🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Công Trình Ga Và Đường Tàu Điện Ngầm Ebooks Nhóm Zalo GS.IU.S. PRÔLÓP, GS.Đ.M. GÔLITSƯNSKI, G S.A.P. LÊĐIAÉP CÒNG TRÌNH G A VÀ Đ V Ờ N G TÀU ĐIỆN NGẦM .\iiU0i dịch : TS. NGUYÊN ĐỨC NCỈUỒN lỉic u (lính : (iS, rSK ll. NCìlỉYHN \'Á N Q U Ả N G (Tái bản) NHÀ XUẤT BẢN XÁY DựNG HÀ NÒI - 2 0 1 0 LỜI GIỚI THIỆU Hầu hết các nước tiên tiến trên th ế giới đều có hệ thống công trinh tàu điện ngầm hiện đại. Đảy là phương tiện giao thông ngầm đô thị rất cần thiết và rất hiệu quả. Hiện nay ở thành p h ố Hồ Chí Minh và Hà Nội đang có dự án xây dựng hệ thống công trinh tàu điện ngầm và sẽ khởi công trong tương lai gần. Dĩ nhiên trong thời gian đầu, chúng ta phải thuê chuyên gia nước ngoài thiết kế, thi công và chuyển giao công nghệ. Trong tương lai chúng ta phải tiến tới làm. chủ công nghệ này. Đê chuẩn bị khản trương phục vụ đào tạo kỹ sư xây dựng công trình ngầm đô thị trong nước củng như cung cấp tài liệu về công trinh tàu điện ngầm cho các nhà quản lý, các chuyên gia và bạn đọc quan tâm tham khảo, Nhà xuất hản Xây dựng chọn dịch cuốn “Công trình ga và đường tàu điện ngầm” của các giáo sư IU.S.FRÔLốPj ĐM.GÔLỈTSƯNSKI; A.P.LÊĐIAÉP xuất bản tại Matxcơva năm 200L Cuốn sách gồm 6 phần với 17 chương mục do TS. Nguyễn Đức Nguôn dịch và GS.TSKH. Nguyễn Văn Quảng hiệu đính. Quá trinh xuất bản chắc khó tránh khỏi thiếu sót, rất mong nhận đưỢc n h ữ n g đ ó n g g ó p q u ý b á u củ a b ạ n đ ọ c đ ể cu ố n sá c h đư ợc h o à n thiện hơn. Mọi ỷ kiến góp ý xin gửi về Nhà xuất bản Xây dựng hoặc trực tiếp cho các dịch giả theo địa chỉ (ĐT): 0903201380 - 0912768334. Nhà xuất bản Xây dựng MỞ ĐẨU Bên cạnh sự giái quvết bài toán quv hoạch kiến Irúc và vân đề kết cấu công Irình các khu \’ực khai ihác. sự phát Iriển dô ihị hiẽn dại còn yèu cáu phải hoàn thiện hệ thống íỉiao thông nội thị. Irước tiên là phiìn eiao ihỏna \'ãn chuyên hành khách. Sự lãng trưởng vòng quay hành khách, tăng độ dài vận chuyón, sự cần thiết oiảm thời gian đi lại. đòi hỏi phải tâng tốc độ giao thôno đổiiH tliời tăiia độ lin cậy. độ an toàn và tiện nghi vận chuyển hành khách. Trong các đieu kiện đỏ Ihị lớn hiện đại. công trình tàu điện naầm - đường sãl nsoài tuyến phô' ihoá mãn hoàn toàn các vẽu cầu đó. () N ga có lứi 11 đô Ihị lớn. nơi do có sự phức tạp đặc biệt cúa vấn đổ giao ihổns, các cóng irình làu điên ngầm đang được thiết kế và xây dựng, ở Matxcof\'a. Xanh Pêtecbua, Nhiznhi Novogorot, No voxibirxk, Xamar, Ekaterinburk, các công trình tàu điện ngầm đang hoạt động và liếp tục được phát triến. Độ dài tổng cộng của các tuyến hiện hoạt động lại các đô ihị đó đến nãm 2000 là 401 km. Công lác xây dựng công trình tàu điện ngầm ớ Omxk, Trcliabinxk, Kraxnoiark, Kazan và Uph đang được tiến hành. Sự cần thiết của công trình làu điện ngầm Irong các sơ đổ phát uiên giao thông tổng hợp vận chuycn hành khách dô Ihị Roslopnadonu và Permi dã (lượr hiận cứ. Mỏi dô thị mới, nơi công tác xây dựng công trình tàu điện ngầm được bát đầu, mỗi tuyến đườníí mới tại công irình làu điện ngầm hiện có - đó là trang mới trong thiết k ế và xây dựng, sự tìm tòi sáng tạo không ngừng và sự làm giàu kinh nghiệm đã có. Các công trình tàu điện ngầin - đó là tổ hợp các hạng mục công trình, sự tạo thành chúng - một trong những lĩnh vực kỹ thuật khó khăn và phức tạp của công tác xây dựng hiện đại với giá thành cao. Do đó vấn đề chuẩn bị đội ngũ kỹ sư - đưòĩig ngầm có chuyên môn cao với sự hiểu biết nghề nghiệp cần thiết trong lĩnh vực xây dựng công trình tàu điện ngầm có ý nghĩa rất lớn. Cấu trúc và nội dung quyển sách được trình bày tương ứng với chương trình môn “Đường hầm và còng trình tàu điện ngầm". Sự nghiên cứu sơ bộ của các sinh viên trong chương trình liên quan “Đường hầm xây dựng bằng phương pháp m ỏ” và “Đường hầm xây dựng bằng phương pháp khiên" là tiền đề xác định đặc điểm tài liệu trình bày. Nghiên cứu “Công trình ga và đường làu điện ngầm ” , các sinh viên cần: - Có sự nhận thức về công trình tàu điện ngầm như hệ thống giao thông ngoài tuyến phô' dùng đê vận chuyển hành khách đại trà và về các đạc lính xác định hiệu quả công tác của nó, cũns như nhận được nhũng khái niệm cần thiết về tổ hợp hạng mục công trình trong công trình tàu điện ngầm và ý nghĩa chức nàng của chúng. - Hiểu biết những nguyên tắc Cử bản thiết kê còng trình làu điện ngầm, kết Cấu ccng trình tuyến, các giải pháp kết cấu và quy hoạch không gian tổ hợp ga và các nút chiu;ển tàu, các sơ đồ công nghệ - tổ chức sản xuất trong các điều kiện xâv dựng khác nhau. - Biết thiết k ế kết cấu các côno trình nối ga và tổ họp 2a; xác định aiải pháf) ÍUV hoạch và các thông số kết cấu cơ bản của sa còng trình tàu điện naầm trong tình hnh xây dựng đô thị và các điều kiện địa chất côniỉ trình khác nhau; xác định tái trọn.g c-n kết cấu chịu lực c ô n g trình n gầm và thực hiện tính toán chúng, soạn thảo các sơ đồ C(;ig nghệ tổ chức sản xuất về xây dựng ga làu điện ngầm. Tất cả những vấn đề nêu trên trong dạns hệ thống hoá dược trình bày trong sáchi. ầi liệu được viết lần đầu tiên trên cơ sở thực tế nhiều năm giảng dạy môn “Đường hầimv'à công trình tàu điện ng ầm ” trong ỉỉr'MIC (. lllH/l\'r). Khi chuẩn bị viết sách có sứ cluig các tài liệu đăng trong nước và nước ngoài cũng như các tiêu chuán hiện hành. L,ưi ý đặc biệt đến các ví dụ không những soi sáng nội dung vấn đé mà còn cho phép sinh \ ần hiểu rõ hướng hoàn thiện kết câu chính \’à các pliương pháp xây dựng, xác địnli c:hiih sách kỹ thuật trong lĩnh vực xây dựng công irình làu dién ngầin. Phầnl CÒNG TRÌNH TÀU ĐIỆN NGẦM - GIAO THÒNG HÀNH KHÁCH NGOÀI TUYẾN PHỐ CỦA CÁC ĐÔ THỈ LÒN Chương I CÁC KHÁI NIỆM CHUNG VỂ CÔNG TRÌNH TÀU ĐIỆN NGẦM i.l. CÔN(Ỉ TRÌNH TÀU ĐIỆN NCẤM TRONC, HỆ THỐNG (ỈIAO THÔN(Ỉ ĐÔ THI Sự tãng trướng dàn số nhanh, sự phái Irien các đường trục giao thông, năng lượng, sự táng trướng inức độ nguy hiểm của môi Irườna siiih thái là dấu hiệu đặc trung của đô th 1()Ì1 hiện đại ờ các nước khác nhau irên thế giới. Xu hướng tăng trưởng dân số đò th tiong các nước tiên thế giới cho trong bảng 1.1. Giai quvếl bài toán giao ihông đó ihị liên quan đầu liên, tới sự tãng trướng số lượng òtò, vượt 4 - 5 lần tốc độ tăng dân sô, tới sự làn tiụng khả năng thõng xc của các đường trục luyến phố và không đủ chỗ đỗ cho các ỏtô là inột trong những vấn đc cơ bản. Cấu trúc các đô thị hiện đại sẽ vô nghĩa nếu thiếu mạng lưới phàn nhánh của các dường trục giao thông. Bằng các “động m ạch” cùa mình mạng lưới giao thông luồn lách qua tất cả các “cơ quan” côni; nghiệp và dân sinh của thành phố, đảm bảo sự di chuyển của nhân dân theo các hướng khác nhau. Khi đô thị phát triển nhanh, khối lượng vận chuyển hành khách trở nên lớn đến mức mạng lưới giao thông hành khách hiện tại trên mặt đất (tàu điện, ôtô chạy điện, ôtô buvt) không thể lự khắc phục được sự tăng trưởng vận chuyển và không thể giải quyết được vấn đề giao thông đô thị. Tàu điện thông thường được sử dụng như dạng vận tải cơ bản trên các đường phố đô thị với dòng hành khách từ 5 đến 10 nghìn người trong 1 giờ Iheo 1 hướng. Ô tô chạy diện và ôlô buýt sử dụng hợp lý trên các hướng với dòng hành khách 3 - 8 nghìn người trong 1 giờ. Trong các đỏ thị lớn với dân số hơn 500 nghìn người, trên phần lớn các clưcíiig Irục, dòng hành khách vượt trên 10 nghìn người trong 1 giờ theo 1 hướng và trong trường hợp đó, tốt nhất là sừ dụng tàu điện cao tốc. Khi dòng hành khách ổn định trên 20 nghìn người trong 1 giờ theo ] hướng, vấn đề vận chuvển hành khách đại trà cần phải giải quyết nhờ đường tàu điện ngẩm. 7 Bang l.l Châu lụcTỷ trọng dân số đô thị (%) Đất nước Tý Irọna dán số đổ thi (^c) Đỏ thiSỏ lâm (triêii ngaròi) Châu Úc 71 ủc Xiini 3 5 Châu Á 31 Ấn Đỏ 25,7 I^ombay i:.3 CancLiUa n .i Trung Quốc 26,2 Thưone l ĩai 'i-,i Bãc Kinh 1!,4 Nhật Bàn Tokyo 2:,8 Châu MỸr' 75 Mehico 50 - 75 Mehico l:',3 (Bắc Mỹ) Mỹ 77,3 New York 1(,2 Los /\n ”ioiet li.9 Châu Mỹ 75 Brazin 30 - 75 Xao Paolỏ ,<.2 (Nam Mv) Riò (ỉơ jannỏrố 11,3 Châu Phi 32 Ai Cập 30 - 50 C’airỏ 9 ) Châu Àu 73 Anli quốc > 75 l.iián Đỏn 7.^ txrc 78,;^ I’,\Cn l^háp 74.^ Pan 9 4 Nga 74 Maixc(v\a 9 2 Xaiih Pctccbiia ■^1 Tàu điện ngầm 6 toa đảm bảo được côna suất \'ận chuyển lới 50 nghìn ntỉười rom” 1 giờ theo 1 hướnơ, còn tàu 8 loa - tới 70 nghìn người. Ngày nav đường tàu điện nỉầiin là dạns giao thông vận lải hành khách ló'n, tiện nghi \'à hoàii thiện nhát. Naoài ra, ncLi siao thông vận tải hành khách đại Irà trên luyến phố oiai quyết \'àn dé \'ận chuvci ìhành khách trong giới hạn 5 - 6 kni thì đườiiíỉ tàu điên ncầm mớ rộna \'ùno hoạt dọng ’5'i 2Ìới hạn ngoại vi đô thị. Là một dạns giao thõng đô thị rát hiẹu quả \ à thuận tiộii, đim bảo vận chuyển khối lương hành khách lớn \'ới lốc độ đều dận \’à thời gian các .hiuỵến (khoảng cách chuvển độna i,5 - 5 phút), đường tàu điện neầm có V níỊhĩa xã hội 'ất Vai trò của đường tàu điện rmầm tăne rấl mạnh cùnẹ \'ới sự lãng Jàn số \'à diện íc:h đỏ thị, đặc biệt là việc m ở rộno các VÙI12 nsoại ó đỏ thị. Trons khi đó đưòìm làu điệi nigam - một tổ hợp lớn và phức tạp cúa nhiều côno irình khác nhau véi tran» bị kỹ t-.u:ậi tự độn^ hoá hiện đại. có nhiệm \ụ đàm bao tính liên lục cùa \'Ạn lải hành khách th :‘0 lich chuẩn xác. Ngày nay giải quyết vấn đe eiao thống đô thị lớn là phải xem xét kết hợp với các nhiệm vụ xây dựng đô thị khác mà trước tiên là giảm diện tích bố trí các công trình tổ hợp giao thông công cộng và cần phục vụ hành khách một cách văn minh lịch sự nhất. Trong đó cần xét đến “giá thành xã hội” của giao thông đô thị bao gồm chi phí và thất thoát tạo nên do tiếng ồn, nhiẽin bẩn không khí, chi phí thời gian chờ đợi và không dự tính dược điểm dừng giao thônạ, chi phí năng lượng cũng như tổn thất có thể về vật tư và con níĩười trong các tai nạn giao thông đường bộ. Xét đường tàu điện ngầm như hệ thống đơn vị giao thông đô thị, yêu cầu chi phí đầu tư và khai thác lớn, cần phải đánh giá hiệu quả sử dụng hệ thống đó một cách đồng bộ. 1 rong đó cần phải xét đến các yếu tố sau: hiệu quả kinh tế do giảm chi phí khai thác, giảm tổng chi phí đầu tư cho việc phát triển và hoàn thiện công tác giao thông theo tuyến trên mặt đất, khi chưvển một phần việc của nó xuống đưòng tàu điện ngầm; tiết kiệm thòi gian của hành khách khi đi tàu điện ngầm so với đi trên các phương tiện giao thông nổi; giảm sự mệt mỏi trong tàu điện ngầm so với trong các phương tiện giao thông trên mật đất; giảm số lượng tai nạn ạiao thông đường bộ và tãng cường trạng thái sinh thái mỏi trường xung quanh. Cần lưu V rằng, vai trò các yếu tố kinh tế - xã hội của dường làu điện ngầm tăng rất inạnh trong tương lai. Khi soan thảo sơ đồ tổng thế các tuyến làu điện ngầm, quan hệ của chúng với cấu trúc lịuy hoạch đô thị cần được xél đến. Theo đó tuyến tàu điện ngầm được đặt dọc các khối nhà ở chính, các khu còng nụhiệp và các công trình vãn hoá - xã hội. v ề phần mình, các tuyến đường tàu điện ngầm tạo thành trục các hướng quy hoạch phát triển trong tương lai của vùng đô thị, còn các ga và nút chuyển đổi tàu là những vị trí tập trung các công trình thu hút dân số, các tâm điểm chính của các mối liên kết bên trong dô thị ảnh hưởng tới hướng dòng giao ihông cơ giới và bộ hành, tới vị trí điểm đỗ của các phương tiện giao thông công cộng mặt đất. Như đã lưư ý, một trong những lợi thế quan trọng của đường tàu điện ngầm là khả Iiãng tiết kiệm diện tích đò thị (đặc biệt các vùng trung tâm mang tính lịch sử có nhiều tưọng đài nghệ thuật). Cần tính đến rằng, trong các đô thị có số dân lớn hơn 500 nghìn người, sự đánh giá kinh tế tổng hựp của 1 héc ta là khoảng 204 - 1126 nghìn rúp (giá vào năm 1990). Trong đó giá thành đất cho xây dựng đô thị ngày càng lăng. Giả sử, vào những năm gần đâv dưới đất sẽ bố trí 70% tổng số gara, 80% kho tàng, 30% trụ sở phục vụ văn hoá xã hội. 40% xí nghiệp công nghiệp, 30% các cơ sở thị chính \'à 50% các cơ sở công cộng. Phương án này sẽ cho phép giải phóng cho con người và inôi trường dic 1 tích bổ sung rất lớn trên mặt đất. 1.2. CÁC LOẠI ĐƯỜNG TÀU ĐIỆN N(,ẦM Phụ thuộc vào quy hoạch, các CÓIIÍI irình xây dựng khu vực đô thị, các điều kiện địa kv thuật, các tuvến đường tàu điện neầm có Ihế đặt ngầm, ở mặt đất và trên không. Đ ặt n g ầ m . Các tuyến đường tàu điện ngầm được chia ra loại đặt nông và đặt SÍÌLI, Các tuyến đặt nông được ưu tiên bố trí gần mặt đất (thông thường trong giới hạn 5 ^ 15m tù' cốt mặt đất) sao cho việc xây dựng các ga có thể tiến hành bàng phương pháp dào lộ thiên trong các hầm sau đó đắp đất lại. Các tuyến đường tàu điện ngầm đặt nông thuận tiện cho hành khách hơn so \'Ớ1 các tuyến đặt sâu. Độ sâu không lớn và tồn tại 2 lối vào ga sẽ tiết kiệm được thời gian (li lại của hành khách từ lối vào tới bến đỗ. Ngoài ra, 2 lối vào ga tạo điều kiện phàn bô hành khách đều hơn cho các toa, tăng nhanh tốc độ thông thoát hành khách từ bến đỗ lên niặt đất. Giá thành xây dựng của các tuyến đặt nông trong điều kiện địa chấl thuỷ vãn thuận lợi trung bình nhỏ hơn 2 lần các tuyến chôn sâu, chi phí khai thác tính cho 1 km tuyến cũng nhỏ hơn. Tất cả điều đó xác định tính ưu việt của các tuyến đường tàu điện ngầm đạt aỏníỉ và mở ra tương lai rộng lớn cho sự phát triển chúng. Phân tích kinh nghiệm xây duiiíí các đường tàu điện ngẩm cho thấy rằng tỷ lệ các tuyến đặt nònq trong độ dài tổníì cộng của các đường trục giao thông ngầm phần lớn các đò thị tăng lẻn rất mạnh (hình 1.1). 141,6 124,1 113,3 82,1 s 63,768,4 1965-1970 1971-1975 1976-1980 1981-1985 1986-1990 1991-1995 Hinh 1.1: T\' lệ độ dài các tuyểìi đường làìi điệu ngầm cỉậl sâii và lìônỊ’ {phán gạch) Trong nhiều đô thị của các nước SNG, nơi việc xây dựng đường tàu điện ngầm (metrô) được bắt đầu chưa lâu, người ta chỉ đặt các tuyến nông (Tasken, Minxk, Nôvôxibirxk, Novgorot Nhiznhi, Xamara, Omxk). Cũng trạng thái như vậy được quan sát thấy ở các đường tàu điện ngầm của phần lớn các đò thị trên thế giới. Trong khi đó, các đường ngầm đặt nông cũng có một số nhược điểm như sau: Gìn phải bám theo các tuyến phố khi vạch tuvến; cần phải chuyển đổi, lắp đặl lại mạng lưới kỹ thuật ngầm; cần phải gia cường nền móng các loà nhà lân cận. ư u điểm của các tuyến đặt sâu nằm ớ chỗ chúng cho khả năng vạch tưvên ihco hướng ngắn nhất. Điều đó không những đảm bảo giảm khối lượng công tác mà còn liết 10 kiệm chi phí khai thác khi tồn tại sơ đồ gọn và đơn giản hơn; nó cho phép bảo toàn mạng kỹ thuật ngầm trong thời gian xây dựng và đảm bảo ổn định móng nhà và công trình lân cận tuyến. Vạch tuyến đặt sâu cho phép đật đường ngầm trong các điều kiện địa chất công trình và clịa chất thủy vãn thuận lợi nhất. Nhược điểm của các tuyến đặt sâu là cần phải xây dựng các thang nâng hạ cơ học cho hành khách; tăng chi phí thời gian đi lại cúa hành khách; không có mặt bằng rộng rãi khi thi công; phải xây dựng hệ thống thống gió phức tạp hơn so với trong đường ngầm đặt nông. Ngoài ra, các công trình của đường tàu điện ngầm trên các tuyến đặt sâu có giá thành cao và chi phí lao động lớn. Hình 1.2: Đườìig câu Mélrô qua sông Ôh ỏ Nôvôxibivxk Các tuyến nên đặt sâu khi xây dựng mêtrô ở phần trung tâm đô thị lớn trong điều kiện còng trình xây dựng đã dày đặc, nơi có các vùng cần bảo tổn, các tượng đài lịch sử, nghệ thuật, khi cần cắt qua các dòng nước rộng và sâu, cũng như khi cắt qua khu vực địa chất c ó n g trình và địa chất thuỷ văn phức tạp trong tầng địa chất kỷ đệ tứ. Đặc trưng cho việc xày dựng các tuyến chôn sâu có thể lấy ví dụ đường tàu điện ngầm Xanh Pêtecbua. Phụ Ihuộc vào trạng thái xây dựng đô thị và các điều kiện địa chất công trình, tuyến đitỜTig theo trắc dọc có thể chuyển đổi từ đật sâu sang đặt nông và ngược lại. Các tuyến trên mật đất của đường tàu điện ngầm xây dựng trên nền đất đắp hoặc đất đào chủ yếu tại những vùng ven đô khi kéo dài những đường hiện có (ví dụ đoạn đường vòn.g Arbat của đường tàu điện ngầm Matxcơva), cũng như ngoài phạm vi đô thị trong Ỉ1 dạng đường lên (đường tàu điện ngầm Pari). Cũng có trường hợp, khi các đoạn đường tàu điện ngầm trẽn mặt đất gặp nhau cả trong giới han đô thị do các điều kiện khu vực \ à địa hình tạo nên. Trong những trườne hợp đó, các tuyến trên mặt đấl bãi buộc phải cách ly khỏi đường Iruc thành phố bằng các cơ cấu hàng rào chuyên dùng (đường tàu điện n«ẩm Matxcơva, Xtockhôm). Các đoạn tuyến nổi của đưòìig tàu điện ngầm được bố trí trên các cầu dẫn thông thường để giảm lải vùng trung tâm đô thị và rất ít khi ớ các vùng biên. Các cầu cạn được làm từ kim loại, bêtông cốt thép. Để đảm bảo sự qua lại của các phương tiện Hinh 1.3: Tàu điện cao tốc ở Kiep giao thông khác nhau trên mặt đâì, dưới các cầu cạn cần đảm bảo chiều cao thỏna tíhiiỷ cần Ihiếl (4,25 6,Om) và lăng Iiliị]) dếii kích Ihước cầii Ihiết (tươiig ứng với khu r.iăiig thông xe của các tuyến phố). Các tuyến nổi của đường tàu điện nsầm mặc dù có giá thành hạ hơn so với các tuyến ngầm nhưng chúng có một loạt nhược điểm nên ít được sử dụng: - Việc bố trí các cầu cạn trên khu \’ực đỏ thị cản trở chuyển động nhiều và giảm khả năng thông xe của tuyến phố. - Các công trình cầu cạn, về nguyên tắc, phá vỡ quần thể kiến trúc hiện có cua khư vực đô thị, chúng phá vỡ tầm nhìn và che khuất cảnh quan đô thị. - Tiếng ầm và tiếng động liên tục SUỐI ngàv đêm do các phương tiện giao thông qua lại gây nên, không thoả mãn các yêu cầu môi trường sinh thái hiện đại của nguìíi đàn trong các đô thị lớn. - Bụi do các xe qua lại tạo nên từ phần đường tàu chạy của cầu cạn dẫn đến ô nhiicm không khí quá giới hạn cho phép trong vùng có đoạn nổi của đường tàu điện ngầm Tất cả những nhược điểm đó hạn chế rất nhiều phạm vi sử dụng các tuyến nẩi của đường tàu điện ngầm. Vì vậy. các tuvếii nổi của đường tàu điện ngầm chủ yếu đuTc xãv dựng khi cắt qua dòng chảy, trong những điều kiện địa hình phức tạp, tại các lối ra cúa trạm toa xe, tại các vùng ngoại vi và ớ các vùng ít công trình xây dựng của đô thị miêtrô 12 cầu qua sòng Đnhép ở Kiep, qua sông Ồb ờ Nôvôxibirxk, qua sông đào Matxcơva, qua sông Đunai ớ Viên v.v...) (hình 1.2). Trong việc giải quyết bài toán tăng mức phục vụ giao thông cho các đô thị lớn, vấn đề mô hình hoá vận chuyển hành khách theo đường ray trên mặt đất có ý nghĩa rất lớn. Ví dụ, đế giải quyêt vấn để giao thông tại nhữns vị trí đường trục đô thị có cường độ giao thông lớn, khi dòng giao thông chạy có ray (tàu điện) cũng như loại không ray (ôtô buýt, ôlô chạy điện) đều lóín, người ta xây dựng các tuyến tàu điện cao tốc. Các tuyến tàu điện cao tốc đẽ’ lại dải băng riêng biệt (hình 1.3) chiều dài rất lớn nằm ở m ặt đất, cắt qua các đường trục đỏ thị tại các độ cao khác nhau (hình 1.4) và đi qua các vùng đô thị có cường độ chuyên động cao trong các đường ngầm đạl nòng (hình 1.5). ư u điểm cơ bản của tàu diện cao tốc là nó giải phóng hoàn toàn các vùng Irung tâm đô thị khỏi các đường ray irong khi dó nó không tách rời trung tàm đò Ihị khỏi phương tiện tàu điện thuận tiện. u ’u điểm nữa của tàu điện cao tốc là có khả nãng vận tải cao. đạt tới 20 nghìn hành khách irong 1 uiờ. ---- • Hình 1.4: Nhánh giao thông dô thi với tàu diện cao tốc (thành p h ổ Kiep) Hình 1.5: Tiiyểii lích hợp đường tùii điện ngẩm và làu diện cao tốc ở Los Aìigiơlét Thiết kế và xây dựng các tuyến tàu điện cao tốc ở Nga được tiến hành trên cơ sở quy phạm, tiêu chuẩn xây dựng và rO C T sử dụng cho các đường tàu điện ngầm. Ví dụ đoạn 5,3 kin thuộc giai đoạn đầu của tuvến tàu điện cao tốc ở Rok Kriv dài 12,2km đưa vào khai thác năm 1989 được đi ngầm dưới đất. Trong tổ hợp công trình đường tàu điện cao lốc có 7 ga, trong đó có 3 ga ngầm. Chiều dài sân ga trên mạt đất là 80m. Các ga ngầm dài 102m có một sân ga hành khách rộng 8m hoặc có 2 sân ga phía sườn rộng 4m. Đường tàu điện cao tốc tương tự được khai tliác ớ Vongaarat. Các tuyến tàu điện cao tốc được thiếl kế. xáv dựng và khai thác ở nhiều đô thị trên thê giới (Kiep, Evốp, Riga, Boxton, Markxây, Niuberg, Gambug, Xiuric v.v..). Trong đó tàu điện cao tốc theo từng bước riêng biệt (Ihậm chí theo đô thị) có cấu tạo toa, cơ cấu sán ga. hệ thống cấp năng lượng v.v... lất khác nhau. 13 Trong các đô thị lớn, đối với điểu kiện quy hoạch giao thông nhất định, nên sử tlụng các tuyến đường sắt‘đi qua khu vực đô thị để tổ chức vận chuyển hành khách nội thị. Trong nhiều trường hợp, theo mức độ mở rộng khu vực đố thị, các ga cuối của tuyến đường sắt dần trở thành “vị trí trung tâm” và các đoạn đường sắt ngày càng kéo dài hầu như nằm trong giới hạn của đô thị. Kết quả là tuyến đường sắt có đoạn khá dài (10 15km) đi qua khu vực đô thị lớn được hành khách sử dụng cho giao thông nội thị. Sử dụng đường sắt để tổ chức vận chuyển nhanh hành khách nội thị rất hợp lý trong các đô thị có m ặt bằng kéo dài theo 1 hướng và có đường sắt đi qua dọc theo khu vực đô thị (Murmanxk, Vongagrat, Arkhanghenxk v.v...). Đưa các tuyến đưòfng sắt vào làm việc như phưcfng tiện giao thông đô thị có thể thực hiện bằng cách xây dựng các đoạn đường sắt sâu vào phần trung tâm đô thị. Để làm điều đó cần phải cách ly toàn bộ lối vào khỏi giao thông đô thị nhờ các đường ngầm. Các lối vào sâu không những tạo nên các điều kiện cần thiết để sử dựng tuyến đưòTig sắt vận chuyển hành khách nội thị, mà còn tăng dịch vụ vận chuyển hành khách nội thị bằng cách chuyển họ trực tiếp vào vùng trung tâm đô thị. Phát triển hệ thống lối vào sâu là xây dựng một đường sắt xuyên tâm kết nối các tuyến đưòng sắt trong các khu vực đối diện và đi qua vùng trung tâm đô thị. Đường xuyên tâm như vậy nằm trong giới hạn đồ thị có thể làm việc như tuyến tàu diện ngầm, đảm bảo thuận tiện cho hành khách nội thị, đồng thời giảm tải được nhiều cho giao thông đô thị. Xây dựng các tuyến đường sắt liên thống cắt qua đô thị chủ yếu nằm trong đường ngầm cho phép giải quyết vấn đề giao thông ngoại vi - đô ihị. Trong điều kiện nhất định, giá thành mạng lưới như vậy bằng giá thành đường tàu điện ngầm đô thị, nhưng nó hầu như có hiệu quả hon theo các chỉ sô hoạt động giao thông. Trong đó cần phải xét đến các ga ngầm kết hợp phục vụ hành khách nội thị và ngoại Ịhị cần có công suất lớn hơn các ga tàu điện ngầm bình thường và có kích thước tương ứng. Ngoài ra, để tổ chức một hệ thống thống nhất “đưòíng làu điện ngầm - đường sất” cần tạo nên các cơ cấu thống nhất như nhau đối với việc khai thác tuyến ngầm của đường tàu điện ngầm và trên mạt đất - trên đoạn đường sắt lân cận đô thị. Sự khác biệt chính của các toa tàu điện ngầm so với đường sắt là ở kích thước toa và cơ cấu mạng mạch điện. Hệ thống hỗn hợp như vậy đã được khai thác thành công ở Pháp, Đức, Hunggari, Tây Ban Nha, Achentina. Ví dụ ở Pari từ năm 1985 tuyến tàu tốc hành ngầm RER kết hợp với đường Mêtrô kết nối các vùng ngoại vi với trung tâm đô thị và có cấu tạo từ một sổ cung đoạn (A, B, c, D, E) theo các phương án ngầm và trên mặt đất. Tuyến đường tàu ngoại vi - đô thị như vậy đảm bảo vận chuyển được khối lượng lớn hành khách với tốc độ khá cao (V > 70km /giờ) trên một quãng đường khá dài. Ngoài 5 tuyến đường RER với tổng chiều dài trên 400km (trong đó nằm trong giới hạn Pari là 43km và có 27kin là 14 đường ngầm), ở trung tâm Pari người ta xây dựng tuyến tốc hành “Meteor” hoàn toàn tự động có chiều dài khoảng 20km với 18 ga. Vào năm 1996, có 8km tuyến ngầm đó với 8 ga (íã được đưa vào khai thác. Phục vụ cho tuyến đó là các đoàn tàu 6 toa dài 90m. Mỗi đoàn tàu chứa được 720 hành khách. Tốc độ trung bình đạt tới 40km/giờ. Khoảng cách giữa các đoàn tàu là 105 giây. Điều khiển chuyển động các đoàn tàu được tiến hành từ trạm điều hành trung tâm, không cần sự tham gia của người lái. Trong trường họfp, khi đường tàu điện ngầm thông thường (hoặc từng tuyến riêng biệt của nó) theo khả năng vận chuyển là không kinh tế và quá đắt, có thể xây dựng các tuyến M êtrô - mi ni. Trên các tuyến Mêtrô - mi ni sử dụng các đoàn tàu nhỏ cấu tạo từ 2 hoặc 4 loa (thay cho 6 hoặc 8 toa), theo nguyên tắc là giảm kích thước tương ứng. Điểu đó cho phép giảm mặt cắt đường ngầm tại những đoạn tuyến ngầm và giảm kích thước phần sân của nhà ga. Tuyến Mêtrô - mi ni còn được xây dựng để giảm tải cho các vùng trung tâm song song với các tuyến đường tàu điện ngầm hiện có, bằng cách giảm số lượng phương tiện giao thông trên mặt đất (ôtô buýt, ôtô chạy điện, tàu điện). Tuyến như vậy của đường tàu điện ngầm có các đoàn tàu từ 2 - 3 toa được khai thác ở thành phố Lil (Pháp), (hình 1.6). Hinh 1.6: Tuyến tàu điện ngầm kích thước nhỏ trển cầu cạn ở thành p h ố L iỉ (Pháp) Đối với vùng vành đai ngoài của đô thị, nên sử dụng m êtrô “nhẹ”, chúng cho phép thu gom hành khách vùng ngoại vi và chuyển họ về từng ga nhánh của đường mêtrô thông thường (hình 1.7). Mêtrỏ “nhẹ" so với đường tàu điện ngầm thông thường rẻ hơn rất nhiều (giảm 3 -r 3,5 lần) vì tuyến chủ yếu đi trên mặt đất và nổi trên cầu hoặc trẽn cầu cạn. Mẽtrô “nhẹ” khi cần thiết có thể dễ dàng chuyển sang tàu điện ngầm thông thường nhờ liên kết đường ray có ] bánh, cho phép đoàn tàu M êtrô “nhẹ” ngoài giờ cao điểm “pik” , phục vụ cho tuyến đường tàu điện ngầm thông thường. 15 l ỉ i n ĩ i 1 .7 : T u y ế n d ư ờ ììỊi ĩù ii d iệ n ỉìí^ổỉỉỉ " ỉìh ẹ " k h u v ự c ờ ịỊù ỉììÌì p h u P c ỉi\ 1.3. TUYẾN VÀ KÍCH THƯỞC ĐƯỜNG TÀL' ĐIỆiN N(ỉẤM Tuyến đường tàu điện ngầm nôn thiết kế đặt nông theo hướng ngắn nhat dọc theo đường truc giao thống trên măt đất hoãc dưới khu vực ít cỏnạ irìiih xủv clưne của đõ Ihị. Trong trường hợp Ihiết kè các tuyến đườiig tàu điẹn nuầm đặt sâu (điều kiện dịa chãi công trình không thuận lợi, các công trình cao tầng dày đặc của từng khu \'ực dô thị), chúng được bô' trí giữa các ga theo đường ngán nhất \’à trong Irường hợp này yếu tô công trình trên mặt đất không có ý nghĩa lớn. Khi xây dựng các tuyến đường tàu điện ngầm cán tách ra các dải đặc biệt riêng \';'i xét đến các yêu cầu tiêu chuẩn về ảnh hướng mức ổn và rung từ các đoàn tàu cluivổn (lộng đến các khu nhà ở đô thị. Giá trị bán kính đường cong trong mặt bằng trên các đườno chính không cỉưực nhỏ hơn 600m, trên các đường nối - 150m, trên các đườrm nhánh - 75m. Tại những \'ị trí khó khăn và phức tạp về mặt địa chất công trình và địa chất thuv \’ãn cho phép lấy bán kính đường cong trên đường chính - 300m, đường nối - lOOm và các đường nhánh - 60in. Các đoạn thẳng và cong của đường chính trong mặt bằng R < 2000m. cũng như các đoi.n uốn tròn cong bán kính khác nhau liên kết irực liẽp bằng các đườiiií cona cluivển dổi. Các ga của đường tàu điện ngầm trong mặt bằng thường được bố tií Irên đoạn tiivến thẳng, cũng có thể được phép bô trí chúng trẽn các đoạn cong có R > 800m. Khi thiết kế các đoạn ngầm của tuyến làu điện ngầm đặt nòng cần lấv chiều sâu nhỏ nhất của đường ngầm không nhỏ hơn tổng chiều dày áo đường và các lóp cách nhiệt 16 đảm bảo chiều dàv báo vệ công trình tránh bị đống lạnh. Phía trên các đường ngầm chuyển tàu tại các vị trí cắt qua các đường trục và phố chính, chiểu sâu chôn ngầm thườns không nhỏ hơn 3m, còn tại những vị trí khác cho phép giảm giá trị đó khi đám bảo dường ngầm tránh được đỏng lạnh \'à cho phép xâv dựng được áo đường trên chúng. Đối với các đường ngầm đặt sâu cần để lại phía trên vòm vỏ hầm chiều dày nhỏ nhất của lớp nền ổn định, cho phép các phương liên qua lại không cần phải sử dựng biện pháp đặc biệt nào. Tất cá các đườna của luyến tàu điện ngầm (trên mật đất và dưới mặt đất) cần có độ dóc dọc không nhỏ hơn 39óo. Trong các trường hợp có cơ sớ luận chứng, cho phép bố trí từng đoạn rièng biệt Irên diẹii lích nằm ngang đảm bảo độ dốc dọc của máim thoát nước khôiig nhỏ hơn 2%0. Độ dốc dọc lóìi nhất của các tuyến tàu điện ngầm thường không lớn h()'n 4 0 ‘’oo. (vổ nguyên tắc tới 38%o). còn đoạn trên mặt đất không lớn hơn 35%0. Trong nhữna điéu kiện khó khãn. trên những đoạn naầm dài hơn 1500m cho phép độ dốc dọc lới -15''(k). lYoníỉ đó các khu \ ực lân cận cẩn bỏ trí irèn độ dốc khôno lớn hơn 20%o và độ dài của chúng khòng được nhỏ ht:(n 1500rn cho mỗi đoạn. Vị trí liên kết cúa 2 chi tiết tr;ic dọc với các hướng khác nhau có uóc nghiêng lớn hớn 5%0 cần có chi tiết đệm với độ dốc khôno lớn hơn 5%0. Các chi tiết kếí nối thảng của trắc dọc khi hiệu đại số các giá trị độ dốc bằng hoặc lớn ỈKín 2%0 được kếl nối trong mặt pliáng đứng bằng các bán kính cong: tại ga - 3000m, tại các đường chính - 5000m và tai các đường phụ và đường nhánh - 1500m. Khi thiết kế trắc dọc tuyến đật sâu có xét đến điều kiện khai thác tối ưu, nên cố gắng bố trí ga tại các vị trí cao hơn (hình 1.8). CTA Đ CTI. é CTB o _______ _ 3%0 ĩ X 150-200M 150-200M 150-200M lỉinh 1.8: Sơclổ trắc dọc liiỵêìi dìíờng tàu điện ngầm chôn sâu Lối \'ào ga trên đoạn 150 - 200m cần bô trí trên độ dốc dưới 30%o, còn đoạn giữa của phần chuyển tiếp - trên độ dốc ít nhất 30%o. Trong trường hợp đó sẽ giảm nhẹ được sự lấy đà của đoàn tàu đi từ ga và giảm tốc độ khi tàu tới bến tạo điều kiện tiết kiệm chi phí năng lượng nhiều nhất. Các ga tàu điẹn ngầm được bố trí ở vị trí dọc có độ dốc 1 chiều 3%0, trong trường hợp khó khàn - độ dốc tới 5%0 hoặc bố trí trên diện tích nằm ngang với điều kiện đảm bảo llioát nước theo máng. 17 Lựa chọn vị trí tuyến đường tàu điện ngầm troiiíỉ mật bằng và mậl đứiiiỉ phụ ihuộc vào nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất là: điều kiên địa chất công trình, các còng trình xây dựng trên mặt đất, giải pháp kết cấu đường nađm lựa chọn Kích thước kết cấu đường tàu điện ngầm đưọc xác định tưoìm ứns \ ới rOCT 23961 - 80 cho đường ray 1520mm, chúng được dự kiến sử dụng irên các tuvến cho toa tàu chiều cao 3,7m, rộng 2,7m và dài 19,2m; sử dụng ray đặl trẽn các tà vẹt dài 2,65ni và ray tiếp xúc với lưới đii n phía dưới; bố trí thiết bị và lỏi qua lại cho nliàn \ ièn phục \ ụ trong đường ngầm. Khi tàu chuyển động trên đường tháníi không phần nào của loa tàu được đua ra ngoài khuôn khổ của phần chuvển động M (hình 1.9), 700 700 Hình L9: Kích (hước phần chuyến cỉộnq M a. hình đáng phía trên; 5. hình dáng phía dưới; 1. đường bố trí gương giới hạn phía sau; 2. đường bố trí giới hạn của bộ thu dòng điện và máy phát điện lự động (khoảng cách từ YĨ'P đén mặl phẳng phía trên của máy phát điện tự động không được lớn hơn 137mm); 3. đường bố trí giới hạn của bộ thu dòng điện tại vị trí làm việc; 4. đường bố trí giới hạn của khoá tự động dừng; 5. đườns bố trí giới hạn của khối giảm tốc. Kích thước tiệm cận thiết bị 0^1 xét đến động lực đứng và phía hông của toa khi chuyển động, độ cho phép khi chế tạo loa, sự mài mòn cho phép của phần bánh xe, sự gãy nhíp của bộ phận treo trung lâm một tời từ 1 hướng cũng như sự chuyển dịch cho phép, độ mài mòn đường ray (hình 1.10). Phía trong kích thước đó không được bố trí bát 18 cứ thiết bị và chi tiẽì nào níỉoại trừ phần cơ cấu tác động tương hỗ trực tiếp với thành phần chuyển động. a)1005 . 1005 —•V;^325 , , Ĩ325^Y^ ự 162D _ ỉììn h L IO : Kích íhước ĩiệm cận cíta thiết bị Oxi a. hình dạng phía trôn; 6 . hình dạng phía dưới 1. đường tiệm cận của ray tiếp xik; 2. dường tiệm cận gờ chỉ và tấm sàn; 3. đường liệm cận của bánh xe tự động dừng trong vị trí nâng; 4. đường liệm cận của thiết bị đánh dấu tuyến đường (piket) 5. đường tiệm cận lự động dừng chỉ trong điều kiện tức thời; 6. đường tiệm cận của thiết bị tự động điều khiển (cho cả phần bên phải); 7. đường tiệm cận diểm mắc cáp tiếp xúc với ray; 8. đưcnig tiệm cận nền dưới của tà vẹt khi đổ nén đường bêtông trong đường ngầm dạng hình tròn. Kích thước cơ cấu tiệm cận Q , xét đến sự bố trí ngoài giới hạn kích thước thiết bị cơ câu đường, kỹ íhuật vệ sinh môi trường, trang bị điện, chiếu sáng, CHBvà liên lạc, hệ ihống phanh tự động và tự động điểu klìiền đoàn tàu, cũng như bố trí từ 1 hướng đường hẩm , ray tiếp xúc phía đối diện, các lối đi liên tục cho nhân viên phục vụ qua lại. Phía tixmg kích thước tiệm cận không được bố trí bâì kỳ bộ phận nào của công trình và kết câu -xây dựng (hlnh 1.11 và 1.12). 19 Hình L l l : Kích ĩhước tiệm cận cùa rcÍK ỉnìc tréỉì cóc iĩoọìì i ììuyểìì ĨÙII a. (cho đườns ngầm hình tròn); 0 . C\iỊ| (cho dường ngầm dạng chữ nhậí, các cống trình và cơ cấu p h à n ỏ' mật dất và phán nổị). 1. đường tiệm cận cúa lối đi qua lại của nhân viên cỈỊch vụ: 2. đường tiệm cận của máng thoát nước khi lắp dãĩ cấu Irúc dường phía ircn irèn lớp bctỏng; 3. cho kích thước đường tiệm cặn, cho kích thước C\,|Ị cĩường tiệm cận nến đường trên lóp bẻíon^:; 4. đường tiệm cận nền đường trên lớp dá dáưi; 5. đường liệm cận của hộ cột; 6 . đường tiẹm cận của ían can trỏa cẩu và cầu can cũng như của lirờniĩ chán trên doạn luyến h tlhièn. H in h 1.12: ú c h ihước íiệm cận Cỉia cấu Irủc Ỉrêỉỉ cúc ga Q,;(. ■ 1. đường tiệm cận của lan caii trẽn cầu và cầu cạn cùim như của tường chán trôn đoạn tuyến lo tỉnién; 2 . đường liệm cận của nển đường trên lớp bêtòng; 3. đườns liệm cận của nền đirờno Irên lớp dá dãm; 4. đường tiệm cận cùa lan can trên sân ga; 5. đường tiệm cận cùa máns thoát nước khi ỉáp dặt cấu Irik phía irẽn dường trên lớp bêlóng; 6. đường liệm cận của hẹ CỘI. 20 Đối \'ới các đoạn tuyến cong, kích thước được tính toán dựa vào giá trị bán kính đường cong và độ nâng của ray bên nsoài. ơ nhiều nước khác, đường tàu điện ngầm được xây dựng và khai thác với kích thước phần chuyển động khá nhỏ. Sự tiếp tục hoàn thiện phần chuyển động của đường tàu điện ngâm có nhiều khả nâng cho phép eiảm kích thước bên trong của mặt cắt ngang đường ngâm, dẫn đến giảm giá thành xây dựiỉg các đường trục ngầm. 1.4. CẤU TRÚC PHÍA TRÊN CỦA ĐƯỜNCỈ Các chi tiết cấu trúc phía trên của đường bao gồm đường ray, nền dưới ray, lóp bêtòng hoặc đá ba lát, các móc gia cường trung gian, các mối nối ray v.v... Kết cấu phần irêii của đường cần thoả mãn các yêu cầu nhất định: chỉ một loại, ít tốn kim loại và có thể sửa chữa cũng như phải đảm bảo tính liên tục và an toàn cho chuyển động của đoàn t;'iu, tính ổn định, tính chấl công nghệ trong quá trình khai thác, khả năng lắp ráp các cơ cấu của thiết bị điện, tính cách ly điện cho đường ray. N'cn cho cấu trúc phía trêii của đường tàu điện ngầm trong các đường ngầm là m áng phang từ bêtông, bêlông cốt thép trên các đoạn lộ thiên và trong các trạm đềpô điện -■ riển đất cũng như kết cấư cầu kim loại, bêtông cốt thép, trong đó có cả các cầu cạn và dưííng ống dẫn (hình 1.13). Hình 1.13: Mặt cắt ngang đường chính trên đoạn giữa 2 ga và đitờng trén các nhánh liên kết dịch vụ khi rc ìY có dạng P50 và tà vẹt gỗ trên các đoạn nổi cùa tuyến Trẽn các tuvến đưòfng chính người ta đặt các ray dạng P65 là chủ yếu. Đối với các đoạn, trên đó theo điểu kiện kích thước không thể đặt được loại ray đó, cho phép đặt C.'C ray dạng P50. ở viện nghiên cứu khoa học đường sất (BllllH/KT) người ta đã chế tạo loại ray chuyên dùng P65m cho đườntỉ tàu điện ngầm, có cùng chiều cao, chiều rộng như ray P50 nhưng trọng lượng lớn hơn, còn mặt đứng đỉnh rav nhắc lại hình dạng của cặp bánh, cho phép giảm giá Irị áp lực tiếp xúc. 21 Chiều rộng bánh xe giữa các mãl tron'a dinh ray Irên các đoạn đường ihảng \ à tivn các đoạn cong bán kính > 600m dirọc là> bằne 1520nim. Chiều rộng bánh xe tại nhCrng doan coiiiỉ can lấ_\' : Khi bán kính cong từ 599 - 400in 1530mm Khi bán kính cong từ 399 - 125m ! 535mm Khi bán kínl: cong từ 124 - lOOiii ! "^40mm Khi bán kính cong từ nhỏ hơn lOOni ! 544mm Nền dưới ray cho đường tàu diện nííẩm ùiườna dược sử dụng tà \'ẹt gỗ hoặc bclôrig côì thép (BTCT) và các tà vẹt gỗ súc dài 0,9ni dùiiiỉ trén các dường chính, dài 0.75in ircn các đường nhà ga. Các tà vẹt gỏ \'à các là \-ẹt izồ - súc cán dược tám dầu chỏng môi mọt. không dẫn điện. Trong các đường ngầm nối các ga (hinh 1.14), tại các ga (hình 1.15) việc lắp đặi nen dưới ray được tiến hành theo nsuycn tắc, Iren các lớp nen đường từ bẽlỏng loỊÚ B I2,5 theo độ bền chịu nén và có chiêu dày íl nhát 0 , 16m LÌIO các đoạn Ihẳng, còn cho các đoạn cong - íl nhất 0 ,lm ; tại các doạn lộ ihión ứ inãi dất (nổi trên mật đất) đật trẽn lớp đá balát từ các ioại khoáng vậl cứng ígranit. điaba/ \’,v...) có Ihành phần hạt từ 25 + 70inni. Chiều dày lớp balát ở trạng tiiai IICII chậl dưứi !à \ct ớ các vị trí đặt ray trong đường Hỉnh 1.14: Mặt cắt iiụiiiíỊ diùììig clìínli trciì doiuì nối íỊci có ray ỉoại P65 và láp hélỏiig àifờng chạy iroìig đườniỊ ngầm clạiìí’ liìiìli ìròiì <.ÍII'ỜIIỊ> kinh Iraiig 5.1 m vô íịang 1. dườna kích thước tiệm cân cúa càu trúc 2 . tâm lý thuyết cùa tiết diẽn dưò'iií> noám \'à lâm kích thước; 3. đ ư ờ n g di DỘ c h o n h â n \ i é n p l n i c Mi; 4. rãnh 25 X 50mm đê ihoát nước; 5. đường tiệm cận nén dường iheo kích thước CviK 22 n g ini \ à trên các đoạn lộ thiên tlìUÒní: lây ít nhất 0,3in và ít nhâì 0,25m dưới từng ray trê i tác dườna sân ga, đường liòn kếl \ à các phân nhánh có các ghi chuyển đổi dạng cần vìì các \ ị trí đuùng rẽ dạiig chù' thạp, còn tai các đoạn ngầm - ít nhất 0,24in dưới mỗi ra}. Chicu dàv lớp balát dưới tà \'ọt l y r c r lấy dày hơn 5cm so với nền gỗ dưới ray. I h i i l i J .1 5 : M ậ t c ă í IIÍỊUÌÌ^ (iu ờ ìiíị c h u ìh IIen k h i ray li-ạ i P Ĩ O iro N íỊ ííiù íiiiỊ n 'Ạ Ìn ì liụ m ; h ìn h tr ò n . 1. dường kích thưck' liệm cận cấu trúc 2 . sàn sân sa; 1 láni 1) lluivòi cùa lict diên iliròuịi Iigàm, 4. liíòHí, của dườiig chạy; 5. rãnh 25 X 5 0 m m cỉê’ thoát aước; 6. clườiig liêm cận nén đường ihco kích thirớc Mặt c;it naaiig lớp bctòna nền dưòiig tàu chạv cẩn đảm bảo thoát nước khỏi rav. Số lưưiig là vẹt trẽn các đường chính Imnt! dườiiíỉ ngầm tại đoạn Ihắng thường lấy i680 cái ( ho ! km dường, còn Irên đoạn cong và nên inặt đát lấy 1840 cái. Trong các đường ngẩm Iigirời ta sứ dụna các tà vẹt gỗ thông hoãc thuỳ dương. Két cáu dưòìig trcn nển bètông có là \c t gỏ (làm bảo độ đàn hồi cần thiêì cho đưòĩig \'à c ó sức khán g diện cao, điều d ó có V nghĩa ráì lớn khi tồn tại rav tiếp xúc nằm dưới liiéu diện thố cao troiig mỏi trường ấm. Thỏna thường niên hạn phục vụ trưne bình của là \'ct gỗ thòng có tám dầu chống mối mọt Irong các dưừng ngầm khỏ \'ào khoảng 35 ^ 'M nám. Nhược điểm chính cúa đườníỊ ray kct cấu loại này là khống đạt được chất lượng ỵcu cầu khi sửa chữa và rất khó khãn tiOiis cỏns lác thay thế, vì phải cắt tà \'ẹt hỏng lừ |)ẽiôim nen đườna sau đó lại lắp dặl tà \'CI ntíuvẽn vẹn \'ào. Klii lắp đặt đường ray trên nền bctnníi theo tmc đường naầm nối ga và trèn ga, người la \á y dựníĩ rãnh thoát nước rộng (],9m \'à sáu (từ mức đỉnh rav) 0.5 ^ 0,6m. Trong trưòTig họp đó độ dốc rãnh thoát niióc bản£í độ dòc đường. Khi ga được bố In' trôn diện tícli nằm Iiiìana, độ dốc dọc tối tliiếu (.i 0„) đư'Ợc dám bảo bằng cách xây dựng rãnh có ( hiéu sâu thav đổi. 23 Ray của đưòìig chính trên đoạn thảng và trên đoạn cong có bán kính > 300m trong đường ngầm được hàn bằng phươna pháp hàn điện tiếp xúc theo từng chùm ray chiều dài tới 300m tưcfng ứng với chiều dài đoạn - khối để đảm bảo độ mềm mại cao của cung đường, giảm mức độ tiếng ồn và sự phân rã đường. Kết cấu liên kết ray trung gian cần đảm bảo kliả năng thay ray nhanh, đảm bảo điều chỉnh vị trí của chúng theo chiều cao \'à cách điện ray với lóp bêtông đưòíng chạy, cấu trúc đường phía dưới và vỏ đường ngầm. Ngày nay người ta sử dụng cơ cấu liên kết ray trung gian khá đơn giản và tin cậy, loại tách rời “mêtrô” (hình 1.16), chi tiết đệm của nó có dạng đặc biệt đảm bảo bố trí ray tự do trên chúng và chông lật cho ray đó. Giữa đế ray và đệm được bố trí tấm đệm nhựa đàn hồi (polichlomnhin) và tấm đệm từ gỗ ép để thay đổi vị trí ray theo chiều cao nhờ sử dụng tấm đệm có chiều dày thay đổi (hliứi 1.17). Để cách điện cho ray trên dưìme tàu điện ngầm, người ta sử dụng mối nối bulòng dán cũng như mối nối có tấm đệm làm từ gỗ - nhựa dán theo lớp. Ngoài ra trong đường ngầm và trên các đoạn kín trên mặt đất, người ta dùng mỡ graphít tiếp xúc cho các mối nối dẫn điện, còn trên các đoạn lộ thiên và trên Hình 1.16: Liéii kết tách đoạn trung giiiìì cho ray loại F50 có tĩíìiì đệm "métì ô ” 1. tấm đệm dưới ray; 2. đinh chốt 4 X 40m m ; 3. đinh vấu kiếu con lắc; 4. vít đường chạy 24 X 150mm có đầu phẳng; 5. tấm đệm "mêtrô”; 6. tấm lót tà vẹt dưới tấm đệm. , / 4 5 6 7 8 ! ! / a / / / Ịlinh 1.17: Liéìt kết lách đoạn cho raỵ ị(H_iị có tấnì dệm A”;7- 65 1. VÍI dirờua chạy 24 X 150mm có đỉnh phẳng; 2. êcu M22 < 22 cho bulông đầu cực điện; 3. biilỏng đầu cựe điện M 2 2 X 75; 4. tấm dệm dưới ray; 5. vòng đèm 22; 6. đẩu cực điện lò xo K’, u I - 2 ; 7. tấm đệm K’,.l - 65; 8. tấm lót dưới dệm. các đoạn trạm sửa chữa điện toa xe - các chi tiết nối điện. Để tránh bị xô, phía trước chi tiết ghi dạng cần trên đưcTdi” tàu điện ngầm , người ta bố trí các khối gỗ chống va đập. Do phải chống ruỉiíi cho đường ray trong đường ngầm đặt nông cũng như để tâng (!ộ bền và độ tin cậy của chúng, BI1I11Í/K1’ đã chế lạo kết cấu đường ray có các tính chất chống rung: có các khung cỡ nhỏ bằng BTCT (Viri’) lựa lC‘n nen bêtông toàn khối qua tấm đệm cao su, có thể chuyển dịch ngang trục đường ray (hình 1.18) và có các tấm BTCT phảng đặt trên nền bêlông qua lớp lót cao sư (hình 1,19). Kết quả thử nghiệm trong xưởng và ngoài hiện trường cho ihấy, các kết cấu như vậy có Ihể sử dụng thành công trên các tuyến đường tàu điện ngầm xây dựng tới đây. 24 Hinh 1.18: Kết cấu đường chổng rung có khung M ỉ ĩ а. mặt cắt ngang; ổ. mặt bằng; ỉ. nền bêtông toàn khối; 2. máng 3. tấm đệm cao su dưới khung; 4. khung kích cỡ nhỏ; 5. tấm đệm cao su bên hòne; б. lấm mái; 1. tấm lót tiêu tán rung; 8, cơ cấu chống xô; 9. ray tiếp xúc Hỉnh 1 J 9 : Đườỉìg có nén với ĩấm lót BTCT phẳng dưới ray а. mặt bằng; 5. mặt cắt ngang; 1. tấm lót phảng; 2. đệm dưới tấm lót phẳng; 3. tấm đệm đầu mút; 4. trụ dọc; 5. bêtông toàn khối; б. tấm lót cao su bên sườn; 7. máng; 8. vị trí lắp đật (khi cần thiết) cơ cấu liên kết chống chuyển dịch của tấm lót phẳng theo hướng trục đường; 9. ray tiếp xúc. 25 Hiệu quả chống rung cao có thê đạt duov nhờ bố trí các lấm đệin cao su có rãiìh dưới các tấm đệm loại “m êtrô” troHR kếĩ càu đườni: định hìiìh cùnỵ các là vẹt gỏ. Nãng lượng điện để đảm bảo đoàn làu ciuiNcn dộni: dược truycn đến theo ray tiếp XLÍC (thứ 3) và được treo lừ phía trái đưòlìg theo clìicu chuycn đỏno của đoàn tàu trẽn các thanh treo chuyên dùng gắn với các đầu cuối cua Icì vẹt bầne \i'í (hình 1.20). Trong các đường ngầm 2 luvến, ray Ihứ 3 được bố tn' iỉiĩia các tuyến. Khoang cách giữa các thanh treo lấy từ 4,5 -í- 5,4m. Bộ phận tlìu nhạn dòni! dicn ỉoa ỉàii bô trí irên từi loa độnu cư \'à trượt khi tàu chuyển động theo ray ihứ 3 cp \'ào dnih rav từ phía dưới băim các lò \ o \ à làm giảm dòng cao áp. Dây dẫn nsược lại sư dunu rav du'ờniz chay. Trên loàỉi bộ chicu dài ray tiếp xúc cần được đóng kín bằne hộp bao vệ cách diệiì. ỊỊình 1.2 0 : Treo ỉ\iy licp MÌi. d. (ỉano chuim; u. núỉ lién kết; 1. rav liếp xúc; 2. trụ - ihanh treo; 3. ĩ à \'ct gỏ; 4. vít; 3. (lai ihcp; (). bộ phân liêp nhân (!oiig clicn toa tàu; 7. Iiút íiên kèì; 8. bu lỏng: móc pliòiig ngừa; 10. hộp; ỉ l. dảy cao su chèn; 12. inỏc; 13. lấm lỏi nhựa pỏlyeỉyỉen; 14. vật cách ly; 1.^. (ám lóĩ. Tại các vị trí chuyển đổi cán. các đoạn nôi clìữ i!iap. íaỉ cac \ Ị írí bố trí cư cấu ( '.i ll> \'à các lối đi của nhân viên phục vụ, người ỉa ix' íii a'u; điJin dứỉ. cỉoạn của rav tiốp xúc (khoảng không khí), giá trị của chúng đưọv xác dịiM. lu dicu iviỌ- Mua lại liên lục của cae đoàn làu và phải: phủ kín cho 1 toa bàne nhOn^^’ ph;;aì iiiu ỉìhan (.iòiìe điện - nhiổu nliấí là lOm, không phủ hết - ít nhất i4m. Những đặc tính cơ ban của cấu trúc phía l;cn utu Uiriỉ nyáỉìi cho ờ bauiỉ 1.2 26 Đ ường chạy Irong đường ngầm Trên Bảng 1.2 Đưcxng chạy irèn mặt đàì (nổi) Tuyến liên kếl. Đường chạy ớ các írạm sửa chữa điện Chi số Chính đoạn nối. nhánh và Chính Trẽn rãnh tuyến nhánh, đirờníĩ CUI Ngoài Trong Trên cloan noi. iia T icn ga đường cu í kiếm tra Trên mặt đất Trên cầu va cầu can Trên mặt ctấl Trên cầu và cầu can irời nhà Li^ại ra> , P50 ị P65 P50 P65 P50(P50) P65(P 65) P50(P50) P65 P50, P65 P50(P50) P65(P65) P50(P 50) P65(P 65) P43 (P50) P43 (P50) Ltũũ là \c i Gỗ C}ỏ - sủc Gỗ Gỗ - SLIC B T C \\ gồ Gỏ Gổ GỖ Gỗ Gỏ dọc Số là vcỉ ircn 1 ịi kiri cho 1 điRnig:ị 'rrên đoaíi lỊuÌiu: \'à có bán kínỉi > 12(K'm 1680 | 2 x !680 1680 2 X j6 0 0 1840 ỉ 840 (1680) 1600 1600 (1680) !6 0 0 2 X 400 ’ 'iVôn dườim con^ bán kinlĩ ^ l^Odni C hicu cỉày nhỏ nhất cua lớp (.liíới ià \ẹ l <:ỏ i ■ ^ lai cãc \ ị trí bố trí ray M Ỉ840 X 1840 Ỉ840 2 X 1600 2000 2000 {)8 4 0 ) 1760 1760 (1840) 1760 [^lõng - Dá balát G h i c h ú : 0 .1 6 (0 .10) 0.3 (0.24) 0,16 (0J6) 0,16 (0 , 10) 0.30 (0,24) 0,1 (0.10) 0.3 0 (0 ,3 0 ) 0,1 6 0,24 (0,24) 0.25 (0,25) 0 ,1 6 (o!lO) 0,2 4 (0 ,2 4 ) 0,25 (0,25) 1. ray loại P65 được sử dụng trong trường hợp đám bảo kích thước và khi số lượng toa trong đoàn tàu trong tương lai lớn hơn 6; 2. số ỉiệu trong ngoặc chì loại ray cũ; số lượng tà vẹt trên cầu và trên cầu cạn cho đường nằm trên lớp bètỏng; chiều dày nhỏ nhất trên đoạn đường cong, vị trí chuyển đổi ghi và đường nối chữ thập. ChicLi dày lớp balát dưới các tà vẹt BTCT cần 0,05m lớn hơn dưới tà vẹt gỗ. 1.5. PHẦN CHUYỂN ĐỘNG VÀ TRẠM SỬA CHỮA TOA TÀU ĐIỆN NGẦM 1.5.1. Phần chuyên động Tính hiệu quả công tác của tuyến tàu điện ngầm phụ thuộc nhiều vào việc sử dụng phần chuyổn động. Khối lượng vận chuyển trên đường tàu điện ngầm tăng, những yêu cầu cao đối với độ an toàn vận chuyển bắt buộc phải hoàn thiện kết cấu và độ bền của phần chuyển động. 27 Tliông thường số lượng toa trong làu dícn ngầm được xác định phụ thuộc sức chứa của chúng, lượng dòng hành k!há'ch lon nhất trong thời gian nhất định và cường độ chuyển động trên tuyến đường tà u đién nsầm đang xét. Phụ thuộc vào cường độ dòng hành khách trong ngày đêm có thể thay đổi số lưọĩia toa trong đoàn tàu. Thành phần đoàn tàu mêtrỏ t:hco nguyên tãc, được chia thành các đơn nguyên riêno biệt có tính chất kéo không đổi. Cac đơii n2uvên được cấu tạo từ số lượng nhất định của toa động cơ và toa kéo hoặc chỉ từ các toa động cơ. Xích điều khiển toa trong đoàn tàu được liên kết bằng các mối nôì đ iộn giữa các toa, nhờ đó các phần của đoàn làu gồm một số đơn nguyên được điều khiển t ừ cabin đầu não theo hệ thống duy trì sự làm việc đồng bộ của m ôtơ tất cả các đơn nguvẽn lién kết. Do trên các tuyến đường làu điện ngầm các ga cuối dạng cụt chiếm ưu thế, các loa của tàu điện ngầm được sử dụng \'ới vị trí cứa 2 phía và vị trí cabin điều khiển trong từng đầu cuối của các đơn nguyên, diẽu đơ cho phép đoàn làu thực hiện di chuyển linh hoạt. Trong phần lớn tàu điện ngầra. các toa có 4 trục. Tuy nhiên ở nước ngoài trên các tuyến riêng biệt của đường làu điẹn ngám, người ta khai thác các đơn nguyên có cấu tạo từ các thùng rời, nó tăng độ qua 1 ại cùa phần chuyển động theo đường cong bán kính nhỏ và giảm áp lực lên trục. So sánh phần chuyển dộng cúai tàu diện ngầm các nước khác nhau, tương ứng với kích thước (khổ) phần chuyên dộng; cố thè cliia ra: - Các toa có kích thước Iheo khổ dườnsỉ Năt (một số đường mêtrô ở New York, Luân Đôn, Pari) được sử dụng trèn cac tuyên 'dua ra của đường tàu điện ngầm liên kết với các đoạn ngoại ô của tuyến đường sắt chạv' cĩ iện. - Các toa có kích thước nhỏ hơn so \'ới đường sắt (đường tàu điện ngầm trong các đô thị của Nga). - Các toa phù hợp với điều kièn troim dường ngầm dạng tròn với các thành hình cong (một số đường mêtrô Luân Đôn), các toa này lọt được trong đường hầm nối ga có đường kính tối thiểu chấp nhận một sò' bấl tiện trong khai thác và kém tiện nghi trong vạn chuyển hành khách. Nói chung, kích thước và sự bố iĩrí các loa tàu điện ngầm dược xác định từ yêu cầu của điều kiện khai thác. Cần tính rằng, hành khách ở trong toa mêtrô không lâu (ví dự khi chiều dài 1 chuyên là 4 - 5 km, sự có mặt của hà.ih khách trong toa vào khoảng 7 - 8 phútj do đó, phần lớn hành khách tập trung ớ gán \'ùng cửa toa làu. Trong điều kiện đó tốt nhất: - Các vị trí ngồi chỉ được tính cho 30 - 35% lượng hành khách, còn lại dành chỗ rộng cho những người đứng. - Để thoát hành khách ra ga mêtró phái bố trí các cửa quay công suất lớn, bằng cách tăng số lượng hành khách được trang bị bản lé từ trường. 28 Đế tăng khả năng thông Ihoát tối đa của các tuvến tàu điện ngầin. cần giải quyết vấn đề giảm ihời gian đỗ tàu trên các ga nliờ tãng số lượng cửa trong các toa, sứ dụng sàn ga cao và giảm thời gian dóng và mớ cửa, cũng như bằng cách sử dụng các loại C(í cấu ch u y ến đ ộ n g mới. Các loa tàu loại E (hình 1.21) được tạo nôn từ những năm 50, ngàv Iiay không còn phù hợp lốc độ phát triến vận chuvõn hành khách. Vào năm 1968 người ta đã cho ra đời các toa tàu định hình loại EM. còn từ năm 1974 c;íc toa loại 11 (hình ỉ .22) có vị irí cửa đối xứng và hệ tổng hợp điều khiển lự động đoàn tàu. Vào nhũìig nãm 1977 đèn 1980, các nhà máy toa xc chuvến sang sản xuất các loa có sức chứa lớn và tốc đ ộ ca o hơn, loại 81 - 7 1 4 và 81 - 717. D ạng chun^ của toa loại 81 - 717 cho Irên hình 1.23. Hình 1.21: Toa loại E Hỉnh 1.22: Toa loại l í Đc tãng đicu kiện làm việc của thiết bị điện trong các toa loại 81 - 717, các thiết bị được bố trí dưới hệ bảo vệ tích phân và lác động nhanh của sơ đồ mắc động cơ kéo cũng như thay đổi sơ đổ điện, nhờ đó độ bền các chi tiết của nó được táng lên. Trong các toa các vỊ trí nút bấm và các công tắc, các chi tiết làm sạch kính cửa sổ phía trước cabin đã được thay đổi, hệ thống truyền khôns khí từ hộ thôno gió cưỡng bức được tăng cường. Từ năm 1997 trên đưòng tàu điện ngầm Matxcơ\'a đã tiến hành thử nghiệm đoàn tàu điện ngầm đầu tiên “ ÍI> 3A” do 3 A 0 “nhà máy sản xuất toa tàu m êtrô ” chế tạo có thời gian phục vụ tổ' 40 năm. Các thông sô chính của tàu điện ngầm"íl> 3A" gần với các thông số tương ứng của các toa tàu đang khai ihác thời nay. Trong đó nhờ sức chứa lớn của các toa mới, tải trọng tĩnh dọc trục cua chúnti írung bìnli lỏn hơn 0,5 và 1,9T so với các toa mêtrô mô hình 81 - 717 và loại E. Sự khác nhau lớn nhất giữa các toa mới với các toa loại 81 - 717 và 29 loại E là ở chỗ, trong kết cấu treo lò xo, nơi lò xo khí nén được sử dụng có lắp giảm xóc thuỷ lực dao động thùng ngang và đứng song sons với chúng. Hình 1.23: DạiìíỊ chung của toư loại SJ - 717 ở nhà m áy Mưchin, người ta đã chế lạo đoàn tàu inètrô mới có cấu tạo từ 3 toa sử dựng vật liệu mới (linoleum khó cháy) làm sàn và tăng độ thuận tiện (dòng thông lin chạy trên cửa đi, các bảng cho hành khách để thông báo thông tin về lái tàu). Kết câu các toa đảm bảo giảm độ ầm từ 94 đb xuống 68 đb cũng như khả nang xuất phát và dừiig tàu một cách nhẹ nhàng êm thuận hơn. ở nước ngoài, để tạo ra sự chuyển động của các toa không có tiếng động và nhẹ nhàng hơn (ví dụ trên tàu điện ngầm Pari), người ta đã chế tạo toa có tời lăn, ở đó ngoài những bánh xe thông thường còn có các loại bánh ôlò buýt có lốp hơi cao su gán với trục chung của cặp bánh. Đường kính bánh lốp hơi lớn hưii đường kính bánh kim loại chút ít nên toàn bộ trọng lượng toa chỉ tựa lên những bánh lốp đó khi nó chuvển động iheo hướng ray. Chuyển động của bánh lốp theo đường bêtông bố trí ở phía ngoài cả 2 tuyên ray (hình 1.24). Phần chuyển động của tàu điện ngầm Nhật Bản dựa trên cơ sở sử dụng các giải pháp kỹ thuật mới làm tăng độ an toàn chống cháy và mức độ kinh tế (tiết kiệm tới 30% năng lượng điện nhờ sử dụng bộ điều khiển xung - Tirixto và thiết bị thu hồi), độ tin cậy cao và sửa chữa dễ dàng, các nút và chi tiết có niên hạn sử dụng dài khống cần phải sửa chữa và thay dầu mỡ, có khả năng khai thác đoàn tàu mêtrô trên các tuyến có độ dốc tới 60%o. Thùng toa tàu được sản xuất từ thép không gỉ có độ bền chống cháy, độ bền cơ học và độ tin cậy cao. Để giảm độ ồn, thành toa tàu được phủ một lớp poliurètan, còn sàn phủ lớp thu âm dày 20mm. Phía trên cửa đi của các toa được bố trí các panen thòng tin làm trên các điốt ánh sáng. Các xe 2 tời 2 trực của thành phần di động dược tính toán đổ di chuyển với tốc độ tới 160 km/giờ. 30 Hinh L24: Mậỉ CCIỈ sơ đ ổ toa tàu mèĩrô trên bánh hơi. 1. cơ cấu mờ cửa đi; 4. loa âm thanh; 7. điểm cliéu khiển bằng tay; 10. móc xích tự động; 13. tuyến dây cáp; 16. tiếp xúc trượt; 19. bánh xe hơi; 22. động cơ kéo; 2 . liên hệ bẽn ngoài; 5, lối thoái nạn; 8. thiết bị treo hơi; 1 í. thanh ngang phòng ngỉra; 14. bánh xe điều hướng; 17. íĩĩa phnnh; 20. thanh kéo truyền lực; 23. cấp nhiệĩ (sưởi ấm); 3. thông gió cưỡng bức; 6 . điểm điều hành tự động; 9. trục chủ đạo; 12. thiết bị điều chỉnh; 15. bánh điều khiển; 18. bánh xe ngàn ngừa; 2 1 . truyền động định hướng; 24. cách ly; 25. khối điểu hướng và ray tiếp xiìc; 26. diều khiển tự động; 27. cửa đi thông khoang. Đặc tính kỹ thuật của toa tàu mêtrô loại 81 - 717 Tốc độ km/giờ 90 Thời gian khởi động toa tới tốc độ SOkm/giờ 40 giây (s) Gia tốc trung bình của toa m/s^ Độ giảm tốc trung bình của toa m/s' Dạng dòng điện Công suất dộng cơ kéo, kbt Cơ cấu hãm: Phanh làm việc Phanh khẩn cấp Phanh dừng, đỗ... 1,2 1,0 không đổi 4 x 110 điện động lực hơi, khí lò xo hơi có luv% động không khí ?âì Sức chứa khi đứng chậl; 10 người trên lm “ sàn... 310 Số lượng chỗ ngồi... 40 Chiều dài toa theo trục móc liên kc’t tự độim. mm... 19210 Chiều rộng thùng toa trên mức sàn. min... 2670 T liỏng gió.. lự nhiéii, d ò n e - cư ỡ ng bức hoặc cư ỡ ng bii’c Chiếu sáng đèn huỳnli quanii Trên các đường tàu điện ngám cua Đức, khi chế lạo \'ỏ toa. người ta sử dụng rộna rãi họp kim nhôm rất bền gỉ và đu độ bai cơ học. Ví dụ \'ó toa từ hợp kim nhòm chịu được tải dọc trục là 80T với độ VÕI12 lOmin. Cơ sờ cua đoàn tàu là sừ dụng nhánh 2 toa có buồng điều khiển theo cả 2 dầu cuối cua nó. Liên kếl nhánh 2 toa vào đoàn tàu được tiôn hành nhờ móc xích tự động. Khung xc có kcì cáu hàn dạng chữ H vói lò xo cao su kim loại ch o phép giảrn tiếng dộng \'a I iiiig khi tàu ciiuyến dộng. T hành xa lôn» toa được phù nhựa khó cháy, c ò n sàn cấu lạo lừ các láni Iilìiéu lóp loai kính sọi thép. C ách nhiệl \'à àiiì thanh của thành được đảm bảo bang \ iéc sử tluiig lóp cách ly xốp. Ngày nay trong các đoàn tàu mẽtrô ơ Iiuức Iiiioài, người la sử dụng 3 loại đầu m áy kéo: loại xu n g - T irixtô, không đổng bộ \'à ro' Ic tiếp \LÌC. Trên tỷ lệ hệ rơ le tiếp xlIc có tới 259i sán xuất cóna nghiệp, chúng được khai thác trên các đường tàu điện naẩiTi như Nhiuibcr Miukhen. cũng như ở A m xtccđam . Vièn, Barcelona, Lixbon. Hệ xung - Tirixto chiêm klioanụ Íi0'r dưọv khai thác Irong các đường mctrô Bcclin, Buenox Airex. Bộ dẫn đ ộ n g k h ô n g đồ n g bộ mac dù có nhiều LIU việt nhưng h iện chưa được sử dụng rộng rãi. Theo số liệu của hãnu tliiốt bị toa xe Đức thi dùng động cơ không đồng bộ cho phép úết kiệm 10 - 15% nãno lượnu diện. 1.5.2. Trạm sửa chữa toa xe (đềpò) Đối với các đoàn tàu ngừns hoạt độne \'à ihưc hiện công tác kiểm tra kỹ thuật giữa các chuyến tàu cũng như sửa chữa Ihườna xuyên, định kỳ và bất thường trong đường làu điện ngầm được bố trí trạin đềpò. Trạm sửa chữa toa tàu (đềpô điện) cần được bố trí trôn từng tuyến đường tàu điện Iiíiầin. Khi độ dài tu\ cn đường tàu điện ngầm lớn hơn 20km được dự kiến 2 đềpô, còn khi chiều dài iLiyèn Ircn 40km cần có 3 đềpô, Khi có luận chứng phù hợp c h o phép sử dụns ] đépô cho 2 tuyến có c ù n g dạng phần c h u y ể n độnịỉ ở chu kỳ đầu khai thác tuyến mói, Chiếu sáng kỹ thuật và còns Iieliẽ cho dcpỏ cần iươn» ứng với quá tiình côn g nghệ bảo dưỡng và sửa chữa đcàn làu kết họp sư cluiis các phươna tiện thãm dò cần thiết, bao gồm các phương tiện kv thuãt tínli loán. CO' tiiói hoá \’à lự động hoá quá trình công nghệ, cũng n h ư phư ơ ng p h á p d âv chuyen - tổ ;iop sửa cliLÌa các nút riẽng hiệt. 32 Khu \’ực trạm đềpô điện cán có kích lliước đủ đế bố Irí tổ họp nhà và công trình chính và phụ ĩrọ'. các mạng lưới cỗne Irình bén lron« công trường, các lối giao thông và các đường nhár.h có xét dèn lương lai phái li icn đcpổ \'à tuyến đưòne tàu điện ngầm (hình 1.25). 'Irong đểpô được bố trí các phán khu dụng cụ toa làu các tuvến đang khai thác, xét dẽn sỏ lượng toa nằm lại ờ bèn đỏ qua đèm lại các nhánh vòns và đưòns cụt của tuvến, írcn 1 irong số các đường chính cua ga cuối \'à ở trạnc thái sửa chữa naoài đềpò. ỈẨìiih 1.25: Dạn;^ ( lìiiiiíỉ ciici Irạin dcpa diện Các dưòlig troiiíi đềpỏ được chia ra. đirùníỉ cụl, dườnii \'ậii dộng, đường phòng ngừa, điiòìií; lăn (dài 6 0 0 8()0 m). crhiéu tlài đu'òli2 cụt cẩn bủiis chiểu dài đoàn làu đang khai thác cỏ xét đến iưcyng lai. Các công Irìnli dcpổ cấu lạo lừ nhiéu khối riêng biệl iưcfiiơ úliíỉ vói cciim năim của cluìng (khói dừiiíi - sửa chùa, trạm khí nén. xưởng độno cơ và điểm các pliuono liện cún nạn, trạm chùa cliá\ Các dưòìm riêng (các ngăn) trong đềpó được líiih toán đổ dùns nhiều nhất là 2 bộ phạn có số lượng toa lớn Iihát đối với luvến cho trước. Troiia dềpô dự kiến các buồn do íhị, Rõ rànt: <ạiá trị thống kê trung bình nhạn được của dòn« hành khách dư lính Ahiỏnt’ ihó coi là ííiá Iri tính toán, Khi xác (lịnh giá írị tính toán d ò n g hành khácl', ni(M li ưóni.'! ihoi' Ị-'1Ò' iròii các doạii ricnL; biệt cùa tuvên, giá trị thống kê im ng bình của no c,ín dưoc dicLi liiiiili báiiu, các liệ số: n (2.1) trong đó: 11^ - giá trị trun2 bìp.lì níiỉw clcnì dòíia ỉiàiih k!iách iheo ^iờ trong tương lai trcn tuyến 2 hướng, hk/ơiờ. ^ 11' ^lỉỉiK ' tj o 'n a rn:s \éí ík'n: iiiúv íỉo k h ỏ n íi clcu k h ả d ĩ tr o n g p h â n b ố d ò n g h à n h khách trên các đoan khik iiliau c ia tuycíi. dộ khỏp.í’ dồnii deu iheo các hướng và Ihco thòi gian ngày đêm. Mức độ không đồng đểu ;hco từnii dv)ạíi ctườnu dược oiái thích rằng mộl số đoạn của luyến có tải trọng lớn h ơ r ;,.ia ìn Irung bình (\'í ỏụ O' phẩn ĩrưiiỉ’ tàm đỏ ihị), trong (ló càng xa irung tâm, tảì Lỉ\)n:.! ,;aiỉg ạiáiTi. NTuìiiL’ (loạn như vậy irôn luvèh được gọi là đoạn tới hạn. Để đảm bảo sự &Ã\' lỏi ưu CỈÌC) cac toa khỏn« cần thav đoi số lượim của chúng trên đoạn tới han. rr^uơỉ ía bò irí sự CỈUI) cn dộne phàn \'ùnẹ của các đoàn tàu. Lúc đó một phần đoàn tàu quav vòng ưouìi giói han cua đoạn đó. còn một phần đi tới ga cuối. Trẽn một số đường lau dicn íi”ánì íhc uioi các ỉLiyén đang khai thác, nơi iréii nhũìi^ đoạn có dòng hành khách ỉl- níduờị ta ạiuiìi số luựnu loa trone đoàn làu dựa \'ào đặc điểm khai thác tuvến, hệ số khòne đổng déu rê n các doạn dược lấy bằng k, = 1,5 ^ 1,6 34 Hinh 2.1: Dòììg hành khách tnini^ bình niỊùỵ dẽm theo giờ trêii các dường trục của đô thị lớn. Độ không đồng đểu của dòng hành khách theo các hướng được xác định theo đặc điem phân bố vùng dân sinh, các cụm công nghiệp, trường học, thương mại, các trung tíuĩi văn hoá thể thao v.v... Tại các vùng trung tâm đô thị, dòng hành khách theo các hướng tương đối ốn định trong ngàv đèm và hệ số không đồng đều của dòng hành khách ihco các hướng cỏ ihc lấy bằng K|, = 1,1 ^ 1,2. Nhuìig tàn g xa về hướng vùng ngoại vi, bức tranh có thể thay đổi mạnh. Ví dụ, vào thời gian buổi sáng, dòng hành khách theo hướng từ các vùng nghỉ ngơi tới viàng trung tâm đô thị hoặc lới các vùng công sở làm việc sẽ vưọt xa dòng hành khách theo hướng ngược lại. Trong trường hợp đó K(( = 1,3 +1,4. Vào thời gian chiều, dòng hành khách irên tuyến dó thay đổi theo hướng ngược lại. Độ không đồng đều theo giờ của dòng hành khách phụ thuộc vào sự dao động mạnh của việc chất tải tuyến trong ngàv đêm. Vào giờ cao điểm “pik” , khi phần lớn hành khách đi xe đến nơi làm việc hoặc từ nơi làm việc dòng hành khách lớn nhất theo giờ cao hơn dòng hành khách trung bình ngày đêm khoảng hơn 2 lần. Bên trong giờ “pik” tính toán tồn tại chu kỳ 15 phút, khi dòng hành khách trung bình giờ cao điểm tăng lên vào khoảng 1,3 lần. Như vậy, hệ số xét đến độ không đồng đều của dòng hành khách theo thời gian ngày đêm đạt đến giá trị kịiiiK = 2,6. 2.2. VÒNG QUAY HÀNH KHÁCH Vòng quav hành khách là chỉ số biểu thị khối lượng vận chuyển hành khách. Trong trường hợp chung vòng quay hành khách được gọi là chỉ số sô' lượng vận chuyển hành khách trong 1 đơn vị thời gian. Vòng quay hành khách được biểu thị bằng số hành khách được vận chuvển hoặc cần được vận chuyển trên một khu vực nhất định. Ví dụ, có thể 35 đánh giá vòng quay hành khách cùa một vùng hcĩic cua đỏ thị. Giá trị vòng quay hành khách có thể xác định chuns cho loàn bộ côniz lác ván chuycn hành khách đô thị hoặc tách riêng theo từng dạng phương tiện \'ận chuvcn. V) dụ. \'òns quay hành khách đườna tàu điện ngầm thành phố Matxcơva vượt lion 3 iv !iàn!i khácli trona 1 năm, Xanh Pêtecỉíua - khoản g gần 1 tỷ. Đối với từng nút giao thông riêns biệt - các ua. các dicm đỗ hoặc các điểm chuyển tàu - vòng qua; hành khách - đó là chỉ sỏ xác cỉỊnh sỏ lượns hành khách tới. di và chuyển tàu ở tại nút giao thông đó Irong thời gian 2u'r. imày đêm, tháng hoặc năm. Ví dụ, vòng quay hành khách các nút đổi làu truniỉ tâni cua đườns tàu điện ngầm Pêtecbua trên 1,2 triệu hành khách/ngày đêm. còn ở các núl ga chuyến đổi tàu trung tâm thành phố M atxcơ\'a - 2,5 triệu hành khách/ngày đêm. Cũng như các giá trị dòng hành khách, giá trị \ òng quay hành khách dự kiến tại các ga đang xây dựng được xác định bằng cách xử lÝ thống ké số liệu quan trắc thực địa. đặc trưng sự làm việc của giao thông mặt dất tại vùng xã v dựng ga. Dự đoán \'òng quay hành khách trên từng ga cần thiết để tính toán diện tích nhó nhât của sàn sân ga hành khách. Vòng quay hành khách trong giới hạn ga phán bố lập Irung theo từng hướng chuyển động riêng biệt hình thành dòng hành khách cục bộ. Phu thuộc vào giải pháp quy hoạch không gian các tổ hợp ga, các hướng đó có ihể như sau: Trên lối vào ga và lối vào thành pliố từ mộl đẩu sán ga, lối vào, lối ra lừ đầu đối diện, các đoạn vượt đến ga chuyển tàu v.v... (hình 2.2). Vì vậy giá Irị vòng quay hành khách của ga cũng là giá trị ban đầu đổ xác clịnh sô luọiiíi bang cliuyền. chiều rộng cầu tliaiig, hành lang chuyển tàu và những công irình, cơ câu khac liéii (lưòn« đi lại của hành khách. Giá trị tính toán vòng quay hành khách lại ạa Ap được xác định theo giá trị giờ trung bình ngày đêm của nó Ap và điều chỉnh bằng liê tliốiií: các hệ số xét đến các điều kiện khai thác ga đó: Ap = A(, k|| k|| k,ị kiiiiK k^, hành khách/giờ (2.2) Các giá trị hệ số điều chỉnh thống kê trung bìnli vònu quay hành khách ga A(, được lựa chọn dựa vào các điều kiện khai thác cụ ihể cúa nó cũng như vị trí trên tổng mặt tuyến và mặt bằng đô thị. Hệ số k|| xét đến sự tăng vòng quav hành khách tại sa cho Irước trong tương lai và được lấy bằng 1,2 + 1,5. Hệ sô kịị xét đến độ không đồng đều phàn bò hành khách theo sàn sân ga của các hướng khác nhau. Đ ối với các ga nằm ỏ’ vùna iruiiii iam đỏ thị hệ số đó gần bằng 1, còn trên các ga cuối ở các vùng nahì ngơi của đô thị có ihc đal tói giá trị k|j = 1,8. Hệ số không đồng đều lên xuống toa làu phụ thuộc \'ào sò' lưọng và vị trí lối vào \ ÌI lối ra ga, được íấy kp = 1,1 -r 1,2 36 I2 = 30000 Hình 2.2: \ ỏnỵ quay hành kliúch ciia níu chiiyẽii LÍổi lùii 1, tién sanh; 2. bãng lai; 3. (. áii ihana; 4. hành lang di bộ; 5. băng tái giữa các sàn sân ga (các niũi lén chi hương chuvcMi dọng cua (l(')ng liành khách). Hẹ số dộ khònc đổng đcLi vòna quay hành khách K||||k theo chu kỳ 15 phút trong giờ “pik" đỏi \’ới các ga gán ga đường sắt \'à bêìi ôlò buýt, sân vận động, các ga cuối tạm thời, lại nhũìig vị In' cát qua dưừng trục cườns độ cao cùa giao thông đô thị trên mặt đất \'ti các vị trí táp trung các nhà máỵ, xí nghiệp và trườníi học đạt tới giá trị K||||(^ = 2,8, dối vứi các Sii còn lại = 2,2. dối với các nút chuyến làu K|||||<; = 2,2 ^ 2,8. Hệ số k^, xét đến khả nãng gián đoạn trong sơ đồ chuyển động của đoàn làu và được lấy bằng 1,1. 2.3. KHẢ NÃNCỈ VẬN CHƯYỂN c ủ a c á c TDYẾN đ ư ờ n g t à u đ iệ n NGẤM Hiệu cỊLia của sự \'ận chuyển hành khách đại chúmỉ được xác định bằng khả nãng vận chuyển của phương tiện giao thôiiíỉ. Khả nãna \'ận chuyên (p) được 2Ọ Ì là số lượng hành khách phương tiện giao thông hành khách dò thị vận chuvển được trong 1 2ÌỜ theo 1 hướng. Rõ ràng khả năng vận chuyển của phương tiện «iao thôim đỏ ihị sẽ phụ thuộc vào sức chứii của các phương tiện liiao thông và khá năng llìôna xe cúa đường trục, biểu ihị bằng số lượng lớn nhái của các dơn vị giao ihóng Irong 1 giờ ihco 1 hướng. Khi các điều kiện đường xá trong đô thị 37 thuận lợi nhất, ôtô buýt và ôtô chạy điện có ihc vận chuyên từ 3 - 6, còn khi được tuvển chọn - tới 10 nghìn người tronc 1 uiờ theo i hướng. Khả năng vận chuyển của tàu điện thông thường vào khoảng 9 - 1 2 . CÒII loại cao lốc 20 - 22 nghìn người trong 1 giờ. Áp dụng cho tuyến đường tàu điẽn nsẩm. khả năng vận chuyển lính toán được xác định như sau: Pp = (người) (2.3) kj5.k| trong đó: Q - sức chứa của toa, người n - số toa trong đoàn tàu N - cường độ chuyển động cùa đoàn tàu (khá năng thông tàu của tuyến đường), cặp tàu/lgiờ. k|ị - hệ số chất đầy toa không đồng đều ( 1,2 ). kp - hệ số gián đoạn trong sơ đồ chuyển dộng cua các đoàn tàu ( 1, 1). Khả năng thông tàu của tuyến N được láy irong tính toán không lớn hơn 40 cặp tàu/lgiờ. Sức chứa của toa tàu Q được xác đinli bãng sỏ' lượng chỗ ngồi và số lượng hành khách đứng. Số người đứng Irên sàn, khớng kê chỗ ngồi, lấy theo tính toán 4,5 người/lm ^ Với tiêu chuẩn đó thì dộ liện nghi của đoàn tàu được bảo đảm đầy đủ và sức chứa tính toán các toa tàu hiện đại của tàu diện ngám nước Nga sẽ bằng 170 người/ltoa. Khi số lượng toa tàu cho trước Irong đciàn tàu và khi mức độ tiện nghi của đoàn làu đầy đủ, bằng cách sử dụng quan hộ nèu irèn, dỗ dàng xác định được khả năng vận chuyển của tuyến đường tàu điện imầm. Ví dụ, với 4 loa tàu trong đoàn tàii và sức chứa tứih toán 1 toa là 170 người Ihì khả nãiig \ ận chuycn của đường tàu là 20 nghìn người trong 1 giờ, còn giá trị giới hạn khi tàu 8 toa \'ào ijiờ “pik" đạt tới 70 nghìn ngưòi trong 1 giờ. Có giá Irị dòng hành khách tính loán nlur số liệu đầu vào, chúng ta sẽ giải được bài toán về số lượng toa yêu cầu trong đoàn tàu trên tuyến đường. Sô' lượng loa tàu cần ihiết ch o đoàn làu chỏ' khách dii tiện nghi trên tuyến, ch ú n g ta có thể tìm được bằng cách cân bằng nhu cầii di chuyển (dòiiíĩ hành khách tính toán rip) với khả năng vận chuyển của luyến Pp: Từ đó dễ dàng tìm được số lượng toa trong doàn • lu; .k .k|_|.k|||||,; n = --------^ ^ -----(2.4) 2N.Q 38 2.4. NHŨNG CHỈ TIÊU CÔNG TÁC c ơ BẢN CỦA ĐƯỜNG TÀU ĐIỆN NGẦM Chúne; ta đã quan niệm dòng hành khách trên đường trục giao thông như nhu cầu đối với vận chuyển, còn khả năng vận chuyến của phương tiện giao thông trên đưcfng trục đó như yêu cầu đối với vận chuyển hoặc nói cách khác là sự phục vụ đối với hành khách. Chất lượng của dịch vụ đó sẽ được xác định bằng 2 yếu tố: chi phí thời gian nhỏ nhất và độ tiện nghi của đoàn tàu. Như đã lưu ý ở trên, công tác vận chuvển hành khách của các đô thị lớn có thể được coi là thoả mãn, nếu trên 1 chuyến tàu từ ngoại vi vào trung tâm thành phố, hành khách chi phí không quá 35 - 40 phút. Khi đi tàu điện ngầm, thời gian tiêu chuẩn (Tj^) được cộng từ 2 thành phần: Thời gian ngồi trên tàu và Ihời gian phụ T ịỉ = + Hlak Chi phí thời gian phụ: . trong dó: gian, hành khách chi phí từ khi vào tiền sảnh ga xuất phát đến khi vào toa và lừ lối ra khỏi loa tại ga tới đến tiền sảnh của ga đó; ^Hak ■ chi phí cho việc đi tới ga đầu tiên của đoạn đường và từ ga đến điểm tiếp theo tại ga cuối của đoạn đường. Phân tích các thời gian tiêu chuẩn thành phần của đoàn tàu khách, cho phép biểu thị chất lượng công tác đường tàu điện ngầm và mạng lưới giao thông đô thị nói chung. Ví dụ, theo chi phí thời gian trên chuyến làu trực tiếp vào đường mêtrô tjyj và có thể phán xét về tổ chức quá trình vận chuyến trên các tuyến, tốc độ vận chuyển, chất lượng toa tàu, con đường, trạng thái phương tiện điều khiển từ xa và tự động hoá điều khiển các đoàn tàu. Những chi phí thời gian đó cũng biểu thị tính hiệu quả của các giải pháp quy hoạch không gian, các tổ hợp ga, sự thuận tiện của các vị trí lối vào và lối ra ga, cac tuyến mạng liên hệ tiền sảnh với sân ga hành khách. Chi phí thời gian cho việc chuyển tàu đặc trưng tính hiệu quả của các giải pháp nút chuyển tàu. Chi phí thời gian t^ak đặc trưng cho mật độ của m ạng lưới giao thông đô thị và khoảng cách giữa các ga tầu điện ngầm. Mật độ đó càng lớn, hiệu quả hoạt động giao thông m ặt đất càng cao, thời gian của hành khách để đi tới ga gần nhất càng ít. Chúng ta xét kỹ hofn các chỉ tiêu cho phép đánh giá hoạt động khai thác đường tàu điện ngầm như hệ thống giao thông của đô thị lớn, dùng cho sự vận chuyển hành khách đại chúng tốc độ cao. Chỉ tiêu đầu tiên là chiều dài các tuyến đường mêtrô trong đô thị và số lượng tuyến. Cần phải phân biệt chiều dài xây dựng và chiều dài khai thác của tuyến. Chiều dài khai 39 ihác (L 3) chỉ bao g ồ m đ'j (dài (llưcòiiỉ trục dùiit: dẽ trực tiếp phục vụ hành khách giữa c á c ga cuối. Chiều dài x â v dunií: c:ÌKU tuyón tkrọv xác định c ó xét đến lất Cii các nhánh phụ đảm bảo hoạt động cho đuròìiti Stái CI.C duo'iiiz nối, các đường cụt vòne, đường vào irạm sửa chữa đềpỏ v.v...). Vào đầu thế kỷ mới chiiổu cdàii khai íhac cua các tuvến tàu điện ngầm Matxcơv'a đã vượt 260kiĩi, củ-'. P êtecbu a - l()iOk;m. D ọ ciiii kíii nliãì cùa các tuvến đường tàu đ iện niĩầni ờ Luân Đôn và o New Yonk - hiơiii 40(Jkm. o l’an - 300km. M ức độ phân b ố các lLi\en diưèíng li\}n kluỉ \ u'c đó thị dược xác định bằno s ố lượng của chúng. R õ ràng, sự phát triếin rnạn” lưcíi iLiycn trong đò thị sẽ lãng chất lượng dịch vụ giao thông cho nhân dâ:i, dc'ni2 thòi lán.íí hicii qua côna lác của đường tàu điện ngầm, ở thành p h ố M atxcơ\'a ir ạna lurới dưừiig làu diện Iiíìầm bao ”ồ m 11 tuyến, ở Xaiìh Pêtecbua - 4, ở Luân Đ ón là 1.2, à Ne\\ York là 28. ó Beciin m ạng lưới tầu điện nsầm bao gồm !2 tuvến với tổng cliicLi dài i 26kin. Mật độ của m ạn g lưới tuyên là.u dién iiLuun M alxcơva chỉ là 0 ,2 6 k m trên l k in “ đô thị, irong khi đó ở New York CỈIỈ sa dó ìa 0.5krn. ỏ' Luán Đ ôn - l,21km , ờ Pari - 2,8km luyến trên Ikm^ diện tích đỏ ihi. Số lượng ga biểu thị khoiing cách 'ruiiỉỊ biiili giLÌa chúiiíi \'à \ì \'ậy cả độ dài vùng bộ hành hoặc chi phí thời gian cho việc c;ỉi loộ 1(TÌ <-a. Ticn các tuyến dường tàu điện ngầm Matxcơ\'a có 157 ga, Xanh Pêtecbua - 58, L.ưàn ỠC;!! - ?90, l\iri - 370, Ne\v York - 491. Tương ứiig trên đường tàu điện ngầm Maixco‘'.;a. k:ìí'.iii;z cácii trung bìnli giũa các ga là l.7km, ở Xanh Pètccbua - l,85km, ớ Luân ỉ)ôn - 1,4I\P.\ o’ Ị’a!Ì - 0.9kni, ớ New York - 0,85km. H iệu quả phục vụ người (ià:i í1ỏ ihị dưov .xác định bàng các chỉ tiêu như đ ộ dài vận chuyển hành khách, nghĩa là chicu dài binh của đoạn đường vận chuyển hành khách sau 1 ch u yến . Tãng dộ dài cium s cua Iiiyẽn đường tàu điện ngầm , độ dài vận chuyển sẽ tăng theo tỷ lệ. ờ các đò lli Ị có Iiiạn'.: Iưỏ'i dường tàu điện ngầm phát triển như Matxcơv'a và Pêtecbua, độ dài 1 liàr.li tiinli là 10 - I2kiĩi. Lưu ý rằng với giá cá 1 chuyến c ố định, tăng chiều dài vận cluiyc;i hành khách sẽ ánh hưởne xấu đến hoạt động tài c h í n h c ủ a đ ư ờ n g t à u đ i ệ n n ỉ ỉ ấ m , ''■■''ì v ậ V . i r o i i i i i i h i c L i đ ó t h ị t r ê n t h ế g i ớ i , g i á v é 1 c h u y ế n đi Mêtrô được chia nhỏ ra \ à phụ thuộic '.'ào (.tó tiài của clmyốn đi. Chỉ tiêu quan trọng của hiộu .]Liả CÓII” lác đường lìiu điện ngầm là khối lượng vận chuyển hành khách - vòne quav hàiih klukii cua clườníí tàu điện ngầm. Chỉ tiêu này không những xác định hiệu quá cciit;, tic của duòìm tàu điộn ngầm, m à còn cho phép đánh giá tỷ lệ hành khách coi làu cliọn liiiáiii Líu \'iộl ho'n các phương tiện giao thông dô thị khác. Ví dụ, vào năm 199.^ \ òng íịuay iKinh khách cứa M êtrô M atxcơ\'a đạt tới 3,1 lỷ người, ch iếm k h oản g 559c khói lượ;m \ .111 chusón hành khách đỏ thị. Đ iề u đó ch o phép đường tàu điện n gầm M alxcoA a chi:'in \ Ị tri tiaii cláu (theo ch ỉ tiêu này) giữa c á c đưòìiíì tàu điện ngầm trên thế giới. 40 Hiệu qua công tác vận chuyên của đường tàu điện ngầm biểu thị cường độ hành khách (T^i) thể hiện bằng tv sô vòna quay hành khách hàng năm (A^^) đối với chiều dài tổng cúa tuyến. (hành khách/km năm) L m Chi liéu này cũng cho phép đánh giá độ tiện nghi của vận chuyển trên đường tàu điện ngầm, ớ M atxcơ\'a cường độ hành khách của các tuyến bằng 13,8 triệu hàixh khách/kin.nãm, ờ Xanh Pêtecbua - 10,5. Để so sánh - ở Luân Đ ô n - 1,5 triệu hành khách/km .nãm , ờ Hambuốc - 19.5, New York - 2,6. Các chỉ liêu công tác cực kỳ quan trọng của đường tàu điện ngầm là tốc độ vận chuyển và cường độ chuyển động cực đại của các đoàn tàu điện trên các tuyến. Tốc độ vậii chuyển - đó là tốc độ trung bình mà đoàn tàu đi từ điểm đầu đến điểm cuối trên tuyến có xél đến các ga đỗ. Trcn đường tàu điện ngầm của Nga, tốc độ vận chuyển là 40 - 42 km/giờ, còn tốc độ cực đại là 48km/giờ. Cường độ chuyển dộng tính toán của đoàn tàu đảm bảo thực hiện ổn định sơ đồ chuyển động vào “giừ pik” không được vượt quá 40 cặp tàu trong 1 giờ. Các chí ticu biểu thị hoại dộng kinh tế của đường tàu điện ngầm là doanh Ihu từ vận chuyển, chi phí cho khai lliác, lợi nhuận và giá thành vận chuyển, ở đây bao gồm cả số lượng công nhân khai thác ứng với 1 km tuyến đirờne,. ở Matxcorv'a và Xanh Pêtecbua chi tiêu này là 78 người. Tuy nhièn cùng với việc giảm độ dài tuyến đường tàu điện ngẩm , chỉ tiêu này tãng rất mạnh. Ví dụ, ớ các đô thị nước Nga, nơi độ dài tuyến là 8 - lOkm, số lượng công nhân trên 1 kin tuyến lớn hơn 100 người. 2.5. NHŨNG NGUYÊN TẮC c ơ BẢN VỂ TIIIẾT KẾ CÁC TUYÊN ĐƯỜNG TÀU ĐIỆN N(ỈẦM Đường tàu điện ngầm nằm troiiỉỉ mạng lưới giao thông tổng thể của đô thị cần được lạo thành hẹ thống giao thông thống nhất. Quy hoạch đô thị và xây dựng mạng lưới giao ihõng đô ihị là 2 khía cạnh của một vấn đề có ảnh hưởng lẫn nhau. Quy hoạch đô thị xác dịnh hướng đường trục giao Ihỏng, còn xâv dựng mạng lưới giao thòng kích thích sự phân bố dân số và xác định Irước cấu trúc quy hoạch đô thị. Điều đó cho thấy tại sao giải quyết bài toán liên quan đến tổ chức giao thông hành khách của các đô thị lớn là phức tạp, có ý nghĩa quốc aia và cần được thực hiện trên cơ sở khoa học chặt chẽ. Để giái quyết đúng đắn vấn đề giao thông đỏ thị lớn nhờ đường tàu điện ngầm cần phải nghiên cứu sâu sắc và loàn diện cấu Irúc quy hoạch đô thị, cấu trúc hạ tầng giao thông - cô na trình cúa nó, trạng thái của chúnẹ ở giai đoạn hiện tại và trong tương lai. N hững số liệu han đầu để xây dựnẹ mạrii’ lưới tuyến mêtrô là: 41 - Bản đồ và địa hình địa điểm;: - Các c ô n g trình hiện có \'à dainạ tíhiết kê các vùng riêng biệt của đô thị tương ứng với tổng mặt bằng phát triển, mật điộ dâm :SỐ theo \ Lin2; - Vị trí các công trình văn hoá - :xã hội. ihươnií mại và công nghiệp; - M ạng lưới giao thông nội thị vă nigoại lliỊ hiẹn có và tương lai phát triển của chúng; - Vị trí các tuyến đường sắt v;à ídư(òfii2 ôtỏ; đặc điểm và giá trị dòng hành khách trên các đưcmg trục; - Vòng quay hành khách ciia c;ác múl 2Ìao ihòng; - Khả năng vận chuyển của c;ác d;ạng giao thông hành khách riêng biệt và khả năng thông xe của các đường trục đô thiỊ. Nghiên cứu chi tiết tất cả cái: (dữ liộỊu ncu trẽn là cơ sở để thiết k ế sơ đồ tổng mặt bằng tuyến đường tàu điện ngầm. Sơ dồ tổmg mặt bằng cần xem xét hướng và độ dài tuyến, xác định trình tự thiết k ế chi tiết V'à xâ y dựng từng tưvến trong đó. Các tuyến đưòìig tàu điện ngiiTi được bỏ trí theo các hướng đưcmg trục đô thị với vòng quay hành khách trên 12 - 15 n.ghìn người trong 1 giờ và tương lai phát triển khi kéo dài tuyến. Vòng quay hànl'1 k:háchi tương lai được xác định theo 2 chu kỳ khai thác: đầu tiên theo chu kỳ 10 nãm, còn sau đó là 30 - 40 năm. Tuyến đường tàu điện ngầiTi kết n(ối các diểm riêng biệt có vòng quay hành khách thông thường ổn định cần dược tạ.o nên rnạng lưới thống nhất của giao thông ngoài tuyến phố. M ạng lưới đó cần p.hài dủiTl biiO ỈUVtii LỈu.iy tlìco hướng bất kỳ với niộl lần chuyển ga không có hành trình thừa. Trons nhửnẹ dô thị lớn, chuyển động cường độ lớn của hành khách xuất hiện theo tiưđn.g tâm và hưóng đường chéo đi qua trung lâm đô thị. Chúng kết nối các vùng Iigoại \ i c1ô th Ị \ ó'i nhau cũng như với phần trung tâm đô thị theo đường ngắn nhất. Hình dạng tổng mặt bánư của tuyến đường tàu điện ngầm cấu tạo từ 3 đường kính với hình tam giác ỏ tâm được lựa chọn ở các đô thị thoả mãn những yêu cầu cơ bản của giao thông hành khách cao lốc ở giai đoạn thiết k ế đầu tiên (hình 2.3a). Với sơ đồ như vậy, mật độ các ga ứ khu vực trung tâm đô thị tăng, đảm bảo sự tiếp cận bộ hành đến các công trình công cộng, cho phép aiảm tải ở trung tâm khỏi giao thông hành khách trên mặt đất. Vị trí các ga chuyển tàu ở các đỉnh tam giác tạo điều kiện phân tán dòng hành khách ở vùng bộ hành trun.3 tâni. Trường hợp phát triển m ạng lưới đưòìig tàu điện ngầm tiếp theo, tốt nhất chuv ển s.ang cơ cấu đường kính cũng như các tuyến hướng tâm mới. Khi sơ đồ đường tàu điên ngẩm phát triển tạo nên 5 - 6 tuyến, sẽ xuất hiện sự cần thiết xây dựng tuyến vòng. Tuvến vòng tính cho giai đoạn khai thác thứ 2 đảm bảo sự liên hệ giữa các v ù n s ngắn nhất ' à giảm tải cho các nút (hình 2.36). Điều đó sẽ chuyển dòng hành khách tâng irướng '. ề phía truns tâm đô thị, giảm tải cho mạng tuyến phố ở phần trung tâm đô thị \ à tãng khả năne thông xe theo các cung đoạn vận tải hành khách trên mặt đất và tãng mức độ chuvển động của ôlô. Khi tồn tại các tuyến hướng tâm bổ sung và tuyến dây cung, dòng hành khách trên giao thông mặt đất mất đặc tính 42 iiướng tâm và tập trung ở các vùng chu vi đô thị (hình 2.3b). Lúc đó, dòng hướng tâm - vòng quanh sẽ đạt được giá trị lớn. Sự kết hợp khả dĩ các tuyến đường kính và đường chéo với các tuyến dây cung được tiình bày ở hình 2.4. Khi xâv dựng các tuvến dây cung sẽ giảm tải mạnh ở đoạn trung tâm của tuyến đường kính. Tại các nút giao nhau của tuyến dây cung, bố trí các ga chuyển đổi tàu liên hợp là hợp lý (hình 2.4a). Sự liên kết các tuyến dây cung với các tuyến đường chéo cho phép tổ chức chuyển động đoàn tàu theo cung đường trên các tuyến đó (hình 2.46). Hỉnh 2.3: Cức sơ đỗ Iit\'ếiì dườnỵ tàn điện ngầm a. dạng đường kính; n. dạng đường kính - vòng; b. dạng đường kính - vòng với các Uivẽn hướng tâm (VIII, IX) và dây cung (VII). Hình 2.4: Các sơ đồ dường kiiìlì - dáỵ cung của luyếii cĨKỜng làu điện ngầm Các tuyến đường tàu điện ngầm cần phải được thiết kế ngầm. Trong những trường hợp riêng biệt, ví dụ, khi cắt qua sông, trẽn các khu vực thưa dân hoặc dọc tuyến đường săt, cho phép có các đoạn nằm trên mặt đất hoặc cao hơn mật đất. Tại các vùng trung tàm đô thị, Irong điều kiện công trình dày đặc khi tồn tại các tượng đài lịch nghệ thuật và các loại vùng cần bảo tồn, khi cần cắt qua các dòng chảy sâu và rộng, theo nguyên tắc, tuyến đường tàu điện níĩầm được thiết kế với độ chôn sâu lớn mặc dù giá thành cao và xâv dựng khó khãn. Khi phát triển các tuyến đường tàu điện nsỉầm từ các vùng trung tâm đến ngoại vi, chúng được thiết k ế ở dạng đặt nòng. Còng trình đặt nông sẽ ưu việt khi thiết k ế xây 43 dựng lại các tu yến đư ờ ng tàu điọn niaầiii tron;:Ị tlo lỉiị. khi điều kiện địa hình và xây dựng đô thị không bị hạn c h ế bởi các dicLi kién mêu ircn. Các tuyến đặt nông có lợi ihếnhât địi;ih so \ ới các luyến đặt sâu. V í dụ, giá thành các tuyến đặt nông trong các điều kiện địa chất ihuy \ ảii \'à xâv dựng đô thị tương đối thuận lợi, trung bình khoảng 2 lần thẩp h.Jii các ILẠCII dạt sâu. Chi phí lao động cho Im dài đường ngầm chuyển ga xây dựnR bãiiổ phuxnm pháp khiên trên tuvến đặt nông khoảng 70 - 80% thấp hơn trên tuyến đặt sâu. Các vât cản lớn trên tuyến như các da,n> nhà \ à công trình riêng biệt, các dòníỉ chảy không lớn, đường sắt v.v... chưa hãn là có lọi khi dùng giải pháp đặt sâu để vượt qua. Kinh nghiệm ở N ga và các nước kiiác :h{) lliấv rằng, các vật cản đó có thể được vượt qua bằng cách sử dụng các biện plu; p xi; lý \ à gia cường dã biết - gia cư ờng m(3ng. xây dựng các m àng chắn bằng “tưè'n<ỉ trong dái” lừ bêlòng cốt thép (BTCT) hoặc cọc ngăn khoan đóng, kích đẩy, đỏng lanh mãt ilá y dòniỉ chảv Chi phí khai thác lính cho Ikm Uiycn clãl noiiii khoảng 18 - 20% thấp hơn so với tuyến đặt sâu. Kinh nghiệm khai thác dường làu diỊii ngáiii dãt nônẹ nhiều năm cho thấy chúno ihuận tiện hơn cho hành khách S(1 \ ói các tii>cn dạl sãu. Đ ộ sâu dạt ga khỏng lón irén các luyến như vậy và sự có rnặl theo Iig J\ô r uic, 2 lối vào sẽ liết kiệm thừi cian đi lại của hành khách từ lối vào đến sáii Sía, 1 ;ai 1(11 \a o íza cho phép phân b ố tải lên toa đéu hơn và tăng khả năng thoái hành khách lừ SUII tia Icn mặl đất. Do giám được thời gian cần thiết để đi đến sân ga, nhiìni: người (.'án tli Ilico doạn đường ngắn (1-2 chuyển đổi) ihường sử dụng mêtrô. Xây dựng tổ hợp ga bằng phưoìiị; pliap ló Iliiéii trong hố đào sâu, đông thời với việc xây dựng mêtrô còn cho phép sù clụnt: liiại qaá khônií gian bên trên đường ngầm để xáy dựng các gian thương mại, bến dỗ ổtò, các ph:)ní: kho nằm dưới mạt đất. Khi thiết k ế sơ đồ tổng mặt bằno đườiia làu diọn imầm, đối vcĩi đoạn đạt nông cần dự kiến vùng kỹ thuật trên tuyến có chicu rộne knôiií’ nhỏ hơn 40m. Giải pháp cuối cùng về chiều sâu đặt tuyên đưọ'c lựa chọn trên cơ sở so sánh kinh lế kỹ thuật các phưong án vạch tuyến. Các tuyến đường tàu điện ngầm tốt nhát :hièt kế doc đường Irục công cộng, còn ga được bố trí tại vị trí cắt các đường li ục khác. Bò Irí ea tại giao điểm các đường trục làm giảm nhẹ và đơn giản hoá tổ chức chuyển đỏna cúa các phương tiện giao Ihỏng trên mặt đất để vận chuyển hành khách lừ clìỗ ỏ' hoăc các vùntỉ cỏnc nghiệp đi đến ga. Khi soạn thảo sơ đồ tổng mãt bằna tuvẽn đườníz tàu điện ngầm, cần xác định các nguyên tắc khai thác nhất định của tất cá tác tuyóVi irons sự quan hệ lẫn nhau. Theo các đặc điểm khai thác, người ta chia ra 3 phưoTi2 án SO’ dồ khả dĩ: 44 1. Có các tuvến không liên quan cỉcn nhau và cắt nhau ở những độ cao khác nhau, theo dó chuyển động con thoi của các doàn làu được thực hiện (hình 2.5a). 2. Có các tuyến liên hệ lẫn nhau, ihco dó đoàn tàu chuyển động theo cung đoạn với việc chuvển đổi từ tuvến này sang luvén khác (hình 2.56). 3. Có các phân nhánh ở các đoạn cuối khồna liên hệ với nhau để tổ chức đoàn tàu chuycn độnu trẽn các đoạn đó (hình 2.5b). Đưòìia tàu điện ngầm của phần lóìi đò thị các nước CHr được thiết k ế theo sơ đồ 1. Khi các tuyến làm việc không phụ thuộc lẫn nhau với chuyển động con thoi của các đoàn tàu, cho phép hành khách chuyến lừ aa bất kv của đường này sang ga bất kỳ của tuyến khác với 1 lần chuyến đổi rnặc dù có một vài hành trình thừa. Đ ể chuyển một số toa trống từ tuvến này sang luyến khác, 2Ìũ':i chúng người ta bố trí các nhánh liên kết có tính chất dịch vụ. Đế đáin bảo cắt các tuyến riêng biệt tại các cao độ khác nhau, cần xem xét khả nănơ cắt các đường ngầm \ à các lổ hợp ga xày dựng đợt 1 bằng các tuyến xây dựng đợt 2 khi thiết k ế các giải pháp quv hoạch không gian. õ Hình 2.5: Các sơílổ cch tuyến dường tàu diện ngầm a. ở c á c c a o đ ộ k h á c n h a u ; fí, ở c ù n g 1 c a o đ ộ ; b. ở các cao độ khác nhau với phân nhánh trên các đoạn chạy vòng. Sơ đồ khai thác thứ 2 của tuyến tàu diện ngầm với sự chuyển động của các đoàn tàu theo cung đoạn, cho phép giảm sô lần chuvến ga nhiều thậm chí ngay cả trên mạng lưới dường tàu điện ngầm có mật độ dày và kéo dài. Tuy nhiên trong sơ đổ như vậy cần phải xây dựng các công trình nút giao nhau phức tạp của các tuyến trên cùng 1 cao độ. Điều cló ảnh hưởng đến chất lượng khai iliác đường tàu điện ngầm và ở m ứ c đ ộ nhất định, nó giảm độ an toàn chuyển động của đoàn làu. Với sơ đồ này, cần thiết có sự thông tin ?'õ ràns cho hành khách về thời gian xuất phát và cung đường tàu sẽ qua. Tlieo sơ đồ khai thác thứ 3 \'ới sự chuyến động theo cung đường của đoàn tàu tại các doạn vònơ, hicn có các tuyến tàu diện imầiii Matxcơva, Kamara, Baku và Erêvan đang iioạt động. Khi thiết kế các tuyến đườri” tàu điệii imầm. việc xác định chiều dài chuyển ga hợp lý \ à bô trí ga trên mặt bằng đô t li Ị là cực kỹ quan trọii2 . Các ga bố trí trên sơ đồ tổng mặt bằng các tuyến đường tàu điện níỉẩm cáỉi dược xét đến quy hoạch hiện tại và tương lai 45 của đô thị và hệ thống giao thông irên mật đáiì lại nhũng \'ị trí tập trung hành khách. Những vị trí đó bao gồm các khu \'ực căt các ';tuòìia trục tuyến phố. các ga đường săt, đường sô n g , ô tô buýt, các sân vận động, các CCU12 \ iên. cá c cụ m c ô n g noh iệp v.v... Cac ga cũng được bố trí tại các giao điểm hoặc tại các \ ị trí tiếp cận các tuvến đường mêtrô với nhau và với đường sắt. Khoảng cách giữa các ga được dự kiến xuấr phát chủ yếu từ 2 yêu cầu: tốc độ giao thông cao và chi phí thời gian cho việc tiếp cận ;2a nhỏ nhất. Tốc độ giao thông cao đạt được bằng cách lă.ní: chiều dài các đoạn chuyển ga, Chi phí thời gian tiếp cận ga được xác định bằng cách tính toán vùng tối ưu bộ hành. Đối với giao thông cao tốc, vùng đó là 600m mà n^ười đi bộ có Ihế \'U’Ợt qua trong \'òng 8 - 1 0 phút. Thoả mãn 2 yêu cầu đó tạo nên chiều dài giữa các ga nằm giới hạn 1000 - 2000m. ở các vùng trung tâm đô thị, chiều dài giữa ga được giảm xuống đến 700 ^ 800m và tăng tại các vùng ngoại vi. G iới hạn chiều dài giữa các ga đến 2OOO1ĨI CÒM liên quan tới v iệc bảo đ ả m an loàn c h o hành khách trong các điểu kiện tối ưu về an loàn phòng cháy. Khi khoảng cách giữa các ga lớn hcfn 3 km cần xây dựng lối thoát nạn lừ đ ưừng ngầm lên m ặt đất. Để đảm bảo trạng thái hoạt động của thknh phần chuyển động và xem xét thường xuyên trên từng tuyến đường tàu điện ngám, cán phải bố trí các trạm sửa chữa điện (đềpô). Khi độ dài của mạng tuyến lớn hơn 2'Jkm cần phải dự kiến trạm đềpô thứ 2, còn khi chiều dài mạng tuỵến lớn hơn 40kni cần phả i cổ 3 đềpỏ. Điều hành chuyển động các đoàn tau cũn.sỉ như các thiết bị và cơ cấu trên các tuyến đường tàu điện ngầm được tiến hành tù Iriing làm. Với m ục đích đó, các khối công trình được thiết kế, trong đó cẩn bố trí các thiết bị diéu khiển và các dịch vụ khác nhau cho đường tàu điện ngầm. Xây dựng các khối còn 2 irình đó cần được tiến hành đồng thời với việc xây dựng đường tàu điện ngầm giai đoạn đầu tiên. 2.6. CÔNG TRÌNH TÀU ĐIỆN NGẦM CIỈA CÁC ĐÔ THỊ LỚN TRÊN THẾ GIỚI 2.6.1. Sơ lược lịch sử xây dựng Đường làu điện ngầm đầu tiên trên thế g!Ìó'i được hãng “đường tàu điện ng ầm ” xây dựng vào năm 1863 ở Luân Đôn theo th ết kíếcủa T. Pirson. Chiểu dài tuyến đường tàu điện ngầm đầu tiên là 3,6km nối các nhà ga của ihủ đô. Chuvển động của các đoàn làu nhờ hơi nước (hình 2.6). Trong vòng 1 n.ãm (dầu tiên đã vận chuyển được 10 triệu hành khách, còn vào năm 1884 chiều dài đường nàiu ciẹn ngầm đã là 21km với 27 ga, trong đó có 10 ga tiếp giáp với các nhà ga trên nnậit cdất. Lần đầu tiên trên th ế giới tuyến mêtró chạy điện dài 5km được xây dựng vào than;2 112 nũm 1890 và nối vùng Xiti với đứờng sắt phía nam Luân Đôn. Đ ến năm 1905 tất c;ả ccác luyến đường tàu điện ngầm Luân Đôn được chuyển sang đầu máy kéo chạy điện. 46 Đường tàu điện ngầm thứ 2 trên thế giới được xâv dựng vào nám 1868 tại New York và cũng là đường sắt nổi trên mặt đất, bố trí chủ yếu trên các cầu cạn có sử dụng cáp kéo. Vào nám 1871 chuyển động được tiến hành băim đầu máy kéo hơi nước, còn từ năm 1890 - đầu máy chạv điện ớ New York tại \'ùng Brođvc, người ta đã xây dựno ] đoan đường tàu điện ngầm Ihí nshiệm dài khoảng lOOm, nơi các toa tàu được chuyến độim nhờ khí nén. Tuy nliiõn do thí nghiệm không Ihànb cõng nên loại đầu máy đó không được phát triển. Vào nãm 1904 ử Ncu York đã xây dựng và đưa vàơ khai thác tuyến mètrỏ dáu ticn theo phương án ngầm dưới đất. ở châu Âu đường tàu điện ngầm được xây dựng vào năm 1896 ở Budapet. Tuyến đường niêtrô dài 4,7km được xây dựng báns phương pháp lộ thiên. Do vào nãm 1900 có cuộc Iriến lãm quốc tế lổ chức tại Pan, người ta đã xây dựng tuyến đưòng rnêtrô đầu tiên có độ dài 13,4km với 22 ga và hoàn thành vào nãm 1898 (hình 2.7). Đến nãm 1905 chi, J dài các tuyến đưòiig mélrô Pari đã là 30km, bao gồm các đoạn ngẩm, trên niặt đất và nổi trên mặt đất (hình 2.8). Hình 2.6: Tuyến đầu tiên của đường lán diện nụhn Liián Đôn năm 1863 với đầu kéo chạy bằng hơi nước lỉinìi 2.7: Khánh thành tiivến mêtrô Pari vào tháng 6/1900. Ga Echichskipolia Ilình 2 6: Đoạn nổi Iréiỉ mặỉ đất của luyến tàu diện ngẩm Pari chạy trên cdit cạn kim loại (đầu tliếkxXX) 47 Xây dựng đường tàu điện ngầm ớ các nước kliác nhau được phát triển khá mạnh mẽ. Thực vậy, nếu đầu th ế kỷ X X ỏ' Anh. Áo - Huna. MỸ \’à Pháp có 6 đường m ètrô hoạt động thì vào giữa thế kỷ đã có 25 đường tàu điện ngầm hoạt động ở 15 nước. Theo số liệu c h o thấy, trong giai đoạn 1994 - 1995 các đường làu điện ngầm đang đưọc khai thác ở 100 đô thị trên 6 châu lục. Sự phát triển của đường tàu điện nsầm ở các nước khác nhau trên thố 2Ìới xảv ra không đồng đều và cạnh tranh \'ó'i sự phát iriển giao ihòiis òtô. Ví dụ ớ M ỹ. vai irò aiao thông công cộng không lớn và việc xàv dựng đườii2 làu điện ngầm có xu hướns giảm, trong khi ở các nước châu Âu hơn 40% diện tích có ích ớ trung tâm các đò thị lớn nằin dưới các đường trục ồtô, các phân nhánh, các aara \ à bên đỗ ôtô, tốt nhất là sử dụnti đc phát triển giao thông trên ray tốc dộ cao. an loàn nhái - mêtrô. Danh m ục các đường tàu điện ngám lớn irẽn thố gió'i (theo số liệu của lổ chức gian thõng công cộn 2 quốc tế 1994 - 1995) cho iroiia bảnẹ 2.1. Bán»2.1 Đô thịĐưa vào khai ihác Lượng \'ận chuyên hành khácli triệu ng/nãin 1 Số lượng Uivcn Chiều dài tuvén (km) Sỏ' lượng ga Tổng số loa Khoảng thời gian vào giờ ■■pik” (phút) Luàn Đòn 1863 72S 11 391 271 4582 2.> New York 1871 997 2b 398 469 5866 2 - 4 Pan 1900 1201 15 201 370 3481 1.5-4 Tokyo 1927 2739 12 230 j217 2917 2 - 4 Oxaka 1933 1002 7 106 85 1022 2 Matxcm^a 1935 3184 9 244 150 4060 1,5 Xanh Pêtecbua 1955 810 4 92 54 1205 1,5 Mehico 1969 1444 9 158 135 2424 2.5 Bắc Kinh 1969 840 2 40 29 304 2 - 4 Xao Paolô 1974 624 3 4 4 41 588 1,5 - 3 Tốc độ kỹ thuật trên đường làu điện ngầm ớ các nước không lớn lãm. ơ inètrõ Philadenphia vào khoảng 60km/giờ. W ashingtơn - 56, Xan Pranxixcô - 53, irén tuyến tốc hành Pari - 48, ở H enxinhky - 43,km/oiờ. ỏ nhiều nước (Pháp, Canada, Nhật, Brazin) người ta đang sản xuất và ứng dụng hệ thốna tự động hoá điều khiển, thực hiộn toàn bộ tổ hợp các giải pháp \'ề khai Ihác đườn« tàu điện ngầm từ tự động hoá chuyển động các đoàn tàu đến dọn dẹp tiển sảnh, các sa và tuvến oiữa các sa. V í dụ, irôn đường 48 tàu điên ngầm thành phố Lil (Pháp) các toa tàu chạy bánh hơi trên đường đặt trên nền bêtông đã được đưa vào sử dụng. Khi tàu chạy, hệ thống tự động điều khiển (không có lái tàu) được sử dụng, cho phép giảm lượng nhân viên phục vụ đến 175 người. Kết quả là thu nhập lừ vận chuyển trong năm 1984 là 83,3% từ chi phí khai thác (thông thưcmg thu nhập chỉ bằng 50-60% chi phí khai thác). Điều khiên chuvển động được tiến hành từ Hình 2,9: Václĩ ngân sàn hành klĩáclĩ hằng cứa di động íroỉỉg siiổỉ ở ga “mađelen " trên tuyến cao ỉốc “M eíeor'’ ởPari. trung tâm điểu khiển, nơi trên bảng chuyên dùng thể hiện vị trí đoàn tàu trên đoạn đường. Ngoài ra còn có hệ thống điểu khiển tự động và thông tin cho hành khách cho phép tiến hành kiểm soát liên tục trạng thái ga. Các cửa sàn ga được làm bằng chất dẻo trong suốt tạo nên rào ngăn giữa sàn ga và các tuyêíi đường và được m ở ra cùng với các cửa đoàn tàu, đảm bảo an toàn cho hành khácli. Các vách ngăn tương tự cũng được xây dựng ở ga “Mađelen” trên tuyến cao tốc “Metcor” cúa đường tàu điện ngầm Pari (hình 2.9). Danh mục đường tàu điện ngầm của các đô thị lớn trên thế giới vào năm 1994 cho trong bảng 2.2. B ảng 2.2: Đ ường tàu diẹn ngầm các đô thị lớn trê n th ế giới Sô' thứ tự Đô thị Đất nước Dân số đô ihị (triệu người) Đưa vào hoạt dóng Sô' tuyến Chiều dài tuyến (km) Sô' ga Khối lượng vận chuyển năm Tốc độ khai thác (km/giờ) ( 1) (2 ) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) ( 10) Các nước SNG Matxcơva Nga 9,2 1935 9 243,4 150 3184 41 1 2 Xanh Pêtecbua - 5,1 1955 4 92 54 1100 39 3 Nôvôgôrat - 1,5 1985 1 11 10 60 39 4 Nôvôxibiaxkơ - 1.5 1985 2 10 8 62 41 5 Xamara - 1,3 1987 1 4 4 10 33 6 Êkatêrinbua - 1,4 1991 1 3 3 8 31 7 Kiep Ukraina 2,6 1960 3 39 33 344 40 8 Khaccốp - 1,6 1975 2__128 21 251 41 49 ( 1) (2) (3) Tiếp bảng 2.2 (5) (V) (8) (9) (10) (4) 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 50 Tbilixi Baku Êrevan Minxkơ Tasken Các nước Viên Bruxen Xôphia Luân Đôn Livơpun Glasgâu Newcastle Manchcster Bơcminham Buđapet Beclin Hambuốc Miukhen Niurinberg Phrankphuoc Ren - rur Aten Mađrit Bacxêlôna Rôma Milan Naples Amxtecđam Rôttecđam Ôxlô Varsava Lisbon Bucaret Grudia Azecbaijan Acmênia Bêlarut Uzơbêkitxtan châu Âu Áo Bỉ Bungari Anh Hungari Đức Hy Lạp Tây Ban Nha Ý Hà Lan Na Uy Ba Lan Bồ Đào Nha Rumani 1.3 1,8 1.2 1,6 2,1 1.5 1,1 1,1 6,8 1.5 2.5 1,1 2.6 2,6 2,1 3.4 2.4 2.4 1,6 2.5 7.4 3.6 5.4 2.6 2,8 4.0 2.0 0.7 0,9 0,8 1,8 2,7 2,3 1966 1967 1981 1984 1977 1976 1976 1994 1863 1886 1896 1980 1992 1993 18% 190? 1912 1971 1972 1968 1977 1923 1919 1924 1955 1964 1992 1983 1968 1966 1994 1959 1979 25 28 11 16 30 35 40.5 7,7 394 14 11 59 31 22 32 H 4 98 58 23 56 85 23 113 99 33.5 68 10 37 42 49 12 19 59 21 48 9 15 23 49 51 271 7 15 46 26 22 41 158 87 76 33 82 188 21 155 72 43 82 9 40 45 57 11 25 40 167 160 49 102 133 200 93 728 12 13.5 40 11.5 25 313 472 170 254 76 97 164 450 272 190 342 49 67 52 140 270 38 39 37 37 39 34 35 40 33 29 29 37 50 33 33 32 35 35 35 25 30 35 35 33 31 30 36 Tiếp bảng 2.2 ( 1) 2 ) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) ( 10) 42 HenKÌnki Phần Lan 0,5 1982 1 17 12 35 43 43 Pari Pháp 11,0 1900 15 201 370 1201 26 44 Macxáỵ - 0,9 1978 2 20 24 55 33 45 Liông - 1.2 1978 4 26 33 83 30 46 Lillơ - 1.1 1983 2 25 34 50 - 47 Tuludc - 0,7 1993 1 10 15 - - 48 Praha Tiệp 1.2 1974 3 39 41 630 30 49 Xtôck:iôm Thuỵ Điển 1,7 1950 4 108 99 260 40 Châu Á 50 Cancu la Ấn Độ 10,0 1984 1 10 11 18 - 51 Bắc K nh Trung Quốc 10,5 1%9 2 40 29 306 38 52 Thiên rân - 8,0 1980 1 7,5 8 10,5 - 53 ITiượrg llải - 13,0 1993 1 7 5 - - 54 Bình líhưỡng CHDCND Triều Tiên 2.5 1973 2 22 17 42 - 55 Xơun Hàn Quốc 13,5 1974 4 121 Ỉ02 1354 35 56 Puxar 3,9 1985 1 26 28 192 - 57 XingíDo Xingapo 2,6 1987 2 67 42 2M - 58 Hồng Kông Hồng Kông 5,5 1979 3 43 38 751 33 59 XtaiTDun 'ITiổ Nhĩ Kỳ 5,8 1989 1 7 8 2,9 - 60 Tokyc Nhật Bản 26,0 1927 12 216 231 2739 - 61 Oxaki - 10,5 1933 7 106 85 1002 31 62 Nagoa - 2,2 1957 5 68 67 398 - 63 Xapp>ro - 1,7 1971 3 40 42 223 38 64 Yokoiama - 3,2 1972 2 33 27 94 - 65 Kobe - 1,5 1977 2 23 16 90 14 66 Kiotc - 1,5 1981 1 11 13 74 33 67 Phuciôka - 1,2 1981 2 18 19 96 41 68 Xendii - 1,2 1987 1 15 17 57 - Bắc Mỹ 69 Toroito Canada 2,2 1954 2 55 60 159 39 70 Môn:rêan - 1,8 1966 4 65 65 201 - 71 Vancivơ - 1,6 1986 1 24,5 17 129 25 72 Mehi 0 Mehico 20,0 1%9 9 158 135 1404 35 51 Tiếp báng 2.2 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 73 New York Mỹ 13,2 1868 27 421 491 1002 32 74 Chicagô - 7,3 1892 6 173 145 120 40 75 Boxton - 2,6 1901 4 125 84 150 39 76 Philadelphi. - 4,0 1907 4 64 75 65 32 77 Khiktend - 1,6 1955 1 31 18 5,6 48 78 Xan Pranxixcô - 6,0 1972 4 115 34 74 34 79 Washingtơn - 3,9 1976 5 144 74 148 45 80 Atlanta - 1,2 1979 2 62 33 65 32 81 Xan Điêgô - 2,3 1981 2 55 30 18 40 82 Baltimor - 0,8 1983 1 22,5 12 13 48 83 Miami - 2,0 1984 1 33 21 13,7 - 84 Niu - ark - 2,0 - 4 22 13 55,1 85 Lôt Angiơlet - 9,5 ] 993 1 36 22 12 35 86 Buphalô - 0,9 - 1 10 14 8,2 - Nam Mỹ 87 Buènôl Airet Achentiiia 11,0 1913 5 36,5 63 196 25 88 Xao Paolô Brazin 16,0 1974 3 44 41 624 34 89 Riô đơ giariêyrô - 10,2 ỉ 979 2 23 23 87 34 90 Rexiphi - 2,5 1985 2 20,5 17 41 - 91 Belu - oridonchi - 3,8 1985 1 25 15 11 50 92 Porto - Alecre - 2,7 1985 1 28,0 15 39 - 93 Brazilia - 1,8 1994 5 39 30 - - 94 Caracat Vênêxuêla 3,5 1983 2 41 35 325 33 95 Bôgôta Côlumbia 4,6 1993 1 10 - - - 96 Lima Peru 6,5 1993 10 8 - - 97 Xantiagô Chilê 4,3 1975 2 27 37 160 32 Châu Phi 98 Cairô Ai Cập 8,3 1989 1 25 6 300 - Châu Úc 99 Xitni Úc 3,6 1926 - 935 294 230 - 100 Menbơn - 2,9 1981 42 236 - 101 - 52 2.6.2. Lịch sử xáy dựng đường tàu điện ngầm ỏ Nga Ý tường tạo ra đường sắt ngoài tuyến phố đô thị - đường tàu điện ngầm ở Nga đã có từ thế kỷ XIX. Vào nhũng nãm 1820 kỹ sư Torgavanốp đã chú ý qua đề xuất của M .A .M ilôrađôvich với Alecxan đệ I dự án xây dựng đường ngầm dưới sông Nêva ở Xanh Pêtecbua. Đề xuất đã không được chấp nhận. Gần với ý tưỏíng đó là đề xuất không có kết quả của nhà sáng tạo U.Ư.Kulibin. Trons, thời gian thăm viếng Luân Đôn của Nga hoàng A lêcxan đệ I vào năm 1814, ông dã được thành viên chính phủ thành phố Luân Đôn, kỹ sư quân sự Mac Izambar Briunhel trình bày đồ án của mình về việc xây dựng đường ngầm dưới sông Nêva bằng thiết bị khiên đào hầm đầu tiên. Kết quả là đã có hợp đồng thiết kế. Tuy nhiên chính phủ Anh đã không cho phép Briunhei sang Nga ngay. Sau khi Alecxan đệ I chết vào năm 1825. đồ án được điều chỉnh lại để xây dựng đường ngầm dưới sồng Temza. C ần phải lưu ý rằng, ý tướng ban đầu về xây dựnạ đường ngầm đô thị và các tuyến đường tàu điện ngầm ở Nga liêii quan đến thủ đỏ phía Bắc - Xanh Pêtecbua. Cuối thế kỷ thứ XIX Xanh Pêtecbua đã trớ thành thành phố công nghiệp phát triển rất mạnh với số dân hàng triệu người. Vào năm 1889, ngành đường sắt Bantích đã đưa ra đồ án đầu tiên về đường trục nội thị giữa nhà ga Bantich và nhà ga Phần Lan và chíiih từ dó đã có sự khởi đầu cho nhiều dự án giảm tải giao Ihông luvốn phố cho Irung lâm đỏ thị, trong đó có việc xây dựng các luycn đường tàu điện ngầm. Vào nãm 1901, kỹ sư Pelrcốp đã đé xuíít xây dựng nhà ga ở giữa đại lộ Nhepxki cạnh nhà thờ Kazan và bằng đường cầu vưm - ngầm nối nó với các nhà ga Bantich và Varshap. M ột trong những nhà lý thuyết đầu tiên của Nga về xây dựng đưòfng mêtrô, kỹ sư giao thông P.I. Balinxki đã đưa ra đề xuất thú vị, ông đề nghị xây dựng 6 tuyến đường đô thị, trong đó có 2 tuyến vòng lớn có tổng chiều dài là 95,5 verxt (172km). P.I. Balinxki viết; “Rằng trong các đô ihị hàng triệu dân... cần thiết phải xây trong đó những đường giao thông không phụ thuộc vào sự tăng trưởng chuyển động trên các luvến phố đô thị, có khả năng thông xe lớn và có tốc độ cao, nói cách khác, có nghĩa là cần phải tiến hành xây dựng đường tàu diện ngầm ” . Ý tưởng xây dựng đường mêtrô, cụ thể, được s. IU. Vitê ủng hộ và làm quen với dự án và tính toán của Balinxki. Vào năm 1902, đề xuất của Balinxki không được sự hỗ trợ ở Pêtecbua, ông đã đưa ra ý tường tương tự trước chính quyền thành phố Matxcơ\'a. Sơ đồ hướng tâm - đường vòng tạo nên hệ thống chung dài 105km bao gồm trong đó 28km cầu cạn và llk m đường ngầm. Đồng thời với đề xuất của Balinxki vào năm 1902 có dự án của kỹ sư G.A. Ghirsxon, trong đó có đề xuấl xàv dựne luvến ngầm dưói đại lộ Nhepxki - từ nhà ga Matxcơ\'a tới quảng trường Đrôrxốp 53 Cũng vào thời gian này dự án đường tàu điện n.íỉáni của các kỹ sư A.I. Antonôvich, N.I. Galinnhevich, N.p. Đmitriep đã nliập vào hội đổng thành phố Matxcơva. Theo dự án này, sơ đồ hướng tâm - đường vòng được xem xél cho đường sắt ngoài tuyến phố tương ứng với cấu trúc lịch sử của các tuyến phố đỏ thị. Các ý tưởng về việc tạo lập tuyến đường sắt nội Ihị cũng đã được nhiều tác giả đề xuất vào các thời điểm khác nhau như các kỹ sư N .o. Kulzinxki (1902), A.N. Gortracop (1909), F.E. Eii 'kiep (1912), G .o. Raphtio (tháng 6/1917), cả ban quản lý đường sát thành phố (1917). V ào năm 1911 chính quyền thành phố M alxcm a đã trưng cầu dân ý đồ án mạng lưới đường tàu điện ngầm của mình. Dự án đã đề xuất 3 đưòng kính ở giai đoạn đầu và tuyến tương lai theo đường vòng Xađop. Tuy nhiên, cũng như ở Pêtecbua, sự khó khăn phức tạp về mặt kỹ thuật cũng như về kinh phí đã ngăn cản Ihực hiện các đề án này. Vào năm 1918 Matxcơ\'a trở ihành thủ đô và vấn dề giao thông đã yêu cầu lời giải của nó. Vào tháng 10/1918 xuàì hiện các đề án khôi phục lại Matxcơ\'a, trong đó kiến trúc sư Xakulin đã Irình bày sơ dồ đường tàu điệii ngám có liên quan đến các tuyến đường sắt tiếp cận thành phố. Vào nãm 1922 baii diéu hành nền kinh tế chung của Matxcơva M KX được thành lập và đã giao nhiệm vụ thiết k ế đường tàu điện ngầm cho ban quản lý mạng đường tàu điện thành phố Matxcơ\'a (M rX,rỊ). Vào những nãm 1925^ 1930, các chuyên gia của Mr>K,l đã ihiết lập mạng lưới đường tàu điện ngầm cấu tạo từ 4 đường kính và 1 đường vòriíỉ với tổng ciiiều dài là 50km. Vào tháng 9 năm 1931 Ban quản lý xây dựng Mêtrô được thành lập và trong bộ phận kỹ thuật bắt đầu thiết kế chi tiết tuyến đầu tiên. Việc xâv dựng mêtrô đirợc giao cho các mỏ, các nhà máy, các phưcfng tiện giao thông. Một tổ chức độc lập xuất Iiicn - đơn vị thiết kế M êtrô dưới sự chỉ đạo của giáo sư V.L. Nhicolai. Trên công trường xâv dựng đường mêtrô Matxcơva có hàng nghìn tập thể tổ nhóm làm việc, số lượng tăriỉỉ với tốc độ chóng mặt. V í dụ, từ tháng giêng đến tháng 5/1934 số lượng người tăng lừ 37 nghìn người lên gấp đôi, 539 nhà máy, công xưởng và các cơ sở khai thác vật liệu tập trung cung cấp sản phẩm của mình cho công tác xây dựng mêtrô. Theo phương diện công tác, xây dựng mêtrô là công trường vĩ đại của thế kỷ. Để xây dựng 16,8km đường ngầm đã mất ihời gian 2 nãm, trong lúc đó, tuyến Luân Đôn lOkm đã xây dựng mất 4 năm, còn đoạn tuyến 20km ở New York đã tiêu tốn 7 nãm. Việc mở rộng công tác xây dựng đường tàu điện naẩin ở Nga đã yêu cầu số lượng lớn chuyên gia - thợ lành nghề xây dựng mêtrô trình độ cao \ à hiểu biết rộng trong nhiều lĩnh vực. Đóng góp rất lớn trong công tác đào tạo chuyên môn nghề nghiệp là các chuyên gia và các nhà khoa học lớn như V.L. Nhicolai, S.N. Rozanov, A,v. Livero(Ị)xki, A.I. Antônôvich, N.s. Xtroxki, K.s. Mưsenkov, A.N. Paxek, lU.A. Limanỏ\'. V.L. Markovxki... Họ đã làm rất nhiều để dạy dỗ và đào tạo các kỹ sư Nga về chuvên ngành đưòng ngầm. 54 Bộ môn “công trình đưòng ngầm ” đầu tiên ở Nga đã được thành lập ở JIM4>KT ngày 14 tháng 6 nãm 1930. Tổ môn đã được người kỹ sư vĩ đại và là nhà bác học lớn A.N. Paxek lãnh đạo. Sau này những lổ môn tương tự cũng được thành lập ở trường đại học siao thông đường sắt Matxcơva (tổ trướng bộ môn là v .p . Volkov), ở trường đại học giao thông đường sắt Nôvôxibirxk (tổ Irưòng bộ môn là A.K. Paprabko) và ở các trường đại học kỹ thuật và giao thông khác của đất nước. Ngày 15/5/1935 chuyến tàu chở khách đã khới hành trên tuyến đầu tiên dài ll,2km gồm 13 ga với những ga cuối là Xôcôlnhiki và "park Kultur". Vào những năm chiến tranh vệ quốc, việc xây dựng thêm những tuyến đường tàu điện ngầm mới ở M atxcova vẫn được tiếp tục. Trong khoảng thời gian từ 1941 -ỉ- 1945 đã xây dựng được 13,3km tuvến đường với 7 ea và bắt đầu xâv dựng đường vòng lớn liên kết 7 nhà ga của thủ đỏ. Cóng tác xây dựng đường mêtrỏ M atxcm a được tiến hành dưới sự chỉ đạo của những chuyèn gia lớn đầv tài năng nhu L.p. Rôterí, E.T. Abakumov, B.B. Polêzaieb. Ngày nay đường tàu điện ngầm Matxc()\'a là một trong những tuyến đường lớn nhất thế giới. Nếu vào năm 1935 vận chuycn hành khách trung bình ngày đêm ở Matxcơ\'a là gần 180 nghln người (2% lượng vận chuyéii chung của thành phố) thì năm 1997 trên dườiiíì làu điện ngầm Matxcơ\'a mõi ngày dêni dã vận chuyển tới gần 9,0 triệu người. 1 an số chuyển động tăng từ 15 cặp tàu 4 toa lêu đến 42 căp tàu 8 toa trong 1 giờ. Tốc độ khai thác trung bình tăng gấp 2 lần (41km /giờ). Đ ộ dài của 11 tuyến hiện hoạt đ ộ n g với 159 ga là 276,2km (hình 2.10). Vấn đề xây dựng đường tàu điện ngáni (V Lcningrat xuất hiện vào những năm trước chiến tranh. Vào năm 1938 một uỷ ban giải quyẽì những vấn đề về thiết kế đường tàu diện ngầm Lêningrat đã được thành lập. Ngày 21 tháng giêng năm 1941 vãn kiện thành lập đơn vị xây dựng số 5 bộ dân ưỷ đường giao thông đã được phê duyệt. Chỉ huy công trường lúc đó là Y.G Zubkov. Từ tháng 3 nãm 1941 trên đoạn đầu tiên của tuyến đường tàu điện ngầm tương lai đã được khởi còng từ đoạn “Abtovo” đến "Plossatvaxtanhin". Cuộc chiến tranh vệ quốc đã làm gián doạn tất cả công việc. Tuyến lò đứng đã đào (11) và đường đào ngầm đã được bơm đầy nước với mục đích bảo quản chúng. Đơn vị xâv dựng số 5 HKnC chuyển sang xây dựng công trình quốc phòng xung quanh Leniiigrat. Sau khi kết thúc chiến tranh vệ quốc, vào năm 1946 công trình đường tàu điện ngầm dược tiếp tục xây dựng trở lại. Viện thiết kế “Lẽmêtrô proekt” và tổ chức xây dựng ‘■Lemetroxtrôi” được thành lập cùng người phụ trách là K.A. K uznhexốp đã làm mọi cách để biến đơn vị “Lemetroxtrôi” thành tổ chức tiên tiến trong lĩnh vực xây dựng mêtrô của đất nước. 55 IW>/TỉfKrM*M( ( A f KrM/tArCKA. 0 K.VMItf«V:KAJ| i»m:kmí) HAfK ^ •ArMOIK)»(KẠJI 0 »H .IM 0 K/rVV)«^(KAJ % ỉrỉyn¥M>it>t.tL».» 0 cnomiBHiLÌMÌI^y^ ntHtmcKXiì âCHHHCRMI r t n c M U r o r h i — AK.\flÉ.M H‘« tc iù C i i ^ V.tMCIA UlU^f,r)l^ế KOIIt 9AM A nrf^fAicni< ka« riỊi<)iitA,ik IIFriX»M*n',KAÍ H tMA(\/>r>ỈW KAt H 4Ma|\.1UIH KHÌi riAf K ií;)f.nrímmiiicXAii llf»l*«>ÍMCF>.PK> ,n f F f > « o lllỉO C C Ỉ iA «H A ,M ornP M A * 0 ILV>kMHHK>4 VHMOerTMTCT ^ nríỉc nrkr KưHA.u'Roro ^ nnx»*:utiiUAM % i i r t x n i t i r T ^ MouwtvưLv.yu;rH # CIIÌACT0IKÌ-1W.-.U«(| ^r^UMCKHH HMvnrKT 0 6TftrHa«AIICKAX # ior{vwiA.'iMAji 9 t t O V - A T ẵ ^ 0 M K n A tíO IK X * * # ................a ^ r v u V ^ f O 0 # ,M K f fc H H O U . U f » 0 0 TtnAUMCTAH 0 W * H A Í 0 o n ĩ W ) B C 0 rtx couỉ-vHCiuui Q Qtoríict>«> liKniH»tlíMR 1WMTK 0 A>4H*«W o _OjĩniA»K090 CMU\HCIUUi o ✓T'— 'irs A H H *U W o í a ‘Ia; k > » 0 O ÍA'ì^toO * « í ■k v m Tuyến đang hoạt động CHOEZ) Tuyến tương lai Hình 2 J 0 : Sơ đồ ĩuyếỉì đường ĩàỉi điện ngầm Maíxcơ\’a Tỉiáng 12/1954 Uỷ ban đường tàu điện ngầm được thành lập, tháng 4/1955 đưa vào khai thác giai đoạn đầu tiên đường tàu điện ngẩm Leningrat từ ga “Abtovo” đến ga “quảng trường Vaxtanhia” chiều dài I0,8km. Đến tháng 12/1999 mạng lưới đường tàu điện ngầm Xanh Pêlecbua đã có 58 ga và 6 nút giao nhau. Nếu trong nãm đầu khai thác, đường tàu điện ngầm đã vận chuyển được 66 triệu hành khách thì vào năm 1999 chỉ sau 1 ngày đêm số hành khách chuyên chở đã là 3 triệu người. Theo đường trục ngầm vào 1 ngày đêm đã có 3,5 ỉighìn chuyến tàu chạy. Sơ đồ đường tàu điện ngầm Xanh Pêtecbua cho ở hình 2.11. Đường tàu điện ngầm Novoxibirxk đầu tiên ở Xibiari chiếm số lượng vận chuyển đứng Ihứ 3 ở Nga sau M atxcơva và Pêiecbua. Tổng chiều dài của 2 tuyến hiện hành là hơn 12km với 10 ga. Vào tháng 11/1985 đã đưa vào khai thác giai đoạn đầu của đường 56 tàu điện ngầm Nhiznhi Nôvôgorat. Tuvến đầu tiên dài gần 12km chạy qua 10 ga. Đoạn đầu \'ào của tuyến thứ 2 cấu tạo từ 2 đoạn nối và 2 ga đã hoàn thành. •» ' LV.V l * OMTp.-:C»CK..ư V I ' ’ICA8^"aJ*.^‘KA o iiArAUiiotìiẠj o MArKCTrA.ìb MV) u4j'nc.TP*.ib yn kữML>UlAitrt%KH )lf .'iư' RHm * Krvot>8<‘K.nii OCTVOÍ à l HII I k«IMO rir y íach.iíi<-TK;*c»l«j nrolOk. ______ bA.1Trtflt»LAJ> HArtRXAX K *t-yf IH tu. (LMl 1KHrng thành phần các phương án, có thể xem xét các phương án đã biết hoặc gần các giái pháp đã biết và đôi khi cả những phương án hoàn toàn mới. Các phưcíng án sơ đồ kết cấu là cơ sớ để phân tích và lựa chọn siải pháp công trình. Sau khi chấp nhận giải pháp, các tliôiig tin cần thiết về công trình được hình thành Irong dạng hình vẽ únli loán, so' dồ, bảng biểu v.v... Toàn bộ các tài liệu đó chứa đựng miêu tá kỹ thuật cuối cùng và chí tiêu oiá thành công trình được gọi là hồ sơ thiết kế. Trình tự soạn thảo, thoả thuận, phê duyệt và nội dung hồ sơ thiết kế cho xây dựng công trình cần phải phù hợp với yêu cầu của ( ’!!ull-OỈ-95. Soạn thảo hồ sơ thiết kế được tiến hành theo 2 giai đoạn. Giai đoạn đầu, người ta tiến hành soạn thảo thiết kế. Tliiếl kế chứa đựng toàn bộ các giải pháp kỹ thuật, đặc điểm kinh tế, xã hội và tổ chức. Tài liệu Ihiêì kế ban hành là các hình vẽ, các thuyết minh cùng các sơ đổ, các tính toán và hồ sơ dự toán. Trong thiết kế tuyến đường mêtrô, các giải pháp vấn đề cơ bản được nêu ra liên quan đến xây dựng và khai thác công trình: Điểu kiện địa chất công trình xây dựng tuyến đường, mặt bằng và mặt cắt của tuyến, mặt cắt ngang đường ngầm, vị trí bố trí ga, các nút chuyển đổi tàu, giải pháp quy hoạch không gian và kết cấu công trình đường ngầm, kết cấu nền đường và ray tiếp xúc, các cơ cấu cung cấp điện, thông tin, tự động và vô tuyến, các cơ kỹ thuật môi trường, tổ chức xây dựng và biểu đồ tiến độ thi công, giá dự loán và các chỉ tiêu kinh tế kv thuật theo từng hạng mục riêng và theo tuyến tổng thể. Giai đoạn 2 của công tác thiết kế - thành lập hồ sơ thiết k ế thi công. Để làm điều đó, các aiái pháp Ihiết kế ở giai đoạn 1 cần dược cụ thế hoá, điều chỉnh để lập các bản vẽ Ihi cỏnạ. Trono hồ sơ thiết kế thi công bao gổm: Các bản vẽ dạng chung của công trình, 61 mặt bằng và các mặt cắt, bố trí các mạng kỹ Ihuậl, các bản vẽ chi tiết - mật bằng và mặt cắt của các cấu kiện riêng biệt, các nút kêì cấu có đầy đù kích thước và những chỉ dẫn. thuyết minh cần thiết, các bản vẽ cốt thép, cốp pha có chỉ dẫn các vị trí bố trí m ối hàn, các vị trí tạo khối liên kết các cấu kiện lắp ghép, các liên kết bulông, các chi tiết đệni v.v... Các bản vẽ đó được thực hiện phù hợp với các yêu cầu ECKH c n j i c và r o c i ' . Thành phần hồ sơ thiết kế cho cả 2 giai đoạn thiết kế được xác định bằng các quy định mẫu hiện hành. Đ ể giảm tiến độ thiết kế những công trình tính chất kỹ thuật không phức tạp, hoặc những công trình xây dựng chúng có thể tiến hành chủ yêu theo thiết kế mẫu và sử dụng lại, hồ sơ thiết k ế c ó thể được thực hiện theo 1 giai đoạn - thiết k ế k ỹ thuật thi c ô n g , nghĩa là thiết k ế kỹ thuật kết hợp với thiết k ế bản vẽ thi cổna. Một giai đoạn độc lập và quan trọng trong quá trình thiết kế là thẩm tra và bảo \'ệ đổ án. Để thẩm tra đồ án, người ta mời các chuvên gia đầu ngành trong lĩnh vực đó. Hồ s« thiết k ế có thể được các chuyên gia thẩm tra đề nghị phê duyệt không có những sửa chữa lớn hoặc được trả lại với những lưu ý, đề nghị cụ thể về tăng chất lượng công trình. Tuy nhiên trên nền đó, công việc vẫn chưa kết ihíic. Khi xây dựng công trình, các ch u y ên gia tham gia thiết k ế cò n phải thực hiện khâu !ziám sát tác giả. ở giai đoạn nàv đồ án có thể được thay đổi hoặc bổ sưng một cách linh động với một khối lượng nào đó tất yếu xảy ra khi đưa những giải pháp được chấp nhận vào thực tế. Chiếm một vị trí đặc biệt trong quá trình thiết kế là các đồ án Ihử nghiệm. Những đồ án như vậy được thực hiện khi xây dimg các công trình thừ nghiệm khôiig giỏng với các giải pháp quy hoạch không gian đã được chấp nhận. Chúng nghièn cứu sử dụnc các sơ đồ công trình, các cấu kiện sản xuất mới, các kết cấu hợp Ihành các dạng và còng nghệ xây dựng có tổ chức mới mà trước đó chưa được sử dụng (theo nguyên lắc là các ga mêtrô). Thiết k ế các công trình thử nghiệm cần dựa trên cơ sứ các công trình nghiên cứu khoa học đã hoàn thành, kết quả của chúng khẳng định dược hiệu quả các giải pháp sử dụng. Kinh nghiệm thiết k ế và xây dựng đường tàu điộn ngầm tích luỹ trong 70 năm ở trong nước cũng như phân tích tư liệu dồi dào về khai thác đường tàu điện ngầm ở các đô thị khác nhau trên thế giới cho phép rút ra những nguyên tắc cơ bản để định hướng khi lựa chọn và so sánh các giải pháp thiết kế hệ thống giao ihôntĩ ngầm dùng để vận chuyển cao tốc hành khách đại chúng. Đầu tiên, tổ hợp công trình nằm trong hộ thống đó cần phải đảm bảo rõ ràng, thuận tiện và an toàn khai thác, thoả m ãn các điều kiện vệ sinh - m ỏi trưòfng, sự thống nhất các yêu cầu chức năng và thẩm mỹ - xã hội. Đến thời điểm đưa vào khai thác, công trình phải tương ứng với các thành tựu khoa học và kỹ thuật tiên tiến cũng như các kinh nghiệm mới nhất trong nước và nước ngoài. Các giải pháp kỹ thuật và công nghệ quá trình xây dựng cần phải đảm bảo; - Chất lượng công tác cao với mức độ nặng nhọc thấp nhất. 62 - Tính liên lục của quá Irìnli sán xuất trôn cơ sớ phương pháp thi công dây chuyền; lạo ra iihũTm hệ lliốii” ihuàn liện \'à an toàn, cơ iỉiới hoá đồng bộ các quá trình sản xuất phư \'à dáy chuyền sán xuáì chính bẳnu máy đào hầm liên hợp. - Giám \'ậl iư, lao độnsi và nouồn nãnti lượna không những trong giai đoạn xây dựng mu cá irong chu kỳ khai thác. - Tiến đến giảm tác dộnH bất lợi quá trình xâv dựno lên điều kiện sống hiện tại của dô ihị. Thực hicii ihành côna các bài toán nêu trên phụ thuộc rất nhiều vào các giổi pháp kết câu vó hầm cùa công liinh ngám. ơ dàv nauyén lý rất quan trọng của thiết kế là đảm bao hình dạng họp lý của \'ỏ hám \ới chi phí \'ật liệu nhó nhất. Các kết cấu vỏ hầm hiệu quả nhất là các loại khi ihiốt kè' chúng có xét đến các vêu cầu sản xuất và thi công công nghiệp hoá nhiều nhất. Ví dụ, khi sử dụng bèlõng \'à BTCT loàn khối, công nehiệp hoá xây dựng được thực liicn bằng cách áp dụng các phưoìiíí pháp vận chuyển, đổ bẽtòng, xử lý vữa bêtông cơ giới hoứ liiện đại. Vữa dược sản xuất tập trung tại các nhà máy bêtông tự động hóa. Để ihi cô n g kết cấu sử dụng cốp pha cơ giới hoá, di động, ih áo lắp dỗ dàng, các khung thép hoặc các bl(5c sản xuâì ở nhà máy. Xây dựng lắp ghép thoả mãn đầy đu nhâì yêu cầu công nghiệp hoá, vì vậy phẩn lớn kẽì cấu công trinli ngầm dược ihiết kc' láp ghép, ớ đây cần phải Um ý; sản xuất các cấu kiên kêl cáu lắp ghép có lợi nhuận chỉ khi san xuất chúng hàng loạt nhưng trong khi đó số Iượiig chủng loại và kích Ihưóc trong kếl cấu cần phải đưa đến tối thiểu. Điểu đó đạt được bằng cách thống nhâì hoá và định hình hoá sản phẩm, đó là một trong những nguyên tắc cơ bán của Ihiếl kế xây dựng hiện đại. T h ống nhấl hoá được hicLi là liến dốn 1 loại kích thước cơ bản của cô n g trình, các sơ đổ kích ihước cấu kiện lắp ghép, các nút liên kết cấu kiện. Cơ sở của thống nhất hoá là hệ thống môđun duy nhất xét đến sự pliàn cấp kích thước theo từng cấp cho trước chấp nhận đối với loại kết cấu dã cho. Ví dụ, đối với kết cấu lắp ghép xây dựng bằng phương pháp kín. môđun - kích ihước chi tiết dọc trục công trình - chấp nhận chiều rộng vòng vỏ hầm bằng nhau và phụ Ihuộc \'ào liếl diện đường ngầm thành lập trên các đường tàu điện ngầm trong nước là J,0 hoặc 0,75in. Đối với kết cấu lắp ghép xây dựng bằng phương pháp lộ thiên, mỏđun lấy bằiiíỉ l,5m. Trên cơ sớ kích thước thống nhất, sự đa dạng các giải pháp quy hoạch không gian có the dẫn đến lìạn chế số krọng sơ đồ kích thước thống nhất. Những sơ đồ đó được phổ biến thực tế cho tất ca các công trình tàu điện ngầm cơ bản. Thực tế thiết kế và khai thác cho phép lựa chọn các giai pháp hợp lý (theo chi phí vật liệu và giá thành quy đổi) cho các chi tiết kết cấu ngầm và được chấp nhận trong dạng định hình sau này đế sản xuất hàng loạt trên nhà máv. 63 Khả năng chịu tải của các chi tiết BTCT định hình được thay đổi chủ yếu không phai do thay đổi kích thước mặt cắt ngang mà do thay đổi chủng loại bêtông và tỷ lệ cốt thép. Giải pháp như vậy cho phép hạn chế số chi tiết khác nhau về kích thước cốp pha. Ví dụ, trong vỏ hầm, khi thay đổi tải trọng tốt nhất giữ nguyên tiết diện cấu kiện và chỉ tăng tiết diện cốt thép. Điều đó cho phép giữ nguyên công nghệ sản xuất cấu kiện vỏ hầrn trước đây. Kết quả định hình hoá là tạo nên hàng loạt các cấu kiện lắp ghép định hình và được sử dụng trong khâu thiết kế. Định hình hoá được thực hiện không những đối với kết cấu riêng biệt (ví dụ vỏ đưòng ngầm nối ga) mà còn tổng thể cho cả tổ hợp ga. Lưu ý rằng thiết kế định hình ga không được sử dụng rộng rãi cho đường tàu điện ngầm ở Nga, mà thông thưòfng được điều chỉnh trong xây dựng mêtrô của đô thị mà nó được áp dụng. Điều đó được giải thích rằng, một mặt điều kiện xây dựng rất khác nhau, mặt khác, mong muốn tự nhiên của các chuyên gia địa phưofng là đưa vào công trình ngầm lóìi những nét đặc thù như một phần của quần thể kiến trúc đô thị. Bên cạnh các yêu cầu về định hình hoá và Ihống nhất hoá, khi thiết kế kết cấu lắp ghép cần xét đến các yêu cầu công nghệ khi sản xuất và lắp ráp. Thoả mãn các yêu cầu đó là khả năng sản xuất kết cấu hàng loạt tại nhà máy hoặc tại hiện trường, sự thuận lợi lắp đặt và gắn kết chúng vào vị trí thiết kế trong gương hầm hoặc trong hầm đào. Không có lĩnh vực xây dựng nào có yêu cầu phù hợp lẫn nhau giữa giải pháp kếl cấu và công nghệ gắt gao như trong xây dựng ngầm. Bài toán thiết kế kết cấu ngầm (khác với trên mặt đất) liên hệ chặt chẽ với vấn đề là làm cách nào giải phóng không gian, trong không gian đó sẽ tiến hành xây dựng kết cấu. Trạng thái nêu trên trở nên chủ đạo khi xây dựng bằng phương pháp kín nơi mà hình dáng, kích thước phủ bì của các cấu kiện và ngay cả đặc điểm liên kết giữa chúng phụ thuộc vào các nguyên tắc và các biện pháp được soạn thảo bằng thực tế xây dựng đường ngầm để đảm bảo an toàn khi m ở hầm trong các đicu kiện xây dựng khác nhau. Kết cấu bất kỳ còn xa mới có thể được Ihực hiện trong các điều kiện xây dựiig ngầm đặc biệt, tương ứng như, không phải công trình ngầm bất kỳ nào cũng có thể trở thành nguyên mẫu cho công trình trên mặt đất. Khi thiết kế công trình và các cơ cấu của đường tàu điện ngầm cần theo chỉ dẫn của các tài liệu tiêu chuẩn, các kích Ihước cơ cấu tiệm cận, các thiết bị và thành phần chuyển động của đường tàu điện ngầm được xác định trong rOCT cũng như trong các nguyên tắc khai thác kỹ thuật đường tàu điện ngầm. 3.3. VẬT LIỆU VỞ HẦM CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG TÀU ĐIỆN NGẦM Vật liệu dùng cho vỏ công trình đường tàu điện ngầm cần bền vững, cứng, chống cháy, ổn định đối với môi trường hoá chất và điện hoá, tương ứng với các yêu cầu chống thấm, bền nhiệt lạnh, đảm bảo khả năng cơ giới hoá cao nhất khi sử dụng. 64 Nhữnẹ vậi liệu cơ bản thoả mãn đầy clú nhất các yêu cầu xây dựng ngầm là bêtông, bêtỏn2 cốt thép (BTCT) và uang. Đôi khi thép được sử dụng trong vỏ hỗn hợp nhiều lớp hoặc cho kct cấu chịu lực bên trong của sa. Lựa chọn \ ật liệu vớ hấm côníz trình naầm là inột trong những vấn đề quan trọng của tliiếi kẽ do clụníỉ \'ậl liệu quyết định đặc điếm của giải pháp kết cấu công trình ngầm và các cáu kiện cùa nó sau nàv và có ảnh hưởng lớn đến sơ đồ lổ chức - công nghệ xây dựnu. Xói ciên sự hicLi biẽì cùa sinh \'iên nliận được khi nghiên cứu m ôn “vật liệu xây dựno” và “kcì cấu xây dựna" nên chúim la chí lưu V lĩnh \'ực sử d ụ n a hợp lý vật liệu này hay \àl liêu khác và nlũrnsì vêu cáu cần có tạo nên bằna tính đặc biêt làm việc cúa kết cãu niiáin. Khi lựa chon vật liêu cho kốt câu neáin, trước liẽn cấn dịnh hướiiR đến tính ưu việl ciia b tiõ n ẹ \'à B T C r. Tronu ùrnc đỏ thị lớn. noi clự kiến xâv dựng đường mêtrô, tổn tại các nhà m;í\ kẽl cáu BTCT theo nsuycn tac, trước khi pliát triến cơ sớ vậl tư - kỹ (huật nêii>ĩ cua còim lác xây dựim m êlró c ó kha nãnu ihoá m ãn nhu cầu b ẽtôn g đổ lại ch ỗ và Siui pliáni B T C r \'(')i kiiối luựng cần clé Iricii kliai cỏno \'iêc ứ giai đoạn xây dựne ctườny m ẽlrò ờaLi lièn. B èlỏn ii là \'át liệu xâv dưniỊ; cứim , bén, ch ốiiii ch á y \'à dưực sán xuâì từ \'ật liõu địa phưoim khá ré (cái. dá diìni). 'Frang Ihái déo của vậi liệu tại thời đicỉn đổ hẽtỏnu lacì klia Iiaiii’ SU' dụnii cliúnu Iroim vỏ hẩm toàn khối có d ạn g và kích thước bất kv, còn cỏnu nulìệ luón dai sản \u ấ l lĩrC T lắp ghép - sản xuất các cấu kiện vỏ lắp uhép liìnli dạiiti báì kỳ trona khoáng đặc lính dộ bổn rộníỉ, và mộl điểu rất qiian trọne là sự sai lộcli kícii thước liìiih học tối thicu \'à nănỵ suất khá cao. Tuy nhiên độ tlìấm Iiước của bêtông hạn chế pham vi ứng ciụno chúng trong các kéì càư nizầm: khi áp lực ihuý tĩnh nước nqám lớn hơn 0,1 MPa, các tiêu chuán xây dựiit> khuvén khỏni; nẽn dùim kết cấu bêlông và BTCT nc"u khôim có biện pháp bố sung đảm bao dộ kín cho \ o hầm. Klioâng Ị>ấn 100 năm \'ó hầm BTCT láp ghép từ bêtông không lliáni nước \'(3i dệm lót cách nước ớ các mối nối ứns dụno \'ào thực lế x â y dựng mẽtrô trong nưcic Ntia dám báo dược độ kín clio đưòìiti Iiíiầm khi áp lực Ihuv tĩnh đến 0,23 MPa. Bêlỏim và B TC r toàn khối được sử dụng để xây dựng vỏ hầm đường ngầm nối ga \'à các công trình lổ hợp ga Irong phương pháp đào mỏ ở nền đất đá có mức độ nứt nẻ khác nliau. Troim các đất đá kém bền, người ta sử dựng bêlóng và BTCT toàn khối đế \â\' tlựno vó hầm đường ngầm phụ cũng như các đoạn liên kết đường ngầm côns dụng khac nhau. Bctỏníĩ toàn khối được áp dụng cả khi mở hầin bằníĩ khiên khi vỏ hầm được tạo nên do kcl qua cp khiên trụ thuỷ lực khối bêlông phía sau cốp pha. Kếl cấu BTCT toàn khối được sử clụn? rộng rãi khi xây dựng ga đường tàu điện ngầm bằnii phương pháp lộ thiên. 65 Phần lớn công trình đường tàu điện ngầm thi công bằng phương pháp kín lẫn lộ thièn đều được thiết kế từ BTCT lắp ghép vì xây dựng lắp ghép phù hợp nhất với các yêu cáu công nghiệp hoá. Xây dựng kết cấu lắp ghép hoàn toàn là thao tác lắp ghép đơn thuần đảm bảo năng suất lao động cao và tiến độ xây dựng hợp lý. Bêtông trong các kết cấu công trình đường tàu điện ngầm được lựa chọn tưcfng ứiig với các yêu cầu tiêu chuẩn và quy phạm đối với vật liệu xây dựng có xét đến sự ỉàm việc của chứng trong điều kiện ngầm. Phụ thuộc vào dạng kết cấu, công dụng của chúng, các điều kiện thời tiết trong vùng xây dựng, các điều kiện thi công và khai thác công trình người ta xác định các chỉ tiêu chất lượng bêtông. Các chỉ tiêu chất lượng cơ bản của bêtông là: - Phân loại về độ bền nén dọc trục - B. Chỉ tiêu này được chỉ rõ trong đồ án thiết Kế trong mọi trưòfng hợp như là một đặc tính cơ bản. Phân loại bétông theo độ bền nén dọc trục (MPa) gọi là sức kháng nén tức thời khối lập phương bêtỏng có kích thước cạnh là 15cm, thử nghiệm tương ứng với tiêu chuẩn qua 28 ngày đêm bảo quản ở nhiệt độ 20 ± 2“ có xét đến sự thay đổi độ bền thống kê (với độ đảm bảo là 0,95). - Phân loại theo độ bền kéo dọc trục - B, được nêu ra trong những trường h ợ p khi chỉ tiêu này có ý nghĩa quan trọng và được kiểm soát trong quá trình sản xuất. Nó đặc trưng bằng độ bền mẫu bỗtông chịu kéo dọc trục (MPa) thử nghiệm tương ứng với tiêu chuẩn. - M ác bêtông theo độ chống thấm w , được dự kiến cho các kết cấu cần y êu cầu độ thấm giới hạn (vỏ đường hầm nằm dưới mực ngầm). Chỉ tiêu này được đặc trưng bằng áp lực giới hạn của nước (kG/cm^), trong đó chưa quan sát ihấy nước thấm qua m ẫu thử tương ứng với tiêu chuẩn. - Mác bêtông theo độ bền đóng băng F, được dự kiến cho các kết cấu chịu tác động của sự đóng và tan băng trong trạng thái ẩm ướt (ví dụ, vỏ hầm trong đoạn nổi lên bề mặt). Mác theo độ bền đóng bãng được đặc trưng bằng số chu kỳ đóng và tan băng ở trạng thái no nước. Loại và mác bêtông hợp lý được lựa chọn trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thĩUật dựa vào phương pháp thi công đường ngầm, loại vỏ bêtông hoặc BTCT, trạng thái ứnig suất - biến dạng của nó, phưcmg pháp sản xuất và điều kiện khai thác v.v... Đối với các cấu kiện vỏ BTCT lắp ghép trong phương pháp thi công kín nên sử dụng loại bêtõng B30, khi dùng phương pháp lộ thiên (bao gồm các vỏ theo đơn nguyên) - B25; đối với vỏ BTCT toàn khối và vỏ bêtông ép - tại chỗ - B25; đối với vỏ bêtô^ng toàn khối - B I 5. Cho phép sử dụng bêtông loại trung gian theo độ bền chịu nén (ví dụ 22,5 hoặc 27,5) trong điều kiện có thể tiết kiệm ximăng so với sử dụng bêtông tương ứng loại B25 hoặc B30 và không giảm các chỉ tiêu kinh tế - kv thuật của kết cấu. Để giảm chi phí 66 cốt thép trong các cấu kiện BTCT lãp í>hép làm việc chịu nén là chủ yếu và để giảm kích thước thiết diện của chúng, tốt nhất sử dụnẹ loại cao B45 - B60. Đặc tính độ bền và biến dạng của bètóng các loại khác nhau cho trong bảng 3.1 B ảng 3.1: Đ ạc tính cơ học của bêtỏng Giá trị đặc tính (MPa) khi loại bêtông Các đặc tính của bêtông BLS B20 1 B25 B30 B35 B40 B45 B50 B55 B60 Sức kháng liêu chuẩn của bêtông chịu nén dọc irục (độ bền khối lập phương R„„ ỈKO 15*0 18.5 1i 22,0 25,5 29,0 32,0 36,0 39,5 43,0 vSức kháng lính toán của bêtông chịu nén dọc trục (độ bển khối lập phươna) đối VỚI trạng thái giới hạn nhóm 1 Rị, 8.5 Iỉ,5 1 14,5 1 17,0 19,5 22,0 25,0 27,5 30,0 33,0 Sức kháng tiêu chuẩn của bêtông chịu kéo dọc trục Sức kháng tính toán của bêlông chịu kéo dọc Irục cho trạng thái giới hạn nhóm I Môđun đàn hồi ban đầu khi nén và kéo bêiông Độ đông kết tự nhiên khi xử lý nhiệt trong trạng thái áp suất khí quyển... 1,15 1,4 1.6 1,8 1,95 2,10 2,2 2,3 2,4 2,5 0,75 0,9 1,05 1,2 1,3 1,4 1,45 1,55 1,6 1,65 23.0 27^0 30,0 32,5 34,5 36,0 37,5 39,0 39,5 40,0 20,5 24,0 27,0 29,0 31,0 32,5 34,0 35,0 35,5 36,0 Khi xử lý tự động 17,0 20,0 22,5 24,5 26,0 27,0 28,0 29,0 29,5 30,0 Mác bêtông theo độ chống thấm đối với kết cấu vỏ hầm nằm cao hcfn mực nước ngầm nên chọn ít nhất W h, còn xây dựng trong đất ngập nước không chống thấm cần xác định dựa vào điều kiện địa chất thuỷ văn trong vùng xây dựng nhưng không nhỏ hơn "VVg. Mác thiết kế bêtông vỏ hầm theo độ bền đóng băng được lựa chọn dựa vào điều kiện làm việc của chúng và điều kiện khí hậu trong vùng xây dựng. Ví dụ, khi không có dấu hiệu biến đổi nhiệt độ trong đường ngầm với nhiệt độ trung bình không khí bên ngoài của tháng lạnh nhất âm 15°c và cao hơn, mác bêtống theo độ bền đóng băng được chọn F100, còn khi nhiệt độ thấp hơn âm 15”c - F150; khi thay đổi trạng thái đóng và tan băng của bêtông trong kết cấu nằm trong trạng thái không khí ẩm - tương ứng F150 và F200, ở trạng thái no nước - F200 và F300. Để sản xuất vỏ bêtông và BTCT theo tiêu chuẩn hiện hành nên sử dụng bêtông nặng. Bêtông nhẹ trên cốt liệu xốp cho phép sử dụng khi so sánh kinh tế - kỹ thuật theo sự thoả ihuận \'ới chủ đầu tư. ở đây cần lưu ý rằng, vỏ hầm từ bêtông nhẹ trong nhiều trường 67 hợp có thể rất hiệu quả (ví dụ, klii xây dựniì chúii” Iroiiiỉ dá và nửa đá với áp lực nưức ngầm không lớn lắm). Khi loại độ bén. mác iheo độ ben clóiiíi băng và độ chống thấm như nhau, m ôđun đàn hồi của b êlô n a nhẹ vào khoántỉ -r 2 lần thấp hơn cá c ch í liêu như trên của bêtông nặng, v ỏ hầm được làm từ bêtônơ nhc QÓ dộ biên dạng cao, nó làm việc tốt hơn trong điều kiện tĩnh, v ỏ mềm ciám tái trọníỉ úcp xúc từ áp lực đất đá, troiig các thiết diện vỏ hầm như vậy giá irị mômen nhỏ hơn \'à \'ì vậy ứng suất kéo trong bêtông cũng nhi hơn. Bí quyết nhận được bêtông chất lượne cao trons \'ó hầm là phải ihực hiện các yêu cầu công nghệ đối với vữa bêtông. Các vóu cầu như \'ậv irước tiên là độ linh động phải clú cho phép không phân lớp khi vận chuvcn trên khoáng cách vêu cầu \’ó'i sô lượng chuycn tải bất kỳ đã dự kiến bằng phương pháp thi công; mức dộ dổ bêtòne iliuận lợi đảm bảo không phân lớp khi rải vữa bêtôníỉ trong cốp pha hìnli dạniỉ, kích thước và khối lượng bất kỳ; độ tạo hình khối cho phép không phân lóp khi nén chặt vữa bằng các phương tiện rưng tới độ chặt cho trước. Tính chất cần thiết của vữa và chất lượng bctõng đôna kết cho trước có thể đạt được khi sử dụng xim ãng pooclăng thông thường có bổ suria phụ gia đặc biệt - tâng nén chật, déo và hút không khí. Có thể đạt được hiệu quả cao bằng cách bổ sung phụ gia lổng hợp chứa tỷ lệ nhất định các dạng nêu irên. Những phụ ơịa Iihu vậy cho phép tác động uyển chuyển lên vữa và bêtông, tăng hoặc giảm iheo mức dộ cán thiết dưới lác động này hay tác động khác. Trong những điều kiện nhấl định đối với kết cấu ngầm, tốt nhất sử dụng các dạng bêtông đặc biệt, ví dụ, bêtông xỉ, bẻtông pỏliine V.V.. Đ ố i với b êtông chất liên kết xí kiềm người UI dùng CỐI liộu trơ Ihông thường, còn chấi kết dính là xỉ lò cao thành phần hạt nhỏ và thành phần kiềm - hỗn hợp xôđa, xòđa can xi kỹ thuật, thành phần xôđa kiềm, bổ tạt. Sản phẩm từ bêtõng xỉ kiềm có cường độ và dộ bền cao. Lưu ý rằng giá thành vật liệu để san xuất bctôniĩ xỉ kiềm thấp hơn 2 lần giá thành của các thành phần ban đầu đối với bêtông ximãno thông thường. Trong bêtông pôlime chất kết dính được sử dụng là vậi liệu polime (các nhũ tương khác nhau, các loại nhựa v.v..)- Chúng tăng độ bền chịu nén (tới 70 - 80M Pa) và chịu kéo (6,5 4-7MPa) lên nhiều, tăng sự kết dính với cốt thép và tăng khả năng chống thấm và độ bền trong môi trường ăn mòn lên rất nhiều. Tuv nhiên tính từ biến mang tính bản chất của bêtông p ô lim e cũng tãng lên làm liạn c h ế việc sử dụng ch ú n g trong thành phần vật liệu của kết cấu chịu lực cơ bản, Bctông này tốt nhất sử dụng như một phần cúa vỏ hầm hỗn họp nhiều lóp xày dựng trong các điều kiện dịa chãi thuỷ văn đặc biệt phức lạp. Cốt thép trong kết cấu B TC Ĩ’ được bố trí để tiếp nhận lực kéo và tăng cường bêtông vùng nén. Cốt thép bô' trí theo tính toán gọi là cốt thép chịu lực. Cốt thép bố trí theo quan niệm cấu tạo và công nghệ gọi là thép lắp ráp. Thép lắp ráp đảm bảo vị trí thép chịu lực theo thiết kế trong kết cấu và phân bố lực đều hơn giữa các ihanh chịu lực riêng biệt. 68 N ioài ra thép láp ráp có thê’ tiếp nhận nội lực do sụt bêtỏng, sự ihay dổi nhiệt độ v.v... lh( Iii: ihuừno khõiia xcl trona lính toán. Cốt thóp cliịu lực \'à ihép lắp ráp được liên kê't \'ới nhau thành san phám cốt thép - hàn \'à buỏc lưói \'à khuiiii được bỏ' irí Iroim cốp pha irưót khi đố bêtỏim. Lưa choii thép làin cốt dược ticn hành dưa \'ào loại kết câu. sự có mặl lực kéo Irước CŨ.IU Iilur ilicLi kiện khai ihác còntỉ uinh, CỐI ihép khõne ứim suấl Irưỏc cúa kc'l cấu B'ICT chủ _\'CU dược sứ clụim loại thép cán nóim có ÍZÒ' loại A - III \'à cốt thép ihòne ihưònu đườnu kínli 3 ^ 5m m - Bp-1. Đối \ó'i còì lliép n a a n s cho phép chọn thép ihanh l(K:i .A - II \’à /\ - 1. c ỏ ì lliép loại A - III, A - II và A - 1 nên sử dụne trona dạiiíì khuno hà:i \à lirới hàn. loai A - V, A - IV. cũim như ihép cán nónu loai A -IV - chi dùiie cho c õ i tlicỊi tlo c cliỊLi lư c k l u i i m \ à lưó'i b u ộ c . Đàc línli ticLi ciiLián \ ’à lính loán của m ỏl só' ciaim cổì thanh CO’ bán cho Iron” báim 3.2. lỉaiiịỉ 3.2: Sức kháiiịi tiêu cliuiin và tính toán, niođun đàn hổi cúa cốt thép thanh và sọi 1i 1ị Ị Sức kháng lính toáĩi MPaỊ 1 Sức khán<^ ' Ị : uêii clìiiàiì Ị diiii kco iClìỊu nónMỏdun dàn 1 ị 1 .oai c\ìt tlìCỊì ỉ ị i 1 M P a 1 í [ ...1 Doc R, Ntĩang \'à uốn hổi 1-; Ml'a 1 1 '233 225 175 225 210.000 A - 1! 295 280 225 280 210.000 A - 111 (ỈƯỜII” kính 1 6 - 8 m m 390 355 285 355 200.000 A - 111 và A i - l l i c ( ỉườnu kính 10 - 4 0 m m 1 1 390 290 365 200.000 A - I \ ' v à A , - I V C 590 1510 1405 400 100.000 \ìp - 1 clưòi m kính: ' ! ị !ị 3 410 375 270 375 170.000 i 4 405 365 265 365 170.000 1360 260 360 170.000 ị 305 5 Bclôns phun là loại bétõníỉ dòim kêì nhanh, cường dộ cao nhận dược nhờ kẽì quá rái phun baiie khí nén \'LÌa ximăníi, CÚI. dá dăm (sói), lurớc VÌI cá phu gia - lãng dính bám \’à dõnti kci. Cliãì kêì dính ncn sử cỉụnu các loại ximãnu poociãng \’ũ'a tưol kliác nliau hoặc ximãim dòni> két nhanh chuyên dùii2 . Mác ximãii” nhó nhất phái là B35. 69 Lựa chọn thành phần bêtông phun được thực hiện tương tự như lựa chọn thành phần bêtòng thõng thường tương ứng với mác cần thiết. Tuy nhiên tính chất đặc biệt của bêtông phun tạo nên những yêu cầu phụ đối với việc lựa chọn thành phần. Đối với bêtông phun, lượng ximãng yêu cầu cao hơn, hàm lượng cốt liệu hạt lớn khòng được cao quá vì sẽ tăng giá trị gián đoạn \'à quá thấp vì sự có mặt cốt liệu nhỏ quá trons vữa sẽ giảm hiệu quả đầm vật liệu khi phun chúns Uu điểm củ. bêtông phun như vật liệu để xãv dựng, gia cường công trình ngầm là: Không cần cốp pha, có tính liên tục, mức độ cơ giới hoá quá trình thi công gia cường cao, sự thấm lọl vào các khe niỉt của khối đất \ à kết khối lóp đất tại vị trí tiếp xúc \’à lãng cứng, độ nặng nhọc thấp hon so \’ói thi công \'ỏ hầm bêlỏng toàn khối có sử dụng cốp pha. Khuyết điểm của bêtông phun là: Lượns hao tổn vữa bêtông lớn khi phun bằng dòng khí nén (gián đoạn), vùng công tác có hàm lượní’ bụi cao trong qưá trình phun vữa bêtỏng, chất lượng gia cường plìỊi ihuộc vào chuyên môn nmrời thao tác. Bêtông phun, theo nguyèn tăc là inột phần của vò dường hẩm hỗn hợp xây dựng bằng phương pháp mỏ đổ mớ đường hầm theo từns phán \'à được sử dụng kết hợp với neo và cung vòm gia cường đất trong điéu kiện địa chải cổng trình thay đổi nhiều - Irong đất độ ẩm tự nhiên hoặc bị ngập chút íl. Bêtông thép kim (bêtông cốt ihép sợi kim) là loại bêtóng hạt nhỏ có các chi tiết thép bố trí bất kỳ Irong dạng lừng doạn dây, l-àìii, CLIỘII ihcp mảnh Đõnu cứng bòlòiig ró trong đó các dạng cốt liệu thép sợi xảy ra trong điều kiện Ihỏng ihường làm Ihay đổi về chất ở các vùng lân cận cốt thép. Đ ộ cúng phần lử dá xim ãng trong vùng tiếp xúc 1,5 -f-2 lần cao hơn so với chỉ liêu lổn tại trong khối tích cơ bản của bêtông. Khi đá ximãng bị phá hoại, các sợi Ihép nằm trong đ(3 tiếp nhận tải trọng lên mình. Cũng tương tự như vậy xảy ra khi xuất hiện những vết núl nhỏ đầu tiên. Quá tiình phân hố lại nội lực lừ đá ximăng sang các sợi thép sẽ xảv ra. So vữi bêlông thường, bctỏng sợi thép có độ bền chịu uốn cao hơn (khoảng 2 -^2,5 lần) và chịu kéo (khoảng 15 4-20%). Sợi thép đưọt sảii xuất hàno cách chặt các .sợi thép, cắt thép lấm, xử lý ' iiọc các sản pháin thép, kéo từ gương thép nóng cháy. Kích thước sợi tối ưu được xác ^ịnh dựa vào thành phần vữa, cóns iiiỉhệ sán xuất và rái chúng, các yêu cầu độ bền. Trong Ihực lế xây dựng ngầm, người la SU' d ụ n g SỢI đường kíiih từ 0,01 - 0,9mm dài 20 - 65mni. có thiết diện tròn, ôvan, Ihưon” có gừ thẳng hoặc cono. Thép dây thường có \’ếl khiu, vết xước, bề mặt gồ ghề. Lượriiz sợi Ihép trono bétông dao động trong khoảng rộna từ 0,5 - 8% ihổ tích, nhưng Iheo nguvên tắc khôno quá 30kg/m ' \’ữa. Vỏ loàn khối từ bêlổng sợi thép được tạo nên bằng phương pháp phun vữa bẽtỏng có sợi thép lên bề mặt hám đào hoặc ép trong cốp pha trong phương pháp khiên đào. IBêtông sợi thép cần được coi là vật liệu tưofng lai dế sản xuất vỏ hầm hình khối lắp ghép 70 của cống trình ngầm. Sản xuất các cấu kiện vỏ lắp ghép không có liên kết kéo từ bêtông sợi thép cho phép loại bỏ các khối có cốt thép thanh, v ỏ hầm như vậy đã dùng cho đoạn đường ngầm mêlrô ở Nauy, Ý và Đức. Kếl quả nhận được trên đoạn thử nghiệm đường tàu điện n 2,ấm M atxcơ\a và Pêtecbua là tốt. Kim loại là một trong những \'ật liệu hoàn thiện nhất đôi với kết cấu đường ngầm vì nó có độ bền cao, độ vĩnh cửu, bền cháv, xử Iv đơn giản cho phép nhận được sản phẩm có độ chính xác cao. Các chi tiết \’ỏ kun loại nhẹ đơn giản trong thao tác vận chuyên và lắp ráp trong điều kiện chật chội của xây dựna ngầm. Tuv nhiên để sản xuất các chi tiết \’ó hám, kim loại được sử dụng khá hạn chế do nó hiếm và đắt. Đối \ ới \-ỏ đườno ngầm íza \'à uiĩra các »a, người ta sử dụng gang đúc (ớ các nước khác (JÙI12 cả thép), thép cán có hình dạns và kích thước bất kỳ cũng như các sản phám (hợp kim) kim loại chế lạo sẩn. Tất cả các loại kim loại và hợp kim cần phải Ihoả mãn các yèii cầu của rO C T . Gang \’à thép đúc được sử dụng chủ VỐII cho vì lubin (các mảnh có gờ cho \'ỏ hầm lắp ghép hình \'òng). Các lấm gang dúc và thép tấm được sử dụng để cách nước, gia cường bề mật bẽn trong của các cấu kiện BTCT lắp ghép hoặc vỏ toàn khối. Từ thép tấm dày 60 - 20mm, ngưòi ta tạo nôn kết cấu hàn chịu lực phía trong các CỘI ga chôn sâu với tải trọng rất lớn tác dụng lên vỏ hầm. Tại các đường mêlrô trong nước Nga, neười ta sử dụng vì tubin sản xuất từ gang xám mác ('.M20. Gang xám có độ bền chống gí cao, có độ bền chịư nén lớn (200 MPa). Tuy Iihiên gang xám khá giòn và chịu kéo kém (60-70 MPa). Gang cường độ cao có graphít dạiiỉĩ cáu, cấu trúc tấm mác 13M 50-2, B'l 60-2 và Iỉ'l 70-3 có các đặc tính cao và đặc biệl là sức kháng kéo. Sức kháng kéo tính toán của gang cường độ cao khoảng 2,5-r3 lần kín hơn gang xám. Thép tấm có độ bền khá cao và dẻo, độ hàn tốt được sử dụng trong các vỏ hỗn hợp nhiều lớp. Từ thép tấm và thép cán người ta sản xuất các khối hộp rỗng. Bằng cách liên kết các liộp đó với nhau, người ta tạo được vỏ hầm và sau đó nhồi kín các khe rãnh bằng vữa bctông dẻo. Thép ít cácbon (hàm lượng cácbon tới 0,22%) phù hợp nhất với điều kiện làm việc của kết cấu ngầm, chúng có giới hạn chảy tới 250 MPa sức kháng kéo đứt tức thời tới 370 MPa. 71 C h ư oiig 4 CÔNG TRÌNH TUYẾN ĐƯỜNC; TÀU ĐIỆN NGẨM 4.1. ĐƯỜNG N(, \ M NỐI CÁC (; A Đường ngầm nối ga dùng dê bố trí đường chínli Iroiiu phần tuyến ngấm mêtrô. Phụ ihuộc vào số tuyến bố trí trong một dường hầm. có the là dường 1 tuyến, đường 2 tuvến. Đường ngầm 1 tuyến nối ga dùns cho tàu chuyên dộna Ihco 1 hướng. Trong đườno ngầm 2 tuyến đường được bố irí theo 2 hướne. So lượnỉi tu\'ến lóìi hơn trong một đườna ngầm đôi khi được bố trí trên các dường đặt nỏníi đc thoát tàu các hướne khác nhau trên một đoạn nào đó. Ví dụ, ớ Beclin \à ờ Nc\v York irén inột sò tuyến đườnu tàu điộn ngầm, trong một đườno hẩm dưọc bỏ trí 3 \à dỏ! khi là 4 tuyến. Phần lớn các trườno hợp, trong những đường ngầm dó có các tuyến tàu lốc ỉiành \à tuyến tàu thường. Trong phương pháp thi công kín, không phụ thuộc \'à() độ sáu dặt trong lớp đất vếu, lỏì nhất dùng đường hầm nối ga mộl tuyến kích Ihưót nhỏ xây dựng bằng khiên đào. Trong những điều kiện địa chất cỏntỉ liình ihuậii lọi (lioim dấi clá và nửa đá) dường hầm dược xây dựng bằng phương pháp mó \'à trong tiưoti” liọp dỏ. lốt nhấl dùng dường naầm 2 tuyến kinh tế hơn theo quan (liiMii tiiiMi tírh inã' t u' va, rhị phí khai thác. Trong phương pháp đào lộ thiên, lót nliàì bô tn' (lưòìin imáin 2 luyến vì đối với cônsỉ trình đường riạầm 2 tuyến noưòi ta chi đào 1 (ỉưiíiii: hám. IIìiìli 4.2: Diíò'n:Ị nỵúni lìôl ga ììiẽlro i n ọ í ĨIIXC IÌ có lltiẽì diện hình vòm 72 Hình 4.1: Đườuí’ I i g c ỉi i ì ì ì ổ i ;^LI mcĩrn một luyến có thiết diện lììiìli ìrỏn Giai pháp về 2 đườiie ngầm một tuvến trên đường nối ga hoặc một dường 2 tuyến phụ thuộc rất nhiều vào vị trí tương hỗ giữa các tuvến và sàn sân ga. Rõ ràng đường ngầm nối sa 2 tuyến phù hợp nhất với ga sàn bên sườn, đối với ga có sàn đảo tốt nhất đi đến bâng 2 đường neầm 1 tuyến. Theo nguyên tắc, loại đường ngầm nối ga không thay đổi từ ga này đến ga kia. Tuy nhicn trons giới hạn một đoạn nối ga, 2 đường ngầm 1 tuvến có thể chuyển sang một đường 2 tuyến. Điều đó có thể xáv ra trong trường hợp nếu đường nối ga kết nối các ga có các loại sàn khác nhau hoặc nếu trên tuyến phương pháp thi công được thay đổi do ihay đổi điều kiện nền đất hoặc thav đổi đặc điểm công tiinh xây dựng trên mặt đất. Mặl cál của đưcmg hầm còn phụ thuộc vào phương pháp xâv dựng. Nếu đường hầm được dự kiến xây dựng bằng phương pháp kín, xuất phát từ tính đặc biệt của phương pháp thi cóne \à điổLi kiện làm việc tĩnh học tối ưu cua \'ỏ hầm, đưcíng ngầm có thể lấy dạng tròn (liình 4 .1) hoặc dạng vòrn (hình 4.2). Dạng hình tròn là phổ biến nhất. Dạng này thoả mãn lốl nliất diều kiện làm việc của vỏ đường ngầm trong các đất vếu. không ổn định, dễ bị cuốn trôi, lao nên áp lực rất lớn theo mọi hướng và phù hợp với hình dạng khiên đào, theo nguyên lắc, có dạng hình trụ. Mặt cắt hình tròn là kinii tế klii xây dựng đường ngầm 1 tuyến. Nhiều duừntỉ tàu điện ngầm trên thế giới phần lón cũng có dạng hình tròn khi xây dựng đường ngẩm 2 luyến bằng phương pháp kín. Đặc biệt phần 1Ỏ'IÌ nliững đường ngầm nliư vậy được xâv dựne clio đưíyng mêtrô ớ Pháp (hình 4.3) nơi phầii lứn các ga có sàn sân ga bên sườii. Đối với dường ngần) 2 tuvến, mặt cắt trong dạng elíp kinh tế hon. Dạng inặt cắt như vậy hiện có đường ngầm 2 luyến ở Macxây. ớ Nhật người ta dans xâv dựng đưòlig ngầm nối ga có thiết diện dạntỉ ốnạ nhòm bằng khiên có các cơ cấu côiig lác sonỉĩ đỏi (hình 4.4). Kết cấu khiên và vỏ hầm cho phép thay đổi đều đặn vị trí tương hỗ dườno ngầm nối ga từ phương ngang sang phương đứng khi mở hẩm trong điều kiện xây Iiinh 4.3: Tlúêì diện đường ngầm nối dựne chạt chội. ga 2 ỉiiyến của dỉCỜng tàu diện Ị ì g á m Pari Hình 4.4: Đường ngầm nối ga 2 ĩuyếìĩ thiết dỉệỉì hình ống nhòm (Nhật Bản) 73 Hình 4.5: Sự ỉhav dôi vị trí ỉương hổ các ĩuyếiì iroìỉg ỉììật bãììíị và mật cỉứiig khi tĩiàcỉirờỉìg Ỉìơỉìỉ 2 Ịuyếii dạng ổng ỉìỉỉòỉỉì hang kỉticỉi. 1. nhà; 2. móng cọc; 3. inạng kỹ thuật ngầm đô ihị; 4. dường ngám mẽtrô 2 luyến Hinh 4.6: Đường ngẩm nối ga mêĩrô một íuyếìì ĩhỉếĩ diện hình cĩỉữnỉiậĩ Khi mở hầm bằng phương pháp lộ thiên, tốt nhất sử dụng đường ngầm nối ga kinh tế dạng thiết diện chữ nhật. 4.2. HÌNH DẠNG BÊN TRONG CỦA v ở ĐƯỜNG NGẦM N ố l GA Sau khi quyết định được dạng mặt cắt ngang của đường ngầm nối ga, người ta xác định kích thước tối thiểu hình dạng bên trong của vỏ hầm. Các kích thưóc này phụ thuộc \'ào khuôn khổ của các đoàn tàu đi lại trên tuyến đường inêtrô và tương ứng với khuôn khổ của cơ cấu tiệm cận. Trên các đường tàu điện ngầm trong nước Nga khuôn khổ của cơ cấu tiệm cận được xác định tương ứng với hình dáng mặt cắt ngang đường ngầm nối ga (xem mục 1.3). Đối 74 \'ới đường ngầin có thiết diện hình tròn, khổ của cơ cấu tiệm cận được lấy là và đối vói r hiêì diện hình chữ nhật - “ C^,JU ” (C - cơ cấu, M - m êtrô, K - dạng tròn, n - dạng chữ nhật), llieo các tiêu chuẩn hiện hành, các kích thước “C|Vik” ” dùng cho cả các đoạn đường cong bán kính > 200m. Klii d ự lính kích thước chu vi bên trong vỏ hầm, người ta cố gắng miêu tả đều đặn chu tuyến biên với tiệm cận lớn nhất tới chúng. Trong đó cần phải dự kiến khe hở A| = ICiOmm cho sự sai lệch khả dĩ hình dáng bên trong của vỏ hầm thực so với chu tuyén ll' ic’t k ế khi gia công kết cấu cũng như biến dạng khả dĩ kJii chất tải. Xét đến điều đó. đường kính tối thiểu bèn trong vỏ hầm đường ngầm nối ga dạng tròn trên đường tàu điên niỉám trong nước Nga lấy bằng 5100mm (hình 4.7a). Trcn các đườno tàu điện nơầm thế giới, dường kính bèn trong của đường ngầm nối ga rất khác nhau vé giá trị. Ví dụ, ờ Anh bằng 3.57m, ở Đức - 6,2m , ỏ' Pháp - 4,64m , ở Nhật 4.3m. Kích ihước mặl cắt đường ngầm nối ga có thể khác nhau cả trên các tuyến khác nhau của một đô thị. Một trong những luvến mới nhất ở Nhật dài 28,8km với 26 ga được thicl kẽ \'ới khổ đoàn tàu nhỏ hơn (2 ,5 X 3 ,1 5 m thay c h o 2 ,8 X 4 ,lm ) . N h ờ vậy thiết diện đườna rm ẩm nối ga 1 tuvến thông thuỷ giảm khoảng 50% so với tuyến đang khai thác, còn ihẽ tích của kết cấu ga giảm được 30 - 40%. Kích ihước bên trong của vỏ hầm hình chữ nhật được lựa chọn, sao cho bề mặt vó cách khổ cơ cấu tiệm cận một giá trị A, = 50-rl50mm. Giá trị A2 được chọn dựa vào loại kết cấu và diều kiện làm \ãêc của chúng (hình 4.76). Những yêu cầu như vậy được áp dụng cho cả vỏ đường ngầm nối ga, thi công bằng phương pháp inỏ. có mặl cắt dạng vòm. Trong đó hình dáng bên trong của vỏ cần tương ứng với đặc điểm tải trọng và vì vậy - các điều kiện địa chất công trình đường ngầm xây dựng trong đó. Thực tế thiết kế đã xác định giới hạn sơ bộ điều kiện địa chất, trong đó có ihé chấp nhận dạng vỏ này hay dạng vỏ khác và đưa ra một số nguyên tắc xây dựng chu tuvcn cùa chứng. Những nguyên tắc cơ bản trong đó là sự thay đổi đểu đặn trục vỏ hầm và hlnh dạng phần nâng cao của nó khi tải trọng thẳng đứng là chủ đạo. Chu tuyến bên Irong của vỏ dạng vòm được xác định bằng cách lựa chọn bán kính R |, R2,-.. Rị và các bán kính tâm tương ứng (hình 4.7b, i). Kích thước chu tuyến bên trong vỏ đường ngầm 2 tuyến được xác định bằng cách bố irí các tuyến hỗn hợp 2 khổ cơ cấu tiệm cận theo trục. Khoảng cách nhỏ nhất giữa các trục k h ổ (giữa các tuyến M ) trên đoạn đường thẳng và đường cong bán kính > 500m là 3,4m Chu luvến vỏ hầm cần được khép kín bằng vòm ngược hoặc bằng tấm máng. Hình dáng bên Irong phần dưới vỏ hầm được lựa chọn có xét đến đặc điểm của cơ cấu phía trôn đưànc. 75 A , \........ r t"' 4 LỊ1 S'" 1./ trV.____ : ' 7 ^ ..... ■ llììih 4.7: Hình dáng bén trong của rỏ đường ngầm nối ga tròn (a). clìữ nhật (6) và vò/ỉ/ (h. i) 1. chu tuyến khổ Qmk; 2. trục vỏ hầm; 3. độ cao đinh ray; 4. chu tuyến khổ C\,||: 3. trục khổ (\ii|. IRnh dáng bên trong của vỏ hầm cần lựa chọn một loại trên toàn bộ clìiéu dài nổi ga. Điều đó cho phép tiêu chuẩn hoá cơ cấu và thiết bị. Sự thay đổi hình dáng vỏ hầm có Ihê phải thực hiện chỉ do sự thay đổi quá đột ngột điều kiện địa chất cóng trình hoặc phương pháp thi công đường ngầm. Các giải pháp kết cấu vỏ hầm đường ngầm nối sa liên quan chặt chẽ với các đicu kiện địa chất công trình và đặc điểm quy hoạch đô thị trẽn tuyến. Tuy nhiên kết cấu vỏ hầm. Irước tiên được xác định bằng phương pháp thi còng đường ngam. 4.3. KẾT CẤU V ỏ ĐƯỜNG HẨM N ố l GA XÂY D ự N (ỉ BẰNG PHƯƠNÍỈ p h á p k ín 4.3.1. Vỏ hầm từ bêtòng và B TC T toàn khôi Vò hầm từ bêtông và BTCr toàn khối được áp dụng chủ yếu trong những Irưừng liợp khi đường ngầm nối ga mêtrô được xây dựng bằng phương pháp đào mỏ. Trạng thái dèo của bêtòng trong quá trình đổ tạo khả năng ứng dụng chúng trong kết cấu có dạnc và kích thước bất kỳ. Xuất hiện khả năng thi công vỏ đường ngẩm từng phần Ihco tiến độ mở mặt cắt ngang của hầm đào, xây dựng nhũng mối nối phức tạp với các cóim trình khác trên tuyến. Kết cấu từ bêtòng và BTCT toàn khối cho phép thích ứng dỗ dàng với các điều kiện xây dựng khác nhau không cần thav đổi nhiều quá trình còng nghệ. Khá 76 năng chịu lực của vỏ hầm thay đổi do thay đổi hình dáng cấu tạo, kích thước mặt cắt hoặc cốt thép gián tiếp của nó. Đường ngầm nối ga giai đoạn đầu xây dựng đường tàu điện ngầm Matxcơva trong điềư kiện địa chất công trình và địa chấl thuỷ văn phức tạp đã được xây dựng bằng phương pháp đào mỏ với vỏ hầm làm từ bêtỏng toàn khối. Lớp gián cách nước bên trong được giữ bằng lớp áo BTCT. Khai thác nhiều năm những đường ngám đó đã chứng minh độ tin cậy và độ bền lâu dài của các vỏ hầm đó. Tuv nhiên kv thuật và công nghệ mở hầm và đổ bêtông thời gian đó không cho phép tăng tiến độ thi công đường ngầm, v ỏ hầm lúc đó rất lớn và rất tốn kém (hình 4.8a). Mức độ hiện đại của công tác xây dựng đường mêtrô trong nước Nga cho phép ứng d ụ n s \’ỏ hầm từ bêtông toàn khối trên cơ sớ kỹ thuật nãng suất cao và công nghệ mới cho các đường tàu điện ngầm nước Nga xày dựng trong đất đá và nửa đá có mức độ nứt nẻ khác nhau. Điều đó cho phép sử dụng khiên đào hầm liên hợp, ứng dụng công nghệ NATM. Các thành phần bêtông cường độ cao có hiệu quả và khả năng chống thấm cao đã được sản xưất cho các vỏ hầm toàn khôi. Loại vỏ hầm từ bêtông và B TC r được xác đinh bằng hình dạng và các kích thước đặc trưng mặt cắt ngang của chúng. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự lựa chọn loại vỏ hầm như vậy, chúng có Ihể thay đổi rất nhiều Ihco tuyến đường hầm. Những yếu tố đó là độ sâu dặt đưcíiig ngầm, đặc tính độ bền và biến dạng của đất, đặc điểm và mức độ khe nứt của khối đất đá, mức độ ngập nước. Tổ hợp các yếu tố đó rất khác nhau, yêu cầu mỗi trường hợp c ó m ột hư ớ ng đi riêng khi thiết k ế kết cấu vỏ hầm từ b êtô n g liền khối. Trong các đất đá ít nứt nẻ không ngập nước, có hệ số kiên cô' theo Protodiakonov f = 8 ^ 10, khi trong lúc m ở hầm khối lượng thể tích đất bị phá vỡ đối với phần vòm hầm đào dự đoán không lớn thì không cần đổ bêtông vỏ hầm theo toàn bộ chu vi đưcíig hầm. Trong trường hợp đó chỉ cần xây dựng kết cấu chịu lực theo dạng vòm thoải tựa lên đất (hình 4.86). Để ngăn ngừa tránh khỏi phong hoá và bong các lớp đất đá cục bộ, thành hầiĩi đào được ốp bằng bêtông phun dàv từ 5 ^ lOcm. V òm có thể có độ cứng không đổi hoậc thay đổi. Trong trường hợp thay đổi, bằng cách tăng chiều cao thiết diện chịu lực của \'òm từ khoá (H 3 = 200 -ỉ- 300 mm) đến chân vòm (Hn = 400 4- 500m m ) sẽ đạt được dộ ổn định kết cấu lóìi và giảm ứng suất trong nền đất dưới chân vòm. Theo nguyên tắc, chãn vòm nghiêng với mặt phẳng nằm ngang một góc a = 15 ^ 20“ sao cho nội lực cân bằng trong chân vòm hướng vào phía trong khối đất. Để tăng ổn định chân vòm, tốt nhất xây dựng m ấu lồi - m ép bảo vệ rộng 0,2 ^ 0.3m. Trong đất đá nứt nẻ kém ổn định (f = ố ^ 8), kết cấu chịu lực cần được gia cường trên toàn bộ chu vi và vỏ hầm trở thành dạng vòrn nâng (hình 4.8b). Trong phần vòm, chiều dày \’ỏ được lấy Hcb = 300 ^ 350mm. Để giảm chiều dày thành vỏ, tại độ cao chân vòm, người 77 ta xây dựng phần mở rộng (hình 4.8i). Theo mức độ giảm đặc tính độ bền của đất (f <4) \'à tăng cả áp lực đứng lẫn áp lực ngang lên \'ỏ, thành vỏ \'à phần máng được tạo dạng đường cong (hình 4.8Ô). Vòm ngược ngăn ngừa sự chuyển vị của tường dưới tác động của áp lực bên, phân bố áp lực đứng lên diện tích lớn và tiếp nhận áp lực từ phía dưới. Ngoài các kết cấu vỏ đường ngầm nối ga đặc trưng nhất lừ bêtông toàn khối nêu trên, hiện tồn tại, đang xây dựng và đana thiết kế các loại khác, tính đặc biệt của chúng liên quan đến các điều kiện xây dựng cụ thể. Ví dụ, trong các đất đá và nửa đá nứt nẻ kém ổn định trong thực tế xây dựng đường ngầm ở nước ngoài, người ta ứng dụng vỏ hầm hỗn hợp mang tên tác giả tạo ra dây chuyền công nghệ hệ chống Bernonđa. vỏ hầm như vậy kết hợp được các chức nãng hệ chống tạm thời và lâu dài. 'P. {) Hình 4.8: vỏ đường ngầm I tuyến lừbêtông toàn khối a. giai đoạn đầu của đường tàu điện ngầm Matxcơva; 6 . vòm thoải tựa lên đất; b, i, vòm nâng: 1. áo BTCT; 2. vỏ hầm từ bêtông toàn khối; 3. bêtông phun; 4. bêtông nền cứng của đường chạy; 5. chu vi khổ Cmic Kết cấu hệ chống là khiên cốp pha thép bố trí theo chu tuyến hầm đào với khe hở 150 - 200m m và cốt thép tấm được bêtông hoá (hình 4.9). M ỗi khiên được thực hiện từ tấm thép dày 2 ^3mm. Trong đó bằng cách dập tạo nên các khe hở và uốn cục bộ. Các khiên đục lỗ như vậy được đặt sau cung giá vòm lắp ráp. Khoảng không giữa các khiên và bề mặt hầm đào được nhồi vữa bêtông dẻo, chúng thấm vào các khe của tấm trong quá trình 78 rung 'à toàn khối hoá cốp pha tấm, đảm bảo độ dính kết của nó với bêtông trên toàn bộ bề m à tiếp xúc. Sau khi kếl thúc công tác bêtông, bề mặt bên trong của vỏ hầm BTCT toàn Ihối tạo nên bằng cách đó cùng cốt thép tấm được phủ một lớp bêtông phun coi như Iqo bảo vệ chống gỉ cốt thép. A -A iQGDOOODDQDraiOO 5 O í l O e i H ũ ũ i M i D O D ẶÌQŨÍIDODŨOAEMDIIIIIDỊI OODũaũilDOũDmHlĐliD s-' B V A Hình 4.9: v ỏ hầm có khiên thép cốp pha Bcrnoncia ịa) và các mảng khiên (6). 1. chu vi khổ Cmc; 2. tấm dập sẩn; 3. bêtông toàn khối; 4. bétông phun; 5. đoạn được phủ chồng các khiên bêh cạnh; 6 . chốt lắp ráp. Cá: vỏ hầm từ bêtông toàn khối được xây dựng cả khi mở hầm bằng phương pháp khièn đào. 'lYong trường hợp này nó được gọi là vỏ hầm ép - toàn khối vì nó dược tạo nèn bmg cách ép vữa bêtông tươi đổ sau cốp pha vòng. Ép được tiến hành bằng lực của trụ thi,ỷ lực khiên theo hướng trục đường ngầm. Đã có đề xuất ép vữa bêtông theo hướng tâm. Di đầu trong việc xử lý tổ hợp cơ cấu và công nghệ thi công vỏ hầm - ép toàn khối để xà' dựng đường ngầm nối ga là những chuyên gia nước Nga. ƯL điểm của vỏ hầm ép - toàn khối là khả năng sử dụng chúng trong khoảng rộng cúa đ.ều k iện địa ch ất cô n g trình - trong nền đất độ ẩm lự n h iên bất kỳ có khả năng kliáng lại vữa bêtông trong quá trình ép chúng, v ỏ hầm như vậy tiếp xúc chặt chẽ với ncn đít xưng quanh tạo điều kiện tốt hơn cho tác động tĩnh của hệ “vỏ hầm - đất” và giảrn iộ lún bề mặt khá nhiều. Trong trường hợp đó không cần thiết phải bơm vữa xi mãng giai đoạn đầu và kết thúc sau vỏ hầm N'à loại Irừ được công tác cách nước mối nối vốn c;-n thiết cho vỏ hầm lắp ghép. Như vậy, toàn bộ công tác m ở hầm được tập trung ở vùng gương hầm. Tổ hợp mở hầm để lại sau mình đường hầm đã được chuẩn bị đầy đủ cho việc lắp rái các thiết bị cố định và lắp đạt cơ cấu phía trên của đường tàu điện ngầm (hình 4.10). Công nghệ này giảm được mức độ nặng nhọc so với xây dựng đường ngầm có vỏ lắp ghép 15 -^20% . Mức độ tiết kiệm thép trên 1 mét dài đường ngầm đạt tới 200kí;. Các lổ hợp khiên cơ giới ngày nay dược chế tạo đế mở hầm đường tàu điện ngầm cho pliép nhận được vỏ hầm ép - toàn khối dàv 250 - 300mm. 79 Nhược điểm chính của vỏ hầm ép - toàn khối là dộ bcn nứt bêtông k h ô n s cốt thep thấp và kết quả là dễ thấm. Điều đó thu hẹp \'ùng ứna dụng của vỏ hầm loại nàv. ứng dụng bêtông sợi thép tăng độ bền chống nứt cho \ ò hầm ép - toàn khối lẻn rất nhiều. M ột trong những con đường giải quyết \’ấn đề nàv có thể là kiến nghị tạo nên vỏ hầm bêtông 2 lớp có lớp cách nước trung gian trên cơ sớ còng nghệ hiện có. Lớp ngoài cúa \-ỏ như vậy được làm từ bêtông ép - toàn khối và được coi là kết cấu chịu lực chính, tiếp nhận áp lực mỏ. Trên bề mặt phía trong của nó phủ một lớp nhưa pôlime cách nước bằng phương pháp cơ giới hoá. Lớp vỏ bên trona cách nước, liếp nhận áp lực thuỷ tĩnh và tải trọng thường xuyên của mạng kỹ thuật đường tàu điện Iigầm. Vỏ hầm BTCT toàn khối chi nên dừng cho đưòiig ngầm 2 tuyến xây dựng trên đoạn có áp lực mỏ lớn hoặc trên các đoạn đường làu điện ngầm bố trí ở các vùng động đất mạnh, do điều kiện gia công cốt thép chật chội và thi công gặp nhiều khó khãn. Hình 4.10: Vo' dườìiíị ììựun nối va hctóníị ép - loùn khối a. dạng chung; 0 . kết câu. 4.3.2. Vỏ hầm hỗn hợp sử dụng bêtỏng phun D ựa v à o đ iều k iện địa chất c ô n g trình của nền đất klii xáỵ dựng đườno n g ầ in nối ga, có thể áp dụng các kết cấu vỏ hầm khác nhau lừ bèlõng phun (hình 4.11): - Lóp phủ bêtông phun; - Lớp phủ bêtông phun kết hợp với BTCT hoặc neo lliép bọc pỏlime; 80 - Lớp phủ bêtông phun kết hợp với cLing vòm kim loại; - Vỏ 2 lớp bao gồm vỏ hỗn hợp bêtỏng phun ban đầu và bêtông toàn khối thứ 2. Trong tất cả các loại vỏ nêu trên, bêtông phun được rải trên lưới thép. • Lớp phủ bêtông phun. Trong đấl đá ít nứt nỏ có thể có các lớp bong hoặc vỡ iở cục bặ không lớn về mặt thể tích. Trong những điều kiện đó, tạo nên vỏ ốp dày 50 - 70mni theo hình dáng chu vi hầm đào là đủ. Trong các đất có độ kiên cố trung bình (f = 6 -^8) bêtông phun được chèn sâu và làm phẳng những mấp mô lớn trên bề mặt hầm đào với mục đích phân bố ứng suất trên toàn ch u Ví củ a nó. T rong trường hợp đó bêtông phun được thực hiện th eo 2-^3 lớp và ch iều dày vó ỗ| tại chỗ nhồi sâu đạt tới 100 H- 120mm (hình 4.1 la). Để tạo nên kết cấu chịu lực. chicu dày vỏ cần tăng đến 15()mm hoặc cho thiết diện thay đổi theo dạng kết cấu sườn. Kếl cấu này được tạo nén lừ các sườn, luân phiên nhau theo chiều dài đường ngầm, rộng L = 0,5 -i-0,8m có chiều dàv lớp khác nhau (hình 4.115). Tãng khả năng chịu lực vỏ bẻtõng phun bằng cách tiếp tục tãng chiều dày là không nên. • Lớp phủ bẽíông phun kết hợp neo BTCT hoặc thép bọc pôlyme. Trong đất nửa đá \ à đá nứt nẻ m ạnh cần chuyển sang vỏ hầm hỗn hợp. v ỏ loại này cấu tạo từ lổfp khoáng vật gia cường bằng neo và bêlóng phun (hình 4.1 Ib). Mỗi cấu kiện vỏ thực hiện một chức nàng nhất định còn kết câu được tạo nên irong tổ hợp có khả năng đảm bảo ổn định hầm đào trong đấl đá phá loại mạnli. Các nco lién kết các lớp đất riêng biệt với nhau sẽ tăng lực dính kết và ma sát giữa các khối đấl nứt nẻ. Kết quả là gần chu tuyến hầm đào, vòm đất chịu lực được tạo nôn có kliả nãng liếp nhận áp lực các lớp đất phía trên. Bêtông phun liên kết đất lân cận chu vi hầm đào ngăn ngừa phong hoá của chúng và liêp nhận phần lớn áp lực mỏ. • Lóp phủ bétỏng phun với cung vòm thép. Trong các đất nửa đá vỡ vụn và kém ổn định, kết hợp với bêtông phun tốt nhất sử dụng vì chông hình cung (hình 4 .1 1 .i). Trong trường hợp này hiệu quả nhất là sử dụng cung hàn ô lưới từ thép định hình. Điều đó đảm bảo chi phí kim loại thấp, tãng chất lượng liên kết cung khi rải bétông phun và do đó đảm bảo khả năng chịu lực vì chống hỗn hợp cao. Bêtông phun được rải theo lớp dày 50 - 150mm trong thành phần lớp làm phắng và neo giữa các cung vòm. Trong các đất phá hoại mạnh, chiều dày phủ được tăng lên tới 250mm, trong đó do kết quả liên kết các cung, kết cấu BTCT khối lớn được tạo thành. Khi sử dụng vỏ hầm bêtông phun hỗn hợp trong đất yếu cần tạo nên kết cấu khung kín. ở giai đoạn ứng dụng kết cấu nhẹ từ bêlông phun cần đặt yêu cầu cao hơn về việc nghiên cứu đặc tính độ bền và biến dạng khối đất xung quanh hầm đào. Cần thiết phải phàn tích kỹ cấu tạo kiến trúc của nó (inức độ nứl nẻ. tần số và hướng vết nứt, lực dính 81 và ma sát theo bề inặt vết lộ). Nhữna số liệu đó cần có không những ớ giai đoạn khảo sái địa chất công trình mà, đặc biệt quan trọníỉ trong quá Irình nió hầm. Sau mỗi bước đào cần phái xem xét kỹ lưỡng hầm đào và \'ỏ hầm, đo đạc sự hư hỏng khả dĩ cùa nó và phân tích kỹ các nguyên nhân gày nôn các hư hỏng đó. Những tài liệu đó phài là nhữiig tài liệu cơ bản ban đầu khẳng định định tính hữu ích của việc áp dụiig đồ án đề xuất vổ \ ỏ hầm bêtông phun hoặc làm tài liệu xuất phát để đưa vào những thay đổi cần thiết trong kếl cấu. Hình 4.l i : Các kcí cấii V(’) cĩỉtờỉìị^ ngchn ỉìối !ài( diện ììgáììì íừ hcíòNíỊ phuỉì oJ vờ kếf hợỊ) \'(yị neo — ^ ■ y / -^ - 1 1' ’ ’ ...^ (bì và C iiììịị vòm ị ị}. 1. chu VI khổ C\ịk; 2 . neo ; 3. lưới thép; 4. cung thép ỏ lirói. • Vỏ hầm hỗn hợp 2 lóp. Trong thực tế xây dựng đường tàu điộn nsầm ircn thế giới, tại nhũne vị li í. nơi đường naầm nối sa đi qua nền đất c ó đ ộ kiên c ố trung bình hoậc vếu (\'í du đất cát hoặc đá phicn sói cOne như cát - sỏi sạn). \'ò hẩm hỗn hợp 2 lớp xây dựns ihco cònií nghệ thi còĩìiỉ. đường ngđm mới của Ảo (NATM ) được sử dụn^ rộim rãi. v ỏ hầm dược xây dựng ihco giai đoạn. Tlieo tiến độ mứ hầm, mái \'à thành hỏn được gia cường bầne hètôns phun kôt họp vói neo hoặc cung vòin. TTiực hiện các chức năng lạm ihời, vì chỏng đó trona giai doạiì sau sẽ là một phẩn trong vỏ hám cố định và vì vậy chúng được gọi là vỏ hầĩP. giai cloạn đầu. Có đù độ incm dẽo, vì chống bêlóng phun có khà năng biếíi dạng tôì, khỏnu cho phép phân lóp đấl trên chu luyến hầm đào, kếí qua là 82