CC BY
255
Комплексное освоение подземного пространства больших городов
Дмитрий ГОЛИЦЫНСКИЙ,
профессор Петербургского государственного университета путей сообщения, действительный член РАТ, д.т.н.
В последние годы в большинстве крупных городов мира отмечается повышенный интерес к широкому использованию подземного пространства. Он вызван усилением урбанизации, стремительным развитием наземного транспорта, дефицитом городской территории и рядом других причин. В градостроительстве возникло новое направление — подземная урбанистика. Разработаны программы освоения подземного пространства Парижа, Лондона, Праги, Москвы и других мегаполисов. Одна из главных задач, которую в последнее время решает подземное строительство, — это транспортная проблема: от его успешного развития во многом зависит завтрашний день отечественного городского транспорта.
Программы освоения подземного пространства основаны на комплексном подходе к рассмотрению трех взаимосвязанных систем: наземной части города (со зданиями, дорогами, инженерной инфраструктурой), подземной его части (включающей тоннели и станции метрополитена, другие транспортные тоннели и подземные объекты различного назначения), а также инженерно-геологической и гидрогеологической среды.
Освоение подземного пространства города призвано обеспечить:
• повышение эффективности функционального использования городской территории;
• экономию времени населения за счет приближения центров социально-бытового обслуживания к местам с большой сосредоточенностью людей;
• освобождение поверхности земли от транзитного движения, стоянок автотранспорта, складских помещений, гаражей и др.;
• оздоровление городской среды: уменьшение шума и загрязнения атмосферы, озеленение освободившейся территории;
• сохранение исторически сложившегося облика центральных районов города;
• создание наиболее благоприятных условий для жизни городского населения.
Подземные объекты по вертикали следует распределять в следующей последовательности.
В верхнем уровне, непосредственно примыкающем к земной поверхности, располагаются подземные городские коммуникации, пешеходные тоннели с развитым пространством для торговли и т. п., транспортные развязки в разных уровнях, подвальные части зданий, одно- и многоэтажные автостоянки и гаражи, участки метрополитена мелкого заложения, пересадочные станции метрополитена на линии пригородных железных дорог и предприятия с высокими требованиями к защите от шума, вибрации, колебаний температуры и влажности воздушной среды.
В нижнем уровне (на глубине свыше 20 м) следует размещать линии и станции метрополитена глубокого заложения, глубокие коллекторы, длинные транспортные (автодорожные, железнодорожные) тоннели, промышленные объекты, связанные с вредными выделениями (очистные сооружения, захоронения ядовитых веществ), а также военные объекты специального назначения.
В создании подземной инфраструктуры современного крупного города важную роль играет метрополитен: он не только обеспечивает массовые перевозки пассажиров, но и является связующим звеном между наземным и подземным градостроительными центрами.
Работа пассажирского транспорта признается удовлетворительной в том случае, если время, затрачиваемое пассажирами при переезде с периферии в
центральные районы города, составляет порядка 30 минут. Это условие наиболее полно реализуется благодаря метрополитену, который имеет провозную способность от 54 тыс. человек (при 6-вагонном составе) до 68 тыс. человек (при 8-вагонном составе) в час в одном направлении и является сегодня наиболее совершенным и комфортабельным видом массового пассажирского транспорта внутри города.
Оценивая эффективность использования метрополитена, следует учитывать не только непосредственный экономический эффект от снижения эксплуатационных расходов и уменьшения суммы капитальных вложений, направленных на развитие наземного маршрутного транспорта, но и сопутствующий эффект от таких социально-экономических факторов, как экономия времени пассажиров, снижение их транспортной усталости, уменьшение числа дорожно-транспортных происшествий и улучшение экологии. Следует иметь в виду, что роль этих социально-экономических факторов существенно возрастает в перспективе.
Комплексное использование подземного пространства позволяет связывать в единую систему различные сооружения метрополитена с многофункциональными подземными и наземными объектами, включающими остановки наземного транспорта, подземные переходы, пункты универсально-бытового обслуживания, торговые точки, места общественного питания и проч.
На базе разветвленной сети метрополитена образуются важнейшие узлы городской инфраструктуры — метро-полицентры. Это — совокупность объектов многофункционального назначения, сгруппированных вокруг вестибюля или станции метро и расположенных как выше уровня земли, так и в подземном пространстве. К последним относятся прежде всего пешеходные переходы, являющиеся продолжением подземного вестибюля, в
А-А
5
оо
Общая компоновка станционного пересадочного узла «шахтного» типа:
1 — станция метрополитена; 2 — пересадочный узел; 3 — объекты городской инфраструктуры; 4 — эскалаторные тоннели и подуличные переходы; 5 — машинные помещения лифтов; эскалаторный тоннель
сочетании с торговыми точками, кафе и т. д.
Метрополицентры следует размещать в узлах пересечения линий метро, на станциях пересадок, в местах выхода тоннелей на поверхность, в узлах сосредоточения пешеходных переходов и транспортных магистралей.
Размещение на территории города таких многофункциональных комплексов в значительной степени зависит от характера городской застройки и геологических условий и должно быть жестко увязано с подземной инфраструктурой.
В создании подземных многофункциональных комплексов возможны два принципиально отличных направления. Первое является традиционным для крупных городов мира и представляет собой возведение мно-
гоэтажных (до 2-6 этажей) комплексов под площадями и широкими проспектами, соединенных тоннелями неглубокого заложения с вестибюлями метрополитенов, подземными залами железнодорожных вокзалов, а также с другими подземными сооружениями. Так, подземный торгово-рекреационный комплекс на Манежной площади в Москве является уникальным объектом многоцелевого назначения, в котором располагаются торговый центр, офисы, рестораны и кафе, археологический музей. Общая площадь застройки составляет около 70 тыс. м2. Комплекс вписывается в окружающую сеть подземных сооружений (коллектор, 3 линии метрополитена, подземные переходы и др.) и состоит из трех коммерческих и одного технического этажа.
Этот путь освоения подземного пространства использует традиционные методы строительства, но требует больших затрат по выносу с пятна застройки инженерных сетей, переключения транспортного движения и приводит к изменению режима грунтовых вод. Он может быть реализован в особо благоприятных геологических и гидрогеологических условиях на глубине 20-30 м от поверхности.
Второе направление представляет собой новый подход и в большей степени соответствует неблагоприятным геологическим условиям в зоне четвертичных отложений. Оно предусматривает развитие пространственной подземной инфраструктуры, включающей: многофункциональные и многоэтажные (до 10-12 этажей) подземные и подземно-наземные комплексы вертикального типа (диаметром 30-60 м) с ограниченной площадью застройки, существующую систему тоннелей и станций метрополитена, будущую сеть подземных транспортных и инженерных тоннелей на различной глубине. Предполагается, что эти комплексы свяжут в единую пространственную систему сети метрополитена, транспортных и инженерных тоннелей: они будут размещены вблизи станций метрополитена, железнодорожных станций и узлов пересадки, и между всеми звеньями этой системы на различной глубине будут функционировать переходы.
Такое направление требует освоения ряда новых технологий — как в области эксплуатации сооружений (например, создание лифтовых подъемников), так и в части их строительства. Это позволит сократить перенос инженерных коммуникаций, минимизировать помехи движению транспорта при строительстве, уменьшить опасность повреждения зданий и исторических памятников и создаст мощную подземную инфраструктуру в центре города.
Возможным вариантом такого решения является создание на базе сооружения пересадочных станций метрополитена многофункционального комплекса в виде вертикальной выработки (колодца) большого диаметра (50-60 м) — станции шахтного типа (см. рисунок).
В этом случае подземным вестибюлем станции метро является нижняя часть вертикального колодца, к которому примыкают перегонные тоннели на разных уровнях и под любыми углами. Верхняя часть разбивается перекрытиями на ряд ярусов, число которых зави-
На базе разветвленной сети метрополитена образуются важнейшие узлы городской инфраструктуры - мегрополиценгрыь Это - совокупность объектов многофункционального назначения, сгруппированных вокруг вестибюля или станции метро и расположенных как выше уровня земли, гак и в под земном пространстве. К последним относятся прежде всего пешеходные переходы, являющиеся продолжением подземного вестибюля, всочетании с торговыми точками, кафе и т.д.
сит от глубины колодца. Ярус, располагаемый выше вестибюля, предназначается для служебных помещений, а последующие — для подземных гаражей и других культурно-бытовых объектов. Связь пассажиров с поверхностью осуществляется в основном системой скоростных вертикальных лифтовых подъемников, междуярусных эскалаторов и лестниц (что не исключает возможности разместить в пределах сечения вертикальной выработки не менее 3 лент основного эскалатора).
В зависимости от конкретных условий и выбранного способа производства работ, вертикальный колодец может иметь круговое, прямоугольное, эллиптическое или переменное сечение.
Вертикальная выработка кругового или эллиптического очертания сооружается способом опускного колодца, а прямоугольного или переменного сечения — способом «стена в грунте». Возможна и комбинация этих способов.
Основными преимуществами таких станций шахтного типа являются:
• рациональное использование верхней части вертикальной выработки для размещения в ней объектов городского хозяйства;
• возможность использовать обделку колодца в качестве глубокого фундамента для наземных зданий и сооружений;
• размещение служебных помещений и других вспомогательных сооружений в пределах одной вертикальной выработки;
• примыкание перегонных тоннелей к станции под любыми углами и на любом уровне;
• возможность легко увеличить длину платформенной части станции в зависимости от числа вагонов поезда;
• отсутствие вспомогательных вертикальных, наклонных и подходных околоствольных выработок;
• простая и четкая схема организации работ по сооружению вертикальной выработки большого диаметра (один забой), позволяющей использовать высокопроизводительную технику (машины, механизмы);
• отсутствие сложных подземных сопряжений и переходов и возможность создать любое число пересадок;
• отказ от сооружения наклонных эскалаторных тоннелей (вне станции), которые приводят к наибольшим осадкам дневной поверхности;
• простота и однотипность элементов конструкций станции;
• сокращение времени подъема и спуска пассажиров за счет применения скоростных лифтовых подъемников (скорость эскалатора — 0,9 м/с; скорость лифта — 5-7 м/с);
• практически неограниченная высота подъема (до 200 м) при использовании лифтов и незначительная зависимость мощности установки лифта от высоты (в то время как мощность эскалатора возрастает с увеличением высоты подъема);
• возможность использования различных подземных установок (эскалаторы, лифты) и их сочетаний;
• хорошие архитектурные возможности оформления станции за счет изменения высоты распределительного зала, применения декоративных покрытий и освещения.
Пересадочные станции метро шахтного типа в сочетании с объектами городской инфраструктуры целесообразно возводить на территории, позволяющей иметь одну большую стройплощадку, при глубине заложения до 60-70 м, в соответствующих инженерно-геологических условиях. Учитывая, что метро шахтного типа является сооружением многоцелевого назначения, располагать его следует вблизи крупных торговых центров, на привокзальных площадях, рядом с аэропортами и стадионами. Такие комплексы могут соединяться между собой не только линиями метро, но и автотранспортными, пешеходными и коммунальными тоннелями, образующими единую подземно-транспортную систему, которая позволяет существенно облегчить транспортные проблемы города и улучшить экологическую обстановку в его центре.
Назначение подземных комплексов может широко варьироваться в зависимости от места их размещения. Но поскольку главный вопрос, который они должны разрешить, — транспортный, то здесь в первую очередь следует располагать гаражи, паркинги, транспортные вертикальные и горизонтальные коммуникации, станции обслуживания, разветвленные пешеходные переходы преимущественно зального типа. Вместе с тем, тут будут размещаться торговые точки, склады, кафе, рестораны, места отдыха и другие помещения преимущественно сферы обслуживания. Эти комплексы также могут использоваться для хранения крупных запасов продовольствия на случай чрезвычайных ситуаций. Возможно создание подземных комплексов этого типа, предусматривающих двойное назначение: одно — в мирное время и другое — при чрезвычайных условиях и в военное время.
При возведении многофункциональных комплексов, привязанных к сооружениям метрополитена, необходимо учитывать следующие особенности. Станции метро, сооружаемые открытым способом, должны заглубляться таким образом, чтобы непосредственно над ними, на всю длину станции, подземное пространство можно было использовать для размещения магазинов, кинотеатров, автостоянок, спортплощадок, рынков и др. При проектировании станций метро глубокого заложения необходимо учитывать размещение под землей телефонных кабин, киосков для продажи печатных изданий, а также использование некоторых сооружений гражданской обороны (например, станционных санузлов) для пассажиров.
Примерами таких комплексов в Петербурге могут служить выполненные институтом «Ленметрогипротранс» проработки по территориям, примыкающим к вестибюлям станций «Достоевская» и «Спортивная», а также проект тоннельного варианта высокоскоростной железнодорожной магистрали, проходящей под центром города.
Президент Международной тоннельной ассоциации г-н А. Хаак в своем докладе на конференции в Осло (1999 г.) подчеркнул: «Мы не стоим за строительство тоннелей при любой их стоимости. Однако не существует альтернативы сооружению тоннелей в большинстве случаев, когда дело касается транспортных связей и безопасного использования перенаселенных районов в больших городах».
