Проектирование трассы линий метрополитена определяется городской застройкой и ведётся в соответствии с генеральным планом развития города.
Обычно для городов с численностью населения порядка 1 млн чел. разрабатывают генеральную схему линий метрополитена, представляющую собой долгосрочный стратегический план развития его сети. Схема предусматривает направления, протя-
жённость и очерёдность строительства линий, места расположения станций, депо, пересадочных узлов между станциями метро и остановочными пунктами железных дорог. В частности, «Генеральным планом развития города Москвы до 2005 года» предусматривается увеличение протяженности линий действующей сети метрополитена и линий скоростного трамвая до 420 км, создание нового пересадочного контура станций на периферии Центрального Административного округа, строительство дополнительных входов и новых станций на действующих линиях.
В большинстве случаев линии метро мелкого заложения прокладывают вдоль основных городских магистралей, резервируя для них техническую зону шириной не менее 40 м для упорядочения строительства наземных и подземных городских сооружений и прокладки инженерных коммуникаций.
Для линий глубокого заложения размещение в плане, в первую очередь, определяется расположением станций, между которыми по кратчайшему направлению прокладываются тоннели, вне зависимости от расположения существующей застройки (за исключением особо ценных монументальных сооружений и глубоких размывов коренных пород, которые необходимо обходить). Радиусы кривых принимают наибольшими.
Глубину заложения тоннелей метрополитена назначают, исходя из:
— существующей застройки и планировки города;
— ширины городских проездов;
— расположения подземных коммуникаций;
— топографии местности;
— инженерно-геологических и гидрогеологических условий по трассе.
Лучшие эксплуатационные и экономические показатели имеют тоннели мелкого заложения, характеризующиеся тем, что тоннели и станции сооружаются на минимально возможной глубине, от дневной поверхности. Им отдаётся предпочтение при строительстве линий метрополитена во вновь застраиваемых районах, когда не нарушаются и не переносятся крупные городские коммуникации и не возникает необходимости в проведении значительных объёмов работ по укреплению зданий. При мелком заложении линий метрополитена значительно снижается сто-
имость станционных входов и появляется возможность увеличения их количества. Линии, преимущественно, трассируются под крупными улицами и магистралями и слабо застроенными кварталами.
В центральных районах города предпочтение отдаётся тоннелям глубокого заложения. В этом случае перегонные тоннели и станции возводят в коренных породах. К основным недостаткам таких линий можно отнести более высокую стоимость их строительства, увеличение сроков возведения и затраты времени на вход и выход пассажиров на станции, а также значительные эксплуатационные расходы. Например, стоимость наклонного эскалаторного тоннеля на линиях глубокого заложения составляет до 35% от всей стоимости станционного комплекса (рис. 2.33).
В районах новой застройки города, если это допускается существующими градостроительными условиями, в целях удешевления строительства проектируют наземные линии метрополитена. Их трасса увязывается с существующей планировкой городской застройки. На пересечении линий метрополитена с улицами и магистралями проектируются автодорожные тоннели, путепроводы и пешеходные переходы. Эти линии имеют самую низкую стоимость строительства и эксплуатации, но из-за повышенного уровня шума и нарушения нормальных условий жизнедеятельности города в местах прокладки они не находят широкого распространения.
В России и большинстве стран мира сеть линий метрополитена построена по принципу независимого движения поездов по каждой линии, с возможностью перехода с одной линии на другую на пересадочных узлах. Эти узлы представляют собой системы станций, расположен-
8 Э-343
Рис. 2.33. Строительство эскалаторного тоннеля. Санкт-Петербург
ных в разных уровнях на разных линиях и имеющих устройства, обеспечивающие пересадку пассажиров с одной линии на другую.
В городах с радиальной схемой планировки транспортной сети обычно развивается радиальная схема метрополитена из 3— 4-х линий (рис. 234, а). В нашей стране эта схема характерна для городов с числом жителей от 1 млн до 4 млн чел. (Екатеринбург, Челябинск, Красноярск и проч.) (рис. 235). В мегаполисах с населением более 4 млн чел. используется радиально-кольцевая схема метрополитена (рис. 234, б,рис. 236). Возможна трансформация радиальной схемы в радиально-кольцевую, как это происходило в Москве (ср. рис. 1.28 и 236) и происходит в Санкт-Петербурге.
Прямоугольная схема развития линий (рис. 234, в) характерна для метрополитена таких европейских и американских городов, как Лондон, Париж, Чикаго (рис. 237), кольцевая схема (рис. 234. г) — для Глазго (рис. 238), Манилы (рис. 239), линейная (рис. 234, д) — для Хайфы. С ростом населения и развития города линейная схема может трансформироваться в Х-образную (рис. 234, е,рис. 2.40), а затем в радиальную и радиально-кольце-
Кроме хранения жидких и газообразных агрессивных химических веществ, подземные выработки нередко используются для захоронения промышленных и радиоактивных отходов. Это связано с тем, что подземные хранилища имеют ряд несомненных преимуществ с точки зрения обеспечения безопасности хранения агрессивных сред по сравнению с аналогичными наземными сооружениями. С этой целью используют массивы прочных необводнённых горных пород со слабой водопроницаемостью (граниты, базальты, диабазы, габбро, гнейсы), а также массивы глин и каменных солей. Наиболее оптимальным является использование отработанных шахт и рудников по добыче полезных ископаемых, расположенных в массивах скальных изверженных нетрещиноватых горных пород на глубине свыше 1 км (рис. 2.110). Несмотря на то, что под воздействием радиации происходят изменения физико-механических свойств горных пород, понижается устойчивость массива по отношению к внешним воздействиям, повышается уровень радиоактивности, снижается стойкость бетона по отношению к химической агрессии и возникает возможность химического и радиоактивного загрязнения
Рис. 2.110. Общий вид хранилища для низко- и среднеактивных отходов: 1 — наземное здание хранилища, 2 — вертикальная шахта, 3 — подходный наклонный тоннель, 4 — технические помещения, 5 — бункер для битумизирован-ных отходов, 6 — бункер для низкоактивных отходов
подземных вод, тем не менее, согласно «Шкале событий на АЭС», разработанной и действующий в МАГАТЭ, при подземном размещении ядерных энергоблоков уровень экологического воздействия снижается, примерно, на три порядка-по сравнению с традиционными АЭС, располагаемыми на поверхности.
Для хранения отработанного ядерного топлива могут использоваться хранилища бассейного типа. На рис. 2.111 приводится схема такого хранилища объёмом около 2000 м 3 . Общая длина сооружения — около 70 м, длина бассейнов около 60 м, ширина — около 3 м, глубина — около 6 м. Конструктивно хранилище представляет собой две прямоугольные камеры, облицованные изнутри сталью. Отработанное топливо хранится в ёмкостях под защитным слоем воды.
Парис. 2.112 представлена принципиальная схема подземного сооружения, предназначенного для длительного хранения ядерных энергетических установок морских судов.
Наибольшую опасность при длительном хранении радиоактивных отходов представляют:
возможность самопроизвольной неуправляемой ядерной реакции, сопровождающейся повышенными температурой и давле-
Рис. 2.111. Хранилище бассейного типа для длительного хранения отработанного ядерного топлива
Рис. 2.112. Хранилище ядерных энергетических установок морских судов
нием на конструктивные элементы сооружений, пожарами, взрывами. Всё это влечет за собой выбросы радиоактивных материалов на поверхность и повышение радиоактивности в районе, прилегающем к хранилищу;
возможность утечки радиоактивности без возникновения неуправляемых ядерных реакций. Причинами этого могут быть: нарушение_гидроизоляции при хранении жидких радиоактивных отходов или проникновение в хранилище грунтовых вод, нарушение изоляционных свойств конструкций и т.п.;
природные и техногенные аварии: ураганы, штормы, оползни, обвалы, сейсмические воздействия, ошибки персонала, падения космических тел и летательных аппаратов, диверсии и т.п.
В связи с выше перечисленным при проектировании и строительстве подземных АЭС и могильников радиоактивных отходов принимается, что крепь или обделка сооружения должны воспринимать более половины силовых, радиационных и термических нагрузок, включая экстремальные, возникающие при аварийных ситуациях. Оптимальная глубина заложения таких сооружений определяется условием долговременного обеспечения геоэкологической и радиационной безопасности ядерного объекта. Применяемые строительные материалы должны служить надёжной и долговременной биологической защитой от радиации. Для этого можно использовать полимербетоны, армополимербетоны и пропитку скальной породы полимерами [Барбакадзе, Мураш-ми, 1989]. Эти материалы обеспечивают надежность работы системы «сооружение — вмещающий массив» и обладают повышенной несущей способностью, водонепроницаемостью, коррозионной стойкостью и долговечностью (рис. 2.113).
Рис. 2.113. Ёмкость для хранения радиоактивных отходов