ГЛАВА Х.
ПЛАНИРОВКА СТАНЦИЙ И УЗЛОВ И ЭКОНОМИЯ ВРЕМЕНИ, ПЕРЕДВИЖЕНИЯ.
XI. ПЛАНИРОВКА И ГЛУБИНА ЗАЛОЖЕНИЯ СТАНЦИЙ, ВНУТРИСТАНЦИОННОЕ ВРЕМЯ.
Выбор глубины заложения при строительстве метрополитена и железнодорожных глубоких вводов определяется обычно по совокупности целого ряда факторов, которые можно делить на две большие группы: строительные и эксплуатационные. К первой группе факторов относятся градостроительные и гидрогеологические условия, рельеф местности, выбор конструкции и способа производства работ, удобство возведения, строительная стоимость и т.д. Ко второй группе относятся: удобства для пассажиров, безопасность, надежность, затраты пассажирского времени, реализуемые скорости сообщения и передвижения, эксплуатационные затраты и т.д. На рис. 59 изображены наиболее характерные типы планировочных решений станций, залегающих на различной глубине.
Наземные станции с точки зрения экономии пассажирского времени представляют определенный интерес, если их пространственное решение допускает устройство минимальных по высоте лестничных подъемов и спусков. Наибольшее распространение наземные станции имеют на городских участках железных дорог. Примером удачного и прогрессивного градостроительного решения является недавно построенная станция Первомайская на центральном участке городского железнодорожного диаметра в Свердловске. Станция расположена на насыпи между путепроводными пересечениями пр. Ленина и Первомайской улицы, ее покрытая навесом островная платформа имеет выходы через три лестничных спуска, ведущих на тротуары Ленинского проспекта и Первомайской улицы. Удобство и безопасность наземных железнодорожных станций определяются наличием на них пешеходных тоннелей или мостиков, исключающих переход через пути в одном уровне. В градостроительном отношении предпочтение отдается устройству тоннелей, обычно связанных с меньшей высотой преодолеваемых подъемов и спусков. При расположении станции СРТ в выемке обособленным пешеходным мостикам предпочитают устройство выходов непосредственно на тротуары путепроводов, пересекающих линию СРТ городских магистралей, по примеру наземных станций Филевской линии московского метрополитена, выходы которых также расположены по обе стороны городской магистрали.
На метрополитенах в городах с суровым климатом устройство открытых наземных участков, чередующихся с тоннелями, нежелательно не только из-за возможности снежных заносов, но также по причине неблагоприятного воздействия на подвижной состав и условия движения частых и резких смен температурно-влажностного режима. В последнее время появились наземные линии и станции, перекрытые отапливаемыми защитными галереями из прозрачных материалов, которые препятствуют, кроме того, распространению шума от движения поездов (метрополитен Саппоро в Японии, станции Ленинские горы в Москве, Купчино и Комсомольская в Ленинграде).
К недостаткам наземных линий относится и то, что они разобщают прилегающие к ним районы и требуют шумозащитных разрывов до жилой застройки и соответствующего (на 50-80 м) удлинения дальности подходов. Вместе с тем установлено, что шум от движения поездов по линии СРТ, проложенной в открытой выемке, значительно меньше, чем шум на крупной городской магистрали с интенсивным движением автотранспорта, в особенности грузового.
В эксплуатации наземная линия оказывается несколько дороже линии мелкого заложения.
Станциями мелкого заложения принято считать такие, уровень платформы которых находится, как правило, не глубже 10-15 м под поверхностью улиц. С точки зрения планировки входов и выходов минимальная глубина заложения определяется необходимостью устройства пешеходных тоннелей, располагаемых между поверхностью улицы и перекрытием тоннеля метро, как, например, у московских станций Первомайская, Войковская, Каховская, Свиблово и др.
В плане станции входы могут располагаться по концам платформ, в ее середине (Сокольники) или в 0,25—0,3 ее длины (Смоленская), чем определяется длина пути пассажиров вдоль платформы до "центра тяжести посадки".
По совокупности всех признаков станции и линии мелкого заложения являются наиболее рациональным типом скоростных железных дорог. Однако как при открытом (берлинском), так и при закрытых (парижском и московском) способах строительства затрудняется, а порой невозможна прокладка тоннелей под существующей застройкой, а строгое следование направлениям улиц усложняет трассировку.
В Париже большинство линий и станций мелкого заложения сооружали закрытым горнопроходческим способом, почти без вскрытия поверхности улиц. В Берлине и Гамбурге тоннели мелкого заложения, как правило, сооружали открытым способом при временном закрытии или ограничении движения на соответствующих улицах. Получило распространение также сооружение тоннелей мелкого заложения методом "стена в грунте", когда в узких траншеях вдоль тротуаров бетонируют стены будущего тоннеля. Затем снимают поверхностный слой по ширине улицы и на стены укладывают перекрытие из железобетонных плит, после чего поверхность улиц восстанавливают, а под защитой перекрытия производят выемку грунта на полную глубину, бетонировку лотка и гидроизоляцию тоннеля. В Москве разработан и широко используется в советском метростроении закрытый метод строительства тоннелей мелкого заложения с щитовой проходкой, позволяющий сократить объем трудоемкой перекладки подземных инженерных коммуникаций, неизбежной при открытом способе работ. Этим способом сооружались, в частности, перегонные тоннели Калужской линии под Профсоюзной улицей без ущерба для зеленых посадок бульвара.
Рис. 59. Схематические продольные разрезы и планы станций СРТ
а - наземной (в открытой выемке); б - мелкого заложения; в - глубокого заложения; 1 - внутристанционный путь пассажира от вестибюля до центра платформы.
Станции мелкого заложения (рис. 61, а) почти всегда строят открытым способом; исключением является московская односводчатая станция Библиотека им. Ленина с узкой платформой, сооруженная закрытым горнопроходческим способом, без перерыва трамвайного движения по расположенной над ней Моховой улице (ныне пр. Маркса).
Строительство линий и станций метрополитена глубокого заложения впервые широко применялось в Лондоне, где из-за нерегулярной планировки узких улиц прокладка тоннелей мелкого заложения была затруднена. Уход в глубину позволил трассировать тоннели, не считаясь с конфигурацией улиц и характером их застройки и не нарушая нормальных условий уличного движения в период строительства.
Тоннели глубокого заложения строят либо традиционным горнопроходческим, либо щитовым способом, получившим широкое распространение в тоннелестроении.
Ограничимся здесь этим кратким изложением общих принципов щитового и других методов тоннелестроения, которым посвящена специальная литература [17, 19, 34, 38]. Проектированию и строительству тоннелей всегда предшествуют детальные исследования порой сложнейшей гидрогеологической среды, условия которой в немалой степени влияют на экономику строительства, на выбор или уточнение вариантов трассировки, глубины заложения и способа сооружения подземных линий СРТ. Необходимо, однако, подчеркнуть, что определяющими всегда должны оставаться градостроительные условия и интересы оптимального транспортного обслуживания городского населения.
Рис. 60. Архитектурно-конструктивные поперечные разрезы станций метрополитена
а - мелкого заложения; 1 - трехпролетная колонная; 2 - односводчатая; 3 - двухсводчатая; б - глубокого заложения; 4 - пилонная; 5 - колонная; 6 - односводчатая; 7 - без боковых платформ, с дверными проемами (Ленинград); 8 - пятисводчатая на базе перегонных тоннелей (Будапешт)
Весь опыт мирового метростроения свидетельствует, что при нынешнем уровне техники практически нет непреодолимых препятствий претворению в жизнь этих принципов. Нельзя забывать, что большие строительные затраты, необходимые для их реализации, есть затраты единовременные, окупающие себя тем полнее и быстрее, чем больше достигнутый градостроительный эффект.
При выборе глубины заложения и методов строительства метрополитена в Москве и других городах нашей страны учитывается необходимость сохранения сложившейся плотной, исторически ценной застройки центральных районов, под которой целесообразнее сооружать тоннели и станции умеренно глубокого заложения; в периферийных районах преобладают линии и станции мелкого заложения, а в ряде мест и наземные.
Капитальные затраты на строительство тоннелей глубокого заложения, как правило, в 2—3 раза выше затрат при мелком заложении; наиболее резко это удорожание сказывается на станциях, не в последнюю очередь из-за необходимости оборудования их эскалаторами с большой высотой подъема. Эксплуатационные затраты при глубоком заложении также оказываются наиболее высокими.
На строительстве метрополитена в Лилле (Франция) стоимость сооружения 1 км линий на железобетонной эстакаде, в тоннелях мелкого (открытый способ работ) и глубокого (закрытый способ) определялась в соотношении 10:17:34.
Вместе с тем станции глубокого заложения (рис. 61,б) менее удобны для пассажиров прежде всего по затратам времени на спуск и подъем в 1,5—3 раза больших, чем на станциях мелкого заложения.
Как показывают расчеты и наблюдения, при поездках, начинающихся и заканчивающихся на станциях глубокого заложения, реализуемая скорость передвижения по городу в среднем на 1,2 км/ч меньше, чем при поездках, имеющих начало и конец на станциях мелкого заложения, и на 1,8 км/ч меньше, чем в случае, когда эти станции наземные. При дальности передвижений порядка 12-15 км это равноценно потере скорости передвижения соответственно на 6—10%.
В планировке комплекса станции СРТ следует различать основные композиционные элементы (узлы), имеющие свои особенности и параметры.
Посадочные платформы. Их длина определяется расчетной длиной поездов, обращающихся на линии при полном освоении ее проектной мощности. Расчетная длина платформы составляет:
на городских и пригородных электрических железных дорогах: для составов полной длины (10 вагонов типа ЭР2; ЭР6 и т.п. или восемь вагонов типа ЭР22) 200 м; для удлиненных составов (соответственно 12 или 10 вагонов) 250 м;
на метрополитенах, при длине вагонов 19 м, для восьмивагонных составов — 155-160 м; для шестивагонных составов — 125—130 м; для пятивагонных составов - 100-105 м.
Ширина платформ "островных" (межпутевых) от 8—12 м на станциях наземных и мелкого заложения до 18—20 м на станциях глубокого заложения (см. рис. 60 ). Ширина боковых платформ не менее 3,5—4 м. На станциях глубокого заложения центральная часть платформы в пределах среднего зала может быть укорочена до 80-100 м или заменена одним или двумя небольшими распределительными залами перед нижними площадками эскалаторов.
Нижние узлы примыкания лестничных или эскалаторных подъемов. Если эскалаторы или лестницы примыкают к торцам платформ или средних залов и направлены по продольной оси станции (или с незначительным отклонением от нее), они доводятся до отметки пола платформы. Если верхний вестибюль расположен в стороне и направление эскалаторов резко отклоняется от продольной оси станции, платформа соединяется коротким маршем лестницы или эскалатора с промежуточной площадкой или переходом над путями, соединенным главным эскалаторным подъемом с верхним вестибюлем (станции Университет в Москве, Владимирская в Ленинграде и др.).
Верхние вестибюли решаются либо в виде отдельно стоящего здания или встроенного наземного вестибюля, расположенного на отметке тротуара, с непосредственным выходом в него эскалатора или лестницы главного подъема, либо в виде подземного распределительного вестибюля, соединенного системой пешеходных тоннелей с выходами на поверхность, расположенными с разных сторон городской магистрали или площади. Примерами первого типа могут служить наземные вестибюли станций Молодежная, Октябрьская, Новослободская и др. в Москве, второго типа — станций Дзержинская, Щелковская, Курская и др. в Москве, Невский проспект в Ленинграде и др.
Лестницы и эскалаторы главного подъема, соединяющие нижние узлы примыкания с верхними вестибюлями. Если высота этого подъема не более 4 м, как правило, применяются только лестницы; при высоте 4—6,4 м применяются эскалаторы на подъем, а лестницы на спуск (станции Водный стадион, Речной вокзал, Молодежная в Москве); при высоте 6,5 м и более применяют только эскалаторы. При значительной высоте подъема, а также при изломе трассы подъема в плане устраивают два наклонных хода с промежуточным вестибюлем (станции Крещатик, Арсенальная в Киеве, Лермонтовская, Таганская в Москве и др.) [7].
Затраты времени на спуск или подъем составляют на эскалаторе 2,1-2,7 с на каждый метр глубины в зависимости от его скорости (0,91 или 0,75 м/с); на лестницах скорости передвижения реализуются примерно в тех же пределах.
На станциях мелкого заложения нижний узел примыкания, главный подъем и верхний вестибюль обычно представляют собой единый, компактный строительный объем. На станциях глубокого заложения нижние узлы и верхние вестибюли представляют собой отдельные объемнопространственные образования, соединенные друг с другом протяженной лентой эскалаторов главного подъема.