Способ возведения двухсводчатой станции метрополитена колонного типа закрытым способом производства работ

Изобретение относится к области строительства тоннелей, в частности к способу строительства станций метрополитена колонного типа закрытого способа производства работ.

В качестве прототипа принята станция метрополитена Санкт-Петербурга «Звенигородская», относящаяся к станциям колонного типа. Конструкция станции «Звенигородская» является трехсводчатой, включающая средний зал, разомкнутые со стороны среднего зала боковые тоннели с верхними и нижними опорными элементами и внутренними несущими конструкциями. Боковые тоннели приняты наружным диаметром 9,8 метра, ширина среднего зала 7,4 метра, междупутье составляет 19,2 метра. Шаг несущих колонн обеспечивает свободный проход пассажиров из среднего станционного зала на боковые платформы и в вагоны метрополитена. В боковых тоннелях размещены конструкции рельсового пути, пассажирские платформы, под которыми предусмотрено размещение технической зоны. Под пассажирской платформой, расположенной в среднем станционном зале, размещены служебные помещения.

Технической проблемой заявляемого изобретения является разработка конструкции и способа строительства двухсводчатой станции колонного типа, обеспечивающего снижение стоимости возведения станции, повышение технологичности и скорости строительства.

Способ возведения двухсводчатой станции метрополитена колонного типа закрытым способом производства работ включает сооружение левого станционного тоннеля путем монтажа сборной обделки кругового очертания, выполненной из железобетонных тюбингов, диаметр которых обеспечивает размещение конструкции однопутного рельсового пути, при монтаже сборной обделки левого станционного тоннеля устанавливают верхний и нижний опорные блоки, выполненные с поперечным сечением в виде восьмигранника с симметричными гранями относительно вертикальной оси станции, между верхним и нижним опорными блоками в обделке левого станционного тоннеля монтируют тюбинги временного заполнения, на нижний опорный блок устанавливают нижнюю тангенциальную опорную часть и соединяют ее с нижним блоком через приварку к металлическим штырям, вставленным в швы между блоками и заполняют зазор между нижней тангенциальной опорной частью и нижним опорным блоком безусадочной смесью, после чего бетонируют нижний железобетонный ригель с поперечным сечением в виде трапеции, меньшее основание которой опирается на нижнюю тангенциальную опорную часть, затем последовательно бетонируют монолитные железобетонные колонны и горизонтальные ригеля арочного типа, к закладным элементам которых присоединяют верхние тангенциальные опорные части с помощью сварных швов, при этом сооружение горизонтальных ригелей арочного типа обеспечивает создание проходов между станционными тоннелями, образовавшиеся зазоры между верхним опорным блоком, верхней тангенциальной опорной частью и монолитными горизонтальными ригелями заполняют безусадочной смесью, после чего сооружают правый станционный тоннель из сборной обделки кругового очертания, выполненной из железобетонных тюбингов, диаметр которых обеспечивает размещение конструкции однопутного рельсового пути, и опирающуюся на верхний и нижний опорные блоки, путем демонтажа тюбингов временного заполнения, после чего бетонируют жесткие основания станционных тоннелей с горизонтальной наружной поверхностью одновременно с основанием под путь и сооружают пассажирскую платформу в каждом станционном тоннеле.

Изобретение поясняется чертежами:

- на Фиг. 1 схематично изображена конструкция двухсводчатой станции колонного типа, где 1, 10 - левый и правый станционные тоннели соответственно; 2 - верхний опорный блок; 3 - нижний опорный блок; 4 -тюбинги временного заполнения; 5 - нижняя тангенциальная опорная часть; 6 - верхняя тангенциальная опорная часть; 7 - нижний железобетонный ригель; 8 - монолитная железобетонная колонна; 9 - монолитный железобетонный верхний ригель арочного типа; 12 - пассажирская платформа; 13 - внутренние стены пассажирских платформ 12; 14 -конструкции рельсовых путей левого 1 и правого 8 станционных тоннелей;

- на Фиг. 2 схематично показана конструкция двухсводчатой станции в продольном разрезе, где 11 - пассажирский проход;

- на Фиг. 3 схематично показано место опирания верхних сводов обделки левого 1 и правого 10 станционных тоннелей на верхний опорный блок 2 и верхнюю тангенциальную опорную часть 6;

- на Фиг. 4 схематично показано место опирания нижних сводов обделки левого 1 и правого 10 станционных тоннелей на нижний опорный блок 3, нижнего железобетонного ригеля 7 на нижнюю тангенциальную опорную часть 5.

Способ возведения двухсводчатой станции метрополитена колонного типа закрытым способом производства работ осуществляют следующим образом.

Возведение двухсводчатой станции метрополитена колонного типа закрытым способом производства работ начинают с сооружения левого станционного тоннеля 1 путем монтажа сборной обделки кругового очертания, выполненной из железобетонных тюбингов, диаметр которых обеспечивает размещение конструкции однопутного рельсового пути. Тюбинговые кольца монтируют с перевязкой швов между ними. При монтаже сборной обделки левого станционного тоннеля 1 устанавливают верхний 2 и нижний 3 опорные блоки. Верхний опорный блок 2 и нижний опорный блок 3 выполнены с поперечным сечением в виде восьмигранника с симметричными гранями относительно вертикальной оси станции. Форма опорных блоков 2 и 3 обеспечивает пересечение действующих внутренних нормальных сил, приходящих от верхних и обратных сводов обделки левого 1 и правого 10 станционных тоннелей и железобетонных колонн 8, в одной точке. Оптимальные размеры и форма опорных блоков 2 и 3 определяется результатами построения расчетной схемы конструкции станции. Ширина симметричных граней опорных блоков 2 и 3 соответствует ширине тюбингов сборной обделки левого станционного тоннеля 1, соединяемых между собой с помощью шпилек, обеспечивая тем самым круговое очертание сборной обделки тоннеля 1. Кроме этого, верхний 2 и нижний опорные блоки 3, а также подбивка безусадочной смесью образующихся зазоров должны обладать необходимым запасом прочности для обеспечения передачи действующей нагрузки от элементов конструкции, опирающихся на них.

Между верхним 2 и нижним 3 опорными блоками в обделке левого станционного тоннеля 1 монтируют тюбинги временного заполнения 4. Затем на нижний опорный блок 3 устанавливают нижнюю тангенциальную опорную часть 5 и соединяют ее с нижними опорными блоками 3 с помощью приварки к металлическим штырям, устанавливаемым в швы между блоками 3. Образовавшийся зазор между нижней тангенциальной опорной частью 5 и нижними опорными блоками 3 заполняют высокопрочной безусадочной смесью. После чего бетонируют нижний железобетонный ригель 7 с поперечным сечением в виде трапеции, меньшее основание которой опирается на нижнюю тангенциальную опорную часть 5. Ширина верхнего основания железобетонного ригеля 7 обусловлена необходимой шириной монолитных железобетонных колонн 8 и необходимой шириной опирания пассажирских платформ 12. Поперечное сечение в виде трапеции железобетонного ригеля 7 выбрано из возможности его бетонирования внутри кольцевой обделки тоннеля 1, создавая зазор между кольцевыми тюбингами временного заполнения 4.

Затем последовательно бетонируют монолитные железобетонные колонны 8 и верхние горизонтальные ригеля 9 арочного типа. Горизонтальные ригеля 9 арочного типа обеспечивают создание проходов для пассажиров между тоннелями. К закладным элементам монолитных железобетонных верхних ригелей 9 приваривают верхнюю тангенциальную опорную часть 6. Верхняя 6 и нижняя 5 тангенциальные опорные части выполняются из стали повышенной прочности. Тангенциальные опорные части аналогичны применяющимся в мостостроении, состоят из верхней плоской и нижней с цилиндрической поверхности опорных плит и предназначены для передачи опорной реакции от пролетных строений на опоры и обеспечения угловых перемещений. В заявляемой конструкции станции верхняя 6 и нижняя 5 тангенциальные опорные части служат для передачи опорных реакций от обделки левого 1 и правого 10 станционных тоннелей на несущую монолитную железобетонную колонну 8 и центрирования внутренних усилий в колонне 8. Цилиндрические поверхности опорных плит тангенциальных опорных частей 5 и 6 расположены со стороны опорных блоков 2 и 3.

Зазоры между опорными блоками 2 и 3 и тангенциальными опорными частями 4 и 5 заполняют безусадочной смесью или забивают металлобетоном с добавлением металлической стружки с помощью чеканочного молотка, обеспечивая равномерную передачу нагрузки по всей площади тангенциальной опорной части, вследствие чего достигается необходимая расчетная жесткость и надежность соединений конструктивных элементов станции. Затем сооружают правый станционный тоннель 10 из сборной обделки кругового очертания, выполненной из железобетонных тюбингов и опирающуюся на верхний 2 и нижний 3 опорные блоки, диаметр которых обеспечивает размещение конструкции однопутного рельсового пути. При монтаже тюбингов правого станционного тоннеля 10 демонтируют тюбинги временного заполнения 4. После монтажа сборной обделки правого станционного тоннеля 10 бетонируют основание под путь и сооружают пассажирскую платформу 12 в каждом станционном тоннеле. Плиты пассажирских платформ 12 опираются на внутренние стены 13 и могут быть выполнены сборными или монолитными. Внутренние стены 13 платформ в свою очередь опираются на горизонтальную наружную поверхность жестких оснований станционных тоннелей. В завершении монтируют конструкции рельсовых путей 14 в каждом станционном тоннеле. Под пассажирскими платформами 12 предусмотрена возможность размещения технических помещений. Зазоры, образующиеся между опорными блоками 2 и 3 и тангенциальными опорными частями 5 и 6, между монолитной стеной 9 и верхней тангенциальной опорной частью 6, между железобетонным ригелем 7 и нижней тангенциальной опорной частью 5 заполняют безусадочной смесью или забивают металлобетоном с добавлением металлической стружки с помощью чеканочного молотка для обеспечения передачи вертикальной нагрузки, за счет чего достигается высокая жесткость всей конструкции станции. Таким образом, благодаря заполнению образующихся зазоров и монолитности опорных частей конструкции станции повышается прочность и надежность сооружаемой станции.

Заявляемый способ предусматривает разработку грунта и последующее возведение только двух тоннелей в отличие от распространенной трехсводчатой конструкции, за счет чего на треть снижается объем проходки тоннелей большого сечения. Сооружение единой конструкции монолитных колонн с арочными проходами (проемами) между двумя тоннелями (по сравнению с трехсводчатой станцией) в два раза сокращает необходимое количество монолитных железобетонных колонн и ригелей, что уменьшает объем монолитных работ вдвое и в два раза уменьшается расход металла на изготовление опорных частей. На треть уменьшен объем выработок, требующих архитектурного оформления. Благодаря вышеперечисленным факторам заявляемый способ возведения двухсводчатой колонной станции является экономически выгодным, менее трудозатратным, технологичным, а конструкция станции быстровозводимой, не снижая ее эксплуатационных характеристик.

Уменьшение количества выработок в поперечном сечении станции и соответственно ширины междупутья более чем на 8 метров приводит к снижению деформации конструкции станции и уменьшению площади мульды оседания поверхности земли над станционным комплексом.