Целесообразность строительства протяженных скоростных подземных автодорожных тоннелей для разгрузки магистралей г. Москвы

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ «НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 99» МОСКВА, МГГУ, 25.01.99 - 29.01.99_______

В.А. Субботин, С.С. Лихтерман, проф.,д.э.н, Л.Н. Троицкий,

МГГУ МГГУ МГГУ

Целесообразность строительства протяженных скоростных подземных автодорожных тоннелей для разгрузки магистралей г. Москвы

В настоящее время в центральных районах Москвы сложилась серьёзная дорожно-транспортная ситуация. Быстрый рост города, развитие жилищного и коммунального строительства, значительное повышение уровня автомобилизации вызывают серьёзные транспортные проблемы. Дальнейшее развитие транспортной системы в Москве, координация работы всех видов транспорта неразрывно связаны со строительством и реконструкцией дорожнотранспортной сети [1].

В городских условиях применяют следующие искусственные инженерные сооружения для увеличения пропускной способности дорожно-транспортной сети: наземные автомагистрали, эстакады и подземные тоннели. В связи с тем, что центр города внутри Садового кольца представляет собой исторически-сложившийся архитектурный ансамбль и свободных площадей для строительства наземных автомагистралей изыскать практически невозможно, то остаётся использовать подземные тоннели либо эстакады.

Строительство транспортных тоннелей во многих случаях оказывается предпочтительнее эстакад, особенно при выпуклом рельефе местности. Наличие частых колебаний продольного профиля магистрали вызывает дополнительные транспортно-энергетические затраты на преодоление автомобилями чередующихся подъёмов и спусков, нарушает условия движения транспортных средств. По этой же причине, при строительстве тоннелей, в центральных районах города целесообразно создание протяженных автотранспортных тоннелей, дублирующих основные грузонапряжённые магистрали.

Развитая сеть достаточно протяженных тоннелей способна обеспечить транзитный пропуск значительных транспортных потоков через центральные районы города, где концентрируется большое количество автомобилей и велики пешеходные потоки. Кроме того, эффективность автотранспортных тоннелей в значительной степени возрастает при совмещении их с другими подземными сооружениями: подземными автостоянками и гаражами, торговыми комплексами и складами.

Сопоставление вариантов наземных эстакад и подземных автомагистралей свидетельствует о ряде преимуществ подземных решений. Подземные автомагистрали требуют отвода городских территорий только в местах въездов и выездов на поверхность земли, а также над вспомогательными сооружениями, что примерно в петь раз меньше, чем при прокладке эстакад.

Сеть автотранспортных тоннелей глубокого заложения обеспечивает удобства населению города и повышает условия безопасности движения. При этом происходит полное разделение автомобильных и пешеходных потоков, освобождаются значительные городские территории, становится более доступной, свободной и удобной наземная улично-дорожная сеть, улучшаются архитектурно-планировочные и градостроительные условия. Преимущества подземных автомагистралей перед наземными эстакадами возрастают в связи с дальнейшим повышением стоимости городских земель и интенсивным развитием технологии тоннелестроения.

Кроме того, большим преимуществом подземных трасс является защищенность от атмосферных осадков и обледенения, стабильность теплового режима и мини-

мальная влажность воздуха, что практически невозможно достичь при сооружении наземных эстакад. Следовательно, отпадает необходимость применения соли, которая является основным источником быстрого коррозирования кузовов автомобилей и металлических узлов конструкции инженерного сооружения.

При установлении экономической эффективности тоннельного строительства, помимо стоимостных показателей, необходимо принимать во внимание социальные и экологические факторы, которые не всегда можно представить в денежном выражении. Однако именно эти факторы во многих случаях оказывают решающее значение на выбор того или иного искусственного инженерного сооружения.

Автотранспортные тоннели в городах играют положительную роль в охране и оздоровлении окружающей среды. Они высвобождают значительные городские территории, способствуют повышению безопасности движения транспорта и пешеходов, улучшают санитарногигиеническое состояние воздушного бассейна, снижают уровень шума и вибрации. Использование наземных эстакад не позволяет получить подобного эффекта.

Освободившиеся территории могут быть использованы для создания скверов, зелёных насаждений, «без автомобильных зон». Это относится в первую очередь к центральным районам города, имеющим наибольший дефицит в свободных территориях, плотную, исторически-сложившуюся застройку и сильно загруженным транспортом. В последние годы во многих городах мира наметилась

Рис. 1. Трассы автодорожных скоростных попарнопараллельных тоннелей

тенденция строительства тоннелей, предназначенных специально для защиты окружающей среды от вредных воздействий автомобильного транспорта, для сохранения целостности территорий и архитектурного облика городских районов, исторических и культурных памятников, зелёных массивов, водоёмов и пр.

Создание в городах транспортных тоннелей, оборудованных системами искусственной вентиляции, снижает уровень загазованности и запылённости воздушного бассейна. Тоннели для развязки движения в разных уровнях исключают сложные пересечения транспортных потоков, улучшают условия движения и тем самым уменьшают объём газовыделений на единицу расстояния. Кроме того, сокращение перепробегов автомобилей благодаря наличию

тоннеля приводит к снижению выделения выхлопных газов.

Строительство автотранспортных тоннелей способствует защите городской среды от шума и вибрации. Во многих районах крупных городов уровни шума и вибрации превышают допустимые нормы, причем до 90% шума и вибрации генерируют средства наземного транспорта. Применение специальных технологий и материалов при сооружении транспортных тоннелей позволяет снизить уровень шума в тоннелях до 70 дБА, а на поверхности земли не более допустимого нормами предела.

Была создана поточная технология интенсивного сооружения и экологически безопасная эксплуатация подземных скоростных автодорожных тоннелей для разгрузки транспортных магистралей Москвы [2].

Тоннели должны быть прямолинейными в плане и иметь въезды и выезды на улицы города через 2-3 км. Глубина заложения автодорожных тоннелей 50-70 м. Их трассы будут проходить под тоннелями Метрополитена. К автодорожным тоннелям должны примыкать подземные комплексы выработок с хорошей архитектурой. Здесь будут располагаться магазины, склады, зоны отдыха, а также подземные гаражи и автостоянки. Подземные комплексы, примыкающие к трассам автодорожных тоннелей, должны иметь выходы на станции метро, что позволит гражданам города, оставив автомашину в подземном гараже или на подземной автостоянке, добраться в любую часть города на метро. Большим преимуществом содержания автомобилей в подземных гаражах является стабильность теплового режима, минимальная влажность воздуха, а следовательно, безопасность и долговременная сохранность автомобиля.

Совместно с НИИгенпланом города Москвы выбраны трассы протяженных автодорожных тоннелей, которые должны разгрузить наиболее нагруженные магистрали города (рис. 1). Трассы представлены двумя попарнопараллельными автодорожными тоннелями с двухполосным (рис. 2) и трехполосным (рис. 3) односторонним скоростным движением транспортных средств в каждом тоннеле.

В настоящее время ведется предпроектная проработка всех вопросов, связанных с сооружением и эксплуатацией этих тоннелей.

Для разгрузки Ярославского шоссе, проспекта Мира, Садового кольца, центра Москвы, Ленинского проспекта, трассы тоннелей будут выходить на Ярославское шоссе, за автодорожным мостом через железную дорогу у платформы Северянин Северной железной дороги и на Ленинский проспект у пересечения его с Ломоносовским проспектом. Длина одного тоннеля 17630 м., второго - 17500м

193

Рис. 2. Поперечное сечение двухполосного тоннеля

Рис. 3. Поперечное сечение трехполосного тоннеля

Для разгрузки Ленинградского проспекта. Садового кольца, центра города. Волгоградского проспекта, трассы автодорожных тоннелей будут выходить на Ленинградский проспект у станции метро Сокол, а на Волгоградский проспект у станции метро Выхино. Длина одного тоннеля 17000м, второго - 17750 м.

Предложенная технология позволяет за счет быстрого механи-

зированного возведения временной секционной арочной крепи большой несущей способности из холодногнутого сварного коробчатого профиля, увеличить коэффициент машинного времени работы комбайна до 0,8-0,9 против существующего в современных технологических схемах

0,2-0,3 и достичь скоростей сооружения готового тоннеля свыше 500 м. в месяц [3].

Эта технология позволяет индустриально гидроизолировать монолитно-железобетонную обделку сплошной наружной гидроизоляцией и, следовательно, предохранить её от агрессивного воздействия вод и продлить срок её безремонтной службы.

1) Предусмотрен оперативный контроль вертикальных просадок и усилий срабатывания предохранительных клапанов гидравлических элементов секций временной арочной крепи. Данные об этих параметрах будут непрерывно поступать в память ЭВМ и фиксироваться. Обработка этих данных в автоматическом режиме позволит оперативно получить расчетную схему монолитно-железобетонной обделки применительно к конкретным горно-геологическим условиям.

Для внедрения этой поточной технологии разработаны техниче-I ские задания на разработку и освоение продукции на комплекс машин, обеспечивающих ее бесперебойное функционирование:

1) проходческий комбайн (ПК-850);

2) установка для гибки холодногнутых коробчатых профилей и проката;

3) портальная технологическая платформа;

4) секционная механизированная опалубка для возведения бетонного слоя бетонно-железобетонной обделки;

5) механизированная опалубка для возведения железобетонного слоя бетонно-железобетонной обделки;

6) механизированные портальные леса для монтажа арматурных каркасов в своде и стенах тоннеля.

Технические задания согласованы с Малаховским экспериментальным заводом и ЦННИпод-земмашем.

Таблица составлена в ценах 1984 года с повышающими коэффициентами в цены 1998 года.

Как видно из таблицы, стоимость строительства протяженных скоростных подземных автодорожных тоннелей с использованием поточной технологии интенсивного

Затраты на сооружение 1 километра двухполосного и трехполосного автодорожных тоннелей

Наименование основных работ и затрат Общая стоимость

Двухполосный тоннель Трехполосный тоннель

Номинал, руб. Удельный вес, % Номинал, руб. Удельный вес, %

Прохождение комбайнами горизонтальных выработок. 11610100 18,1 17523700 20,7

Установка и демонтаж временной секционной крепи в горизонтальных выработках 3677940 5,7 5986080 7

Крепь металлическая арочная из холодногнутого сварного квадратного коробчатого профиля 1297738 0,2 395250 0,5

Установка арматуры в тоннелях 11564800 18 7642520 9

Устройство обделки из монолитного железобетона 14162600 22,1 21428000 25,3

Устройство дорожного покрытия 6547280 10,2 2812010 3,3

Общая стоимость строительства 63982300 84586700

сооружения тоннелей почти в два раза ниже чем при использовании передовых зарубежных технологий, в частности при применении новоавстрийского метода сооружения тоннелей средняя стоимость строительства одного километра двухполосного тоннеля составляет от 30 миллионов долларов и выше. [4]

Для примера можно привести новый отрезок скоростной дороги для автомобильного движения, проходящей свыше 15 километров в тоннеле под дном Токийского пролива и по мосту над ним, открылся 18 декабря 1997 года. Он связал напрямую промышленный центр Кавасаки, расположенный к югу от Токио, и город Кисарадзу в соседней префектуре Тиба. На строительство этого уникального сооружения ушло 8 лет и затрачено 1,5 трлн. иен (около 11,5 млрд. долл.). Теперь от Кавасаки до Ки-сарадзу, минуя объездную дорогу вокруг залива длинной около 80 км, на машине можно будет доехать за считанные минуты. Однако за удовольствие прокатиться по новой трассе в один конец в течение первых пяти лет ее эксплуатации водителям легковых автомо-

билей придется платить по 4 тыс, иен (31 доллар). Тем не менее, по расчетам руководства государственной Корпорации скоростных дорог Японии, ежедневно ее услугами будут пользоваться около 23 тыс, автомобилистов [5].

Для строительства тоннелей для разгрузки магистралей г. Москвы создается консорциум "Stream" с привлечением банков, проектных и научных организаций, заводов и так далее. Окупаемость этого проекта будет осуществляться за счет платного проезда по тоннелям, сдачи в аренду подземных комплексов примыкающих к трассам автодорожных тоннелей. Кроме того для частичной окупаемости этого грандиозного строительства предполагается реализация строительных материалов попутно добываемых в процессе сооружения тоннелей. Для определения отдачи от инвестиций в данный проект можно воспользоваться следующей формулой:

Д=(ДП-(3-А)-Н)(1+к), где: Д - доход от инвестиций; ДП -денежные поступления от платы за проезд по тоннелям и арендных платежей за подземные комплек-

сы; 3 - совокупные затраты; А -амортизационные отчисления; Н -налоговые платежи; (1+ к) - дисконт будущей стоимости инвестиций; к - величина доходности инвестиций; п - число стандартных периодов времени коммерческого оборота инвестиций.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Маковский Л.В. "Проектирование автодорожных и городских тоннелей," - М.: "Транспорт", 1993.

2. Субботин В.А. Поточная технология сооружения и экологически безопасная эксплуатация автодорожных тоннелей для разгрузки Садового кольца. "Неделя горняка-97."- М.: МГГУ, 1997. с. 96-100.

3. Субботин В.А. Технология и оборудование для изготовления арочных крепей из холодно-гнутого замкнутого сварного коробчатого профиля. "Мировая горная промышленность" №4 1997. с. 55-56.

4. Меркин В.Е., Маковский Л.В. К оценке стоимости транспортных тоннелей. Приложение к журналу "Подземное пространство мира". Выпуск 3-4 1993., М.: "ТИМР"

5. «Подземное пространство мира». №1, 1998., М.: «ТИМР».

© В.А. Субботин, С.С. Лихтерман, Л.Н. Троицкий

193

і 90