Строительство линий метро глубокого заложения

Июнь, 2014

Строительство «глубокого» метро начинается с проходки шахтного ствола для размещения клети (лифта), который будет доставлять рабочих и необходимое оборудование под землю на площадку. С околоствольной площадки начинается прокладка тоннеля. Здесь же на поверхность поднимают отработанный грунт. Проходка и укрепление тоннелей осуществляется чугунными или железобетонными тюбингами, а также водонепроницаемыми железобетонными блоками обделки.

Разработка грунта и возведение обделки осуществляется различными методами.

Буровзрывной метод

Основан на разрушении массива скального грунта зарядами взрывчатого вещества заложенного в пробуренные шпуры по площади забоя на определённую глубину. Разработанный грунт выбирается из забоя породопогрузочными машинами, сборная чугунная или железобетонная обделка монтируется специальными укладчиками, а монолитная укладывается за опалубку бетононасосами.

Новоавстрийский способ

Предполагает возведение первичной обделки из набрызг-бетона небольшой толщиныс анкерами или арками, и вторичной – из монолитного железобетона с применением передвижной опалубки. Разработка грунта ведётся буровзрывным способом или комбайнами.

Механизированная проходка  

Предполагает использование тоннелепроходческих щитов с роторными рабочими органами, оборудованными шарошками и резцами для разработки грунта.

Комплекс собирается на дне монтажной камеры — котлована, который служит началом тоннеля и по окончании работ засыпается грунтом. В передней части комплекса находятся резцы для разработки породы. Машина начинает разрабатывать грунт и принимает нагрузку на себя, защищая тоннель от обрушения. По мере прохождения тоннеля ТПМК укрепляет его кольцами из тюбингов или блоками путем нагнетания цементно-песчаных растворов.

Котлован на стройплощадке станции петербургского метрополитена "Южная"

При помощи гидравлических домкратов ТМПК продвигается вглубь тоннеля, отталкиваясь от уже уложенных колец. Специальный конвейер либо трубопровод удаляет отработанный грунт за пределы комплекса. В сложных инженерно-геологических условиях в неустойчивых и водонасыщенных грунтах применяются ТПМК с активным пригрузом забоя, который обеспечивается давлением на забой бентонитового раствора (гидропригруз) или измельченного грунта (грунтопригруз), что обеспечивает безопасность ведения работ.

Чтобы ТМПК не кренился из-за вращения рабочей части щита, за пределы корпуса выдвигаются специальные элероны. Положение ТМПК в тоннеле определяется с помощью лазерных приборов.

Метод продавливания

Применяется в случае невозможности вскрытия поверхности земли на локальных участках – автодорогами, железнодорожными путями, объектами инженерной инфраструктуры.

В данном случае в котловане сооружается тоннельная секция и с помощью домкратов под защитой трубного экрана производится продавливание секции в грунтовый массив.

На линиях метрополитена в центральных густозаселенных районах крупных городов наиболее распространены станции глубокого заложения, которые также сооружают закрытым способом, т. е. без вскрытия земной поверхности.

Закрытым способом сооружают станции трех типов: пилонные, колонные и односводчатые.

Станции глубокого заложения всегда строят в устойчивых коренных грунтах, оставляя над сводом кровлю этих грунтов толщиной 5–10 м, что позволяет вести проходку без применения сложных и дорогостоящих специальных способов.

Над этой кровлей в большинстве случае залегают мощные слои слабых водонасыщенных грунтов. Поэтому при раскрытии выработок большого сечения в таких условиях требуется особая осторожность.

Сложность работ при строительстве станции закрытым способом заключается в том, что в ряде случаев приходится разрабатывать смежные или одиночные выработки большого сечения общим пролетом 25–30 м и площадью поперечного сечения до 200–250 м кв.

Разработка таких объемов грунта под землей неизбежно вызывает смещение массива над станцией, что приводит к осадкам поверхности и повреждению зданий и других наземных сооружений.

Срок строительства станции закрытым способом, как правило, определяется продолжительностью выполнения горнопроходческих работ в основных сооружениях станционного комплекса.

Пилонные станции

Конструкция пилонной станции допускает независимую проходку трех параллельных тоннелей кругового сечения с последующим соединением их параллельными проходами. Круговое очертание тоннелей, образующих станционное сооружение, обеспечивает однотипность работ и безопасность их проведения. В практике отечественного тоннелестроения наибольшее распространение получили станции пилонного типа с чугунной и железобетонной обделкой.

Способы сооружения пилонных станций отличаются большим разнообразием соответственно вариантам конструктивного исполнения этих станций. Отличаются они главным образом очередностью, с которой возводят пилоны с проходами и станционные тоннели.

В соответствии с этим характерным признаком можно выделить четыре основные технологические схемы возведения станций пилонного типа:

1.    Сооружение пилонов и проходов непосредственно после проходки станционных тоннелей. По такой схеме сооружают пилонные станции с обделкой из чугунных тюбингов. В процессе проходки станционных тоннелей в пределах проемной части станции в обделку включают рамные кольца из усиленных и клинчатых тюбингов. Это позволяет разомкнуть кольца при устройстве проходов без дополнительного усиления проемных участков.

2.    Сооружение пилонов и проходов после того, как в предварительно пройденных станционных тоннелях будут выполнены работы по усилению проемных участков. По этой схеме сооружают в большинстве случаев пилонные станции с обделкой из железобетонных элементов. В процессе проходки станционных тоннелей в кольца обделки проемной части станции включают опорные железобетонные блоки, оформляющие пилон. До раскрытия проемов в пределах этой части станции возводят специальные сборные или монолитные конструкции, которые позволяют разомкнуть кольца в пределах проема.

Станция петербургского метрополитена пилонного типа "Сенная площадь"

3.    Сооружение пилонов и проходов в штольнях до проходки станционных тоннелей. Обделку проходов и пилоны возводят в этих штольнях из монолитного бетона как единую конструкцию в виде аркады, расположенной вдоль станции в пределах ее проемной части. Затем сооружают станционные тоннели, при этом их разомкнутую в пределах проемной части станции обделку опирают на готовые бетонные конструкции. Существенным недостатком такой схемы является высокая трудоемкость работ и низкий уровень их механизации при сооружении опорных конструкций горным способом. Поэтому она не получила практического распространения, но может быть рекомендована при сооружении многопролетных объединенных пересадочных станций.

4.    Сооружение станционных тоннелей одновременно с сооружением пилонов и проходов. В этом случае при проходке боковых станционных тоннелей сечение забоя разрабатывают с учетом размещения и монтажа сборных пилонов одновременно с сооружением тоннельной обделки. Способ применим в устойчивых полускальных и скальных грунтах. В связи с повсеместным прекращением строительства пилонных станций в таких грунтах, этот способ утратил практическое значение.

Колонные станции

Станции колонного типа сооружают в достаточно широком диапазоне инженерно-геологических условий. В скальных необводненных трещиноватых грунтах их возводят с обделкой станционных тоннелей из монолитного бетона и железобетона, в обводненных сильнотрещиноватых скальных и малоустойчивых грунтах  – из чугунных тюбингов, а в плотных сухих глинах  – из сборного железобетона. Разнообразие условий строительства определило большое число вариантов конструктивного исполнения колонных станций и соответственно способов их сооружения.

Общая особенность этих способов состоит в выполнении следующих основных этапов работ:

1.    проходка двух путевых (боковых) тоннелей станции с оставлением целика грунта между ними;

2.    возведение в боковых тоннелях вдоль станции внутренних несущих конструкций, основным элементом которых являются колонны;

3.    сооружение среднего станционного тоннеля с обделкой в виде верхнего свода, опирающегося на внутренние несущие конструкции, и обратного свода или лотковой плиты.

Колонная станция представляет собой единую большепролетную пространственную конструкцию, которая включает значительное число различных по форме и материалу элементов.

Поэтому последовательность выполнения производственных операций при ее сооружении должна быть такой, чтобы обеспечить совместную работу всех элементов конструкции как в поперечном, так и в продольном сечении станции.

На строительстве станции петербургского метрополитена колонного типа "Адмиралтейская"

Важным условием является также одновременное включение в работу колонн, расположенных в одном поперечном сечении станции. Кроме того, в процессе сооружения станции должны быть сведены до минимума смещения опорных узлов сопряжения обделки среднего и боковых тоннелей.

Малейшее отступление от заданной технологии может привести к деформациям конструкции и смещению грунтового массива.

Общее для всех станций глубокого заложения правило последовательности раскрытия выработок сохраняется. Сначала сооружают боковые тоннели с опережением забоев в 25–50 м, а затем средний тоннель. Проходка боковых тоннелей не имеет каких-либо особенностей.

Параллельно с прокладкой тоннеля строится сама станция и система переходов, затем в метро прокладываются коммуникации и монтируются эскалаторы.

Односводчатые станции глубокого заложения

Сооружение односводчатой станции глубокого заложения предусматривается в устойчивых сухих грунтах типа протерозойских или спондиловых глин, часто встречающихся при строительстве метрополитенов в Ленинграде и Киеве. В  Москве сооружена только одна односводчатая станция  - "Тимирязевская" на Серпуховско-Тимирязевской линии.

Эти станции экономичны, позволяют разнообразить архитектурные решения, а также имеют эксплуатационные преимущества на пассажиронапряженных станциях.

 

Свод станции составлен из отдельных арок, представляющих собой железобетонные блоки, опирающиеся на монолитные опоры. Для того, чтобы избежать изгибающих моментов, а арках свода применено близкое к шарнирному соединение блоков, без связей растяжения в стыках.

Сразу после монтажа, собранная из отдельных блоков большепролетная арка, обжимается в грунт. Для этого в замковый блок, при его изготовлении, заложены два плоских гидравлических домкрата. Величину усилия разжатия можно регулировать, в зависимости от конкретных условий строительства, добиваясь стабилизации горного давления и уменьшения осадок поверхности.
 

Односводчатая станция петербургского метрополитена "Старая Деревня"

Обратный свод, так же как и верхний, выполнен из не связанных друг с другом арок циркульного очертания, составленных из железобетонных блоков.

Конструкция односводчатой станции может быть продолжена за пределы посадочных платформ для размещения в этой удлиненной части станционной тяговой понизительной подстанции, вентиляционных камер, водоотливных установок и других обустройств для обеспечения эксплуатации линии, что исключает строительство отдельных камер для указанных обустройств и снижает затраты труда. Обделка станции, обжатая в грунт, снижает до минимальных размеров оседание грунта.

Эскалаторный тоннель на станции петербургского метрополитена "Обводный канал"

На станциях метро глубокого заложения для связи с дневной поверхностью, сооружаются наклонные эскалаторные тоннели, в которых монтируются эскалаторы, длина которых зависит от глубины залегания станции.

Отправить комментарий

Защитный код
Обновить

Подписка на новости