что было связано с подготовкой к проведению саммита АТЭС, когда разгрузилась основная трасса от центра города до аэропорта Кневичи, построены два моста, что, например, в случае введения в эксплуатацию «Золотого моста», уменьшило поток машин по улице Светланской и уменьшило заторы на площади Луговой; несмотря на эти и другие успехи одновременно выявились новые проблемные участки дороги, это:1) Площадь Борцов Революции - Океанский проспект до поворота на улицу Уборевича и далее до Суханова - до поворота с выездом на «Золотой мост»;2) Улица Гоголя - Вторая речка. По сути дела, «пробки» в узких местах транспортной схемы города не исчезли, а стали возникать очень быстро по сравнению с предыдущим периодом.
Таким образом, транспортная специфика города -узкие дороги, не способные обеспечить необходимую пропускную способность, что осложняется сопочным рельефом, а также недостаточное число парковок на такое количество машин: все это требует разработки крупных мероприятий для решения возникших проблем. Строительство надземной системы дорог в условиях города связано с проблемами экологии. Такие же негативные последствия несет использование для новых автомобильных трасс акватории Амурского залива.
Поэтому необходимо проанализировать как решены подобные задачи в других странах, и здесь хорошим примером может послужить Бостон, где возникли проблемы, сходные со строительством Некрасовского путепровода во Владивостоке, пропускная способность которого себя исчерпывает. Поэтому в Бостоне все транспортные коммуникации было решено убрать под землю, что оказалось весьма успешным [4].
Для разгрузки центральной части Владивостока, по аналогии с Бостоном, напрашивается решение, связанное с созданием сети автодорожных тоннелей. На международном семинаре, посвященном памяти почетного строителя России Алексея Летуновского, студенческое конструкторское бюро кафедры «Горного дела и Комплексного освоение георесурсов», выдвинуло систему кольцевого и радиальных тоннелей, объединявшая практически все районы города (рис. 1).
По предварительным подсчетам после строительства тоннелей время проезда, с учетом скорости до 60 км/час:
• с мыса Эгершельд до площади Луговой можно будет доехать за 9 мин. (1,5 часа в настоящее время);
• с улицы Гоголя до Второй речки - за 4 минуты (1,3 часа)
• с улицы Гоголя до улицы Тухачевского - за 5 мин. (1,1 часа);
• максимальное время из любой точки города в любое место - 20 мин.
Рис. 1. Радиально-кольцевая схема автодорожных тоннелей в городе Владивосток
В представленных двух альтернативных вариантах тоннельной схемы автомобильного транспорта рассмотрены все существующие на сегодняшний день способы строительства и обосновано применение щитового, как обеспечивающего наименьшие затраты и минимизирующего время строительства. Оценки себестоимости строительства, произведённые СКБ, показывают, что затраты здесь не превышают 30 % затрат на реализацию объектов АТЭС-2012, а время создания сооружений составляет 8-10 лет, что также не является критичным.
Однако в рассмотренных вариантах необходим учет также вопросов экологии, безопасности дорожного движения, улучшения городской наземной и подземной инфраструктуры. С этой целью необходимкомплексный критерий оценки вариантов.
Комплексная оценка эффективности строительства
Под комплексной оценкой эффективности строительства тоннеля понимается сравнение показателей совокупности основных параметров эксплуатации дорог в настоящее время с показателями после введения в эксплуатацию сети тоннелей, выраженной в бальной форме (экономический, социальный и экологический эффекты). Кроме того, многовариантное проектирование предполагает сравнение между собой различных технических решений, и одного технико-экономического анализа здесь недостаточно. Так, например, в случае сравнения двухъярусного и двухтоннельного вариантов необходим учет полноты использования подземного пространства, что не нашло пока отражения в современных нормативных документах.
На современном этапе основные требования к стандартизации определяются Законом РФ от 10 июня 1993 г. «О стандартизации». Закон подразделяет стандарты на государственные стандарты РФ; применяемые в установленном порядке международные (региональные) стандарты, правила, нормы и рекомендации; стандарты отраслей и стандарты предприятий. Государственные стандарты разрабатываются на продукцию, работы и услуги, имеющие межотраслевое значение. Стандарты отраслей могут разрабатываться и приниматься государст-
венными органами управления в пределах их компетенции в целях обеспечения требований безопасности продукции, работ и услуг для окружающей среды, жизни, здоровья в имущества применительно к продукции, работам и услугам отраслевого значения. Стандарты предприятий могут разрабатываться и утверждаться предприятиями самостоятельно, исходя из необходимости их применения в целях обеспечения требований безопасности продукции, работ и услуг для окружающей среды, жизни, здоровья и имущества, а также в целях совершенствования организации и управления производством.
Закон определяет критерии разработки стандартов. В соответствии со ст. 6 требования, устанавливаемые в стандартах, должны основываться на современных достижениях науки, техники и технологии, международных (региональных) стандартах, правилах, нормах и рекомендациях по стандартизации, прогрессивных национальных стандартах других государств, учитывать условия использования продукции, выполнения работ и оказания услуг и режима труда и не должны нарушать положений, установленных законодательными актами РФ.
В отношении отражения экологических требований в разрабатываемых государственных стандартах Закон «О стандартизации» исходит из правила: если продукция, работы или услуги, на которые разрабатываются государственные стандарты, связаны или касаются охраны окружающей среды, то такие стандарты должны содержать требования по их безопасности для окружающей среды, жизни и здоровья (ст. 7) [5].
Требования, установленные государственными стандартами для обеспечения безопасности продукции, работ и услуг для окружающей среды, жизни и здоровья, являются обязательными для соблюдения государственными органами управления, субъектами хозяйственной деятельности. Соответствие продукции и услуг указанным экологическим требованиям государственных стандартов может определяться путем проведения экологической сертификации, а также маркирования продукции знаком соответствия государственным стандартам.
В основе экологической оценки эффективности строительства тоннелей рассмотрим количество выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта на дорогах города Владивостока и уровень шума автотранспорта.
1. Оценка количества вредных выбросов в атмосферу
Учитывая интенсивность развития всех видов транспорта, уделяется особое внимание влиянию вредных выбросов, в частности автотранспорта, на загрязнение атмосферы и влияние метеорологических параметров на рассеивание вредных выбросов от автотранспорта в приземном слое атмосферы. [6]. Уже сейчас в городе Владивосток остро стоит проблема с неограниченным количеством вредных выбросов.
В 2011 г. объем выбросов от стационарных источников составил 224,924 тыс. т загрязняющихвеществ, что на 3,4 % (7,9 тыс. т) меньше, чем было в 2010 г. Уменьшение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух связано, по данным субъекта, с реализацией предприятиями края мероприятий по снижению выбросов загрязняющих веществ, в том числе мероприятий по переводу на газ котельного оборудования Владивостокской ТЭЦ-2 ОАО «ДГК».
Из 2776,2 тыс.т загрязняющих веществ, отходящих от всех стационарных источников, 91,9 % было уловлено и обезвре-жено.Доля жидких и газообразных веществ, поступающих в атмосферный воздух от стационарных источников, составляет 65,4 %, в т. ч. диоксид серы - 34,2 %. Доля твердых веществ в структуре выбросов составляет 34,6 %.
Основными загрязнителями воздуха являются ОАО «ДГК» филиал «ЛуТЭК», Владивостокская ТЭЦ - 2 и СП Артемов-ская ТЭЦ, суммарная доля которых составляет более 50 % в общем объеме выбросов от стационарных источников в регионе.
Выбросы от автотранспорта составили в 2011 г. 201,5 тыс. т (47,25 % от валового объема выбросов в регионе). [7]. Чтобы уменьшить количество выбросов, движение по улицам желательно делать безостановочным, так как особенно много выхлопных газов автомобиль выделяет в момент торможения и набора скорости. Особенно высоко содержание выхлопных га-
зов у светофоров и в местах заторов движения. В часы «пик», если у перекрестков образуются пробки автотранспорта, машины выжигают кислород и насыщают атмосферу выхлопными газами. Таким часом пик в городе Владивосток является утро, когда привозят всех детей в школу, в садик и взрослые уезжают на работу и вечер.
Мониторинг загрязнения воздуха по данным администрации города Владивостока представлен в табл. 1 и 2 [5].
Среднегодовые концентрации двуокиси азота и пыли превышают ПДК в 1,5-2 раза. По данным исследований, воздушный бассейн города Владивостока опасно загрязнен двуокисью азота, что раздражает и зачастую разъедает слизистую оболочку глаз и легких. Под действием этого газа могут утяжеляться уже имеющиеся заболевания дыхательной системы - бронхит, астма, и сильнее распространяются инфекции дыхательных путей. Двуокись азота должно рассматриваться как вещество, представляющие серьёзную опасность для здоровья человека. [9].
Таблица 1
Общий выброс загрязняющих веществ автотранспортными средствами при движении по территории населенных пунктов Приморского края в 2010 году
№ Типы транспортных средств Вид топлива Количество автотранспорт^ ных средств Загрязняющие вещества (тыс. т)
1. Легковые автомобили бензин 479 888 61,562
2. Грузовые автомобили и автобусы полной массой менее 3500 кг бензин 38 133 31,413
дизельное топливо 10 895 1,381
3. Грузовые автомобили более 3500 кг бензин 25 273 54,653
дизельное топливо 56 864 18,477
4. Автобусы полной массой более 3500 кг бензин 1 484 7,723
дизельное топливо 2 444 1,576
ИТОГО 614 979 176,785
Таблица 2
Среднегодовые значения загрязняющих веществ (мг/м3) в городах Приморского края
Город Диоксид серы (SO2) Двуокись азота (N0 2) Оксид углерода (СО) Пыль
Владивосток 0,01 0,08 3,20 0,21
Находка 0,01 0,04 1,00 0,10
Уссурийск 0,02 0,07 2,67 0,25
Спасск-Дальний 0,003 0,06 1,88 0,17
Артем 0,01 0,05 1,00 0,12
Дальнегорск 0,01 0,03 1,00 0,27
п. Рудная Пристань 0,01 0,04 1,00 0,23
Среднее по краю 0,01 0,0 2,19 0,19
Значение ПДК с.с. 0,05 0,04 3,00 0,15
Отличительной особенностью вредных выбросов под землей от выбросов на поверхности является то, что ими можно «управлять». То есть выхлопной газ от машин на поверхности быстро улетучивается и «поймать» его нельзя, что касается газов в тоннеле, их местоположение ограниченно стенами тоннеля и его можно условно «поймать». Для нормального функционирования подземного сооружения необходима принудительная вентиляция, иначе существовать в нем будет невозможно. Так как отработанный воздух, при выдаче на поверхность будет проходить через вентилятор в выдающий воздух канал, то в последний можно разместить устройство, позволяющее нейтрализовать вредные газы, находящиеся в составе воздуха. Тем самым снизится количество вредных выбросов.
Вторым решающим фактором является резкое снижение пробега автомашины, а за счет ликвидации пробок и экономия горючего. По предварительной оценке количество вредных выбросов в атмосфере после строительства сети автодорожных тоннелей будет уменьшено в 8-10 раз.
Если оценивать вариант «до» строительства и «после», то в бальном отношении по 10 бальной шкале, где 10 баллов соответствуют удовлетворению ПДК: 1. Вариант «до» строительства - 1 балл; 2. Вариант «после» строительства - 7 баллов.
2. Оценка уровня шума автотранспорта
Под термином «шум» понимается всякий неприятный и нежелательный звук или совокупность звуков, мешающих восприятию полезных сигналов, нарушающих тишину, оказывающих вредное и раздражающее влияние на организм человека, снижающих его работоспособность [10]. Как физиологическое явление, звук определяется ощущением, воспринимаемым органом слуха и взаимодействием на него звуковых волн. Поэтому звук — мы рассматриваем как физическое явление, а шум как экологический показатель.
По данным администрации города Владивостока уровень шума в местах основных транспортных развязок составляет около 70 дБ, что не соответствует нормам 55 дБ. Максимальный уровень шума наблюдался в интервалах времени суток 8:30—9:30, 13:30—14:30 и 16:30—17:30.
Имеющаяся архитектурно-планировочная структура Владивостока не учитывает транспортного шума. Сегодня единственная мера борьбы с шумом в городах — правильная организация застройки и проектирование дорог, использование глушителей в средствах транспорта и наличие зеленых насаждений. Изоляция от шума это всего лишь полумеры. Бороться нужно с причиной, а не со следствием. После строительства сети автодорожных тоннелей (кольцевого и радиальных) - город разгрузится, большая часть от общего потока автомобилей будут пользоваться подземными дорогами, что соответственно снизит уровень шума.
По предварительной оценке уровень шума после строительства сети автодорожных тоннелей будет составлять 50 дБ. Если оценивать вариант «до» строительства и «после», то в бальном отношении: 1. Вариант «до» строительства - 1 баллов; 2. Вариант «после» строительства - 7 баллов.
При этом необходимо учитывать, что снижение шума создает не только комфортные условия для труда и жизни, но и даёт ощутимый косвенный экономический эффект, так как шум — это бесполезно растраченная энергия и снижение работоспособности людей.
3. Безопасность дорожного движения
Безопасность дорожного движения по российскому законодательству— состояние данного процесса, отражающее сте-
пень защищенности его участников от дорожно-транспортных происшествий и их последствий.
Дорожно-транспортное происшествие (ЛТП) — событие, возникшее в процессе движения по дороге транспортного средства и с его участием, при котором погибли или ранены люди, повреждены транспортные средства, сооружения, грузы, либо причинен иной материальный ущерб. То есть исключаются, например, дорожные происшествия с участием только пешеходов (упал на дороге, сбит толпой и т. п.) [10].
Безопасность движения в тоннелях, как правило, выше, чем на открытых участках дороги (количество ЛТП в тоннелях примерно на 50 % меньше - однако последствия ЛТП в тоннелях более серьезны). Вместе с тем тоннели позволяют не только существенно сокращать расстояния между отдельными районами городам в холмистой местности, но и обеспечивать доставку в них жизненно необходимых грузов в экстремальных условиях, характерных для Владивостока - летом тайфуны, зимой - обильные снегопады и бураны.
Различают активные меры, которые должны предотвратить аварии и пассивные меры, направленные на уменьшение последствий аварий. Опыт развития строительства и эксплуатации тоннелей, накопленный в нашей стране и за рубежом позволил существенным образом повысить в них безопасность движения. Это было достигнуто за счет внедрения в их оборудования современных технических средств контроля за дорожным движением, за работой вентиляции и насосных установок, пожарной безопасностью, наличием вредных примесей в воздухе, электроснабжением и освещением и другого оборудования.
Проведем оценку безопасности дорожного движения при проведении сети кольцевого и радиальных автодорожных тоннелей в городе Владивосток.
1.Вариант «до» строительства- 1 баллов;
2. Вариант «после» строительства - 8 баллов.
4. Инфраструктурная привлекательность проекта
Параметр инфраструктурной привлекательности учитывается для особо важных проектов, вносящих радикальные изменения в состояние транспорта в городе в целом или его отдельном районе. В этом случае оценке подлежит время движе-
ния основного пассажиропотока и затрачиваемое время в пути для отдельных категорий граждан. Время в пути более 20 минут черте города по принятым оценкам делает маршрут трудным [11].
Проведем оценку инфраструктурной привлекательности проекта при проведении сети кольцевого и радиальных автодорожных тоннелей в городе Владивосток: 1. Вариант «до» строительства- 1 баллов; 2. Вариант «после» строительства -10 баллов.
5. Комплексная оценка эффективности для Владивостока
Анализируя состояние движения «до» строительства тоннелей и «после» ввода их в эксплуатацию видно, что эффективность по разделу «Экология» будет составлять в сумме по двум факторам (это загазованность воздуха и шум) - 7 баллов против 1 балла. Увеличение эффективности достигается за счет резкого сокращения времени нахождения автомобиля в движении, что является преимуществом тоннеля. То есть автомобиль вместо одного часа нахождения в пробке будет тратить 5 минут езды в тоннеле.
По разделу «Безопасность» - 8 баллов против 1 балла. По разделу «Инфраструктурная привлекательность проекта»- 10 баллов против 1 балла.
Просуммировав все разделы, получим: 25 баллов против 3 баллов.
Комплексный критерий оценки эффективности подземного строительства может быть принят в следующем виде:
N
КСЕ = ЕЧК / N,
1=1
где К{ - оценки по отдельным видам 1-х показателей; - от-
N
носительный «вес» /-го показателя ^ qi = 1; N - число показате-
1=1
лей.
Для условий Владивостока и одинаковом «весе» учитываемых показателей, достигается значение к = 8,3, как это лег-
ЛСЕ
ко можно посчитать из приведённых выше соображений. Это
очень высокий показатель, свидетельствующий об эффективности предлагаемого технического решения.
Таким образом, ввод в транспортную систему Владивостока радиально-кольцевой тоннельной схемы по сравнению с наземным движением выиграет в скорости движения, времени нахождения в пути, экологичности и безопасности, что сделает российскую столицу Лальневосточного региона инфраструк-турно привлекательной для бизнеса и проживания.
Заключение
Владивосток сейчас столкнулись с нехваткой территории под освоение и застройку, необходимо качественно задействовать подземное пространство по примеру Финляндии и Японии. Перспективы создания подземных транспортных комплексов в приморской столице эксперты оценивают как достаточно высокий. Рельеф города Владивостока очень сложный, с выраженной нагорной частью. Именно через сопки могли бы проходить многие тоннели, в них же размещаться паркинги, а также другая, необходимая городу инфраструктура.
Строительство сети автодорожных тоннелей в городе Владивосток позволяет радикально решить проблемы:
• строительства городских подземных объектов позволит экономно использовать наземную территорию,
• содействует упорядочиванию транспортного обслуживания населения и повышению безопасности дорожного движения,
• снижение уличного шума и загрязнения воздуха выхлопными газами автомобилей,
• способствует повышению художественно-эстетических качеств городской среды.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Освоение подземного пространства: пора выходить за рамки привычного, «Вестник строительного комплекса» № 81 http://www.vestnik.info/archive/46/article1040.html
2. Закон РФ от 10 июня 1993 г. № 5154-1О стандартизации (с изменениями от 27 декабря 1995 г., 30 декабря 2001 г., 10, 25 июля 2002 г.)
3. Бабушкина Н.П., Черепанова М.В, Влияние экологических факторов на развитие детского организма.
http://abc.vvsu.ru/Books/vlijanije_ekolog_na_det_organizm_monogr/default.asp
4. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2011 году» http://www.mnr.gov.ru/regulatory/list.php?part=1101
5. Аналитический обзор состояния здоровья населения и отрасли здравоохранения приморья г. Владивостока за 2008-2010 гг. http://old.vlc.ru/health/statistics/2010/2008-2010.pdf
6. Карагодина ЛИ. Город и шум. Природа. 1993. № 6. с. 10—15.
7. Санитарные нормы. СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки. - М: Стройиздат, 2004.
8. Федеральный закон от 10.12.1995 № 196-ФЗ (ред. От 01.12.2007) «О безопасности дорожного движения» (принят ГД ФС РФ от 15.11.1995)
9. World report on road traffic in jury prevention, Всемирный доклад о предупреждении дорожно-транспортного травматизма. http://whqlibdoc.who.int/publications/2004/5777701582_rus.pdf
10. Официальный сайт ГИБДД МВД России по Приморскому краю: Статистика аварийности за 2010 ra#.http://www.gibdd.ru
11. FARS, Fatality Analysis Reporting System http://www-fars. nhtsa.dot. gov/Main/index. aspx ir.'ja
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Макаров Владимир Владимирович - доктор технических наук, профессор, Дальневосточный федеральный университет, Владивосток; e-mail: [email protected]
Хрулев Евгений Александрович - ассистент, Дальневосточный федеральный университет, Владивосток; e-mail: [email protected] Миробян Анастасия Александровна - аспирант, Дальневосточный федеральный университет, Владивосток; тел. 2225273
