Városi földalatti műtárgyak tervezése és kivitelezése

Tartalom

1. A város földalatti építményei 13
1.1. A városiasodás folyamata 13
1.2. A városi földalatti műtárgyak építésének indokai 14
1.3. A városok műszaki fejlődésének főbb jellemzői 14
1.3.1. A gépjárműforgalom és hatása 14
1.3.2. A város közlekedési hálózata 15
1.3.3. A közművesítés helyzete és fejlődése 16
1.3.4. Kereskedelmi, kulturális és egyéb létesítmények földalatti telepítése 17
1.4. A földalatti műtárgyak jellegzetes típusai 17
1.4.1. A közlekedés földalatti műtárgyai 17
1.4.1.1. Közúti alagutak és aluljárók 17
1.4.1.2. A tömegközlekedés földalatti építményei 18
1.4.1.3. Gyalogos-aluljárók 19
1.4.1.4. Földalatti gépjárműtárolók 19
1.4.2. A közművek földalatti építményei 19
1.4.3. Kereskedelmi, ipari, szolgáltató és művelődési földalatti létesítmények 20
1.5. Városrendezési és szabályozási kérdések 20
1.6. Tervezési előmunkálatok 21
1.7. Táj- és környezetvédelmi szempontok 21
1.8. Többszintű városközpontok 22
2. Közúti aluljárók és alagutak 23
2.1. Jellegzetes alagúttípusok és létesítésük indokai 23
2.1.1. Városi utak jellemzői 25
2.1.2. Környezeti adottságok a telepítésnél 25
2.2. Vonalvezetés és keresztmetszeti kialakítás 26
2.2.1. Alagutak keresztmetszete 26
2.2.2. Vonalvezetés 29
2.2.3. Közművezetékek keresztezése és megközelítése 31
2.3. Installációs berendezések 31
2.3.1. Vízelvezetés, csatornázás és vízellátás 31
2.3.2. Szellőzés 31
2.3.3. Alagutak világítása 35
2.3.4. Közúti forgalomirányító és biztonsági berendezések 37
2.3.5. Közúti pályák fűtése 39
2.4. Alagutak szerkezetei 39
2.5. Alagútszerkezetek nyitott építési eljárással 40
2.5.1. Sík alapozású szerkezetek 40
2.5.1.1. Alul nyitott alagútszerkezetek 40
2.5.1.2. Alul zárt alagutak 42
2.5.1.3. Boltozatos szerkezetek 47
2.5.2. Mélyvezetésű, nyitott útszakaszok szerkezetei 47
2.5.3. Résfalas és cölöpfalas alagútszerkezetek 53
2.5.4. Alagutak jellegzetes előregyártott födémszerkezetei 56
2.5.5. Alagutak úsztatott-süllyesztett szekrényekkel 57
2.5.6. Szekrénysüllyesztéssel épített szerkezetek 62
2 6 Alagútszerkezetek zárt, bányászati eljárásokkal
2.6.1. Szerkezetek szilárd, állékony vagy töredezett kőzetekben 63
2.6.2. Alagutak ideiglenes támasztást igénylő kőzetekben és talajokban 66
2.6.3. Pajzsos építésű szerkezetek 66
2.6.4. Sajtolással épített alagútszerkezetek 68
2.6.5. Csőernyő védelmében épített alagutak 68
2.7. Belső burkolatok 69
3. A METRÓ ÉS A VÁROSI GYORSVASUTAK FÖLDALATTI SZERKEZETEI 70
3.1. A városi gyorsvasúti rendszerek 70
3.2. A metróhálózat jellemzői 71
3.2.1. Jellegzetes hálózattípusok 73
3.2.2. A vonalvezetés alapkérdései 80
3.3. A metró földalatti építményei 81
3.3.1. Vonalalagutak 81
3.3.1.1. Vasúti pályaszerkezet 86
3.3.2. Állomások 87
3.3.3. Légtechnikai létesítmények 93
3.3.4. Vízellátás és vízelvezetés 95
3.3.5. Villamos berendezések 96
3.3.6. Hírközlő és távközlő berendezések 96
3.3.7. Jelző- és biztosítóberendezések 96
3.4. Az építmények szerkezeti kialakítása 97
3.5. Vonalalagutak szerkezetei 97
3.5.1. Vonalalagutak nyitott építési eljárással 97
3.5.1.1. Monolit vasbeton szerkezetek 97
3.5.1.2. Alagutak előregyártott szerkezetekkel 99
3.5.1.3. Résfalas, cölöpfalas alagútszerkezetek 102
3.5.1.4. Alagutak szekrénysüllyesztéssel és úsztatott süllyesztéssel 104
3.5.2. Vonalalagutak szerkezete zárt építési eljárással 108
3.5.2.1. Öntöttvas tübbing falazatok 108
3.5.2.2. Acéltübbing falazatok 109
3.5.2.3. Előregyártott vasbeton tübbing falazatok 110
3.5.2.4. Vasbeton blokkos falazatok 111
3.5.2.5. Talajba feszített alagútszerkezetek 113
3.5.2.6. Monolit betonfalazatok 116
3.5.2.7. Az új osztrák módszer alagútszerkezetei 118
3.5.2.8. Alagútszerkezetek csőernyő védelmében 120
3.6. Állomások szerkezetei 122
3.6.1. Nyitott eljárással épített állomások 122
3.6.1.1. Monolit állomásszerkezetek 122
3.6.1.2. Állomásszerkezetek előregyártott elemekkel 123
3.6.1.3. Résfalas állomásszerkezetek 124
3.6.1.4. Boltozatos szerkezetek 127
3.6.2. Állomásszerkezetek zárt építési eljárással 128
3.6.2.1. Egynyílású boltozatos szerkezetek 128
3.6.2.2. Kétcsarnokos állomások 130
3.6.2.3. Háromcsarnokos állomások 132
3.6.2.4. Ötalagutas állomások 135
3.6.2.5. Csőernyő védelmében épített állomások 138
3.7. Elágazási műtárgyak 140
3.8. Lejtaknák szerkezetei 141
3.9. Szellőzőaknák és alagutak szerkezetei 143
3.10. Állomások belső kialakítása 143
4. Gyalogos-aluljárók 145
4.1. Az aluljárók építésének célja 145
4.1.1. Az aluljárók fő típusai 146
4.1.2, Telepítési szempontok 148
4.2. Az aluljárók forgalomtechnikai tervezése 149
4.2.1. A várható forgalom előrebecslése 149
4.2.2. A gyalogosforgalom jellegzetességei 149
4.2.3. A keresztmetszeti méretek meghatározása 150
4.3. Az aluljárók általános elrendezése 151
4.3.1. Alaprajzi elrendezés 151
4.3.2. Az aluljáró felszíni kapcsolatai 154
4.3.3. A mélységi elhelyezés 156
4.3.4. Installációs gépészeti és villamos berendezések 157
4.3.4.1. Csatornázás, vízellátás 157
4.3.4.2. Szellőzés, fűtés 157
4.3.4.3. Villamos berendezések 157
4.3.5. Fenntartási, üzemi és egyéb célú helyiségek 158
4.4. Az aluljárók szerkezetei 160
4.4.1. Nyitott eljárással épített szerkezetek 160
4.4.1.1. Monolit vasbeton szerkezetek 161
4.4.1.2. Részben vagy egészben előregyártott vasbeton szerkezetek 165
4.4.1.3. Térelemes előregyártott szerkezetek 167
4.4.2. Résfallal, cölöpfallal vagy szádfallal határolt aluljárók 168
4.4.3. Zárt módszerrel épített aluljárók 171
4.4.4. Lépcsők, rámpák szerkezetei 172
4.5. Az építészeti kialakítás 173
Földalatti gépjárműtárolók 175
5.1. A létesítés indokai és a telepítés feltételei 175
5.2. A parkoló forgalmának előrebecslése 178
5.3. A parkolók tervezésének alapelvei 179
5.3.1. Saját vezetéssel beálló parkolók 180
5.3.2. Mechanikus üzemű parkolók 183
5.3.3. A felszíni kapcsolat kialakítása 185
5.3.4. Épületgépészeti berendezések és melléklétesítmények 188
5.3.4.1. Fűtés 189
5.3.4.2. Szellőztetés 189
5.3.4.3. Vízellátás és csatornázás 189
5.3.4.4. Villamosenergia-ellátás 189
5.3.4.5. Világítás 190
5.3.4.6. Jelző- és biztonsági berendezések 190
5.3.4.7. Tűzvédelmi berendezések 190
5.3.5. Kettős rendeltetésű földalatti gépjárműtárolók 190
5.4. Építési módszerek 192
5.4.1. Építés alulról felfelé 193
5.4.1.1. Talajmozgások nagy mélységű munkatereknél 198
5.4.1.2. Néhány példa az alulról felfelé való építésre 201
5.4.2. Felülről lefelé való építés, fal-födém módszer 204
5.4.3. Szekrénysüllyesztéses építési mód 207
5.4.4. Építés zárt munkatérben, bányászati módszerrel 208
5.5. A földalatti gépjárműtárolók födémszerkezetei 209
5.6. A statikai méretezés néhány problémája 211
5.7. Gazdasági kérdések 212
Közműalagutak 212
6.1. A közműalagutak és közműfolyosók jellemzői és alkalmazási területei 212
6.1.1. Lakótelepi alkalmazás 214
6.1.2. Alkalmazás városrekonstrukciónál 214
6.2. Közműalagutak vonalvezetése és keresztmetszeti elrendezése 214
6.2.1. A közműalagutak vezetékei és azok egymásra hatásai 217
6.2.1.1. Vízvezeték 218
6.2.1.2. Csatorna 218
Gázvezeték 219
6.2.1.4. Távhőellátás vezetékei 219
6.2.1.5. Erősáramú kábelek 219
6.2.1.6. Távközlő és postai kábelek 219
6.2.1.7. Pneumatikus szemétszállító vezetékek 219
6.2.2. Közműalagutak belső berendezései 219
6.2.3. Ügyeleti központ 220
6.2.4. Az alagutak felszíni kapcsolatai 220
6.2.5. Közműalagutak megközelítése és keresztezése közművezetékekkel 222
6.3. Közműalagutak szerkezetei 222
6.3.1. A nyitott építési eljárás szerkezetei 222
6.3.1.1. Monolit beton és vasbeton szerkezetek 224
6.3.1.2. Előregyártott vasbeton szerkezetek 226
6.3.1.3. Műtárgyak és keresztezések 230
6.3.2. Zárt, bányászati eljárással épített szerkezetek 232
6.3.2.1. Hagyományos és új bányászati eljárások szerkezetei 232
6.3.2.2. A pajzsos építési mód szerkezetei 232
6.3.2.3. Előresajtolással épített szerkezetek 234
6.3.2.4. Az építéshez és üzemeltetéshez szükséges műtárgyak 236
6.3.3. Közműfolyosók szerkezetei 236
6.4. Gazdasági kérdések 236
7. Közüzemi, ipari, kereskedelmi és kulturális földalatti létesítmények 240
7.1. A földalatti elhelyezés indokai 240
A földalatti tartózkodás emberi tényezői és a földalatti építmények üzemi berendezései 241
7.3. Földalatti ipari és szolgáltató üzemek 242
7.4. Közművek földalatti gépházai és tárolói 243
7.5. Földalatti raktárak, kereskedelmi és egyéb létesítmények 252
8. Alagutak, földalatti műtárgyak statikai vizsgálata 254
8.1. Az építményeket és a dúcolásokat terhelő föld-és víznyomás 254
8.1.1. A földnyomás jellegzetes típusai és kialakulásának feltételei 254
8.1.2. A nyugalmi földnyomás 256
8.1.3. Az aktív és passzív földnyomás 258
8.1.4. Földnyomás felszíni terhelés esetén 262
8.1.4.1. Egyenletesen megoszló felszíni terhelés esete 262
8.1.4.2. Vonalas és részlegesen ható megoszló felszíni terhelés 263
8.1.5. Földnyomás különböző falmozgások esetén 265
8.1.6. Földellenállás pallófalat megtámasztó acéltartóknál 268
8.1.7. A víznyomás 271
8.2. Szádfalak, résfalak, munkateret megtámasztó szerkezetek statikai vizsgálata 272
8.2.1. Egyszerűsített számítási eljárások 273
8.2.1.1. A talajba befogott kihorgonyzás és megtámasztás nélküli fal 273
8.2.1.2. Kihorgonyzott vagy megtámasztott falak 273
8.2.1.3. A szabad megtámasztású fal esete (Krey eljárása) 275
8.2.1.4. Kihorgonyzott falak teljes befogással (Blum eljárása) 276
8.2.2. A tartó és a talaj kölcsönös alakváltozásait figyelembe vevő eljárások a földnyomással terhelt szerkezeteknél 279
A rugalmas ágyazású földnyomással terhelt tartók megoldása differenciaszámítással 279
8.2.2.2. Földnyomással terhelt tartók megoldása a véges elemek eljárásával 281
8.2.3. Horgonyzások statikai vizsgálata 284
8.2.3.1. A váll- és a köpenyellenállást figyelembe vevő eljárások 285
8.2.3.2. Csak a köpenysúrlódással számoló eljárások 287
8.2.3.3. A különböző számítási módszerek összehasonlítása 292
8.2.3.4. Horgonyzások méretezése diagramok segítségével 292
8.2.3.5. A horgonyok teherbírásának helyszíni ellenőrzése 293
8.2.4. Kihorgonyzott falak állékonysági vizsgálata 294
8.2.4.1. Talajtörés vizsgálata 295
8.2.4.2. Mélycsúszólapos vizsgálat 295
Nyitott eljárással épített szerkezetek statikai számítása 299
8.3.1. Az alagútra ható terhelések és az erőtani számítás alapelvei 299
8.3.2. A talaj alakváltozásait figyelmen kívül hagyó közelítő méretezési eljárások 301
8.3.3. Alagutak igénybevételeinek számítása a rugalmas ágyazás alapulvételével 304
8.3.3.1. Számítás táblázatok használatával 307
Rugalmas ágyazású gerendák számítása kapcsolati feltételi egyenletrendszerrel 308
8.3.3.3. Eljárás a differenciahányadosok alkalmazásával 309
8.3.3.4. Rugalmas többtámaszú tartóként való számítás a rúdstatika módszereivel 310
8.3.3.5. Folytonos rugalmas ágyazás a véges elemek módszerével 310
8.3.3.6. Közelítő számítás másodfokú parabola alakú talajreakcióval 311
8.3.4. Alagutak számítása a rugalmas féltér alapulvételével 313
8.3.4.1. Ohde eljárása 313
8.3.4.2. Gorbunov-Poszadov módszere 318
8.3.5. A kombinált eljárás 319
8.3.6. Lemezszerkezetek számítása 323
8.3.6.1. Számítás a kombinált eljárással a véges elemek módszerét alkalmazva 323
8.3.6.2. Közelítő eljárás lemezekre a rugalmas ágyazás feltételezésével 325
8.3.7. Gombafödémek és ehhez hasonló szerkezetek közelítő számítása 329
Zárt, bányászati módszerrel épített alagutak statikai vizsgálata 332
8.4.1. Az alagútra ható terhelések és a statikai számítás alapelvei 335
A talajt rugalmas vagy elasztoplasztikus kontinuumként figyelembe vevő eljárások 337
Az alagutat magába foglaló rugalmas kontinuum analitikus megoldása 337
A kontinuum modell numerikus megoldása a véges elemek módszerével 343
8.4.3. Alagutak számítása a rugalmas ágyazás feltételezésével 349
8.4.3.1. Schulze, Duddeck és Windels eljárása 350
8.4.3.2. Bodrov és Gorelik módszere 354
8.4.3.3. A sokszögláncos módszer 355
8.4.3.4. Bugajeva közelítő eljárása 358
8.4.4. Különböző számítási eljárások összehasonlítása 360
8.4.5. Méretezési eljárások az új osztrák módszernél 361
8.4.5.1. A kőzet jelleggörbéje, a kőzettárcsa igénybevételei és elmozdulásai 362
8.4.5.2. A kőzettárcsa igénybevételei és elmozdulásai horgonyzások esetén 365
8.4.5.3. Számítási modell a kőzetből és a burkolatból álló gyűrűtartóval 369
8.4.5.4. Méretezés a törési határállapot alapján 369
A kontinuum modell a véges elemek módszerével az új osztrák alagútépítésnél 371
8.4.6. Közelítő számítási eljárások
8.4.7. A talpnyomás 376
8.4.8. Kőzetnyomás az alagút fejtési homlokánál 376
8.4.9. Kőzethorgonyzások méretezése zárt építésű alagutaknál 378
8.5. Környezeti mozgások, felszíni süllyedések 381
8.5.1. Süllyedésszámítás leegyszerűsített mechanikai modellel 382
8.5.2. Süllyedésszámítás a véges elemek eljárásával 383
8.5.3. A talaj, a szerkezet és az építéstechnológia hatása a süllyedésekre 386
8.5.4. Süllyedések alakulása az idő függvényében 387
8.5.5. Süllyedések hatása az építményekre 389
9. Építési eljárások 391
9.1. Nyitott építési eljárások 392
9.1.1. A munkatér kialakítása 392
9.1.2. A munkatér víztelenítése 395
9.1.2.1. Nyílt víztartás 395
9.1.2.2. Talajvízszint-süllyesztés módszerei és számítása 395
9.1.2.3. Víztelenítés vízkizárással 401
9.1.3. A szádfalazás 401
9.1.4. Rés- és cölöpfalak 403
9.1.4.1. Résfalak 403
9.1.4.2. Cölöpfalak 408
9.1.5. Horgonyzások 409
9.1.6. Építés szekrénysüllyesztéssel 415
9.1.6.1. Szekrénysüllyesztés szárazról 415
9.1.6.2. Aknaépítési eljárások 416
9.1.6.3. Építés úsztatott szekrénysüllyesztéssel 417
9.2. Talajszilárdítások nyitott és zárt építési eljárásoknál 418
9.2.1. Fagyasztások 418
9.2.2. Talajszilárdítás injektálással 422
9.3. Zárt, bányászati építési eljárások 429
9.3.1. Klasszikus alagútépítési eljárások 432
9.3.1.1. Építés állékony vagy töredezett szilárd kőzetben 432
9.3.1.2. Építés laza kőzetekben és talajokban 434
9.3.2. Új alagútépítési eljárások 436
9.3.2.1. Az új osztrák építési módszer 436
9.3.2.2. A késes alagútépítési eljárás 441
9.3.2.3. Bernold építési módszere 442
9.3.3. A pajzsos alagútépítés 442
9.3.3.1. A talajfejtés berendezései 446
9.3.3.2. A hidropajzs 449
9.3.3.3. A földnyomásos pajzs 451
9.3.3.4. A zárt homlokú pajzs 453
9.3.3.5. A késes pajzs 453
9.3.3.6. Kőzetnek feszített pajzs 454
9.3.3.7. Összefoglaló az alagútépítő pajzsokról 454
9.3.3.8. Indító és fogadó pajzskamrák 458
9.3.4. Építés a falazat előresajtolásával 458
9.3.4.1. A sajtolási erő meghatározása 462
9.3.5. Építés csőernyő védelmében 465
9.3.6. Alagutak hátűrinjektálása 466
9.3.7. Légnyomás alkalmazása az alagútépítésnél 468
10. Alagutak szigetelése 473
10.1. Tömegszigetelések 474
10.1.1. Öntöttvas és acéltübbingek szigetelése 474
10.1.2. A vízzáró beton 476
10.2. Felületi szigetelések 478
10.2.1. Vízzáró vakolatok 478
10.2.2. Acéllemez szigetelések 478
10.2.3. Bitumenes szigetelések 482
10.2.4. Műanyag szigetelések 484
10.2.5. öntapadós bitumenes műanyagok 486
10.2.6. Asztfaltszigetelés 490
10.2.7. Szigetelés szórási eljárásokkal 490
10.3. Dilatációs hézagok, munkahézagok 490
Irodalom 496
Tárgymutató 501

Témakörök