Новые конструкции станций метрополитена на линиях мелкого заложения

Рис. 2. 4. Последовательность со­оружения станции с буронабивными сваями-колоннами (I-III эта­пы):

1 — путевые тоннели; 2 — замко­вые элементы обделки; 3 — отметка, соответствующая низу перекрытия станции; 4 — сваи-колонны;

5 — монолитное железобетонное перекрытие; 6 — элементы временного заполнения;

После того, как бетон перекрытия достигнет проектной прочности, устраивают гидроизоляцию, производят обратную засыпку конструкции грунтом, восстанавливают дорожное покрытие над строящейся станцией и открывают движение юродскою транспорта. Дальнейшую разработку грунта в объеме платформенного чала станции, демонтаж элементов временного заполнения обделки путевых тоннелей, устройство лотковой плиты и платформы производят под защитой перекрытия заходками из открытой поперечной камеры, расположенной в торце станционного комплекса, где установлено необходимое оборудование для обеспечения проходческих и монтажных работ. Достоинство предложенных вариантов конструктивных решений заключается в том, что обделка перегонных тоннелей, возведенная на протяжении станции, является конструктивным элементом всех сооружений станционного комплекса, что позволяет не прекращать технологический процесс по сооружению перегонных тоннелей на линии. Кроме того, это существенно сокращает трудоемкость работ и сроки сооружения станции за счет уменьшения объема работ прежде всего по разработке грунта и креплению незначительных по высоте стен котлована, а также по устройству в этом котловане лишь «недостающих» частей станционных сооружений. Предварительные расчеты показывают, что сооружение станции с путевыми тоннелями кругового очертания по сравнению с типовым проектом колонной станций (ТС-109) позволит получить экономический эффект 20-25%.

Уменьшение ширины котлована до размеров посадочной плата формы станции дает возможность сооружать станцию в условий плотной городской застройки, а также осуществлять строительство станции на действующей линии метрополитена мелкого заложения. В последней случае в обделке участке перегонных тоннелей, где в перспективе намечено строительство станции, необходимо предусмотреть элементы, позволяющие разомкнуть кольца при сооружении среднего зала по указанной выше схеме.

Опыт строительства метрополитена показывает, что на строящейся линии целесообразно варьирование несколькими конструктивными схемами станций. Не изменяя принципиально приведенные выше конструкции станций, эту задачу можно решить, если придать перекрытию сводчатое очертание (рис. 2.5). Помимо улучшения архитектурных форм станции (при неизмен­ной высоте колонн увеличивается высота среднего зала) в свод­чатом консольном перекрытии достигается более удачное распределение усилий, а консольные его части работают практически исключительно на изгиб.

Примером иного конструктивного решения станции, которое позволяет сохранить принцип поточной технологии работ, основанной на транзитной проходке перегонных тоннелей, может служить полносборная железобетонная станция распорно-рамными конструкциями (рис. 2.6).

Путевые тоннели станции предназначены только для размещения подвижного состава. Обделка этих тоннелей внутренним диаметром 5,1 м включает опорные тюбинги, которые имеют на половине длины срезанные борта и образуют сверчу снизу проема продольные пазы на всем протяжении путевого тоннеля. В пазах расположены продольные балки-перемычки, которые воспринимают нагрузку от разомкнутых колец. Опорами для этих балок-перемычек служат консольные выступы жестко замкнутых рам.

1- стержневая крепь;

2- буронабивные сваи колонны;

Рис.2.6. Станция распорно-рамной конструкции

1 – обделка путевых тоннелей

2 – опорные тюбинги;

3 – продольные балки-перемычки;

4 – замкнутая рама с консольными выступами;

5 – стержневая крепь;

Распорно-рамная конструкция станции обеспечивает устойчивость обделки путевых тоннелей в процессе производства работ без каких-либо специальных вспомогательных устройств оборудования.

К разработке котлована под платформенный зал станции приступают после тога, как бетон омоноличивания сборных и монолитных железобетонных балок достигнет проектной прочности.

Котлован между тоннелями разрабатывают вдоль оси станции захватками по 20-30 м. На этих участках по мере углублен котлована демонтируют тюбинги временного заполнения кольца, в створе с которым будут расположены жесткие замкнутые рамы. Дойдя до отметки лотка станции, бетонируется обратный свод. Затем поперек станции устанав­ливают жесткие замкну­тые рамы так, чтобы кон­сольные части ригелей за­шли в прорези, образовав­шиеся при демонтаже ко­лец, под балки-перемычки. Стыки элементов рам омоноличивают. По рамам укладывают плиты пере­крытия и производят обратную засыпку. Только после обратной засыпки демонтируют оставленные между рамами тюбинги временного заполнения обделки путевых тоннелей. Новые возможности для выбора оптимальных конструктивных и техно­логических решений при полузакрытом способе сооружения станции от­крываются при использо­вании конструктивной схе­мы односводчатой стан­ции, обделка которой представляет собой по­логие верхний и обратный своды, опирающиеся на массивные опоры круго­вого очертания. В определенных условиях обратный свод может быть заменен лотковой плитой. Полые опоры свода вы­полнены из монолитного бетона в тоннелях, пройденных перегонными щитовыми комплексами. На рис. 2.7 представлены варианты такой кон­струкции с монолитным (а) и сборным (б) исполне­нием верхнего свода.

рис.2.7. Конструкция односводчатой станции

Технология сооружения такой станции чрезвычайно проста (рис. 2.8,а). После проходки опорных тоннелей и бетонирования опор разрабатывают котлован, устраивают обратный свод и платформу. На следующем этапе с помощью передвижной самоходной опалубки бетонируют свод станции монтируют его из двух железобетонных полуарок и производя обратную засыпку.

В отличие от традиционных конструкций односводчатой станций, сооружаемых из монолитного железобетона, рассмотренных вариантах значительно снижен расход арматурной стали за счет замены густоармированных стен опорами из монолитного бетона. Кроме того, массивные опоры существенно снижают степень воздействия вибрации и шума на расположенные вблизи станции здания и сооружения. Наличие полостей в опорах позволяет использовать их для эффективной вентиляции. Наиболее важными являются технологические преимущества конструкции, обеспечивающие в сжатые сроки выполнение сложных и однотипных работ на всем протяжении станционного комплекса (при размещении под единым сводом всех сооружений комплекса, включая оборотные тупики) и открывающие возможность организации работ по гибкой технологии с учетом конкретных условий строительства.

Так, при необходимости быстро восстановить проезжую часть над станцией в условиях интенсивного транспортного потока, целесообразна организация работ по схеме, показанной рис. 2.8,6. После бетонирования опор котлованы разрабатывает только до уровня опорных тоннелей, демонтируют верхнюю час их обделки, сооружают свод и производят обратную засыпку восстанавливая движение городского транспорта над строящейся станцией. Затем под прикрытием свода ведут разработку грунта в сечении станции, устраивают обратный свод и монтируют платформу. Выдачу грунта, доставку материалов и элементов конструкций производят через поперечные траншеи в торце станции, которые были разработаны ранее.

В указанной последовательности могут быть выполнены работы и на отдельных участках строительства односводчатой станции местах пересечения ее городскими транспортными магистралям где через котлован в сжатые сроки будут возведены своеобразии арочные мосты, представляющие собой своды перекрытия станции.

И все же расположение станций на пересечении основным магистралей города, в условиях густой сети подземных коммуникаций и плотной застройки требует проведения продолжительных трудоемких подготовительных работ, серьезно нарушаем нормальные условия жизни города. Поэтому в таких условия может оказаться технически целесообразным и экономическим эффективным сооружение участка односводчатой станции не вскрывая земной поверхности. Однако выполнять эти работы на мелком заложении в неустойчивых грунтах (в связи с очевидной опасностью обрушения кровли при раскрытии выработки большого сечения) практически невозможно без применение дорогостоящих и трудоемких специальных способов работ закреплению грунта, продавливанию или устройству защитного экрана из труб.

рис.2.8. Последовательность сооружения односводчатой станции

а, б – полузакрытым способом;

в – закрытым способом;

Не прибегая к специальным методам работ, указанной цели можно достичь, если на участке односводчатой станции с поверхности земли устроить систему тяжей, вдавливая их в слабых грунты или опуская в предварительно пробуренные скважин прочных грунтах так, чтобы их нижние концы входили в проектируемый контур свода (рис. 2.8,в). Верхние концы тяжей закрепляют бетонном покрытии проезжей части. Далее начинают проходку калотты, разрабатывая грунт небольшими заходками от центрами опорным тоннелям. К обнажающимся по мере разработки грунта и выступающим вовнутрь выработки концам тяжей подвешенными элементы временной крепи. Наилучшим вариантом временной крепи в этом случае является набрызг-бетонная крепь в сочетании с решетчатыми арматурными арками, которые до омоноличивания будут крепиться к концам тяжей.

После того как калотгная прорезь будет пройдена на всю участка, приступают к монтажу сборного или бетонирования монолитного свода станции. На заключительном этапе разрабатывают грунт ядра станции, разбирают временные элементы обделки опорных тоннелей и возводят обратный свод.

Таким образом, предложены новые эффективные конструкции станций на линиях метрополитена мелкого заложения, которые позволяют избегать многих недостатков, присущим традиционным классическим станциям.

Литература

1. Фролов Ю.С., Крук Ю.А. Метрополитены на линиях мелкого заложения. Новая концепция строительства. Москва, 1994.

2. Фролов Ю.С. Конструкция и сооружение станций метрополитена. ЛИИЖТ, 1984.

3. Маковский Л.В. Экономичные способы строительства тоннелей мелкого заложения. Метрострой, 1989, №4, с.30-32.