Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építőmérnöki Kar Általános- és Felsőgeodézia Tanszék Giroteodolitok használata a budapesti 4-es metró alapponthálózatában Diplomamunka Szabó Gergely Konzulensek: Dr. Dede Károly okleveles földmérő mérnök, egyetemi adjunktus Hörcsöki Ferenc nyugalmazott okleveles földmérő mérnök, műszaki tanácsadó Budapest, 2004.05.14.
Előszó Előszó Ez a diplomamunka a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építőmérnöki Karán, a Földmérő és Térinformatikai Mérnöki Szakon végzett tanulmányok befejezése, amely a szigorló mérnökhallgató konzulensi felügyelet alatt végzett három hónapnyi önálló munkájának eredménye. A szerző választott fő szakiránya az Építőipari geodézia szakirány, ennek megfelelően a diplomamunka témája a mérnökgeodézia szakterületéről való. A témaválasztásban szerepet játszott Dr. Hilmar Ingensand professzor (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Institut für Geodäsie und Photogrammetrie) ösztönzése és a 2003 évben Svájcban eltöltött szakmai gyakorlat, melynek során átfogóan megismerkedtem egy vasúti alagútépítés geodéziai feladataival. A mérnökgeodézián belül különösen izgalmasnak találom a giroteodolitok gyakorlati alkalmazását, ezért kerestem ehhez a területhez kapcsolódó diplomamunka-témát. A végleges feladatmeghatározás a HUNGEOD Kft. elképzeléseihez igazodik. A diplomamunka célja a metróépítéshez kapcsolódó giroteodolitos mérések gyakorlati alapjainak a megteremtése. Formája műszaki leírás, amely elsősorban olyan földmérési szakembereknek készült, akik a metróépítéshez kapcsolódó geodéziai munkálatokban munkakörükből adódóan érintettek, avagy a téma iránt érdeklődnek. Ajánlom figyelmébe továbbá a DBR Metró Projekt Igazgatóság földmérési projektvezetőjének, mérnök urainak, projektvezetőinek. A diplomamunka az Általános- és Felsőgeodézia Tanszék égisze alatt készült, Dr. Dede Károly egyetemi adjunktus tanszéki konzulens és Hörcsöki Ferenc okleveles földmérő mérnök, a HUNGEOD Kft. műszaki és tudományos tanácsadója külső konzulens vezetésével. Az értékes tanácsokat és információkat ezúton is mindkettőjüknek köszönöm. Köszönet Marschalek Bélának a GeoDesy Kft. műszaki ellenőrének, a néhai Magyar Optikai Művek Minőségi Ellenőrző Osztály egykori vezetőjének, aki megismertette velem a MOM Gi-B3 giroteodolitot és kezelési praktikáit. Köszönettel tartozom továbbá Tóth Lajos Úrnak a GeoDesy Kft. részéről, aki térítésmentesen rendelkezésünkre bocsátotta a mérésekhez használt giroteodolitot, Bátyi Ferenc ügyvezető igazgatónak a HUNGEOD Kft. részéről, aki áldozatkész segítségével a mérések megvalósításának személyi és szállítási feltételeit biztosította, valamint a HUNGEOD Kft. összes technikai segítséget nyújtó munkatárásának és végül Dr. Varga József egyetemi adjunktusnak (BME Általános- és Felsőgeodézia Tanszék) a városi sztereografikus vetületi rendszerrel kapcsolatban nyújtott segítségéért. Budapest, 2004.05. 14. Szabó Gergely 2
Tartalmi áttekintés Tartalmi áttekintés ELŐSZÓ 2 BEVEZETŐ 8 1. A PROJEKT ÉS A GEODÉZIAI FELADATOK ISMERTETÉSE 9 1.1. A budapesti 4-es metró a projekt ismertetése 9 1.2. A 4-es metró létesítményei, építéstechnológia 12 1.3. Az állomások szerkezete a geodéziai szempontból lényeges elemek 18 1.4. Geodéziai feladatok a metróépítés kapcsán 27 2. GIROTEODOLITOK HASZNÁLATA A BUDAPESTI 4-ES METRÓ ALAPPONTHÁLÓZATÁBAN 32 2.1. A 4-es metró vízszintes alapponthálózata [7] 32 2.2. A 4-es metró magassági alaphálózata [7] 37 2.3. Giroteodolitok 38 2.4. A giroteodolittal végzendő feladatok 43 3. MÉRÉSEK 51 3.1. A mérésekhez használt műszer 51 3.2. Azimutmeghatározás mérési menete 52 3.3. Azimutmérés számításának menete 54 3.4. Műszerállandó-meghatározás 57 3.5. A terepi azimutmérések tervezése 63 3.6. Terepi azimutmérések 66 4. SZÁMÍTÁSOK 72 4.1. A számításokhoz felhasznált pontok koordinátajegyzéke 72 4.2. A számítások elve összefoglaló ismertetés 72 4.3. Számítási élesség, pontosság, korrekciók, hibahatások és kiküszöbölésük 73 4.4. Azimutmérések számítása 73 4.5. Koordinátákból számított azimutértékek 74 4.6. Giroteodolittal mért irány irányszögének számítása 76 4.7. Gi-BAZDK giro-álláspont koordinátáinak számítása 77 5. EREDMÉNYEK, ELEMZÉSEK, KÖVETKEZMÉNYEK 79 5.1. A mért és a számított azimutértékek és összehasonlításuk 79 5.2. BÖV-műszerállandó számítása a metróépítés céljára 82 5.3. Azimutmérések és azimutmeghatározások pontossági mérőszámai 86 5.4. Giroteodolit-hitelesítések a Bosnyák téri giro-hitelesítő alapvonalon 89 5.5. Az alagút építésekor javasolt mérési eljárások 95 5.6. Áttörési pontosságok várható értékének számítása 101 5.7. További megoldandó feladatok, megválaszolandó kérdések, el nem ért eredmények 102 6. ÖSSZEFOGLALÓ 103 ADATVÉDELEM 104 IRODALOMJEGYZÉK 105 MELLÉKLETEK 106 3
Tartalomjegyzék Tartalomjegyzék ELŐSZÓ 2 TARTALMI ÁTTEKINTÉS 3 TARTALOMJEGYZÉK 4 BEVEZETŐ 8 1. A PROJEKT ÉS A GEODÉZIAI FELADATOK ISMERTETÉSE 9 1.1. A budapesti 4-es metró a projekt ismertetése 9 1.2. A 4-es metró létesítményei, építéstechnológia 12 1.2.1. Szerkezeti és építési koncepció 12 1.2.2. A vonalalagutak [1], [2] 13 1.2.3. Pályaszerkezet 15 1.2.4. Az állomások építéstechnológiája 15 1.2.5. Mozgólépcsők és felvonók 17 1.3. Az állomások szerkezete a geodéziai szempontból lényeges elemek 18 1.4. Geodéziai feladatok a metróépítés kapcsán 27 1.4.1. A földmérési munkák szervezése Kivitelezési geodézia és ellenőrző mérések 27 1.4.2. Vízszintes- és magassági alapponthálózat létesítése 28 1.4.3. Tervezési alaptérkép készítése 28 1.4.4. Építési pontossági követelmények 29 1.4.5. A vonalalagutak építésének kitűzési- és ellenőrző mérései 29 1.4.6. A nyomvonal közelébe eső épületek előzetes állapotfelmérése 30 1.4.7. A felszín és a felszíni épületek, valamint a metróvonal épített létesítményeinek mozgásvizsgálata 30 1.4.8. A vasúti pálya kitűzési és ellenőrző mérései az alagutakban és a rámpákon 31 2. GIROTEODOLITOK HASZNÁLATA A BUDAPESTI 4-ES METRÓ ALAPPONTHÁLÓZATÁBAN 32 2.1. A 4-es metró vízszintes alapponthálózata [7] 32 2.1.1. A DBR vízszintes alapponthálózat létesítésének kiindulási alapja 32 2.1.2. Vetületi rendszer 33 2.1.3. A DBR vízszintes alapponthálózat létesítése 33 2.1.4. A DBR vízszintes alapponthálózat fenntartása és mai állapota 34 2.1.5. A DBR vízszintes alapponthálózat ellenőrző mérései 34 2.1.6. A metróépítés felszín alatti vízszintes alapponthálózatának tájékozása 36 2.2. A 4-es metró magassági alaphálózata [7] 37 2.3. Giroteodolitok 38 2.3.1. A giroteodolitok alkalmazása [8] 38 2.3.2. A giroteodolitok felépítése és működési elve 38 2.3.3. A giroteodolit műszerállandója 40 2.3.4. A budapesti 4-es metró építése kapcsán szóba jöhető műszerek ismertetése 41 2.3.5. A MOM Gi-B3 félautomatikus pörgettyűsteodolit 42 2.4. A giroteodolittal végzendő feladatok 43 2.4.1. A giroteodolitok jelentősége az alagútépítésben azimutmeghatározás giroteodolittal 43 2.4.2. Összehasonlító alapvonalak és műszerállandók 44 2.4.2.1. Giroteodolitok hitelesítése, hiteles azimut 44 2.4.2.2. A BGTV Bosnyák téri giro-hitelesítő alapvonala 46 2.4.2.3. A műszerállandó kiemelkedő jelentősége 48 2.4.3. A vonalalagutakban vezetett sokszögvonalak tájékozó-ellenőrző mérései 50 4
Tartalomjegyzék 3. MÉRÉSEK 51 3.1. A mérésekhez használt műszer 51 3.2. Azimutmeghatározás mérési menete 52 3.3. Azimutmérés számításának menete 54 3.4. Műszerállandó-meghatározás 57 3.4.1. Az eljárás összefoglaló ismertetése 57 3.4.2. A terepen mért azimutok számításához felhasznált műszerállandók és pontossági mérőszámaik 59 3.4.3. A laboratóriumi alapvonal azimutértéke 60 3.4.4. Terepi mérések előtti műszerállandó-meghatározás 61 3.4.5. Terepi mérések utáni műszerállandó-meghatározás 62 3.5. A terepi azimutmérések tervezése 63 3.5.1. Mérések pontossági tervezése 63 3.5.2. A giroteodolit kalibrálómérése 63 3.5.3. A mérendő hálózati oldalak kiválasztása 64 3.6. Terepi azimutmérések 66 3.6.1. Giroteodolitos azimutmérések a terepen 66 4. SZÁMÍTÁSOK 72 4.1. A számításokhoz felhasznált pontok koordinátajegyzéke 72 4.2. A számítások elve összefoglaló ismertetés 72 4.3. Számítási élesség, pontosság, korrekciók, hibahatások és kiküszöbölésük 73 4.4. Azimutmérések számítása 73 4.5. Koordinátákból számított azimutértékek 74 4.5.1. Meridiánkonvergencia [14] 74 4.5.2. Irányredukció [14] 75 4.6. Giroteodolittal mért irány irányszögének számítása 76 4.7. Gi-BAZDK giro-álláspont koordinátáinak számítása 77 5. EREDMÉNYEK, ELEMZÉSEK, KÖVETKEZMÉNYEK 79 5.1. A mért és a számított azimutértékek és összehasonlításuk 79 5.1.1. Számítások különböző vetületi síkokon 79 5.1.1.1. Azimuteltérések számítása BÖV 80 5.1.1.2. Azimuteltérések számítása EOV 80 5.1.2. A BÖV és az EOV síkokon számított azimutok és azimuteltérések 80 5.1.3. A BÖV és az EOV vetületi síkokon számított azimutok és azimuteltérések elemzése 80 5.2. BÖV-műszerállandó számítása a metróépítés céljára 82 5.3. Azimutmérések és azimutmeghatározások pontossági mérőszámai 86 5.3.1. Az azimutmérés idealizált pontossága 86 5.3.2. A terepi azimutmérések pontossága 86 5.3.3. A terepen végzett hálózati azimutmérések pontossága (BÖV) 86 5.3.4. A hálózati azimutmeghatározások pontossága (BÖV) 88 5.3.5. Egy kijelölt irány hálózati azimutjának meghatározási pontossága (BÖV) 88 5.4. Giroteodolit-hitelesítések a Bosnyák téri giro-hitelesítő alapvonalon 89 5.4.1. A hálózati oldalak kiválasztása 89 5.4.2. Giroteodolit hitelesítőmérése Műszerállandó meghatározás 89 5.4.3. A giroteodolit hitelesítőmérésének eredménye Hiteles műszerállandók 90 5.4.4. A 2004. 05.13-án végzett hitelesítőmérés eredményeinek elemzése 90 5.4.5. A metróépítéshez kapcsolódó jövőbeni giroteodolit-hitelesítések 92 5.4.6. A Bosnyák téri giro-hitelesítő alapvonal metró-azimutjai 92 5
Tartalomjegyzék 5.5. Az alagút építésekor javasolt mérési eljárások 95 5.5.1. Ellenőrzési szakaszok áttörési helyek 95 5.5.2. Pontjelek 96 5.5.3. Sokszögvonalak 97 5.5.4. Aknafüggélyezés 98 5.5.5. A fúrópajzs geodéziai irányítása 98 5.5.6. Giroteodolitok kalibrálása 98 5.5.7. A sokszögvonalak giroteodolitos ellenőrző mérései 99 5.5.8. Áttörési mérések 100 5.5.9. Magassági alapponthálózat 100 5.5.10. Mozgásvizsgálatok, vágánykitűzések 100 5.6. Áttörési pontosságok várható értékének számítása 101 5.7. További megoldandó feladatok, megválaszolandó kérdések, el nem ért eredmények 102 5.7.1. Pontosságnövelés 102 5.7.2. További giro-hitelesítő alapvonal létesítése 102 5.7.3. Az áttörési mérések tervezése 102 6. ÖSSZEFOGLALÓ 103 ADATVÉDELEM 104 IRODALOMJEGYZÉK 105 MELLÉKLETEK 106 Vízszintes alapponthálózat átnézeti térképe M-01 107 Koordinátajegyzék M-02 108 Eredmények és azimuteltérések Azimutértékek és eltéréseik összehasonlítása BÖV EOV M-03 109 A mért és a számított azimutértékek és eltéréseik BÖV M-04 110 A mért és a számított azimutok eltérései EOV M-05 111 Számítási mellékletek Meridiánkonvergencia-számítás BÖV (xls) M-04.1 112 Irányredukció-számítás BÖV (mcd) M-04.2 113 Meridiánkonvergencia-számítás EOV (xls) M-05.1 114 Meridiánkonvergencia-számítás EOV (mcd) M-05.11 12 115 Irányredukció-számítás EOV (mcd) M-05.21 23 117 (folytatás a következő oldalon) 6
Tartalomjegyzék MELLÉKLETEK (folytatás) Pontleírások (9 db) Dobogó-hegy P-1 120 Sas-hegy P-2 121 Bazilika (torony) P-3 122 Bazilika déli pillér P-4 123 Bazilika keleti pillér P-5 124 Bazilika giro-álláspont P-6 125 Grand Hotel P-7 126 Rendőrség P-8 127 Gellért-hegy, tripód P-9 128 Azimutmérési jegyzőkönyvek (24 db) J-01 J-08: GeoDesy alapvonal 129 J-09 J-10: Dobogó-hegy 137 J-11 J-12: Bazilika, giro-álláspont 139 J-13 J-14: Sas-hegy 141 J-15 J-16 Rendőrség 143 J-17 J-22 GeoDesy alapvonal 145 J-23 J-24 Bosnyák tér 151 7
Bevezető Bevezető A hétköznapi ember számára legkevésbé kézzelfogható mozzanata az alagútépítkezéseknek, hogy hogyan találkoznak össze az alagutak, hogyan kerül a vonalalagút a föld alatt is pontosan oda, ahová azt a tervezők szeretnék. Azt hiszem túlzás nélkül állíthatom, hogy a földmérő mérnök számára is a legizgalmasabb feladat az alagútfúró-pajzs geodéziai irányításának és a kívánt pontosságú áttörésnek a megvalósítása, hisz a kívánt pontosságú áttörés elérésével járó sikerélmény érzése semmihez sem hasonlítható. A sikeres áttörés megvalósítását közvetlenül szolgálják a giroteodolitos föld alatti tájékozó-azimutmérések. Ezeknek a jövőbeni, alagútbéli azimutméréseknek az előkészítését, a metróépítéshez kapcsolódó giroteodolitos mérések gyakorlati alapjainak a megteremtését tűztem ki diplomamunkám fő feladataként. Tanulmányaim és érdeklődési köröm nem csak a geodézia, hanem az út- és vasútépítés, a közlekedéstervezés szakterületére is kiterjednek. A vasúti közlekedés, az elővárosi vasúti közlekedés és a városi kötöttpályás közlekedés híveként a metrót és a 4-es metró megépítését is hasznosnak tartom. Ennek szellemében a diplomamunka első részében meg kívánom ismertetni az olvasóval a metróépítési projekt lényegét, a 4-es metró előnyeit és a várható hatásokat. A diplomamunka ezután tárgyalja a metróvonal és létesítményei építéstechnológiáját, amelyek alapvetően meghatározzák a geodéták feladatait. A metróépítés földmérési feladatait egy átfogó felsorolás és a felsoroltak vázlatos ismertetése tartalmazza, amely az olyan lényeges részeket mint pl. az építési pontossági követelmények, részletesebben ismerteti. A második résztől kezdve kerül kifejtésre a fő téma, a giroteodolitok használata a budapesti 4-es metró alapponthálózatában. Részletes tárgyalásra kerül a vízszintes alapponthálózat, a giroteodolitok mibenléte és alkalmázásának jelentősége, majd a giroteodolittal végzendő feladatok és a feladatok megoldásához rendelkezésre álló kiindulási alapok. A további részek tárgyalják a giroteodolittal végzendő feladatok megvalósításának menetét, a mérés, a számítás egyes lépéseit, majd az elért eredmények részletes tárgyalása következik. Végül javaslatok találhatóak a metróépítés során végrehajtandó geodéziai teendőket illetően és a diplomamunkában el nem ért eredmények tekintetében, megjelölve a további megoldandó feladatokat. 8
A projekt és a geodéziai feladatok ismertetése 1. A projekt és a geodéziai feladatok ismertetése 1.1. A budapesti 4-es metró a projekt ismertetése Az elkövetkező évek legnagyobb volumenű budapesti építkezése a 4-es metró építése lesz. A DBR metró I. szakasza Dél-Budát köti össze Pest belvárosával: a 7,3 km hosszú, 10 állomást magába foglaló vonal a Kelenföldi pályaudvartól a Móricz Zsigmond körtéren majd a Kálvin téren keresztül a Keleti pályaudvarig vezet. A teljes vonalszakaszon mintegy 14-15 perc alatt utazhatunk majd végig. A városlakók és a várost használók számára is érezhető és látható építkezések ugyan csak 2005 tavaszán indulnak meg, de a színfalak mögött már évek óta komoly készülődés zajlik. A nagy építkezésekre jellemzően a geodéták már évek óta azon dolgoznak, hogy a metró létesítményei majdan a tervezett helyükre kerülhessenek, és a fúrópajzsok centiméterpontosan érkezzenek meg az állomásokra. 1. ábra: A budapesti 4-es metróvonal I. és II. szakasza [1] A dél-budai térség jelenlegi helyzete [1] A Dél-Buda és a Belváros közötti közlekedési kapcsolat a fejlődő, nagy lélekszámú délbudai kerületek és a mögöttük lévő még inkább fejlődő agglomerációs települések miatt kiemelt fontosságú. A főváros határát átlépő forgalmi irányok közül messze a legjelentősebb a dél-nyugati irányból belépő forgalom: a főváros teljes (közúti és tömegközlekedési) forgalmának mintegy 27%-a itt jelentkezik. 9
A projekt és a geodéziai feladatok ismertetése Az agglomerációs térség és a kerületek folyamatos fejlődése állandóan növeli a forgalmi hálózat terhelését, a növekedés pedig a felszíni kapacitásokkal már nem kezelhető. Dél- és Közép-Budán a felszíni tömegközlekedés elérte a telítettség állapotát. Magasabb színvonalú tömegközlekedést csak más eszközökkel lehet elérni, mégpedig új metróvonalak megvalósításával. Intermodalitás kulcsszerepben a 4-es metró [2] Egyre több nagyvárosban ismerik fel, hogy a közlekedésfejlesztési politika meghatározó eszközének az intermodalitásnak, azaz a különböző közlekedési módok integrálásának, magas színvonalú utasbarát rendszerbe szervezésének kell lennie. Budapesten is csak ez biztosíthatja a kényelmes elővárosi közlekedést és a centrum felé irányuló, illetve a centrumot átszelő és ott a más irányba való átszállást is biztosító gyors városi tömegközlekedést. A 4-es metró is egy ilyen integrált közlekedési rendszer része a Kelenföld intermodális csomópont révén. A 4-es metróvonal megépítésének lényege a dél-budai térség kiszolgálása mellett a külső területek és a városközpont közötti összeköttetés biztosítása. A metró révén tehát létrehozható egy olyan, hosszú távon is megoldást jelentő tömegközlekedési kínálat, mely eszközváltásra ösztönözheti a térségbe érkező, centrum felé haladó egyéni közlekedők jelentős részét. A 4-es metró kitűnő lehetőséget teremt az agglomerációból érkező forgalom továbbítására, javítva az elővárosi vasúti közlekedés esélyeit is. Az új dél-budai metróvonal A 4-es metrónak nincs alternatívája [1],[2] A nemzetközi tervezőkonzorcium (Systra - Sofretu - Sofrerail, Symonds Travers Morgan és 9 magyar partner a Főmterv Rt. vezetésével) által 1996-ban elkészült megvalósíthatósági tanulmány egyértelműen igazolta és gazdaságossági számításokkal is alátámasztotta a mélyvezetésű metróvonal építésének indokoltságát. A dél-budai közlekedésitömegközlekedési helyzet megoldására készített tanulmány 20 változatot vizsgált meg, melyek között hagyományos felszíni tömegközlekedési (autóbusz, villamos), városi gyorsvasúti és metrós megoldások is szerepeltek. A közlekedéshálózat-fejlesztési, környezetvédelmi, idegenforgalmi, városfejlesztési, műemlékvédelmi szempontok mellett az anyagi megtérülés feltételei kiemelt súllyal szerepeltek a megvalósíthatósági tanulmányban vizsgált hálózatfejlesztési alternatívák elbírálásának kritériumai között. Valamennyi szempontot figyelembe véve a Buda dél-nyugati területét Pest belvárosával összekötő metróvonal-variációt választották ki a tanulmány készítői, mint a legalkalmasabb megoldást. A tanulmány összegző megállapítása a következőképpen fogalmaz: A forgalmi elemzések azt mutatták, hogy a felszíni alternatívák csak kis mértékben teszik javíthatóvá a zsúfolt közutak állapotát. A metró a városi gyorsvasúthoz képest 10
A projekt és a geodéziai feladatok ismertetése utasforgalmilag vonzóbb és hatékonyabban tehermentesíti a meglévő szolgáltatásokat. Ez több lehetőséget nyújt a felszín környezeti állapotának javítására és fejlesztési javaslatok megvalósítására. A tanulmány pontosan meghatározta a vonal jellemzőit közlekedési, műszaki és költségszempontból. Így alakult ki az a 7,3 km hosszú vonaljavaslat, amely a Budapest- Kelenföld vasútállomást (továbbiakban Kelenföldi pályaudvar) a Keleti pályaudvarral köti össze. A 4-es metró I. szakasza 10 állomást foglal magába: Kelenföldi pályaudvar végállomás, Tétényi út, Bocskai út, Móricz Zsigmond körtér, Szent Gellért tér, Fővám tér, Kálvin tér, Rákóczi tér, Népszínház utca, Keleti pályaudvar végállomás. Az új vonal két ponton csatlakozik a meglévőkhöz: a Kálvin-térnél a 3-as vonalhoz, a Keleti pályaudvarnál pedig a 2-es vonalhoz. Az új metró üzembe helyezésével az utazási idők jelentősen lerövidülnek, így a Kelenföldi pályaudvar és a Keleti pályaudvar közötti távolságot mindössze 14-15 perc alatt tehetik meg az utasok. Területfejlesztés, műemlékvédelem, idegenforgalom [2] A 4-es metróvonal megépítésének elsődleges célja az érintett területek közlekedési problémáinak enyhítése, az előkészítést végző szakemberek azonban mindvégig figyelembe vették Budapest területfejlesztési alapelveit. A 4-es metróvonal csökkenti a Világörökség részét képező Duna-menti terület felszíni közlekedési túlterheltségét, és igen nagy segítséget nyújt az értékes környezet állapotjavításához. Csökken a zajterhelés, a légszennyezés és a vibráció a belvárosi lakóingatlanok és kereskedelmi útvonalak mentén. A forgalomcsökkenés és forgalomcsökkentés révén kizöldíthető és emberközelibbé, barátságosabbá tehető a belváros (ehhez átgondolt és jól szervezett parkolási rendszer is szükséges). Ilyenformán a 4-es metró elősegíti a belváros kulturális és esztétikai fejlődését. A várható hatások összegzése [2] A környezeti hatástanulmány végkövetkeztetése szerint a kedvező és az itt nem említett kedvezőtlen hatásokat összevetve a metró előnyei a hatékonyság, a környezetvédelem és a forgalom szempontjából messze túlszárnyalják annak hátrányait. A 4-es metró megépítésének legfontosabb közvetlen pozitív hatása, hogy csökken a belvárosi tömegközlekedés zsúfoltsága, javul a levegőtisztaság, mérséklődik a zaj és a rezgés. Közvetett pozitív következményként értékelhető többek között a forgalmi sávok csökkentésével elérhető zöldsáv-növekedés, és a levegőtisztulásból következő ökológiai és epidemológiai hatások jelentkezése. 11
A projekt és a geodéziai feladatok ismertetése 1.2. A 4-es metró létesítményei, építéstechnológia 1.2.1. Szerkezeti és építési koncepció A metróvonal alapvető szerkezeti és építési koncepciója a következő: a felszínről réseléssel épülő dobozszerkezetű középperonos állomásokat mindenhol két független, egyvágányú, mélyvezetésű vonalalagút köti össze, melyeket egymással összekötő folyosók (csövek) kapcsolnak össze. Először a dobozszerkezetű állomásokat készítik el, az esetek többségében födémkitámasztásos módszerrel: elsőként a dobozszerkezet határolófala készül el, majd a legfelső térszínt tartó födém. A legfelső födém beépítése után az állomás feletti térszín a felszíni forgalomnak csaknem teljes egészében visszaadható, így az állomásépítés a lehető legkevesebb ideig akadályozza a térszín forgalmát. A födém alatt elkészítik az állomást: az anyagmozgatást a födémen hagyott munkanyílás teszi lehetővé. Két állomás vegyes módszerrel készül, azaz részben réseléssel dobozsszerkezetként, részben bányászati eljárással. Erre a felszíni akadályok (Duna folyam, épületek, védett fák) miatt van szükség. A Kelenföldi pályaudvar állomás teljes hosszában bányászati technológiával épül, a kijáratok azonban a peronokon túl elhelyezkedő résfallal határolt dobozszerkezetekben kapnak helyet. Bányászati módszerrel épül továbbá a Rákóczi tér állomás és a Népszínház utca állomás. Várhatóan csupán egyetlen állomás a Tétényi út állomás épül résfallal körülhatárolt nyitott munkagödörben, alulról felfelé a hagyományos mélyépítési módszerekkel. A fúrópajzs összeszerelésének és indításának helyet adó réselt dobozszerkezet az Etele tér alatt húzódik, a Kelenföldi pályaudvar állomáshoz csatlakozóan. Ennél a műtárgynál is a legfelső födém mielőbbi beépítése indokolt, várhatóan nem, vagy csak rövid ideig lesz nyitott munkagödör. A fúrópajzs és a géplánc elemeinek beemelése szükség esetén egy viszonylag szűk nyíláson keresztül is megvalósítható, a gépelemek ugyanis nem lehetnek nagyobbak mint amit közúton el lehet szállítani. Az alagutak fúrása az állomási dobozok elkészülte után indul. Az alagutakat fúrópajzzsal fúrják. A fúrópajzzsal egybekapcsolt mintegy 40-50 méter hosszúságú géplánc az alagút szerkezetét adó vasbeton-tübbingeket is a végeleges helyükre építi. Az állomási munkatérbe (dobozba, állomási alagútba) beérkező alagútfúró géplánc az állomásokon előrehúzásra kerül. 12
A projekt és a geodéziai feladatok ismertetése 2. ábra: Bányászati módszerrel épülő állomás technológiai folyamatábrája (így készül majd a Kelenföldi pályaudvar állomás, a Rákóczi tér állomás és a Népszínház utca állomás) [2] 3. ábra: Alagút- és állomásszerkezet, Kálvin tér: Baloldalt látható a réselt, dobozszerkezetű állomás. Jobboldalt középen sötétkékkel ábrázolva látható a 3-as metró bányászati eljárással készített állomása. [2] 1.2.2. A vonalalagutak [1], [2] A tervezett vonalnak a Kelenföldi pályaudvart és a Keleti pályaudvart összekötő 7,3 km hosszú első szakasza végig mélyvezetésben épül. A vonalalagutak fúrópajzsos építési technológiával, vasbeton tübbing-elemekből épülnek. (A Thököly út alatti szakaszon szóba jöhet az ún kéreg alatti, felszínről történő építési módszer alkalmazása is.) A két vonalalagút kifúrására egy-egy fúrópajzs szolgál, melyek néhány hét eltéréssel indulnak el az Etele térről, majd haladnak végig a Keleti pályaudvarig. A fúrópajzsok várható haladási sebessége: 10 25 méter/nap (legnagyobb várható heti teljesítmény: 150-170 méter, legnagyobb elérhető havi teljesítmény 500-700 m, két vagy három műszakos építési üzemet feltételezve). A generálorganizációs ütemterv kb. 9 méter/nap sebességet feltételezve lett elkészítve. 13
A projekt és a geodéziai feladatok ismertetése 4. ábra: Homlokmegtámasztású (EPB) fúrópajzs szemcsés és vízzel telített talajhoz A korszerű építési technológia lehetővé teszi, hogy a vonal gazdaságossági szempontból legkedvezőbben, a lehető legkisebb mélységben épüljön. Az új metróvonal legsekélyebb peronszintje a felszíntől mérve 13,80 m (Tétényi út), a legmélyebb pedig -32,94 m mélyen van (Fővám tér). A vonal legmélyebb pontja a Szent Gellért tér állomás közelében van. Az új vonal mindkét meglévő metróvonalat felülről keresztezi. A vonal magassági vonalvezetésében 3,0 36,3 lejtésű pályaszakaszok követik egymást. Vízszintes pályaszakasz nincs a vonalon. Az egy-egy vágánynak helyet adó vonalalagutak egymás mellett, többnyire párhuzamosan haladnak, egymástól függetlenek, kör keresztmetszetűek. Belső átmérőjük 5,2 méter. Az előregyártott vasbeton alagútfalazó-elemek 30 cm vastagok. A két vonalalagutat menekülési út céljából, megfelelő távolságokban összekötő folyosók kapcsolják össze. A vonali alagutak összhossza mintegy 12 km. A vonalalagút hossza a végállomási ütközőbakok között: 7371 m. A vonalalagút hasznos hossza, azaz a végállomási peronközepek között mért távolság: 6690 m. Az alagutak a két végállomáson túl még egy rövid szakaszon folytatódnak, helyet adva a kihúzóvágányoknak. Az állomásokra és az egyes állomások közötti alagútszakaszokra főszellőzők kerülnek. Önálló vonali szellőző műtárgy létesül a legnagyobb állomástávolságú, Tétényi út - Bocskai út állomások közötti szakaszon. 14
A projekt és a geodéziai feladatok ismertetése 5. ábra: a 4-es metró tervezett vasbetontübbinges alagútjának keresztmetszete [2] Az ábrán zöld szaggatott vonallal ábrázolt az alagútszerkezet adott keresztmetszetbeli építési tűrési szelvényének 5 cm-es határvonala. Az ábrán piros szaggatott vonallal jelölt az alagútszerkezet abszolút beépítési helyének kell szelvénye. A kell szelvénybe sehol nem lóghat bele az alagút falszerkezete, melynek minimális sugara R min =2550 mm ( R kell =2600 mm). 1.2.3. Pályaszerkezet Az alagutakban a meglévő metróvonalakéval azonos, 1435 mm-es nyomtávolságú, hézagnélküli vasúti felépítmény készül. Az 54 kg/fm tömegű sínek rugalmas sínleerősítéssel kapcsolódnak a beton pályalemezhez erősített keresztaljakhoz, szükség esetén zaj- és rezgéscsillapítással. (A beszerzendő járművek kocsijainak hossz- és szélességi méretei megegyeznek a 2-es és 3-as metróvonalon jelenleg üzemelő típusok méreteivel.) 1.2.4. Az állomások építéstechnológiája A 4-es metró első szakaszán 10 állomás épül, melyből 5 dobozszerű kialakítással, 2 részben dobozszerű ill. másik részben bányászati kialakítással (vegyes módszer) (Szent Gellért tér, Fővám tér), három pedig tisztán bányászati technológiával épül (Kelenföldi pályaudvar, Rákóczi tér, Népszínház utca). (Ez a 2004 májusában érvényes elképzelés.) A vonal viszonylag sekély mélységben való fekvése lehetővé teszi, hogy az állomások a legtöbb esetben a felszínről épüljenek mint dobozszerkezetek. A doboz fala résfal, vagy 15
A projekt és a geodéziai feladatok ismertetése cölöpfal - ez határolja a munkateret. A doboz belső terét vasbeton födémek osztják szintekre. A peronok, a mozgólépcsők, a liftek és az üzemi helyiségek a dobozon belül helyezkednek el. Minden állomáson 2db lift létesül elsősorban a mozgássérültek részére. A többszintes állomási dobozok 85-90 méter hosszúak, és 22-25 méter szélesek, mélységük változó (17-35 m). Valamennyi állomás középső peronos. A peronhossz 80 méter. 6. ábra: a nyitott munkagödörben épülő, dobozszerkezetű Tétényi út állomás látványterve Állomási doboz födémkitámasztásos módszerrel, a felső födém elsőként való beépítése után is kialakítható. Ilyenkor első lépcsőben a doboz falait alakítják ki réseléssel vagy cölöpözéssel, majd beépítik a legfelső födémet. A legfelső födémen az anyagszállítás céljára egy vagy több alkalmas méretű nyílást hagyva a doboz többi belső födémeit a doboz belsejében található talaj folyamatos kitermelése mellett, vagy teljes kitermelése után készítik el. A módszer legfőbb előnye, hogy a felszínt csak rövid ideig zavarja, a legfelső födém elkészítése után azonnal kezdhető a végleges felszíni környezet kialakítása. A Szent Gellért tér, Fővám tér, Kelenföldi pályaudvar állomásoknál a felszín beépítettsége vagy a Duna miatt az állomásnak csak egy része készülhet doboz-módszerrel, másik része bányászati módszerrel, lövelltbetonos technológiával épül. 7. ábra: a vegyes módszerrel épülő, részben dobozszerkezetű Szent Gellért tér állomás látványterve 16
A projekt és a geodéziai feladatok ismertetése Bányászati módszerrel, lövelltbetonos technológiával épül a Rákóczi tér állomás és a Népszínház utca állomás. Ezek az állomások állomási alagutakból állnak. A felszínnel való kapcsolatot réseléssel vagy bányászati technológiával épülő lejtakna biztosítja (valamint a felvonók). A bányászati módszerre elsősorban a felszínen található védett fák miatt van szükség. A Kelenföldi pályaudvar állomás a vasúti pályaudvar vágányai alatt, azokra merőlegesen húzódik, két végén egy-egy dobozban elkészített kijárat található. Az állomás maga (a peronokat magába foglaló szakasz) bányászati módszerrel, lövelltbetonos technológiával épül, mert a vágányokon nem lehetséges olyan hosszú ideig tartó vágányzár elrendelése, amely egy doboz réseléséhez lenne szükséges. 8. ábra: A Kelenföldi pályaudvar állomás szerkezetrajza: fent az Őrmezői kijárat, lent az Etele téri kijárat [1] 1.2.5. Mozgólépcsők és felvonók Minden metróállomásra mozgólépcsőket és személyfelvonókat építenek be. A felvonók közvetlenül vagy közvetve általában a felszínre vezetnek. Kivétel a Népszínház utca állomás, ahol a terepszint alatti metrócsarnokból lépcsőn vagy rámpán közelíthető meg a felszín (ez a verzió sem mondható még véglegesnek). Szintén nem közvetlenül a felszínre vezet a Kelenföldi pályaudvar Etele téri kijáratának liftje, ahol a lift a térre nyíló metrócsarnok szintjére érkezik. A liftbe való beszállás általában az aluljárószinteken is biztosított. 17
A projekt és a geodéziai feladatok ismertetése 1.3. Az állomások szerkezete a geodéziai szempontból lényeges elemek Geodéziai szempontból a felszíni alapponthálózatból a föld alatti hálózatba történő koordináta- és iránylevitelt befolyásoló illetve azt lehetővé tevő állomásépítési technológia ismerete igen fontos, ugyanis ezek teszik lehetővé az alagútépítés kitűzési hálózatának (sokszögvonalainak) ellenőrző méréseit. (Gyakorlatilag a fúrópajzs haladási irányának a helyességét.) A földmérő mérnökök számára koordinátalevitel szempontjából legelőnyösebbek a nyitott munkagödrök, valamint a peronszintre közvetlenül vezető liftaknák, anyagmozgató és szellőzőaknák. A mozgólépcsők lejtaknái vagy beépítési terei mindig alkalmasak a koordináta és iránylevitel céljára. A szellőzőaknák méretüknél és elhelyezkedésüknél fogva a legtöbb állomáson általában előnyösen alkalmazhatók az aknafüggélyezésre (ezért ezek az egyes állomásoknál külön nincsenek említve). A szellőzőaknák helyenként közvetlenül a felszínre érkeznek, máshol több vízszintes és magassági értelmű törést szenvedve érik el a felszínt. Az aknák koordinátaés iránylevitel céljára való alkalmassága minden esetben más és más, az elérhető pontosság előzetesen vizsgálandó. Az aknák felszíni kibúvási helyénél szintén vizsgálandó az alappontsűrítés lehetősége. Sok aknakibúvás helyénél alkalmazható a GPS technikával történő alappontlétesítés. Lásd még az 5.5. számú Az alagút építésekor javasolt mérési eljárások című fejezetet! 18
A projekt és a geodéziai feladatok ismertetése Kelenföldi pályaudvar Az állomás helyszínrajzi vázlatát mutatja a 9 ábra. 9. ábra: A Kelenföldi pályaudvar állomás és környéke helyszínrajza. Az Etele téren zölddel jelölt terület a pajzsindítást szolgáló és a járműtelepi rámpát magába foglaló résfallal határolt munkagödör [2] A Kelenföldi pályaudvar állomás Etele tér felőli végéhez csatlakozóan épülő réselt doboz (az ábrán sárgával és zölddel jelölt részek) több funkciónak fog helyet adni, melyek a következők: pajzsindító műtárgy, felszíni járműtelepre vezető rámpa elhelyezése, állomás üzemi terei, utasforgalmi kijárat. A pajzsindító műtárgy maga a réselt doboz, amely nyitott munkagödörként (vagy kellő méretű födémnyílással) lehetővé teszi a fúrópajzs elemeinek beemelését. A fúrópajzs indításához a fúrópajzs szintjén alappontokat kell meghatározni, gyakorlatilag az alagúti sokszögvonalak első pontjait. Nagyon szerencsés lenne, ha ezeket a pontokat közvetlenül a felszínről végzett beméréssel lehetne meghatározni és nem aknafüggélyezéssel kapcsolt pontmeghatározással. 19
A projekt és a geodéziai feladatok ismertetése A vonalalagutak a középperonos állomás két széléről egymással párhuzamosan, a pajzsindítást szolgáló doboz szélein futnak. A felszíni járműtelepre vezető rámpa 2 vágánya ezek között a forgalmi vágányok között, a doboz közepén foglal helyet. A doboz végétől két független vonalalagut fut a Tétényi út állomás irányába. Az építkezés elkészülte után a rámpa vágányai mentén vezetett sokszögvonalak szolgálják majd a föld feletti alapponthálózattal való közvetlen kapcsolatot. Tétényi út állomás Az állomás szerkezetének látványterve a 6.ábrán látható (lásd feljebb). A dobozszerkezetű állomás nyitott munkagödörben épül, határolófala vasbeton bélésfalas cölöpfal. A peronszint mélysége a felszíntől mérve: 13,80 m. A liftakna közvetlenül a felszínre vezet, függélyezésre jól használható. Az állomás teljes hosszában háromhajós. Az állomás középső hajója fele hosszában a peronszinttől a felszínig húzódó egy nagy légtér, melyet felülvilágítóval ellátott födém zár le. Ez a földmérők számára igen kedvező, mert nemcsak az építés idejére, hanem azután is lehetővé teszi az egyszerű és pontos, függélyezéssel való koordinátalevitelt. Az építés idején a légtér iránylevitelre is alkalmas. Az állomás légterével ellentétes állomásvégben találhatók a közvetlenül a felszínre vezető liftakanák, amelyek lehetővé teszik a függélyezéssel való koordinátalevitelt. Tétényi út Bocskai út állomásköz A Tétényi út Bocskai út állomásköznek nagyjából a felénél a vonalalagutak egyik összekötőcsövéhez kapcsolódóan vonali főszellőző műtárgy épül, amely függélyezésre alkalmas. Bocskai út állomás A dobozszerkezetű állomás födémkitámasztásos módszerrel, résfalas munkatérhatárolással épül. A legfelső födém a résfal elkészülte után a lehető legrövidebb időn belül beépítésre kerül, az állomási tér kialakítása csak ezután kezdődik. A peronszint mélysége a felszíntől mérve: 14,60 m. A liftakna nem vezet közvetlenül a felszínre, a legfelső födém beépítése után a liftakna felszínről indított függélyezésre nem használható. 20