Công trình ga và đường tàu điện ngầm

G S IU S PR Ơ LĨ P, G S Đ M GÔLITSƯNSKI, G S A P L Ê Đ IA É P CỊNG TRÌNH G A VÀ Đ V Ờ N G TÀU ĐIỆN NGẦM \iiU 0i dịch : TS NGU Y ÊN ĐỨC NCỈUỒN lỉic u (lính : (iS, rS K ll NCìlỉYHN \'Á N Q U Ả N G (Tái bản) NHÀ X U Ấ T BẢN XÁY D ự N G HÀ NÒI - LỜI G IỚ I T H I Ệ U H ầu tiên tiến th ế giới có hệ thống cơng trinh tàu điện ngầm đại Đảy phương tiện giao thông ngầm đô thị cần thiết hiệu H iện thành p h ố Hồ Chí M inh Hà N ội có dự án xây dựng hệ thống công trinh tàu điện ngầm khởi công tương lai gần Dĩ nhiên thời gian đầu, phải thuê chuyên gia nước ngồi thiết kế, thi cơng chuyển giao công nghệ Trong tương lai phải tiến tới làm chủ công nghệ Đê chuẩn bị khản trương phục vụ đào tạo kỹ sư xây dựng cơng trình ngầm đô thị nước củng cung cấp tài liệu công trinh tàu điện ngầm cho nhà quản lý, chuyên gia bạn đọc quan tâm tham khảo, Nhà xuất hản Xây dựng chọn dịch “Cơng trình ga đường tàu điện ngầm” giáo sư IU.S.FRƠLốPj Đ M GƠLỈTSƯNSKI; A.P.LÊĐIẮP xuất Matxcơva năm 200L Cuốn sách gồm phần với 17 chương mục TS Nguyễn Đức Nguôn dịch GS.TSKH Nguyễn Văn Quảng hiệu đính Quá trinh xuất khó tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đưỢ c n h ữ n g đ ó n g g ó p q u ý b u c ủ a b n đ ọ c đ ể c u ố n s c h đ ợ c h o n thiện Mọi ỷ kiến góp ý xin gửi N hà xuất Xây dựng trực tiếp cho dịch giả theo địa (ĐT): 0903201380 - 0912768334 Nhà xuất Xây dựng MỞ ĐẨU B ên cạnh giái quvết toán quv hoạch kiến Irúc vân đề kết cấu công Irình khu \ ’ực khai ihác phát Iriển dơ ihị hiẽn dại cịn u cáu phải hồn thiện hệ thống íỉiao th ng nội thị Irước tiên phiìn eiao ihỏna \'ãn chuyên hành khách Sự lãng trưởng vòng q u a y hành khách, tăng độ dài vận chuyón, cần thiết oiảm thời gian lại địi hỏi phải tâng tốc độ giao thơno đổiiH tliời tăiia độ lin cậy độ an toàn tiện nghi vận c h u y ể n hành khách Trong đieu kiện đỏ Ihị lớn đại công trình tàu điện n a ầ m đường sãl n so ài tuyến phơ' ihố m ãn hồn tồn vẽu cầu () N g a có lứi 11 Ihị lớn nơi có phức tạp đặc biệt cúa vấn đổ giao ih ổ n s, cóng irình làu điên ngầm thiết k ế xây dựng, Matxcof\'a X anh Pêtecbua, N hiznhi N ovogorot, No voxibirxk, Xam ar, Ekaterinburk, cơng trình tàu điện ngầm đ an g hoạt đ ộn g liếp tục phát triến Đ ộ dài tổng cộng tuyến hoạt đ ộ n g lại ihị đến nãm 2000 401 km Cơng lác xây dựng cơng trình tàu điện ngầm O m x k , Trcliabinxk, K raxnoiark, Kazan U ph tiến hành Sự cần thiết cơng trình làu điện ngầm Irong sơ đổ phát u iê n giao thông tổng hợp vận c h u y cn hành khách dô Ihị R oslopnadonu Permi dã (lượr hiận M ỏi dô thị mới, nơi cơng tác xây dựng cơng trình tàu điện n gầm bát đầu, tuyến đườníí cơng irình làu điện ngầm có - trang thiết k ế xây dựng, tìm tịi sáng tạo khơng ngừng làm giàu kinh nghiệm có Các cơng trình tàu điện ngầin - tổ hợp hạng m ục cơng trình, tạo thành c h ú n g - m ột lĩnh vực kỹ thuật khó khăn phức tạp công tác xây dựng đại với giá thành cao Do vấn đề chuẩn bị đội ngũ kỹ sư - đưịĩig ngầm có c h u y ên m ôn cao với hiểu biết nghề nghiệp cần thiết lĩnh vực xây dựng công trình tàu điện n g ầm có ý nghĩa lớn Cấu trúc nội dung sách trình bày tương ứng với chương trình mơn “ Đ ường hầm cịng trình tàu điện n gầm " Sự nghiên cứu sơ sinh viên chương trình liên quan “Đ ường hầm xây dựng phương pháp m ỏ ” “Đ ường hầm xây dựng phương pháp khiên" tiền đề xác định đặc điểm tài liệu trình bày N ghiên cứu “ C ông trình ga đường làu điện n g ầ m ” , sinh viên cần: - Có nhận thức n g trình tàu điện ngầm hệ thống giao thơng ngồi tuyến phơ' dùng đê vận chuyển hành khách đại trà đạc lính xác định hiệu cơng tác nó, c ũ n s nhận nhũng khái niệm cần thiết tổ hợp hạng m ục cơng trình g trình tàu đ iện ngầm ý nghĩa chức nàng chúng - H iểu biết n hững ng u y ê n tắc Cử thiết kê cịng trình làu điện ngầm , kết Cấu ccng trình tuyến, giải pháp kết cấu quy hoạch không gian tổ hợp ga nút chiu;ển tàu, sơ đồ công n g h ệ - tổ chức sản xuất điều kiện xâv dựng khác - Biết thiết k ế kết cấu cơno trình nối ga tổ họp a; xác định aiải pháf) ÍUV hoạch thơng số kết cấu sa cịng trình tàu điện n a ầm tình hnh xây dựng thị điều kiện địa chất cơniỉ trình khác nhau; xác định tái trọn.g c-n kết cấu c h ịu lực c ô n g trình n g ầ m thực tính tốn chúng, soạn thảo sơ đ C(;ig nghệ tổ chức sản xuất xây dựng ga làu điện ngầm Tất vấn đề nêu d n s hệ thống hố dược trình bày sáchi ầ i liệu viết lần sở thực tế nhiều năm giảng dạy m ôn “Đường hầimv'à công trình tàu điện n g ầ m ” ỉỉr'M IC ( lllH /l\'r) Khi chuẩn bị viết sách có sứ cluig tài liệu đăng nước nước tiêu c hu án hành L,ưi ý đặc biệt đến ví dụ khơng soi sáng nội dung vấn đé mà cho phép sinh \ ần hiểu rõ hướng hồn thiện kết câu \ ’à pliương pháp xây dựng, xác địnli c:hiih sách kỹ thuật lĩnh vực xây dựng cơng irình làu dién ngầin Phầnl CỊNG TRÌNH TÀU ĐIỆN NGẦM - GIAO THỊNG HÀNH KHÁCH NGỒI TUYẾN PHỐ CỦA CÁ C ĐƠ THỈ LỊN Chương I CÁC KHÁI NIỆM CHUNG VỂ CƠNG TRÌNH TÀU ĐIỆN NGẦM i.l CƠN(Ỉ TRÌNH TÀU ĐIỆN NCẤM TRONC, HỆ THỐNG (ỈIAO THÔN(Ỉ ĐÔ THI Sự tãng trướng dàn số nhanh, phái Irien đường trục giao thông, lượng, táng trướng inức độ nguy hiểm môi Irườna siiih thái dấu hiệu đặc trung th 1()Ì1 đại nước khác irên th ế giới Xu hướng tăng trưởng dân số đò th tio ng nước tiên th ế giới cho bảng 1.1 Giai qu vếl tốn giao ihơng ihị liên quan đầu liên, tới tãng trướng số lượng òtò, vượt - lần tốc độ tăng dân sô, tới tiụng khả thõng xc đường trục luyến p h ố không đủ chỗ đỗ cho ỏtô inột vấn đc Cấu trúc đô thị đại vô nghĩa thiếu m ạng lưới phàn nhánh dường trục giao thông Bằng “động m c h ” cùa m ình m ạn g lưới giao thông luồn lách q ua tất “cơ q u a n ” côni; nghiệp dân sinh thành phố, đảm bảo di chuyển nhân dân theo hướng khác Khi đô thị phát triển nhanh, khối lượng vận chuyển hành khách trở nên lớn đến mức m ạn g lưới giao thông hành khách m ặt đất (tàu điện, ôtô chạy điện, ôtô buvt) k h ô n g thể lự khắc phục tăng trưởng vận ch u y ển k h ôn g thể giải quy ết vấn đ ề giao th ôn g đô thị Tàu điện thông thường sử dụng dạng vận tải đường phố đô thị với d ò n g h àn h khách từ đến 10 nghìn người g iờ Iheo hướng Ơ tơ chạy diện ơlơ bt sử dụng hợp lý hướng với dòng hành khách - nghìn người T rong đỏ thị lớn với dân số 500 nghìn người, phần lớn clưcíiig Irục, d ị n g hành khách vượt 10 nghìn người theo hướng trường hợp đó, tốt sừ dụng tàu điện cao tốc Khi dịn g hành k hách ổn định 20 nghìn người theo ] hướng, vấn đề vận chu v ển h àn h k h ách đại trà cần phải giải n hờ đường tàu điện ngẩm Bang l l Châu lục Tỷ trọng dân số đô thị (%) Đất nước Châu Úc 71 ủc Châu Á 31 Ấn Đỏ Trung Quốc Tý Irọna dán số đổ thi (^c) 25,7 26,2 Nhật Bàn Châu MỸ r' (Bắc Mỹ) Châu Mỹ 75 Mehico Mỹ 75 Brazin Đỏ thi 50 - 75 77,3 30 - 75 (Nam Mv) 30 - 50 S ỏ lâm (triêii ngaròi) Xiini 35 I^ombay i:.3 CancLiUa n i Thưone l ĩai ' i-,i Bãc Kinh 1!,4 Tokyo 2:,8 Mehico l:',3 New York 1(,2 Los / \ n ”ioiet li.9 Xao Paolỏ , 75 l.iián Đỏn txrc 78,;^ I’,\Cn l^háp 74.^ Pan 94 Nga 74 Maixc(v\a 92 Xaiih Pctccbiia ■^1 Tàu điện n g ầm toa đảm bảo côna suất \'ận chuyển lới nghìn ntỉười rom” theo hướnơ, cịn tàu loa - tới 70 nghìn người Ngày nav đường tàu điện nỉầiin d n s giao thơng vận lải hành khách ló'n, tiện nghi \'à hoàii thiện nhát N aoài ra, ncLi siao thông vận tải hành khách đại Irà luyến phố oiai \'àn dé \'ận c h u v c i ìhành khách giới hạn - kni đườiiíỉ tàu điên n cầm m rộna \'ùno hoạt dọng ’5'i Ìới hạn ngoại vi thị Là d ạn s giao thõng đô thị rát hiẹu \ thuận tiộii, đim bảo vận c h u y ển khối lương hành khách lớn \'ới lốc độ dận \ ’à thời gian hiuỵến (khoảng cách chuvển độ n a i,5 - phút), đường tàu điện neầm có V níỊhĩa xã hội 'ất Vai trò đường tàu điện rmầm tăne rấl mạnh cùnẹ \'ới lãng Jà n số \'à diện íc:h đỏ thị, đặc biệt việc m rộno VÙI12 nsoại ó đỏ thị T ro ns đưịìm làu điệi nigam - m ột tổ hợp lớn phức tạp cúa nhiều cơno irình khác v é i tran» bị kỹ t-.u:ậi tự đ ộ n ^ hố đại có nhiệm \ ụ đàm bao tính liên lục cùa \'Ạn lải hành khách th :‘0 lich ch uẩn xác Ngày giải qu y ết vấn đe eiao thống đô thị lớn phải x em xét kết hợp với nhiệm vụ xây d ự ng đô thị khác mà trước tiên giảm diện tích b ố trí cơng trình tổ hợp giao thông cô n g cộ n g cần phục vụ hành khách c ách văn m in h lịch Trong cần xét đ ến “ giá thành xã hội” giao thông đô thị bao g m chi phí thất tạo nên tiếng ồn, nhiẽin bẩn khơng khí, chi phí thời gian c h đợi k hông dự tính dược điểm dừ n g giao thơnạ, chi phí lượng tổn thất vật tư níĩười tai nạn giao thơng đường Xét đường tàu điện n g ầ m hệ thống đơn vị giao thông đ ô thị, yêu cầu chi p h í đầu tư khai thác lớn, cần phải đánh giá hiệu sử dụng hệ thống m ộ t cách đồn g rong cần phải xét đến yếu tố sau: hiệu kinh tế d o giảm chi phí khai thác, giảm tổng chi p h í đầu tư cho việc phát triển hồn thiện c n g tác giao thông theo tuyến m ặt đất, chưvển phần việc xuống đưịng tàu điện ngầm ; tiết k iệm thòi gian c ủ a hành khách tàu điện ngầm so với phương tiện giao thông nổi; giảm m ệt m ỏi tàu điện ngầm so với phương tiện giao thông mật đất; g iả m số lượng tai nạn ạiao thông đường tãng cường trạng thái sinh thái mỏi trường xu n g quanh Cần lưu V rằng, vai trò yếu tố kin h tế - xã hội dường làu điện n g ầm tăng inạnh tương lai Khi soan thảo sơ đồ tổng tuyến làu điện ngầm, q u a n hệ củ a chúng với cấu trúc lịuy hoạch đ ô thị c ần xél đến Theo tuyến tàu điện n g ầ m đặt dọc khối nhà chính, kh u cịng nụhiệp cơng trình vãn hố - xã hội v ề phần m ình, tu y ến đường tàu điện ngầm tạo thành trục hướng quy hoạch phát triển tương lai củ a vù ng thị, cịn ga nút chuyển đổi tàu vị trí tập trung ng trình thu hút dân số, tâm điểm m ối liên kết bên dơ thị ảnh hưở ng tới hướng dịng giao ihơng giới hành, tới vị trí điểm đỗ phương tiện giao th ôn g công cộng mặt đất N hư lưư ý, m ộ t lợi th ế quan trọng đường tàu điện ngầm khả Iiãng tiết k iệ m d iện tích đị thị (đặc biệt vùng trung tâm m a n g tính lịch sử có nhiều tưọng đài nghệ thuật) Cần tính đến rằng, thị có s ố dân lớn 500 nghìn người, đ án h giá kinh tế tổng hựp héc ta khoảng 204 - 1126 nghìn rúp (giá vào n ă m 1990) T rong giá thành đất cho xây dựng đô thị ngày lăng G iả sử, vào n h ữ ng năm gần đâv đất bố trí 70% tổng s ố gara, 80% k h o tàng, % trụ sở phục vụ văn hố xã hội 40% xí nghiệp cơng nghiệp, 30% sở thị \'à 50% sở cô n g cộng Phương án cho phép giải p hó ng cho người inơi trường dic tích bổ sung lớn mặt đất 1.2 CÁC LOẠI ĐƯỜNG TÀU ĐIỆN N(,ẦM Phụ thuộc vào q u y hoạch, CĨIIÍI irình xây dựng khu vực đô thị, điều kiện địa kv thuật, tu vến đường tàu điện neầm có Ihế đặt ngầm, m ặt đất không Đ ặ t n g ầ m Các tuyến đường tàu điện ngầm chia loại đặt n n g đặt SÍÌLI, Các tuyến đặt nơn g ưu tiên b ố trí gần mặt đất (thông thường giới hạn ^ 15m tù' cốt mặt đất) cho việc xây dựng ga tiến hành bàng ph ươ ng pháp lộ thiên hầm sau đắp đất lại Các tuyến đường tàu điện n gầm đặt nông thuận tiện cho hành k h ch so \'Ớ1 tuyến đặt sâu Đ ộ sâu k h ô n g lớn tồn lối vào ga tiết kiệm thời gian (li lại hành khách từ lối vào tới bến đỗ N goài ra, lối vào ga tạo điều kiện phàn bô hành k hách cho toa, tăng nhanh tốc độ thơng hành k h ách từ bến đỗ lên niặt đất Giá thành xây dựng tuyến đặt nông điều kiện địa chấl thuỷ vãn thuận lợi trung bình nhỏ lần tuyến chơn sâu, chi phí khai thác tính cho km tuyến nhỏ Tất điều xác định tính ưu việt tuyến đường tàu điện ngầm đạt aỏníỉ m tương lai rộng lớn cho phát triển chúng Phân tích kinh nghiệm xây duiiíí đường tàu điện ngẩm cho thấy tỷ lệ tuyến đặt nịnq độ dài tổníì cộng đường trục giao thơng ngầm phần lớn đị thị tăng mạnh (hình 1.1) 141,6 124,1 113,3 82,1 s 63,7 1965-1970 68,4 1971-1975 1976-1980 1981-1985 1986-1990 1991-1995 Hinh 1.1: T\' lệ độ dài tuyểìi đường làìi điệu ngầm cỉậl sâii lìơnỊ’ {phán gạch) Trong nhiều thị nước SNG, nơi việc xây dựng đườ ng tàu điện ngầm (metrô) bắt đầu chưa lâu, người ta đặt tuyến nôn g (Tasken, Minxk, N ôvôxibirxk, N ovgorot N hiznhi, X am ara, O m xk) C ũng trạng thái n h quan sát thấy đường tàu điện ngầm phần lớn đò thị th ế giới Trong đó, đường ng ầm đặt nơng có m ột số nhược điểm n h sau: G ìn phải bám theo tuyến p h ố vạch tuvến; cần phải chuyển đổi, lắp đặl lại mạng lưới kỹ thuật ngầm ; cần phải gia cường m óng lồ nhà lân cận u điểm củ a tu yến đặt sâu nằm chỗ chúng cho khả n ăn g vạch tưvên ihco hướng ngắn Đ iều k h n g đảm bảo giảm khối lượng c ô n g tác m cịn liết 10 kiệm chi phí khai thác tồn sơ đồ gọn đơn giản hơn; cho phép bảo tồn m n g kỹ thuật n g ầ m thời gian xây dựng đảm bảo ổn định m ó n g nhà cơng trình lân c ận tuyến V ạch tu yến đặt sâu cho p hép đật đường ngầm điều kiện địa chất cơng trình clịa chất thủy vãn thuận lợi N hược đ iể m củ a tuyến đặt sâu cần phải xây dựng thang nâng hạ học cho h àn h khách; tăng chi ph í thời gian lại cúa hành khách; k h ô n g có m ặt rộng rãi thi cơng; phải xây dựng hệ thống thống gió phức tạp so với đường ngầm đặt n ơng N gồi ra, c ác cơng trình đường tàu điện n g ầm ến đặt sâu có giá thàn h cao chi p h í lao độ ng lớn H ình 1.2: Đườìig câu Mélrơ qua sơng Ơh ỏ Nôvôxibivxk C ác tuyến nên đặt sâu xây dựng m êtrô phần trung tâm đô thị lớn điều kiện c ị n g trình xây d ự n g đ ã dày đặc, nơi có vùng cần bảo tổn, tượng đài lịch sử, nghệ th uật, cần cắt q u a d ò n g nước rộng sâu, n h cắt q u a khu vực địa chất c ó n g trình địa c h ất thuỷ văn phức tạp tầng địa chất kỷ đệ tứ Đ ặc trưng cho việc xày dựng tu y ến c h n sâu lấy ví dụ đường tàu điện n g ầm X a n h Pêtecbua P h ụ Ihuộc vào trạng thái x â y dựng đô thị điều kiện địa chất cơng trình, tuyến đitỜTig theo trắc d ọ c ch u y ển đổi từ đật sâu sang đặt n ô n g ngược lại C c tu yến m ật đất c ủ a đường tàu điện n gầm x â y dựng n ền đất đắp đất đào chủ yếu n h ữ ng vùng ven đô kéo dài đường có (ví dụ đ oạn đường vòn.g A rbat đư n g tàu đ iện ngầm M atxcơva), n h ng oài p h ạm vi đô thị Ỉ1 dạng đường lên (đường tàu điện n gầm Pari) C ũng c ó trường hợp, đoạn đường tàu đ iện ngầm trẽn m ặt đất gặp giới han đô thị điều k iện khu vực \ địa hình tạo nên T ro n g trườne hợp đó, tuyến mặt đấl bãi buộc phải cách ly k h ỏ i đường Iruc thành p h ố c cấu hàng rào chu y ên dù ng (đường tàu điện n«ẩm M atxcơva, X to ckh ơm ) Các đoạn ến đưịìig tàu điện n g ầm b ố trí cầu dẫn thơng thường để giảm lải vùng trung tâm đô thị vùng biên Các c ầu cạn làm từ kim loại, bêtông c ố t thép Để đảm H inh 1.3: Tàu điện cao tốc Kiep bảo qu a lại phương tiện giao th ôn g khác n h a u m ặt đâì, cầu c ạn cần đ ả m bảo chiều cao thỏna tíhiiỷ cần Ihiếl (4,25 6,Om) lăng Iiliị]) dếii kích Ihước cầii Ihiết (tươiig ứng với khu r.iăiig thông xe ến phố) Các tuyến c ủ a đường tàu điện n s ầ m m ặc dù c ó giá th àn h hạ so với tu y ế n n g ầ m ch úng c ó m ột loạt nhược điểm nên sử dụng: - V iệc b ố trí c ầu cạn khu \ ’ực đỏ thị cản trở c h u y ể n động nhiều giảm khả th ôn g xe củ a tu y ến phố - Các cơng trình c ầu cạn, ngun tắc, phá vỡ q uần thể k iến trúc có cua khư vực thị, ch ún g p h vỡ tầm nhìn che khuất cảnh q uan đô thị - T iếng ầm tiế n g độn g liên tục SUỐI ngàv đ êm phương tiện giao thông qua lại gây nên, k hô ng thoả m ãn yêu cầu môi trường sinh thái đại ngíi đàn thị lớn - Bụi xe q u a lại tạo nên từ phần đường tàu chạy cầu cạn dẫn đ ến ô nhiicm k h ôn g k h í qu giới h n cho phép vùng có đoạn đường tàu điện ngầm Tất nhược điểm hạn c h ế nhiều ph ạm vi sử dụng ến nẩi đường tàu điện n gầm V ì tuvếii đường tàu điện ng ầm ch ủ yếu đuTc xãv dựng cắt qu a d ò n g chảy, điều kiện địa hìn h phức tạp, lối cúa trạm toa xe, v ù n g ngoại vi vùng cơng trình xây dựng thị miêtrơ 12 cầu qua sịng Đ n h ép Kiep, q ua sông Ồ b Nôvôxibirxk, qua sông đ M atxcơva, qua sông Đunai V iên v.v ) (hình 1.2) Trong việc giải tốn tăng mức phục vụ giao thơng cho thị lớn, vấn đề m hình h o vận chuyển h n h k hách theo đường ray mặt đất có ý nghĩa lớn V í dụ, đế giải q u y ê t vấn để giao thông n hữ n s vị trí đường trục thị có cường độ giao thơng lớn, dị ng giao th ơn g ch ạy có ray (tàu điện) loại k h ô n g ray (ôtô buýt, ôlô chạy đ iện) lóín, người ta xây dựng tuyến tàu điện cao tốc Các tuyến tàu điện cao tốc đẽ’ lại dải băng riêng biệt (hình 1.3) chiều dài lớn nằm m ặ t đất, cắt qua đường trục đ ỏ thị độ cao khác (hình 1.4) qua v ùn g thị có cường độ chuyên đ ộ n g cao đường ngầm đạl nịng (hình 1.5) u đ iể m tàu diện cao tốc giải p hó ng hồn tồn vùng Irung tâm đô thị k h ỏ i đường ray irong dó k h ng tách rời trung tàm đò Ihị khỏi phương tiện tàu đ iệ n thuận tiện u ’u đ iểm tàu điện cao tốc có k h ả nãng vận tải cao đạt tới 20 nghìn hành khách irong uiờ • Hình 1.4: Nhánh giao thơng dơ thi Hình 1.5: Tiiyểii lích hợp đường tùii điện ngẩm với tàu diện cao tốc (thành p h ổ Kiep) làu diện cao tốc Los Aìigiơlét Thiết k ế xây dựng ến tàu điện cao tốc Nga tiến h n h sở quy phạm, tiêu c hu ẩn xây dựng r O C T sử dụng cho đường tàu điện ngầm Ví dụ đoạn 5,3 kin thuộc giai đoạn đầu c ủ a tuv ến tàu điện cao tốc R ok K riv dà i 12,2km đưa vào khai thác n ă m 1989 n g ầ m đất Trong tổ hợp cơng trình đường tàu điện cao lốc có ga, có ga ngầm Chiều dài sân ga mạt đất 80m Các ga ngầm dài 102m có m ột sân ga h ành k h ch rộng 8m có sân ga phía sườn rộng 4m Đ ường tàu đ iệ n cao tốc tương tự khai tliác Vongaarat Các tu y ến tàu điện cao tốc thiếl kế xáv dựng khai thác nhiều đô thị thê giới (Kiep, Evốp, Riga, Boxton, M arkxây, Niuberg, G am bug, X iu ric v.v ) Trong tàu đ iện cao tốc theo bước riêng biệt (Ihậm chí theo thị) c ó cấu tạo toa, cấu sán ga hệ thống cấp lượng v.v lất khác 13 Trong đô thị lớn, điểu kiện quy h oạch giao thông định, nên sử tlụng tuyến đường s ắt‘đi q u a khu vực đô thị để tổ chức vận ch u y ển h n h k h ch nội thị Trong nhiều trường hợp, theo m ức độ m rộng khu vực đố thị, ga cuối tuyến đường sắt dần trở th àn h “vị trí trung tâ m ” đoạn đường sắt ngày c àn g kéo dài n ằm giới hạn củ a đ ô thị Kết q u ả tu yến đường sắt c ó đoạn dài (10 15km) qua k hu vực đô thị lớn hành khách sử dụ ng cho giao thông nội thị Sử dụn g đường sắt để tổ chức vận chuyển n h an h hành k hách nội thị hợp lý đô thị có m ặ t k éo dài theo hướng có đường sắt qu a dọc th eo khu vực đô thị (M u rm an x k , V on g ag rat, A rk h a n g h en x k v.v ) Đ ưa tu yến đưòfng sắt vào làm việc phưcfng tiện giao thơng thị thực cách xây dựng đ o ạn đường sắt sâu vào phần trung tâm đô thị Để làm điều cần phải cách ly tồn lối vào khỏi giao thô ng đ ô thị nhờ đườ ng ngầm Các lối vào sâu k h ôn g tạo nên điều kiện cần thiết để sử dựng tu y ế n đưòTig sắt vận chuyển h ành k h ch nội thị, m cò n tăng dịch vụ vận ch u y ển hành k h ách nội thị cách ch u y ển họ trực tiếp vào vùng trung tâm đô thị Phát triển hệ th ốn g lối vào sâu xây dựng m ột đường sắt xu y ên tâm kết nối tuyến đ òng sắt tro ng khu vực đối diện q ua vùng trung tâ m đô thị Đ ường xuyên tâm n ằ m giới hạn đồ thị làm việc nh ến tàu diện ngầm, đảm bảo th uận tiện cho h àn h k h ách nội thị, đ n g thời giảm tải nhiều c h o giao thông đô thị X ây dựng tu y ế n đường sắt liên thống cắt q ua đô thị chủ yếu n ằm đường ngầm c h o phép giải q u y ế t vấn đ ề giao thông ngoại vi - đ ô ihị T ron g điều kiện định, giá thành m ạn g lưới n h b ằn g giá thành đường tàu điện n g ầm đ thị, có hiệu h o n theo sơ hoạt đ ộ n g giao thơng Trong đ ó cần phải xét đến ga n g ầ m kết hợp phục vụ h ành khách nội thị ngoại Ịhị cần có g suất lớn ga tàu điện n g ầ m bình thường có kích thước tương ứng N gồi ra, để tổ chức hệ thống thống “đưịíng làu điện ngầm - đường sất” cần tạo n ên cấu thống n h việc khai thác tuyến n g ầ m đường tàu điện n g ầ m mạt đất - đoạn đườ ng sắt lân cận đô thị Sự k hác biệt ch ín h toa tàu điện ng ầ m so với đường sắt k íc h thước toa cấu m n g m ạch điện H ệ thống h ỗn hợp khai thác thành công Pháp, Đ ức, H unggari, Tây Ban N ha, A chentina V í dụ Pari từ năm 1985 tuyến tàu tốc hành n g ầ m R E R kết hợp với đường M êtrô kết nối vùng ngoại vi với trung tâm thị có cấu tạo từ m ộ t sổ cung đoạn (A, B, c , D, E) theo phương án n gầm m ặt đất T u y ến đường tàu ngoại vi - đ ô thị nh đ ả m bảo vận chuyển khối lượng lớn h n h khách với tốc độ kh cao (V > k m /g iờ ) m ột quãng đường dài N goài tuyến đường R E R với tổng chiều dài 0 k m (trong nằm giới hạn Pari k m có 27kin 14 đường ng ầm ), trung tâm Pari người ta x ây dựng tuyến tốc hành “M ete o r” hồn tồn tự đ ộ n g có ch iều dài khoản g 20km với 18 ga V n ă m 1996, có 8km tuyến n g ầ m với ga (íã đưa vào khai thác Phục vụ cho tu y ến đoàn tàu toa dài 90m M ỗi đ o n tàu ch ứ a 720 hành khách Tốc đ ộ trung bình đạt tới 40km /giờ K ho ảng cách đ o n tàu 105 giây Đ iều khiển chu yển động đoàn tàu tiến hành từ trạm điều h n h trung tâm, không cần tham gia người lái T rong trường họfp, đường tàu điện n g ầm thô ng thường (hoặc tuyến riêng biệt nó) theo k h ả vận chuyển không kin h tế q u đắt, xây dựng tuyến M êtrơ - m i ni Trên tuyến Mêtrô - mi ni sử dụn g đoàn tàu n h ỏ cấu tạo từ h oặc loa (thay cho toa), theo ngu yên tắc giảm kích thước tương ứng Điểu cho phép giảm m ặt cắt đường ngầm đoạn tuyến n g ầ m g iảm kích thước phần sân c ủ a nhà ga T u yến M êtrô - mi ni xây dựng đ ể giảm tải c h o vùng trung tâm song song với tuyến đường tàu điện n gầm có, cách giảm số lượng phươ ng tiện giao thông mặt đất (ôtô buýt, ôtô chạy điện, tàu điện) T u yến đường tàu điện ngầm có đoàn tàu từ - toa khai thác thành p hố Lil (Pháp), (hình 1.6) H inh 1.6: Tuyến tàu điện ngầm kích thước nhỏ cầu cạn thành p h ố L i ỉ (Pháp) Đ ối với v ùng vành đai đô thị, nên sử dụ n g m êtrô “n h ẹ” , c hú ng cho phép thu go m h n h khách vùng ngoại vi chuyển họ ga n h n h củ a đường mêtrơ thơng thường (hình 1.7) M êtrỏ “ nhẹ" so với đường tàu điện n g ầ m thông thường rẻ nhiều (giảm -r 3,5 lần) tuyến chủ yếu m ặt đất cầu trẽn cầu cạn M ẽtrơ “n h ẹ ” cần thiết dễ dàng c h uy ển sang tàu điện n gầm thông thường n h liên kết đường ray có ] bánh, cho phép đồn tàu M êtrơ “n h ẹ ” cao điểm “p ik ” , phục vụ cho tuyến đường tàu điện ngầm thông thường 15 l ỉ i n ĩ i : T u y ế n d ììỊi ĩù ii d i ệ n ỉìí^ổ ỉỉỉ " ỉ ìh ẹ " k h u v ự c ị Ịù ỉìì Ìì p h u P c ỉi\ 1.3 TUYẾN VÀ KÍCH THƯỞC ĐƯỜNG TÀL' ĐIỆiN N(ỉẤM T u y ến đường tàu điện ngầm nôn thiết k ế đặt nông theo hướng ngắn nhat dọc theo đường truc giao thống măt đất hoãc khu vực cỏnạ irìiih xủv clưne đõ Ihị T rong trường hợp Ihiết kè tuyến đườiig tàu điẹn nuầm đặt sâu (điều kiện dịa chãi c ô ng trình khơng thuận lợi, cơng trình cao tầng dày đặc khu \'ực dô thị), ch ú n g bơ' trí ga theo đường ngán \ ’à Irường hợp yếu tô công trình m ặt đất k h ơn g có ý nghĩa lớn Khi xây dựng tuyến đường tàu điện ngầm cán tách dải đặc biệt riêng \';'i xét đến yêu cầu tiêu chuẩn ảnh hướng mức ổn rung từ đoàn tàu cluivổn (lộng đ ế n khu nhà đô thị G iá trị bán kín h đường cong mặt đườno k hơ ng cỉưực nhỏ 600m , đường nối - 150m, đườrm nhánh - 75m Tại n hững \'ị trí khó k h ă n phức tạp m ặt địa chất cơng trình địa chất thuv \’ãn cho phép lấy bán kính đường cong đường - 300m, đường nối - lOOm đường n h n h - 60in Các đoạn thẳng cong đường mặt R < 2000m đoi.n uốn trịn cong bán kính khác liên kết irực liẽp đườiiií cona cluivển dổi Các ga củ a đường tàu điện ngầm mặt thường bố tií Irên đoạn tiivến thẳng, phép bơ trí chúng trẽn đoạn cong có R > 800m Khi thiết k ế đoạn ngầm tuyến làu điện ngầm đặt nòng cần lấv chiều sâu nhỏ đường ng ầ m không nhỏ tổng chiều dày áo đường lóp cách nhiệt 16 đ ả m bảo chiều dàv báo vệ cơng trình tránh bị đống lạnh Phía đường ngầm c h u y ển tàu vị trí cắt qua đường trục phố chính, chiểu sâu chơn ngầm th n s khơ ng n hỏ 3m, cịn vị trí khác cho phép giảm giá trị đám bảo dường n gầm tránh đỏng lạnh \'à cho phép xâv dựng áo đường chúng Đối với đường ngầm đặt sâu cần để lại phía vịm vỏ hầm chiều dày nhỏ lớp ổn định, cho phép phương liên qua lại không cần phải sử dựng biện pháp đặc biệt Tất cá đư na luyến tàu điện ngầm (trên mật đất mặt đất) cần có độ dóc dọc khơng nh ỏ 39óo Trong trường hợp có sớ luận chứng, cho phép bố trí đ o n rièng biệt Irên diẹii lích nằm ngang đảm bảo độ dốc dọc m áim nước khơiig nhỏ 2%0 Độ dốc dọc lóìi tuyến tàu điện ngầm thường không lớn h()'n ‘’oo (vổ nguyên tắc tới 38%o) cịn đoạn mặt đất k hơ n g lớn 35%0 Trong n hữna điéu kiện khó khãn đoạn naầm dài 1500m cho phép độ dốc dọc lới -15''(k) lYoníỉ khu \ ực lân cận cẩn bỏ trí irèn độ dốc khơno lớn 20% o độ dài c hú ng khòn g nhỏ ht:(n 1500rn cho đoạn V ị trí liên kết cúa chi tiết tr;ic dọc với hướng khác có uóc nghiêng lớn hớn 5%0 cần có chi tiết đệm với độ dốc khơno lớn 5%0 Các chi tiết kếí nối thảng trắc dọc hiệu đại số giá trị độ dốc lớn ỈKín 2%0 kếl nối mặt pliáng đứng bán kính cong: ga - 3000m , đường - 5000m tai đường phụ đường nhánh - 1500m K hi thiết k ế trắc dọc tuyến đật sâu có xét đến điều kiện khai thác tối ưu, nên c ố gắng b ố trí ga vị trí cao (hình 1.8) CTA CTB CTI Đ o é _ _ 3%0 ĩ 150-200M 150-200M X 150-200M lỉin h 1.8: Sơclổ trắc dọc liiỵêìi dìíờng tàu điện ngầm chôn sâu L ối \'ào ga đoạn 150 - 200m cần bơ trí độ dốc 30%o, đoạn ph ần c h u y ể n tiếp - độ dốc 30%o Trong trường hợp giảm nhẹ lấy đà đoàn tàu từ ga giảm tốc độ tàu tới bến tạo điều kiện tiết kiệm chi phí n ăng lượng nhiều C ác ga tàu đ iẹn ngầm bố trí vị trí dọc có độ dốc chiều 3%0, trường hợp k hó k h n - độ dốc tới 5%0 bố trí diện tích nằm n g an g với điều kiện đảm bảo llioát nước theo máng 17 Lựa c h ọn vị trí tu yến đường tàu điện ngầm troiiíỉ mật mậl đứiiiỉ phụ ihuộc vào nhiều yếu tố, quan trọng là: điều kiên địa chất cơng trình, cịng trình xây dựng m ặt đất, giải pháp kết cấu đường nađm lựa chọn K ích thước kết cấu đường tàu điện ngầm đưọc xác định tưoìm ứns \ ới rOCT 23961 - 80 cho đường ray 1520m m , chúng dự kiến sử dụng irên tuvến ch o toa tàu chiều cao 3,7m , rộ ng 2,7m dài 19,2m; sử dụng ray đặl trẽn tà vẹt dài 2,65ni ray tiếp xúc với lưới đii n phía dưới; bố trí thiết bị lỏi qua lại cho nliàn \ ièn phục \ ụ đường n gầm K hi tàu ch u y ển động đường tháníi khơng phần loa tàu đua ngồi k h u n khổ phần chuvển động M (hình 1.9), 700 700 H ình L : Kích (hước phần chuyến cỉộnq M a hình đáng phía trên; hình dáng phía dưới; đường bố trí gương giới hạn phía sau; đường bố trí giới hạn thu dòng điện máy phát điện lự động (khoảng cách từ YĨ'P đén mặl phẳng phía máy phát điện tự động không lớn 137mm); đường bố trí giới hạn thu dịng điện vị trí làm việc; đường bố trí giới hạn khố tự động dừng; đườns bố trí giới hạn khối giảm tốc K ích thước tiệm cận thiết bị 0^1 xét đến động lực đứng phía h ô n g toa chu y ển động, độ cho phép c h ế tạo loa, mài mòn cho phép phần bánh xe, gãy nhíp củ a phận treo trung lâm tời từ hướng chu yển dịch cho phép, độ m ài m ò n đường ray (hình 1.10) Phía kích thước k hơng bố trí bát 18 thiết bị chi tiẽì níỉoại trừ phần cấu tác động tương hỗ trực tiếp với thành phần ch u y ển động 1005 1005 a) —•V ;^325 , , Ĩ325^Y^ ự 162D _ ỉì ì n h L IO : Kích íhước ĩiệm cận cíta thiết bị Oxi a hình dạng phía trơn; hình dạng phía đường tiệm cận ray tiếp xik; dường tiệm cận gờ sàn; đường liệm cận bánh xe tự động dừng vị trí nâng; đường liệm cận thiết bị đánh dấu tuyến đường (piket) đường tiệm cận lự động dừng điều kiện tức thời; đường tiệm cận thiết bị tự động điều khiển (cho phần bên phải); đường tiệm cận diểm mắc cáp tiếp xúc với ray; đưcnig tiệm cận tà vẹt đổ nén đường bêtơng đường ngầm dạng hình trịn K íc h thước c cấu tiệm cận Q , xét đến bố trí ngồi giới hạn kích thước thiết bị câu đường, kỹ íhuật vệ sinh môi trường, trang bị điện, chiếu sáng, C H B v liên lạc, hệ ih ố n g phanh tự động tự đ ộ n g điểu klìiền đồn tàu, n h b ố trí từ hướng đường hẩm , ray tiếp xúc phía đối diện, lối liên tục cho nhân viên phục vụ qua lại Phía tixmg kích thước tiệm c ận k h ơn g bố trí bâì kỳ phận n cơng trình kết câu -xây dựng (hlnh 1.11 1.12) 19 H ình L l l : Kích ĩhước tiệm cận cùa rcÍK ỉnìc tréỉì cóc iĩoọìì i ììuyểìì ĨÙII a đường tiệm cận đường tiệm cận ch o kích thước (cho đườns ngầm hình trịn); C\iỊ| (cho dường ngầm dạng chữ nhậí, cống trình cấu p h n ỏ' mật dất p h n nổ ị) cúa lối qua lại nhân viên cỈỊchvụ: máng thoát nước lắp dãĩ cấuIrúc dường phía ircn irèn lớp đường tiệm cận đường liệm cận đường tiẹm cận bctỏng; đường tiệm cặn, cho kích thước C\,|Ị cĩường tiệm cận nến đường lóp bẻíon^:; đường lớp dá dáưi; hộ cột; ían can trỏa cẩu cầu can cũngnhư củalirờniĩchán doạn luyến h tlhièn H in h 1.12: ú c h ihước íiệm cận Cỉia cấu Irủc Ỉrêỉỉ cúc ga Q,;( ■ đường tiệm cận lan caii trẽn cầu cầu cạn cùim tường chán trôn đoạn tuyến lo tỉnién; đường liệm cận nển đường lớp bêtòng; đườns liệm cận đường tiệm cận đường tiệm cận đường liệm cận 20 cùa cùa đirờno Irên lớp dá dãm; lan can sân ga; máns thoát nước ỉáp dặt cấu Irik phía irẽn dường lớp bêlóng; hẹ CỘI Đối \'ới đoạn tuyến cong, kích thước tính tốn dựa vào giá trị bán kính đường cong độ nâng ray bên nsoài nhiều nước khác, đường tàu điện ngầm xây dựng kh a i thác với k ích thước phần c h u y ển đ ộ n g k h nhỏ Sự tiếp tục hoàn thiện phần ch u y ển đ ộ n g đường tàu điện ngâm có nhiều khả nâng cho phép eiảm kích thước bên m ặ t cắt ngang đường ngâm , dẫn đến giảm giá thành xây dựiỉg đường trục ngầm 1.4 CẤU TRÚC PHÍA TRÊN CỦA ĐƯỜNCỈ Các chi tiết cấu trúc phía đường bao gồm đường ray, n ề n ray, lóp bêtịng đá ba lát, móc gia cường trung gian, m ối nối ray v.v K ết cấu phần irêii đường cần thoả m ãn yêu cầu định: m ột loại, tố n k im loại sửa chữa phải đảm bảo tính liên tục an toàn c ho c h u y ể n đ ộ n g đ oàn t;'iu, tính ổn định, tính chấl cơng nghệ q trình khai thác, k h ả n ăn g lắp ráp cấu thiết bị điện, tính cách ly điện cho đường ray N'cn cho cấu trúc phía trêii đường tàu điện ngầm đườ ng n g ầ m m n g phang từ bêtông, bêlông cốt thép đoạn lộ thiên tron g trạm đềp ô đ iệ n -■ riển đất kết cấư cầu k im loại, bêtơng cốt thép, có cầu cạn dưííng ố n g dẫn (hình 1.13) H ình 1.13: Mặt cắt ngang đường đoạn ga đitờng trén nhánh liên kết dịch vụ r c ìY có dạng P 50 tà vẹt gỗ đoạn cùa tuyến Trẽn tuvến đưịfng người ta đặt ray dạng P65 c h ủ yếu Đ ối với đoạn, đ ó theo điểu kiện kích thước k hơng thể đặt loại y đó, c h o ph é p đặt C.'C ray d n g P50 viện nghiên cứu khoa học đường (B llllH /K T ) người ta c h ế tạo loại ray c h u y ên dù ng P65m cho đườntỉ tàu điện ngầm , có ch iều cao, ch iều rộ ng n h ray P50 trọng lượng lớn hơn, mặt đứng đỉnh rav nhắc lại h ìn h d n g cặp bánh, c h o phép giảm giá Irị áp lực tiếp xúc 21 Chiều rộng bánh xe mãl tron'a dinh ray Irên đoạn đường ihảng \ tivn đoạn cong bán kín h > 600m dirọc là> bằne 1520nim Chiều rộng bánh xe nhCrng doan coiiiỉ can lấ_\' : K hi bán kính c o ng từ 599 - 400in 1530mm K hi bán kín h cong từ 399 - 125m ! 535mm K hi bán kínl: cong từ 124 - lOOiii ! "^40mm K hi bán kính c o ng từ nhỏ lOOni ! 544m m Nền ray cho đường tàu diện nííẩm ùiườna dược sử dụng tà \'ẹt gỗ bclơrig cơì thép (BTCT) tà vẹt gỗ súc dài 0,9ni dùiiiỉ trén dường chính, dài 0.75in ircn đường nhà ga Các tà vẹt gỏ \'à \-ẹt izồ - súc cán dược tám d ầu ch ỏn g m ôi mọt k h ôn g dẫn điện T rong đường ngầm nối ga (hinh 1.14), ga (hình 1.15) việc lắp đặi nen ray tiến hành theo nsuycn tắc, Iren lớp nen đường từ bẽlỏng loỊÚ B I 2,5 theo độ bền chịu nén có chiêu dày íl nhát , 16m LÌIO đoạn Ihẳng, cịn cho đoạn cong - íl ,l m ; doạn lộ ihión ứ inãi dất (nổi m ật đất) đật trẽn lớp đá balát từ ioại khống vậl cứng ígranit điaba/ \’,v ) có Ihành phần hạt từ 25 + 70inni Chiều dày lớp balát trạng tiiai IICII chậl dưứi !à \c t vị trí đặt ray đường H ỉnh 1.14: M ặt cắt iiụiiiíỊ diùììig clìínli trciì doi nối íỊci có ray ỉoại P65 láp hélỏiig àifờng chạy irig đườniỊ ngầm clạiìí’ liìiìli ìrịiì nốm \'à lâm kích thước; đ n g d i DỘ c h o n h â n \ i é n p l n i c Mi; rãnh 25 X 50mm đê ihốt nước; đường tiệm cận nén dường iheo kích thước CviK 22