Conceptions de la NATM pour le métro D.C de Washington en terrain tendre

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Centre de contrôle

Un établissement central est maintenant devenir important pour le fonctionnement efficace d’un métro moderne. La fonction primaire est la surveillance et le réglage des services de train, pour lesquels le but des informations complètes doit être fournies et montrées sans interruption.
D’autres fonctions mécaniques qui peuvent être centralisées habituellement avec avantage sont le contrôle des divers courants électriques fournis, et le fonctionnement à distance de tous les installations et équipements telle que les escalators, les portes à commande, la ventilation, le pompage, les portes d’inondation de secours, etc.
Le circuit fermé TV et d’autres liens peuvent fournir des informations essentielles sur les stations, on observant les mouvements de passager et on les transmettant les détails particulières qui concerne le fonctionnement de l’équipement. Un tel centre de contrôle est également le foyer adéquat pour des informations tel que, avertissement d’inondation, des mouvements de foule liés à des événements sportifs ou autres, publicités, des accidents de la route et des déviations.

Établissement des itinéraires

Après avoir le choix, les régions à servir par une nouvelle ligne, son itinéraire doit être présenté en détail avec la considération des droits de passage et de l’acquisition nécessaires de terre, aussi bien que les possibilités technologiques.
La balance des coûts contre les avantages est d’importance majeure, en justifiant la dépense à encourir, bien que ni les coûts ni les avantages ne puissent être mesurés avec n’importe quelle précision. Les coûts d’acquisition de terre et de la construction technologique, équipement et entretien, raisonnablement bien estimés dans des limites financières, de même peut être utilisé le revenu des prix des billets des passagers, mais dans d’autres grands facteurs tels que l’intrusion environnementale, la rupture pendant la construction, le soulagement de la congestion de route, le perfectionnement des valeurs de terre, etc., ne peuvent pas être évalués avec n’importe quelle précision [9]. Le choix de l’alignement exact, dans le plan et dans le niveau, l’examen plus détaillé des coûts comparatif et les avantages des solutions de rechange sont nécessaire.
Les deux éléments principaux du coût direct sont acquisition de terre et la construction, et l’acquisition d’un droit de passage vient en premier lieu. Là il faut exister un droit de passage sur une superficie qui peut être utilisé, suivant une route principale ou dans les limites d’une voie ferré. Même dans l’absence du droit de passage d’une partie ou la totalité de la ligne, il est mieux d’acquérir une nouvelle terre nécessaire pour une ligne extérieure que percer un tunnel. Ceci il est improbable de l’appliquer dans la zone centrale d’une ville où le perçage d’un tunnel sur une échelle substantielle doit être prévu. Une ligne sous les rues existantes a beaucoup d’avantages, à condition que les virages brusques soient évités, d’autre coté un droit de passage sous la terre est exigé [10]. Dans beaucoup de villes des itinéraires de rue sont les artères de circulation et satisfont ainsi aisément les besoins des passagers. Dans le passé, cependant, des rues parfois ont été suivies alternativement, et la voie ferré a été construite avec des courbes regrettablement graves. L’acquisition de la terre nécessaire ou les droites de passer sous la propriété privée à des points qu’il faut les justifiées complètement.
L’installation des stations est l’aspect le plus important dans la planification détaillé. L’expérience à Londres et ailleurs montré que une station placé où elle gêne considérablement la volonté de public, n’attire pas les passagers d’utilisés le métro. Une station devrait être placé le plus proche que possible d’un centre de circulation important, et même si l’emplacement idéal ne peut pas être réalisé, on peut fournir un accès piétonnier souterrain à la station, incorporé les escalators ou transporteurs horizontaux où ils peuvent améliorer sensiblement le temps d’arriver aux trains. Il est très important que les entrées aux stations devraient être situées dans les meilleurs endroits, au niveau de rue, et être conçues d’une manière attrayante et clairement signées ; les entrées par l’arrière de rue d’un aspect émoussé, n’est pas aisément identifiable et fera beaucoup pour décourager les passagers.
L’intégration des stations métropolitaines dans une ville en tant qu’élément, est un grand complexe pour les bâtiments, les magasins et le transport publics de la surface, et est un sujet plus largement discuté en détail plus tard en ce chapitre.
Les stations qui fournissant l’échange avec d’autres lignes de métro ou avec la ligne principale de chemins de fer, exigent une considération particulière dans la planification. Les changements au cours d’un voyage sont une préventif pour l’utilisation du système, et qui doivent être minimisés. Le temps et la convenance des passagers doit être soigneusement étudiée, et il faut garder les distances et les différences de niveau entre les deux trains très petit. Il est évidant et excellent de pouvoir faire que les passagers changent les trains en croisant simplement la largeur de la plateforme, et l’ingéniosité considérable a été parfois exercée en s’chargeant de la voie pour fournir cette disposition. Au croisement de deux lignes perpendiculaire, il faut faire une différence substantielle de niveau entre ces derniers.
Aux stations sur les sections externes l’échange avec des autobus et les voitures privées, implique un problème important des équipements de stationnement tel que les parkings, mais il est peu susceptible de percer un tunnel, excepté l’accès souterrains des piétonniers.
Le dessin d’une station sera régi par les prévisions du débit maximal de passager, sur lequel sera décidé l’emplacement du hall de billet, des couloirs de circulation, le nombre des escalators ou d’ascenseurs, la largeur des escaliers de passages et des accès qui fournis aux plateformes. La forme et la dimension du hall de réservation seront adaptées
à la vente de billet et le système de vérification proposé [11]. Les longueurs de plateforme doivent toujours adapter au plus long train exigé dans les périodes de pointe, et ce longueur fournie même aux stations moins-utilisées et près de la limite externe d’une ligne.
Les mouvements de train dans les tunnels causent les courants d’air dans les stations, qui peut être très élevé de façon inacceptable, en particulier dans les passages, les escalators ou les halls de billet, à moins que les stations soient conçues pour adapter les écoulements maximum par la disposition appropriée de tous les passages et les sections transversales adéquates, on fait l’aide par des axes de soulagement d’ébauche.
D’autres aspects de planification de la station peuvent inclure l’espace pour des magasins, des kiosques et des équipements pour le public, en tant que volonté comme logement de personnel, tout localisé loin que possible pour éviter n’importe quelle interférence avec l’écoulement des passagers. Des arrangements doivent être également pris pour manier l’argent et pour le déplacement de la civière et le déchet général.

L’information

Pendant que le travail est commencé dans les chantiers aux centres de la ville, des rapports sont supposé pour fournir beaucoup de détail de la structure et des services enterrés. Plus que la ville et ses ancienne bâtiments sont anciens, plus qu’il y a des difficultés d’obtenir ou de trouver les informations nécessaires qui concerne les fondations souterraines existantes.
Des inspections précisant sont fait sur les autres tunnels, en service ou abandonné, pour fixé les lignes et les niveaux du nouveau tunnel. Ainsi les sous-sols profonds, les fondations s’entassées, les puits, fleuves et ruisseaux, sont former des obstacles pour la construction. Les égouts, conduits d’eau, conduites de gaz, câbles de l’électricité, téléphones et d’autres utilités normalement sont tous présents sur des plans. D’un part les tunnels percé en profondeur, les égouts puissent parfois être très profonds, et quelques services d’eau sont courus dans des tunnels profonds sont formé un grand problème et la solution est de les faire courir dans ses tunnels. D’autre part pour couper-et-couvrez tous les services sont localisé avec exactitude en vue de leur protection, ou on les déviés.
Pour percer un tunnel sous un fleuve, il est très nécessaire d’avoir des informations complètes sur la profondeur, l’étude aussi faite sur les registres existantes pour des informations du niveau de la marée et les nivaux d’inondation, les structures entassées pour les quais et les piliers de pont et toutes autres fondations de pont et des murs du fleuve.

Investigations géotechniques

L’étude pour percer un tunnel comporte les informations existantes sur les cartes, les registres de forage et des constructions précédentes, suivis d’un plan pour la recherche par le forage sur les routes, les puits de sondage, et par les méthodes géotechniques. D’un autre côté, y a des informations à aucun rapport avec le percement du tunnel, parce que sont basé sur les couches supérieures du sol au-dessus de la profondeur du tunnel. Le problème d’obtenir les forages appropriés suffisants pour personnalisé la terre est souvent difficile, et le choix des positions malheureusement régi par la disponibilité plus que par les conditions de perçage. À cet égard le perçage d’un tunnel sous les rues est devenir mieux.

Type de construction et de programme

Bien que le choix d’un itinéraire dépend principalement sur les besoins de la circulation, les techniques technologiques appropriées sont utilisé, la séance précise et la disposition de détail des stations différera selon le forage du tunnel, couper-et-couvrent, ou l’adoption des surfaces ou des voies élevées.
La première possibilité probable à examiner est celle de couper-et-couvrent. Un avantage important pour l’exploitation des stations peu profondes est l’accès plus facile depuis la surface, et qui est de grande importance, en attirant des passagers vers le système fournissant un passage rapide sur une distance courte d’excédent. Le temps pris dans la descente de la rue à la plateforme de station et de l’attente, déterminé par la fréquence du service critiques, en décidant si la métro ou tout autre transport extérieur est employée pour un voyage particulier [12]. De même, sur des voyages qui comportent l’échange, le temps et l’effort nécessaires pour changer de trains devraient être maintenus un minimum.
Il y a deux inconvénients substantiels dans la construction par couper-et-couvrent a un peu profonde par. En premier est l’interruption inévitable pendant la construction. Les rues sont ouvertes pour une longue période avec la perturbation étendue de la circulation des rues etc. En deuxième lieu la nécessité à passer sous les service-pipes, câbles, égout et probablement sous les fleuves et les tunnels existants, qui peuvent forcer le tunnel de passé à une profondeur dans laquelle l’excavation de fossé est plus chère que le forage d’un tunnel. Ce dernier facteur est très important pour les villes qui élaborent son system métropolitaine avec plusieurs lignes croissantes. Il est important de prend en considération la couche la plus appropriée pour le perçage d’un tunnel, sur lesquels la décision de la profondeur sera fait, donc de mieux choisir les couches imperméables [13]. Selon la distance entre les stations et l’inclinaison acceptables, les stations construites à des profondeurs plus faibles avec les tunnels courants descendant et montant entre les stations.
Un autre paramètre importante du choix entre couper-et-couvrent et le perçage, est la taille et la section transversale. Généralement, un fossé de section rectangulaire est utilisé pour avoir une réduction des coûts, contre l’utilisation des sections circulaires ou en fer à cheval qui occupent d’autre espace supplémentaire et seront cher.

Chantiers de construction

En premier lieu de la planification il est important de trouver les chantiers de construction possibles dont le travail peut être exécuté économiquement. Dans la méthode couper-et-couvrez la ligne entière constitue un chantier, et les grands régions sont exigés hors de la ville pour l’ensemble des opérations, l’entretien et l’installation, stockage et traitement de matériels. Dans les tunnels percés les régions semblables sont également essentielles avec des exigences supplémentaires comme les axes, les puits ou les accès.
Bien que les sites de station soient utiles comme des chantiers, où à partir d’elle on commence le creusement des tunnels, sa construction n’est pas souvent subordonnée aux opérations de perçage d’un tunnel, donc il faut trouver d’autres région pour commencé le perçage.
Les axes de ventilation, les axes de câble et les sorties de secours peuvent fournir des chantiers de construction provisoires, et devraient donc être déterminés le plutôt que possible avec cet esprit d’utilisation et intention d’utiliser les axes actifs pour des conditions permanentes. L’espacement de tels axes actifs dépend de la profondeur et le type de tunnel à construire, l’utilisation d’un bouclier de perçage d’un tunnel ou une machine et les longueurs des commandes ; tous étant liés également à la nature de la terre [14].

Construction par étapes

Où une nouvelle longue ligne de chemin de fer sera construite il est avantageux de la diviser en un certain nombre de sections qui peuvent être ouvertes pour trafiquer successivement à des intervalles d’une année ou moins. Les contrats peuvent être ont laissé progressivement, évitant la charge de l’industrie de construction et fournissant la continuité du travail sur une plus longue période pour les compétents spéciales, et en s’appliquant l’expérience acquise sur les sections prochaines. Du point de vue fonctionnel, le personnel responsable qui introduire chaque section dans l’utilisation, doit être concentré plus efficacement, et se sert aussi d’une expérience acquise. Si une ouverture par étapes est projetée l’acquisition tôt d’un emplacement pour le dépôt de matériels roulants sera la plus valable de sorte qu’elle puisse être employée comme dépôt principal pour l’installation de la voie et de tout autre équipement dans les tunnels [15]. Si le dépôt est loin du centre de la ville, ceci implique d’ouvrir d’abord une section externe de la ligne qui a l’avantage encore de fournir la formation rectifié où la circulation est moins intense qu’au centre. Une condition dans chaque étape qui est la fourniture d’équipements provisoires pour renverser les trains à l’extrémité de chaque section, et les étapes peut bien être arrangée par des positions, où un croisement de secours est un dispositif de conception permanente peut être utilisée.
L’ouverture par étapes affecte tous les sections et aspects du projet : aperçu, acquisition de terre, préparation des contrats, surveillance des travaux, fabrication et provision du matériels roulant et tout autre équipement, et formation de personnel ferroviaire de fonction et d’entretien.

La géométrie de voie

La géométrie de base d’un chemin de fer métropolitain en termes de courbes et inclinaison, détermine étroitement l’alignement des tunnels et les stations. Les marges de sécurités adéquates pour la stabilité des trains doivent être maintenues une stabilisation des trains, avec des courbes conçues pour fournir un tour confortable pour les passagers.
La géométrie horizontale est considérée initialement comme consisté des lignes droites et des courbes circulaires, qui devraient avoir le rayon au maximum faisable. Les courbes sont surélevées pour égalé une vitesse de conception spécifié, et qu’il est habituellement légèrement moins que le maximal.
Les courbes de petit rayon doivent être évitées, non seulement a cause des longues transitions requises mais également a cause de l’inclinaison excessif nécessaire si la vitesse limite doit être maintenue, et aussi a cause du surplomb des entraîneurs sur les courbes.
Dans quelques systèmes existants utilisent des rayons en-dessous de 150m, mais la norme souhaitable comme minimum pour les nouvelles constructions est 400 m, bien que des rayons moins de 200 m aient été adoptés pour les systèmes importants.
L’alignement vertical est réglé par l’inclinaison souveraine, inclinaison minimal de drainage, inclinaison des stations et voies de garage. La pente maximale acceptable pour un long linge incliné est limitée par la puissance motrice des trains.
Pour assurer un drainage efficace, il est recommandé qu’aucune longueur de tunnel entre deux stations être tout à fait plate. Il est parfois nécessaire de fournir une tache basse pour un puisard de drainage à pompes. Aux stations il est souhaitable pour des raisons de sécurité d’utilisé des voies plate, et de même s’applique aux voies des garages [16].
Puisque les stations ne sont pas très éloignées entre eux, il est important que les trains aient un freinage et une accélération estimé avec le confort des passagers. Les trains peuvent être aidés par la fourniture une inclinaison croissante à l’arriver des trains et autre qui baisse à la coté de quittassions de la station; ceci constitue un profil prétendu de bosse, et comme ça on peut économiser la consommation courante d’usage des freins.

Alimentations en énergie

Le courant électrique est exigé dans un système métropolitain pour la traction, l’éclairage, ventilation, pompage, escalators ou ascenseurs, systèmes de signalisation et commande, et aussi pour les différents services des bureaux de réservation, logement du personnel et autres.
La puissance de traction est habituellement DC, qui a été trouvé approprié par rapport au kilométrage limité de l’itinéraire, qui est généralement moins de 200 milles. Le conducteur de systèmes à rails employé généralement D.C dans la gamme 600 V à 1000 V, tandis que pour un système DC aérien et approximativement 1500 V est commun, et pour un système AC aérien 6 KV à 25 KV. Le conducteur de n’importe quel train devrait pouvoir en cas d’urgence de découper l’alimentation d’énergie de traction dans la section.
L’éclairage de station et de tunnel est habituellement fluorescent et fourni au CA, 240 V par une sous-station de transformateur local. L’éclairage de secours d’une source d’énergie est essentiellement séparé. La ventilation et le pompage, probablement avec le contrôle à distance ou automatique, peuvent exiger une alimentation de 240 V ou de 415 V entre les stations. Les escalators et les ascenseurs exigent une puissance substantielle fiable. Si la duplication de leur approvisionnement exige le fonctionnement des câbles électriques à travers les tunnels, un raccordement à CA de haute tension est beaucoup plus préférer en raison du risque d’incendie des câbles.
L’approvisionnement pour le système de signal doit être disponible sur la longueur entière de la ligne. Il est préférable que ce soit un système séparé ainsi relié dans les sous-stations que l’approvisionnement est maintenu quand n’importe quelle une sous-station est arrêtée.

Conceptions

Il n’y a pas une séparation bien définie entre la planification et la conception ; chacun réagit sur l’autre, mais on peut suggérer que la planification technique est faite sur une échelle plus petit que 1 de 1000, pendant que l’étude technique prend l’échelle 1/250, n’ignorant pas la disposition sur une échelle plus petite projette.
La conception de la fonction des diverses élément-structures, machines, équipement est très étroitement limitée par les limitations de l’espace dans les trois dimensions, et le calcul géométrique précis infiltre le sujet entier.
Si les matériels roulants existants adaptés, donc c’est le point de départ pour considéré les dimensions, inclinaison, la courbure, la provision des vois appropriés et l’équipement trackside du tunnel [17]. Il est évident que les réserves adaptées au tunnel puissent fournir une grande économie et beaucoup d’avantages, à condition que il n’y ait aucune exigence d’accepter d’autres matériels roulants des lignes de raccordement. Les ‘tubes’ de Londres, y compris des projets récents et en cours, exemplifient la grande économie dans la distance entre wagons et la section transversale excavée. L’étalonnage tôt du diamètre de tunnel en tant que 12′ 6 » (3.81 m) du diamètre externe et 11’81/4 » (3.56 m) interne, augmenté progressivement jusqu’à 3.81 m interne, a régi la conception et le développement des matériels roulant. La plupart des nouveaux systèmes dans d’autres villes sont de grandes dimensions, comme par exemple Toronto, Washington, Hong Kong et Bruxelles, parce que le matériel roulant a été développés au début pour convenir les sections couper-et-couvrent ou parce que une plus grande importance placée sur des wagons espacé à l’intérieur, plus particulièrement dans les climats chauds.
Dans la conception de tunnel le but est de fournir une structure qui n’exige aucun entretien principal. Son alignement, horizontal et vertical, doit être le meilleur possible, parce que les modifications subséquentes sont difficiles et le temps de construction implique probablement l’arrêt opérationnel.
La fonction primaire de la doublure est de soutenir la terre et les structures ci-dessus, mais elle doit aussi adapter à l’équipement ferroviaire tel que des câbles et les signaux. L’appareillage électrique est sensible à l’humidité, mais l’humidité est presque inévitable dans les tunnels, et la doublure doit être conçue pour minimiser les effets de l’humidité. Même quand les plus grandes précautions sont prises pour assurer l’étanchéité de l’eau dans la construction, des légers mouvements au sol peuvent se produire, ce qui pour résulte l’infiltration de l’eau dans le tunnel. Un écoulement efficace devrait être fournie, mais là il reste le problème de l’humidité atmosphérique et la condensation de l’eau sur les surfaces froides de tunnel, le problème est peut résolu par l’installation d’un system de ventilation complètement opérationnel [18].

Le flux des passagers et la capacité de charge

Le devoir des résultats d’une partie considérable du coût de métros est de transporter un max de passager, qui dans la plupart des villes sont limités à quelques heures, matin et soir et cinq jours par semaine. S’ils doivent atteindre leur objectif de réduire la congestion de la circulation routière, tous les éléments du système doivent être conçus en conséquence : type de train, nombres d’autocars, disposition d’entraîneur, longueur, fréquence de service, ainsi que le détail de station, la longueur et la largeur des plateformes, les largeurs des escaliers et le passager, nombres d’escalators et d’ascenseurs, les halls de billet et les tourniquets. Quelques aspects de conception doivent être basés sur des débits de pointe d’une durée de 15 minutes.
Le facteur limiteur dans le service de train est la durée de l’arrêt dans la station, qui doit être très court que possible, pour évité les retards entres les stations et respecter les temps de départ. Nombreuses portes larges et large espace pour une circulation libre des voitures, sont nécessaires pour le chargement et le déchargement le plus rapide, mais ceci signifie que la capacité de places assises est limitée et les conceptions d’entraîneur sont moins convenable aux voyages suburbains et plus longs [21]. Ainsi le métro très spécialisée ne peut pas satisfaisant pour être prolongé aux secteurs externes éloignés. La capacité de charge pratique des systèmes métropolitains modernes est entre 30.000 et 50.000 personnes par heure, où probablement plus, dans chaque direction, mais les métros légers d’une capacité de 15.000-20.000 par heure sont maintenant favorisés dans beaucoup de villes.
La conception de station est considérée par le commencement par le hall de billet, divisé en ‘secteur libre’ en dehors des barrières d’inspection de billet. Dans la pratique l’inspection visuelle est deux fois plus rapide que le contrôle automatique de porte [22]. Un taux approximativement 25 passagers par porte automatique par minutes, est un moyenne juste mais peut être bien dépassé où la plupart des passagers sont complètement au courant du système. Un escalator utilisé avec 5 portes est manipulent environ 7.500 personnes par heure. Entre la tête de l’escalator et les portes une distance d’au moins 10 m est donnée pour éviter la congestion dangereuse. Le couloir et la disposition de hall de réservation doivent également conçus pour convenir à l’émission de billets et les méthodes de vérification avec l’étude soigneuse des flux piétonniers [23]. Pour les escaliers fixes les taux correspondants sont 62 montants et 69 descendants, et un escalator à une vitesse 44 m/minute (2.5 km/heure) a une capacité environ 133 par minute.

Ressources de construction

La conception des structures et des méthodes de construction pour un métro est influencé par la disponibilité des ressources, des matériaux et des qualifications humaines. Les principaux matériaux utilisés dans le perçage d’un tunnel sont acier, fonte, béton et bois de construction. L’acier fournir des supports provisoires pour les fossés et les tunnels, et les doublures permanentes en tant que sections structurales ou pour le renforcement. La fonte est le matériel qui est, en combinaison avec le grand bouclier principal, a rendu le développement possible de la terre molle et continue à fournir une matière de grand mérite pour les doublures par des éléments, en particulier en terre aquifère. Le fer de graphite sphéroïdal est une forme de fonte qui a des avantages structuraux spéciaux. Le béton presque remplace totalement la maçonnerie et la brique pour les doublures in situ dans la méthode couper-et-couvrent des tunnels. Le bois de construction n’est pas une matière de construction permanente mais il est toujours le plus important pour l’appui provisoire pendant l’excavation [24].
Le choix principal à faire dans la phase de conception est celui de la matière à employé pour la doublure permanente. La disponibilité des éléments préfabriqués, fer ou béton, dans les bonnes quantités et les différentes tailles aux bons temps doit être assurée à l’étape de conception. Les éléments en béton sont coûter sensiblement moins que la fonte, mais dans des cas difficile il est avantageux d’utiliser les éléments en fonte.
Le choix entre le bois de construction et l’acier pour le support provisoire est influencé par la disponibilité de ces deux matières, mais l’acier peut être certainement indiqué à la phase de conception pour quelques buts, en particulier où les supports provisoires seront intégrés.
Les méthodes de perçage d’un tunnel à adopter doivent également être considérées par rapport à la disponibilité des hommes habiles, au courant des techniques particulières ou capables de se former. Le degré de mécanisation à adopter dans la construction dépendra de beaucoup de facteurs, et parmi les plus importants la capacité de travailler en groupe et a maintenu les machines [25].

Doublure de tunnel

La doublure pour un tunnel doit être choisie en première étape comme partie du système métropolitain entier. Des problèmes de soutien du sol, les méthodes de construction, l’exécution en service et les problèmes de l’entretien doivent tout être tenus en compte, en plus l’approvisionnement de coût et l’installation.
Les conditions de sol changent très considérablement sur des distances courtes et bien que là pourrait semblé une économie, lorsqu’on utilise les meilleures doublures pour avoir un bon soutènement de la terre, en utilisant des doublures plus chères, telles que la fonte, et le fer de S.G. Un changement qui implique la modification de la région excavé n’est pas habituellement acceptable où un bouclier ou une machine d’excavation est en usage, et même si la même région excavée est maintenu la rupture du système du progrès peut être très nuisible [26]. Les éléments préfabriqués de la doublure sont fabriqués à l’avance et stockés, pour éviter les interruptions de manque pendant la construction de la doublure.
Elle est donc mieux de concevoir la doublure pour les plus mauvaises conditions soutenues dans la longueur du tunnel qui est en construction. Ceci n’exclut pas l’utilisation de différentes doublures sur différentes sections d’une ligne, comme par exemple l’utilisation de fonte dans une région de centre urbain sous les bâtiments et de béton en dehors où les charges de construction sont plus légères ou où un choix plus favorable de la terre est possible.
L’étanchéité de l’eau est un autre facteur à considérer dans le choix de la doublure. La fonte pratiquement imperméable et très efficace que le béton, où une certaine porosité est presque inévitable et les fissures sont de même exposées à se produire et il est très difficile de les sceller [27]. Même en argile apparent imperméable et avec la fonte, on trouve une certaine infiltration de l’eau. Le drainage doit être fourni pour empêcher l’accumulation de l’humidité ; la bonne ventilation est également utile.

Ventilation et soulagement d’ébauche

Il y a deux aspects de ventilation qui doivent être considérés dans la conception des stations et des tunnels courants. L’exigence principale de l’air est le refroidissement des tunnels, a fin de garder dans les limites acceptables l’intensification de la chaleur qui provient par des moteurs et le freinage. La terre fournit un radiateur substantiel, mais à long terme la température augmente inévitablement jusqu’à ce que l’air d’aérage devienne assez chaud. Le deuxième aspect, et dans les effets immédiats le plus important, est le confort du passager. Ceci exige à un air farsi avec une limitation sur la vitesse d’air dans les stations où le passage des trains peut causer des mouvements d’air forts et importun.
L’air nécessaire est qui, à l’augmentation acceptable au maximum de la température, enlèvera l’énergie produite par les trains, et fait la moyenne sur une longue période. Les problèmes seront différents dans des climats tempérés ou froids où une augmentation substantielle de la température est acceptable et dans des climats chauds où n’importe quelle augmentation peut être inacceptable dans les régions de passage [28]. Ceci influencera le choix des points d’approvisionnement et d’extraction de l’air. L’effet du piston des trains dans les tunnels peut causer des mouvements puissants d’air aux stations. La réduction peut être effectuée en partie par des axes de soulagement dans les tunnels près des stations [29]. Une vitesse d’air 7 m/s est considérés comme un maximum acceptable pour la plupart des secteurs, mais une limite de 4.5 m/s sera préférée si faisable, en particulier pour un écoulement d’air froid.
La réfrigération des métros est un problème à considérer dans les climats chauds. La difficulté fondamentale est que la chaleur perdue est produite dans le fonctionnement, donc un système de refroidissement est exigé, et installé en dehors du système métropolitain.

Normes environnementales

La fonction et les aspects esthétiques de l’architecture de métro ne peuvent pas être séparés. Indépendamment les trains eux-mêmes, la majeure partie de l’impact visuel sur les utilisateurs est dans les stations.
Dans les stations très peu profondes il y aura habituellement deux niveaux, avec un hall de réservation dans un des niveaux et des tunnels plus profonds de station, relient par des escalators.
Dans le meilleur des cas, la station devrait être bien positionné avec ces élément telle que les passagers entrant de la rue progressent directement devant le bureau de billet en suit vers les escaliers ou l’escalator qui menant directement vers la plateforme, avec un minimum de tours [30]. La capacité de flux du route d’accès presque uniforme, sauf que les portes d’entrée au dessus devraient avoir légèrement moins de capacité que les escalators, et toutes les portes ou barrières de sortie devraient avoir une capacité légèrement plus grande, de sorte que les escalators eux-mêmes ne souffrent pas de la congestion dangereuse.
La longueur de plateforme sera fixée par la longueur du plus long train avec la marge d’arrêt ; la largeur devrait être suffisante pour adapter le nombre maximal des passagers [31]. Les marges de secours de l’espace sont également nécessaires pour des telles circonstances comme le vidage d’un train chargé qui doit être retiré du service, pendant que les nouveaux passagers continuent à arriver sur la plateforme.
Un autre aspect de conception de la station est l’élimination des coins et des cavités qui peuvent aisément accumuler des déchets et causent un risque d’incendie. La même considération applique également aux tunnels courants entre les stations.
On choisit des finitions appropriées pour les murs, le plancher et les plafonds de la station, des matériaux qui sont disponibles dans des couleurs convenable et facilement a nettoyés. La résistance au feu et le comportement dans un feu sont de grande importance. Là où la structure de station est souterraine, et plus particulièrement au-dessous de la nappe d’eau, l’imperméabilisation parfaite est presque impossible en raison de l’inévitabilité des petites mouvements de la terre et de porosité même le béton est bien fabriqué [32].

Sûreté de passager

Un des aspects de sécurité les plus importants sur les chemins de fer souterraines est l’action d’éviter le sur chargement, plus en particulier sur les plateformes quand il y a un retard de train. Quand la capacité conçue sera probablement dépassé, la surveillance étroite et la restriction à l’entrée d’autres passagers deviennent essentielles, et il est important que la disposition conçue inclue des portes et des barrières bien situées qui peuvent être fermées comme appropriées à l’urgence particulière.

Mesures anti-incendie

N’importe quel feu important sur un chemin de fer souterrain est une question très intéressante, on  peut dire que sont très rare à cause des matériels biens appropriés et des techniques d’entretien utilisés. Ces feux qui se produisent sont le plus souvent provoqués par l’accumulation de la poussière ou des déchets inflammables, qui sont très vulnérables à l’allumage par des mégots dans les stations ou dans les tunnels.
Les feux peuvent aussi résulter de la surchauffe de l’équipement ou des câbles dus à un défaut électrique, un risque important en particulier où les bâches en plastique peuvent engendre les vapeurs toxiques, bien que beaucoup de travail ait été effectué pour réduire ce danger [33]. L’eau ne peut pas être employée pour s’éteindre les feux dans l’appareillage électrique, et que le sable ou d’autres méthodes sont appliqué difficilement dans quelques endroits.
Avec les matériels de transport modernes les feux sont très rares et peuvent habituellement être traités au moyen des extincteurs portatifs, ou en feux électriques en découpant le courant de traction.
C’est une vérité simple, pas toujours appréciée, que la meilleure précaution contre les feux est l’action d’éviter de tous les matériaux qui peuvent brûler, dans les finitions et l’équipement du métro et dans les trains eux-mêmes.
Des sorties de secours de secours de passager doivent être entièrement considérées dans la conception du système, y compris des plans d’urgence pour la sortie à une station adjacente si un lien d’escalator ou toute autre sortie essentielle est bloqué.

Table des matières

Introduction
CHAPITRE .I Recherche bibliographique
1.1 TUNNELS METROPOLITAINS
1.1.1 CARACTERISTIQUE
1.1.2 Pouvoirs obligatoires
1.1.3 Modèle générale de la planification
1.1.3.1 Centre de contrôle
1.1.3.2 Établissement des itinéraires
1.1.3.3 L’information
1.1.3.3.1 Investigations géotechniques
1.1.3.4 Type de construction et de programme
1.1.3.4.1 Chantiers de construction
1.1.3.4.2 Construction par étapes
1.1.3.5 La géométrie de voie
1.1.3.6 Alimentations en énergie
1.1.4 Conceptions
1.1.4.1 Tolérances
1.1.4.2 Equipement de trackside
1.1.4.2.1 Éclairage
1.1.4.2.2 Communications
1.1.4.3 Bruit et vibration
1.1.4.4 Drainage
1.1.4.5 Support de voie
1.1.4.6 Mesure de structure
1.1.4.7 Le flux des passagers et la capacité de charge
1.1.4.8 Ressources de construction
1.1.4.9 Doublure de tunnel
1.1.4.10 Ventilation et soulagement d’ébauche
1.1.4.11 Normes environnementales
1.1.4.12 Sûreté de passager
1.1.4.13 Mesures anti-incendie
1.1.4.14 Protection d’inondation
1.1.5 Constructions
1.1.5.1 Tunnels courants
1.1.5.1.1 Agrandissements de croisement
1.1.5.2 Stations
1.1.5.2.1 Escalators, concours, passages
1.1.5.3 Programme de construction
1.1.6 Systèmes principaux
1.1.6.1 Longueurs des itinéraires
1.1.6.2 Dimensions de typique * entraîneurs et tunnels
1.2 Principe de la méthode Autrichienne. NATM
1.2.1 Introduction
1.2.2 Application des principes de NATM
1.2.3 La différance entre la NATM et les autres méthodes
1.3 Conceptions de la NATM pour le métro D.C de Washington en terrain tendre
1.3.1 Présentation
1.3.2 Origine géotechnique
1.3.2.1 Commande et sûreté d’eaux souterraines
1.3.3 Approche de la conception
1.3.4 Conception de la NATM standard de WMATA pour les tunnels courants
1.3.5 Ordre d’excavation et les systèmes d’appui initial pour les tunnels courants
1.3.6 Les axe de la NATM
1.3.7 Conception d’une station extraite: Fort Totten
1.3.8Conclusion
1.4 Station de Prague
1.4.1. Introduction
1.4.2. Caractéristiques courtes de la méthode des éléments finis
1.4.3. Détermination des pressions de roche et de la conception du revêtement par l’usage de la MEF
1.4.2. Station de Kaprova
1.4.2.1 Condition in situ
1.4.2.2 Méthode utilisée
1.4.2.3 Résultat
1.4.3 .Tunnel d’itinéraire sous le fleuve de Vltara
1.4.3.1 Condition in situ
1.4.3.2 Méthode utilisée
1.4.3.3 Résultats
CHAPITRE .II : Technologie de construction d’une station de métro Constructions souterraines spéciales et stations ferroviaires souterraines
2.1 Puits d’accès servant au transport des matériaux et puits d’aération
2.2 Galeries de liaison (Couloirs de ventilation)
2.3 Souterrains de grandes dimensions (aires de montage et aires de travail des boucliers, salles pour transformateurs ou autres installations électriques, usines et centrales souterraines, etc.)
2.4 Stations de métro et usines souterraines
2.4.1 Station de métro construites à faible profondeur
2.4.2. Stations de métro construites en profondeur
CHAPITRE .III : Description de l’état du tracé du tunnel de métro d’Alger
3.1 Géologie et hydrogéologie régionales
3.1.1 Etude géomorphologique de la région d’Alger
3.1.1.1 Le massif et le Sahel d’Alger
3.1.1.2 La plaine de la Mitidja
3.1.1.3 L’Atlas blidéen
3.1.2 Géologie régional
3.1.2.1 La litholigie
3.1.2.2 Tectonique de la région d’Alger
3.1.2.3 Sismicité
3.1.2.3.1 Historique sismique de l’Algérois
3.1.2.3.2 Cadre sismo-tectonique
3.1.2.3.3 Les sources sismiques
3.1.2.4 Implantation des ouvrages dans les zones sismiques
3.1.2.4.1 Reconnaissances et études du sol
3.1.2.4.2 Le choix du site
3.1.2.4.3 Classification des sites
3.1.3 Etude hydrogéologique
3.1.3.1 Hydro-climatologie
3.1.3.1.1 La température
3.1.3.1.2 Pluviométrie
3.1.3.2 Hydrologie
3.1.3.3 Les principaux aquifères
3.2 Géologie et hydrogéologie locales
3.2.1 Description des sondages carottés
3.2.1.1 Campagne 1
3.2.1.2 Compagne 2
3.2.1.3 Implantation des sondages carottés
3.2.2 Renseignements apportés par les sondages carottés
3.2.2.1 Les formations du Plaisancien
3.2.2.2 Les formations de l’Astien
3.2.2.3 Les formations du Quaternaire
3.2.3 Les conditions hydrogéologiques
3.3 Etude géotechnique
3.3.1 Reconnaissance in-situ
3.3.1.1 Les essais de perméabilité
3.3.1.2 Les essais pressionmétrique
3.3.1.2.1 Présentation des résultats des essais pressionmétrique
3.3.1.2.2 Analyse et interprétation des résultats
3.3.2 Programme de la campagne de laboratoire
3.3.3 Compagne de reconnaissance par sondages
3.3.3.1 Description lithologique des unités
3.3.3.2 Analyse et interprétation des paramètres géotechnique
3.3.3.2.1 Etude de l’unité I
3.3.3.2.2 Etude de l’unité II
3.3.3.2.3 Etude de l’unité III
3.3.3.2.4 Etude de l’unité IV
3.3.3.3 Discussion générale sur les caractéristiques géotechniques
CHAPITRE .IV : Description du code de calcul Plaxis de la méthode des éléments finis
4.1 Analyse des contraintes et déformation planes
4.1.1 Les méthodes numériques
4.1.2 L’histoire en bref de la méthode des éléments finis
4.1.3 Différentes étapes de calcul par éléments finis bidimensionnelles
4.1.3.1 Choix d’un système de coordonnées et d’un nombre de nœud convenables
4.1.3.2 Choix de la fonction de déplacement qui défini le déplacement à n’import quel point dans l’élément
4.1.3.3 Etat de l’expression de déplacement dans l’élément en fonction des déplacements nodaux
4.1.3.4 Les élongations liées aux déplacements de tout point dans l’élément et par conséquent les déplacements nodaux
4.1.3.5 Les contraintes intérieures en relation avec les élongations et les déplacements
4.1.3.6 Détermination de la matrice de rigidité de l’élément, [Ke]
4.1.3.7 Etablissement de la matrice contrainte – déplacement [H]
4.2 Introduction au programme PLAXIS
4.2.1 Les sous-programme Plaxis
4.2.2 Les modèles de sol incorporent dans le Plaxis code
4.2.2.1 Le modèle élastique linéaire (EL)
4.2.2.2 Le modèle de Mohr-Coulomb (MCM)
4.2.2.3 Modèles de durcissement par écrouissage isotropique ‘Hardening-Soil Model’ (HSM)
4.2.2.4 Modèle des sols doux ou ‘Soft-Soil-Creep Model’ (SSCM)
CHAPITRE. V : données input-application de la méthode-résultat
5.1 Les données input
5.1.1 Les différentes lignes du métro d’Alger
5.1.2 Situation du projet
5.1.3 Emplacement de la station
5.1.4 Forme et dimension
5.1.5 Les paramètre du sol et de soutènement
5.1.5.1 Paramètres du sol
5.1.5.2 Paramètres du soutènement
5.2 Application de méthode
5.3 Résultats obtenue
5.3.1 : 97 Figures montrent les résultats obtenus à l’aide du logiciel PLAXIS…
5.3.2 : Tableaux des résultats
Conclusion
Bibliographie

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