автореферат диссертации по строительству, 05.23.15, диссертация на тему:Автотранспортные тоннели в дельте реки Невы

На правах рукописи

ЛЕДЯЕВ Александр Петрович

АВТОТРАНСПОРТНЫЕ ТОННЕЛИ В ДЕЛЬТЕ РЕКИ НЕВЫ

05.23.15 — Мосты и транспортные тоннели

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

1996

Работа выполнена на кафедре «Тоннели и метрополитены» Петербургского государственного университета путей сообщения.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор . ВАУЧСКИЙ Николай Павлович;

доктор технических наук, профессор ДЕМЕШКО Евгений Андреевич;

доктор технических наук, профессор МЕРКИН Валерий Евсеевич

Ведущая организация — АО «Научно-исследовательский проектно-изыскательский институт Ленметрогипротранс».

Защита состоится 29 февраля 1996 г. в 13 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 114.03.04 в Петербургском государственном университете путей сообщения по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9, аудитория 3-237.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ПГУПС.

Автореферат разослан 26 января 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета докт. техн. наук

С. Р. ВЛАДИМИРСКИЙ

-- ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

В современном крупном городе развитие внутренних транспортных связей между отдельными районами имеет крайне важное значение. К городскому транспорту в этой случае предъявляют требования оптимальной и безопасной скорости доставки грузов и пассажиров, минимальных затрат зрэмени на ожидание транспорта, максимального снижения уровня загрязнения окружающей среди и шума от движущихся транспортных средств.

Удовлетворение перечисленных требований в значительней степени зависит от рациональной маршрутизации и интенсивности движения городского транспорта. Применительно к автомобильному транспорту (а на сегодняшний день на его долю падает наибольшая нагрузка от внутригородских перевозок) можно также добавить, что ' оптимальная маршрутизация в свою очередь определяется пропускной способностью удачней сети города.

В городах с исторически слоившимся центром, ценным в архитектурном и градостроительном отношении и с уже определившейся уличной сетью, наиболее узким местом является транзитный проезд центра города ввиду сравнительно небольшой пропускной способности згой части уличной сети. Особую остроту проблема совершенствования транспортной системы приобретает для центра С.-Петербурга. охватившего территорию более 150 кв.км. По данным департамента транспорта насчитывается около 60 пересечений автомагистралей, пропускная способность которых в настоящее время исчерпана. Специфика С.-Петербурга заключается также в том, что сообщения между отдельными частями гооода. разделенными d. Невой

и ее дельтой, осуществляются через разводные мосты и конфликт между наземным транспортом и потребностями Волго-Балтийского водного пути постоянно обостряется. Сооружение подводных автотранспортных тоннелей обеспечит город постоянными и надежными транспортными связями в любое время суток.Требования охраны исторической застройки и ландшафта центральных районов С. -Петербурга исключают возможность сооружения в этой части города транспортных эстакад, в то время как непрерывный рост интенсивности движения транспорта неизбежно приведет к необходимости формирования системы внеуличных автомагистралей, включающей подводные транспортные тоннели в центральных районах города.

Генеральным планом развития С.-Петербурга предусмотрено размещение тоннелей, главным образом, на трассах будущих автомобильных магистралей регионального значения, которые должны составить единую систему, связывающую между собой все элементы петербургской системы расселения: центральные районы города, промышленный пояс, районы нового жилищного строительства, пригородную зону и выходящие на ее внешние границы автомобильные дороги. Радиальные внешние направления предполагается объединить кольцевой автомобильной дорогой, которая в западной своей части пройдет по трассе строящихся сооружений защиты города от наводнений. В пределах городской черты С.-Петербурга систему региональных магистралей предусмотрено формировать как в меридиальном. так и в широтном направлениях, по-возможности. в единых транспортных коридорах с железнодорожными линиями, с обеспечением непрерывного движения транспорта.

Актуальность диссертационной работы определяется необходимостью научного обоснования оптимального оасположения подводных

автотранспортных тоннелей в транспортной системе С.-Петербурга, а также разработки'рекомендаций по выбору эффективных технических и технологических речений по их сооружению в дельте р. Невы. Актуальность подтверждается "Генеральной схемой планировочной организацией и использования подземного пространства Ленинграда" (редакция 1982г.), "Генеральным планом развития С.-Петербурга до 2005 года", целевой научно-исследовательской программой "Усо-аерыанстзсзаняе методов строительства подводных тоннелей с применением специальных щитовых агрегатов и спускных крупногабаритных секций", а также заказом Комитета по управлению городским хозяйством и Комитета по градостроительству и архитектуре мэрии С.-Петербурга на выполнение научных исследований по теме "Разработка схемы размещения объектов городской инфраструктуры и многофункциональных комплексов при освоении подземного пространства С. -Петербурга".

Цель работы - разработка, научное обоснование и внедрение в практику проектирования и строительства городских автотранспортных тоннелей эффективных технических и технологических решений с учетом специфики расположения их в дельте р.Невы, обеспечивающих выбор оптимального их местоположения с определением требуемой пропускной способности, протяженности и типов поперечных сечений. Разработка классификации способов производства работ в условиях С. -Петербурга. Оценка особенностей статической работы конструкций подводных тоннелей из опускных секций во взаимодействии с окружающей средой и прогнозирование их осалох как в период строительства, так и в процессе последующей эксплуатации.

Идея работы:

Создание единой двухуровневой транспортной системы Петербурга. включающей помимо наземной сети и автотранспортные тоннели преимущественно мелкого заложения, строительство которых осуществить методами, эффективными в условиях ценной в архитектурном и историческом отношении застройки дельты р.Невы. Использовать преимущество подземных конструктивных и объемно-планировочных решений, которые позволят сэкономить определенную часть городской территории и одновременно получить значительный объем помещений в околотоннельном пространстве для развития городской инфраструктуры.

Задачи исследований:

- анализ возможных путей улучшения работы транспортной сети С.-Петербурга на основе отечественного и зарубежного опыта;

- разработка методики выявления участков с предельной пропускной способностью в автотранспортной системе С.-Петербурга и определения мест оптимального расположения автотранспортных тоннелей;

- обоснование эффективных конструктивных и технологических решений с учетом инженерно-геологических и градостроительных условий района расположения автотранспортных тоннелей в дельте р.Невы;

- установление расчетных схем конструкций автотранспортных тоннелей на участках пересечения водотоков и исследование их напряженно-деформированного состояния;

- выявление закономерностей, связывающих нагрузки на основные элементы констоукшш автотоанспоотных тоннелей и их осадки.

как во время строительства, так к в эксплуатационный период;

- разработка и внедрение рекомендаций по конструктивным "и технологическим решениям автотранспортных тоннелей в единой транспортной системе С.-Петербурга с учетом плотности и истори-ко-архитектурнсй ценности городской застройки, наличия большого количества водотоков и других контурных препятствий.

Методы исследований:

В работе применен комплекс методов исследований, включающий анализ и обобщение материалов проектных и строительных организаций. а также данных, опубликованных в технической литературе отечественными и зарубежными учеными и специалистами по конструктивно-технологическим решениям автотранспортных тоннелей, методам математического моделирования транспортных потоков и расчетам тоннельных конструкций; математическое моделирование городской автотранспортной сети; математическое и физическое моделирование напряженно-деформированного состояния тоннельных конструкций; лабораторные исследования на физических моделях из эквивалентных материалов взаимных перемещений и осадок элементов конструкции; сравнительный анализ результатов математического и Физического моделирования. Такой комплексный подход позволил научно обосновать предложенные автором технические и технологические решения.

Автор защищает:

- концепцию создания единой двухуровневой транспортной сети Петербурга, основанной на использовании подземного пространства для совеошенствования системы тоанспоотных связей в иентоальных

работах города, расположенных в дельте реки Невы;

- научные и инженерные результаты и их практическое осуществление при разработке проектных решений автотранспортных тоннелей, предусмотренных выдвинутой концепцией;

- методику определения мест расположения и требуемой пропускной способности автотранспортных тоннелей;

- рекомендации по конструктивно-технологическим решениям автотранспортных тоннелей в конкретных инженерно-геологических, гидрогеологических и градостроительных условиях их сооружения;

- выявленную по результатам математического и физического моделирования совокупность факторов, определяющих напряженно-деформированное состояние основных конструкций подводных автотранспортных тоннелей;

- необходимость проведения расчетов конструкций тоннельных секций в трехмерной (объемной) постановке задачи;

- рекомендации по методике и технике физического моделирования подземных сооружений с использованием низкомодульных эквивалентных материалов;

- выявленные закономерностей проявления осадок опускных секций при различных технологических схемах сооружения подводного тоннеля.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций

подтверждается комплексным подходом к решению проблемы, сочетающим надежные и апробированные методы математического моделирования с большим количеством экспериментов на физических моделях; корректностью постановки теоретических задач и высокой технической оснащенностью лабооатошых исследований: сходимостью оезуль-

'атоз математического моделирования с данными исследований на шических моделях (6-9%! и результатами физического- моделирова-1ия с данными натурных наблюдений (16-20%); псдските.г.ькымк ре-|ультатами внедрения рекомендаций и выводоз в практику тзроекти-¡ования и строительство.

Научная новизна

- впервые для с.-Петербурга выдвинута концепция совершенствования транспортных связей в центральных районах города на ос-юве создания двухуровневой автотранспортной системы. Основопо-гагающий принцип концепции заключается в использовании для этих 1елей подземного пространства за счет строительства автотранс-гортных тоннелей, включающих переходы через водотоки в дельте ). Кезы;

- создан комплекс теоретических, методических и алгоритмических разработок и программных средств, основанный кг класси-гесксй постановке задачи таксономии теории распознавания обра-юв, и обеспечивающий необходимую точность и достоверность определения основных параметров двухуровневой транспортной сети:

- выявлены и исследованы особенности напряяенно-деформиро-¡энного состояния опускных секций подводных тоннелей и предложе-;ы схемы расчета на различного рода воздействия (нагрузки), которые дополняют существующие в настоящее время в норуатизных до-сументах методы расчета;

- поручены новые результаты по влиянию технологии обратной засыпки на процесс формирования осадок спускных тоннельных секций;

- совокупность поиведекякх в лиссеоташш научных оезу.пьта-

тов можно классифицировать как научно обоснованные технические и' технологические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса.

Практическая значимость

Созданный комплекс теоретических, методических и алгоритмических разработок и программных средств, дополняя традиционные методы планирования транспортной сети, позволяет, наряду с сокращением средств и времени при проектировании, достичь оптимальных проектных решений при развитии городской транспортной системы, включающей участки протяженных и подводных тоннелей.

Внедрение в практику проектирования положений, выводов и рекомендаций, приведенных в диссертационной работе, позволяет более обоснованно решать вопросы назначения конструкций и технологии работ с учетом конкретных условий строительства автотранспортных тоннелей, сократить материалоемкость, трудоемкость и стоимость их сооружения и обеспечить надежные условия эксплуатации.

Личный вклад автора состоит в разработке концепции создания единой двухуровневой транспортной сети С. -Петербурга, основанный на использовании подземного пространства для совершенствования системы транспортных связей в центральных районах города, расположенных в дельте реки Невы; создании комплекса теоретических, методических и алгоритмических разработок и программных средств, обеспечивающих определение основных параметров двухуровневой транспортной сети; разработке рекомендаций по установлению конс-тоуктивных и технологических оешений для конкретных условий

строительства автотранспортных тоннелей, постановке теоретических и лабораторных исследований по теме"диссертации:"анализе-результатов выполненных исследований, теоретическом обобщении и обосновании всех защищаемых положений; внедрении результатов исследований в практику проектирования и строительства, что подтверждается актами внедрения.

Реализация результатов работы осуществлялась в ходе разработки "Генеральной схемы планировочной организации и использования подземного пространства Ленинграда", "Генерального плана развития С.-Петербурга до 2005 года", в проектировании и строительстве Канонерского подводного тоннеля и автотранспортного тоннеля в комплексе сооружений защиты С. -Петербурга от наводнений, при разработке новой редакции СНиП 32-07 "Тоннели железнодорожные и автодорожные", а также в рабочих материалах темы "Разработка схемы размещения объектов городской инфраструктуры и многофункциональных комплексов при освоении подземного пространства Санкт-Петербурга", выполняемой совместно с Проблемным советам по комплексному использованию подземного пространства Академии технологических наук РФ.

Результаты работы используются в учебном процессе кафедры "Тоннели и метрополитены" ПГУПСа при чтении лекций для студентов специализаций "Городские транспортные сооружения" и "Тоннели и метрополитены", а также в учебном процессе по программам курсов повышения квалификации ИТР в Центре послевузовского образования.

Апробация работы

Основные научные результата исследований доложены и обсуждены на Всесоюзной научно-технической кснФепенции "Повышение эф-

фективности и качества транспортного строительства" (Москва. ' 1979г.), Всесоюзной научно-практической конференции "Совершенствование системы пассажирских сообщений крупных городов и агломераций (Ленинград, 1986 г.), Межрегиональном научно-техническом симпозиуме "От качественного проекта к совершенному подземному сооружению" (Москва 1993 г.). научно-технических конференциях "Комплексное использование подземного пространства Северо-Западного региона" (С.-Петербург. 1992 и 1994 гг.). Международных симпозиумах "реконструкция Санкт-Петербург - 2005" Санкт-Петербург). международном научно-техническом ' семинаре "Опыт и перспективы строительства подводных тоннелей в России" (Москва 1995 г.). а также на Координационных совещаниях по строительству Канонерского тоннеля в ЦНИИС'е и Мостострое-6.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 29 работах.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, перечня литературных источников и И приложений, объединенных в отдельный том. Диссертация содержит 343 страницы, в том числе 256 страниц основного текста, 105 рисунков. 14 таблиц, список литературы из 163 наименований на 17 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализ путей улучшения транспортной сети больших городов показал, что стооительство автотоанспоотных тоннелей является

наиболее эффективным и перспективным решением проблемы развития городской"транспортной системы. Особую остроту эта проблема приобретает в С.-Петербурге, разделенном на отдельные части р.Кевой к ее дельтой, связь между которыми ограничена небольшим числом разводных мостов Интенсивный рост движения транспорта приводит к необходимости формирования системы внеуличных автомагистралей, при этом историческая застройка и ландшафт центральных районов С. -Петербурга исключает возможность сооружения транспортных эстакад, оставляя в качестве альтернативного решения создание двухуровневой транспортной сети, включающей автотранспортные тоннели.

Концепция создания двухуровневой транспортной сети связана с более широкой проблемой освоения подземного пространства в крупных городах. В России и странах ближнего зарубежья накоплен

определенный теоретический и практический опыт освоения подземного пространства, з том числе и для использования в транспортных целях. В трудах Асратяна Г. 0., Маркина В.Е., Гслубева Г. Е.. Петренко Е. В., Шемякина Е.А., Сегединова A.A., Пиира ".А., Хра-пова З.Г., Богородецкого A.A., Маковского Л.В., Ваучсксго Н.П. Голицынского Д.М., Демешко Е.А., Кудрявцева А.О., Кабаковой С. И. и других отечественных специалистов освещен опыт использования подземного пространства городов, строительства подводных автотранспортных тоннелей и намечены перспективные направления для дальнейших исследований в этой области. Значительный вклад в решение этой проблемы внесли Э. Утуджан, Г. Хардинг, А. Хаар, Д. Джоблинг, о. Гомеш, Р. Вуд, М. Майтек, М. Лабатут, М. Даловски и другие известные зарубежные ученые.

Пеовкм ооганизационко - техническим и научно - исслелова-

тельским мероприятием, обобщающим задачи освоения подземного' пространства С.-Петербурга и пути их решения, явилась разработка в 1976 - 1982 г.г. "Генеральной схемы планировочной организации и освоения подземного пространства г. Ленинграда". В исследовательских работах по транспортному разделу указанной Генсхемы в качестве научного руководителя принимал участие автор диссертации. С целью упорядочения размещения подземных сооружений Генс-хемой предусмотрено вертикальное зонирование, согласно которому подземное пространство города разделено на три этажа. При этом, в верхних двух этажах среди прочих сооружений предусмотрено размещение протяженных автотранспортных тоннелей, включающих подводные участки, в первую очередь под р. Невой, в третьем линий метрополитена.

Поскольку наиболее дорогостоящими сооружениями в двухуровневой транспортной сети являются автотранспортные тоннели, автором разработана методика определения оптимального их местоположения, пропускной способности и мест входов-выходов.

На первом этапе выявляют перегруженные элементы уличной сети города с учетом их предельной пропускной способности. Методика предусматривает определение параметра нагруженности 1-го элемента уличной сети путем сопоставления (совмещения) картограммы предельной пропускной, способности Р1, определяемой натурными исследованиями на основных автомагистралях города и картограммы интенсивности движения автотранспортных единиц Л, определяемой данными прогноза на конечный период 2000-2005 гг. в соответствии с Генеральным планом развития С. -Петербурга:

Р1

"Анализ совмещенных картограмм позволил выявить около 130 перегруженных участков уличкой сети города, для которых величина р i <= 1.0. находящихся в основном в центральной и северной части С.-Петербурга, а также несколько направлений, сконцентрировавших на значительной протяженности образующих их автомагистралей большое количество последовательно расположенных "узких" участков (Рис. 1). Именно в таких случаях является целесообразной постановка вопроса о сооружении автотранспортных тоннелей, что и было предложено автором настоящей работы и реализовано в ходе подготовки Генеральной схемы использования подземного пространства.

Однако, совокупность перегруженных элементов городской транспортной сети без предварительной классификации не дает возможности говорить об определенном местоположении автотранспортных тоннелей. Отсюда возникает задача разбиения перегруженных элементов на группы примыкания к одному въезду-выезду в тоннель, т.е. задача разбиения на зоны тяготения (кластеры) к месту входа и выхода транспортных потоков в подземную магистраль. Для решения поставленной задачи предложен метод таксономии теории распознавания образов, определенный в результате анализа математических методов исследования городских транспортных систем и реализованный в пакетах прикладных программ (ППП) TAXON, KUVJEJT, PUTI, AVTO, SETI. Программы разработаны к.т.н. И.Н. Спицынсй по алгоритмам автора диссертации.

На следующем этапе з результате реализации алгоритмов в программах TAX0N и KWEJT определяются варианты разбиения существующей транспортной сети на зоны тяготения и в каждом из них места оазмешения входа-выхода аатотоанспсотных тоннелей по еле-

Рис. 1. Схема расположения участков с предельной пропускной способностью на автотоанспоотной сети С.-Петеобуога

дующему критерию:

Г = ш!п (' К + 0),

где Р - функционал качества таксономии, соответствующий минимуму суммы потерь;

И - сумма минимальных расстояний (потерь);

0. - сумма стоимости потерь качества информации.

Применительно к Ленкнграду-С. -Петербургу было определено 14 зон тяготения транспорта (кластеров) и внутри них 20 центров, в первом приближении позволяющих оценить возможность устройства входа-выхода в подземную автотранспортную магистраль на конкретном участке наземной городской транспортной сети.

В результате расчетов по программе "Р1ГП" определяют варианта оптимальных маршрутов транспортных штоков из всех точек зоны тяготения к месту строительства въезда-выезда автотранспортного тоннеля и оценка этих маршрутов по расстояниям. Оптимальным маршрутом считается тот. для которого выполняется условие:

Г, - л1п П,

где г^ - маршруты;

1 - текущий перегруженный участок автомагистрали;

к - количество вариантов разбиения транспортной сети на зоны тяготения.

Маршруты, связывающие между собой входы-выходы служат основой для прокладки трасс автотранспортных тоннелей, либо скоростных наземных автомагистралей с тоннельными участками.

Псактические сезультаты. полученные на базо поогсамм "Р11Т1"

в ходе проведения исследований по вариантам реконструкции наземной городской транспортной сети Ленинграда-С.Петербурга представлены на рис.2. в виде предполагаемых трасс автотранспортных тоннелей. При сравнении предполагаемых трасс с направлениями, определенными в ' соответствии со схемой расположения элементов уличной сети с "критической" пропускной способностью (см. рис.1), установлено:

- трассы и направления достаточно хорошо между собой согласуются, т.к. предполагаемые трассы автотранспортных тоннелей проходят через наибольшее количество перегруженных участков наземной городской транспортной сети;

- подтверждены и уточнены, с учетом привязки к основным пунктам зарождения и гашения транспортных потоков, трассы Западного (А - А) и Центрального (Б - Б) диаметров скоростных автотранспортных магистралей;

- с учетом наибольшего скопления участков наземной сети с "критической" пропускной способности в районе дельты р. Невы уточнены места расположения возможных подводно-тоннельных переходов в створах А, Б и В;

- принципиально установлена возможность организации еще двух подводно-тоннельных переходов - в створе Г и в створе О, причем последний будет входить в систему скоростной автомагистрали для обслуживания объектов Олимпийских Игр 2004 года.

Расположение автотранспортных тоннелей на городской транспортной сети должно быть увязано с системой общей организации движения городского транспорта, с планировкой улиц и площадей, что позволит определить не только длину и направление указанных тоннелей, но и его загоуженность (тоебуемую поопускную способ-

Р/с. 2. Схемы предполагаемых трасс автотранспортных тоннелей в

С.-Петербурге.--- трассы автотранспортных тоннелей;

в - предполагаемые места входов-выходов тоннелей; н—Л - полвсдно - тоннельные переходы

ность). Последнее обстоятельство в значительной степени оказывает влияние на размеры поперечного сечения тоннеля (количество полос движения) и общую протяженность закрытой части. В связи с отсутствием опыта эксплуатации протяженных автотранспортных тоннелей у нас в стране и малым объемом зарубежных данных для определения требуемой пропускной способности тоннелей предложен метод имитационного моделирования городской двухуровневой транспортной сети, реализованный в пакетах AVTO (для одного кластера) и SETI (для нескольких кластеров).

В отличие от математического программирования имитационное моделирование пока не располагает хорошо структурированными принципами построения моделей. Кроме Того, создание универсальных имитационных моделей для исследования транспортных сетей затруднено сложностью системы работы городского транспорта и большим объемом исходной информации. Поэтому решение поставленной задачи выполнено на основе моделирования реальных транспортных потоков применительно к городской транспортной сети С.-Петербурга.

На начальном этапе имитационного моделирования вся транспортная сеть была предварительно разбита на отдельные зоны тяготения (кластеры). Отправным пунктом моделирования являлся участок транспортной сети города, попавший в один кластер. За такт моделирования принималось минимальное время прохождения единицей транспортного потока расстояния между двумя соседними перегруженными участками (t, =1). Время прохождения самого длинного перегона сети (t2) определялось количеством тактов:

t2 = п * t ^

где п - количество тактов.

. На транспортной сети кластера определялись пункты зарождения и гашения транспортных потоков ( входы-выходы автотранспортного тоннеля ). При этом принималась реальная ситуация работы подземной автомагистрали: вход в магистраль, т.е. гашение для рассматриваемого кластера длинномаршрутных транспортных потоков, и выход из нее, т.е.порождение корсткомарирутных потоков для данного кластера. Под длинномаршрутным транспортным потоком понимается поток, являкгдийся для данной зоны тяготения транзитным, под короткомаршрутным - поток, являющийся для данного участка сети местным. Одновременно решалась задача передачи транспортных потоков в узлах связи соседних кластеров из одной моделируемой зоны в другую.

Далее потоки автотранспортных единиц распределяли по каждому такту моделирования с учетом того, сколько транспортных единиц "гасится" на каждом узле связи. Если встречалось разделение потока на несколько направлений "К", то на каждое направление приходилссь"1/К" часть потока в сторону конечного пункта.

Выходной информацией программы "SETI" являлись сведения о нагрузке (количестве автотранспортных единиц) на участках городской транспортной сети в каждый такт моделирования, которые позволяли определить требуемое количество полос движения и, следовательно, основные параметры поперечного сечения автотранспортных тоннелей.

Таким образом, разработанная методика, включающая алгоритмы и программы 'ГAXON, FUTI, AVTO и SETI позволяют автоматизировать и сделать объективным процесс оценки транспортной ситуации и назначения местоположения городских автотранспортных тоннелей на уличной сети госола. Методика позволяет получить также выходную

информацию, достаточную для определения необходимых параметров протяженности и пропускной способности городских автотранспортных тоннелей. Алгоритм определения основных параметров двухуровневой транспортной сети приведен на рис. 3.

Практическая реализация предложенной методики позволила в рамках существующей наземной транспортной сети С.-Петербурга установить приоритетные направления подземных автомагистралей, включающие подводные участки в дельте р. Невы, определить адресные места входов-выходов тоннелей и. следовательно, протяженность тоннельных участков, а также прогнозировать интенсивность транспортных потоков, проходящих через тоннель.

Природное геологическое многообразие района строительства автотранспортных тоннелей потребовало определенного упрощения грунтовой среды для исследований взаимодействия тоннельных конструкций с окружающим массивом. Реальный геологический разрез исследуемой территории, состоящий из многочисленных и разнохарактерных грунтовых прослоек, преобразован в обобщенный инженерно-геологический разрез, представляющий 4 интегральных слоя, выдержанных по мощности, простиранию и падению. Для каждого такого слоя установлены характеристики, являющиеся главными и определяющими при проведении различных этапов исследований и дана оценка строительных свойств исследуемых грунтов. При этом выявлено, что фактором, во многом определяющим статическую работу конструкций подводных тоннелей и их ожидаемые осадки, является сжимаемость искусственного намывного основания, зависящая прежде всего от плотности сложения и модуля деформации образующих ее песков. Установлено. что величина модуля деформации песков, намываемых на дне водоемов, помимо соотиоовки. окатанности и соедней коупности

Сравнение картограмм

ТАХ(Ж Ки\УЕЛТ

К > Ртт Р1ЛЛ Р1 = ттК

п = №1 АУ( ах/1мод Ч>

1 тт БЕТ!

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ

Исходные данные выбираются из результатов обследований потоков, карт, схем и т.п.

Определение участков магистрали с предельной пропускной способностью.

Определение мест расположения входов-выходов тоннелей.

Определение оптимальных маршрутов из всех точек зоны тяготения к тоннелям.

Определение нагрузки (количество транспортных единиц) на отдельном элементе транспортной сети.

Определение нагрузки (количество транспортных единиц} на элементах транспортной сети.

Выходная информация о параметрах двухуровневой транспортной сети.

Рис. 3. Алгоритм определения основных параметров двухуровневой тоанспоотной сети

частиц в значительной степени зависит от способа намыва, а также' от процентного содержания частиц с диаметром с! < 0,10 мм. Предложены следующие аналитические зависимости для определения модуля деформации намывного основания:

- пески с содержанием частиц сЗ < 0,10 мм до 5% Е = Ас! + ВК. + СБ - От - Г .

где Е - модуль общей деформации песков, МПа;

й - средний диаметр зерен испытуемого песка, мм; К - коэффициент формы (коэффициент Мекки); ш - количество частиц <3 < 0,10 мм, %; А, В,С,д. ? - постоянные, определяемые эмпирически, зависящие от характера процесса отложения песка в воде: для песков, намываемых в спокойной воде. А = 39. В = 22; С = 3,7; 0 = 1.5; Г = 33. для песков, намываемых с вращательным перемешиванием воды.

А = 94; В = 37. С = 7; Б = 3. 2; ? = 48.

- пески с содержанием частиц с! < 0,10 мм более 5%

Е = С - Ат, где т - процентное содержание частиц;

С = 71; А = 6 -для песков, намываемых в спокойной воде; С =150; А =13 -для песков, намываемых с вращательным пейемешиванием воды.

Предлагаемые формулы позволили выполнить сравнительную оценку и. сформулировать требования, к пескам различного генезиса (в основном из регионов Ленинградской области) с точки зрения" пригодности их для производства песчаной постели в основании секций Канонерского подзодного тоннеля. Согласно разработанным рекомендациям использовали пески в основном из Лужско-Псковского региона, а также из прибрежных районов Финского залива.

С целью рационального распределения финансовых и материальных ресурсов и установления очередности сооружения в работе предложено выделять отдельные характерные участки по длине протяженных автотранспортных тоннелей с учетом плотности и истори-ко-архитектурной ценности городской застройки, наличия большого количества значительных по ширине водотоков и ряда неизбежных контурных препятствий. Разработана классификация, вмещающая широкий спектр предлагаемых основных и дополнительных способов работ для каждого из выделяемых участков, с учетом анализа отечественного и зарубежного опыта строительства и инженерно-геологических условий центральной части С.-Петербурга [рис.4).

Предложены и обоснованы принципиальные решения поперечных сечений тоннельных конструкций в соответствии с разработанной классификацией способов работ и с учетом основных положений блок-схемы социальных, экономических и градостроительных задач, решаемых с использованием автотранспортных тоннелей. Предложены варианты объемно-планировочных решений.; •предусматривающие комп-. лексное освоение подземного пространства на базе автотранспортных тоннелей с привязкой к адресной программе Генерального плана развития С.-Петербурга, в том числе, в районе ил. Восстания, пл. Ттсгенева и азтотоанспостного тоннеля в ствезе 3 я оайоне

Рис. 4. Классификация способов сооружения городских автотранспортных тоннелей

Смольного института.

Результаты анализа инженерно-геологических условий строительства автотранспортных тоннелей в условиях дельты реки Невы, установленные приоритетные способы работ и принципиальные конструктивные решения обусловили необходимость и определили направленность исследований статической работы тоннельных конструкций на наиболее актуальных для С.-Петербурга участках протяженных автотранспортных тоннелей - подводно-тоннельных переходах.

Численная реализация математических моделей в процессе исследований в плоской постановке задачи с использованием плоских элементов МКЭ позволила установить ряд закономерностей, характеризующих напряженно-деформативные состояния системы "конструкция-основание", имеющих как теоретическое, так и прикладное значение.

Выявлено, что напряженное состояние основной конструкции

подводного тоннеля - опускной секции - незначительно зависит от расчетных характеристик сжимаемости грунтов естественного основания (в-частности, изменение модуля деформации верхнего .более сжимаемого, и нижнего грунтовых слоев в 1,3 - 1,4 раза приводит к изменению величины напряжений в конструкции, не превышающих 5-7%). При обеспечении надежного сцепления с основанием исследуемая конструкция, несмотря на свою значительную протяженность (отношение длины секции Ь к ее высоте Ь более 9), работает как балка-стенка. Максимальные напряжения в сечении вблизи середины-длины секции оказываются ниже расчетного сопротивления бетона на растяжение и продольная арматура в этом случае требуется только по конструктивным соображениям. Это подтверждает необходимость выполнения констстктив'но-техкологических меоопоиятий по обеспе-

нению возможно больших тангенциальных связей днища секции с ее основанием, что и достигается путем создания искусственной подушки с рекомендуемыми параметрами песка и технологии намыва.

Разнообразие способов сооружения, изменение условий работы конструкции по длине тоннеля и наличие существенных монтажных нагрузок обусловили проведение комплекса расчетно-теоретических исследований в объемной постановке задачи с использованием стержневых элементов МКЭ по методике, предложенной д. т. н.Тананай-ко 0. Д. Направленность исследований определилось необходимостью установления характера напряженно-деформированного состояния (НДС) пространственных тоннельных конструкций в конкретных условиях их сооружения.

На примере строительства Канонерского подводного тоннеля была исследована зависимость НДС от влияния боковой нагрузки при резком ее уменьшении на части длины конструкции (например, при извлечении шпунта). Расчетная схема представляла собой пространственную стержневую модель МКЭ отрезка тоннельной конструкции с постоянной равномерно распределенной вертикальной нагрузкой, действующей по всей длине конструкции и боковой нагрузкой, снимаемой последовательно зонами, равными 1/4 длины конструкции.

Анализ полученных результатов позволил сделать следующие выводы:

- по мере снятия боковой нагрузки в тех сечениях, которые попадают в эту зону, изгибающие моменты в середине перекрытия и лотка увеличиваются в среднем на 20-25%, в середине высоты стен в 1.5-2 раза и в. угловых точках уменьшаются в среднем в 1,3-1.5 раза;

- основное количественное изменение изгибающих моментов

происходит в сечениях секции, попадающих в зону снятия боковой нагрузки и непосредственно примыкающих к этой зоне. В- торцевых сечениях эти изменения проявляются лишь в пределах четверти длины конструкции, непосредственно примыкающей к торцам. Изменение изгибающих моментов во всех сечениях секции в конечном счете оказывается одинаковым и з количественном отношении соответствуют указанным выше значениям. .

Наиболее сложным участком подводного тоннеля, в значительной степени влияющим на НЛО пространственной конструкции, является участок перехода береговой части тоннеля в подрусловую в связи с резким изменением по длине этого участка вертикальной нагрузки. Применительно к автотранспортному тоннелю в комплексе сооружений защиты С.-Петербурга от наводнений автором предложены и исследованы два возможных. варианта расположения тоннельных секций относительно этого участка - с размещением стыка (деформационно-осадочного шва) менду тоннельными секциями в зоне резкого изменения вертикальной нагрузки (рис. 5-а) и с размещением секции непосредственно з этой зоне (рис. 5-6). Исследования проводились в той же постановке, что и при решении предыдущей задачи. Анализ полученных результатов позволил установить следующее: - при первом варианте характер НДС двух смежных секций соответствует условиям работы конструкции при заданной для каждой из них равномерно-распределенной вертикальной нагрузке. Так, максимальный положительный изгибающий момент зафиксирован в середине перекрытия наиболее загруженной береговой секции и составляет 4240 хКм. Наибольшие отрицательные моменты (4680-4700 кНм) возникают в узлах сопряжения лотка с промежуточными несущими пепегооодками Усилия в оусловой секции оказались меньшими

Рис. 5. Схемы расположения секций на переходе от берегового участка к русловому

в 2,2 раза и составили соответственно 1890 кНм и 2130 кНм. Наиболее неблагоприятным фактором в рассматриваемом случае следует считать значительную разницу в перемещениях торцов указанных секций. Так, эта разница с учетом деформаций конструкции достигает 75 мм, что может привести либо к раскрытию стыка, либо к усложнению его конструкции;

- при втором варианте происходит заметное перераспределение усилий по всей длине секции, как правило, в благоприятную для прочности конструкции сторону. Так, при Л = 2/3 длины секции (£) в береговой части максимальный положительный изгибающий момент в перекрытии уменьшился по сравнению с аналогичным в береговой секции на 10% и составил 3 960 кНм. Наибольший отрицательный момент также уменьшился на 8% и составил 4 340 кНм. В целом значе-

ния изгибающих моментов и нормальных сил уменьшаются по длине секции в направлении от торца, расположенного в берегозой части, к торцу, находящемуся в подрусловом участке (рис. 6). Перемещения элементов конструкции (вертикальные для перекрытия и лотка и горизонтальные для стенок) на береговом торце секции близки по своим значениям соответстзужкм перемещениям на торге секции, полностью расположенной в береговой части (разница колеблется от значений, близких к нулю, в середине высоты стен и до 9 мм в перекрытии) . Разница же в смещениях элементов конструкции на русловом торце исследуемой секции и на торце секции, расположенной полностью в русловой части,, не превышает 4 мм.

В итоге выполненного расчетно-теоретического анализа пространственной работы тоннельных секций автором разработан ряд практических рекомендаций, которые была учтены в проектне-технологических решениях при строительстве Канонерского тоннеля и подводного тоннеля в комплексе зажиты Петербурга от наводнений. 3 частности, негативное воздействие на статическую работу тон-тельной конструкции процесса извлечения шпунтового ограждения. 1е предусмотренное расчетом по "эксплуатационной" схеме согласно мркам проектирования подобных конструкций, предложено компенсировать следующими технологическими мероприятиями:

- использованием катучей спори, поддерживающей середину фолета перекрытия и передвигаемой внутри секции в период извле-^ния шпунта.

- нагнетанием в грунтовые полости, образукхкеся в период излечения ¡¡лунта, песчано-цементного раствора;

- заменой способа производства работ в котловане со шпучто-ым ограждением на способ "стена в грунте".

Рис. 6. Графики изменения изгибающих моментов и нормальных сил по длине секции, расположенной на переходе от берегового участка тоннеля к сусловому

Выявленные закономерности пространственной статической работы убедительно доказали преимущество схемы переходного участка тоннеля, включающей соединительную секцию-трап (см. рис. 5-6). В этом случае изменение усилий вследствие резкого перепада нагрузки оказывается довольно плавным, что свидетельствует о хорошей распределительной способности исследуемой конструкции и позволяет избежать избыточного, по сравнению с береговой секцией, армирования. На значительном протяжении от руслового торца (не менее трети длины) армирование может быть даже более экономичным по сравнению-с береговой секцией. Кроме того, небольшие возможные перемещения торцов смежных секций упрощают конструкцию компенсационно-осадочных устройств и улучшают условия эксплуатации сооружения.

При оценке характера статической работы новых подземных сооружений, ранее не применявшихся в определенных инженерно-геологических условиях, одним из эффективных методов исследований является физическое моделирование с использованием метода эквивалентных материалов. В развитие метода автором разработана методика .подбора эквивалентных материалов, большинство из которых впервые успешно применены в исследованиях пространственной статической работы тоннельных секций. В частности, получены разно-компонентные резино-песчаные смеси, с помощью которых создана модель четырехслойного обобщенного инженерно-геологического разреза района дельты р.Невы. Разработана новая методика создания модели тоннельной секции на основе бутакриловых компаундов, позволяющая выдержать подобие модели натуры по таким критериям, как геометрические размеры, пространственная жесткость к деформатив-ные хаоактеоистики констоукиии тоннельной секции.

Экспериментальные исследования на физических моделях прово-' дились при тех же сочетаниях нагрузок и условий, что и в расчет-но-теоретических исследованиях и преследовали цель как выявить особенности НДС, так и установить закономерности развития вертикальных перемещений (осадок) тоннельных секций с учетом специфики их загружения в процессе производства обратной засыпки грунтом. ■. ■

Данные экспериментальных исследований на моделях позволили установить достаточно хорошую согласованность с результатами аналитических исследований пространственной статической работы конструкции при различных условиях сооружения подводного тоннеля (расхождение не более 6-9%)."

Также выявлена совокупность факторов, влияющих на закономерность развития осадок тоннельных секций:

- при последовательном загружении обратной засыпкой тоннельной секции в продольном направлении (рис.7) окончательная эпюра ее осадок имеет форму трапеции с большей ординатой со стороны начала загружения; разность осадок торцов секции достигает 60% наибольшей ординаты. Установленная зависимость эпюры осадок от направления обратной засыпки позволяет в необходимых случаях управлять процессом формирования осадок для достижения близких по значениям величин взаимных перемещений стыкуемых торцов тоннельных секций. По мере увеличения длины загружаемого участка секции и, соответственно, продвижения равномерно распределенной нагрузки, осадка торца, с которого началось загружение, постепенно замедляется и при загружении около 2/3 длины секции изменяет свой знак. В этом случае наблюдается подъем ранее загруженного тоона. что было названо автоиом диссеотапии "эффектом каче-

лей";

- величина наибольшей" осадки модели конструкции - составила. 2,5-2,8 мм. или в пересчете на натуру 120 - 140 мм;

- в случае послойного равномерного распределения нагрузки от обратной засыпки разница в величинах окончательных осадок торцов тоннельной секции не превышает 10%.

Программой дальнейших исследований характера формирования осадок тоннельных конструкций было предусмотрено проведение натурных наблюдений в ходе строительства Канонерского подводного тоннеля и в течение многолетнего периода его эксплуатации. При непосредственном участии автора организованы натурные наблюдения за осадками и перемещениями всех пяти опускных секций, а также участков береговой обделки, непосредственно примыкающих к местам стыковки их с секциями.

На основании результатов натурных исследований, а таюке последующего сравнительного анализа их с данными математического и физического моделирования установлено (рис.8):

- величины осадок секций и монолитных участков в натурных условиях достаточно хорошо согласуются с данными моделирования как в смысле характера их формирования, так и по абсолютным значениям;

- наиболее равномерные и близкие к ожидаемым осадки претерпели две береговые и русловая секции. Относительная разница величин осадок колеблется от 15% (русловая) до 25% (береговые);

- значительные и неравномерные осадки получили обе переходные секции, причем разница ожидаемых и реальных осадок секции со стороны Гутуезского острова достигла для переднего торца 18%. а для заднего 75%. Осадки секиии со стоионы Канонеоского остоова в

I 4,0.и

-12.0,

ЦапшенкЕ" засыпки секши а идтуре гв до ---.----

с ^ ^ ? г. 'ч

. --- т _ т -Д-

\ \ \ \ \ ^ \ \ \ \

\ \ \ Л \ ^ ' > \ \ \ \

1_ | ¡еЛ^^^оДм, ' ||..

Р- 2

р=; 2.0 кЯ/л4"^

V а, и; иг.ч/,,п/></;! л ;п> ш/ипипп/, VI и п ьыти л

Е^Обял*

нмшлсйие за!р.узки м0дш

3

с*

<

о а

ш

п! !п I ^пГы^Ш >Н» 'им т»

т.

Ь.-; 5;-; ■<5'-'-'5':'••' Ш Г:'.11,2";ч' ЭПЮРА ОСАНОК НА I ЭТАПЕ ЗАГРУЗКи

2.10 Э ш .(Пг..!1

'¿5 ■ 2£

ЗПЮРА 0СА50К «А 3 ЭТАПЕ ЗАРУЗКи

9 10 И Ц 43 '0,0.

0П1СП ОСАЛЖ ид Ж ЭТАПЕ ЗАГРУЗИ

13 1112 13

2-° 2,08

И №. № Д75-Д70

Рис. 7. Схема загружения и эпюры осадок тоннельной секции при последовательной обоатной засыпке гоунтом

значительной мере отличаэтся от ожидаемых, - что объясняется нарушением технологии работ при установке секции в проектное положение;

- в ходе натурных исследований был подтвержден зафиксированная на моделях "эффект качелей" при последовательной обратной засыпке тоннельных секций, причем данное явление проявлялось для всех секций без исключения. Этим во многом объясняется появление прогибов в середине длины секций и, соответственно, продольных усилий в конструкциях, что прогнозировалось на основании моделирования и расчетно-теоретических исследований пространственной работы тоннельных секций;

- относительные взаимные перемещения торцов секций и монолитных участков не превысили 40 мм, что вполне допустимо по параметрам конструкции стыковых устройств.

В определенной степени указанные положительные результаты были достигнуты за счет использования рекомендаций автора по управлению процессом формирования осадок путем выбора направления и последовательности работ по обратной засыпке секций с учетом получения в этом случае разных по величине осадок переднего и заднего.торцов.

Бетонирование крупногабаритных конструкций, к которым отвозятся и тоннельные секции, должно быть организовано таким образом, чтобы сводились к минимуму негативные последствия в виде гемпературно-усадочных явлений в изготавливаемой конструкции и «равномерных осадок отдельных бетонируемых элементов по ее дли-

Автором были разработаны и проанализированы применительно к автотранспортному тоннелю в комплексе защиты Петербурга от наводнений 7 возможных схем бетониоования секции. На основе анали-

•я 2 5" -

натура ^^

6С — 65 ~Уо С1 ---- \/ ✓

М ------- модель

91 В7 "а г ^ "й

96

Рис. 8. Осадки опускных секций и монолитной обделки по

результатам натурных исследований и моделирования

за автором были отобраны 3 схемы последовательности бетонирования. при которых достигается наилучшая'степень равномерности, осадок отдельных блоков наряду с максимальным снижением последствий температурно-усадочных явлений.

В результате выполненных исследований на физических моделях характера формирования осадок блоков тоннельной секции по предложенным схемам было установлено (рис.9):

- осадка отдельных блоков достигает максимального значения при схеме бетонирования на всю высоту конструкции в шахматном порядке по длине секции (2,8-3,2 мм в модели или в пересчете на натуру 140-160 мм). При этом разница в осадках соседних блоков составляет 1,2-1,4 мм в модели или 60-70 мм в натуре;

- более равномерные осадки соседних блоков получены в случае последовательного ступенчатого бетонирования с разделением поперечного сечения секции на отдельные элементы - лоток, стены и перекрытия. Максимальная разница осадок соседних блоков в этом случае составила 0,6 мм в модели или 30 мм в натуре;

- характер и величина осадок блоков при схеме, предусматривающей первоочередное бетонирование лотковых элементов в шахматном порядке, с последующей ступенчатым бетонированием стен и перекрытия, "весьма близки по своим значениям предыдущей схеме.

В развитие исследований характера формирования осадок отдельных блоков при бетонировании тоннельных секций автором совместно с инж. С.Ю. Киселевым разработан алгоритм и программа, позволяющие автоматизировать расчет для выбора оптимальной последовательности бетонирования тоннельной секции в продольном направлении. В основу была положена известная гипотеза и модель г.соФ. И. И. Кандатоова о безоаспооных и оаспооных зеонистых сое-

- 40 -{ Ьариант

Л-б П~9 П-/2 Л-/5 :п-1в п-в.1 П-25

е-з . С-5 Х-а с-ц С-/4- . с-а С-20 с-¿г

Л'1 . /1-2 /7-4 /¡-7 Л-10 Л-/5 Л -16 л-а

Эпюра осадок, ын л-г-гт__г

1.1 I

и.9 Ц . |. I |

№ <г,7

IV Д'Г-1

£ &вриан1г>

м

а ■ ■

1,5

П-9 п-г< п-ю Л-22 /г-// П-£5 /7-/2 П-£4.

С-5 С - /7 С-6 с-/а С-7 С-13 С-20

л-< Л-2 А~3 ЛЧ5 /1-4 А-16

Зпюра осадок,

т

-т О

ь.

Мл

I

-Щ-

п\_Ш >

Й2 ¡1 ■ ¡У ¥\

3 Вариант

п-п Л-/8 П-2й ПЧ9 п-гз П-20 Я

с-э С-0 с-14 С-1-1 С-15 С-/2 СЧ6

/и А-5 /-2 А-.6 Л-2 /1-7 . лч. /1-3

1 - , Эпюра осадок, пк

?Г

I

1,51.

45!

1,9

«I

051 I 'е2

Рис. 9. Варианты последовательности бетонирования и осадки блоков тоннельной секции (нумерация элементов блоков соответствует пооялку бетоштоования)

дах с-Определением величин осадок по следующей аналитической зависимости:

О -!>

функция сжатия грунта; функция, характеризующая распределение напряжений в грунтовом массиве от единичной вертикальной нагрузки; распределенная нагрузка; переменная интегрирования; половина длины бетонируемого блока.

Данные математического моделирования процесса формирования осадок блоков бетонируемой секции, в основном, подтвердили количественные результаты физического моделирования. Одновременно была подтверждена и качественная сценка характера их формирования, при которой т;а конечную величину осадок бетонируемого блока оказывает влияние предварительное обжатие грунта при бетонировании предыдущего соседнего блока.

Сравнительный анализ результатов физического и математичес-сого моделирования позволил автору рекомендовать к использованию } проектах производства работ схемы бетонирования тоннельных :екций по 1 му и 3-ку вариантам.

Направленность дальнейших научных исследований определяется шобходимостью проведения дальнейших широкомасштабных натурных жепеоиментов на стоояшемся автстэанслостксм тоннеле в комплексе

где F(z,х)

kiz.(x-p) -

Рф

I

b

сооружений защиты Санкт-Петербурга от наводнений с целью определения напряженно-деформированного состояния конструкций и окружающего грунтового массива. Полученные материалы дадут возможность дополнить проведенные исследования, уточнить и конкретизировать выводы и рекомендации, будут способствовать дальнейшему совершенствованию конструкций подводных транспортных тоннелей и методов их сооружения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной исследовательской работой, в которой изложены научно обоснованные технические и технологические решения в области проектирования и строительства городских автотранспортных тоннелей, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы сводятся к следующему:

1. Выдвинута и научно обоснована концепция создания единой двухуровневой автотранспортной сети С.-Петербурга с подводными тоннелями в дельте р. Невы, позволяющая обеспечить дальнейшее развитие транспортной системы города путем формирования системы внеуличных магистралей, в первую очередь, в центральной его части.

2. Создан комплекс теоретических, методических и алгоритмических разработок и программных средств, позволяющий:

- выявить перегруженные элементы уличной сети города с учетом их предельной'пропускной способности;

- установить места оасположения входов-выходов автотоанс-

портных тоннелей;

- определить оптимальные маршруты из всех-точек зоны тяготения к входам-выходам тоннелей;

- оценить потоки транспорта, тяготеющие к автотранспортным тоннелям, и определить нагрузку в транспортных единицах на отдельных элементах подземной транспортной сети;

- откорректировать выходную информацию с учетом особенностей существующей и перспективней градостроительной ситуации (ис-торико-архитектурные ансамбли, важные в экологическом отношении объекты и т. п.);

- осуществить практическую реализацию предложенной методики в рамках существующей наземной транспортной сети С.-Петербурга и установить приоритетные направления подземных автомагистралей включающие подводные участки в дельте р. Невы, определить адресные места входов-выходов тоннелей и, следовательно, протяженность тоннельных участков, а также прогнозировать интенсивность транспортных потоков, проходящих через тоннель.

3. Предложена классификация способов сооружения и разработаны рекомендации по конструктивным и технологическим решениям автотранспортных тоннелей в конкретных градостроительных, инженерно-геологических и гидрогеологических условиях дельты р. Невы.

4. Проведенные методами математического и физического моделирования исследования позволили установить совокупность факторов. определяющих особенности напряженно-деформированного состояния опускных тоннельных секций и их осадок с учетом специфики конструктивных схем, характера статических воздействий, технологических приемов, и выявить некоторые закономерности , имеющие как теооетическое. так и практическое значение. В частности:

- обоснован выбор оптимальной схемы размещения деформационно-осадочных швов в условиях изменения величин вертикального загружения;

- разработаны и рекомендованы мероприятия по уменьшению негативных последствий, возникающих в тоннельных конструкциях на определенных технологических стадиях их сооружения и приводящих к частичному или полному снятию боковой нагрузки;

5. Выявленные закономерности пространственной статической работы определили преимущество схемы переходного участка тоннеля. включающей соединительную секцию-трап. В этом случае изменение усилий вследствие резкого перепада нагрузки оказывается довольно плавным, что свидетельствует о хорошей распределительной способности исследуемой конструкции и позволяет избежать избыточного. по сравнению с береговой секцией, армирования. Кроме того, небольшие перемещения торцов смежных секций также упрощают конструкцию компенсационно-осадочных устройств-и улучшают условия эксплуатации сооружения.

6. Экспериментальными исследованиями на моделях выявлены закономерности развития вертикальных перемещений (осадок) тоннельных секций в зависимости от технологических приемов выполнения обратной засыпки. В частности:

- определен характер вертикальных перемещений (осадок) опускных секций в процессе загружения их грунтом обратной засыпки;

- установлена принципиальная возможность управления процессом формирования, осадок опускных секций путем выбора направления работ по обратной засыпке для достижения минимальных взаимных пеоемешений их тооиог и упоошения констоукций стыковых уст-

ройств. _ _...

" Результаты натурных исследований осадок и взаимных перемещений основных конструкций Канонерского подводного тоннеля хорошо согласуются с данными полученными в ходе математического и физического моделирования, что подтверждает правомерность основных расчетных положений и свидетельствует о практической значимости разработанных автором рекомендаций.

8. Разработанные автором методология определения основных параметров двухуровневой транспортной сети С.-Петербурга и основные технические и технологические решения, обеспечивающие оптимальное проектирование и строительство подводных автотранспортных тоннелей в дельте р. Невы, реализованы в Генеральной схеме планировочной организации и освоения подземного пространства Ленинграда (редакция 1982 г.). Генеральном плане развития Ленинграда до 2005 г. (редакция 1SS7 г.), при проектировании и строительстве Канонерского подводного тоннеля и автотранспортного тоннеля з комплексе сооружений защиты С.-Петербурга ст наводнений; в новой редакции СНкП 32-07 "Тоннели железнодорожные и автодорожные",а также в рабочих материалах темы "Разработка схемы размещения объектов городской инфраструктуры и многофункциональных комплексов при освоении подземного пространства С.-Петербурга", выполняемой совместно с Проблемным Советом Академии технологических наук РФ по комплексному использованию подземного пространства Севере - Западного региона по заказу Комитета по управлению городским хозяйством и Комитета по градостроительству к архитектуре мэрии Санкт-Петербурга

Изложенные в диссертация методологические основы совершенствования оаботы гооодской транспоотной системы путем вклинения в

нее автотранспортных тоннелей могут быть использованы в аналогичных условиях.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Технико-экономическое сопоставление погружных секций для подводных тоннелей. Тезисы научно-технической конференции. Л.: ЛИИЖТ 1967 г. с.З. (Соавтор Николин Л.М.).

2. Роль засыпки в статической работе погружных тоннельных секций. Труды ЛИИЖТа вып.350. Л.: 1973г. с.6. (Соавтор Богоро-децкий А.А.).

3. Исследование характера статической работы конструкций подводного тоннеля на участке со шпунтовым ограждением. Груды ЛИИЖТ., вып. 372. 1974 г. с. 6.

4. К вопросу о величине бокового давления на подземные конструкции, возводимые открытым способом. Тезисы докладов XIX Республиканской научно-технической конференции. Тбилиси. 1975 г. с.5. (Соавтор Казимов А.К.)

5. Некоторые особенности статической работы конструкций подводных тоннелей, возводимых открытым способом. Труды ЛИИЖТа. вып. 384. 1975 г. с. 6.

6. Натурные исследования характера формирования давления грунта на конструкцию рампы Канонерского тоннеля. Труды ЛИИЖТа. вып. 419., 1977 г. с. 7.

7. Определение степени влияния вертикальной и горизонтальных нагрузок на статическую работу тоннельных обделок. Тезисы Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение эффективности и качества тоанспоптного стооительства" М.. 1979 г. с. 6.

8. Исследование плотности сложения и сжимаемости песков в сновании подводных-тоннелей.. /ЦНШ ТЭН МПС. дел. рук. А' 1035/79/ I., 1979 г. с. 21 (Соавтор Бевзюк В. М. ).

9. Осадки земной поверхности при сооружении городских тон-[елей."Транспортное строительство". М.,1980 г. N 5 с.27-29. (Соавторы Лиманов Ю.А., Платонов И.3.).

1С. Конструктивно-технологические решения строительства [ротяженных подземных транспортных магистралей. Труды ЛИИЖТа Тоннели и метрополитены" 1981 г. с.8-11.

И. Экспериментальная шпунтовая свая. Труды ЛИИЖТа "Тоннели : Метрополитены". 1981 г. с. 26-28.

12. Расчет береговых конструкций подводного тоннеля с ис-мьзованием пространственной стержневой . модели. "Строительная еханика". 1982 г. N 2 с. 75-77.. (Соавтор Тананайко О.Д.).

13. Моделирование осадок погружных секций подводных тснне-ей. "Транспортное строительство". 1982 г. М 6 с. 12-13.

14. Использование подземного пространства для строительства втомагистралей как средство повышения пропускной способности и езопасности движения. Тезисы научно-технической конференции .Суздаль. 1983 г. (Соавторы Кандауров И.И., Спицына И.Н.).

15. Осадки береговых участков подводных тоннелей. "Транс-ортное строительство". 1984 г. N 8 с.27-29.

16. Моделирование при определении параметров городских ранспортных тоннелей. "Транспортное строительство". 1984 г. N12 .22-23. (Соавтор Кандауров И. И.,).

17. Применение теории распознавания образов для проектиро-ания трасс скоростных автомагистралей. Повышение качества стро-тельства автомобильных попог в Нечешюземной зоне РСФСР. Тезисы

докладов научно-технической конференции. - г. Владимир. 1984 г. с.113-114. (Соавторы Кандауров И. И., Спицьша И.Н.).

18. Автотранспортные тоннели в комплексе защиты Ленинграда от наводнений. "Транспортное строительство". 1985 г. N 5 с. 42-45.

19. Особенности статической работы конструкций подводных тоннелей. Тезисы научно-технической конференции. Варшава.1985 г. с.З.

20. Обоснование целесообразности проектирования и строительства городских подземных протяженных автотранспортных магистралей. Тезисы научно-практической конференции "Совершенствование системы пассажирских сообщений крупных городов и агломераций" Л. 1986 г. с.8 (Соавторы Кандауров И.И.. Спицына И.Н.).

21. Подземные этажи города. "Наука и жизнь" изд. "Правда". 1986 г. N 12 с. 12-17.

22. Численные методы расчета балок на зернистом основании. Сб. трудов "Проблемы численного моделирования и автоматизации проектирования инженерных конструкций" ЛИИЯТ. 1987 г. с.28-37. (Соавторы Кандауров И. И., Киселев С.Ю.).

23. Подземные автомагистрали в Кувейте. Сборник трудов ЛИИЙТа 1989 г. с. 21-22. (Соавтор Аль-Сайед Мустафа).

24. Строительство тоннелей и метрополитенов. Учебник для вузов. Транспорт. 1992 г. с.264. (Соавтор Туренский Н.Г.).

25. Подземные автотранспортные магистрали. Тезисы научно-технической конференции "Комплексное использование, подземного пространства Северо-Западного региона". С.-Петербург 1992 г. с. 39-44.

26. Освоение подземного поостоанства больших гоподов. Тези-

: международного-симпозиума "Реконструкция С.-Петербург 2005". -Петербург 1992 Г. с.28-29.

27. Решение транспортных проблем в ходе освоения подземного сстракства. Тезисы Межрегионального научно-технического скмпо-ума "От качественного проекта к совершенному подземному соору-нюз". М.: Траксстрой. 1993 г. с. 5.

28 Анализ возможностей реконструкции площади Восстания и ощади Тургенева. Тезисы 3-го Международного симпозиума "Ре-нструкция - С.-Петербург 2005". С.-Петербург 1994 г. ч. 3. 145-153. (Соавтор Никитин Ю. А.).

29. Автотранспортные тоннели а дельте реки Невы. Тезисы ждународного научно-технического семинара "Опыт и перспективы роительства подводных тоннелей в России". М. 1995 г. с. 14-15.

дписано к печати 25.01.96 г. Усл. печ. л. -3,1

чать офсетная. Бумага для множит, апп. Формат 60 * 84 1/16 раж 100 экз. Заказ N ¿Ц,

П ПГУПС 190031. Санкт-Петеобуог. Московский по..л.9