III. CI DE COMUNICAIE N SUBTERANIII.1. TUNELURI I METROPOLITANE III.1.1. Definiie Tunelul este o construcie subteran, destinat s asigure continuitatea unei ci de comunicaie n condiiile n care traseul trece pe sub nivelul terenului, prin straturile de roci i pmnturi din poriunea superficial a litosferei.

Fig. III.1.1. Schematizare seciune n lung.

Dezvoltarea cilor de comunicaii, mai ales a cilor ferate, a generat dezvoltarea construciei de tuneluri ncepnd din secolul XIX. De la ce adncime de debleu se trece la execuia tunelului rezult dintr-un calcul tehnico-economic: Cd = cost debleu CT = cost tunel Cd CT hdcr Cd > CT TUNEL hd > hdcr ( pentru o roc dat) TUNEL Exist i alte elemente tehnice care pot decide execuia tunelurilor.

177

III.1.2. Elementele unui tunelIntersecia obinut cu un plan perpendicular pe axul tunelului, relev elementele care alctuiesc seciunea transversal a unui tunel.(Fig. III.1.2., Fig. III.1. 3.)

Fig. III.1 2. Elementele unui tunel alctuit din bolt, zid drept, radier

Dac tunelurile se execut cu metode moderne, ca metoda scutului, atunci, se adopt pentru seciunea transversal, seciunea circular. Un tunel cu seciune circular, se execut de obicei dintr-un inel exterior prefabricat i dintr-un inel interior monolit.

178

Fig. III.1.3. Elementele unui tunel cu seciune circular.

Cptueala sau structura de rezistenta este destinat s preia ncrcrile date de masiv, fr deformaii meninnd seciunea liber a tunelului. Fundaiile cptuelii constituie elementul ce transmite la terenul de fundaie ncrcrile i mpingerile preluate de cptueal sub presiunea masivului muntos. Zidurile drepte (picioare drepte) sunt partea cptuelii cuprins ntre partea superioar a fundaiilor i naterea bolii.

179

Bolta alctuiete partea superioar a cptuelii i este cuprins ntre planurile naterilor i cheia bolii. Radierul alctuiete partea inferioar a cptuelii i este cuprins ntre cele dou fundaii ale zidurilor drepte. Prin construcia sub form de bolt interioar, ea asigur preluarea presiunilor de jos n sus, precum i meninerea distanei dintre fundaiile zidurilor drepte. Seciunea liber interioar constituie seciunea util i este denumit gabaritul tunelului. n fig. III.1.3, este prezentat o seciune transversal a unui tunel executat cu scutul (seciune inelar).

Gabaritul poate fi: de construcie adic conturul transversal limit n plan vertical perpendicular pe axa tunelului al seciunii libere interioare. de circulaie - adic conturul transversal limit n planul vertical perpendicular pe axa cii, n interiorul cruia n afar de mijlocele de transport nu trebuie s intre nici o parte a construciei sau a instalaiilor fixe ale tunelului.

III.1.3. Clasificarea tunelurilora. Dup scop (funciunea) tuneluri pentru ci ferate; tuneluri rutiere; tuneluri n orae (metrouri); tuneluri apeduct; tuneluri pentru navigaie; tuneluri hidrotehnice;

b. Dup loc

tuneluri n munte; tuneluri urbane (metrouri); tuneluri pe fundul apelor;180

c. Dup forma axei n plan orizontal - aliniament; - curb; n plan vertical (profil longitudinal) d. Dup forma cptuelii clopot; potcoav; ovoidal; circular; dreptunghiular; e. Dup modul de execuie n subteran ; n tranee deschis.

- palier; - n declivitate ;

III.2. METROURI III.2.1. GeneralitiDezvoltarea oraelor mari a necesitat i dezvoltarea mijloacelor de transport. Suprafaa carosabil a strzilor a devenit insuficient i, peste o anumit limit de densitate a circulaiei, transporturile pe strzi au devenit nepractice, cu viteze mici i multe accidente. Din aceast cauz, s-a ajuns la ideea construirii unui mijloc de transport rapid, care s prseasc suprafaa carosabil i s circule n subteran sau deasupra strzilor. Trenurilor li s-au dat numele de metrouri dup numele primei societi care a construit tunelurile respective i care a folosit cuvntul grecesc Metropolis (capital). Printre primele linii de metrou care s-au construit au fost liniile aeriene. Acestea se execut mai uor i sunt mai ieftine. Dar din cauza zgomotului fcut de circulaia acestora, s-a trecut la tunelurile subterane care s-au dezvoltat i s-au rspndit foarte mult. n anul 1953, lungimea total a acestora depise 1500 km. Astzi, aproape n toate oraele181

mari(orae cu peste 1.000.000 de locuitori), exist metrouri sau s-a nceput execuia la aceste lucrri subterane. Necesitatea metroului este determinat de mrimea oraului, de numrul de locuitori, de gruparea lor n ora etc. Reeaua metroului se stabilete n funcie de fluxul de cltori pe arterele principale, de punctele principale de legtur (stadioane, grdini publice, teatre, puncte aglomerate etc.), inndu-se seama de planul de sistematizare al oraului. Asupra costurilor intervine i natura pmntului strbtut de metrou. La studiul liniilor de metrou se ine seama i de racordarea lor cu liniile ferate exterioare ale oraului. Se recomand ca accesul n staiile metroului s porneasc chiar de pe peroanele staiilor de transbordare a liniilor ferate exterioare. Pentru determinarea metodelor de lucru se ntocmete un studiu geotehnic amnunit al subsolului oraului. n funcie de adncimea construciei se determin i seciunea transversal a metroului. La tunelurile de suprafa se folosete metoda de construcie a traneei complet deschis sau parial descoperit, n acest caz, seciunea transversal este de form dreptunghiular i cuprinde cele dou linii ale metroului. n cazul tunelurilor de adncime i de mare adncime, seciunea transversal este circular, metoda scutului fiind obligatorie. Se execut dou tuneluri pentru cele dou direcii, deoarece un singur tunel pentru dou linii de circulaie creeaz poriuni nefolosite din seciunea util a tunelului, i anume la segmentele de sus i jos. Avantajele importante pe care le aduce construcia metrourilor n marile orae sunt: viteza mare de transport care se poate dezvolta n orae nu poate fi atins de nici un alt mijloc de transport n comun; programul de mers se poate respecta fr dificultate, deoarece nu sunt traversri de nivel i nici alte obstacole; variaiile atmosferice nu mpiedic deloc circulaia; vagoanele au o mare capacitate de transport.

Construcia metrourilor are ns i un mare neajuns: investiia iniial este costisitoare.

III.2.2. Staiile de metrouStaiile de metrou difer de staiile de cale ferat: n ele nu se fac nici traversri, nici alimentri de locomotive. Distana ntre staii variaz n funcie de zona n care este construit metroul i de importana punctelor pe care le leag. Astfel, n zona central

182

a oraului, aceast distan coboar la circa 500m, pe cnd la periferie ea se mrete, uneori trecnd de 1,5 km. Ca i lungime i lime, dimensiunile staiilor au variat foarte mult i nici cele la care s-a ajuns azi nu sunt definitive. Primele staii de metrou aveau lungimi mici, de civa zeci de metri, necesare primirii unor trenuri formate din 2-3 vagoane. Creterea lungimii trenurilor i necesitile exploatrii au cerut mrirea lungimii staiilor la cel puin 100m, multe din ele atingnd 150m i cteva chiar 200m. Limea staiilor a variat i ea. La nceput, cnd numrul cltorilor era mic, limea a fost mai mic. Cu timpul, odat cu creterea numrului de cltori, a trebuit ca aceast lime s se mreasc, att pentru a evita nghesuiala i accidentele, ct i pentru a face staiile ct mai atractive. Sunt preferate staiile de mic adncime, deoarece accesul la ele este mai uor. Sunt cazuri, ns, n care natura pmntului i diferitele instalaii oreneti impun construcia staiilor la mare adncime. Un studiu amnunit hotrte amplasarea lor. Adncimea variaz de la circa 1,50m de la partea superioar a tunelului i pn la suprafaa carosabil, n unele cazuri, pn la circa 60m. Pentru liniile duble, staiile se mpart, n general, n dou categorii i anume: staii de tip insular i staii cu peroane laterale. Staiile de tip insular. Sunt acele staii la care peronul este central iar cele dou linii l nconjoar (fig. III.2.1.). Ele au avantajul c publicul cltor ajunge pe peronul central i poate lua uor metroul n direcia n care are nevoie. ntruct exploatarea este mai uoar, acest sistem de staii este cel mai rspndit.

Fig. III.2.1. Staie de tip insular.

Staiile cu peroane laterale. La aceste staii peroanele sunt laterale fa de grupul celor dou linii paralele (fig. III.2.2.). Traseul liniilor nu este deviat, pentru a se nscrie lng peron. Fiecare cltor trebuie s fie atent de la intrarea n staie pentru a ti la ce peron trebuie s ajung. Staiile cu patru linii se grupeaz la fel, n staii insulare (fig. III.2.3.) i staii cu peroane laterale (fig. III.2.4.).

183

Fig.III.2.2. Staie cu peroane laterale.

Fig.III.2.3. Staie de tip insular cu linii cvadruple

Fig.III.2.4. Staie cu peroane laterale, cu linii cvadruple.

Fig.III.2.5. Seciunea transversal a unei staii de metrou cu cptueala din beton, cu o singur deschidere, ntrebuinat obinuit Ia metroul din Paris. 184

Tunelurile pentru staii sunt mai mari dect acelea pentru linia curent. Ele sunt realizate cu o singur deschidere, cu dou sau trei deschideri, atunci cnd se dorete s se dea acestei construcii o anumit nfiare. Tunelurile pentru staii se execut din beton, beton armat sau metal (tubinguri metalice) i n mai mic msur din zidrie de piatr. Staiile de metrou cu o singur deschidere (cu o bolt). Se execut mai mult cu metode miniere deoarece nu este practic s se realizeze scuturi de aceast form. n special, staiile vechi s-au realizat cu o singur deschidere. La metroul din Paris sunt unele staii de acest tip (fig.III.2.5.). Ele au o grosime la bolt de 0,70m i la radier de 0,50m. La aceste staii zidurile drepte ajung la 2,00m grosime. Limea total a staiei este de 14,14m. Este o staie cu peroanele laterale.

Fig.III.2.6. Seciunea transversal a unei staii de metrou, cu o singur deschidere, cu cptueal din tubinguri metalice.

Figura III.2.6. ne arat seciunea transversal a unei staii de metrou cu bolta executat din tubinguri metalice. Limea staiei este de 17m. Bolta s-a realizat cu ajutorul semiscutului, sprijinit pe dou reazeme de beton construite cu scuturi circulare. Staia prezint avantaje n construcie i este de tip insular.

Staiile de metrou cu dou deschideri (cu dou boli). Acestea sunt mai bune pentru exploatare. Sunt executate fie din beton sau beton armat, fie din tubinguri. O staie cu dou boli executat din beton i ntrebuinat la metroul din Paris se vede n fig.III.2.7. Bolile transversale sunt legate prin boli longitudinale. La metroul din Londra sunt staii cu dou boli executate din tubinguri metalice, ca n fig. III.2.8.

185

Fig.III.2.7.Seciunea transversal a unei staii de metrou, cu dou boli, executat din beton, ntrebuinat la metroul din Paris.

Staiile de metrou cu trei deschideri (cu trei boli). Sunt staiile cele mai utilizate, deoarece ele dau posibilitatea unei bune exploatri i unei mai uoare amenajri a instalaiilor, ele se preteaz mai bine la forme arhitectonice reuite.

Fig.III.2.8. Seciunea transversal a unei staii de metrou, executat cu dou boli, cu cptueal din tubinguri metalice, ntrebuinat la metroul din Londra.

n fig. III.2.9 se prezint seciunea transversal a primelor staii de metrou din Moscova. Acestea au limea total de 33,00 m i nlimea de 9,90m, fiind executate din beton, cu metode miniere. Foarte frecvente sunt staiile formate din trei tuneluri legate ntre ele (fig. III.2.10) i executate din tubinguri metalice. Limea total a unei staii este de 31,20m. n mod

186

obinuit, sunt de tip insular. Reelele metrourilor din Moscova i Londra au asemenea staii.

Fig.III.2.9. Seciunea transversal a unei staii de metrou, executat cu trei boli, realizat din beton.

Fig.III.2.10. Seciunea transversal a unei staii de metrou, executat cu trei boli, realizate din tubinguri metalice.

187

Fig.III.2.11. Seciunea transversal a staiei Maiakovski, executat din trei boli cu cptueal metalic. Bolta din mijloc este mai nalt i are forma eliptic.

Fig.III.2.12. Racordarea tunelului pentru escalator, la vestibulul de jos al staiei, prin construirea unui guler de beton armat.

188

Fig.III.2.13. Vederea unui escalator.

Fig.III.2.14. Staia Sokolniki. Vedere general a planului de situaie.

Cea mai reuit form a staiilor de metrou este aceea n care tunelul central este mai ridicat dect cele laterale. O asemenea construcie s-a folosit la staia Maiakovski (fig. III.2.11) din Moscova unde bolta central reazem pe bolile celor dou tuneluri laterale.189

Accesul publicului la staiile din subteran se face cu ajutorul unor benzi rulante, numite escalatoare. Acestea sunt nclinate fa de orizontal cu un unghi de 30. Tunelurile n care funcioneaz escalatoarele sunt uneori greu de executat, din cauza circulaiei din zon, a instalaiilor oreneti existente etc. n mod obinuit, tunelul escalatorului se leag de vestibulul de jos al staiei cu ajutorul unui guler de beton armat (fig. III.2.12.). Dac diferena de nivel ntre staie i exterior este de circa 10m, uneori nu se mai execut escalatoare. La o diferen de nivel mai mare de 10 m, construirea escalatoarelor este obligatorie, n unele ri, n loc de escalatoare se construiesc ascensoare. n asemenea cazuri, accesul la staie nu este practic, deoarece au loc aglomerri, n fig. III.2.13. se vede un escalator, iar n fig. III.2.14. se arat un plan de situaie general, cu amplasarea escalatorului fa de staie.

Fig.III.2.15. Staie de metrou pentru adncimi mici - seciune transversal

Fig.III.2.16. Staie de metrou - seciune transversal: 1.Hol de la intrare subteran cu case de bilete, 2.Magazin cu buturi rcoritoare, 3.Zone de verificat biletele, 4.Scar rulant, 5. Platform, 6.Camera mainilor pentru scara rulant, 7.Camera macazului electric, 8.Magazin pentru servicii de ntreinere, 9.Zona pentru pompele de drenaj i staia de pompare, 10.Metroul. 190

Cteva dintre lucrrile remarcabile executate n ultima perioad, sunt prezentate n cele ce urmeaz.

Fig.III.2.17. Eurotunel (Frana-Anglia).

191

Fig.III.2.18. Metroul din apropierea aeroportului Ellis Road din Frankfurt

Fig.III.2.19. Metroul din apropierea BAB din Frankfurt

192

Fotografii cu tuneluri:

Fig.III.2.20. Staie de metrou.

Fig.III.2.21. Tunel seciune circular.

193

Fig.III.2.22. Tunel seciune circular.

Fig.III.2.23. Tunel seciune circular.

194

. Fig.III.2.24. Traseul Tunelului Mont Blanc i linia de teleferic dintre Italia i Frana.

Fig.III.2.25. Telefericul Mont Blanc.

195

Fig.III.2.26. Portalul Italian al Tunelului Mont Blanc.

Fig.III.2.27. Portalul francez al Tunelului Mont Blanc.

196

III. 3. SUBTRAVERSRI URBANEIII.3.1. Noiuni generalePentru a fluidiza circulaia vehiculelor n marile orae, este necesar a realiza separarea traficului pietonal de cel stradal, al vehiculelor (autoturisme, autobuze, troleibuze, tramvai, etc.) Subtraversrile sunt necesare acolo unde traficul de perspectiv (15 ani) se preconizeaz la 7000 de pietoni, respectiv 3000 de vehicule etalon pe or de vrf. Dimensionarea spaiilor n subtraversri se face innd seama de anumite reguli: pentru o band de circulaie este necesar 0.75 m, dac se consider 3000 de pietoni/or; lng perei trebuie pstrat o band de siguran de 0.30 m; din exploatare, este necesar o lime minim de 4.00 m; escalatoarele (acces pe scri rulante, sau scri) trebuie s aib pe o direcie cel puin 0.75 m la un trafic de 2125 pietoni/or; de la 3.00 m lime este necesar separarea fluxurilor cu balustrad; dac diferena de nlime este mai mare ca 4.00m sunt necesare scri rulante; dac diferena de nlime este mai mare de 7.00 m sunt necesare scri rulante pe dou direcii; scrile fixe sunt necesare i n cazul existenei scrilor rulante; capacitatea teoretic a scrilor rulante, la o vitez de deplasare de 0.5 m/s este de 7000-8000 pietoni/or; dac viteza de deplasare este de 0.9 m/s, rezult 9000-10000 pietoni/or aceste subtraversri pot fi sub form de culoare fig. III.3.1 sau sub form de spaii extinse (hal) de anumit form fig. III.3.2.

197

Fig. III.3.1.a.b. Subtraversri sub form de culoare

198

Fig. III.3.2.a.b. Subtraversri sub form de spaii extinse (hal) de anumit form. 199

Sistemul constructivCuloarele subtraversrilor se pot executa din beton monolit C30/37 sau din beton prefabricat C35/45.... C40/50. n fig. III.3.3. se prezint un culoar monolit iar n fig. III.3.4. sunt prezentate elementele prefabricate din care se execut culoarele subtraversrilor.

Fig. III.3.3. Culoar monolit

200

Fig. III.3.4. Elemente prefabricate din care se execut culoarele subtraversrilor.

201

Spaiile mari (halele), sunt executate din fundaii (dal de fundaii), perei laterali, stlpi i planee. Planeele sunt dimensionate n funcie de adncime, traficul care se desfoar peste hal. Sistemul constructiv depinde de natura terenului n care este executat hala, de ncrcrile din trafic, de dimensiunile halei. Stlpii de susinere se pot amplasa la 1217m. Stlpii sunt de obicei dublu articulai i sunt stlpi cu armtur rigid (evi betonate). Scrile sunt executate conform fig. III.3.5 i III.3.6.

Fig. III.3.5. Scri

202

Fig. III.3.6. Scri 203

Lng scri, se prevd rampele. Profilul n lung al rampelor este prezentat n fig. III.3.7.

Fig. III.3.7. Profilul n lung al rampelor

La aceste lucrri subterane, o mare atenie trebuie acordat izolrii construciei contra infiltraiilor de ape. De asemenea, trebuie avute n vedere aspectele estetice din interiorul subtraversrii. Subtraversarea trebuie s fie o continuare fireasc a strzii din oraul respectiv. Costul orientativ al acestor subtraversri este de 400500 Euro/mp, din care 50% construcia, 1020% finisaje, 1525% refacerea sistemului edilitar, 510% reconstrucia strzilor.

204