/
Автор: Фролов Ю.С. Голицынский Д.М. Ледяев А.П.
Теги: транспорт организация и управление движением почтовая связь городской транспорт железнодорожный транспорт метрополитен учебник для вузов инфраструктура города рельсовый транспорт
ISBN: 5-94069-016-5
Год: 2001
Текст
УДК 656.342(075.8)
ББК 39.81 я 75
Ф91
Фролов Ю.С., Голицынский Д.М., Ледяев Д.П м
политены. Учебник для вузов/Под ред. Ю.С. Фпоп ТР°
М.: «Желдориздат», 2001. — 528 с. 0Ва' ~
Изложены основные сведения о метрополитенах как о системе
внеуличного пассажирского транспорта крупного города
систематизированы их типы и приведены основные показатели ха'
рактеризуюшие работу метрополитена. Рассмотрены объемно
планировочные и конструктивные решения перегонных тоннелей и
станционных комплексов, включая пересадочные узлы. Изложены осо-
бенности статической работы конструкций подземных станций на
метрополитене. Даны общие сведения о вспомогательных сооруже-
ниях на линиях метрополитена и приведены наиболее важные данные
по верхнему строению пути, электроснабжению, санитарной технике
метрополитенов и подвижному составу. Рассмотрены особенности
способов производства работ по сооружению подземных станций.
Приведены сведения о комплексном освоении подземного простран- (
ства крупных городов. (у
Учебник предназначен для студентов вузов железнодорожного транс- Q
порта, может быть полезен для инженерно-технических работников, Q
занятых проектированием и строительством подземных сооружений.
Рецензенты: Ю.Е. Крук - д-р транспорта, академик РАТ,’~-
ген.директор Ассоциации заказчиков «Ассодстройметро»; Н.Н. Те-
ленков - почетный строитель России, почетный транспортный стро-
итель, зам.главного инженера-главный техолог ОАО «Метрострой»;
Е.А. Демешко - д-р техн.наук, проф., чл.-корр.РАТ, и.о.завжаф. «Тон-
нели и метрополитены» МИИТа
Книгу написали: проф. Ю.С. Фролов — введение, главы 2,3,
4, 5, 7, 8, 9, 10, 15, 16; проф. Д.М. Голицынский — главы 1, 2п. 2.6,
5 п. 5.6, 11, 13, 14, 17; проф. А.П. Ледяев — главы 11,12,15,16.
ISBN 5-94069-016-5
П ГУ IIС
аузао-технячасхая
© Ю.С. Фролов, Д.М. Голицынский,
А.П. Ледяев, 2001
© И ПК «Желдориздат»,
оформденла^ОО 1
НТВШГУПС |
Профессору Ю.А. Лиманову
посвящается
ВВЕДЕНИЕ
Развитие современного города, наряду с решением архитек-
турно-планировочных задач и проблем инженерного обустрой-
ства осваи-ваемых территорий, предполагает также совершен-
ствование внутриго-родской транспортной системы, и в первую
очередь той ее части, которая относится к пассажирским пере-
возкам. Рост пассажирооборота, увеличение дальности передви-
жений, необходимость сокраще-ния времени на поездки требует
увеличения скорости сообщения с одновременным повышением
надежности, безопасности и комфорт-ности пассажирских пере-
возок. В условиях современного крупного города этим требова-
ниям в полной мере отвечает метрополитен — го-родская вне-
уличная железная дорога.
В России насчитывается 11 крупных городов, где ввиду особой
сложности транспортных проблем строятся или проектируются
метрополитены. В Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгоро-
де, Новосибирске, Самаре, Екатеринбурге метрополитены дей-
ствуют и продолжают развиваться. Общая протяженность линий,
действующих в этих городах, к 2000 г. составила 401 км. Ведется
строительство метрополитена в Омске, Челябинске, Красноярске,
Казани и Уфе. Обоснована необходимость метрополитена в ком-
плексных транспортных схемах развития городского пассажирс-
кого транспорта Ростова-на-Дону и Перми.
Каждый новый город, где начинается строительство метрополи-
тена, каждая новая линия на действующем метрополитене — это
новая страница в проектировании и строительстве, непременный
творческий поиск и обогащение ранее приобретенного опыта.
Подземные сооружения метрополитена — это комплекс объек-
тов, создание которых — одна из технически сложных и трудоем-
ких отраслей современного строительства с высоким уровнем сто-
имости. В этой связи большое значение приобретают вопросы
подготовки квалифицированных кадров инженеров-тоннельщиков,
обладающих необходимыми профессиональными знаниями в об-
ласти метростроения.
Структура и содержание учебника изложены в соответствии с про-
граммой по дисциплине «Тоннели и метрополитены». Предпосыл-
тппеделнвшей характер изложения материала, явилось предвари-
К ’л не мение студентами смежных курсов «Тоннели, сооружаемые
полным способом» И «Тоннели, сооружаемые щитовым способом».
Изучив раздел «Метрополитены», студенты должны:
— иметь представление о метрополитене как системе городского
типичного транспорта, предназначенного для массовых пассажирс-
ких'пеоевозок и тех характеристиках, которые определяют эффектив-
ность его работы а также получить необходимые сведения о комплек-
се сооружений на метрополитене и их функциональном назначении..
— знать основные принципы проектирования метрополитенов,
конструкции путевых сооружений, объемно-планировочные и конст-
руктивные решения станционных комплексов и пересадочных узлов,
организационно-технологические схемы производства работ в раз-
личных условиях строительства.
— уметь проектировать конструкции перегонных сооружений и
станционных комплексов; определять планировочные решения и ос-
новные конструктивные параметры станций метрополитена в различ-
ных градостроительных ситуациях и инженерно-геологических усло-
виях; определять нагрузки на несущие конструкции подземных
сооружений и выполнять их расчет, разрабатывать организационно-
технологические схемы производства работ по сооружению подзем-
ных станций метрополитена.
Все перечисленные вопросы в систематизированном виде излож-
ены в учебнике. Учебник написан впервые на основе многолетней
практики преподавания дисциплины «Тоннели и метрополитены» в
ПГУПСе (ЛИИЖТе). При подготовке учебника использованы матери-
алы, опубликованные в отечественной и зарубежной печати, а также
действующие нормативы. Особое внимание уделено примерам, не толь-
ко иллюстрирующим состояние вопроса, но и позволяющим студенту
уяснить главные направления совершенствования конструкций и мето-
дов их сооружения, которые определяют техническую политику в об-
ласти метростроения.
Авторы глубоко признательны рецензентам книги:
Генеральному директору Ассоциации заказчиков «Ассодстроймет-
ро», д.т.н., академику РАТ Круку Ю.Е.; главному технологу ОАО
«Метрострой» Теленкову Н.Н.; и.о.зав.кафедрой «Тоннели и метро-
политены» МГУ ПС, д.т.н., профессору Демешко Е.А.
4
РАЗДЕЛ I
МЕТРОПОЛИТЕН — ВНЕУЛИЧНЫЙ
ПАССАЖИРСКИЙ ТРАНСПОРТ
КРУПНЫХ ГОРОДОВ
ГЛАВА 1
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТРОПОЛИТЕНАХ
1.1. МЕТРОПОЛИТЕН
В СИСТЕМЕ ГОРОДСКОГО
ТРАНСПОРТА
Характерными призна-
ками современных боль-
ших городов различных
стран мира является стре-
мительный рост населения,
развитие транспортных магистралей, энергетики, возрастание эколо-
гической опасности. Тенденция роста городского населения в раз-
личных странах мира показана в табл. 1.1.
Одной из основных проблем является решение городской транс-
портной проблемы, связанной, в первую очередь, с возрастанием
числа автомобилей, опережающих в 4-5 раз темпы роста народонасе-
ления, исчерпанием пропускной способности уличных магистралей,
нехваткой мест для стоянки автомашин.
Структура современных больших городов немыслима без разветв-
ленной сети транспортных магистралей, которые пронизывают своими
«артериями» весь жилой и промышленный «организм» города, обеспе-
чивая перемещение всего населения по различным направлениям.
При интенсивном росте городов объем пассажирских перевозок
становится настолько значительным, что существующая сеть назем-
ных линий пассажирского транспорта (трамвай, троллейбус, автобус)
уже не может справиться с возросшими перевозками и разрешить
городскую транспортную проблему.
5
Таблица 1.1
; Кошиненз Удельный все городс- кого насе- ления (° <>) Страна Удельный вес городс- кого насе- ления (%) Город —1 Числен- ность населения (млн. чел.)
Австрали? 71 Австралия 71 Сидней 3,6
Азия 31 Индия 25,7 Бомбей 13,3
Калькутта Н,1
Китай 26,2 Шанхай 14,1
Пекин 4,4
Япония 77,4 Токио 25,8
Осака 10,5
Америка
(Северная^ 75 Мексика 50-75 Мехико 15,3
США 77,5 Нью-Йорк 16,2
Лос-Анджелес 11,9
Америка (Южная) 75 Бразилия 50-75 Сан-Паулу 19,2
Рио-де-Жанейрс 11,3
Африка 32 Египет 30-50 Каир 9,0
Европа 73 Великобритании > 75 Лондон 7,3
Германия 78,3 Эссен 6,4
Франция 74,3 Париж 9,4
Россия 74,0 Москва 9,2
Санкт-Петербург 5,1
Обычный трамвай используется как основной вид транспорта
на городских улицах с пассажиропотоками от 5 до 10 тысяч
пассажиров в час в одном направлении. Троллейбус и автобус
рационально использовать на направлениях с пассажиропото-
ками 3-8 тысяч пассажиров в час. В крупных городах с населе-
нием более 500 тыс. человек на многих магистралях пассажиро-
потоки превышают 10 тысяч пассажиров в час в одну сторону и
в этом случае целесообразно использовать скоростной трамвай.
При устойчивых пассажиропотоках более 20 тысяч пассажиров
в час в одном направлении проблему массовых пассажирских
перевозок необходимо решать с помощью метрополитена.
6
При 6-вагонном составе метрополитен обеспечивает провозную
способность линии до 50 тыс. человек в 1 час в одном направлении,
а при 8-вагонном составе — до 70 тыс. При этом метрополитен
является в настоящее время наиболее совершенным и комфорта-
бельным видом массового пассажирского транспорта. Кроме того,
если уличный массовый пассажирский транспорт решает проблему
перевозки пассажиров в пределах 5-6 км, то метрополитен расши-
ряет этот диапазон до пределов городской территории.
Как наиболее эффективный и удобный вид городского транс-
порта, обеспечивающий скоростные регулярные (интервалы дви-
жения от 1,5 до 5 мин) массовые перевозки пассажиров с гаран-
тированным временем поездки, метрополитен имеет большое
социальное значение. Существенно возрастает роль метрополите-
на в связи с ростом численности населения и увеличением границ
городов, особенно с развитием пригородной зоны. В то же время
метрополитен — это большой и сложный комплекс различных
инженерных сооружений, оснащенных современной автоматизи-
рованной техникой, призванной обеспечить непрерывность пасса-
жирских перевозок по четкому графику.
В настоящее время решение транспортной проблемы больших
городов следует рассматривать только совместно с другими гра-
достроительными задачами, предусматривающими, в первую
очередь, сокращение площади городской территории, необходи-
мой для размещения сооружений общественно-транспортного
комплекса, и наиболее удобное культурно-бытовое обслужива-
ние пассажиров. При этом необходимо учитывать «социальную
стоимость» городского транспорта, включая затраты и убытки,
обусловленные шумом и загрязнением воздуха, потерями време-
ни на ожидание и непредвиденные остановки транспорта, затрата-
ми энергии, а также возможными материальными и людскими
потерями в дорожно-транспортных происшествиях.
Рассматривая метрополитен как единую транспортную городскую
систему, требующую значительных капитальных затрат и эксплуата-
ционных расходов, необходимо оценивать комплексную эффектив-
ность от использования этой системы. При этом должны быть учтены
следующие факторы: экономический эффект от снижения эксплуатаци-
онных расходов и уменьшения суммы капитальных вложений, на-
правленных на развитие и совершенствование работы наземного мар-
шрутного транспорта при передаче части его работы на метрополитен;
экономия времени пассажиров при поездках на метрополитене в срав-
нении с поездками на наземном транспорте; снижение транспортной
усталости в метрополитене по сравнению с наземным транспортом;
7
уменьшение числа дорожно-транспортных происшествии и улучше-
ние состояния экологии окружающей среды. Следует иметь в виду,
что роль социально-экономических факторов метрополитена суще-
ственно возрастает в перспективе.
При разработке генеральныхсхем метрополитенов учитывается их
зависимость от планировочной структурыгрродаЛЬэтомудтщцш
метро прокладываются вдоль основных жилищных массивов, про-
мышленной зоны и культурно-бытовых объектов. В свою очередь
линии метрополитена формирют ось планировочных направлений пер-
спективного развития городской застройки, а станции и пересадоч-
ные узлы метро, влияя на направление пешеходных и транспортных
потоков, на расположение остановок наземного общественного
транспорта, являются местами наиболее эффективного сосредоточе-
ния объектов массового тяготения населения, главных центров внут-
ригородских связей.
Как уже отмечалось, одним из важных преимуществ метрополитена
является возможность экономить городскую территорию (особенно
центральных исторически сложившихся районов с архитектурными
памятниками). Надо учитывать, что в городах с населением свыше
500 тыс. жителей и более комплексная экономическая оценка одного
гектара, по опубликованным данным, составляет 204-1126 тыс. рублей
(в ценах 1990 г.). Причем стоимость земли под городскую застройку
все время возрастает.
Предполагается, что в ближайшие годы под землей будет разме-
щено около 70% всех гаражей, 80% складов, 30% учреждений куль-
турно-бытового обслуживания, 40% промышленных предприятий,
30% административных и 50% коммунальных предприятий. Эти ме-
роприятия позволят высвободить для человека и природы большую
дополнительную площадь поверхности земли.
1.2. ТИПЫ В зависимости от плани-
МЕТРОПОЛИТЕНОВ ровки и застройки террито-
рии города, инженерно-
геологических условий
линии метрополитенов могут быть подземные, наземные и надземные.
Подземные линии метрополитенов, в свою очередь, подразделяются
на линии мелкого и глубокого заложения. Линии мелкого заложения
располагают возможно ближе к поверхности земли (обычно в пределах
8
жиров с платформы на поверхность,
лкого заложения в благоприятных
й'Ч^днем в 2 раза меньше, чем линий
эксплуатационные расходы, отнесен-
еляет преимущества линий метропо-
открывает широкую перспективу их
---------_ __________________чт0
5-15 м от уровня земной поверхности) для того, чтобы строительство
станций можно было производить открытым способом в котлованах
с последующей засыпкой. "
Линии метрополитена мелкого заложения более удобны для пас-
сажиров, чем линий глубокого заложения. Незначйтадь^аяТлубина
заложения и надшадедз^входотнастанцию экономит время дви-
жения пассажира от вхоЦ^до посадочной платформы. Кроме того,
два входа на станцию спас'^ствуют болееравномерному заполнению
вагонов, ускоряют вых
Строительная стоимость;
гидрогеологических условий
глубокого заложения, мены
ные к 1 км линии. Все это опр
литена мелкого заложения и ж __________ил
развития. Анализ опыта строительства метрополитенов показывает, что
доля линий мелкого заложения в общей протяженности подземных
транспортных магистралей подавляющего большинства городов су-
щественно увеличивается (рис. 1.1).
Во многих городах стран СНГ, где строительство метро началось
сравнительно недавно, линии расположены только на мелком зало-
жении (Ташкент, Минск, Новосибирск, Нижний Новгород, Сам
Г
X
В
141,6
124,1
113,3
63,7
U
О
I
1966-1970 1971-197$ 1976-1980 1981-1985 1986-1990 1991-1995
Рис. 1.1. Соотношение протяженности линий метрополитена глубокого и
мелкого (заштрихованная зона) заложения
9
> же ситуация наблюдается на метрополитенах
Омск). 1 акая /1х<-
псльшинства городов мира.
В то же время тоннели мелкого заложения имеют и недо-
-тчтки- необходимость при трассировании линии следовать по
^появлению улиц: необходимость перекладки подземных ин-
женерно-санитарных сетей и коммуникаций^ необходимость
\ креп пения близлежащих фундаментов зданий.
' Преимущества линий глубокого заложения заключаются в воз-
можности трассирования по кратчайшему направлению. Это обес-
печивает не только сокращение объемов работ, но и определенную
экономию эксплуатационных расходов при наличии более про-
стой и четкой схемы; позволяет сохранить во время строительства
подземные инженерные коммуникации и обеспечить устойчивость
фундаментов расположенных вблизи трассы зданий и сооружений.
Трассирование линии на глубоком заложении позволяет про-
ложить тоннели в наиболее благоприятных инженерно-геологи-
ческих и гидрогеологических условиях.
Недостатки линий глубокого заложения сводятся к необходи-
мости устройства механического подъема и спуска пассажиров
(эскалаторы, лифты); увеличению затрат времени пассажиров на
передвижение; отсутствию широкого фронта работ при строитель-
стве; устройству более сложной системы вентиляции, чем в тон-
нелях мелкого заложения. Кроме того, подземные сооружения
метрополитена на линиях глубокого заложения отличаются вы-
сокой стоимостью и значительными трудозатратами.
На глубоком заложении линии целесообразно располагать при
строительстве метро в центральной части крупных городов в усло-
виях плотной застройки при наличии архитектурных, исторических
памятников и охранных зон, при необходимости пересечения значи-
тельных по глубине и ширине водотоков, а также сложных гидро-
и инженерно-геологических условий в толще четвертичных отложе-
ний. Примером строительства практически всех линий на глубоком
заложении может служить метрополитен Санкт-Петербурга.
В зависимости от градостроительной ситуации и инженерно-
геологических условий трасса линии в профиле может перехо-
дить от глубокого заложения к мелкому и наоборот.
Наземные линии метрополитенов проходят по земной поверх-
ности с устройством насыпей или выемок в основном в окраинных
районах городов при удлинении существующих линий (например,
участок рбатского радиуса Московского метрополитена), а также
10
за пределами города в качестве вылетных линий (Парижский
метрополитен). Возможны случаи, когда наземные участки мет-
рополитена встречаются и в пределах города, что вызывается
топографическими или местными условиями. В таких случаях
наземные линии обязательно изолируют от уличных магистра-
лей специально ограждающими устройствами (Московский мет-
рополитен, Стокгольмский метрополитен).
Участки надземных линий метрополитена располагаются на
эстакадах обычно для разгрузки центральных районов города
и сравнительно редко на окраинах. Эстакады выполняются из
металла, железобетона. Для обеспечения проезда различного
наземного городского транспорта под эстакадами необходимо
обеспечивать необходимую свободную высоту (4,25-6,0 м) и
увеличивать их пролет до необходимых размеров (в соответ-
ствии с пропускной способностью городских улиц).
Надземные линии метрополитенов, несмотря на их меньшую
стоимость по сравнению с линиями метрополитена подземного
типа, имеют ряд существенных недостатков, в значительной сте-
пени ограничивающих их применение:
— расположение эстакад на территории городов в значи-
тельной степени препятствует движению и снижает пропуск-
ную способность улиц;
— сооружение эстакад, как правило, нарушает существую-
щие архитектурные ансамбли районов города, они нарушают
видимость и загораживают собой городскую перспективу;
— непрерывный шум и грохот в течение суток, создаваемый
проходящими поездами, не отвечают современным экологичес-
ким требованиям проживания в больших городах;
— поднимаемая поездами пыль с проезжей части эстакад при-
водит к недопустимому загрязнению воздуха в районах распо-
ложения надземных линий метрополитена.
Все эти недостатки существенно ограничивают масштабы
применения надземных линий метрополитенов. Поэтому над-
земные линии метрополитенов строятся в основном при пересе-
чении водотоков, в сложных топографических условиях, на
выходах в депо, окраинных и малозастроенных районах горо-
дов (метромосты через Днепр в Киеве, через Обь в Новосибир-
ске, через реку Москву, через Дунай в Вене и др.) (рис. 1.2).
В решении задач повышения уровня транспортного обслуживания
крупных городов большое значение приобретает модификация назем-
11
4 j:
)НХ
энУ
эс!и
51/Al
эей
бШ1
1BC
Pue. 1.2. Метромостч^рекуОбъвНозоеибирске
12
ного рельсового пассажирского транспорта. Так, для решения транс-
портной проблемы в местах наиболее загруженных городских магис-
тралей при наличии большого потока как рельсового (трамваи), так и
безрельсового транспорта (автобусы, троллейбусы) сооружают линии
скоростного трамвая. Линии скоростного трамвая, оставаясь на зна-
чительной длине трассы на земной поверхности на обособленном трам-
вайном полотне (рис. 1.3), пересекаются с наземными городскими ма-
гистралями в разных уровнях (рис. 1.4), проходя по городским
районам с особо напряженным движением в тоннелях мелкого
заложения (рис. 1.5). Основное достоинство скоростного трамвая зак-
Рис. 1.3. Скоростной трамвай в Киеве
13
Рис 1 4 Городская транспортная развязка со скоростным трамваем
(г. Киев)
Рис. 1.5. Интегрированная линия метрополитена и скоростного
трамвая в Лос-Анджелесе
14
лючается в том, что, разгружая полностью улицы центральной
части города от рельсовых путей, он в то же время не лишает
центр города удобных трамвайных сообщений. Достоинством
скоростного трамвая является его высокая провозная способ-
ность, достигающая 20 тыс.пассажиров в час.
Проектирование и строительство линий скоростного трамвая в
нашей стране ведется на основе строительных норм, правил и ГОС-
Тов, принятых для метрополитенов. Так, первая очередь скоростного
трамвая в Кривом Роге протяженностью 12,2 км, введенная в эксплу-
атацию в 1989 г. на участке длиной 5,3 км, проходит под землей. В
комплекс сооружений линии скоростного трамвая вошли 7 станций,
3 из которых — подземные. Длина платформы наземных станций
составляет 80 м. Подземные станции длиной 102 м имеют одну пас-
сажирскую платформу шириной 8 м или две боковые по 4 м. Ана-
логичная линия скоростного трамвая эксплуатируется в Волгограде.
Линии скоростного трамвая проектируются, строятся и эксп-
луатируются во многих городах мира (Киев, Львов, Рига, Бо-
стон, Марсель, Нюрнберг, Гамбург, Цюрих и др.). Причем ско-
ростные трамваи по отдельным странам (и даже городам)
существенно различаются по конструкции вагонов, устройству
платформ, энергоснабжению и т.д.
В крупных городах для определенных транспортно-планиро-
вочных условий целесообразно использовать железнодорожные
линии, проходящие по территории города, для организации внут-
ригородских пассажирских перевозок. В ряде случаев, по мере
роста территории города, тупиковые железнодорожные вокзалы
приобретают все более «центральное» положение и головные уча-
стки железных дорог на все большем протяжении оказываются в
пределах городской черты. В результате железнодорожные линии,
проходящие по территории крупных городов на значительные
расстояния (10-5-15 км), используются пассажирами для внутриго-
родских поездок.
Использование железных дорог для организации скоростных
внутригородских пассажирских перевозок наиболее целесообразно
в городах, отличающихся сильно вытянутым в одном направлении
планом, при наличии железнодорожных путей, проходящих вдоль
всей территории города (Мурманск, Волгоград, Архангельск и др.).
Включение железнодорожных линий в работу городского транс-
порта возможно путем устройства глубоких железнодорожных вво-
дов в центральную часть города. Для этого необходима полная изо-
ляция глубокого ввода от городского движения с помощью тоннелей.
15
п,. не только создают необходимые условия для не-
глубокие ввод ’ ой линии внутригородскими пассажира,
пользования ж РспортНое обслуживание пригородных пасса-
Н°в „остмляя „^непосредственно в центральный район города.
рДвХем системы глубоких вводов является устройство желез-
Развитием соединяющего линии железных дорог в
нодорожного д ? ’ и проХодящего через центральный район
противолежащг пределах города, может работать как линия
=Хн”ёчи&врРеменно большие удобства^
пригородных пассажиров и значительную разгрузку городского
^оздае сквозных, пересекающих город железнодорожных ли-
ний ппоходящих в основном в тоннелях, позволяет решать вопрос
пригородно-городских сообщений. Такая сеть, в определенных уело-
виях будучи по стоимости равной городскому метрополитену, может
ораться более эффективной по показателям транспортной работы.
При этом необходимо учитывать, что подземные станции, рассчитан-
ные на совмещенное обслуживание пригородных и городских пасса-
жироперевозок, должны отличаться большей пропускной способнос-
тью, чем станции обычного метрополитена, и иметь соответствующие
размеры. Кроме того, чтобы организовать единую систему «метропо-
литен-железная дорога», необходимо создание унифицированного
подвижного состава, одинаково пригодного как для эксплуатации в
тоннелях метрополитена, так и на поверхности земли — на железно-
дорожных участках пригородного сообщения. Основное отличие под-
вижного состава метрополитена от железнодорожного заключается в
габаритах вагонов и устройствах токосъема.
Такие совмещенные системы уже успешно эксплуатируются во
Франции, Германии, Венгрии, Испании, Аргентине. Так, в Париже с
1985 г. эксплуатируется совмещенная с метро, выносная подземная же-
лезнодорожная экспресс- линия RER, связывающая пригороды с цент-
ром города и состоящая из нескольких диаметральных направлений (А,
В, С, D, Е) в наземном и подземном вариантах. Такие пригородно-
городские железные дороги обеспечивают массовые передвижения на-
селения с повышенной скоростью сообщения (70 и более км/ч) на срав-
нительно большие расстояния. Кроме 5 линий RER протяженностью
свыше 400 км (из них в пределах Парижа 43 км, в том числе 27 км в
тоннелях), в центре Парижа сооружается скоростная полностью авто-
матизированная линия «Метеор» протяженностью около 20 км с 18
станциями. К 1996 г. было введено в эксплуатацию 8 км этой подзем-
16
ной линии с 8 станциями. Обслуживание линий осуществляется 6-ва-
гонными поездами длиной 90 м. Каждый поезд вмещает 720 пассажи-
ров. Средняя скорость движения 40 км/ч, интервал между поездами
составляет 105 с. Управление движением поездов осуществляется из
центрального диспетчерского пункта, без участия машиниста.
В том случае, когда обычный метрополитен (или отдельные его
линии) по своей провозной способности оказывается нерациональ-
ным и слишком дорогим, возможно строительство линий мини-
метро. На линиях мини-метро курсируют более короткие поезда,
состоящие из 2 или 4 вагонов(вместо 6 или 8 вагонов), как пра-
вило, уменьшенных габаритов. Это позволяет уменьшить сечение
тоннелей на подземных участках трассы и сократить размеры плат-
форменной части станций. Линии мини-метро целесообразно со-
оружать и для разгрузки центральных районов города параллельно
с действующими линиями метрополитена, сокращая тем самым ко-
личество наземного транспорта (автобус, троллейбус, трамвай).
Такая линия метрополитена с поездами из 2-3 вагонов функциони-
<£) рует в г. Лилле (Франция) (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Линия малогабаритного метрополитена на эстакаде в г. Лилле
(Франция)
—_________________________
I ivy flc
17
L.v пепиФерийных городских районов целесообразно
Для удаленных пер («легкое») метро, которое позволит
использовать «ооле и подвозить их к каждой станции
собирать <<0КРа™Н^0П0ЛИтена (рис. 1.7). «Легкое» метро, по срав-
ветки обычного олитеном, существенно дешевле (в 3+3,5
нению с обычным р основном на земной поверхности и над
раза).т.к. линия ПРОХ «Легкое» метро при необходимости
землей по мостам и обычную линию метрополитена, за
достаточно просто пр Р одну колею, что позволяет во «вне-
ХоТврем" Хдам «легкого» метро обслуживать линии обыч-
ного метрополитена.
Рис. 1.7. Линия «облегченного» регионального метрополитена в г. Париже
18
1.3. ТРАССА И
ГАБАРИТЫ
МЕТРОПОЛИТЕНА
Линии метрополитена ре-
комендуется проектировать
преимущественно подзем-
ными мелкого заложения по
кратчайшим направлениям вдоль основных наземных транспортных ма-
гистралей или под малозастроенными кварталами города.
В случае проектирования линий метрополитена глубокого заложе-
ния (неблагоприятные инженерно-геологические условия, плотная мно-
гоэтажная застройка отдельных районов города), они располагаются
между станциями по кратчайшему расстоянию, и в этом случае фактор
застройки дневной поверхности не имеет существенно значения.
При строительстве подземных линий метрополитена необходимо
выделять обособленную полосу и учитывать нормативные требования
влияния уровней шума и вибрации от подвижного состава на жилую
застройку города.
Величины радиусов кривых в плане должны быть на главных пу-
тях не менее 600 м, на соединительных путях — 150 м, на парковых
путях — 75 м. Допускается в трудных местных и сложных инженер-
но-геологических и гидрогеологических условиях принимать значе-
ния радиусов кривых на главных путях — 300 м, соединительных
путях — 100 м и парковых путях — 60 м.
Прямые и кривые участки главного пути в плане К<2000 м, а
также составные круговые кривые разных радиусов сопрягаются по-
средством переходных кривых.
Станции метрополитенов в плане обычно располагаются на пря-
мых участках трассы, однако допускается их размещение и на кри-
вых участках пути Я>800 м.
При проектировании подземных участков линий метрополитенов
мелкого заложения необходимо принимать наименьшую глубину за-
ложения тоннелей не менее суммарной толщины дорожного покрытия
и теплоизоляционного слоя, обеспечивающих защиту сооружения от
промерзания. Над перегонными тоннелями на участках пересечения
магистральных улиц и дорог глубина заложения составляет обычно
не менее 3 м, в остальных местах допускается уменьшение этой ве-
личины при обеспечении защиты тоннелей от промерзания и возмож-
ности устройства над ними дорожного покрытия.
Для тоннелей глубокого заложения необходимо оставлять над
сводом обделки минимальную толщину слоя устойчивых пород, по-
зволяющую осуществлять проходку без применения специальных
способов работ.
19
Все пути линий метрополитена (наземных и подземных) должны
иметь продольный уклон не менее 3 %о. В обоснованных случаях
допускается располагать отдельные участки на горизонтальной пло-
щадке, обеспечивая продольный уклон водоотводного лотка не менее
2%о. Максимальный продольный уклон подземных линий метрополи-
тена назначается не более 40 %о (как правило до 38 %о), а на назем-
ных участках не более 35 %о. В трудных условиях, на подземных
участках протяженностью не более 1500 м, допускается продольный
уклон до 45 %о. При этом прилегающие участки следует располагать
на уклонах не более 20 %о и их протяженность должна быть не менее
1500 м каждая. Сопряжение двух элементов продольного профиля,
направленных в разные стороны, с уклонами, превышающими 5 %о
следует осуществлять элементом профиля с уклоном не более 5 %о.
Смежные прямолинейные элементы продольного профиля при ал-
гебраической разности значений уклонов, равной или превышающей
2 %о, сопрягаются в вертикальной плоскости кривыми радиусами: на
станции — 3000 м, на главных путях — 5000 м и на служебных и
парковых путях — 1500 м.
При проектировании продольного профиля трассы глубокого за-
ложения, с учетом наиболее оптимальных условий эксплуатации, ста-
раются располагать станции на возвышениях профиля (рис. 1.8).
Подходы к станциям на длине 150-200 м следует располагать на
уклоне до 30 %о, а промежуточный участок перегона — на уклоне не
менее 3 %о. В этом случае облегчается разгон поезда, уходящего со
станции, и замедление прибывающего поезда, что создает наиболее
экономичный режим расхода электроэнергии.
Станции метрополитена располагаются в профиле на односкатном
Рис. 1.8. Схема продольного профиля трассы метрополитена глубокого
заложения
20
уклоне 3 %о, а в трудных условиях на уклонах до 5 %о или на гори-
зонтальной площадке при условии обеспечения водоотвода по лотку.
Выбор местоположения трассы метрополитена в плане и профиле
зависит от многих факторов, из которых наиболее существенными
являются: инженерно-геологические условия, застройка дневной по-
верхности города, принятые конструктивные решения тоннелей и др.
Внутренние размеры тоннельных сооружений метрополитенов ус-
танавливают в соответствии с ГОСТ 23961-80 для колеи 1520 мм
габаритами, которые предусматривают использование на линиях под-
вижного состава (вагонов), имеющего размеры 3,7 м (высота от го-
ловки рельса) на 2,7 м (ширина) и 19,2 м (длина вагона); применение
верхнего строения пути на шпалах длиной 2,65 м и контактного рель-
са с нижним токосъемом; размещение оборудования и проход в тон-
неле обслуживающего персонала. При движении поезда по прямой
ни одна часть исправного вагона не должна выходить за очертание
габарита подвижного состава М (рис. 1.9).
Габарит приближения оборудования Ом учитывает вертикальную и
боковую динамику вагона при движении, допуски на изготовление
вагона, допустимый износ ходовых частей, поломку рессор цент-
рального подвешивания одной тележки с одной стороны, а также
допустимое смещение и износ рельсового пути (рис. 1.10). Внутри
этого габарита не должны размещаться никакие части оборудования
и устройств, за исключением частей устройств, непосредственно вза-
имодействующих с подвижным составом.
Габариты приближения строений См учитывают размещение вне
пределов габарита оборудования устройств пути, санитарной техники,
электроснабжения, освещения, СЦБ и связи, автоматического тормо-
жения и автоведения поездов, а также размещение с одной стороны
тоннеля, противоположной контактному рельсу, непрерывной дорож-
ки для прохода обслуживающего персонала. Внутри габарита прибли-
жения строений не должны размещаться никакие части сооружений и
строительных конструкций (рис. 1.11 и 1.12).
Для кривых участков трассы габариты рассчитываются в зависи-
мости от величины радиуса кривой и возвышения наружного рельса.
В ряде зарубежных стран метрополитены строятся и эксплуатиру-
ются с меньшими габаритами подвижного состава. По всей вероят-
ности дальнейшее совершенствование подвижного состава метропо-
литена позволит уменьшить внутренние размеры поперечного сечения
тоннелей, что приведет к снижению стоимости сооружения подзем-
ных магистралей.
21
440
440
Рис. 1.9. Габарит подвижного составаМ:
а — верхнее очертание; б — нижнее очертание; 1 —линия предельного
размещения зеркал заднего вида; 2—линия предельного размещения
токоприемника и индуктора автоведения (расстояние от УГР до верхней
плоскости индуктора автоведения должно быть не более 137мм); 3—
линия предельного размещения токоприемника в рабочем положении; 4—
линия предельного размещения скобы автостопа; 5 —линия предельного
размещения корпуса редуктора
22
Рис. 1J0. Габарит приближения оборудования Оу
а — верхнее очертание; б — нижнее очертание; 1 — линия приближения
контактного рельса; 2 — линия приближения порога и настилов; 3 —
ли-ния приближения шины автостопа в поднятом положении; 4 —
линия приближения скобы пикепгоотметчика; 5 — линия приближения
автостопа только в стесненных условиях; б — линия приближения
датчиков автоведения (действительно и для правой части); 7 — линия
приближения пункта подключения кабелей к контактному рельсу; 8 —
ли-ния приближения нижней постели шпалы при укладке бетонного
основания пути в тоннелях кругового очертания
23
О/Z/ О/P/
a
24
Рис. 1.12. Габарит приближения строений на станциях Смс:
1 —линия приближения перил на мостах и эстакадах, а также подпорных
стен на открытых наземных участках линий; 2—линия приближения
основания пути на бетонном слое; 3—линия приближения основания пути
на щебеночном слое; 4 — линия приближения перил на платформах; 5 —
линия приближения водоотводного лотка при укладке верхнего строения
пути на бетонном слое; 6 —линия приближения колонн
1.4\ ВЕРХНЕЕ
СТРОЕНИЕ ПУТИ
Элементами верхнего
строения пути являются
рельсы, подрельсовое осно-
вание, бетонный или балластный слой, промежуточные скрепления, сты-
ки рельсов и др. Конструкции верхнего строения пути должны отвечать
определенным требованиям: быть однотипными, малодетальными и ре-
монтнопригодными, а также обеспечивать бесперебойность и безопасность
Движения поездов, стабильность пути, технологичность его текущего со-
25
держания, возможность подключения устройства электроснабжения,
электрическую изоляцию рельсов.
Основанием для верхнего строения пути метрополитена в тоннелях
является плоский лоток из бетона или железобетона, на открытых
наземных участках и в электродепо — земляное полотно, а также
металлические или железобетонные конструкции мостов, в том числе
эстакад и путепроводов (рис. 1.13).
Рис. 1.13. Поперечный профиль главного пути на перегоне и пути на
соединительной служебной ветке при рельсах типа Р50 и деревянных
шпалах на надземных участках линий
На главных путях укладываются в основном рельсы типа Р65. Для
участков, на которых по габаритным условиям невозможна укладка
рельсов этого типа, допускается укладка рельсов типа Р50.
Во ВНИИЖТе для метрополитена разработан специальный тип рель-
са Р65М, который при той же высоте и ширине подошвы как у Р50
имеет большую массу, а профиль головки рельса повторяет очертание
колесных пар, что позволит снизить величину контактных давлений.
Ширина колеи между внутренними гранями головок рельсов на
прямых участках пути и на кривых участках радиусами 600 м и более
принимается равной 1520 мм.
Ширину колеи на более кривых участках следует принимать, мм:
при радиусах кривых от 599 до 400 м..1530
26
При радиусах кривых от 399 до 125 м.1535
при радиусах кривых от 124 до 100 м.1540
при радиусах кривых менее 100 м.....1544
В качестве подрельсового основания на метрополитене применя-
ются деревянные или железобетонные шпалы и деревянные шпалы-
коротыши длиной 0,9 м на главных путях и длиной 0,75 м на станци-
онных путях. Деревянные шпалы и шпалы-коротыши должны быть
пропитаны маслянистыми антисептиками, не проводящими электри-
ческий ток.
В перегонных тоннелях (рис. 1.14), на станциях (рис. 1.15) укладку
подрельсового основания устраивают, как правило, на путевом слое из
Рис. 1.14. Поперечный профиль главного пути на перегоне при рельсах
типа Р65 и путевом бетонном слое в тоннеле кругового очертания
внутренним диаметром 5,1 м с чугунной обделкой:
1 — линия габарита приближения строений С ык; 2 — теоретический центр
сечения тоннеля и центр габарита; 3 — пешеходная дорожка для прохода
обслуживающего персонала; 4 -— канавка 25 х 50 мм для выпуска воды; 5
линия приближения основания пути по габариту Сж
27
Рис. 1.15. Поперечный профиль главного пути на станции при рельсах
пита Р50 в тоннеле кругового очертания:
] —линия габарита приближения строений Сж; 2 — станционная
платформа; 3 — теоретический центр сечения тоннеля; 4 — путевая
стена; 5 — канавка 25 х 50 мм для выпуска воды; 6 — линия приближения
основания пути по габариту Сж
бетона класса В 12,5 по прочности на сжатие толщиной не менее 0,16 м
на прямых участках, а на кривых — не менее 0,10 м; на открытых
наземных (надземных) участках на балластном слое из щебня скаль-
ных пород (гранит, диабаз и др.) фракций от 25 до 70 мм. Толщина
балластного слоя в уплотненном состоянии под шпалами в местах
расположения рельсов в тоннелях и на открытых участках принимается
не менее 0,30 м и не менее 0,25 м под каждым рельсом на станцион-
ных, соединительных и парковых путях со стрелочными переводами и
перекрестными съездами, а на подземных участках не менее 0,24 м
под каждым рельсом. Толщина балластного слоя под железобетонны-
ми шпалами принимается на 5 см больше, чем под деревянным под-
рельсовым основанием.
Поперечный профиль поверхности путевого бетонного слоя должен
обеспечивать отвод воды от рельсов. Количество шпал на главных путях
28
в тоннелях на прямой принимается 1680 шт. на 1 км пути, а на кривых
л наземных участках 1840 шт. В тоннелях метрополитена применяют-
ся деревянные шпалы, изготовленные из сосны или березы.
Конструкция пути на бетонном основании с деревянными шпалами
обеспечивает необходимую упругость пути и обладает высоким элек-
трическим сопротивлением, что имеет большое значение при наличии
контактного рельса, находящегося под высоким напряжением во
влажной среде. Обычно средний срок службы сосновых шпал, про-
питанных антисептиком, в сухих тоннелях составляет 35-37 лет. Ос-
новной недостаток такой конструкции пути заключается в ее недоста-
точной ремонтопригодности и большой трудоемкости работ, т.к.
шпалы, пришедшие в негодность, приходится вырубать из путевого
бетона, а вновь укладываемые шпалы омоноличивать.
При размещении в перегонных и станционных тоннелях рельсово-
го пути на бетонном основании по оси пути устраивают водоотвод-
ную канаву шириной 0,9 м и глубиной (от уровня головки рельса)
0,5-0,6 м. В этом случае уклон водоотводной канавы равен уклону
пути. Когда станция располагается на горизонтальной площадке, ми-
нимальный продольный уклон (3 %о) обеспечивается путем устрой-
ства канавы переменной глубины.
Рельсы главных путей на прямых участках пути и на кривых ра-
диусом 300 и более метров в тоннелях, для обеспечения более высо-
кой плавности хода, снижения уровня шума и расстройств пути,
сваривают электроконтактным способом в плети длиной до 300 м,
что соответствует длине блок-участка.
Конструкции промежуточных рельсовых скреплений должны
обеспечивать возможность быстрой смены рельсов, регулировку
их положения по высоте и электрическую изоляцию рельсов от
путевого бетонного слоя, нижнего строения пути и тоннельной
обделки. В настоящее время применяется достаточно простое и
надежное промежуточное рельсовое скрепление раздельного типа
«Метро» (рис. 1.16), подкладка которого имеет особую форму,
обеспечивающую свободную установку на них рельса и препят-
ствующую опрокидыванию этого рельса. Между подошвой рельса
и подкладкой размещается упругая пластмассовая (полихлорвини-
ловая) прокладка и прокладка из прессованной древесины, кото-
рые служат для изменения положения рельса по высоте за счет
использования прокладок переменной толщины (рис. 1.17).
Для электроизоляции рельсовых нитей на путях метрополитена ис-
пользуются клееболтовые стыки, а также стыки с накладками из древес-
29
Рис. 1.16. Промежуточное раздельное
скрепление для рельсов типа Р50 с
подкладкой «Метро»:
1 — прокладка под рельс; 2 — шплинт
4 х 40 мм; 3 — маятниковый штырь; 4
— путевой шуруп 24 х 150 мм с плоской
головкой; 5 — подкладка «Метро»; 6
— нашпалъная прокладка под
подкладку
Рис. 1.17. Промежуточное раздельное
скрепление для рельсов типа Р65 с
подкладкой КД-65:
7 — путевой шуруп 24 х 150 мм с
плоской головкой; 2 — гайка М22 х 22
для клеммного болта; 3 — клеммный
болт М22 х 75; 4 — прокладка под
рельс; 5 — шайба 22; 6 — пружинная
клемма КДП-2; 7 — подкладка КД-65;
8 — прокладка под подкладку
но-слоистого пластика. Кроме того, в тоннелях и на закрытых наземных
участках для электропроводящих стыков предусматривается контактная
графитовая смазка, а на открытых наземных участках и путях электро-
депо — электросоединители.
На путях метрополитена перед стрелочными переводами с целью
закрепления их от угона устанавливаются отбойные брусья.
В связи с необходимостью виброзащиты пути в тоннелях мелкого
заложения, а также повышения их долговечности и надежности ВНИИЖ-
Том разработаны конструкции пути с виброзащитными свойствами: с
железобетонными малогабаритными рамами (МГР), опирающимися
на монолитное бетонное основание через резиновые прокладки, кото-
рые можно смещать поперек оси пути (рис. 1.18), и с железобетон-
ными лежнями, установленными на бетонное основание через резино-
вые прокладки (рис. 1.19). Как показали полигонные и
производственные испытания, такие конструкции могут успешно при-
меняться на вновь строящихся линиях метрополитена.
Существенный виброзащитный эффект может быть достигнут за
счет размещения резиновых рифленых прокладок под подкладками
типа «Метро» при типовой конструкции пути с деревянными шпалами.
30
Электроэнергия для обеспечения движения поездов метрополитена
поступает по контактному (третьему) рельсу, который подвешивается с
левой стороны пути по ходу движения поездов на специальных кронш-
а)
А-А
Рис. ]. 18. Виброзащитная конструкция пути с рамами МГР:
а — поперечное сечение (увеличено); б — план; 1 —монолитное бетонное
основание; 2 —лоток; 3—резиновые подрамные прокладки; 4 —
малогабаритная рама; 5 — боковые резиновые прокладки; 6 — плиты
перекрытия; 7 — вибропоглощающий вкладыш; 8 — противоугонное
устройство; 9 — контактный рельс
31
Рис. 1.19. Путь с лежневым железобетонным подрельсовым
основанием:
а — план; б — поперечное сечение (увеличено); 1 — железобетонный
лежень; 2 — подлежневая прокладка; 3 — торцовая прокладка; 4 —
продольный упор; 5 — монолитный бетон; 6 — боковая резиновая
прокладка; 7 — лоток; 8 — места установки (при необходимости)
крепежных устройств против смещения лежней в сторону оси пути;
9 — контактный рельс
тейнах, прикрепляемых шурупами к концам шпал (рис. 1.20). В двух-
путных тоннелях третий рельс устанавливается в междупутье. Расстояние
между кронштейнами принимается от 4,5 до 5,4 м. Вагонный токоприем-
ник. расположенный на тележке моторных вагонов и скользящий при
32
Рис. 1.20. Подвеска контактного
рельса:
о — общий вид; б — крепежный узел; 1
— контактный рельс; 2 — опоры-
кронштейны; 3 — деревянные шпалы;
4 — шурупы; 5 — стальная планка; 6
— вагонный токоприемник; 7 —
крепежный узел; 8 — болт; 9 —
предохранительная скоба; 10 —
коробка; И — резиновый шнур; 12 —
скоба; 13 — полиэтиленовая
прокладка; 14 — изоляторы; 15 —
прокладка
движении поезда по третьему рельсу, прижимается к головке рельса
снизу пружинами и снимает ток высокого напряжения. В качестве обрат-
ного провода используются ходовые рельсы. На всем протяжении кон-
тактный рельс должен быть закрыт электроизоляционным защитным ко-
робом.
На стрелочных переводах, перекрестных съездах, в местах располо-
жения устройств СЦБ и проходов служебного персонала устраиваются
разрывы контактного рельса (воздушные промежутки), величина кото-
рых определяется из условия безостановочного прохода подвижного
состава и должна быть: перекрываемого токоприемниками одного ва-
гона — не более 10 м; неперекрываемого — не менее 14 м.
Основные характеристики верхнего строения пути показаны в табл. 1.2.
33
4^
Таблица 1.2
Показатель Путь в тоннелях Путь на наземных(надземных)участках линий Путь в электродепо
главный на соеди- нительной служебно» ветке и в тупике на смот ровой канаве главный на соединительной служебной ветке и в тупике парковый в зданиях
на пере гоне на стан- нин на зем- ляном полотне на мост; и эста- каде на земля ном полотне на мосту и эстакаде
Тип рельсов Род шпал Число шпал на 1 км одного пути: на прямых и кривых радиусом 1200 м и более на кривых радиусом менее 1200 м Р50, Р65 Дере вян- ные 1680 1840 Р50, Р65 -Дере- вянные коро- тыши 2x1680 2x1840 Р50 (Р50), Р65 (Р65) Деревян- ные 1680 1840 Р50(Р50), Деревян- ные ко- ротыши 2x1600 2x1600 Р50.Р65, Железо- бетон- ные, деревян ные 1840 2000 Р50.Р65, 1840 (1680) 2000 (1840) Р50 (Р50) Р65 (Р65) Деревянь 1600 1760 Р50 (Р50), Р65 (Р65) 1ые 1600 (1680) 1760 (1840) Р43 (Р50) 1600 1760 Р43 (Р50) Дере- вянные, продоль ные 2x400
Наименьшая толщина слоя под деревянной шпалой в местах расположения рельсов, м: путевой бетоА балласт 0,16 (0,10) 0,30 0,16 (0,16) 0,16 (0,10) 0,30 0,1 (0,10) 0,30 0,16 (0,10) 0,24 0,25 0,16 (0,10) 0,24 0,25 —
(0,24) (0,24) (0,30) (0,24) (0,25) (0,24) (0,25)
Примечания. 1. Рельсы типа Р65 применяются в случае обеспечения габарита и при количестве вагонов в
поезде на перспективу более шести. 2. В скобках указаны: тип старогодных рельсов; количество шпал на мосту и
эстакаде для пути на бетонном слое; наименьшая толщина слоя на кривых участках, стрелочных переводах и
перекрестных съездах. Толщина балластного слоя под железобетонной шпалой должна быть на 0,05 м больше, чем
поддеревянной шпалой.
Эффективность работы
линий метрополитена во
многом зависит от исполь-
зуемого подвижного со-
става. Увеличивающиеся
объемы перевозок на мет-
рополитенах, высокие тре-
1.5. ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ И
ВАГОННЫЕ ДЕПО
МЕТРОПОЛИТЕНОВ
1.5.1. ПОДВИЖНОЙ
СОСТАВ
бования. предъявляемые к безопасности перевозок, заставляют со-
вершенствовать конструкцию и надежность подвижного состава.
Обычно количество вагонов в метропоездах устанавливается в за-
висимости от их вместимости, максимального значения пассажиро-
потока в определенное время и интенсивности движения на рассмат-
риваемой линии метрополитена.
В зависимости от интенсивности пассажиропотока в течение
суток возможно изменение количества вагонов в составе поезда.
Составы метропоездов, как правило, разделяют на отдельные
секции, имеющие постоянные тяговые свойства. Секции состоят
из определенного числа моторных и прицепных вагонов или из
одних моторных вагонов. Цепи управления вагонов в составе
связаны междувагонными электрическими соединениями, благо-
даря чему составы поездов из нескольких секций управляются из
головной кабины по системе, гарантирующей синхронную работу
моторов всех соединенных секций.
В связи с тем, что на линиях метрополитена преобладают конечные
станции тупикового типа, вагоны метрополитена применяются с дву-
сторонним расположением дверей и расположением кабины управле-
ния в каждом конце секций, что позволяет осуществлять оперативное
маневрирование подвижным составом.
В большинстве метрополитенов вагоны являются четырехосны-
ми. Однако за рубежом на отдельных линиях метрополитена экс-
плуатируются секции, состоящие из сочлененных кузовов, что
увеличивает проходимость составов по кривым малых радиусов и
уменьшает давление на ось.
Сравнивая подвижной состав метрополитенов различных стран, в
соответствии с размерами (габаритами) подвижного состава, можно
выделить:
— вагоны с железнодорожным габаритом (некоторые линии метро
в Нью-Йорке. Лондоне, Париже), которые применяются на выносных
линиях метрополитена, связанных с пригородными участками элект-
рифицированных железных дорог;
- вагоны с уменьшенным, чем на железных дорогах, габаритом
(метрополитены в городах России);
- вагоны с габаритом, приспособленным к условиям вписыва-
ния в тоннели кругового очертания со скошенными стенками (не-
которые линии Лондонского метро); такие вагоны позволяют впи-
сываться в минимальный диаметр перегонных тоннелей за счет
некоторых эксплуатационных неудобств и снижения комфортности
перевозок пассажиров.
В целом размеры и планировку вагонов метрополитена устанавлива-
ют из требований условий эксплуатации. Необходимо учитывать, что
пассажир в вагоне метро находится сравнительно недолго (так,’при
средней длине поездки 4-5 км пребывание пассажира в вагоне состав-
ляет порядка 7-8 мин), вследствие чего большинство пассажиров скап-
ливается в вагоне вблизи дверей. При таких условиях целесообразно:
— места для сидения рассчитывать только на 30-35 % пассажи-
ров, оставляя больше места для стоящих;
— для пропуска пассажиров на станциях метро устраивать высо-
копропускные турникеты, увеличивая число пассажиров, снабжен
ных магнитными картами.
Для увеличения максимальной пропускной способности линий
метрополитена необходимо решить вопрос сокращения времени сто-
янки поездов на станциях за счет увеличения количества дверей в
вагонах, использования высоких платформ и уменьшения времени
на открытие и закрытие дверей, а также путем использования новых
типов подвижного состава.
Созданные в конце 50-х годов вагоны типа Е (рис. 1.21) в насто-
ящее время уже не удовлетворяют темпам роста пассажирских пере-
возок. В 1968 г. были выпущены модифицированные вагоны типа
ЕМ, ас 1974 г. вагоны типа И (рис. 1.22), которые имели симметрич-
ное расположение дверей и комплексную систему автоматического
управления поездами. В 1977-1980 гг. вагоностроительные заводы
перешли на выпуск более скоростных и вместительных вагонов типа
81-714 и 81-717. Общий вид вагона типа 81-717 показан на рис. 1.23.
Для улучшения работы электрического оборудования на вагонах типа
81-717 установлено оборудование под быстродействующую и диффе-
ренциальную защиту схемы включения тяговых двигателей, а также из-
менена электрическая схема, благодаря чему повысилась надежность ее
элементов. В вагонах изменилось расположение кнопок и выключате-
лей, стеклоочистителей окон лобовой части кабины машиниста, улучши-
лась система подачи воздуха от принудительной вентиляции.
36
37
Рис. 1.21. Вагон типа Е
Рис. 1.22. Вагон типа И
38
Рис. 1.23. Общий вид вагона типа 81-717
С 1997 г. на Московском метрополитене проходят испытания пер-
вого метропоезда «Яуза», созданного ЗАО «Метровагонмаш» со сро-
ком службы до 40 лет.
Основные параметры метропоезда «Яуза» близки к соответствую-
щим параметрам вагонов современного эксплуатационного парка.
При этом, благодаря большей вместимости новых вагонов, их стати-
ческие осевые нагрузки в среднем на 0,5 и 1,9 тс выше, чем у мет-
ровагонов соответственно моделей 81-717 и типа Е. Наибольшие раз-
личия между новыми вагонами и вагонами типа 81-717 и Е
заключаются в конструкции рессорного подвешивания, где примене-
ны пневматические рессоры с включенными параллельно с ними гид-
роамортизаторами вертикальных и поперечных колебаний кузова.
На Мытищинском заводе разработан новый метропоезд, состоя-
щий из трех вагонов, где будут использованы новые материалы (труд-
ногорючий линолеум на полу) и повышена комфортность (бегущая
39
информационная строка для пассажиров над дверьми, табло для со-
общения информации от машиниста). Конструкция вагонов обеспечит
снижение уровня шума с 94 децибел до 68, а также возможность
более плавного разгона и торможения поезда.
За рубежом, для создания более плавного и бесшумного движения
вагонов (например на Парижском метрополитене), выпускаются вагоны с
ходовыми тележками, где кроме обычных колес, имеются колеса авто-
бусного типа с пневматическими резиновыми шинами, закрепленными
Техническая характеристика вагона метро типа 81-717
Скорость, км/ч......................................................... 90
Время разгона вагона до скорости 80 км/ч, с ............................40
Среднее ускорение вагона, м/с2 .......................................1,20
Среднее замедление вагона, м/с2 ......................................1,00
Вид тока....................................................... постоянный
Мощность тяговых двигателей, кВт ................................... 4x110
Тормозные устройства:
рабочий тормоз .............................. электродинамический
экстренный тормоз ................................ пневматический
стояночный тормоз .... пневмопружинный с пневматическим приводом
Вместимость вагона при плотности
размещения стоящих пассажиров
10 человек на 1 м2 площади пола .................................. 310
Количество мест для сиден и ....................................... 4Q
Длина вагона по осям сцепления автосцепок, мм ...................19210
Ширина кузова вагона на уровне пола, мм ......................... 2670
Освещение .......
................................. люминесцентное
естественная, приточно-вытяжная
или принудительная !
40
на общей оси колесной пары. Диаметр колес с пневматическими шина-
ми несколько больше диаметра металлических колес, что заставляет
весь вагон опираться лишь на эти пневматические шины при движении
его по рельсовым направляющим. Качение шинных колес происходит
по бетонным дорожкам, расположенным с внешней стороны обеих рель-
совых нитей (рис. 1.24).
Подвижной состав Японских метрополитенов на основе примене-
ния новых технических решений обладает повышенной пожаробезо-
пасностью, экономичностью (до 30 % экономии электроэнергии за
счет использования тиристорно-импульсных регуляторов и рекупера-
ции), высокой надежностью и ремонтопригодностью, отличается зна-
чительным сроком службы отдельных узлов и деталей без ремонта и
замены смазки, возможностью эксплуатации метропоездов на линиях
с уклоном до 60 %о. Кузова вагонов изготавливаются из нержавею-
щей стали, что существенно повышает их надежность, прочность и
пожароустойчивость. Для снижения уровня шума на стены вагона
наносят слой полиуретана, а полы покрывают шумопоглощающими
ковриками толщиной 20 мм. Над дверями вагонов располагаются
информационные панели, выполненные на светодиодах. Тележки под-
вижного состава двухосные, рассчитаны для движения со скоростя-
ми до 160 км/ч.
На метрополитенах Германии при изготовлении кузовов вагонов
нашли широкое применение легкие алюминиевые сплавы, которые
устойчивы против коррозии и достаточно прочны. Так, кузов вагона
из алюминиевого сплава выдерживает продольную нагрузку 80 тс
при прогибе 10 мм. За основу поезда принята двухвагонная секция с
кабинами управления по обоим ее концам. Соединение двухвагонных
секций в поезд осуществляется при помощи автосцепки. Рама тележ-
ки имеет сварную Н-образную конструкцию с резинометаллическими
рессорами, что позволяет снизить шум и вибрацию при движении
метропоездов. Стены салона вагона обшиты трудносгораемым плас-
тиком, а пол состоит из многослойных плит, армированных стекло-
волокном. Звуко- и теплоизоляция стен обеспечивается использова-
нием пробкового изоляционного слоя.
В настоящее время за рубежом в метропоездах применяются три
вида тягового привода: тиристорно-импульсный, асинхронный и ре-
лейно-контакторный.
На долю релейно-контакторных систем приходится 25 % произ-
водства. Они эксплуатируются на метрополитенах Нюрнберга, Мюн-
хена, а также Амстердама, Вены, Барселоны и Лиссабона.
41
42
Тиристорно-импульсные системы, на которые приходится около
50 %, эксплуатируются в метрополитенах Берлина, Буэнос-Айреса.
Асинхронные приводы, несмотря на серьезные преимущества,
пока еще не нашли широкого распространения. По данным немецких
фирм оборудование вагонов асинхронным приводом позволяет эко-
номить 10-15 % электроэнергии.
1.5.2. ВАГОННЫЕ ДЕПО Для отстоя подвижного
состава и выполнения
межпоездного технического осмотра, а также текущего, периоди-
ческого и внепланового ремонта в метрополитенах предусматрива-
ются вагонные депо. Вагонное депо (электродепо) необходимо раз-
мещать на каждой линии метрополитена. При протяженности линии .
метрополитена более 20 км предусматривается второе электродепо,
а при длине линии свыше 40 км — третье электродепо. При соот-
ветствующем обосновании допускается использование одного
электродепо для двух линий с однотипным подвижным составом
на первый период эксплуатации новой линии.
Техническое и технологическое оснащение электродепо должно
соответствовать технологическим процессам обслуживания и ремон-
та подвижного состава с применением необходимых средств диагно-
стики, включающих средства вычислительной техники, механизации
и автоматизации технологических процессов, а также агрегатно-по-
точный метод ремонта отдельных узлов.
Территория электродепо должна иметь размеры, необходимые для
размещения комплекса основных и вспомогательных зданий и соору-
жений, внутриплощадочных инженерных сетей, транспортных проез-
дов и парковых путей с учетом перспективы развития депо и линии
метрополитена (рис. 1.25).
В депо предусматривается размещение инвентарного парка ваго-
нов эксплуатируемых линий за вычетом количества вагонов, остав-
ляемых на ночную стоянку в оборотных и отстойных тупиках линий,
на одном из главных путей конечных станций и находящихся в ре-
монте вне депо.
Пути в депо подразделяются на тупиковые, маневровые, предохрани-
тельные и обкаточные (д линой 600-800 м). Длина тупиковых путей дол-
жна быть равна длине эксплуатируемого состава с учетом перспективы.
Сооружения депо состоят из ряда отдельных корпусов в соответствии с
43
Рис. 1.25. Общий вид электродепо
44
их функциональным назначением (отстойно-пеыпит,, -
„рессорная станция, мотовозный цех и пункт ава™й к0РпУс. ком-
тельных средств, пожарное депо и тд ) Н°'ВОССганови-
депо рассчитываются нРа “
„альным количеством вагонов для данной линии. В депо предуХят
риваются камеры для моики и сушки вагонов я тя™~ пРедУсмат-
и отсоса пыли. вагонов, а также для обдувки
Канавы в депо должны быть оборудованы ™ а
сжатого воздуха с установкой в них через кажлые 7(Fy опроводов
ппа через каждые 20 м возлчхппяш
борных кранов, а также иметь электросеть напряжением 380/220 В
для подключения сварочных агрегатов и электроинструмента
Здания электродепо должны быть радиофицированы, оборудованы
устройствами вентиляции, сетями водоснабжения, водорода и X
лизации, отопления и теплоснабжения, а также оснащены уХоиХТ
ми пожарной и охранной сигнализации. э^рииыва-
Территория электродепо должна быть обнесена оградой вдоль
которой предусматривается посадка деревьев, устройство пожар™
проездов, дороги, соединенной с городскими проездами а так^
система общего и охранного освещения.
ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОТЫ
МЕТРОПОЛИТЕНА
2.1. ПАССАЖИРОПОТОКИ
И ИХ ОСОБЕННОСТИ
Основные параметры со-
оружений и устройств, оп-
ределяющие провозную и
пропускную способность
линий метрополитена, устанавливают по ожидаемым пассажи-
ропотокам . Пассажиропоток — количество пассажиров, которые
проезжают или проходят через данное сечение на пути следова-
ния в однуТШГв обе стороны в единицу времени.
Пассажиропотоки на городских транспортньЪГ магистралях изоб-
ражают в виде диаграмм (рис. 2.1). На диаграмме показывают сум-
марные пассажиропотоки или разделяют их по видам транспорта.
Такая диаграмма служит основой при проектировании Генеральной
схемы метрополитена, поскольку линии прокладывают по направле-
ниям с максимальными пассажиропотоками, которые по существу и
определяют спрос на перевозки.
Величина ожидаемых на линии пассажиропотоков устанавливается
по результатам обработки статистических данных, полученных по
материалам талонных и оперативных обследований пассажирских
перевозок на городском транспорте. Очевидно, что полученные сред-
нестатистические величины ожидаемых пассажиропотоков не могут
быть приняты как расчетные. При определении расчетных значений
одностороннего часового пассажиропотока на отдельных участках
линии его среднестатистическая величина должна быть откорректиро-
вана системой коэффициентов:
т-т ' ^-у ' ' ^пик
=--------:-------, 62. П
где П — среднесуточная величина перспективного часового
пассажиропотока на линии в обоих направлениях,
пасс./ч;
A'v, А'ц, А'пнк — коэффициенты, учитывающие соответственно: возмож-
ную неравномерность в распределении пассажиропо-
токов на различных участках линии, неравномерность
по направлениям и по времени суток.
46
Рис. 2.1. Среднесуточные часовые пассажиропотоки на магистралях
крупного города
Участковая неравномерность объясняется тем, что некоторые участки
линии имеют большую нагрузку, чем средняя (например, в центральной
части города), причем по мере удаления от центра нагрузка уменьшает-
ся. Такие участки на линии называют лимитирующими. Для того, чтобы
на лимитирующем участке линии обеспечить оптимальное наполнение
вагонов без изменения их количества, на этом участке устанавливают
зонное движение поездов. Тогда часть поездов оборачивается в преде-
лах этого участка, а часть следует до конечных станций. На некоторых
метрополитенах мира эксплуатируются линии, где на участках с малы-
ми пассажиропотоками уменьшают количество вагонов в составе поез-
да. В зависимости от эксплуатационных особенностей линии коэффици-
ент участковой неравномерности принимают равным k - 1,5^-1,6.
47
Неравномерность пассажиропотока по направлениям определя-
ется характером размещения жилых районов, промышленных
объектов, учебных, торговых, культурно-спортивных центров и др.
В центральных районах города пассажиропотоки по направлениям
относительно стабильны в течение суток и коэффициент неравно-
мерности пассажиропотоков по направлениям можно принять рав-
ным к - 1,1 + 1,2. Но по мере удаления в периферийные районы
картина может резко измениться. Так, например, в утренние часы
пассажиропоток в направлении от спальных районов к централь-
ной части города или к районам, где расположены объекты трудо-
вой деятельности, будет значительно превышать поток пассажиров
в обратном направлении. В этом случае ки - 1,3-М,4. В вечерние
часы пассажиропотоки на этой линии изменят направление на про-
тивоположное.
Часовая неравномерность пассажиропотоков зависит от резкого ко-
лебания загрузки линии в течение суток. В часы «пик», когда боль-
шинство пассажиров едут на работу или с работы, максимальный ча-
совой поток превышает среднесуточный более, чем в два раза. Внутри
расчетного часа «пик» существует 15-минутный период времени, когда
среднечасовой «пиковый» пассажиропоток увеличивается в 1,3 раза.
Таким образом, коэффициент, учитывающий неравномерность пасса-
жиропотоков по времени суток, достигает значений /спи1. - 2,6.
2.2. ПАССАЖИРООБОРОТ Пассажирооборот явля
ется показателем, характери-
зующим объем пассажирс-
ких перевозок. В общем случае пассажирооборотом называется показа-
тель количества ТТассаЖИрскйх перевозок в единицу времени. Пассажи-
рооборбт выражается числом перевезенных или нуждающихся в пере-
возке пассажиров на определенной территории. Так можно оценивать
пассажирооборот района или города. Величина пассажирооборота может
быть установлена общей для всего городского пассажирского транспор-
та или отдельно по видам транспортных средств. Например, пассажиро-
оборот метрополитена г. Москвы превышает 3 миллиарда пассажиров в
год. Санкт-Петербурга — приближается к 1 миллиарду.
Для отдельных транспортных узлов — станций, остановок или пун-
ктов пересадки — пассажирооборот — это показатель, определяющий
количество прибывших, убывших и совершивших пересадку пассажиров:
этом транспортном узле в течение часа, суток, месяца или года. Так,
48
пассажирооборот центральных пересадочных узлов Петербургско-
г0 метрополитена превышает 1,2 млн. пасс./сутки, а центральных
пересадочных узлов Москвы — 2,5 млн. пасс./сутки.
Так же, как и величины пассажиропотоков, значение ожида-
емого пассажирооборота на строящейся станции устанавливают
путем статистической обработки материалов натурных обследо-
ваний, характеризующих работу наземного транспорта в райо-
не строительства станции. Прогноз пассажирооборота на каж-
дой станции необходим для расчета минимальной площади
пассажирской платформы.
Пассажирооборот в пределах станции рассредоточивается по
отдельным направлениям движения, формируя местные пассажи
ропотоки. В зависимости от объемно-планировочного решения
станционного комплекса этих направлений может быть несколь-
ко: на вход на станцию и выход в город с одного торца платфоп-
МЫ, вход и выход с противоположного торца, переходы на пере-
садку и т.п. (рис.2.2). Поэтому значение пассажирооборота
станции является также исходной величиной для определения ко
личества эскалаторов, ширины лестниц, переходных коридоров и
других сооружений и устройств на пути следования пассажиров.
Расчетная величина пассажирооборота на станции А опре-
деляется по его среднесуточному часовому значению А ₽откор
ректированному системой коэффициентов, учитывающих усло-
вия эксплуатации данной станции:
АР - Ас к» кп кв ^пик пасс./ч. (2.2)
Значения коэффициентов корректирующих среднестатистичес-
кую величину пассажирооборота станции Ас, принимают в зави-
симости от конкретных условий ее эксплуатации, а также место-
положения на генеральной схеме линии и на плане города.
Коэффициент кп учитывает увеличение пассажирооборота на
данной станции в перспективе и принимается равным от 1,2 до 1,5.
Коэффициент /сн учитывает неравномерность распределения
пассажиров по платформам разных направлений. Для станций,
расположенных в центральной части города, этот коэффициент
близок к единице, а на конечных станциях в спальных районах
города может достигать значений /с = 1,8.
Коэффициент неравномерности посадки и высадки по ваго-
нам поезда зависит от числа и расположения входов и выходов
на станции и принимается кв = 1,1-s-l,2.
49
г
50
Коэффициент А'п) к неравномерности пассажитюлПгт
нутным периодам в часы «пик» для станпий « Р б°Р°Та по 15 ми-
ж-елезнодорожных и автобусных вокзалов ста^иП°Л0ЖеННЬ1Х вблизи
печных станций, в местах пересечении ДИонов’ временно ко-
городского наземного транспорта и сосвеиптпТ”^ магистРалей
учреждений, достигает значений к =пАп точения предприятий и
для пересадочных узлов £пнк = 2,2™2 8 ’ ’Д * остальнь,х станций 2,2,
Коэффициент кг учитывает возможности
- - -т, КГГХТ5 Ы ПП1Л и ТЛ Кл Q Ото СТ nnntir ,,, 1 1 сбоя в графике движения
поездов и принимается равным 1,1.
23. ПРОВОЗНАЯ
СПОСОБНОСТЬ ЛИНИЙ
МЕТРОПОЛИТЕНА
Эффективность массовых
пассажирских перевозок оп-
ределяется провозной спо-
собностью транспорта.
Провозной способностью (Р) называют число пассажиров, ко-
торое может перевезти городской пассажирский транспорт за
1 час в одном направлении. Очевидно, что провозная способ-
ность городского транспорта будет зависеть от вместимости
транспортных средств и пропускной способности магистрали,
которая характеризуется максимальным числом транспортных
единиц в 1 час в одном направлении. При самых благоприят-
ных дорожных условиях в городе автобусы и троллейбусы
могут перевезти от 3 до 6, а сочлененные — до 10 тыс.чел. в 1 час
в одну сторону. Провозная способность обычного трамвая со-
ставляет 9-12, а скоростного 20-22 тыс.чел. в 1 час.
Применительно к линии метрополитена, ее расчетная провоз-
ная способность определится как:
Л N-Q-n
чел; <23)
где Q — вместимость вагона, чел;
п — число вагонов в составе поезда;
N — интенсивность движения поездов (пропускная способность ли-
нии), пар поездов/час;
— коэффициент неравномерности заполнения вагонов (1,2);
к, — коэффициент сбоя в графике движения поездов (1,1);
Пропускная способность линии N принимается в расчетах не более
40 пар поездов/час.
Вместимость вагона Q определяется числом мест для сидения
и числом стоящих пассажиров. Заполнение пола, свободного от
сидений, стоящими пассажирами принимают из расчета 4,5 м2/чел.
При таких нормах, обеспечивающих достаточную комфортность
поездки, расчетная вместимость современных вагонов на отече-
ственных метрополитенах равна 170 чел./ваг.
При заданном количестве вагонов в составе поезда и обус-
ловленной степени комфортности поездки, пользуясь приведен-
ной зависимостью, нетрудно определить провозную способ-
ность линии метрополитена. Так, при четырех вагонах в составе
поезда и расчетной вместимости вагона 170 человек провозная
способность метрополитена составляет 20 тыс. чел. в 1 час, а
предельная при восьми вагонах в «час пик» достигает 70 тыс.
чел. в 1 час.
Имея в качестве исходных данных расчетную величину пас-
сажиропотока, решим задачу о потребном количестве вагонов в
составе поездов, обращающихся на линии.
Количество вагонов, необходимое для комфортной поездки пас-
сажиров на линии, найдем, приравняв спрос на перевозки (расчет-
ный пассажиропоток и провозную способность линии Рр:
П =Р ,
р р’
Отсюда легко определить количество вагонов в составе поезда:
(2.4)
2.4. ОСНОВНЫЕ
ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ
МЕТРОПОЛИТЕНА
Ранее мы представили
пассажиропотоки на транс-
портной магистрали как
спрос на перевозки, а про-
возную способность транс-;
порта на этой магистрали как предложение на эти перевозки или, другими
словами, услуги, которые могут быть предоставлены пассажиру. Каче-;
ство этих услуг будет определяться двумя факторами: минимальны-
ми затратами времени и комфортностью поездки.
Как отмечалось ранее, работу пассажирского транспорта
больших городов можно считать удовлетворительной, если на
поездку с периферии в центр города пассажир затрачивает не
более 35-40 мин. При поездке на метро это нормативное время
rf) складывается из двух слагаемых: времени поездки пасса-
жира в подвижном составе /м и нак-ладного времени /нак:
Накладные затраты времени: Гнак= Гнак+ Гнж. Здесь Гнак— время, зат-
раченное пассажиром от входа в вестибюль станции отправления до
посадки в вагон и от выхода из вагона на станции назначения до
вестибюля этой станции; г"нак— время, затраченное на подходы к стан-
ции в начале пути и от станции до пункта следования в конце пути.
Анализ слагаемых нормативного времени поездки пассажира
позволяет характеризовать качество работы метрополитена и го-
родской транспортной сети в целом. Так, по затратам времени на
поездку непосредственно в метро tu и г'нак можно судить об органи-
зации перевозочного процесса на линиях, скорости сообщения,
качестве подвижного состава, пути, состоянии средств телемехани-
ки и автоматики вождения поездов. Эти затраты времени характе-
ризуют также эффективность объемно-планировочных решений
станционных комплексов, удобство расположения входов и выхо-
дов на станцию, коммуникационных путей, связывающих вести-
бюли с пассажирской платформой. Затраты времени на пересадку
характеризуют эффективность решений пересадочных узлов.
Затраты времени г" характеризуют плотность транспортной
сети города и расстояние между станциями метрополитена. Чем
эта плотность больше и чем эффективнее работает наземный
транспорт, тем меньше времени требуется пассажиру, чтобы
подойти или подъехать до ближайшей станции.
Рассмотрим подробнее те показатели, которые позволяют
оценить эксплуатационную деятельность метрополитена как
транспортной системы крупного города, предназначенной для
скоростных массовых пассажирских перевозок.
Таким показателем, прежде всего, является длина линий метропо-
литена в городе и количество линий. Следует различать эксплуата-
ЦЙонйукгтГстройтёльную длину линий. Эксплуатационная длина
53
(L ) включает протяженность только главных путей, предназначенных
дня непосредственного обслуживания пассажиров, между конечны-
ми станциями. Строительная длина линий определяется с учетом всех
вспомогательных веток, обеспечивающих работу железной дороги
(соединительные пути, оборотные тупики, пути в депо и т.п.).
К началу нового тысячелетия эксплуатационная длина линий Мос-
ковского метрополитена превышала 260 км, Петербургского — 100 км.
Самая большая протяженность линий метрополитена в Лондоне и в '
Нью-Йорке — более 400 км, в Париже — 300 км.
Степень рассредоточения линий на городской территории опреде-
ляется их количеством. Очевидно, что развитие сети линий в городе
качественно улучшает транспортное обслуживание населения и, в то
же время, повышает эффективность работы метрополитена. В Москве
сеть метрополитена состоит из 11 линий, в Санкт-Петербурге из 4, в
Лондоне из 12, в Нью-Йорке из 28. В Берлине сеть метрополитена
протяженностью всего 126 км состоит из 12 линий.
Плотность сети линий Московского метрополитена составляет
всего 0726л<м на 1 км2 города, в то время как в Нью-Йорке этот
показатель равен 0,5 км, в Лондоне — 1,21 км, в Париже — 2,8 км
линий на 1 км2 городской площади.
Количество станций характеризует среднее расстояние между
нимгтгаллгедбвателыГощГпротяженность зоны пешеходной доступно-
сти или затраты времени на подходы к станции. На линиях метропо-,
литена'Москвы расположено 157 станций, Санкт-Петербурга — 58,
Лондона — 290, Парижа — 370, Нью-Йорка — 491. Соответственно
на метрополитене Москвы среднее расстояние между станциями
составляет — 1,7 км, в Санкт-Петербурге — 1,85 км, в Лондоне —
1,4 км, в Париже — 0,9 км, в Нью-Йорке — 0,85 км.
Эффективность обслуживания жителей города определяется таким
показателем как дальность поездки пассажира, т.е. средняя длина
пути при поездку пассажира за один рейс. С увеличением общей
протяженности линий метрополитена дальность поездки пропорцио-
нально увеличивается. В городах с развитой сетью метрополитена,
таких как Москва и Петербург, дальность поездки составляет 10-
12 км. Заметим, что при фиксированном тарифе за проезд увеличение
дальности поездки пассажиров отрицательно сказывается на финан-
совой деятельности метрополитена. Поэтому во многих городах мира:
оплата за проезд на метро дифференцирована и зависит от дальности i
НииэДКИ. !
Винымпоказателем эффективности работы метрополитена яда.
54 - - ~~ ~ - ---’
0бъем пер^04^14 пассажиров — пяссйжмрллКпрггг метропо-
61X51 на Этот показатель определяет не только эффективность рабо-
Л'метрополитена, но и позволяет оценить долю пассажиров, кото-
тЬ’е предпочитают_ мётролол7гтен~~другим видам городского
Рь1е спорта. Так, в 1995 году пассажирооборот Московского метро-
^^Ттёна достиг 3,1 млрд, чел, что составило 55 % общегородского
п° ма перевозок. Это позволяет Московскому метрополитену по
°Тому показателю занимать лидирующее место среди метрополите-
нов мира.
Эффективность перевозочной работы метрополитена хавакте™
здт „ассажиронапряженность (7Д коТораОьТажастсй^^е'
„„ем годового пассажирооборота Ю к суммарн™^
м 5 пасс./км-год.
Этот показатель позволяет также судить и о комфортно-
сти перевозок на метрополитене. В Москве пассажиронап-
ряженность линий равна 13,8 млн. пасс./кмтод, в Санкт-Пе-
тербурге — 10,5. Для сравнения — в Лондоне —
1,5 млн. пасс./ кмтод, Гамбурге — 1,95, Нью-Йорке — 2,6.
Весьма важными показателями работы метрополитена является
скор()Сть сообЩения1Ф маЖсй\ш,1ьная интенсивность движения
поездов на линиях._Скорость сообщения — это средняя скорость, с
которой следует, поезд на линии от начального до конечного пункта,
с учетом остановок. На отечественных метрополитенах скбростъсо-
общения составляет 40-42 км/ч, а максимальная — 48 км/ч.
Расчетная интенсивность движения поездов, при которой обеспе-
чивается устойчивое выполнение графика движения в «часы пик», не
должна превышать 40 пар поездов в час.
К показателям, характеризующим некоторые экономические ас-
пекты работы метрополитена, относятся доходы от перевозок, расхо-
ды по эксплуатации, прибыль и себестоимость перевозок. Сюда же
следует отнести и численность работников по эксплуатации, отнесен-
ную к 1 км линии. В Москве и Санкт-Петербурге этот показатель
равен 78 человек. Однако с уменьшением протяженности линий мет-
рополитена этот показатель существенно возрастает. Так, в городах
России, где протяженность линий составляет 8-10 км, численность
работников на 1 км линии превышает 100 человек.
55
2.5. ОСНОВНЫЕ
ПОЛОЖЕНИЯ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ
ЛИНИЙ МЕТРОПОЛИТЕНА
Метрополитен входит в
комплексную
транспорт.
ную сеть города, которая
должна составлять единую
систему сообщения. Пла-
нирование города и пост-
роение его транспортной сети представляют собой два аспекта единой
проблемы, взаимно влияющие друг на друга. Планировка города
определяет направление транспортных магистралей, а построение
транспортной сети стимулирует расселение и предопределяет плани-
ровочную структуру города. Вот почему решение задач, связанных с
организацией пассажирского транспорта крупных городов, является
сложным и ответственным делом и должно осуществляться на строго
научной основе. Для правильного решения транспортной проблемы
крупных городов с помощью метрополитена необходимо глубокое и
всестороннее изучение планировочной структуры города, его инже-
нерно-транспортной инфраструктуры, их состояние в настоящее вре-
мя и перспективы дальнейшего развития.
Исходными данными для построения сети линий метропо-
литена являются:
— топография и рельеф местности;
— существующая и проектируемая застройка отдельных рай-
онов города в соответствии с генеральным планом его развития;
плотность населения по районам;
— расположение культурно-общественных, торговых и про-
мышленных объектов;
— сложившаяся сеть всех видов внутригородского и приго-
родного транспорта и ее перспективное развитие;
— расположение автотранспортных и железнодорожных терми-
налов; характер и величина пассажиропотоков на магистралях; >
— пассажирооборот транспортных узлов;
провозная способность отдельных видов пассажирского
транспорта и пропускная способность городских магистралей.
Детальное изучение всех перечисленных материалов является
основой для проектирования генеральной схемы линий метропо-
литена. Генеральная схема должна предусматривать направление
и протяженность линий и устанавливать очередность детального!
проектирования и строительства каждой из них :
маги™^ей7>п0П0™ТеНа намечаются "° направлениям городских'
истралеи с расчетным пассажиропотоком, превышающим 12-151
56 !
тыс.чел. в час с перспективой их нарастания пп
Перспективные пассажиропотоки устанавливаются5™1™™™ ЛИНии-
сплуатации: сначала на десятый год а затем на перИодаэк-
Линии метрополитена, связывая отдельные nvH^WTb'C°P0K Лет'
сового пассажирооборота, должны образовывать сл,™™'° мас’
ного транспорта. Эта сеть должна обеспечить плоеТ™ п Т внеУ-™ч-
лении с одной пересадкой без излишнего проезда R °М Направ'
наиболее интенсивное движение пассажиров возник РуПНЫХ ГоРодах
ным или диагональным направлениям плохо™,"° диаметРаль-
да. Они связывают по кратчайшему рас™я±агор°-
города между собой, а также с центральной его чХ1, ₽СХ
генеральных схем линий метрополитенов из трех пИя^ Фигураци»
„„ком в центре, принятая в городах СНГ о™,нет
НИЯМ скоростного пассажирского транспорта на ПРТ™ требова-
рования (рис.2.3 а). При такой схеме возр^сгастХно^ХХ’
центральной части города, что обеспечивает пешехпин^ ЦИИ в
к объектам общегородского значения, позволяет развдзитьЗто ет
наземного пассажирского транспорта. Расположение пересадоХ
станции в вершинах треугольника способствует рассредотсчению
пассажиропотока в центральной пешеходной зоне. С дальнейшим и
витаем сети метрополитена целесообразно перейти нау^ойстТо
новых диаметров, а также радиальных линий. При развитоХетше
метрополитена, состоящей из 5-6 линий, появляется необходимоеть
А/с. 2.3. Схемы линий метрополитена:
митрально
а — диаметральная; б — диаметрально-кольцевая; в — диа-
-кольцевая с радиальными (VIII, IX) и хордовой (VII) линиями
57
строительства кольцевой линии. Кольцевая линия, рассчитанная на
второй перспективный этап эксплуатации, обеспечивает кратчайшие
межрайонные связи и разгружает центральные пересадочные узлы (рис,
2.36). Это отвлекает на себя нарастающие к центру города потоки пас-
сажиров. разгружает уличную сеть в центральной части города и об-
легчает возможность пропуска по ней маршрутов пассажирского на-
земного транспорта и возрастающего автомобильного движения. При
наличии дополнительных радиальных и хордовых линий поток пасса-
жиров на наземном транспорте теряет свой центростремительный ха-
рактер и концентрируется в периферийных районах города (рис. 2.3в).
При этом значительных размеров достигают потоки радиально-кольце-
вого направления.
Возможное сочетание диаметральных и диагональных линий с ду.
говыми показано на рис. 2.4. При строительстве дуговых линий резко
уменьшается загрузка центрального участка диаметральных линий. В
узлах пересечений дуговых линий удобно размещаются объединен-
ные пересадочные станции (рис. 2.4 а). Соединение дуговых линий
с диагональными позволяет организовать на этих линиях маршрутное
движение поездов (рис. 2.4 6).
Линии метрополитена следует проектировать подземными. В от-
дельных случаях, например, при пересечении рек, на незаселенных
территориях или вдоль линий железных дорог допускаются наземные
или надземные участки.
В центральной части города в условиях плотной застройки при
наличии архитектурных, исторических памятников и разного рода
охранных зон, при необходимости пересечения значительных по глу-
бине и ширине водотоков, как правило, линии метрополитена про-
ектируют на глубоком заложении, несмотря на высокую стоимость
и трудоемкость строительства.
a) I б)
2.-I. Диажпрапт.дугоа,е тт. т
58
При развитии линии метрополитена из центральных районов в пе-
риферийные, их проектируют на мелком заложении. Предпочтение
мелкому заложению отдают и при проектировании вновь строящихся
метрополитенов в городах, рельефные и градостроительные особен-
ности которых не отмечены перечисленными выше ограничениями
Линии мелкого заложения имеют определенные преимущества по
сравнению с линиями глубокого заложения. Так, стоимость линий
мелкого заложения в относительно благоприятных градостроительных
и гидрогеологических условиях в среднем в два раза меньше, чем
линий глубокого заложения. Трудовые затраты на сооружение 1п.м.
перегонного тоннеля щитовым способом на линии мелкого заложе-
ния на 70-80 % ниже, чем на линии глубокого заложения.
Локальные препятствия на трассе в виде фундаментов отдельных зда-
ний и сооружений, небольших водотоков, железнодорожных путей и т.п.
не должны служить доводом в пользу переноса трассы на глубокое за-
ложение. Отечественный и зарубежный опыт показывает, что такие препят-
ствия преодолеваются с использованием известных и отработанных при-
емов — укрепления фундаментов, устройства защитных экранов из
железобетонных «стен в грунте» или буронабивных секущихся свай,
продавливания, поверхностного замораживания дна водотоков и т.п.
Эксплуатационные расходы, отнесенные к одному километру ли-
нии мелкого заложения, на 18-20% ниже, чем глубокого.
Из многолетнего опыта эксплуатации метрополитена на линиях
мелкого заложения следует, что они более удобны для пассажиров,
чем линии глубокого заложения. Незначительная глубина заложения
станции на такой линии и наличие, как правило, двух входов эконо-
мят время перехода пассажира от входа до посадочной платформы.
Два входа на станцию способствуют более равномерному заполне-
нию вагонов, ускоряют выход пассажиров с платформы на поверх-
ность. Поскольку сокращается время, затрачиваемое на подходы к
платформе, метрополитеном пользуются и те, кто следует на короткое
расстояние (1-2 перегона).
Отметим также, что сооружение станционного комплекса откры-
тым способом в углубленных котлованах позволяет одновременно со
строительством метро эффективно использовать надтоннельное про-
странство, располагая под землей торговые залы, автостоянки, склад-
ские помещения и т. п.
При разработке генеральной схемы метрополитена для строитель-
ства участков мелкого заложения следует предусмотреть на трассе
техническую зону шириной не менее 40 м.
59
F
г
Окончательное решение о глубине заложения линии принимают на
основании технико-экономического сравнения вариантов трассы.
Линии метрополитена целесообразно трассировать вдоль магист-
ралей общегородского значения, а станции размещать на перекрест-
ках с пересекающими их магистралями. Размещение станций на пе-
рекрестках облегчает и упрощает организацию движения наземного
общественного транспорта, подвозящего пассажиров из тяготеющих
к этим станциям жилых или промышленных районов.
При разработке генеральной схемы линий метрополитена необхо-
димо установить определенные эксплуатационные принципы работы
всех линий в их взаимосвязи. В соответствии с эксплуатационными
особенностями различают три возможных варианта схем:
1) с отдельными не связанными между собой и пересекающими-
ся в разных уровнях линиями, по которым осуществляется челночное
движение поездов (рис. 2.5 о);
2) с взаимно увязанными между собой линиями, по которым осу-
ществляется маршрутное движение поездов с переходом с одной
линии на другую (рис. 2.5 б);
3) с разветвлением на конечных участках не связанных между
собой линий для организации на этих участках маршрутного движе- '
ния поездов (рис. 2.5 в). :
По первой схеме запроектированы метрополитены большинства I
городов стран СНГ. При независимой друг от друга работе линий с |
челночным движением поездов пассажиру предоставляется возмож- i
ность попасть из любой станции одной линии на любую станцию ’
другой с одной пересадкой, хотя и с некоторым излишним проездом, j
Для передачи порожних подвижных составов с одной линии на дру- j
гую между ними устраиваются соединительные ветки служебного !
Рис. 2.5. Схемы пересечений линий метрополитена:
а — в разных уровнях; б — в одном уровне; в — в разных уровнях с
разветвлениями на концевых участках
60
назначения. Для того, чтобы обеспечить пересечение отдельных линий
в разных уровнях, необходимо при разработке объемно-планировоч-
ных решений перегонных тоннелей и станционных комплексов пео-
вых очередей строительства предусмотреть возможность их пересече-
ния линиями метрополитена последующих очередей строительства.
Вторая эксплуатационная схема работы линий метрополитена с
маршрутным движением поездов позволяет резко уменьшить число
пересадок даже на плотной и протяженной сети метрополитена. Одна-
ко при такой схеме возникает необходимость сооружения весьма
сложных узлов пересечения линий в одном уровне. Это негативно
отражается на эксплуатационных качествах метрополитена и в опре-
деленной степени снижает безопасность движения поездов. При такой
схеме необходима четкая информация пассажиров о времени отправ-
ления и маршруте следования каждого поезда.
По третьей эксплуатационной схеме с маршрутным движением
поездов на концевых участках работают некоторые линии метропо-
литена Москвы, Самары, Баку и Еревана.
При проектировании линий метрополитена весьма важно устано-
вить рациональную длину перегона и расположить станции на плане
города. Станции следует располагать на генеральной схеме линий
метрополитена с учетом существующей и перспективной планировки
города и его наземной транспортной системы в пассажирообразую-
щих местах. К таким местам относятся площади, пересечения улич-
ных магистралей, железнодорожные, речные и автобусные вокзалы,
стадионы, парки, промышленные комплексы и т. п. Станции распола-
гают также на пересечениях или в местах касания линий метрополи-
тена между собой и с железными дорогами.
Расстояние между станциями назначают, исходя в основном из
двух требований: высокой скорости сообщения и минимальных зат-
рат времени на подходы к станции.
Высокая скорость сообщения достигается увеличением длины пе-
регонов. Затраты времени на подходы к станции определяются так
называемой оптимальной зоной пешеходной доступности. Для скоро-
стного транспорта эта зона составляет 600 м, которые пешеход пре-
одолевает за 8-s-l 0 мин.
Соблюдение этих двух требований обуславливает длину перегонов
в пределах 1000ч-2000 м. В центральной части города длина перегона
уменьшается до 700ч-800 м и возрастает в периферийных районах. Ог-
раничение длины перегона до 2000 м связано также с обеспечением
безопасности пассажиров в экстремальных условиях по пожарной бе-
61
зопасности. При расстоянии между станциями более 3-х километров
следует устраивать аварийный выход из тоннелей на поверхность.
Для обеспечения надлежащего состояния подвижного состава и !
регулярного его осмотра на каждой линии метрополитена следуем
располагать электродепо. При протяженности сети линий более 20 км
должно быть предусмотрено второе электродепо, а при длине сети
линий свыше 40 км их должно быть три.
Диспетчерское управление движением поездов, а также установка
ми и устройствами на линиях метрополитена ведётся централизованно,
С этой целью проектируется инженерный корпус, где размещается так-
же аппарат управления и различные службы метрополитена. Строитель,
ство такого корпуса должно осуществляться одновременно со строи-
тельством первой очереди метрополитена.
2.6. МЕТРОПОЛИТЕНЫ
КРУПНЕЙШИХ
ГОРОДОВ МИРА
2.6.1. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВА
Первый в мире метропо-
литен был построен s '
1863 г. в Лондоне компа ?
нией «Метрополитен» по ;
проекту Ч.Пирсона. Длина ;
первой линии метрополию
на составляла 3,6 км и со-
единяла ряд вокзалов британской столицы. Движение поездов осу-
ществлялось паровозами (рис. 2.6). Уже в первый год эксплуатаций
было перевезено около 10 млн. пассажиров, а в 1884 г. длина мет-
рополитена составляла 21 км с 27 станциями, из которых 10 был
привокзальные. Первая в мире электрифицированная линия метра ;
длиной 5 км была сооружена в декабре 1890 г и соединяла рай61
Сити с Южно-Лондонской железной дорогой. К 1905 г. все линщ
лондонского метрополитена были переведены на электрическую тягу
Второй метрополитен мира был сооружен в 1868 г. в Нью-Йорк^
представлял собой наземную железную дорогу, расположенную в 1
новном на эстакадах с использованием канатной тяги. В 1871 г. движ
ние стало осуществляться на паровой тяге, а с 1890 г. — на электрич||
кой. В Нью-Йорке в районе Бродвея был построен опытный участдВ
метрополитена длиной около 100 м, где вагоны двигались при помощВ
сжатого воздуха. Однако в результате неудачных экспериментов эте®
вид тяги не получил дальнейшего развития. В 1904 г. в Нью-Йорке бьЙВ
построена и пущена первая линия метро в подземном варианте.
В Европе первый метрополитен был построен в 1896 г. в Будапеште!
Линия метрополитена длиной 4,7 км сооружалась открытым способом*
62 к
Рис. 2.6. Первая линия Лондонского метрополитена 1863 г. с паровозной тягой
63
в связи с проведением в 1900 г. Всемирной выставки в Пари^е
была открыта первая линия метрополитена протяженностью 13,4 км с
22 станциями. которая строилась с 1898 г. (рис. 2.7). К 1905 году
длина линий метрополитена Парижа составляла уже около 30 кц
включая подземные, наземные и надземные участки (рис. 2.8). ।
Строительство метрополитенов в разных странах развивалось до.
статочно интенсивно. Так, если в начале XX века в Англии, Австро.;
Венгрии. США и Франции действовали 6 метрополитенов, то ужег
середине века 25 метрополитенов функционируют в 15 странах. По!
данным на период 1994-1995 гг. метрополитены эксплуатируются в i
100 городах на 6 континентах.
Развитие метрополитенов в различных странах мира происходило
неравномерно и конкурировало с развитием автомобильного транс-
порта. Так, если в США роль общественного транспорта незначитель-
на и строительство метрополитенов имеет тенденцию к снижению, то
в Европейских странах, где более 40 % полезной территории в цен-
трах крупнейших городов занято под автомагистрали, развязки, гара-
жи и стоянки автомобилей, предпочтение отдается развитию скорос-
тного наиболее безопасного рельсового транспорта — метро.
Сведения по крупнейшим метрополитенам мира (по данным Меж-
дународной организации общественного транспорта на 1994-1995 гг.)
приведены в табл. 2.1.
Техническая скорость на зарубежных метрополитенах сравнительно н&
высока. В метро Филадельфии она составляет 60 км/ч, Вашингтона - 56,
Таблица 2.1
Город Пуск в эксплуа- тацию Перевозка пассажиров (млн.чел. В год) Коли- чество линий Длина линий (км) Количестве станций Парк вагонов Интервал в часы пик (мин)
Лондон Нью-Йорк Пар|гж Токио Осака Москва С.Петербург Мехико Пекин Сан-Паулу 64 1863 1871 1900 1927 1933 1935 1955 1969 1969 1974 728 997 1201 2739 1002 3184 810 1444 840 624 11 26 15 12 7 9 4 9 2 3 394 398 201 230 106 244 92 158 40 44 271 469 370 217 85 150 54 135 29 41 4582 5866 3481 2917 1022 4060 1205 2424 304 588 2,5 2-4 1,5-4 2-4 2 1,5 1,5 2,5 2-4 1,5-3
tl
3
I
Q
S
u
65
Франциско — 53, на экспрессной линии Парижа — 48, в Хель-
СаН’ 43 км/ч. В ряде стран (Франция, Канада, Япония, Бразилия)
синки [ваЮТСЯ и внедряются автоматические системы управления,
разрабат^яющие весь комплекс мероприятий по эксплуатации метро-
осуществ автоматизации движения поездов до уборки вестибюлей,
политена !)ереГ0И0В. рак На метрополитене г. Лилля (Франция) ис-
станции ватоны на пневматических шинах по пути, уложенному
пользуют - основании. При движении поездов применяется автове-
на бетонн дайЖутся без машиниста), что позволило сократить об-
дение (пое: персонал д0 175 человек. В результате доходы от пе-
служива ^g4r составили 83,3% от эксплуатационных расходов
ревозок в n0KpblBaK)T лишь 50-60 % эксплуатационных расхо-
(°бГупоавление движением осуществляется из диспетчерского пунк-
ДОВ' У на специальном табло высвечивается положение поезда на
та’ ГД6 пути Кроме того, имеются автоматизированные системы
уЧЗСТКения движением и информации пассажиров, которые позволя-
УПраВ^ги постоянный контроль за ситуацией на станциях. Платфор-
ЮТ е двери выполненные из прозрачного пластика, образуют ба-
М между платформой и путями и открываются синхронно с
рЬеР ми поезда что обеспечивает безопасность пассажиров. Анало-
ограждения устроены на станции «Маделен» на скоростной
пинии «Метеор» Парижского метрополитена (рис. 2.9).
Перечень метрополитенов крупнейших городов мира по со-
стоянию на 1994 г. приведен в табл. 2.2.
Рис. 2.9. Ограждение пассажирской платформы с прозрачными
раздвижными дверями на станции «Маделен» на скоростной линии
«Метеор» в Париже
fCl
ш
Таблица 2.2
№ Город Страна N Население города Метрополитен Пуск в действие ы городов Mt Числолиний ра Хлмна линий (км) | Годовой Число объем станций | перевозок Скорость эксплуят (км/ч)
Страны СНГ 150 54 3184 11(Х) 1 41
Россия 9.2 1935 9 243.6 1 39
1 Москва 5,1 1955 И 10 60 39
2 С.Петербург 1.5 1985 1 8 1 62 41
3 Н.Новгород 1.5 1985 2 4 1 10 33
4 Новосибирск 1,3 1987 1 3 1 8 1 31
5 Самара 1,4 1991 1
6 Екатеринбург Украина 344 40
2,6 1960 3 39 28 21 1 251 41
7 Киев 1,6 1975 2
8 Харьков 167 38
Грузия 1.3 1,8 1966 2 25
9 Тбилиси Азербайджан 1967 2 28 48 160 39
IQ Баку Армения 1 11 9 49 37
1,2 1,6 1981
И Ереван Беларусь 1984 2 16 15 1 102 37
12 Мниск 133
13 Ташкент Узбекистан 2,1 1977 2 30 23 39
Европа 200
14 Веиа Австрия 1,5 1976 4 35 49 34
15 Брюссель Бельгия 1,1 1976 3 40,5 51 93 35
Болгария 1994 7,7 — 40
16 София 1,1
Великобритания 1863 11 394 271 728 33
17 Лондон 6,8 14 7 12 29
18 Ливерпуль 1.5 1886 11 15 13,5 29
19 20 21 22 Глазго Ньюкасл Манчестер Бирмингем 2,5 1,1 2,6 2,6 1896 1980 1992 1993 2 1 1 59 31 22 46 26 22 40 11,5 25 37 50
Венгрия 2,1 1896 32 41 313 33
23 Будапешт
Ch
24 Берлин Германия 3,4
25 Г амбург 2,4
26 Мюнхен 2,4
27 Нюрнберг 1,6
28 Франкфурт на Майне 2,5
29 Ренн-Рур Греция 7,4
30 Афины Испания 3,6
31 Мадрид 5,4
32 Барселона Италия 2,6
33 Рим 2,8
34 Милан 4,0
35 Неапол Нидерланды 2,0
36 Амстердам 0,7
37 Роттердам Норвегия 0,9
38 Осло Польша 0,8
39 Варшава Португалия 1,8
40 Лиссабон Румыния 2,7
41 Бухарест Финляндия 2,3
42 Хельсинки Франция 0,5
43 Париж 11,0 0,9 1,2
44 Марсель
45 Лион
46 Лилль 1.1
47 Тулуза Чехия 0,7
48 Прага Швеция 1,2
49 Стокгольм 1.7
1902 9 134 1 158 \ 472 \ 33
1912 3 98 1 87 1 170 \ 32
1971 6 58 1 76 1 254 1 35
1972 2 23 1 33 76 1 35
1968 7 56 1 82 1 97 1 —
1977 12 85 188 1 —
1925 3 23 21 1 164 1 35
1919 10 113 155 450 25
1924 4 99 72 272 30
1955 2 33,5 43 190
1964 3 68 82 342 35
1992 1 10 9 — —
1983 3 37 40 49 35
1968 2 42 45 67 33
1966 4 49 57 52 31
1994 1 12 11 — —
1959 2 19 25 140 30
1979 3 59 40 270 36
1982 1 17 12 35 43
1900 1978 1978 15 2 4 201 20 26 370 24 33 1201 55 83 26 33 30
1983 2 25 34 50
1993 1 10 15
1974 3 39 41 630 30
1950 4 108 99 260 40
IS % hl cu 5^4
Окончание габ.ч 2 2
№ Город Страна Население города (млн чел ) Пуск п действие Число линий /Глина линии (км) Число станнин 1 рдовой 1 <»6ьсм переволок (’корост 1 >кспл\ат 1 (кмч) 1
Азия Индия 10,0 1984 1 К) 1 1 18 —
50 Калькутта
Китай 10 5 1969 л 40 29 3(Х> 38
51 Пекин 8.0 в.о 1980 1 7,5 8 10.5 | —
52 Тяньцзинь 1993 1 7 5 1 —
53 54 Шанхай КНДР 2 22 17 42 —
2,5 1973
Пхеньян
55 56 Сеул Пусан Респ Корея 13.5 3,9 1974 1985 4 1 121 26 102 28 1354 192 35
57 Сингапур Сингапур 2,6 1987 2 67 42 204 —
Гонконг 1979 43 38 751 33
58 Гонконг Турция 5,5 7 8 2.9
1989
59 Стамбул 5,8
60 61 Токио Осака Япония 26,0 10,5 1927 1933 12 7 216 106 231 85 2739 1002 31
62 Нагоя 2 2 1957 5 68 67 398 —
63 Саппорро 1,7 1971 3 40 42 223 38
64 Иокогама 3,2 1,5 1.5 1,2 1972 2 33 27 94 —
65 Кобе 1977 2 23 16 90 14
66 Киото 1981 1 11 13 74 33
67 Фукуока 1981 2 18 19 96 41
68 69 Сендай СЕВ. АМЕРИКА Канада 1,2 1987 1 15 17 57
Горонто 2,2 1954 2 55 60 159 39
70 Монреаль 1.8 1966 4 65 65 201 —
71 Ванкувер Мексика 1,6 1986 1 24,5 17 129 25
72 f Лехико 20,0 1969 9 158 135 | 1404 35
73 Нью-Йорк США 13Д 1868 27 ' 421 49 1 ' 1002 32
74 Чикаго 7,3 1892 6 173 145 120 40
75 Бостон 2,6 1901 4 125 84 150 39
76 Фил ад ел ьфия 4,0 1907 4 64 75 । 65 32
77 Кливленд 1.6 1955 1 31 18 5,6 48
78 Сан-Франциско 6,0 1972 4 115 34 74 34
79 Вашингтон 3,9 1976 5 144 74 148 45
80 Атл анта 1,2 1979 2 62 33 65 32
81 Сан-Диего 2,3 1981 2 55 30 18 40
82 Балтимор 0,8 1983 1 22,5 12 13 48
83 Майами 2,0 1984 1 33 21 13,7 —
84 Нью-Арк 2,0 — 4 22 13 55,1
85 Лос-Анджелес 9,5 1993 1 36 22 12 35
86 Буффало Южн. Америка Аргентина 0,9 — 1 10 14 8,2
87 Буэнос-Айрес 11,0 1913 5 36,5 63 196 25
Бразилия 624
88 Сан-Паулу 16,0 1974 3 44 41 34
89 Рио-де-Жанейро 10,2 1979 2 23 23 87 34
90 Ресифи 2,5 1985 2 20,5 17 41 —
91 Белу-Оризонти 3,8 1985 1 25 15 11 50
92 Порто-Алегре 2,7 1985 1 28,0 15 39
93 Бразилиа 1,8 1994 5 39 30 —
94 Каракас Венесуэла 3,5 1983 2 41 35 325 33
Колумбия
95 Богота 4,6 1993 1 10 —
Перу
96 Лима 6,5 1993 10
97 Сант-Яго Чили 4,3 1975 2 27 37 160 32
Аф рика
98 Каир Египет 8.3 1989 1 25 6 300 —
99 100 Сидней Мельбурн Австралия 3.6 2,9 1926 1981 42 935 236 294 230 101 — 1
Габл ица составлена по ла гер налам канд техн. наук. 1 З.В. Хиценко.
2.6.2. ИСТОРИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВА
МЕТРОПОЛИТЕНА
В РОССИИ
Идея создания городс,
кой внеуличной железной
дороги — метрополитена
в России относится еще к
XIX столетию. Известно,
что в 1820 г. инженер Тор’
гованов обратился через графа М.А. Милорадовича ,
“ександре I с проектом устройства тоннеля под Невой в Санд.;
Петербурге Предложение не было принято. С близкими идеящ.
также безрезультатно выступал известный изобретатель И.И. Ку. I
зибин. Во время посещения в 1814г. императором Александром! |
Лондона ему был представлен член Лондонского королевского i
общества военный инженер Марк Изамбар Брюнель, который'
изложил свой проект строительства подводного тоннеля под Не-
вой с помощью первого тоннелепроходческого щита. С ним был
заключен контракт на проектирование. Однако Брюнеля англий-
ское правительство сразу не отпустило в Россию, а после смерти
Александра I в 1825 г. проект был переработан для строительства
тоннеля под р. Темзой.
Следует отметить, что первоначальная идея строительства го-
родских тоннелей и линий метрополитена в России связана с се-
верной столицей — Санкт-Петербургом, который к концу XIX
века превратился в быстрорастущий промышленный город с
миллионным населением.
В 1889 г. Правление Балтийской железной дороги выдвинуло
первый проект внутригородской магистрали между Балтийским и
Финляндским вокзалами и тем самым было положено начало мно-
гочисленным проектам разгрузки центра города от уличного транс-
порта. в том числе и путем строительства линий метрополитена.
В 1901г. инженер Печковский предложил построить дачный
вокзал в середине Невского проспекта у Казанского собора и
соединить его эстакадно-подземной дорогой с Балтийским и Вар-
шавским вокзалами.
Интересное предложение выдвинул один из первых теоретиков оте-
чественного метростроения, инженер путей сообщения ПИ Балине-
кии. который намечал строительство шести городских линий в том
Z? ХмГпиХ^п,1ЬЦеВЬ'Х 1расс Общей "Ротаженносгью в 95,5
в «иных городах...
путей сообщения, kotoShThTSS Устройству в них -гак»
уличного городского движения и кото?^ б J Увеличивающегося
провозоспособностью и скоростью Т? 6 обладали наибольшей
приступать к устройству ’ Т’е‘ иначе говоря, необходимо
7, - упроиству метрополитенов». Надо строительства мег-
пополитена, в частности, поддерживал С.Ю. Витте, знакомый с про-
стом и одобрявший расчеты Балинского.
£К В 1902 г. Балинский, предложения которого не нашли поддержки
в Петербурге, выдвинул аналогичную идею перед московскими го-
родскими властями. Радиально-кольцевая схема составляла в общей
сложности 105 км и включала в себя 28 км эстакад и 11 км подзем-
ной дороги. Одновременно с предложением Балинского, в 1902 г.
был представлен проект инженера Г.А. Гиршсона, по которому наме-
чалось сооружение подземной трассы под Невским проспектом — от
Московского вокзала до Дворцовой площади.
В это же время в Городскую думу Москвы подали проект метропо-
литена инженеры А.И. Антонович, Н.И. Галиневич, Н.П. Дмитриев. По
проекту предусматривалась радиально-кольцевая схема внеуличной же-
лезной дороги, соответствующая исторической структуре улиц города.
Свои идеи по созданию внутригородской железной дороги пред-
лагали в разное время инженеры Н.О. Кульжинский (1902), А.Н. -
Горчаков (1909), Ф.Е. Енакиев (1912), Г.О. Графтио (июнь 1917), а
также Управление городских железных дорог (1917).
В 1911 году Московская городская управа обнародовала свою
концепцию городского метрополитена. В этом проекте предлагались
три первоочередных диаметра и перспективная линия по Садовому
кольцу. Однако так же, как и в Петербурге, финансовые и техничес-
кие трудности помешали осуществлению этих проектов.
В 1918 г. Москва становится столицей и транспортная проблема
требовала своего решения. Уже в октябре 1918 г. появились планы
реконструкции Москвы, среди которых архитектор Сакулин высту-
пил со схемой метрополитена, связанного с пригородными железны-
ми дорогами. В 1922 г. было создано Управление московского ком-
мунального хозяйства (МКХ), поручившее входящему в него
Управлению московских городских дорог трамвайной сети (МГЖД)
проектирование метрополитена. В 1925-1930 годах специалисты
МГЖД разработали сеть метрополитена, состоящую из четырех диа-
метральных и одной кольцевой линий общей протяженностью 50 км.
В сентябре 1931 г. было создано Управление Метростроя и в Техни-
ческом отделе началось конкретное проектирование первой линии. В
ведение Метростроя были переданы карьеры, заводы, транспорт. Воз-
никла самостоятельная организация — Метропроект под руковод-
ством профессора В.Л. Николаи. На строительстве московского мет-
рополитена работал многотысячный коллектив, численность которого
возрастала невиданными темпами. Так, с января по май 1934 года,
73
, с 37 тыс, человек почти вдвое. 539 заводов, фабри,
X X оХлязн свою "Р°д>'кцию' "о масштабам ра6(П1,
пХ'зьство метро являлось грандиозной стройкой века. На про.
k- i-riKv 16.8 км тоннелей ушло чуть более двух лет, в то время как
•юндонскхю 10-километровую трассу строили четыре года, а 20-ки-
•юметровхю в Нью-Йорке семь лет.
Развертывание работ по строительству метрополитенов в нашей
стане требовало большого количества квалифицированных специали-
стов-метростроителей широкого профиля. Большой вклад в дело про-
фессионального образования внесли такие крупные специалисты и
ученые как В.Л. Николаи, С.Н. Розанов, А.В. Ливеровский, А.И. Авдо.
нович. Н.С. Стрелецкий, К.С. Мышенков, А.Н. Пассек, Ю.А. Лиманов,
В.Л Маковский. В.П. Волков. М.И. Дандуров, О.Е. Бугаева, В.Г. Хра-
пов. А.Н. Даушвили. которые много сделали для обучения и выпуска
российских инженеров по тоннельной специальности.
Первая в России кафедра «Тоннели» была создана в ЛИИЖТе 14
июня 1930 г. Кафедру возглавил крупный инженер и ученый Алек-
сандр Николаевич Пассек. Затем аналогичные кафедры создаются в
Московском институте инженеров железнодорожного транспорта (за-
ведующий кафедрой В.П. Волков), Новосибирском институте инжене-
ров железнодорожного транспорта (заведующий кафедрой А.К.Пол-
равко) и в других транспортных и технических ВУЗах страны.
15 мая 1935 года открылось пассажирское движение по первой ли-
нии московского метрополитена протяженностью 11,2 км, включающей
13 станций с конечными «Сокольники» и «Парк Культуры».
В годы Великой Отечественной войны строительство новых линий
метрополитена в Москве не прекращалось. За период с 1941 по
1945 гг. были сооружены 13,3 км линий с 7 станциями и начато стро-
ительство большого кольца, связавшего семь вокзалов столицы.
Строительством Московского метро руководили такие талантливые
специалисты и крупные организаторы, как П.П. Ротерт, Е.Т. Абакумов,
В.В. Полежаев. J
В настоящее время Московский метрополитен является одним из
ХХвХХХ" В 1935 ГОДУ ^-^очная „Хозка
ЧеЛ0МК<2%O5We-
ежесуточно перевозилось окото ХХ" мег₽ополитене
свыше 50 0 о объема всех narrow '° М™‘ человек’ что составляет
ния выросла с 15 пар четыпехвя ИрСКИх ПеРевоз°к. Частота движе-
гонных поездов в час В два оаза^п НЫХ ПОездов до 42 паР восьмива-
даа ра3а В03Р°сла средняя эксплуатационная
скорость (ДО 41 км). Протяженность 11 действа
станциями составляет 276,2 км (рис 2 10) у щих линий со 159
Вопрос о строительстве метрополитена в Ленина
в предвоенные годы. В 1938 г. была образовав Р ДБ В°3ник е1ле
работке основных положений по проектировав™Миссия по раз-
метрополитена. 21 января 1941 г. был подписи Ленинградского
НИИ строительства № 5 Народного комиссариата ™?^еНТ ° С03*а'
Начальником строительства был назначен И Г ч к сообЩения.
1941 г. на трассе будущего первого участка ' Зу5коъ- с марта
тово» до «Площади Восстания» развернулисГХтыпГ,”!?^8-
строительных площадок и проходке шахт Вел Д10 УСтРоиству
война остановила все работы. Пройденные шах * Отечественная
подземные выработки были затоплены волой СТВ0лы 00 и
ции. Строительство № 5 НКПС переключилось ИХ К0НСеРва-
нительных сооружений вокруг Ленинграда В03веДение оборо-
После окончания Великой Отечественной войны в Юдь
жение метрополитена возобновляется Создают^ ’ У46 Г‘ С00РУ-
«Ленметропроект» и строительная организация ^Оектнь1Й институт
пальником которой назначается К А Кузне метРостР°й», на-
много для превращения Ленметростпоя n сделавщий очень
Р ^троя в передовую организацию
отрасли страны.
В декабре 1954 г. создается Управление метрополитена, а 15 ноября
1955 г. вводится в эксплуатацию первая очередь Ленинградского метро-
политена от станции «Автово» до станции «Площадь Восстания» протя-
женностью 10,8 км. На декабрь 1999 г. сеть метрополитена Санкт-Петер-
бурга состояла из 58 станций и 6 пересадочных узлов. Если в первый
год эксплуатации метрополитена было перевезено 66 млн. пассажиров,
то в 1999 г. только за сутки перевозится более 3 млн. человек. По под-
земным магистралям пробегают 3,5 тыс. поездов в сутки. Схема метро-
политена в Санкт-Петербурге показана на рис. 2.11.
Первый в Сибири Новосибирский метрополитен занимает по объе-
му перевозок третье место в России после Московского и Петербур-
гского метрополитенов. Общая протяженность двух действующих
линий составляет более 12 км с 10 станциями метро. В ноябре 1985 г.
была сдана в эксплуатацию первая очередь метрополитена в Нижнем
Новгороде. Первая линия, длиной около 12 км, насчитывает 10 стан-
ций. Завершено строительство пускового участка второй линии,
состоящей из двух перегонов и двух станций. Обе существующие
линии (в основном мелкого заложения) расположены в Заречной
части Нижнего Новгорода и проходят по высокой пойме рек Волги и
75
N\'г быт введен первый пусковой участок Самар.
Вдекы'ге . > ИствисШаЯ линия метрополитена в г. Самаре
д ^-)ью станциями связывает промышлен-
!,Г?:ЯЖСНН wX Гунами города. В 1991 г. сдан в эксплуатацию
HW <0^ 1 И ’ I Екатер1|Нбургского метрополитена протя-
;,Ср!41’"' "UХм'с шестью станциями, соединивший центр города,
+‘СИ1ИЧ 11,10 ' ” ппк-т и северные жилые микрорайоны.
А С Хюi'метрополитены были построены в Киеве, Тби-
В 1Гк?Ереване Харькове. Ташкенте, Минске, Днепропетровске,
о ак нвно строительство подземных магистралей ведется в
( ( >' ретины 70-х годов, что вызвано развитием большого ко-
1!!1КЧ-, ва крупных городов и ростом численности населения в них (до
0 11И,1 о И более миллиона человек).
' В соо ГНС1ЛВИП с разработанной Комплексной программой развития
и г имешсния метрополитенов в городах России на ближайшую и
01 тенимо перспективу было установлено, что эффективность дей-
авмопшх метрополитенов возможна только при развитой сети, состо-
ящей из дв\ х и более линий (Москва, Санкт-Петербург, Новосибирск).
С окном прогноза возможного промышленного и технического потен-
пишта метростроения в России общая протяженность линий метрополи-
тенов в течение десяти лет может составить порядка 600 км, что
обеспечивается при условии, если темпы строительства для Москвы
составят 5 -7 км линий метро в год. для Санкт-Петербурга— 2,5-4,5 км,
а для остальных городов 1-2 км. Строительство метрополитена ведется
в Челябинске. Омске. Красноярске. Казани и Уфе, прогнозируется в
Ростове-на-Дону и в Перми.
МИТИНО Q
(Ю.’ЮКОЛ ОМСКАЯ
СТРОГИНО О
крыллгскоь ф1
МОЛОДЕЖНАЯ (ф
ПИОНЕРСКАЯ ф
ФНЛГВСК-ИЙ ПАРК ф
ьШ'л:
ФИЛИ ф
КУТУЗОВСКАЯ ф
ПАРК ПОЬГ.,
МОСФНПЬМОВСКАЯ
ЛОМОНОСОВСКИЕ! А
ПРОСПЕКТ “
МИЧУРИНСКИМ А
ПРОСПЕКТ W
ОЛИМПИЙСКАЯ А
ДЕРЕВНЯ W
химки Q
УЛИЦА ДЫБЕНКОф 2
РЕЧНОЙ ВОКЗАЛф
ВОДНЫЙ СТАДИОнф
ВОИКОВСКА^иф
сокоОЙ
А9РОПОП4Р
ДИНАХ1р.ф>к
ПЛАНЕРЫ
сходненсюЦ
ГУШИНСКА^
ШУКИНСКАЯ'
ОКТЯБРЬСКОЕ ПОЛ(,
ПОЛЕЖАЕВСКАЯ'
БЕГОВАЯi
<7 HUA 1905 ГОДА
'ШкИНСЮ
ЧЕХОВск/
k ТВЕР<
АЛЧ^ФЬЕВО ф~~-
БИБИРЕВ^ф
ВЛлХДЫКИНО ф
ПЕТРОВСКИ- А
1’А 5УМОВС КАЯ
ФМАЯКОВСКАЯ
ТУРГЕНЕВСК:
ЧИСТЫЕ ПР1
\ КУЗНЕЦКИЙ МОСТ>
лубянка\Ж
Я ПфУБДГскля
СМОЛЕНСКАЯ Wa \
АЛЕКСАНДРОВСКИЙ САЛ!
БОРОВИЦКАЯ
АРБАТСКАЯ
БИБЛИОТЕКА ИМЛЕНИНА;
ПАРК КУЛЬТУ)
ФРУНЗЕНСКЛЯМ^
СПОрТНВНАяЯФ
ЛЕНИНСКИЕ ГОР^Л
УНИВЕРСИТЕТ ф "
ПРОСПЕКГ ВЕРНАДСКОГСГф,
ЮГО-ЗАПАДНАЯ ф
ротный ряд (
П^ЛБНАЯУ
пло|Ьыи>55
РЕВОЛЮЦИИ
КРОПОТКИНОЙ
БЕЛЯПВо! ф
коньковоМф
ЮЖНАЯ
ПРАЖСКАЯ
РОССОШАНСКАЯ
ЬИТПЕВСКИЙ ПАРК ф
6
АННИНО
КаЧАЛОВО
О
о
о
9
8МИТИШИ
ЧЕЛОБИ lbF.Bc>
ф МЕДВЕДКОВО
ф БАБУШКИН^
ф СВИБЛОВО
фЛОГАНИЧЕСКИЙ,
фшднх
Х№*Мскм
Х^оваий»
jCHMEllo»
\yft1np03
КИТАЙ-ГОРОД
ТРЕТЬЯКОВСКАЯ4
НОВОКУЗНЕЦКАЯ (
КУРСКАЯ
®Ш30ВСК^
|Н080гирЕЕВ0
IflEPOBO
^Ш0ССЕЭ1ГГУ1ИАСТ0В
Й^шчтьичл
Шим
ЙМГАГАНСКАЯ
НАРИНЫНоф
ОРЕХОВоф
^КОЖУХОВСКАЯ В1ЮЛГ0ГШСХИЙ ПРОСПЕКТ
^ПЕЧАТНИКИ ^ТЕКСТИЛЬЩИКИ
fDOIXCKM В^МИИИ
Влшино /^^ЗАНСКИЙПГОСПЕКГ
0БОГИСОБО
^дайстОТЩИВЛ
□ООПВГСЖПИНЫЕ
БРАТЕЕВО0 10
2
Рис. 2.10. Схема линий Московского метрополитена
(.
IMXW ТАРСКАЯ
HaHCHHt’FtBO
ПЕРОВО
ШОССЕ OUTYUHCTOB
АВИАМОТОРНАЯ
Ч»,
-kh m к \я
-..лЕРЧЖГШ'КАЯ OlOtlKJb
•ГПЬЬИкИ
,u. тч'МЫЛАЯ
фщЕДКоВСКлЯ
^ПЕРВОМАЙСКАЯ
фнШАНДОВСКАЯ
фмгмкллйвский паук
^СЕМЕНОВСКАЯ
УЛХИЧЛАВОДСКАЯ
БА'МАНСКАЯ
п юшаль inbh'u
v\\s\v КАЛ
кПГПЛНСКАЯ WTABA
ЬК>Вкк. . _
фТпА'АОВСкдА'ф лгоггадскиП проспект
• тчмники * типильшики
фкпьмиики
. фТИЛЖСКАЯ
I ф txn.JtlHO
I фг.ГПИОАЭСХКяф^ЬХИиО
} фЧкГМШО —
Ф 0ЫЪЦС)Й0
ф ЙЩИПИЗОМКАЛ _м
2-Х Ж«Ш ДЕЙСТВУЮЩИЕ ЛИНИИ
ф Qj^MUkOBO
0~v аоо ПЕРСПЕКТИВНЫЕ линии
то метрополитена
РАЗДЕЛ II
СООРУЖЕНИЯ НА ЛИНИЯХ
МЕТРОПОЛИТЕНА
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ МЕТРОПОЛИТЕНА
3.1. СОСТАВ
и НАЗНАЧЕНИЕ
СООРУЖЕНИЙ
Подземные линии метро-
политена представляют собой
сложный комплекс инженер-
ных сооружений, призванных
обеспечить чёткую организа-
цию движения поездов и удобное обслуживание пассажиров в надлежа-
щих санитарно-гигиенических условиях. Все сооружения этого комплек-
са можно классифицировать как основные и вспомогательные (рис. 3.1).
К основным сооружениям метрополитена относятся путевые со-
оружения, предназначенные для обеспечения движения поездов, и
станционные комплексы для посадки, высадки и пересадки пасса-
жиров, а также для производства необходимых операций по их об-
служиванию и организации движения.
В состав путевых сооружений входят: перегонные тоннели, каме-
ры съездов, тупики, раструбы и выходы перегонных тоннелей на
поверхность.
Перегонные тоннели — участки тоннелей между станциями, в ко-
торых расположены главные пути, — составляют основную часть под-
земных коммуникаций метрополитена. Пути разных направлений могут
быть расположены в одном тоннеле или путь каждого направления
размещают в однопутном тоннеле. Размеры поперечного сечения пере-
гонных тоннелей зависят от габарита подвижного состава, обращающе-
гося на линии, и числа путей, расположенных в тоннеле, а конфигура-
ция—от способа производства работ (открытый или закрытый) и от
инженерно — геологических условий на трассе линии.
77
i D
H>
H’l
ad
a/<
78
здов__сооружения, предназначенные для размещения
Камера сЪодОВ на тех участках линии, где подвижной состав
стрелочные П ^ого Пути на другой. На этих участках сечение тоннеля
перевоДяТ с с уШИрением междупутья постепенно увеличивается
в СоответсТВ пП„в0ЛЯющих разместить пути каждой ветки в одиноч-
д0размеров, поз
Н0М тоннеле назначены для организации оборота поездов, для отстоя
Туники пр °нта ваг0Н0в. Располагают их между главными путями
н мелкого рем могут быть однопутными или двухпутными,
застанппег^ yqacTKH ЛИНий метрополитена, где один двухпутный
растру ветвляется на два однопутных. На этом участке обделка
тоннель раз тоннелЯ постепенно увеличивается по ширине до разме-
даухпутног даЯ примыкания к нему однопутных тоннелей.
ров,неооход онных тоннелей на поверхность устраивают при
ВЫХ° подземной части трассы на наземную её часть или для связи
переходе ополитена с деПо. Тоннели на этом участке ограничи-
„Тпорталом, удерживающим откос выемки.
гш«ииякы«'№-л''ме'<с1’'включают: "^форменный участок, где
° 2>ны поездные пути и пассажирская платформа (или платфор-
^Тслужебные помещения и сооружения для связи платформы (или
МЫ (Ьопм) станции с поверхностью земли или со станцией пересадки.
^вспомогательным сооружениям относятся тягово-понизительные
подстанции (СТП), станционные и перегонные вентиляционные уст-
ройства, водоотливные установки, санитарно-технические узлы и т.п.
Р Цель данного раздела — помочь учащемуся ориентироваться в
многообразии возможных объёмно-планировочных решений основных
сооружений метрополитена и обрести определённые навыки в вопро-
сах их проектирования. Необходимые сведения о вспомогательных
сооружениях изложены в разделе IV.
3.2. ПРИНЦИПЫ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
И ТРЕБОВАНИЯ
К ПРОЕКТУ
Всякий раз, когда реша-
ется вопрос о строительстве
метрополитена в городе,
возникает значительное чис-
ло инженерных задач, свя-
занных с созданием множе-
ства сооружений, которые призваны обеспечить бесперебойное движе-
ние поездов и комфортные условия пребывания пассажиров на всем
пути следования.
79
Большинство инженерных задач, возникающих при разраб0Тк,
констшкций этих сооружений, имеет достаточно большое числопе
шений однако далеко не каждое из них будет наилучшим обр^
отвечать заданным условиям. Поэтому к дальнейшей разработкепри.
нимают то решение, которое предпочтительнее для конкретных усло.
вий строительства. Такое решение, удовлетворяющее как поставлен-
ной нети так и хсловиям задачи, называют опти мальным.
Деятельность. связанную с решением инженерных задач с целью
создания объектов, которые выполняли бы наилучшим образом пред,
ппсываемые им функции с минимальными материальными и трудОвы.
ми затратами, называют проектированием.
В результате этой деятельности рождается п р о е к т (от латинского
projectus — брошенный вперед) — прототип будущего сооружения.
Процесс проектирования строится в несколько этапов: технико-
экономическое обоснование (ТЭО), проект, рабочая документация,
экспертиза и защита проекта.
На первом этапе определяется потребность в проектировании, со-
ставляется технико-экономическое обоснование и формулируется ин-
женерная задача. ТЭО представляет собой предпроектный документ,
определяющий расположение намечаемого к строительству сооруже-
ния. основные планировочные, конструктивные и технологические
решения, основные технико-экономические показатели и стоимость
строительства сооружения.
Цель ТЭО — обосновать целесообразность строительства нового
сооружения или реконструкции существующего. Обоснование заклю-
чается в доказательстве трех основных положений: необходимости в
сооружении данного объекта, возможности его строительства и эффек-
тивности в процессе эксплуатации готового объекта. Поставленная цель
достигается путем проработки возможных вариантов решений.
а основании утвержденного ТЭО составляется задание на
проектирование подземного сооружения, которое передается за-
В Проектную организацию при заключении им договора
составпяртг° ИЗЬ1скательские работы. Задание на проектирование
ции Ппн J ПРН непосРедственном участии проектной организа-
рование заказ^иГп ПР°еКТНуЮ задания на проект.
алы: данные об ин^Хо^ ТаКЖе ИСХОДНЫе данные и матерИ'
плотности застппй Рно'ге°логических условиях, о характерен
коммуникациях xana^™ строительства> наземных и подземных
жирооборота на гг>ппКТере И величине пассажиропотоков, пасса-
Р та на городском транспорте и т.д.
Особое внимание уделяется проведению инженерно-геологичес-
ких изысканий, по результатам которых должна быть получена исчер-
пывающая информация об инженерно-геологической и гидрогеологи-
ческой обстановке на участке подземного строительства и на этой
основе выбраны глубина заложения метрополитена, типы конструк-
ций и способы строительства. Точность инженерно-геологических
изысканий во многом определяет эффективность принятых в проекте
технических решений, в том числе и относящихся к вопросам безо-
пасности работающих в забое, сохранности наземных зданий и со-
оружений, наземных и подземных городских коммуникаций и т.п.
Приступая к проектированию объекта, анализируют исходные дан-
ные, изучают относящуюся к инженерной задаче литературу, патенты,
нормативные материалы и т.п. Затем, используя исходную информа-
цию, научные знания, опыт и интуицию, в известной степени и вооб-
ражение, формируют принципиальную схему проектируемого объекта
в целом и отдельных сооружений его составляющих.
Принципиальную схему отдельного сооружения, которая опреде-
ляет состав, форму, размеры, взаимное расположение элементов в
сооружении, способ их соединения, характер связей между ними и
особенности взаимодействия, а также материал, из которого выпол-
нены эти элементы, называют конструкцией.
Постоянной несущей конструкцией любого подземного сооруже-
ния, предназначенной для восприятия всех действующих нагрузок, а
также для защиты от подземных вод, является обделка. Обычно на-
мечается несколько принципиальных конструктивных схем обделок
подземного сооружения (варианты).
В качестве вариантов могут быть рассмотрены известные или близ-
кие к известным решения, а иногда и решения, претендующие на
изобретения, т.е. новые, имеющие существенное отличие от извест-
ных. Варианты конструктивных схем являются основой для инженер-
ного анализа и последующего принятия решения.
После принятия решения необходимую информацию о сооружении
оформляют (документируют) в виде чертежей, расчетов, графиков,
таблиц и т.п. Совокупность этих материалов, содержащих оконча-
тельное техническое описание и стоимостные показатели объекта, на-
зывают проектной документацией. Порядок разработки,
согласования, утверждения и состав проектной документации на стро-
ительство должен соответствовать требованиям СНиП 11-01-95.
Разработка проектной документации ведется в две стадии. На пер-
вой стадии разрабатывают проект. Проект содержит комплекс
81
г
►
пешени<1 технического, организационногощюциального и эконоМи.
веского характера. Выходной документацией проекта являются черте-
жи и пояснительные записки со схемами, расчетами и сметами.
В проекте линии метрополитена даются решения всех основных
вопросов, касающихся её строительства и эксплуатации: инженерно-
геологические условия строительства; трасса линии, её план и про-
филь' сечения тоннелей; места расположения станций и пересадочных
узтов: объемно-планировочные решения и конструкции тоннельных
сооружений; конструкции пути и контактного рельса; устройства
энергоснабжения, связи, автоматики и телемеханики; санитарно-тех-
нические устройства; организация строительства и графики производ-
ства работ: сметная стоимость и технико-экономические показатели
по отдельным сооружениям и по линии в целом.
Вторая стадия разработки проектной документации — составление
р а боне й доку м ентации . Для этого проектные решения,
выполненные на первой стадии, необходимо конкретизировать, изго-
товить на их основе рабочие чертежи. В рабочую документацию вхо-
дят: чертежи общих видов сооружений, их планы и разрезы; разме-
щение коммуникаций; деталировочные чертежи — планы и разрезы
отдельных элементов и узлов конструкций с указанием всех разме-
ров и необходимыми пояснениями; опалубочные и арматурные черте-
F
I
жи с указанием мест расположения сварных швов; мест омоноличи-
вания сборных элементов, болтовых соединений, закладных деталей
и т.п. Все чертежи выполняются в соответствии с требованиями
ЕСКД. СПДС и ГОСТов. Состав проектной документации для обеих
стадии проектирования определяется действующими эталонами.
Для сокращения сроков проектирования технически несложных
объектов или таких, строительство которых можно вести преимуще-
ственно по типовым и повторно применяемым проектам, проектная
документация может быть разработана в одну стадию —р абочий
прое к т. т.е. проект, совмещенный с рабочей документацией.
амостоятельным и важным этапом процесса проектирования
является экспертиза и защита проекта качестве эк-
быткГпР1гП^ИВЛеКаЮТ вед-'щих специалистов отрасли. Проект может
ний ли5°ЛеНД0ВаН экспеРтами к утверждению без серьезных замена-
с учетом конкретных преда,°-
объекта специалиста работа не заканчивается. При строительстве
екта, осуществляют ’’ Принимавшие участие в подготовке про-
'iopcKuu надзор. На этом этапе в проект
82
оперативно вносят изменения и дополнения котоит
объеме неизбежны при воплощении принятых ™ В Т°М Или ином
Особое место в процессе проектирования отраТ™”'
w е и т а л ън ому проекту. Такой проект выполняю™ ЭКСПеР^'
стве экспериментальных объектов, которые отличяПри ^оитель-
стью принятых объемно-планировочных решений н™ НеоРДИнарНо-
„спользование не применявшихся ранее схем coon’ реДусматРивают
ниеновых элементов, составляющих конструкпшпУЖеНИЯ’ ИЗГОт°ВДе-
ционными формами и технологией строительств/ ВЬ!Ми °Рганиза-
станции метрополитена). d 'как правило это —
Проектированиеэкспериментального объекта ппп
СЯ на законченных научно-исследовательских паб™0 0СН0ВЬ1вать-
торых подтвердил эффективность принимаемых nS Ре3ультат Мо-
нако пленный за семь десятилетий отечественны"
вания и строительства метрополитенов, а также а 0ПЫт пРоектиро-
материала по их эксплуатации в различных гопо НЗЛИЗ богатейщего
выделить основополагающие принципы на mm МИра Позволяет
роваться при выборе и обосновании проектных п 6 СЛедует °Риенти-
транспортной системы, предназначенной для Темной
пассажирских перевозок. массовых скоростных
В первую очередь, комплекс сооружений
«у,домен обеспечивать чёткую, удобную и’безомХю Э-У СИСТе’
™“- надлежащие санитарно-гигиенические уело» ” “ ЖСПЛу’
функциональных и социально-эстетических требований ю ™°
•вода » эксплуатацию все объекты должи., ,.„™ Ко “Ремени
вым достижениям науки и техники, а также иовей^СТВ°ВаТЬ ПереД0'
му и зарубежному опыту овеишему отечественно-
ИЫХИе™еРеШеНИЯ И ТеХН0Л°™ ~льного процесса додж -
- высокое качество работ при наименьшей трудоёмкости строи-
тельства;
— непрерывность производственного процесса на основе поточ-
ного метода ведения работ; создание удобных и безопасных систем
комплексной механизации основных горнопроходческих и вспомога-
тельных производственных процессов;
— сокращение материальных, трудовых и энергетических ресур-
сов не только при строительстве, но и в период эксплуатации;
— сведение к минимуму неблагоприятных воздействий процесса
строительства на сложившиеся условия жизни города.
Успешное выполнение поставленных задач во многом определяется
83
,,,НСПП ктивными решениями обделок подземных сооружений. 3Дес,
важнейшим принципом проектирования следует считать обеспечена
п-шиоиальной формы обделки при минимальной материалоёмкости
Наиболее эффективными будут такие конструкции обделок, при
оптировании которых учтены требования максимальной индустрией-
зации их изготовления и возведения.
Гак. при использовании монолитного бетона и железобетона
индустриализацию строительства осуществляют применением со-
временных механизированных способов доставки, укладки и об-
работки бетонных смесей. Смеси приготавливают централизован-
но на автоматизированных бетонных заводах. Для возведения
конструкций используют сборно-разборные инвентарные или пе-
редвижные механизированные опалубки, арматурные каркасы или
блоки заводского изготовления.
Наиболее полно требованиям индустриализации отвечает сборное
строительство, поэтому большинство конструкций подземных соору-
жений проектируется сборными. Здесь уместно отметить, что произ-
водство элементов сборных конструкций рентабельно только при
массовом их выпуске, но при этом число типов и размеров в конст-
рукции должно быть сведено до минимума. Это достигается путём
унификации и типизации изделий, что является одним из основных
принципов современного строительного проектирования.
Под унификацией понимают приведение к единообразию основ-
ных размеров сооружений, габаритных схем сборных элементов,
узлов сопряжения элементов. Основой унификации является единая
модульная система, предусматривающая градацию размеров, кратных
исходному, принятому для данного типа конструкций. Например, для
сборных конструкций, сооружаемых закрытым способом, модуль —
размер элемента вдоль оси сооружения — принят равным ширине
кольца обделки и в зависимости от сечения тоннеля составляет на
стохкпнйТт^ метР°политенах 1,0 или 0,75 метра. Для сборныхкон-
На о *РЬТ° спос0®а Работ модуль принят равным 1,5.м.
планцповочнмуИФИЦИР°ВаННЫХ размеР°в всё многообразие объёмно-
Унифиццпованнк^ШеНг И Может быть сведено к ограниченному числу
практически навсеоснпРИТНЫХ СХем' Эти схемь1 распространяются
проектирования и эксп ВНЬ1е СОорУжения метрополитена. Практика
земной конструкции ^а™ЦИИ ПОЗволяет отобрать для элемента под-
материалов, приведённкИ °Лее рациональное решение (по расходу
неишем в качестве типово Затратам)’ которое и принимается в даль-
ГО для массового заводского изготовления.
способность типовых железобетонных элементов изменя-
^есушая м образом не за счёт изменения размеров поперечных
еТся главны сч-т варьирования класса бетона и процента армирова-
сечений, а?а ём пОзволяет ограничить число элементов, различаю-
н1)я.Так°и бочНЬ1Ми размерами. Так, в обделках при изменении
щихся °палуесо0бразно сохранять сечение элемента неизменным, а
нагрУзкИ ЦеПлишЬ сечения арматуры. Это позволяет оставлять техно-
увел’лчнвать ления элементов обделки прежней.
догию изго типи3ации создаются серии типовых сборных эле-
ВРе3Уль (МИ и пользуются при проектировании. Типизация
ментов, коте рся не только для отдельных конструкций (например,
осуШеСТвЛяееГОННЬ1Х тоннелей), но и в целом для станционного ком-
обделок пер ^т0 типовые проекты станций не нашли широкого
пдекса. Заме , меТрОПолитенах страны, а обычно реализуются
распростран ве того города, для которого они разработаны,
настроит няется с ОдНой стороны, чрезвычайным разнообразием
ЭТ° ийстпоительства, а с другой — естественным желанием ме-
F специалистов внести лепту в уникальные подземные со-
жжения, являющиеся в определённой степени частью архитектур-
ипго ансамбля города.
Яяпялу с требованиями типизации и унификации при проектирова-
Хпных конструкций должны учитываться требования техноло-
иХш при их изготовлении и монтаже. К таким требованиям от-
веятся возможность массового изготовления конструкций на заводе
и™ полигоне, удобство установки и закрепления их в проектном
положении в забое или котловане. Ни в какой другой отрасли стро-
ительства требование взаимного соответствия конструктивных и тех-
нологических решений не стоит так остро, как в подземном строи-
тельстве. Задача проектирования подземных конструкций (в отличие
от наземных) тесно связана с вопросом о том, каким образом осво-
бодить пространство, в объёме которого будет возводиться эта кон-
струкция. Указанное обстоятельство становится доминирующим при
закрытом способе работ, где форму, габаритные размеры элементов
и даже характер связей между ними диктуют те приёмы и правила,
которые разработаны практикой тоннелестроения для безопасного
раскрытия выработки при проходке в различных условиях строитель-
ства. Далеко не любая конструкция может быть выполнена в специ-
фических условиях подземного строительства, равно как и не любая
подземная конструкция может стать прототипом для сооружений на
поверхности земли.
84
85
При проектировании сооружении и устройств метрополитена еле-
wen руководствоваться требованиями нормативных документов, Прй.
'Хть установленные ГОСТ габариты приближения строений, обо-
пмования и подвижного состава метрополитенов, а также Правила
-технической эксплуатации метрополитенов.
3.3. МАТЕРИАЛЫ
ОБДЕЛОК ПОДЗЕМНЫХ
СООРУЖЕНИИ
МЕТРОПОЛИТЕНА
Материалы, предназна-
ченные для обделок под-
земных сооружений мет-
рополитена, должны быть
долговечными, прочными,
огнестойкими, устойчивы-
ми против химической и электрохимической агрессии, соответствовать
требованиям водопроницаемости и морозостойкости, обеспечивать воз-
можность максимальной механизации работ при их применении.
Основными материалами, которые наиболее полно отвечают тре-
бованиям подземного строительства, является бетон, железобетон и
чугун. Реже используется сталь, как правило, в комбинированных
многослойных обделках или для внутренних несущих конструкций
колонных станций.
Выбор материала обделки подземного сооружения является одним из
важнейших вопросов проектирования, поскольку вид материала в даль-
нейшем определяет особенности конструктивного решения подземного
сооружения и отдельных его элементов, оказывает существенное влия-
ние на организационно-технологическую схему производства работ.
С учётом знаний, которые студенты получили при изучении дис-
циплин «Строительные материалы» и «Строительные конструкции»,
отметим далее лишь область рационального применения того или
иного материала и предъявляемые требования, обусловленные специ-
фикой работы подземных конструкций.
При выборе материала для подземных конструкций следует, прежде
всего, ориентироваться на преимущества бетона и железобетона. В
аждом крупном городе, где предполагается строительство метрополи-
ппатни^ч^У101 заводЬ1 железобетонных конструкций, которые, как
постоя таг ^ВИТИЯ со®ственн°й материально-технической базы мет-
железобегонных и УД0ВлетВ0Рить потребность в монолитном бетоне и
работ на пепвой оцГ™* В Объёмах’ необходимых для развёртывания
Р первой очереди строительства метрополитена. Бетон как
86
~ материал является прочным, долговечным, огнестой-
стр0!,теЛЬНЬ1вЛяетСя из местных относительно недорогих материалов
к!(м И1,зГ0^ \ Пластическое состояние материала в момент бетони-
(Пес°к- Ug” возможное™ применять его в монолитных обделках
рования да размеров, а современная технология производства
любой ФорМЬезобетона— изготавливать элементы сборных обделок
сборного жет ии в широком диапазоне прочностных характери-
добой конф ч важно, с минимальными отклонениями по геомет-
стзж и, что ам и с достаточно высокой производительностью.
рИческим пар оницаемость бетона ограничивает область его приме-
ОднаковОД ь1х коНСТрукцИЯх: при гидростатическом напоре под-
нения в под 0 д Avilla бетонные и железобетонные конструкции
земных вод мероприятий, обеспечивающих герметичность об-
бездополн^ьнь1ми нормами ПрИМенять не рекомендуется. Нарубе-
делки,стро^ п актиКу отечественного метростроения внедряются
же столетии б^оннь1е обделки из водонепроницаемого бетона с
сборные ж прокладками в стыках, обеспечивающие герме-
гидроизолиру^ гидростатическом напоре до 0,25 МПа.
ТИЗыИЮ питный бетон и железобетон используют для устройства обде-
М°Н иных тоннелей и сооружений станционных комплексов при
Л°К ПТ способе работ в скальных грунтах различной степени трещино-
Хг", в менее прочных грунтах на монолитного бетона и железобе-
« устаивают обделку вспомогательных выработок, а также участки
сопряжений выработок различного назначения.
Монолитный бетон применяют и при щитовои проходке, когда
обделку создают в результате прессования гидроцилиндрами щита
уложенной за опалубку бетонной массы.
Конструкции из монолитного железобетона широко используются
при строительстве станций метрополитена открытым способом.
Большинство же подземных сооружений метрополитена как закры-
того, так и открытого способа работ проектируются из сборного желе-
зобетона, так как сборное строительство наиболее полно отвечает тре-
бованиям индустриализации. Сооружение полносборных конструкций
является чисто монтажной операцией, обеспечивающей высокую про-
изводительность труда и соответствующие темпы строительства.
Бетон в конструкциях подземных сооружений метрополитена на-
значают в соответствии с требованиями нормативных документов и
государственных стандартов, предъявляемыми к строительным мате-
риалам, с учётом их работы в подземных условиях.
В зависимости от вида конструкций, их назначения, климатичес-
87
k.tI. условий в районе строительства, условии возведения и эксплу-
а -шпи сооружений устанавливают показатели качества бетона.
‘основными показателями качества бетона являются:
_ класс по прочности на осевое сжатие — В. Этот показатель
указывают в проекте во всех случаях как основную характеристику
Классом бетона по прочности на осевое сжатие (МПа) называется
временное сопротивление сжатию бетонных кубиков с размером реб-
ра 150 мм испытанных в соответствии со стандартом через 28 суток
хранения при температуре 20±2° — с учётом статистической измен-
чивости прочности (с обеспеченностью 0,95);
— класс по прочности на осевое растяжение — Bt назначают в
тех случаях, когда этот показатель имеет главенствующее значение и
контролируется на производстве. Он характеризуется прочностью
бетонных образцов на осевое растяжение (МПа), испытанных в соот-
ветствии со стандартом;
— марка по водонепроницаемости W. Назначают для конструк-
ций. к которым предъявляются требования ограниченной проницаемо-
сти (обделки тоннелей, расположенных ниже уровня грунтовых вод).
'Этот показатель характеризуется предельным давлением воды (кг/см2),
при котором ещё не наблюдается её просачивание через испытывае-
мый в соответствии со стандартом образец;
— марка по морозостойкости F. Назначают для конструкций,
подвергающихся в увлажнённом состоянии действию попеременных
замораживания и оттаивания (например, обделки на участках выхода
на поверхность). Марка по морозостойкости характеризуется числом
циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдер-
живает образец в насыщенном водой состоянии.
Оптимальные класс и марку бетона выбирают на основании техни-
ко-экономических соображений в зависимости от способа сооруже-
ния тоннеля, типа железобетонной или бетонной обделки, её напря-
жённо-деформированного состояния, способа изготовления, условий
эксплуатации и т.д.
Для элементов сборных железобетонных обделок при закрытом
посоое работ рекомендуется принимать класс бетона ВЗО; при от-
. ' ' вк'™чая Цельносекционные обделки) — В25; для монолит-
го бетона° —°юх-* °®делок и обделок из монолитно-прессованно-
Допуск-яртга п ’ ДЛЯ ^тонных монолитных обделок — В15.
сти на сжатим МеНеНИе бетона промежуточных классов по прочно-
"рнвХХнНТ’В22-5 или В27-5* п₽и ,,то 310
цемента по сравнению с применением бетона
88
классов В25 или ВЗО и не снизит другие технико-
с0ответственНО атели КОНСтрукции. Для сокращения расхода ар-
^омические1 1Х железобетонных элементах, работающих в
матурной е> и для уменьшения размеров их сечений целесо-
оСНовном на сж бетоН высоких классов В45-В60.
образно исполу и деформативные характеристики бетонов различных
Прочное ы табл_ з1
классов Привел Таблица 3.1
Механические характеристики бетона
Характеристики бетона
Значение характеристик (МПа) при классе бетона
B15 В20 В25 ВЗО В35 В40 В45 В50 В55 В60
Нормативное сопротивление
бетона осевому сжатию
(призменная прочность)
Rbn
Расчётное сопротивление
бетона осевому сжатию
(призменная прочность)
для предельных состоянии
первой группы Rb
Нормативное сопротивление
бетона осевому растяжению
Rbtn
Расчётное сопротивление
бетона осевому растяжению
для предельных состояний
первой группы
Начальный модуль упругости
при сжатии и растяжении
ЕЬЧО1 бетона:
естественного твердения
подвергнутого тепловой
обработке при атмосферном
давлении
подвергнутого автоклавной
обработке
Н.О
8,5
1,15
0,75
15,0
11,5
1,40
0,90
18,5
14,5
1,60
1,05
22,0
17,0
1,80
1,20
25,5
19,5
1,95
1,30
34,5
31,0
26,0
29,0
22,0
2,10
1,40
36,0
32,5
27,0
32,0
25,0
2,20
1,45
37,5
34,0
28,0
36,0
27,5
2,30
1,55
39,0
35,0
29,0
39,5
30,0
2,40
1,60
39,5
35,5
29,5
43,0
33,0
2,50
1,65
40,0
36,0
30,0
Марку бетона по водонепроницаемости для конструкций тоннель-
ных обделок, расположенных выше уровня грунтовых вод, рекомен-
дуется принимать не ниже W4, а возводимых в обводнённых грунтах
без гидроизоляции необходимо устанавливать в зависимости от гид-
рогеологических условий в районе строительства, но принимать не
ниже W6.
Проектные марки бетона обделок по морозостойкости назначают в
зависимости от условий их работы и климатических условий в районе
89
•тоитечьства. Так. при отсутствии знакопеременной температуры в
ткнете' при средней температуре наружного воздуха самого холодно,
п месяца минус 15°С и выше, марку бетона по морозостойкости при-
НИМ-HOT F100. а при температуре ниже минус 15 C-F150, при перемен-
номпмораживании и оттаивании бетона в конструкции, находящейся
в воздушно-влажном состоянии, - соответственно F150 и F200, в
водонасышенном — F200 и F300.
Дтя изготовления бетонных и железобетонных обделок действую-
1ИИМИ нормативами рекомендуется использовать тяжёлый бетон. Лёг-
кие бетоны на пористых заполнителях допускается применять при
технико-экономическом обосновании по согласованию с заказчиком.
Здесь уместно отметить, что обделки из лёгкого бетона во многих
случаях могут оказаться весьма эффективны (например, при возведе-
нии их в полускальных и скальных грунтах, при незначительном
напоре грунтовых вод). При одинаковых классах по прочности и
марках по морозостойкости и водонепроницаемости модуль упруго-
сти легких бетонов в 1,5+2 раза меньше тех же показателей тяжёлых
бетонов. Выполненная из лёгкого бетона обделка обладает повышен-
ной деформативностью. что улучшает условия её статической работы:
податливая обделка снижает контактные нагрузки от горного давле-
ния. в сечениях такой обделки уменьшаются моменты, а, следова-
тельно. и растягивающие напряжения в бетоне.
Залогом получения бетона высокого качества в обделке является
обязательное выполнение технологических требований к бетонной
смеси. К таким требованиям в первую очередь следует отнести дос-
таточную подвижность, допускающую без расслоения транспорти-
ровку смеси на требуемое расстояние и любое число перегрузок,
предусмотренных методами работ; удобоукладываемостъ, обеспечи-
вающую без расслоения распределения смеси в опалубке любых
конфигурации, размеров и объёма; формуемость, позволяющую без
расслоения уплотнять смесь выбранными средствами до заданной
степени плотности.
ео ходимые свойства смеси и заданное качество затвердевшего
™ бЬ1ТЬ ДОстигнУты при использовании обычного портлан-
ших тя^ введением в смесь специальных добавок — уплотняю-
Фекта "лост1^яЦИРУЮЩНХ И В03дУХ0В0Влекающих. Наибольшего эф-
определённом введением комплексной добавки, содержащей в
добавки по'.волят таб.'г"1"010-ЬК° Ю пеРечисленных видов. Такие
II.™ ослабляя ° в“®>|™овать на смесь и бетон, усиливая
аола, „о необходимости то или иное действие
90
енных условиях для подземных конструкций целесооб-
В опРедеЛз0вать особые виды бетона, например, шлакощелочные
РазН°"СпХЬ1мербетоныит.п.
бетоны- пил на шлакощелочном вяжущем используют обычные
Для беТ°а0ЛНИТели, а вяжущими служат мелкоразмолотые грану-
11Нертные за енные шлаки и щелочной компонент — содопоташ-
л11рованные д каЛЬЦИНИрОванная техническая, содовощелочной со-
ная смесь, с0^зделия из шлакощелочного бетона отличаются высокой
став.поташ- дОЛГОвечнОстью. Заметим, что стоимость материалов
прочностью ^ения шлакОщелочного бетона вдвое ниже стоимости
для приг0^омпонентов для бетона на обычном цементе.
исходных бетонах в качестве вяжущего применяют полимерные
ВП°ЛИ (различные эмульсии, смолы и т.п.). Это существенно
материаль^ Пр0ЧН0СТЬ на сжатие (до 70-80 МПа) и растяжение
П°ВЬ7МПа) улучшает сцепление с арматурой, значительно повы-
не’проНицаемость и стойкость в агрессивных средах. Одна-
Ша£ТВ“ственная полимербетону повышенная ползучесть ограничива-
К°СВ использование в качестве материала основных несущих
СТ тоукций. Такой бетон целесообразно использовать как состав-
лю часть комбинированных многослойных обделок, сооружаемых в
особо сложных гидрогеологических условиях.
Арматура в железобетонных конструкциях устанавливается для
восприятия растягивающих усилий и усиления бетона сжатых зон.
Арматура, устанавливаемая по данным расчёта, называется рабочей;
устанавливаемая по конструктивным и технологическим соображениям
-монтажной. Монтажная арматура обеспечивает проектное положе-
ние рабочей арматуры в конструкции и более равномерно распределяет
усилия между отдельными стержнями рабочей арматуры. Кроме того,
монтажная арматура может воспринимать обычно не учитываемые рас-
чётом усилия от усадки бетона, изменения температуры и т.д.
Рабочую и монтажную арматуру объединяют в арматурные изде-
лия—сварные и вязаные сетки и каркасы, которые размещаются в
опалубке перед заполнением её бетоном.
Выбор арматурной стали производят в зависимости от типа конст-
рукции, наличия предварительного натяжения, а также от условий
эксплуатации сооружения. В качестве ненапрягаемой арматуры желе-
зобетонных конструкций преимущественно применяются горячеката-
ная арматурная сталь периодического профиля класса А-Ш и обык-
новенная арматурная проволока диаметром 3-5 мм — Вр-I. Для
поперечной арматуры допускается принимать стержневую арматуру клас-
91
\ II п A-I. Арматуру классов А Ш,А П и А 1 рекомендуется
ть в виде сварных каркасов и сварных сеток; классов A-V
пг« горячекатаную класса A-IV - только для продольное
o iGo'ieii арматуры вязаных каркасов и сеток.
Р Нормативные и расчётные характеристики для основных вида,
стержневой арматуры приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2
Нормативное и расчётное сопротивления и
модуль упругости стержневой и проволочной арматуры
Класс арматуры 1 Нормативное сопротивление Rsh. МПа Расч&гное сопротивление, МПа растяжению Модуль 1 упругости Es, МПа
продольной Rs поперечной и отогнутой Rsx сжатию Rsc
1 A-I 235 225 175 225 210 000
| АЛ1 295 280 225 280 210000
АЛЙ 390 355 285 355 200000
I А-ШиАт-ШС 390 365 290 365 200000
i A-IV и Ат-IVC 590 510 405 400 190000
вн 1 диаметром.
1 3 410 375 270 375
1 4 405 365 265 365 170000
! 5 305 360 260 360
Набрызгбетон представляет собой высокопрочный быстротвер-
деющии бетон, получаемый в результате нанесения сжатым воздухом
смеси цемента, песка, щебня (гравия), воды и, как правило, добавок
— ускорителей схватывания и твердения. В качестве вяжущего ре-
комендуется применять различные портландцементы свежего помола
или специальные быстросхватывающие цементы. Класс цемента дол-
жен быть не ниже В35.
обьыТ^ на®РЬ13г^етона выполняется аналогично подбору состава
Опняр'/п В сосггвегствии с получением бетона необходимой марки,
ibie тоХФИЧеСКИе СВОЙСтаа набрызгбегона обусловливают дополни-
повышенный па™5? П0дбору его состава. Для набрызгбетона требуется
быть высоким тя Дцемента’ содержание крупного заполнителя не может
к как возрастает величина отскока, и слишком низ-
92
- как преобладание в смеси мелкого заполнителя снижает эффект
к11М?аКания материала при его нанесении.
^б°В оинствам набрызгбетона как материала для устройства крепи
К Д нь1х сооружений относят: отсутствие опалубки, непрерывность и
лодзеМ ^иень механизации процесса возведения крепи, проникнове-
ВЬ,СОКУ ешины грунтового массива и омоноличивание слоя грунта на
НИе В с крепью, меньшую трудоёмкость по сравнению с возведением
к°нтаК ой бетонной обделки с применением опалубки.
М°ИЛдостатками набрызгбетона являются: значительные потери бе-
Й смеси при нанесении струёй сжатого воздуха (отскок); высо-
т0Нг1°пылённость рабочей зоны в процессе нанесения бетонной сме-
КаЯ ависимость качества крепи от квалификации оператора.
СИ’Набрызгбетон является, как правило, составной частью комбиниро-
обделок тоннелей, сооружаемых горным способом с раскры-
"ем выработки по частям, и используется в сочетании с анкерной и
™ чной крепью в широком диапазоне инженерно-геологических усло-
вий— в грунтах естественной влажности или слабо обводнённых.
В Спюлефибробетон (дисперсно-армированный бетон) представляет
собой мелкозернистый бетон с включением хаотично расположенных
армирующих элементов в виде отрезков тонкой стальной проволоки,
пластинок, стружки и т.п. Твердение бетона с введёнными в него
фибрами происходит в естественных условиях, что приводит к каче-
ственному изменению его свойств в зонах, прилегающих к фибре.
Микротвёрдость цементного камня в зоне контакта в 1,5-2 раза выше
по сравнению с существующим показателем в основном объёме бето-
на. При разрушении цементного камня находящиеся в нём стальные
волокна принимают усилия на себя. То же происходит и при появле-
нии первых мелких трещин. Происходит процесс перераспределения
усилий от цементного камня к стальной фибре. По сравнению с обыч-
ным бетоном сталефибробетон обладает повышенной прочностью на
изгиб (в 2-2,5 раза) и на сжатие (на 15-20%).
Стальная фибра изготавливается путём рубки проволоки, резки
стального листа, механической обработки стальных заготовок, вытя-
гивания из зеркала расплава. Оптимальные размеры фибры устанав-
ливаются в зависимости от состава смеси, технологии её приготов-
ления и укладки, требований прочности. В практике подземного
строительства используются фибры диаметром от 0,01 до 0,9 мм
длиной 20-65 мм. Поперечное сечение круглое, овальное, часто пе-
риодического профиля с прямой или искривленной продольной осью,
роволочки имеют насечку, шероховатую поверхность.
93
г
Содержание фибры в бетоне колеблется в широких пределах от0<
до 8 % от объёма, но, как правило, не превышает 30 кг на 1 м3 смеси
Монолитная обделка из сталефибробетона создаётся методом на^
брызга бетонной смеси с фибрами на поверхность выработки, иЛи
прессованием в опалубке при щитовом способе проходки. Сталефиб.
робетон следует считать перспективным материалом для изготовления
сборной блочной обделки подземных сооружении. Изготовление эле-
ментов сборной обделки без связей растяжения из сталефибробетона
позволяет отказаться от стержневого армирования блоков. С такой
обделкой пройдены участки тоннелей метрополитенов в Норвегии,
Италии и Германии. Положительные результаты получены на опыт-
ном участке московского и петербургского метрополитенов.
Метт является одним из наиболее совершенных материалов для
тоннельных конструкций, так как обладает высокой прочностью, дол-
говечностью, огнестойкостью, хорошо поддаётся обработке, что по-
зволяет получать изделия высокой точности. Лёгкие элементы метал-
лических обделок упрощают выполнение транспортных операций и
монтажных работ в стеснённых условиях подземного строительства.
Однако для изготовления элементов тоннельных обделок металл при-
меняется достаточно ограничено в силу того, что является дефицит-
ным и дорогостоящим.
Для обделок перегонных и станционных тоннелей применяют чу-
гунное (а в зарубежной практике и стальное) литьё, прокатную сталь
различных профилей и типоразмеров, а также готовые металлические
изделия (метизы). Все сорта металлов и метизов должны удовлетво-
рять требованиям соответствующих ГОСТов. Чугунное и стальное
литьё применяют в основном для тюбингов (ребристые сегменты
кольцевой сборной обделки). Литые чугунные плиты и листовую
сталь используют в качестве гидроизоляции, закрепляя на внутренней
поверхности железобетонных элементов сборной или монолитной
обделки. Из листовой стали толщиной 60-20 мм создают сварные
внутренние несущие конструкции колонных станций глубокого зало-
жения при значительных нагрузках на обделку.
На отечественных метрополитенах используют тюбинги, которые
изготавливают из серого чугуна марок СЧ 20. Серый чугун отлича-
носткня^14 Устойчивостью против коррозии, имеет большую проч-
плохо соппптИе 0 МПа). Однако серый чугун достаточно хрупок и
Более высоким^6™ РаСТЯГИВающим напРяжениям (60-70 МПа),
стяжению обпя пЯХаРаКТерИСТИКами и ос°бенно сопротивлением pa-
fl ет высокопрочный чугун с шаровидным графитом
94
перлитной структуры марок ВЧ 50-2 Ви АЛ
сопротивления высокопрочного чугу’ I60'2 и ВЧ 70-3 Раец-
выше, чем серого чугуна. у У а на растяжение в 2 5 Д НЬ1е
Листовую сталь, обладающую достаточной ’
ностью. хорошей свариваемостью испоив Юностью и ппя^
бинированных обделках. ’ Ользуют в многослойн ЛаСТИч‘
Из листовой и прокатной стали изгони
коробки. Скрепляя эти блоки дРуг с nnv™ ЛИваЮт пустотелые к
я. а за™ заполняют поло ЛХХХ'Х
Условиям работы подземных констру^^ОИ ®етодной смесью'
соответствуют малоуглеродистые ст В б°ЛЬщей степени
0,22%) с пределом текучести до 250 МПа ( °ДерЖа'аие углерода ™
нием разрыву до 370 МПа. 11 и вРеменнь(м сопротивде
ГЛАВА 4
ПУТЕВЫЕ СООРУЖЕНИЯ
МЕТРОПОЛИТЕНОВ
4.1. ПЕРЕГОННЫЕ
ТОННЕЛИ
Перегонные тоннели
предназначены для разме-
щения главных путей в
подземной части линии
метрополитена. В зависимости от числа путей, которые предлага-
ется разместить в одном тоннеле, он может быть однопутным,
двухпутным и т.д. Однопутные перегонные тоннели предназначены
для движения поездов в одном направлении. В двухпутном тонне-
ле расположены пути обоих направлений. Большее число путей в
одном тоннеле иногда размещают на линиях мелкого заложения
для пропуска на каком-либо участке поездов разных линий. На-
пример, в Берлине и в Нью-Йорке на некоторых линиях метропо-
литена в одном тоннеле расположены пути трех, а иногда четырех
линий. В большинстве случаев в этих тоннелях проходят пути
обычной и экспрессной линий.
При закрытом способе работ, независимо от глубины заложения в
слабоустойчивых грунтах, предпочтение отдают имеющим меньшие
размеры однопутным перегонным тоннелям, которые, как правило,
сооружают с помощью проходческих щитов. В более благоприятных
инженерно-геологических условиях (в скальных и полускальных грун-
тах) тоннели сооружают горным способом, и в этом случае предпоч-
тение может быть отдано более экономичному с точки зрения площади
сечения и эксплуатационных расходов двухпутному тоннелю.
При открытом способе работ целесообразно расположить пути в
двухпутном тоннеле, поскольку для сооружения двухпутного тоннеля
разрабатывают один котлован.
Решение вопроса о двух однопутных тоннелях на перегоне или
одном двухпутном зависит в значительной степени от взаимного рас-
п^те^ и Платформ на станции. Так, очевидно, что двухпуг-
с б Л™" ™ннели ^лучшим образом соответствуют станции
целесопбпят ПлатФ°Рмами>к станции же с островной платформой
&„° "°Д0И™ даумя «опутными тоннелями.
’ тип перегонного тоннеля сохраняется без изменения
96
станции. Однако в пределах одного перегона два од-
оТ станции Д^ могут перейти в один двухпутный. Это может про-
н0путныхт0 сл е, если перегон связывает станции, имеющие раз-
изойти В том платфорМ, либо если на трассе меняется способ работ
ЛИЧНЬ мень^грунтовых условий или характера застройки на поверх-
ности землИба с00ружения тоннеля зависит и профиль его поперечного
°7сп°с тоннель предполагается сооружать закрытым способом,
учения. специфики производства работ при этом способе и опти-
то исходя статической работы обделки, тоннелю придают круго-
мальньМ сводчатую (рис. 4.2) форму. Наиболее распростране-
вую (РИС' V
4.1. Однопутный перегонный тоннель метрополитена
очертанием поперечного сечения
с круговым
97
Рис. 4.2. Однопутный перегонный тоннель метрополитена со сводчатым
очертанием поперечного сечения
но круговое очертание. Такая форма наилучшим образом отвечает усло-
виям работы обделки тоннеля в слабых, неустойчивых и водоносных
грунтах, оказывающих значительное всестороннее давление, и соответ-
ствует очертанию проходческих щитов, имеющих, как правило, цилин-
дрическую форму. Круговой профиль сечения экономичен при соору-
жении однопутных тоннелей. Тем не менее, на многих метрополитенах
мира круговому профилю отдают предпочтение при сооружении закры-
тым способом двухпутных тоннелей. Особенно значительна доля таких
тоннелей на метрополитенах Франции (рис. 4.3), где значительная часть
станций имеет боковые платформы. Более экономично для двухпутных
тоннелей сечение в форме эллипса. Такую форму сечения имеют ДРУХ'
путные тоннели в Марселе. В Японии щитами со спаренными рабочими
органами сооружают перегонные тоннели бинокулярной формы попереч-
ного сечения (рис. 4.4). Конструкции щита и обделки позволяют при
проходке плавно изменять взаимное расположение перегонных тон-
98
4 3 Поперечное сечение двухпутного перегонного тоннеля
пс' ' Парижского метрополитена
Рис. 4.4. Двухпутный перегонный тоннель бинокулярной формы сечения
(Япония)
мелей от горизонтального к вертикальному в стесненных условиях стро-
ительства (рис. 4.5).
пЛРИТ₽Ь1Т0М спосо^е работ перегонные тоннели целесообразно
ять более экономичного прямоугольного сечения (рис. 4.6).
99
Рис. 4.5. Изменение взаимного расположения путей в плане и профиле
при щитовой проходке двухпутного тоннеля бинокулярной формы
сечения:
1 — здания; 2 — свайный фундамент; 3 — городские подземные
коммуникации; 4 — двухпутный тоннель метрополитена
Рис. 4.6. Однопутный перегонный тоннель мещропо
формы сечения Ли,пена прямоугольной
100
4.2. ВНУТРЕННЕЕ
ОЧЕРТАНИЕ ОБДЕЛОК^
ПЕРЕГОННЫХ ТОННЕЛЕЙ
Установив форму попе-
речного сечения перегонного
тоннеля, определяют мини-
мальные размеры внутренне-
го очертания его обделки.
Зги размеры зависят от габарита подвижного состава, обращающегося на
линиях метрополитена, и соответствующего ему габарита приближения
строений. На отечественных метрополитенах габариты приближения строе-
ний установлены в соответствии с формой поперечного сечения перегонно-
го тоннеля (см. п. 1.3). Для тоннелей кругового профиля сечения принят
габарит приближения строений «Смк», для прямоугольного — «Смп» (С—
строения,м — метро, к — круговое очертание, п — прямоугольное
очертание). По действующим нормативам габариты «Смк» и «Смп» дей-
ствительны также для кривых участков пути радиусом 200 м и более.
При назначении размеров внутреннего контура обделки стремятся
плавно описать контур габарита с максимальным к нему приближе-
нием. При этом необходимо предусмотреть зазор Aj = 100 мм на
возможные отклонения внутреннего очертания реальной обделки от ее
проектного контура при возведении конструкции, а также возможные
деформации при нагружении. С учетом этого минимальный внутрен-
ний диаметр обделки перегонных тоннелей кругового очертания на
отечественных метрополитенах принят равным 5100 мм (рис. 4.7 а).
На метрополитенах мира внутренний диаметр однопутных перегон-
ных тоннелей весьма значительно различается по величине. Так, в Вели-
кобритании он равен 3,57 м, в Германии — 6,2 м, во Франции — 4,64 м,
в Японии — 4,3 м. Размеры сечения перегонного тоннеля могут раз-
личаться и на разных линиях одного города. Одна из новых линий
метрополитена Токио длиной 28,8 км с 26 станциями запроектирована
с уменьшенным габаритом подвижного состава (2,5x3,15 м вместо
2,8x4,1 м). В результате поперечное сечение однопутного перегонного
тоннеля в свету уменьшилось примерно на 50 % по сравнению с эк-
сплуатируемыми линиями, а объем станционных конструкций сокра-
тился на 30-40 %.
Внутренние размеры обделок прямоугольного очертания принима-
ют таким образом, чтобы поверхность обделки отстояла от габарита
приближения строений Смп на величину Д2= 50-s-l 50 мм. Указанные
значения Д2 принимают в зависимости от типа конструкции и условий
ее работы (рис. 4.7 б).
Те же требования сохраняются и для обделок перегонных тонне-
лей, сооружаемых горным способом, имеющих сводчатую форму
101
сечения. При этом внутреннее очертание обделок должно соответ-
ствовать характеру нагрузок, а, следовательно, — инженерно-геоло-
гическим условиям, в которых сооружается тоннель. Практика про-
ектирования определила ориентировочные границы геологических
условий, в которых может быть принято то или иное очертание обдел-
ки и выработала некоторые правила построения их контура. Основны-
ми из этих правил являются плавное изменение оси обделки и ее
подъемистая подковообразная форма при преобладании вертикальных
нагрузок. Внутренний контур обделки сводчатого очертания устанав-
ливают путем подбора радиусов 7?,, Rv .. .R.n соответствующих этим
радиусам центров (рис. 4.7 в, г).
Рис. 4.7. Внутреннее очертание круговой (а), прямоугольной (6)
сводчатой (в, г) обделок перегонного тоннеля- U
1 — контур габарита Си ,- 2 — ось обделки; 3 — уровень головки
— контур габарита Сип; 5 — ось габарита С Рельсов; 4
102
размеры внутреннего контура обделки двухпутного тоннеля ус-
.^аявают, располагая по осям смежных путей два габарита при-
ближения строений. Минимальное расстояние между осями габари-
тов (междупутье М) на прямых участках пути и кривых радиусом
500 м и более составляет 3,4 м.
Контур обделки должен быть замкнут обратным сводом или лот-
ковой плитой. Внутреннее очертание нижней части обделки задают с
учетом особенности верхнего строения пути.
Внутреннее очертание обделки следует принимать однотипным по
всей длине перегона. Это способствует стандартизации механизмов и
оборудования. Изменение внутреннего очертания обделок может быть
обусловлено только резким изменением инженерно-геологических
условий или способа сооружения тоннеля.
Конструктивные решения обделки перегонных тоннелей тесно свя-
заны с инженерно-геологическими условиями и градостроительными
особенностями на трассе. Однако в первую очередь конструкцию
обделки определяет способ сооружения тоннеля.
4.3. КОНСТРУКЦИИ
ОБДЕЛОК ПЕРЕГОННЫХ
ТОННЕЛЕЙ,
СООРУЖАЕМЫХ
ЗАКРЫТЫМ СПОСОБОМ
4.3.1. ОБДЕЛКИ ИЗ
МОНОЛИТНОГО БЕТОНА
И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
Обделки из монолитного
бетона и железобетона при-
менимы в основном в тех
случаях, когда перегонные
тоннели метрополитена со-
оружают горным способом.
Пластичное состояние бето-
на в процессе укладки дает
возможность применять его
в конструкциях любой фор-
мы и размеров. Появляется
возможность возводить тон-
нельную обделку по частям по мере раскрытия поперечного сечения
выработки, устраивать сложные сопряжения с другими сооружениями
на трассе. Конструкции из монолитного бетона и железобетона позволя-
ют легко приспосабливаться к различным условиям строительства без
существенного изменения технологического процесса. Несущей способ-
ностью обделки варьируют за счет изменения ее конструктивной формы,
размеров сечения или посредством армирования.
103
Перегонные тоннели первой очереди строительства Московского
метрополитена в сложных инженерно-геологических и гидрогеологи-
ческих условиях сооружались горным способом с обделкой из мо-
нолитного бетона. Внутренняя оклеенная гидроизоляция поддержива-
лась железобетонной рубашкой. Многолетняя эксплуатация этих
тоннелей показала надежность и долговечность таких обделок. Одна-
ко техника и технология проходческих и бетонных работ того време-
ни не позволяли развить высокие темпы сооружения тоннелей, об-
делки были громоздкими и трудоемкими (рис. 4.8 а).
Современный уровень отечественного метростроения позволил
внедрить на метрополитенах страны в скальных и полускальных
грунтах различной степени трещиноватости обделки из монолитного
бетона на базе высокопроизводительной техники и новых техноло-
гий. Этому способствует использование горнопроходческих ком-
байнов, внедрение технологии NATM. Для монолитных обделок
разработаны эффективные составы высокопрочных бетонов повы-
шенной водонепроницаемости.
Тип обделки из монолитного бетона и железобетона определяется
формой и характерными размерами ее поперечного сечения. На вы-
бор типа такой обделки влияют многочисленные факторы, которые
могут отличаться значительной изменчивостью по трассе тоннеля. К
таким факторам относятся глубина заложения тоннеля, прочностные
и деформативные характеристики грунта, характер и степень трещи-
новатости грунтового массива, степень его обводненности. Различ-
ные комбинации этих факторов требуют почти в каждом случае ин-
дивидуального подхода при проектировании конструкции обделки из
монолитного бетона.
В необводненных слаботрещиноватых скальных грунтах с коэф-
фициентом крепости по Протодьяконову f = 8+10, когда при проход-
ке прогнозируются незначительные по объему обрушения грунта,
приуроченные к сводовой части выработки, нет необходимости бето-
нировать обделку по всему периметру. В этом случае достаточно
возвести несущую конструкцию в виде полого свода, опертого на
грунт (рис. 4.8 б). Стены выработки предохраняет от выветривания и
местных отслоений грунта облицовка из набрызгбетона толщиной
5+10 см. Свод может быть постоянной или переменной жесткости В
последнем случае, увеличивая высоту рабочего сечения свода от
замка (Я = 200+300мм) к пятам (Нп = 400+500мм), добиваются боль-
шей устойчивости конструкции и снижения напряжений в грунте под
пятами свода. Как правило, пяты свода наклонены к горизонту под
угЛ0М « = 15+20°, чтобы равнодействующая усилий в пяте свода была
направлена в глубь грунтового массива. Для повышения устойчиво-
сти пят свода целесообразно устроить выступы-бермы шириной
0,2-0.3 м.
В менее устойчивых трещиноватых скальных грунтах (f = 6+8) несу-
щей конструкцией необходимо закрепить выработку по всему периметру
и обделка приобретает форму подъемистого свода (рис. 4.8в). В сводо-
вой части толщину обделки принимают Я в =300+350мм. Для уменьше-
ния толщины стен в обделке на уровне пят свода устраивают уширение
(рис. 4.8 г). По мере снижения прочностных характеристик грунта (f<4)
п возрастания как вертикального, так и бокового давления на обделку
I 6i
В)
5
а
э
Рис. 4.8. Обделки однопутных тоннелей из монолитного бетона:
а — первой очереди Московского метрополитена; б—пологий свод,
опертый на грунт; в, г, д — подъемистый свод: 1 — железобетонная
рубашка; 2 — обделка из монолитного бетона; 3 — набрызгбетон; 4 —
бетон жесткого основания пути; 5 — контур габарита Сж
105
Г)
2
104
стенам и лотковой части обделки придают криволинейное очертание
(рис. 4.8 с)). Обратный свод предотвращает смещение стен под дей-
ствием бокового давления, распределяет вертикальное давление на
большую площадь и воспринимает давление снизу.
Кроме приведенных наиболее характерных конструкций обделок
перегонных тоннелей из монолитного бетона существуют, строятся и
проектируются другие, особенности которых связаны с конкретными
условиями строительства.
Так, в трещиноватых малоустойчивых скальных и полускальных
грунтах в зарубежной практике тоннельного строительства находит
применение комбинированная обделка, которая по имени автора тех-
нологии ее создания носит название крепь Бернолъда. Такая обделка
сочетает функции временной и постоянной крепи.
Конструктивно крепь представляет собой арматурно-опалубочные
щиты, установленные по контуру выработки с зазором 150+200 мм и
забетонированные в качестве листовой арматуры (рис. 4.9). Каждый щит
выполнен из стального листа толщиной 2+3 мм, в котором штамповкой
Рис. 4.9. Обде лка с армооналубочными щитами Бернолъда (а) и ф
щипюв (б): Фрагмент
1 — контур габарита Cv.: 2 — перфорированный лист; 3_моноч
бетон: 4—набрызгбетон; 5 — участки перекрытия соседних щитов-6U
монтажный штырь ’
106
г ,1зованы прорези и местные изгибы. Перфорированные таким обра-
°ом щиты закладывают за монтажные арки-кружала. Пространство меж-
щитами и поверхностью выработки заполняют пластичной бетонной
смесью, которая в процессе вибрирования проникает в прорези листов
и омоноличивает листовую опалубку, обеспечивая прочное сцепление
ее с бетоном по всей поверхности контакта. После окончания бетонных
работ внутреннюю поверхность созданной таким образом монолитной
железобетонной обделки с листовой арматурой покрывают слоем на-
брызгбетона в качестве антикоррозийной защиты.
Обделку из монолитного бетона возводят и при щитовом способе
проходки. В этом случае ее называют монолитно-прессованной обдел-
кой. так как она образуется путем обжатия свежей бетонной смеси,
уложенной за кольцевую опалубку. Обжатие производят усилиями
гидроцилиндров щита в направлении оси тоннеля. Известны предло-
жения прессовать бетонную смесь в радиальном направлении. При-
оритет в разработке комплекса механизмов и технологии возведения
монолитно-прессованной обделки для сооружения перегонных тонне-
лей принадлежит отечественным специалистам.
К достоинствам монолитно-прессованной обделки относится воз-
можность ее применения в широком диапазоне инженерно-геологи-
ческих условий — в любых грунтах естественной влажности, спо-
собных оказать отпор бетонной смеси в процессе ее обжатия. Такая
обделка имеет плотный контакт с окружающим грунтом, способ-
ствуя более благоприятному статическому взаимодействию системы
«обделка - грунт» и существенно уменьшая осадки земной поверх-
ности. В этом случае также отпадает необходимость первичного и
контрольного нагнетания цементного раствора за обделку, и исклю-
чаются работы по гидроизоляции стыков, присущие сборной обдел-
ке. Таким образом, все проходческие работы сосредотачиваются в
зоне забоя. Проходческий комплекс оставляет за собой тоннель, пол-
ностью подготовленный к монтажу постоянных устройств и укладке
верхнего строения пути метрополитена (рис. 4.10). Такая технология
снижает трудоемкость работ по сравнению с сооружением тоннеля
со сборной обделкой на 15-5-20 %, а экономия металла на 1 пог.м
тоннеля достигает 200 кг. Разработанные в настоящее время механи-
зированные щитовые комплексы для проходки тоннелей метрополи-
тена позволяют получить монолитно-прессованную обделку толщи-
ной 250-5-350 мм.
Существенным недостатком монолитно-прессованной обделки
является низкая трещиностойкость неармированного бетона и, как
107
Рис 4.10. Обделка перегонного тоннеля из монолитно-прессованного
бетона:
а — общий вид; б — конструкция
следствие, ее водопроницаемость. Это обстоятельство сужает область
применения таких обделок. Применение фибробетона существенно по-
вышает трещиностойкость монолитно-прессованной обделки. Одним
из путей решения проблемы можно считать предложение создать на
базе существующей технологии двухслойную бетонную обделку с
промежуточной гидроизоляцией. Внешний слой такой обделки вы-
полнен из монолитно-прессованного бетона и служит основной несу-
щей конструкцией, воспринимающей горное давление. На его внут-
Ю8
п0Ю поверхность механизированным путем нанесена мастичная
Р шмерная изоляция. Внутренний слой обделки, поддерживающий
1|0дООИЗоляцию, воспринимает гидростатическое давление и нагрузку
от постоянных коммуникаций метрополитена.
Обделки из монолитного железобетона в силу стесненных усло-
вий выполнения арматурных работ, и, как следствие, их значитель-
ной трудоемкости, можно рекомендовать только для двухпутных
тоннелей, сооружаемых на участках со значительным горным дав-
лением, или на метрополитенах, расположенных в сейсмически ак-
тивных районах.
4.3.2. КОМБИНИРОВАННЫЕ
ОБДЕЛОКИ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
НАБРЫЗГБЕТОНА
В зависимости от ин-
женерно-геологических
характеристик грунтового
массива при сооружении
перегонных тоннелей мо-
гут быть применены раз-
личные конструкции об-
делок с использованием набрызгбетона (рис. 4.11):
набрызгбетонное покрытие;
набрызгбетонное покрытие в сочетании с железобетонными или
сталеполимерными анкерами;
набрызгбетонное покрытие в сочетании с металлическими арками;
двухслойная обделка, включающая первичную набрызгбетонную
комбинированную обделку и вторичную из монолитного бетона.
Во всех указанных типах обделок набрызгбетон наносится по
металлической сетке.
• Набрызгбетонное покрытие. В слаботрещиноватых скальных
грунтах возможны местные небольшие по объему отслоения и выва-
лы. В этих условиях достаточно создать облицовочную обделку тол-
щиной 50ё70 мм, повторяющую очертания контура выработки.
В грунтах средней крепости (f = 6^-8) набрызгбетоном заполняются
углубления и сглаживаются резкие выступы на поверхности выработки
с целью рассредоточения напряжений на ее контуре. В этом случае на-
брызгбетон наносят двумя-тремя слоями, и толщина обделки в уг-
лублениях достигает 100-5-120 мм (рис. 4.11а). Для создания несущей
конструкции толщину обделки можно увеличить до 150 мм, или вы-
полнить с переменным сечением в виде ребристой конструкции. Та-
кая конструкция образована из чередующихся по длине тоннеля полос
109
шириной L - 0.5^0.8м с различной толщиной слоя (рис. 4.} 16) даль
нейшее повышение несущей способности набрызгбетонной обделки за
счет увеличения ее толщины нецелесообразно.
Рис 4.11. Конструкции обделок перегонного тоннеля метрополитена из
набрызгбе тона (а. б) н комбинированных с анкерами (в) и арками (г):
I__контур габарита Сих.' - анкеры, 3 металлическая сетка; 4 —
решетчатые арматурные арки
НО
. Набрызгбетонное покрытие в сочетании с железобетонны-
ми или сталеполимерными анкерами. В сильнотрещиноватых
скальных и полускальных грунтах следует перейти на комбиниро-
ванную обделку. Такая обделка состоит из слоя породы, укреплен-
ного анкерами, и набрызгбетона (рис. 4.11в). Каждый элемент об-
ie.iKii выполняет определенную функцию, а в комплексе создается
конструкция, способная обеспечить устойчивость выработки в силь-
но нарушенных скальных грунтах. Анкеры, соединяя отдельные слои
грунта между собой, повышают сцепление и трение между блоками
трещиноватого грунта. В результате этого вблизи контура выработки
создается несущий грунтовый свод, способный воспринять давле-
ние вышележащих грунтов. Набрызгбетон омоноличивает грунт,
прилегающий к контуру выработки, препятствует его выветриванию
п воспринимает значительную часть горного давления.
• Набрызгбетонное покрытие в сочетании с металлическими
арками. В раздробленных полускальных и в слабо устойчивых грун-
тах в сочетании с набрызгбетоном целесообразно применить арочную
крепь (рис. 4.11 г). В этом случае эффективнее использовать решет-
чатые сварные арки из арматуры периодического профиля. Это обес-
печивает меньший расход металла, лучшее качество омоноличивания
арок при нанесении набрызгбетона и, как следствие, высокую несу-
щую способность комбинированной крепи. Набрызгбетон наносят
слоями толщиной 50-4-150 мм в качестве выравнивающего слоя и
затяжки между арками. В сильно нарушенных породах толщина по-
крытия увеличивается до 250 мм, при этом в результате омоноличи-
вания арок создается мощная железобетонная конструкция. При ис-
пользовании комбинированных набрызгбетонных обделок в слабых
грунтах необходимо создавать конструкцию с замкнутым контуром.
На этапе внедрения облегченных конструкций из набрызгбетона
следует предъявлять повышенные требования к изучению прочностных
и деформ ативных характеристик окружающего выработку грунтового
массива. Необходим тщательный анализ его структурного строения
(степени трещиноватости, частоты и ориентировки трещин, сцепления и
трения по плоскостям обнажения). Эти данные должны быть полу-
чены не только на стадии инженерно-геологических изысканий, но,
что особенно важно, в процессе проходки. После каждой заходки
нужен тщательный осмотр выработки и обделки, фиксация возмож-
ных ее повреждений и детальный анализ причин, вызвавших эти
повреждения. Эти материалы должны являться основными данны-
ми, подтверждающими целесообразность применения предлагаемой
111
проектом набрызгбетонной обделки или служить исходными доку,
ментами для внесения необходимых изменений в конструкцию.
• Двухслойные комбинированные обделки. В мировой прак-
тике строительства метрополитенов на участках, где перегонные
тоннели проходят в грунтах средней крепости и слабых (например,
в песчанистых или глинистых сланцах, а также в песчано-гравели-
стых отложениях), широко используют двухслойные комбинирован-
ные обделки, возводимые по технологии новоавстрийского метода
сооружения тоннелей (NATM). Обделку возводят поэтапно. По мере
раскрытия выработки ее кровлю и бока крепят набрызгбетоном в
сочетании с анкерами или арками. Выполняя функции временной,
эта крепь в последующем входит составной частью в постоянную
обделку тоннеля, и поэтому ее называют первичной обделкой. Яв-
ляясь достаточно податливой, набрызгбетонная крепь хорошо де-
формируется, не допуская расслоений грунта на контуре выработки,
в результате чего снижается контактное давление на конструкцию.
После затухания деформаций первичной обделки на достаточном
удалении от забоя к ее поверхности прикрепляют полотна гидроизо-
ляции и возводят внутреннюю несущую конструкцию из монолитно-
го бетона, используя передвижные механизированные опалубки.
По технологии NATM с устройством промежуточной (между на-
брызгбетоном и бетонной обделкой) пленочной гидроизоляции постро-
ен перегонный тоннель Московского метрополитена на участке между
станциями «Киевская-Парк Победы». Обделки, возведенные по техно-
ло1 ии NATM, были успешно применены на строительстве метрополи-
тенов в Милане, Мюнхене, Вашингтоне, Вене и других городах мира.
Так, в Вашингтоне впервые в американской тоннельной практике но-
воавстрийский метод был применен в 1983 г. на строительстве участ-
ков перегонных тоннелей, расположенных в слабоустойчивых кварце-
вых слюдянистых сланцах и выветрелых гнейсах (рис 4 12)
Первичная обделка (временная крепь) выполнена из набрызгбетона
толщинок 100-150 мм. и железобетонных анкеров миной 1 6 м Ан-
керы установлены с шагом от 1,5 до 3 м. дм герметизации’тоннеля
к слою набрызгбетона при помощи шпилек срез„новь,ми дисками
прикреплен войлочный фильтр и к этим дискам приварены лиеты по-
лихлорвинила толщиной 1,5 мм. Вторичная (постоянная) обяХя вы
полнена из монолитного бетона толщиной 250-300 мм Пеп А
на этих участках предполагалось вести работы традиции )ИачалЬН°
ным способом с временной крепью из стальных арок и об^ У<^УП'
монолитного железобетона толщиной 350 мм. Делкои из
112
Рис. 4.12. Комбинированная
обделка перегонного
тоннеля метрополитена
Вашингтона:
I — железобетонные ан-
керы; 2 — набрызгбетон;
3 — азе ночная гидро-
изоляция; 4 — обделка из
монолитного бетона
4.3.3. СБОРНЫЕ ОБДЕЛКИ Сборные обделки пере-
гонных тоннелей имеют кру-
говую форму в поперечном сечении. Обделку монтируют из ряда вплот-
ную установленных колец, которые собирают из чугунных или железо-
бетонных элементов заводского изготовления. Круговая форма обделки
обеспечивает минимальное количество типоразмеров взаимозаменяемых
элементов, хорошо воспринимает всестороннее или близкое к нему
горное давление, удобнее для конструирования проходческих щитов.
Специфика производства работ при закрытом способе сооруже-
ния тоннелей и сложный характер работы сборных обделок во вза-
имодействии с окружающим грунтом, свойства которого изменяют-
ся в широких пределах, привели к появлению чрезвычайно большого
числа разнообразных типов таких обделок. Это разнообразие в зна-
чительной степени обусловлено и традициями метростроения, свой-
ственными для той или иной страны.
Тип сборной обделки помимо материала, формы и размеров по-
перечного сечения определяется еще и такими показателями, как ко-
личество элементов в кольце, их размеры, а также число типов эле-
ментов. При этом во всем многообразии существующих типов
сборных обделок кругового очертания можно выделить существен-
ные конструктивные признаки, которые позволяют разделить их на
Две основные группы. Такими конструктивными признаками являют-
ся: форма рабочего сечения элемента, составляющего кольцо, и ха-
рактер связей между элементами в кольце.
113
По этим признакам сборные обделки перегонных тоннелей метро-
политена разделяют на тюбинговые обделки и обделки блочные.
Тюбинговая обделка состоит из колец, смонтированных из от-
дельных элементов — тюбингов. Тюбинг представляет собой цилин-
дрический сегмент с двумя и более круговыми и радиальными реб-
рами жесткости. Тюбинги изготавливают из чугуна, железобетона,
реже — из стали. Характерным признаком тюбинговой обделки
является наличие болтовых соединений, обеспечивающих жесткую
связь элементов в кольце, т.е. такую связь, которая гарантирует в
стыке равномерную и непрерывную передачу усилий от одного эле-
мента к другому, включая изгибающие моменты.
Блочная обделка состоит из колец, смонтированных из железо-
бетонных элементов — блоков. Блоки работают в основном на сжа-
тие. так как при монтаже блоков в кольцо не предусмотрено их
жесткое соединение друг с другом. Наоборот, стремятся конструк-
тивно выполнить стык таким образом, чтобы опирание блоков в сты-
ке приближалось к шарнирному. Таким образом, блочная обделка
практически исключает передачу изгибающего момента в стыках.
Это дает возможность, варьируя числом блоков в кольце и конструк-
цией стыков, сводить до минимума действие изгибающих моментов
в обделке, обеспечивая работу бетона преимущественно на сжатие.
При проектировании сборных обделок перегонных тоннелей необ-
ходимо соблюдать следующие требования:
экономно расходовать основные строительные материалы и, в
первую очередь, металл;
выбирать оптимальные в технико-экономическом отношении кон-
структивную схему и сечения элементов, обеспечивающие равномер-
ное распределение усилии от заданных нагрузок и воздействий без
лишнего запаса несущей способности одних узлов или элементов
обделки и недонапряжения других;
максимально применять унифицированные конструкции с мини-
мальным числом типоразмеров взаимозаменяемых элемент™-
соблюдать принцип поточного изготовления элементов обделки и
их крупноблочный монтаж с максимальной механизацией o'Zv
предусматривать высокотехнологичные coenvmo pavui,
в поперечном сечении тоннеля, так и по его эпементов как
наименьшую трудоемкость их выполнения; ’ ° еспечивающие
добиваться герметизации тоннеля при любых-
ныхвод; ,хРежимах подзем-
исключать возможность появления дефектов от „
и воздействия про-
114
1ьных усилий гидроцилиндров проходческого щита и технологи-
ческого оборудования;
выполнять требования государственных стандартов, инструкций и
•технических условий.
Принятые в проекте конструктивные схемы сборных обделок дол-
жны обеспечить прочность, устойчивость и пространственную неиз-
меняемость как самой обделки, так и ее элементов.
Процесс конструирования сборной обделки перегонного тоннеля
предполагает такую последовательность действий. Вначале, исходя из
габарита приближения строений Смк, принимают внутренний диаметр
обделки, затем устанавливают материал обделки и в соответствии с
его механическими характеристиками определяют форму рабочего
сечения обделки и ее наружный диаметр (то есть толщину блока или
высоту кольцевого борта тюбинга). Далее назначают ширину кольца
по длине тоннеля и производят разбивку кольца на составные элемен-
ты — тюбинги или блоки. Затем определяют способ соединения эле-
ментов в кольцо и колец между собой и назначают основные геомет-
рические параметры элементов. После этого решают вопрос
обеспечения водонепроницаемости обделки.
Завершающим этапом проектирования обделки является стати-
ческий расчет конструкции. Особенностью расчета сборной обдел-
ки является необходимость проверки ее несущей способности на
различных стадиях работы: монтажной — от момента замыкания
кольца до вступления в контакт с окружающим грунтовым масси-
вом, и рабочей или эксплуатационной — после вступления об-
делки в силовое взаимодействие с окружающим грунтовым мас-
сивом. В монтажной стадии расчетом определяются усилия в
кольце от собственной массы и массы опирающегося на кольцо
монтажного оборудования. В рабочей стадии — от действия сил
горного давления, гидростатического напора, сейсмических воз-
действий и т.п. При щитовой проходке тоннеля элементы сборной
обделки должны быть рассчитаны на восприятие усилий от гидро-
Цилиндров щита. Элементы сборной железобетонной обделки до-
полнительно должны быть рассчитаны на стадии изготовления (из-
влечение из опалубки), транспортировки и складирования.
В результате расчетов либо подтверждается область рационального
применения запроектированной обделки, либо вносятся необходимые
коррективы в конструкцию.
• Обделка из чугунных тюбингов (рис. 4.13). В начальный
период отечественного метростроения наиболее распространенными
115
Рис. 4.13. Обделка перегонного тоннеля из чугунных тюбингов
сборными обделками перегонных тоннелей были обделки из чугун-
ных тюбингов. Начиная с 1935 г. и вплоть до 1953 г. они широко
применялись на строительстве линий второй и третей очередей Мос-
ковского метрополитена. Тюбинговая обделка в сочетании со щито-
вой проходкой позволила увеличить темпы строительства тоннелей и
116
шить одну из наиболее сложных задач — гидроизоляция обделки.
Однако высокая стоимость чугунных тюбингов, дефицит металла и
бурное развитие производства сборных железобетонных конструкций
для наземного строительства постепенно вытеснили чугунную обдел-
ку заменив ее в большинстве случаев на сборную железобетонную.
В настоящее время сборные чугунные обделки применяются главным
образом на участках тоннелей с тяжелыми гидрогеологическими
условиями. В относительно благоприятных инженерно-геологических
условиях такие обделки применяют на участках примыкания перегон-
ных тоннелей к сооружениям станционного комплекса, а также в
местах сопряжения обделок тоннелей открытого и закрытого спосо-
бов работ. Чугунные обделки используют во многих случаях и при
сложных пересечениях тоннелями метрополитена автомагистралей,
железнодорожных путей и водных преград.
В соответствии с действующими в стране нормами проектирова-
ния чугунную обделку рекомендуется применять в неустойчивых об-
водненных грунтах. В устойчивых грунтах ее можно рекомендовать
при гидростатическом давлении более 0,1 МПа, а также в необвод-
ненных грунтах, если выше свода или ниже лотка обделки отсутству-
ет достаточная защитная толща водоупорных грунтов.
Каждое кольцо чугунной обделки представляет собой часть ци-
линдрической трубы, состоящей из последовательно собираемых по
мере продвижения забоя колец (рис.4.14 а). Кольца одинакового типа
и размера состоят из элементов коробчатого сечения — тюбингов.
Тюбинг (рис. 4.14 б) — элемент кольца, представляет собой цилинд-
рический сегмент с двумя и более кольцевыми (J) и радиальными (4)
ребрами жесткости, обращенными внутрь тоннеля. Цилиндрический сег-
мент (2) называется спинкой тюбинга, а окаймляющие спинку ребра
жесткости — бортами тюбинга. В бортах тюбингов расположены отвер-
стая (3) для соединения болтами тюбингов в кольцо и колец между собой.
Приведенные ниже рекомендации по проектированию сборной
чугунной обделки основаны на отечественном опыте проектирования
чугунных обделок метрополитена внутренним диаметром 5,1 м. Тю-
бинги такой обделки изготавливают литьем в песчаные формы —
опоки. Для плотного взаимного примыкания тюбингов наружные
поверхности бортов после извлечения из формы подвергают механи-
ческой обработке.
На I и II очередях строительства Московского метрополитена внут-
ренний диаметр обделки был принят 5,6 м в соответствии с действую-
щими в то время габаритами приближения строений. Позднее, в начале
117
JJS
Характеристики чугуны* обделок перегонных тоннелей
Рис. 4.14. Конструкция обделки перегонного тоннеля из чугунных тюбингов:
а. — кольцо обделки; б — общий вид тюбинга; в—рабочее сечение тюбинга
so г требования к габариту изменились, в результате чего стало воз-
можным уменьшить внутренний диаметр обделки перегонного тоннеля
10 5.1 м. Однако промышленный выпуск обделок с внутренним диа-
метром 5,6 м (наружным — 6,0 м) продолжается. Такие обделки ис-
пользуют при устройстве различного рода уширений на перегонах (на-
пример, камер съездов). С такой же обделкой возводят вентиляционные
\злы. дренажные перекачки, переходные коридоры и т.п., сооружают
шахтные стволы.
Наружный диаметр обделки £>н определяется основным парамет-
ром тюбинга — высотой кольцевого борта А6. Высоту борта устанав-
ливают в зависимости от внутреннего диаметра обделки Dbh и тре-
буемой ее несущей способности. В неустойчивых водоносных
грунтах при значительных нагрузках на конструкцию высоту борта
можно принять предварительно h& = (0,034-0,04)£>вн, в устойчивых —
(0.0254-0,03)£>вн. Для чугунных обделок перегонных тоннелей метро-
политена, работающих в условиях значительных нагрузок (до 1,7
МПа при коэффициенте бокового давления грунта Л= 0,64-0,8) высо-
та борта принята 200 мм. В устойчивых грунтах при наличии напор-
ных грунтовых вод высоту борта тюбинга можно уменьшить до
150 мм. Такой тип чугунной обделки называют облегченной.
Ширину кольца тюбинговой обделки в направлении оси тоннеля
«6.» определяют главным образом в зависимости от устойчивости
грунтов и диаметра тоннеля. Чем устойчивее грунт в забое и чем
меньше диаметр обделки, тем больше может быть принята ширина
кольца. В мировой практике при строительстве перегонных тоннелей
метрополитена используют чугунные тюбинговые обделки шириной
от 0,5 до 1,2 м. Заметим, что с увеличением ширины кольца при
одинаковой длине перегона число монтажных единиц, количество
болтов и протяженность стыков, подлежащих гидроизоляции, снижа-
ется. Ширина кольца определяет массу элемента, а следовательно, и
грузоподъемность механизма для монтажа обделки. Исходя из ука-
занных соображений, ширина кольца чугунных тюбинговых обделок
•\ на метрополитенах страны принята 1 м.
После того, как основные параметры кольца обделки установле-
ны, приступают к разбивке кольца по периметру на основные элемен-
ты — тюбинги. Число тюбингов в кольце назначают с учетом техно-
логии их изготовления, удобства транспортировки и монтажа.
Существующая технология изготовления чугунных тюбингов гаранти-
рует качество изделия при длине 2 000 мм. При такой длине тюбинга
и ширине кольца 1 м масса элемента не превосходит 600 кг, что
119
позволяет их легко транспортировать и производить механизирован-
ный монтаж обделки в забое выработки или за проходческим щитом.
Для того чтобы иметь возможность завершить монтаж кольца (зам-
кнуть кольцо) изнутри необходимо как минимум три типа тюбингов:
нормальные Н, оба продольных борта которых направлены радиаль-
но, один ключевой К клиновидной формы сечения и два смежных
С. Смежные тюбинги отличаются от нормальных тем, что их продоль-
ные борта, примыкающие к ключевому тюбингу, скошены.
Тюбинги обделки соединяют друг с другом в кольцо и кольца
между собой болтовыми связями. Болты, устанавливаемые по коль-
цевым бортам, выполняют функцию монтажных соединений. Общее
их число назначают из расчета 4 болта на каждый нормальный и
смежный тюбинг и один на ключевой. Эти болты вступают в работу
лишь при значительных прогибах всей обделки вдоль тоннеля при
резком изменении нагрузок или деформационных характеристик
грунта в основании тоннеля. Кроме того, болты по кольцевым бортам
тюбингов обеспечивают плотное прижатие колец обделки друг к дру-
гу. тем самым за счет трения в кольцевых стыках исключается отно-
сительное смещение колец в вертикальной плоскости («эффект кла-
виш») в слабых водонасыщенных грунтах.
Для увеличения жесткости сборной обделки кольца следует укла-
дывать с перевязкой продольных стыков. Для этого ключевой тюбинг
в монтируемом кольце смещают влево или вправо по отношению к
предыдущему кольцу так, чтобы тюбинги двух соседних колец игра-
ли роль накладок в стыках (см. вид А на рис. 4.14 а).
Болты в продольных стыках являются рабочими и должны быть
рассчитаны на восприятие действующих в кольце усилий. Чтобы не
допустить раскрытия стыков внутрь или наружу кольца под действи-
ем изгибающих моментов переменного знака, эти болты следует рас-
положить в два ряда.
После того, как установлена принципиальная схема сборного
кольца обделки, габаритные размеры составляющих его элементов и
характер связей между ними можно перейти к детальной проработке
конструкции тюбинга.
Прежде всего, уточняют форму и размеры поперечного (рабо-
чего) сечения тюбинга (рис.4.14 в). Для повышения жесткости и
несущей способности обделки, имеющей достаточно большую
ширину кольца, целесообразно площадь и момент инерции тюбин-
га увеличить за счет дополнительного кольцевого ребра, располо-
женного в середине тюбинга.
120
Толщину кольцевых и радиальных бортов, а также среднего пебпв
тюбинга в местах их сопряжения со спинкой назначают из ve? Р
достаточной жесткости соединения и принимают nJ УСЛови»
4=(O.I3*0,I7)/It. Толщина спинки тюбинга в диктуетс?ХпТеЛЬН°
zxz ~=°
сочетаниях нагрузок как плита, защемленная по кон^СвХ^
площадь такой плиты можно уменьшить, если между кольцевыми
бортами тюбинга поставить продольные диафрагмы (7) см.рис. 4.14 б.
Диафрагмы дополнительно будут усиливать жесткость бортов и всего
тюбинга в целом. Это особенно важно при щитовой проходке, когда
в кольцевые борта упираются штоки гидроцилиндров щита.
Диаметр отверстий 3 в продольных и кольцевых бортах тюбингов
следует принять на 3-4 мм больше диаметра болтов, что облегчит
монтажные работы. Обычно для соединения применяют болты
М27х120 из стали марки ВСт 3 кп.
В полускальных грунтах возникающие в нижней части чугунной
обделки изгибающие моменты существенно меньше, чем в ее верх-
ней части. Поэтому обделка, все тюбинги которой имеют одинаковые
параметры рабочего сечения (площадь и момент инерции), в нижней
своей части будет иметь излишний запас прочности. Очевидно, что в
таком случае кольцо целесообразно составить из тюбингов разной
жесткости: верхние тюбинги следует принять более жесткими, а ниж-
ние— облегченными. Облегченные тюбинги отличаются уменьшен-
ной толщиной бортов и среднего кольцевого ребра. Это позволит
снизить расход чугуна в кольце перегонного тоннеля на 10-12 %.
Для производства нагнетания за обделку цементно-песчаного ра-
створа в спинке тюбинга необходимо предусмотреть отверстие (6), в
котором будет закрепляться инъектор.
На заключительной стадии конструктивных проработок чугунной
тюбинговой обделки необходимо продумать вопрос о ее гидроизоляции.
Чугунные тюбинги водонепроницаемы, но сборная обделка про-
пускает воду в тоннель через швы между тюбингами, болтовые от-
верстия и отверстия для нагнетания. Поскольку даже обработанные
резцом поверхности бортов тюбингов не могут предотвратить поступ-
ление воды, то в конструкции тюбинга следует предусмотреть герме-
тизацию стыков. Наиболее простым и эффективным решением явля-
ется устройство фальца (5) по всей длине борта. При монтаже фальцы
колец двух соприкасающихся тюбингов образуют желобок (чеканоч-
ную канавку), в котором размещается гидроизолирующий материал.
121
Болтовые отверстия с внутренней стороны борта должны иметь фаску
для размещения гидроизоляционной шайбы и лучшего ее уплотнения
при затяжке болта. В отверстие для нагнетания ввинчивается метал-
лическая пробка.
Ребристая поверхность лотковой части тюбинговой обделки вы-
нуждает выполнять большой объем работ по устройству откаточных
путей в процессе проходки тоннеля и очистке лотка от строительного
мусора и грязи при бетонировании плоского основания под пути
метрополитена. Отсюда понятно стремление проектировщиков вклю-
чить в состав обделки такие элементы, которые позволили бы полу-
чить готовое основание под верхнее строение пути сразу в процессе
монтажа кольца.
В этом направлении и совершенствовалась конструкция чугунной
обделки. В состав обделки был включен лотковый железобетонный
блок. Этот блок имеет плоскую внутреннюю поверхность (рис. 4.15).
Соединение лоткового бло-
ка с чугунным тюбингом
производится нарезными
шпильками или болтами
диаметром 27 мм. Размер
блока по дуге наружного
радиуса равен удвоенной
длине нормального тюбин-
га, что позволяет сохранить
неизменными размеры дру-
Рис. 4.15. Железобетонный
лотковый блок в чугунной
обделке перегонного тоннеля.
На врезке А:
а — соединение с помощью
нарезных шпилек; б — бол-
товое соединение: 1 —лот-
ковый блок; 2 — нормальный
тюбинг; 3 — нарезная
шпилька; 4 — чугунная пли-та
лоткового блока; 5 — за-
чеканенная канавка; б — болт
тюбингов, составляющих кольцо. Для того чтобы обеспечить пере-
гИХ стыков без взаимного поворота колец, в обделках с плоским
тотком введен еще один тип тюбинга «П». Длина этого тюбинга со-
ставляет половину длины нормального. Его устанавливают поочередно
по разные стороны от лоткового блока. Водонепроницаемость блока
обеспечивается двумя ребристыми чугунными плитами на его плоской
поверхности, которые связаны с арматурным каркасом блока.
Дальнейшее совершенствование чугунной обделки следует ожи-
дать в замене обычного серого чугуна высокопрочным чугуном.
Замена серого чугуна высокопрочным позволяет при одинаковой
несущей способности обделки сократить расход металла до 35-^40 %.
Тюбинги изготавливают из высокопрочного чугуна марки ВЧ по
экологически чистой технологии: литьем в металлические многократ-
но используемые формы — кокильным литьем. По геометрическому
очертанию кольца из серого и высокопрочного чугуна взаимозаменя-
емы. Вес тюбингов кольца из высокопрочного чугуна 3,6 т, что дает
экономию на 1 м тоннеля 1,26 т чугуна (или 34,6 %). Технические
характеристики чугунных тюбинговых обделок перегонных тоннелей
отечественных метрополитенов приведены в таблице на рис. 4.14.
Заканчивая анализ возможных конструктивных решений чугун-
ных тюбинговых обделок, необходимо особо остановиться на том,
каким образом цилиндрическую трубу, составленную из колец по-
стоянной ширины, можно вписать в криволинейные в плане и про-
филе участки трассы. Эта задача может быть решена двумя путями.
В одном случае обделка тоннеля возводится с применением клино-
видных (угловых) колец, различное расположение которых между
нормальными кольцами обделки позволяет вести трассу тоннеля по
кривым разных радиусов и направлений. В другом варианте между
нормальными кольцами обделки устанавливают чугунные клиновид-
ные прокладки переменной толщины (от 40 до 95 мм), которые,
будучи собраны в кольца по определенной схеме, позволяют впи-
саться в любое направление трассы.
• Железобетонная обделка. В относительно благоприятных гид-
рогеологических условиях при незначительном напоре грунтовых вод
(менее 0,1 МПа) в качестве материала обделок перегонных тоннелей нет
необходимости использовать дефицитный и дорогостоящий чугун, рас-
ход которого даже при использовании самых усовершенствованных
облегченных обделок составляет около 5 т на 1 м тоннеля или почти
Ю тыс.т. на километр двухпутной трассы. Очевидно, что в таких ус-
ловиях следует заменить металл более эффективным в экономическом
123
отношении материалом, сохранив основные технические преимущества
сборных обделок. Таким материалом, бесспорно, является железобетон,
особенно при современном развитии механизированной технологии из-
готовления сборных железобетонных конструкций и производства высо-
копрочных и водонепроницаемых бетонов.
Первые шаги, предпринятые для оценки эффективности замены
чугунной обделки на железобетонную, относятся к 1934 г., когда на
1 очереди Московского метрополитена был возведен первый опыт-
ный участок. К концу строительства II очереди было построено уже
3752 пог.м. тоннелей с обделкой из железобетонных блоков с внут-
ренней оклеенной гидроизоляцией и поддерживающей железобетон-
ной рубашкой.
И все же в общей протяженности тоннелей, построенных к тому
времени, тоннели со сборной железобетонной обделкой составляли
лишь незначительную часть. Так, в начале 50-х годов на метрополи-
тенах всех стран мира с обделкой такого типа было построено чуть
больше 13 км перегонных тоннелей. Столь низкие темпы внедрения
сборных железобетонных обделок в то время вполне объяснимы. С
одной стороны, это недостаточная проработка конструктивных реше-
ний, отвечающих требованиям водонепроницаемости, прочности, эко-
номичности и, что не менее важно, скоростного монтажа с мини-
мальными отклонениями от проектного контура; с другой —
отсутствие мощной производственной базы и технологии для изго-
товления элементов обделки с заданными параметрами.
Бурное развитие сборные железобетонные обделки получили в
середине 50-х годов. К этому времени был накоплен большой опыт
применения сборных железобетонных конструкций в наземном стро-
ительстве, и на его основе развилась строительная индустрия. С тех
пор было предложено, разработано и внедрено множество типов
железобетонных обделок. Накопленный опыт, а также объективная
оценка положительных сторон и недостатков внедряемых конструк-
цин позволили подняться на следующую ступень совершенствования
железобетонных обделок, перевести их в новый, значительно более
высокий класс. Этому способствовали созданная в последующие
годы производственно-техническая база, а также результаты научных
исследований. К настоящему времени все разнообразие конструкций
железобетонной обделки приведено к двум основным типам: обделки
из железобетонных тюбингов и из железобе-
тонных блоков.
Стремление проектировщиков сделать сборную железобетонную
124
, ,nKV в какой-то степени похожей на чугунную привело к созда-
°0Д)С железобетонной тюбинговой обделки. Как и чугунная, желе-
и'^егонная тюбинговая обделка состоит из элементов коробчатого
3 чения которые соединены в кольцо рабочими болтовыми связя-
ми Такое решение позволяет сохранить некоторые конструктив-
ные и производственные качества, присущие чугунным тюбинго-
вым обделкам. Благодаря рабочим болтовым связям между
тюбингами в кольце и перевязке продольных стыков в смежных
кольцах достигаются работа конструкции как упругого кольца в
условиях неравномерной нагрузки на обделку, достаточная жест-
кость и устойчивость обделки как в поперечном сечении тоннеля,
так и вдоль его оси. Это качество особенно важно для обделок
тоннелей, расположенных в условиях переменной по длине на-
грузки и в грунтах с относительно невысоким коэффициентом
упругого отпора. Кроме того, такие обделки удобны в монтаже и
обеспечивают близкую к проектной форму обделки как до начала
работы с окружающим грунтом, так и под нагрузкой.
Достаточно высокая несущая способность и жесткость желе-
зобетонной тюбинговой обделки достигаются за счет увеличенной,
по сравнению с чугунной обделкой, толщины продольных и коль-
цевых ребер, а также спинки тюбинга. Их размеры назначают с
учетом размещения рабочей арматуры, а толщину спинки увели-
чивают еще и для обеспечения водонепроницаемости обделки.
Один из возможных вариантов конструктивного решения обдел-
ки из железобетонных тюбингов приведен на рис. 4.16. Обделка с
наружным диаметром 5,5 м предназначена для перегонных тонне-
лей, расположенных в глинистых грунтах с коэффициентом боково-
го давления Л= 0,5 и коэффициентом упругого отпора к = (20-е-25)х
I04kH/m3. Для грунтов с такими характеристиками разработано три
типа обделок, способных воспринимать вертикальную нагрузку 0,3,
0,5 и 0,7 МПа и различающихся только армированием тюбингов,
геометрические параметры которых остаются без изменения.
К недостаткам железобетонной тюбинговой обделки следует отне-
сти пониженную трещиностойкость и значительный расход металла
на закладные части болтовых соединений. Трещины могут возникать
еще при изготовлении тюбингов из-за их сложной конфигурации, в
местах болтовых соединений при затягивании болтов в процессе мон-
тажа. Появление трещин возможно и от усилий гидроцилиндров при
передвижке щита. Трещины являются причиной не только коррозии
арматуры, но и снижения водонепроницаемости обделки.
Поэтому в большинстве случаев целесообразно использовать
125
Ч
Э(
51
э»
*u
б
а
J 868.дуге Я2750)
ХареШ^’рИСУИКИ ОЙДВЛКИ из ЖЙЛезОбС’ТОННЫ'Х УХХ^ЯМГОй
Значения лохаэаталя для вертикальной нагрузки, МПа
3 5 7
Д«амегройлежибОм,Ов), м 5.5,-в, 1 55/5./ 5 5'5.1
Класс бетона 8 45 S4S В45
Объем железобетона. гм 2-43 2.43
Количество элементов в кольце ю W 10
Копичеаею г ипоя элемента 3 3 3
Масса (каябольшая; элемента, г 0,55 0г5& О.бв
Масса арматуры. кт 145,9 260,9 445.4
Намболыааядлинагзламонта. м Ъ8б& 1.86В 1.868
ПлоиЯДь nane^wooro сечения, м* 0.Ю34 0.1034 0,1034
Мом&п «норцим, м* $,00034 0,00034 0,00034
Рис. 4.16. Сборная обделка перегонных тоннелей из железобетонных
тюбингов:
а — общий вид кольца; б — нормальный тюбинг
126
i t v(0 железобетонную обделку. Блоки, составляющие кольцо
! свободно (ш ар н и р н о ) о п и р а ю т с я в п р о -
i 1?0ДСь н ы х с т ы к а х. В блочной обделке изгибающие моменты
Д°^ень! до минимума, и бетон работает преимущественно на сжатие.
1 это проявляется тем эффективнее, чем больше блоков в кольце и чем
меньший эксцентриситет передачи сжимающих усилий обеспечивает
конструкция стыка.
Важно отметить, что не существует единой концепции для проек-
тирования блочной железобетонной обделки, так как конструктивные
решения обусловлены слишком большим количеством взаимозави-
симых факторов. Тем не менее, следует выделить те основные пара-
метры. которые являются определяющими при разработке того или
иного типа обделки:
— форма и ширина кольца обделки;
— количество блоков в кольце;
---геометрия блока и вид рабочего сечения;
- тип продольных стыков и связей между кольцами;
— герметизация обделки;
— способ включения обделки в совместную работу с грунтовым
массивом.
Рассмотрим возможные вариации отмеченных выше параметров
при разработке конструктивных решений блочных железобетонных
обделок для перегонных тоннелей метрополитена.
• Форма и ширина кольца обделки. Торцевые плоскости колец
могут быть образованы либо параллельными плоскостями, тогда это
— прямое кольцо, либо непараллельными плоскостями, тогда это
клиновидное или угловое кольцо (рис. 4.17 а). Клиновидное кольцо
может быть с левым, правым или с двухсторонним скосом. В пос-
леднем случае кольцо называют универсальным. Величина скоса 8
определяется как разность максимальной и минимальной ширины
кольца и может достигать 30-40 мм.
В современной мировой практике метростроения предпочтение от-
дают блочным железобетонным обделкам из универсальных клино-
видных колец (рис. 4.17 6). Геометрия универсального кольца
предусматривает три степени свободы перемещения на монтаже. Это
позволяет использовать такие кольца как на прямых, так и на криво-
линейных в плане и профиле участках трассы. Уместно отметить, что
конструкция универсального клиновидного кольца в отличие от пря-
мого приводит к необходимости использования индивидуальной опа-
лубки для изготовления каждого блока кольца.
127
ПЛАН
Рис. 4.17. Кольца обделки из железобетонных блоков:
а — прямые и клиновидные с правым (левым) скосом; б—универсальные
клиновидные кольца
Ширину колец блочной железобетонной обделки 6к назначают в за-
висимости от диаметра тоннеля, с учетом производственных требований.
К этим требованиям относятся: соответствие ширины кольца заданной
длине хода гидро цилиндров щита, согласованность циклов проходки и
монтажа обделки, а также соответствие размеров и массы блоков
подъемно-транспортному и монтажному оборудованию в тоннеле.
• Количество блоков в кольце. Вопрос об оптимальном коли-
честве блоков в кольце сборной железобетонной обделки решается
с учетом двух факторов: статической работы обделки и производ-
ственно-технических условий ее изготовления и возведения. В про-
цессе совершенствования блочных железобетонных обделок в оте-
чественной и зарубежной практике применялись конструкции с
различным числом блоков в кольце (от 4 до12). Величина изгиба-
128
11Х моментов в блоках железобетонной обделки быстро падает с
увеличением числа блоков до 5 (или 6 шарниров в кольце обделки),
после чего уменьшается незначительно. Следовательно, расход арма-
турной стали существенно снижается только при разбивке кольца на 5
бпоков. При большем их числе (6-10) потребность в арматуре сокра-
щается весьма незначительно, а при 10-12 блоках требуется уже толь-
ко конструктивное их армирование.
Таким образом, при большом числе мелких блоков в кольце обдел-
ки перегонного тоннеля (более 10) расход арматурной стали и сто-
имость обделки остаются практически неизменными, но с увеличением
числа блоков в обделке существенно повышается ее деформативность.
Кроме того, практика строительства показала, при возведении мелко-
блочной обделки не удается обеспечить ее геометрическую неизменя-
емость после передвижки щита. Добавим к этому, что большое число
блоков в обделке увеличивает трудозатраты на монтаж и гидроизоля-
цию продольных стыков. Руководствуясь вышеприведенными сообра-
жениями, в кольцо обделки перегонных тоннелей рекомендуется вклю-
чать 7-9 блоков.
• Геометрия блока, вид поперечного сечения. Блоки железобе-
тонной обделки в плане могут иметь форму прямоугольную или трапе-
цеидальную. Замыкание кольца производят продольным ключевым
блоком, вдавливая его в торцевую плоскость кольца щитовыми гидро- |
цилиндрами. Для того, чтобы была возможность замкнуть кольцо этим
последним блоком, между гидроцилиндрами и кольцом должно быть |
дополнительное пространство. Как правило, при щитовой проходке это- |
го пространства недостаточно, поэтому для замыкания кольца, состо- |
ящего только из блоков прямоугольной формы, используют ключевые
элементы из двух-трех коротких блоков. Если кольцо замыкать одним Д
блоком клиновидной формы, то соседним с ключевым блокам необ- I
ходимо придать трапецеидальную форму (рис. 4.18«). : i
Кольцо обделки, состоящее только из блоков в форме трапеции,
замыкается без ключевого блока (рис. 4.185). Блоки крепятся К ранее
уложенному кольцу при помощи нагелей в кольцевых стыках. Такие '
обделки разработаны для сооружения перегонных тоннелей при не- \
прерывной проходке механизированными щитовыми комплексами.
Конструкция обделки допускает непрерывное передвижение щита в
процессе монтажа обделки. Для этого длина хода щитовых гидроци-
линдров адаптирована к длине двух колец обделки. Кольцо обделки
включает четное количество блоков. Половину блоков (четные) укла-
дывают с промежутками, равными длине блока, широкой стороной к
129
Рис. 4.18. Сборная железобетонная обделка с блоками прямоугольной (а) и
трапецеидальной (б) формы:
] — нормальный блок прямоугольной формы; 2 — смежный блок; 3 —
ключевой блок
ранее уложенному кольцу. Блоки прижимаются к этому кольцу гид-
роцилиндрами щита и фиксируются в проектном положении посред-
ством сталеполимерных дюбелей системы «CONEX» (описаны ниже),
расположенных по торцевым стыкам каждого блока. Затем между
ними вдавливают остальные (нечетные) блоки, развернув их к ранее
уложенному кольцу узкой стороной. Монтаж кольца обделки ведется
одновременно с продвижением щита с последовательным переключе-
нием его гидроцилиндров на четные и нечетные блоки кольца.
Геометрия поперечного сечения блоков в значительной степени
связана с конструкцией устройств, предназначенных для фиксирова-
ния положения блоков до замыкания кольца. Поскольку блоки в
кольце работают преимущественно на сжатие, их поперечное сечение
целесообразно принять сплошным или для облегчения массы блока
ребристым (рис. 4.19 и 4.20). Блоки сплошного сечения снабжены
небольшими углублениями, предназначенными для установки соеди-
нительных деталей при сборке обделки (болты, нагели, нарезные
шпильки и т.п.). Обделка из ребристых блоков, эквивалентная по
площади поперечного сечения и моменту инерции блокам сплошного
сечения, требует большего диаметра выработки.
130
Рис. 4.19. Обделка перегонного тоннеля из блоков сплошного сечения
Рис 4 20. Обделка перегонного тоннеля из ребристых блоков
131
• Тип продольных стыков и связей между кольцами. Одним
из основных вопросов проектирования блочной железобетонной об-
делки является вопрос о конструкции стыков между блоками в коль-
це. Эти стыки, находясь под влиянием различного рода нагрузок и
воздействий, должны воспринимать усилия сжатия, изгибающие мо-
менты (хотя их действие и уменьшается в непосредственной близости
от радиального стыка) и поперечные силы. Отсюда следует, что ра-
циональным будет такой тип соединения блоков в кольце, который
при гарантированной прочности и трещиностойкости блоков по пло-
щадкам смятия даст возможность ограниченного взаимного поворота
блоков, обеспечит центрированную передачу усилий и проектное
положение блока в кольце при монтаже обделки.
Перечисленным требованиям в той или иной степени отвечают
распространенные в настоящее время плоские и цилиндрические про-
дольные стыки (рис. 4.21). Названия стыков соответствуют очерта-
нию поверхности торцов соприкасающихся блоков.
Плоский продольный стык (рис. 4.21 а) обеспечивает наибольшую
площадь площадки смятия, однако при неравномерном нагружении
обделки в нем довольно высок эксцентриситет передачи сжимающих
Рис. 4.21. Продольные стыки блочной железобетонной обделки:
а — плоский стык с монтажными шпильками; б — плоский стык с ви-
нипластовыми прокладками.; в — плоский стык типа «гребень~паз»'
г-нлоский стык с пластмассовым вкладышем; д — цилиндрический
стык блоков сплошного сечения; е — цилиндрический стык ребристых
блоков: 1 — шпилька; 2 — винипластовая прокладка; 3 — выступ; 4_
пластмассовый вкладыш
132
и поэтому практически неизбежны сколы бетона по внешней
' " бтока. Для снижения вероятности появления указанного дефекта
е ^ни торцов блоков выполняют скошенными, закругленны-
В и г п С этой же целью в продольные торцы блоков при их изго-
говпенли вкладывают упругопластичные винипластовые прокладки
(рис. 4.21 б).
В проектном положении блоки фиксируются относительно друг
друга металлическими шпильками, устанавливаемыми при монтаже
кольца. Простотой, технологичностью и высокой точностью уста-
новки при монтаже обделки характеризуются плоские стыки с со-
единением типа «гребень-паз» (рис. 4.21 в). На торце одного блока
устроен цилиндрический выступ (или несколько коротких), а на
торце другого — цилиндрическая канавка (или несколько канавок,
длина и число которых соответствуют выступам на торце смежного
блока). К недостаткам такого соединения следует отнести увеличе-
ние эксцентриситета сжимающих усилий и сокращение площадки
смятия из-за строительного зазора между гребнем и пазом.
Эти недостатки в значительной мере устраняются, если соеди-
нение блоков в продольных стыках выполняют с помощью цилин-
дрического полихлорвинилового вкладыша (рис. 4.21 г), сжимае-
мого при монтаже.
На перегонных тоннелях отечественных метрополитенов преобла-
дают обделки с цилиндрическими продольными стыками, которые
обеспечивают минимальный эксцентриситет передачи сжимающих
усилий и практически исключают скалывание бетона на соприкасаю-
щихся поверхностях (рис. 4.21 д, е).
Конструкция унифицированной обделки из железобетонных бло-
ков прямоугольной формы сплошного сечения с цилиндрическими
стыками между блоками показана на рис. 4.22.
Из-за наличия шарниров в продольных стыках и отсутствия связей
между кольцами блочная железобетонная обделка обладает повышен-
ной деформативностью. В слабых малосвязных грунтах это может
явиться причиной нарушения гидроизоляции швов и неравномерной
осадки колец по длине тоннеля. Поэтому в таких грунтах блоки обдел-
ки соединяют между собой дополнительными связями, обеспечиваю-
щими геометрическую неизменяемость кольца при сходе его с оболоч-
ки щита, а также устойчивость обделки под воздействием внешних и
Других нагрузок, в том числе и от подвижного состава.
Повышенная жесткость отдельных колец и всей обделки в направ-
лении продольной оси тоннеля достигается жесткими соединениями
133
Рис. 4.22. Унифицированная сборная обделка из железобетонных блоков
сплошного сечения:
а —общий вид кольца; б —конструкция нормального блока
134
"юков в углах (позиция 1 на рис. 4.23 а). Для этого каждый блок
выполняют со срезами всех четырех углов на всю высоту, либо
нгоаивают высадки в углах на половину высоты блока (рис.4.23 б).
После монтажа колец срезанные углы четырех смежных блоков об-
разуют квадратное отверстие или углубление, внутрь которого высту-
пают арматурные выпуски в виде шпилек (2) или петель(Т). На
шпильки накладывают металлическую пластину (3) и скрепляют ее
болтами. Затем стык омоноличивают. На рис.4.23 в показан другой
вариант уголковых связей в блочной обделке. В каждом углу блока
устраивают углубления кругового очертания, которые при монтаже
четырех блоков обра-
зуют цилиндрическую по-
лость. В эту полость поме-
щают стальное кольцо (5)
с четырьмя отверстиями, в
которое входят арматур-
ные петли, заанкеренные в
теле блока. В петлевые
проушины внутри кольца
забивают стальные клинья
(б), которые стягивают и
скрепляют блоки в кольце
и кольца между собой.
После этого углубление
омоноличивают. Блочные
обделки со связями растя-
жения в стыках эффектив-
но работают в условиях
сейсмических воздей-
ствий.
Блочные обделки со
связями между кольцами
широко распространены на
Рис. 4.23. Сборная железобетонная обделка с жесткими угловыми связями:
а — общий вид колец; б — вариант с прямоугольными вырезами; в —
вариант с круговыми вырезами
135
зарубежных метрополитенах. Так, блоки в кольцевых стыках обделок
фирмы «Вайсс ундФрайтаг» соединены шпильками, которые вдавли-
вают в пластмассовые дюбели, размещенные в отверстиях по кольце-
вому борту блоков. Благодаря сочетанию такого соединения со шпо-
ночным трапециевидным стыком «гребень-паз» достигается
достаточная продольная жесткость обделки (рис. 4.24 а). Для обделок,
обеспечивающих непрерывную щитовую проходку, более приемлем
плоский кольцевой стык с пластмассово-металлическими дюбелями
(системы «CONEX»), действующими по принципу двухстороннего
гарпуна и способными в определенных пределах воспринимать растя-
гивающие усилия между кольцами (рис. 4.24 б).
Стык смежных колец с монолитной цилиндрической шпонкой по
окружности кольца (рис. 4.24 в) формируется нагнетанием цементно-
песчаного раствора в кольцевой цилиндрический канал, образован-
ный полуцилиндрическими пазами на радиальных торцах блоков.
Недостатком такого соединения является отсутствие гарантий каче-
ственного исполнения работ из-за возможного изменения поперечно-
го сечения кольцевой шпонки по окружности кольца. Это изменение
может быть следствием смещения блоков при монтаже, а также не-
достаточно качественного заполнения раствором цилиндрической
канавки. Наиболее перспективен для обделок с толщиной блоков
Рис. 4.24. Стыки между кольцами обделки:
а — шпунтовый типа «гребень-паз»: б — плоский с пластмассово-
металлическими дюбелями; в — с монолитной кольцевой шпонкой - г —
прерывистой пласпгмассово-металлической шпонкой
136
,00 мм стык смежных колец с прерывистой пластмассово-метал-
1лческ'оп шпонкой, разработанный отечественными специалистами
(рис. 4.24 г). Прерывистое шпунтовое соединение типа «гребень-паз»
создают пластмассово-металлические шпбнки, закрепляемые на клею
в отдельных полуцилиндрических канавках ограниченной длины.
• Герметизация обделки. Герметизация блочной железобетон-
ной обделки достигается за счет обеспечения водонепроницаемости
самих блоков и гидроизоляцией стыков. Водонепроницаемость бло-
ков достигается применением для их изготовления бетонов с задан-
ной маркой по водонепроницаемости W, соответствующей ожидае-
мому гидростатическому давлению. Водонепроницаемость стыков
обеспечивается чеканкой кольцевых и радиальных швов специаль-
ными мастиками или установкой профильных герметизирующих
уплотнителей между блоками.
Чеканку швов блочной обделки выполняют специальным уплотня-
ющим материалом — замазкой из водонипронецаемого расширяю-
щегося цемента (ВРЦ), гипсоглиноземистого цемента или специаль-
ных безусадочных уплотняющих составов (БУС, СБС).
Сжимаемые профильные неопреновые элементы закрепляются в
канавке, устроенной по всему периметру блока у его внешней повер-
хности (рис. 4.25). Герметичность обделки обеспечивается за счет сжа-
Ркс 4 25. Кольцевые стыки блочной обделки с гидроизолирующим
уплотнителем:
/ __блок обделки; 2 — продольный не окре новый уплотнитель; 3 —
битумная прокладка; 4 — нагель типа «CONEX»
137
тия профильного элемента между торцами блоков в период монтажа
обделки. Этому способствует также свойство материала разбухать
под воздействием воды. Профильный элемент должен удерживаться
в сжатом состоянии в течение всего срока эксплуатации сооружения.
Кольца обделки с профильными элементами гидроизоляции по пери-
метру блоков следует укладывать с перевязкой радиальных (продоль-
ных) стыков для того, чтобы уменьшить риск нарушения герметично-
сти обделки в углах блоков.
Примерами современных блочных обделок перегонных тоннелей
метрополитена высокой степени водонепроницаемости могут служить
распространенные на западе тоннельные обделки фирмы «Вайс унд
Фрайтаг» (рис. 4.26), обделки типа «Инсбрукское кольцо», впервые
примененные на строительстве Мюнхенского метрополитена, а также
обделка системы «CONEX», разработанная в Австрии тоннельной
лабораторией «Майредер Консалт». Такие обделки предназначены для
тоннелей, сооружаемых в несвязных грунтах при гидростатическом
давлении до 0,3 МПа.
По аналогии с этими конструкциями для отечественного метропо-
литена создаются железобетонные обделки с наружным диаметром
Рис. 4.26. Железобетонный блок обделки фирмы «Вайс унд Фрайтаг»
138
s 5 м и толщиной 0,2 м, способные в обводненных грунтах воспри-
нимать гидростатическое давление до 0,25 МПа. Обделки имеют свя-
зи между блоками в кольце, шпоночное или шпунтовое (гребень-паз)
соединение колец и неопреновый уплотнитель стыков. В конструкции
сохранены известные технологические преимущества обделки с плос-
ким лотком, но лотковая часть обделки составлена из двух блоков.
Это позволяет производить перевязку блоков смежных колец на по-
ловину длины блока поворотом каждого последующего кольца на
180° относительно вертикальной оси предыдущего. Однако примене-
ние колец с плоским лотком вынуждает использовать на криволиней-
ных участках трассы четыре типа угловых колец: левое и правое при
горизонтальном повороте, нижнее и верхнее — при вертикальном.
Таким образом, общая номенклатура изделий в обделке тоннеля до-
стигает 40 50 типоразмеров.
В то же время зарубежный опыт последних лет свидетельствует о
возможности сооружения тоннелей с использованием только одного
типоразмера блока нормального кольца и восьми типоразмеров универ-
сального углового. Однако для этого следует отказаться от обделки с
плоским лотком, тем более что при сплошном сечении блоков преиму-
щества плоского лотка не столь ощутимы, как в обделках из ребристых
блоков. Отсутствие плоского блока в лотке позволяет увеличить число
степеней свободы при перемещении колец в процессе монтажа обделки.
Это, в свою очередь, открывает возможность для создания универсаль-
ного кольца обделки, которое можно использовать при сооружении
тоннеля на различных в плане и профиле участках трассы.
Показательна в этом отношении обделка, представленная на
рис. 4.27. Обделка разработана в соответствии с требованиями
стандарта, действующего в СНГ. Прототипом этой обделки являет-
ся упомянутая выше конструкция системы «CONEX». Обделка
включает нормальное кольцо, состоящее из четырех блоков типа
«К» и четырех типа «Н», а также универсальное коническое кольцо
— из четырех блоков «К » и четырех «Ну». Блоки в кольце имеют
плоские стыки, при этом продольные торцы блока симметрично
наклонены относительно продольной оси тоннеля так, что каждый
блок имеет в плане трапецеидальную форму. На продольных торцах
блоков типа «К» устроены центрированные полуцилиндрические
пазы, которым соответствуют цилиндрические гребни на продольных
торцах блока типа «Н». На каждом кольцевом торце блока предусмот-
рены два пластмассовых патрона, в которые устанавливают пла-
стмассово-металлические дюбели, обеспечивающие связь между
139
Рис. 4.27. Сборная
железобетонная обделка с
трапецеидальными блоками к
универсальным коническим
кольцом:
а — общий вид; б —
нормальное кольцо; в —
универсальное коническое
кольцо
кольцами. Коническая фор-
ма двухсторонних дюбелей,
вдавливаемых гидроцилинд-
рами шита в пластмассовые
патроны блоков двух смеж-
ных колец, в сочетании с на-
правляющими элементами
шпунтового соединения бло-
ков в кольце обеспечивает
высококачественный монтаж
обделки.
Гидроизоляция стыков
обделки достигается уста-
новкой неопреновых про-
кладок, закрепляемых в ка-
навке, устроенной по всему
периметру блока у его внешней поверхности. Со стороны тоннеля стыки
при необходимости могут быть расчеканены безусадочными составами.
Способ включения обделки в совместную работу с грунтовым
массивом, или, другими словами, способ ликвидации зазора, образу-
ющегося между наружной поверхностью сборной обделки и поверхно-
стью выработки, относится также к характерным признакам, определя-
ющим тип сборных обделок. Зазор ликвидируют одним из двух
способов: заполнением цементно-песчаным или специальными раство-
рами или разжатием собранных в кольцо блоков обделки в грунтовый
массив с помощью разного рода приспособлений и устройств.
Во втором способе в узлах обделки, где располагают устройства для
разжатия, требуются соответствующие конструктивные изменения. Такую
сборную обделку по способу ее включения в работу называют обделкой,
140
обжатой в грунт. Кольцо такой обделки, смонтированное под защитой
обо точки щита, плотно прижимают к контуру выработки, как только пос-
ie передвижки щита оно выйдет за пределы оболочки. Это обеспечивает
немедленное включение обделки в работу с окружающим массивом, пре-
дупреждает осадки поверхности земли, исключает необходимость первич-
ного нагнетания раствора за обделку.
Очевидно, что применение обжатых в грунт обделок рационально в
таких условиях, когда при
проходке может быть создан
гладкий контур выработки
правильной круговой формы и
обеспечена ее устойчивость за
пределами оболочки щита на
период разжатия кольца. Этим
условиям соответствует со-
оружение тоннелей механизи-
рованными щитами в суглин-
ках, пластичных или плотных
глинах. Возводить обделку с
обжатием в грунт возможно и
при проходке обычными щи-
тами, но при условии тщатель-
ного оконтуривания выработки
ручными инструментами или
при частичном срезании грун-
та ножевой частью щита во
время его передвижения.
Методы обжатия обделки
весьмаразнообразны. Наиболь-
шее распространение получили
методы обжатия вдавливанием
в кольцо щитовыми гидроци-
линдрами трапециевидных (кли-
новых) блоков или разжатия
кольца специальными домкрата-
ми (рис. 4.28). В первом случае
(рис. 4.28 а) функции распор-
ного элемента, фиксирующего
разжатое положение кольца,
выполняют клиновые блоки, а
Рис. 4.28. Схемы обжатия сборной
железобетонной обделки в грунт:
а — клиновым блоком в замке; б —
гидроцилиндром из центра лотка; в
— гидроцилиндрами по торцам лот-
кового блока; г — гидроцилиндром
на уровне горизонтального диамет-
ра; 1 — клиновой блок; 2 — гид-
роцилиндр; 3 — железобетонные
вкладыши
141
во втором (рис. 4.28 сне,?) — зазор между раздвинутыми с помощью
гидроцилиндров блоками фиксируется различного рода вкладышами или
жестким бетоном.
4.4. КОНСТРУКЦИИ
ОБДЕЛОК ПЕРЕГОННЫХ
ТОННЕЛЕЙ,
СООРУЖАЕМЫХ
ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ
При открытом способе
работ конструктивные ре-
шения обделок не столь раз-
нообразны, как при соору-
жении перегонных тоннелей
закрытым способом. По-
скольку обделку возводят в
открытых котлованах, ее принципиальная конструктивная схема в
меньшей степени зависит от инженерно-геологических условий на
трассе тоннеля, а в основном определяется видом используемых
местных материалов, применяемой техникой и технологией (в зависи-
мости от оснащенности строительных подразделений средствами ме-
ханизации). Немаловажное значение имеют и сложившиеся традиции
тоннельной практики в той или иной стране.
Обделки выполняют в виде одно-, двух- и многопролетных рам-
ных железобетонных конструкций с плоскими перекрытиями. Эти
конструкции могут быть сборными, монолитными или сборно-мо-
нолитными. В настоящее время на отечественных метрополитенах
монолитные железобетонные обделки применяются редко — на
участках камер съезда, раструбах, а также в местах сопряжения
различных типов обделок. В основном же используются два типа
сборных обделок: обделка из укрупненных железобетонных эле-
ментов. образующих в сборе одно- или двухпролетную замкнутую
раму, и обделка из цельных замкнутых железобетонных рам с
размерами сечения на готовый тоннель.
Обделка из укрупненных элементов на секцию однопутного тон-
неля длиной 3 м состоит из четырех типов блоков: четырех стено-
вых. трех лотковых и одного ребристого блока перекрытия (ри-
c. 4.29 а). Из таких же блоков собирают трехметровую секцию
обделки двухпутного тоннеля, но в состав секции включают 3
средних стеновых блока (рис. 4.29 б).
Блоки устанавливают краном, расположенным на поверхности
земли, на подготовленное основание, затем сваривают выпуски арма-
туры лотковых и стеновых блоков и омоноличивают стыки (рис 4 30).
142
Рис. 4.29. Сборная железобетонная обделка однопутных (а) и двухпутных
(б) перегонных тоннелей открытого способа работ (в скобках указан
размер для криволинейных участков трассы)
Цельносекционную обделку (ЦСО) (рис. 4.31а) собирают из секций
длиной 1,5 м, которые устанавливают на подготовленное основание
вплотную друг к другу и соединяют между собой в продольном на-
правлении стяжными болтами или стальными полосами, приваренными
к закладным деталям. Из таких секций монтируют и обделку двухпут-
ных тоннелей, устанавливая обделки однопутного тоннеля вплотную
Друг к другу, или устраивают сочлененную обделку (рис. 4.31 б).
Герметизация стыков обеспечивается устройством по периметру
блока чеканочной канавки с внутренней стороны тоннеля, которую
заполняют напрягающим цементом спустя 1,5-е-2 недели после обрат-
ной засыпки конструкции.
143
Рис. 4.30. Соор) жение перегонных тоннелей метрополитена открытым
спосооом с обделкой из сборного железобетона
Рис. 4.31. Целъносекционная обделка однопутного (a) Udev
перегонного тоннеля У рутного (б)
144
Применение цельносекционных обделок при сооружении тоннелей
открытым способом повышает производительность труда, снижает
трудоемкость монтажа, позволяет получить конструкцию заводской
готовности. Используя ЦСО, можно вести проходку тоннеля на слож-
нь!х участках трассы без вскрытия земной поверхности способом
продавливания.
4.5. КАМЕРЫ СЪЕЗДОВ, Камеры съездов. Для
ТУПИКИ И ВЫХОДЫ НА обеспечения нормальной
ПОВЕРХНОСТЬ эксплуатации метрополите-
на и организации движения
поездов на линиях необхо-
димы различного типа разветвления и соединения как главных рель-
совых путей, так и путей служебного назначения. Такие участки с
разветвлением путей называют съездами. Съезды между главными
путями располагают, как правило, непосредственно у станций, ко-
торые в таком случае принято называть станциями с путевым разви-
тием. На участках съездов поезда могут переходить с одного глав-
ного пути на другой, в тупики, расположенные между главными
путями, или на однопутное ответвление (рис. 4.32).
Съезды между главными путями используют только для оборота
а — между главными путями; б — на однопутное ответвле-
ние; в — в двухпутный тупик: 1 — главные пути; 2 — стрелочные
переводы; 3 — соединительный путь; 4 — однопутное ответвление; 5 —
пересечение путей в разных уровнях; б — тупики
145
аварийных составов. При организации зонного движения или нако-
нечных станциях линии устраивают съезды в тупики. При маршрут-
ном движении поездов съезды устраивают для перехода поездов с
одной линии на другую. Съезды на однопутное ответвление служат
для соединения отдельных линий метрополитена между собой при
помощи служебной ветки или для соединения линии с депо.
Пути на съездах включают прямые и кривые участки и стрелки,
переводящие путь с одного направления на другое, скорость движения
поезда на этих участках невелика, поэтому пути здесь не имеют пере-
ходных кривых и возвышений наружного рельса. На главных путях и
путях оборота составов укладывают стрелочные переводы марки 1/9. В
двухпутных тоннелях при устройстве съезда между главными путями
изменять конструкцию тоннеля не потребуется. Если же главные пути
расположены в однопутных тоннелях, то для съезда между ними необ-
ходимо устроить специальный соединительный тоннель.
При закрытом способе работ в месте укладки стрелочного перево-
да в однопутном тоннеле и на участке примыкания к нему соедини-
тельного пути сооружают последовательно расположенные камеры,
пролет которых постепенно увеличивается по мере увеличения меж-
дупутья главного соединительного пути (рис. 4.33).
Конструкцию обделки каждой из камер съездов принимают в за-
висимости от величины ее пролета и глубины заложения. При этом
необходимо учитывать физико-механические свойства грунтового
массива и степень его обводненности. Это могут быть обделки из
монолитного бетона, сборные из чугунных или железобетонных эле-
ментов или сборно-монолитные.
Для того, чтобы достичь высоких темпов строительства, обеспе-
чить безопасность и надлежащее качество работ, механизировать про-
изводственные операции при проходке серии коротких выработок с
переменной площадью сечения, целесообразно использовать типовые
сборные обделки кругового очертания из железобетонных или чугун-
ных тюбингов, которые разработаны для перегонных, эскалаторных и
станционных тоннелей отечественного метрополитена.
В этом случае при устройстве съезда пролет каждой камеры будет
увеличиваться ступенями и будет соответствовать диаметру типовой
обделки, принятой для данного участка. При заданных геометричес-
ких параметрах сечения обделок и марке стрелочного перевода уста-
навливают длину очередной камеры 1к, которая обусловлена возмож-
ностью размещения двух путей с максимальным для сечения этой
камеры междупутьем М.
146
147
Рассмотрим вариант расположения камер съезда и их конструк-
тивное решение при использовании типовых обделок из железобетон-
ных тюбингов (рис. 4,34).
В камере 2 где уложен стрелочный перевод, внутренний диаметр
типовой тюбинговой обделки Dр=5,56 м позволяет разместить пути с
максимальным междупутьем М =0,7 м и длина камеры ограничена до
/ =10. Приняв типовую обделку камеры №3 большего диаметра
D =7,2 м в пределах этого сечения доводим величину междупутья до
Рис. 4.34. Конструкция камеры съездов с обделкой из железобетонных
тюбингов:
а — продольный разрез: б — план в уровне горизонтального диаметра
обделок, (цифрами в кружках обозначены номера камер) Р
148
л\, 12=2.22 м на длине /к3= 15 м. В камере №4 £>В4=7,7 м имеется возмож-
ность увеличить междупутье до М3=3.36м на длине /к4= 11,25 м. Диа-
метр типовой обделки камеры №5, равный DR = 9 м, позволяет довести
размер междупутья М4=4,46 м на участке длиной 1к=9,15м. Общий
вид камеры №5 с обделкой из железобетонных тюбингов показан на
рис 4.35.
Заметим, что круговое очертание обделки камеры №5 большого про-
лета становится экономически неоправданным и здесь следует рассмот-
реть вариант обделки с меньшей по площади эллиптической формой
сечения. Примером такого решения может служить конструкция из сбор-
ного свода коробового очертания, опирающегося на бетонные опоры,
предварительно сооруженные в штольнях (рис. 4.36). Используя типо-
вые элементы круговых обделок станционных тоннелей, можно получить
эллиптическую форму камеры большого сечения. Для этого в кольца
круговой обделки включают дополнительные смежные и ключевые тю-
бинги, увеличивая горизонтальный диаметр кольца. В радиальные стыки
Рис. 4.35. Камера съездов с обделкой из железобетонных тюбингов
149
Рис. 4.36. Комбинированная обделка камеры № 5 (свод из чугунных
тюбингов на бетонных опорах)
между тюбингами устанавливают клиновидные прокладки, добиваясь
плавного очертания обделки.
При дальнейшем увеличении междупутья (камера №6) экономи-
чески целесообразна меньшая по площади сечения двухсводчатая
форма камеры. Камера состоит из двух однопутных тоннелей (пере-
гонный и соединительный), разомкнутая обделка которых опирается
на бетонную или железобетонную стену. И, наконец, на участке, где
междупутье превышает 6м, главный и соединительный пути линии
расходятся в однопутных тоннелях.
Торцевые зазоры в местах сопряжения камер различного пролета
заполняют монолитным бетоном и при необходимости устраивают
гидроизоляцию в соответствии со степенью обводненности грунтово-
го массива.
Количество камер, составляющих съезд на линии глубокого зало-
жения, можно сократить, если две или три промежуточных камеры
150
аменить одной удлиненной камерой, с пролетом, равным пролету
наибольшей из объединяемых камер. В этом случае снижается коли-
чество типов обделок, сохраняется неизменной технология работ на
значительном по длине участке, исключаются работы по сооружению
торцевых стен. Однако при таком решении увеличивается объем раз-
рабатываемого грунта и расход материала для сооружения обделки.
Если же съезд располагают в тоннелях на участке их непосредствен-
ного примыкания к односводчатой станции, то следует рассмотреть
вариант с расположением главных и соединительных путей в боль-
шепролетной односводчатой камере, обделка которой принимается
однотипной с платформенной частью станции.
В скальных и полускальных необводненных или слабообводнен-
ных грунтах, где большепролетные выработки раскрывают по частям,
обделку камер съездов устраивают из монолитного бетона. Конструк-
ция таких камер разрабатывается в соответствии с приемами и пра-
вилами проектирования монолитных бетонных обделок двухпутных
железнодорожных тоннелей, известных из курса «Тоннели, сооружа-
емые горным способом».
На линиях мелкого заложения при открытом способе работ съезды
в большинстве случаев устраивают в тоннелях, которые примыкают
непосредственно к торцу станции. Поэтому обделку камер съездов
целесообразно выполнять в конструкциях, принятых для платформен-
ной части этих станций. В том случае, когда съезд располагают за
односводчатой или однопролетной станцией, конструкция камеры
съезда не требует каких, либо изменений.
В сборных конструкциях станции колонного типа съезды размеща-
ют в камерах, представляющих собой участок тоннеля прямоугольного
сечения, вмещающий три пути при обычном съезде или четыре при
перекрестном. Обделка камеры съездов сборная и состоит в основном
из железобетонных элементов заводского изготовления.
На рис. 4.37 а, б показаны принципиальные схемы и конструкция
камер съезда при ширине междупутья 12,9 м. Общий вид камеры
перекрестного съезда, где находится стрелочный перевод в двухпут-
ный тупик, показан на рис. 4.37 в.
Тупики. Для организации оборота поездов, отстоя, осмотра и
ремонта подвижного состава на конечных и зонных станциях каждой
линии метрополитена за съездами устраивают тупики под один или
два пути. Тупики располагают в специальных тоннелях, расположен-
ных между перегонными тоннелями, непосредственно за приемо-от-
правочными путями станции.
151
Рис. 4.3 7. Камеры съездов на линиях мелкого заложения:
а съезд между главными путями; б—съезд в двухпутный тупик; в —
общий вид камеры съездов:
1 — ось главного пути; 2 — перекрестный съезд; 3 — двухпутный тупик
Тупиковые тоннели примыкают к перегонным путем устройства труп-
, конструкттоном отношении подобных камерам скида, рас-
обеспечения максимальной пропускной способ-
152
ности линии за станцией устраивают два тупиковых пути с перекрестным
съездом между ними. Длина тупиковых тоннелей зависит от количества
вагонов в составе поездов, курсирующих на линии. Для восьмивагон-
ных составов длину тоннелей принимают примерно 200 м, из которых
155 м предназначены для размещения поезда и оборудованы служебной
платформой и смотровой канавой. Размеры сечения тупикового тоннеля
в свету назначаются таким образом, чтобы расположить служебную плат-
форму и смотровую канаву. В торцевой части тупиковые тоннели соеди-
нены вентиляционной сбойкой, за которой в одном из тоннелей располо-
жены служебные помещения. Торцы тупиковых тоннелей закрепляют
железобетонными стенами.
Оборотные устройства тупикового типа за станцией мелкого зало-
жения, сооружаемой открытым способом, значительно проще. Пере-
крестный съезд и тупиковые пути располагают в трехпролетном тон-
неле прямоугольного очертания, содержащем четыре пути: крайние —
главные, средние — тупиковые. Конструкция тоннеля на всем протя-
жении участка перекрестного съезда и тупиков однотипна. Обделка
выполняется из типовых сборных железобетонных элементов заводс-
кого изготовления. Как правило, используют элементы, принятые для
сооружения станционных конструкций с плоским перекрытием и
сборных обделок перегонных тоннелей прямоугольного очертания. В
лотковой части среднего пролета тупикового тоннеля устраивают слу-
жебную платформу и канавы для осмотра и ремонта вагонов.
Раструбом называется конструкция на участке линии, где один
двухпутный тоннель разветвляется на два однопутных. В пределах
раструба один из путей располагается на прямой, а другой отклоня-
ется с введением кривой вставки, либо оба пути симметрично откло-
няются от продольной оси линии. На этом участке обделка двухпут-
ного тоннеля постепенно увеличивается по ширине до размеров,
необходимых для примыкания к нему однопутных тоннелей. Раструбы
устраивают в местах примыкания двухпутного перегонного тоннеля к
станции с островной платформой. Раструбы необходимы и для созда-
ния тупиков на конечных участках линии, однопутные тоннели посте-
пенно начинают сближаться и посредством раструба превращаются в
Двухпутный тупиковый тоннель. Раструбы сооружаются также в ме-
стах разветвления однопутного тоннеля на два однопутных. Для уст-
ройства раструба на линии, сооружаемой закрытым способом, пролет
Двухпутного тоннеля необходимо (междупутье 3,4 м) постепенно уве-
личивать до размеров, необходимых для примыкания двух однопут-
ных тоннелей (междупутье >6,0 м).
153
Конструктивное решение раструба на линии мелкого заложения
при расположении тоннеля в обделке прямоугольного сечения пока-
зано на рис. 4.38. Участок двухпутного тоннеля постепенно расши-
ряется от нормального междупутья до размера, необходимого для
примыкания к нему однопутных тоннелей. Дальнейшее уширение
междупутья происходит за счет увеличения расстояния между одно-
путными тоннелями. Конструкция обделки на участке раструба вы-
полняется сборно-монолитной с использованием элементов типовой
обделки двухпутного тоннеля, а разделительные стенки и лотковую
плиту устраивают из монолитного железобетона.
По аналогии с приведенной схемой нетрудно запроектировать ра-
струб с обделкой из монолитного железобетона.
Выходы перегонных тоннелей на поверхность. На участке
перехода подземной линии метрополитена в наземную устраивают
пандус (от французского pente douce — пологий спуск) — на-
клонный участок линии, соединяющий перегонные тоннели с повер-
хностью земли. При определенном благоприятном сочетании местных
Рис. 4.38. Конструктивная схема раструба на линии мелкого заложения
154
V
,-I0Bnii (рельеф, плотность застройки, характеристики грунта, режим
подземных вод) пандус осуществляется в виде обыкновенной трапе-
цеидальной выемки с естественными откосами, которые могут быть
поддержаны в нижней части невысокими подпорными стенками. Если
участок выхода перегонных тоннелей располагается в районе города
с плотной застройкой или в относительно слабых водоносных грун-
тах то пандус устраивают в виде заглубленной в грунт железобетон-
ной открытой конструкции коробчатого сечения. Такая конструкция
называется рампой (от французского rampe — наклонная пло-
щадка для въезда и выезда транспорта). Рампам придается близкий к
прямоугольному поперечный профиль с подпорными стенами пере-
менной по длине рампы высоты. Стены могут быть ниже отметки
уровня земли и тогда выше стен устраивают естественные откосы.
Стены рампы того или иного типа опираются на грунт подошвы вы-
емки или (при высоком уровне грунтовых вод) заделываются в же-
лезобетонный лоток, составляя с ним одно целое.
В отечественной практике метростроения широко применяются
сборные железобетонные конструкции рамп. Они обладают рядом
известных общих достоинств, характерных для сборного железобето-
на. Однако переменная в продольном направлении высота сечения
рампы связана с увеличением типоразмеров сборных элементов.
Поэтому оптимальное в технико-экономическом отношении конструк-
тивное решение рампы можно получить, применяя монолитный желе-
зобетон. Наиболее распространенный тип монолитной железобетонной
рампы — корытообразная конструкция с выступающими во внешние
стороны консолями днища (рис. 4.39). Консоли, находясь под на-
грузкой окружающей грунтовой засыпки, увеличивают устойчивость
рампы и способствуют уменьшению изгибающих моментов в лотко-
вой плите.
В торце открытой выемки или рампы в том месте, где они со-
прягаются с перегонными тоннелями, устраивают торцевую стену —
портал (от латинского porta — вход, ворота). Местоположение пор-
тала устанавливается исходя из минимальной толщины грунта над
тоннелем. Эта величина зависит от способа сооружения и конструк-
тивных особенностей перегонных тоннелей, физико-механических ха-
рактеристик грунта и обводненности грунтового массива. Портал
предназначен для крепления лобового откоса выемки и отвода посту-
пающей с откоса воды. В некоторых случаях портал служит архитек-
турным оформлением этого участка линии метрополитена.
В конструктивном отношении портал представляет собой железо-
155
Puc. 4.39. Конструктивная схема рампы из монолитного железобетона:
1 — рампа; 2 — контрфорсы; 3—разгружающая консоль
эс
ill
QE
И/
l61
ai
бетонную подпорную стену с проемами, размеры и конфигурация кото-
рых соответствуют сечению двухпутного или двух однопутных перегон-
ных тоннелей (рис. 4.40). Стена связана по периметру проема с после-
дним звеном обделки перегонного тоннеля (или тоннелей) и опирается
на боковые откосы выемки, в которые заделывается на необходимую
А-А
Рис. 4.40. Конструщия портала при выходе перегонных тоннелей на
поверхность
156
5ии\ В гом случае, если пандус устроен в виде рампы, портал
' 'дотся торцевой стеной рампы, конструктивно связанной с её сте-
нами и лотком.
В тех случаях, когда линия метрополитена выходит на поверхность
вблизи наземной станции, пути метрополитена на этом участке распо-
аагают в крытой галерее для защиты от негативных воздействий ат-
мосферных осадков. В городах с суровым климатом галереи выпол-
няют утепленными.
ГЛАВА 5
СТАНЦИОННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
5.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Станционные комплексы
И КЛАССИФИКАЦИЯ — наиболее сложные и от-
СТДНПИЙ ветственные объекты нали-
ниях метрополитена. Они за-
нимают значительный объем
работ на строительстве метрополитена, при открытом способе на них
приходится 18-5-20 % стоимости линии, при закрытом — 30-е-35 %. Про-
ектирование и сооружение станций — технически сложные и трудоем-
кие процессы современного строительства.
В период эксплуатации линии станции в значительной степени
характеризуют работу всего метрополитена. На станции производится
посадка, высадка и пересадка пассажиров, а также выполняются
необходимые операции по их обслуживанию и по организации дви-
жения поездов. Осуществление функций, связанных с движением
поездов, включает следующие операции: прием, стоянка, отправление
и пропуск поездов в соответствии с графиком движения, соблюдение
правил безопасности движения поездов в пределах станции и перего-
на, организация на конечных или зонных станциях оборота, периоди-
ческого осмотра или ночного отстоя подвижного состава.
Подземные станции отечественных метрополитенов традиционно не
являются сугубо утилитарными сооружениями (utilis — латинское-по-
лезный, сообразующийся исключительно с практической пользой). В
большинстве случаев они составляют неотъемлемую часть городского
ансамбля, его «подземный этаж». Этому способствует современная
тенденция к созданию метрополицентров, где наряду со станцией мет-
рополитена в одном строительном объеме располагаются подземный
торговый центр, предприятия общественного питания, зрелищные и раз-
влекательные заведения, общественные и санитарно-технические узлы,
автостоянки и система подуличных переходов и т.п.
Все вышеизложенное требует особого внимания при решении воп-
росов проектирования, строительства и эксплуатации станций на под-
земных магистралях города.
Разнообразные инженерно-геологические условия, рельефные и
градостроительные особенности, неравномерность пассажиропотоков
158
на линиях и пассажирооборотов на станциях обусловили различные
обьемно-планировочные и конструктивно-технологические решения
станционных комплексов.
Характерные признаки того или иного решения позволяют разде-
шть станционные комплексы по:
положению на генеральной схеме линий метрополитена и эксплу-
атационным особенностям;
взаимному расположению путей и платформ;
расположению относительно поверхности земли;
способу производства работ;
конструктивной схеме платформенного участка.
По положению на генеральной схеме и эксплуатационным особен-
ностям станции разделяют на: промежуточные, пересадочные, зон-
ные и конечные.
Промежуточная станция обслуживает два пути одной линии; пере-
садочная связана коммуникациями с платформами других станций,
либо обслуживает пути двух и более разных линий. Зонная и конеч-
ная станции непосредственно за приемо-отправочными путями имеют
путевое развитие для отстоя и оборота поездов.
По взаимному расположению путей и платформ станции, обслужива-
ющие два пути (промежуточные станции) подразделяются на три типа
(рис. 5.1): одноплатформенные — с островной платформой; двух-
платформенные — с боковыми платформами и трехплатформенные —
с одной островной и двумя боковыми посадочными платформами.
Рис. 5.1. Промежуточные станции:
а — с островной платформой; б — с двумя боковыми; в -— с одной
островной и двумя боковыми; 1 — островная платформа; 2 — боковая
платформа
159
На станциях, обслуживающих пути нескольких линий (объединен-
ные пересадочные станции) число платформ увеличивают (см. п. 9.2).
По расположению станций относительно поверхности земли станции
в соответствии с типом линии метрополитена разделяют на подземные,
наземные и надземные. В свою очередь подземные станции по глу-
бине заложения делятся на станции глубокого заложения и на станции
мелкого заложения. По аналогии с линией метрополитена эта граница
условно принимается равной 15 м от поверхности земли до уровня
головки рельса.
Подземные станции глубокого заложения сооружают закрытым
(горным или щитовым) способом, мелкого — открытым (в котлованах
с последующей засыпкой конструкций) способом. Подземные стан-
ции, расположенные на глубине до 30 м сооружают также открытым и
полузакрытым способом. В последнем случае часть конструкции стан-
ции сооружают закрытым способом, а оставшуюся часть — открытым.
По конструктивной схеме поперечного сечения платформенного
участка подземные станции метрополитена разделяют на три типа
(рис. 5.2.) — пилонные, колонные и однопролетные (со сводчатой
или прямоугольной формой сечения).
Особенность конструктивной схемы пилонной станции заключает-
ся в том, что каждый путь с посадочными платформами и распреде-
лительный зал станции расположены в разных тоннелях (рис. 5.2 а).
Тоннели находятся на расстоянии, исключающем касание или пере-
сечение их обделок. Для сообщения между станционными тоннелями
на уровне платформы устраивают проходы (пилон в переводе с гре-
ческого — ворота, в архитектуре пилонами называют массивные
опоры сводов). Очевидно, Что конструктивная схема пилонной стан-
ции приемлема только при сооружении ее закрытым способом.
Отличительным признаком конструктивной схемы колонной стан-
ции является объединение путей и платформ станции в едином про-
странстве, разделенном промежуточными опорами - внутренними
несущими конструкциями (рис. 5.2 б). Внутренние несущие конст-
рукции, как правило, выполняют в виде прогонов и колонн, реже в
виде стен с проемами. При сооружении закрытым способом’колон-
ная станция будет иметь сводчатое перекрытие, а при открытом спо-
собе работ перекрытие может быть как сводчатым, так и плоским В
практике отечественного метростроения большее распространение по-
лучили трехсводчатые и трехпролетные конструкции колонных стан-
ций ( с двумя рядами колонн). Реже встречаются двухсводчатые и
двухпролетные станции (с одним рядом колонн).
160
Рис. 5.2. Конструктивные
типы станций
метрополитена:
а — пиленного типа; б
- колонного типа; в —
однопролетная со свод-
чатым перекрытием
(односводчатая); г —
однопролетная с плос-
ким перекрытием; 1 —
путевой тоннель; 2 —
распределительный зал;
3 — проходы; 4 — пи-
лоны; 5 — внутренние
несущие конструкции
В однопролетных станциях со сводчатым или плоским перекрыти-
ем (при открытом способе работ) один тоннель большого сечения
объединяет пути и платформы (рис. 5.2 в,г).
5.2. СООРУЖЕНИЯ
СТАНЦИОННОГО
КОМПЛЕКСА
И ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ
ПЛАТФОРМЕННОГО
УЧАСТКА СТАНЦИИ
Комплекс сооружений,
входящих в промежуточ-
ную станцию метрополите-
на, включает:
платформенный участок,
где расположены пасса-
жирские платформы и пути
метрополитена, распредели-
тельные залы, внутристан-
Ционные подъемные устройства (переходные мостки, лестницы,
лифты), вентиляционные, санитарно-технические и электромехани-
161
ческие устройства, а также служебные помещения, предназначенные
для обслуживающего персонала;
сооружения, предназначенные для связи платформы станции с
поверхностью земли, включающие: наклонные тоннели или другие
конструкции с эскалаторами, натяжными устройствами и машинным
помещением; лифты или лестничные марши; подземные или назем-
ные вестибюли; входы с поверхности земли; соединительные и пере-
ходные коридоры;
тягово-понизительные подстанции;
вентиляционные шахты, тоннели и камеры, санитарные узлы и
дренажные перекачки.
Комплекс сооружений зонных и конечных станций, кроме выше-
перечисленного, включает также сооружения для оборота и отстоя
составов.
Основные размеры сооружений станционного комплекса, пред-
назначенных для обслуживания пассажиров, устанавливают, исходя
из расчетных пассажиропотока Пр на линии и пассажирооборота Ар
на станции (см. п. 2.1 и 2.2).
По расчетной величине пассажиропотока П на линии, пользуясь
выражением (2.4) (см.п.2.3), вычисляют количество вагонов п в со-
ставе проходящих через станцию поездов. При условии постоянной
длины поезда на всех участках линии (т.е. без отцепки вагонов на
участках с меньшим пассажиропотоком), количество вагонов в со-
ставе принимается по наибольшему расчетному пассажиропотоку, оп-
ределенному на этих участках.
При известном количестве вагонов и и длине вагона между осями
сцепных приборов /в определяют длину поезда и устанавливают мини-
мальную длину пассажирской платформы, а затем и длину платфор-
менного участка станции Лпл, необходимую для размещения этой
платформы:
L =1 п + а, м,
где а>8 м —запас на неточность остановки поезда.
Минимальная длина платформенного участка станции на отече-
ственных метрополитенах допускается 102 м, что обеспечивает про-
пуск пятивагонных составов.
Минимальная площадь платформы для обслуживания одного пути
станции устанавливается по заданному расчетному часовому пасса-
жирообороту станции А , нормативному значению допустимой плот-
162
юсги скопления пассажиров на платформе г/ и пропускной способ-
ен линии М
S = A ij/lN.
р '
Расчетный часовой пассажирооборот станции А вычисляется по
формуле (2.2)(см. п.2.2). Плотность заполнения платформы при рас-
чете станций, расположенных вблизи стадионов и вокзалов, когда на
станции наблюдается огромное скопление людей в течение непродол-
жительного времени, может быть принята т]= 0,33 м2/чел., в осталь-
ных случаях — ц= 0,75 м2/чел. Пропускная способность линии N ус-
танавливается равной 30-40 пар поездов в час.
При известной длине и площади посадочной платформы нетрудно
определить ее расчетную ширину Ь, которая должна быть увеличена
на 0,5 м (ширина полосы безопасности А):
b = А Г) / 2NL +Д.
Расчетная ширина пассажирской платформы используется доя оп-
ределения основных линейных размеров станционных помещений в
зависимости от конструктивного типа станции и типа платформ.
Величина b определяет ширину посадочной пассажирской плат-
формы, обслуживающей путь одного направления и предназначенной
только для посадки и высадки пассажиров. Продольное передвиже-
ние по платформе во время стоянки поезда не предусматривается.
Платформу шириной В=Ь можно принять, например, в боковых тон-
нелях пилонной станции, где для продольного движения предназначен
распределительный зал среднего тоннеля.
Расчетная ширина платформы, на которой предусматривается не
только ожидание пассажирами поезда, их посадка и высадка, но и
продольное передвижение по платформе к эскалаторам, лифтам или
лестницам, должна быть уширена на величину Ь'. Так для островной
платформы односводчатой или однопролетной станции полная шири-
на платформы В - Ь + Ь'.
При двух роковых платформах на станции каждая платформа бу-
дет иметь ширину
В=Ь+—.
2
Величину Ь' определяют исходя из расчетной величины местного
пассажиропотока в час в одном или двух направлениях в рассматри-
163
ваемом сечении пассажирской платформы Ям и норм пропускной
способности переходов на 1 м ширины прохода Рпр:
к'
Р
л пр
Значения Рп регламентированы СНиП и будут разными для одно-
и двухстороннего движения по платформе.
Основываясь на опыте эксплуатации отечественных метрополите-
нов, величину Ь'рек о мен дуется принимать равной 3 м при расчетном
значении пассажирооборота станции до 15 тыс. пас./ч и 4 м при боль-
ших его значениях.
Для колонных станций полную ширину островной платформы
определяют по формуле
B=2b+b'+b",
где Ь" — величина дополнительного уширения, учитывающая наличие
колонны на платформе (Ь" = 1 м при одном ряде колонн, Ь" - 2 м при двух
рядах колонн).
Ширина платформы колонной станции с шагом колонн вдоль оси
станции более 4 м может быть уменьшена на 1,5 м.
Независимо от результатов расчета минимальную ширину плат-
форм принимают равной следующим значениям:
— для односводчатых и колонных станций мелкого заложения и
наземных с одной островной платформой — Юм;
— для станций с двумя боковыми платформами — по 4 м каждая;
— для колонных станций глубокого заложения (с двумя рядами
колонн) с островными платформами — 12 м;
— для беспроемной части пилонных и колонных станций — 3,2 м
при чугунной обделке и 2,9 м при железобетонной.
Определив ширину пассажирской платформы и ориентируясь на
основные размеры габарита приближения строений на станциях мет-
рополитена Смс, устанавливают минимальные размеры поперечного
сечения станционных тоннелей. Размеры участков на пути движения
пассажиров на станциях, а также количество эскалаторов или лиф-
тов определяют расчетом по величине 15-минутного местного пас-
сажиропотока в час «пик» в соответствии с пропускной и провоз-
ной способностью этих участков.
Нормами рекомендуются следующие значения пропускной и про-
возной способности элементов станций:
164
Наименование Число пассажиров в 1 ч
Переходы и коридоры на 1 м ширины:
ири одностороннем движении........................4 000
при двустороннем движении..................... 3 400
Лестницы на 1 м ширины:
при одностороннем движении на спуск...............3 500
при одностороннем движении на подъем 3 000
при двустороннем движении......................3 200
Лента эскалатора со ступенями шириной 1м..........8 200
Подъем пассажиров на высоту от 3,5 до 6,4 м должен произво-
диться эскалаторами или лифтами, для движения в обратном направ-
лении устраивают лестницы. При высоте более 6,4 м подъем и спуск
должны производиться эскалаторами или лифтами. На станциях глу-
бокого заложения с одним выходом, при эскалаторном подъеме в
наклонном тоннеле, принимают не менее четырех эскалаторов. При
больших величинах пассажиропотоков, требующих устройства двух
выходов, в одном тоннеле располагают четыре эскалатора, в другом
- требуемое по расчету количество эскалаторов, но не менее трех.
Если платформа соединяется с вестибюлем станции только лестни-
цей, ширину лестницы следует принимать не менее 6,5 м.
Ширина проходов между распределительным залом и посадочны-
ми платформами внутристанционных переходов, мостиков и лестниц
должна быть не менее 2,5 м. Высота переходов по оси движения —
не менее 2,5 м.
На станциях метрополитена должно быть предусмотрено устрой-
ство служебных помещений по номенклатуре и площадям, соответ-
ствующим условиям эксплуатации станции. Высота служебных поме-
щений под платформой станции и в подземных вестибюлях должна
быть не менее 2,5 м.
5.3. ОБЪЕМНО-
Расположение стан-
ПЛАНИРОВОЧНЫЕ
РЕШЕНИЯ СТАНЦИОННЫХ
КОМПЛЕКСОВ
ционного комплекса в
плане и профиле опре-
деляется, прежде всего,
заданнымы направлени-
ем и глубиной заложе-
ния линии, а также наличием рабочей зоны, свободной от
застройки, и расположением подземных коммуникаций, по-
165
?d
51/,
эе
in
61
ai
падающих в зону строительства. Входы и выходы оформляют ве-
стибюлями. которые проектируют подземными или наземными,
встроенными в здания или отдельно стоящими. При выборе места
расположения входов (выходов) на станцию необходимо увязать
их как с существующей, так и с будущей планировкой и застрой-
кой кварталов города, прилегающих к станции. При этом ориенти-
рами в принятии решений должны быть не только удобная связь
пассажиров с платформой станции, но и минимальное стеснение
сложившихся условий жизни города (на период строительства),
сохранность исторических памятников и зданий. Необходимо так-
же учитывать расположение наземных транспортных магистралей
и пешеходных зон, стремясь к минимальному числу пересечений
пассажиропотоками прилегающих улиц с интенсивным движени-
ем. Для этого следует предусматривать входы и выходы со стан-
ции в подуличные пешеходные переходы. Для станций, располо-
женных у вокзалов, необходимо рассмотреть возможность
сообщения станции метрополитена с железнодорожными платфор-
мами или вокзальными помещениями. Взаимное расположение
всех сооружений, входящих в состав станционного комплекса в
значительной мере зависит от количества платформ на станции и
их взаимного расположения (рис. 5.3.). На метрополитенах СНГ в
основном приняты одноплатформенные станции с островной плат-
формой (рис. 5.3н).
Широкое распространение такого типа станций объясняется тем,
что им присущи следующие основные достоинства. Входы и вы-
ходы на станции удобно примыкают к торцам платформы в одном
с ней уровне. Создаются благоприятные условия для вариантов
архитектурных решений, так как широкая пассажирская платфор-
ма расположена в средней части станции, а железнодорожные пути
— в боковых частях. Пассажиры быстро и легко ориентируются
на станции и имеют возможность изменить направление поездки в
пределах этой платформы без перехода через пути. На станциях с
островной платформой требуется меньшее количество обслужива-
ющего персонала.
Недостатками таких станций являются: наличие встречных пасса-
жиропотоков в пределах островной платформы при входе в вагоны и
выходе из них, при входе на станцию и выходе со станции, причем
особенно ощутимы эти недостатки в часы «пик» на станциях с боль-
шим пассажирооборотом; необходимость сооружения раструбов
вблизи станции в случае примыкания к ней двухпутных перегонных
166
к?ннелей. или устройства специальных камер для укладки служеб-
ных съездов между главными путями при расположении их на пе-
регоне в двух однопутных тоннелях.
Двухплатформенные станции (рис. 5.3 б) имеют весьма суще-
ственные преимущества по сравнению со станциями с одной остро-
вной платформой. Прежде всего, на таких станциях исключается пе-
ресечение встречных потоков пассажиров, так как они передвигаются
по платформам, обслуживающим пути разных направлений. Посколь-
ку станционные пути и пути двухпутных тоннелей имеют одинаковое
междупутье, нет необходимости сооружать раструбы или камеры для
съездов между главными путями.
Рис. 5.3. Расположение путей и платформ на промежуточных
станциях:
а — с островной платформой; б — с боковыми платформами; в — с од-
ной островной и двумя боковыми платформами(стрелками показаны
направления пассажиропотоков); / — эскалаторы; 2 — островная
платформа; 3 — аванзал с лестничными маршами; 4 — боковые плат-
формы; 5 — переходной мостик
167
У
н>
нЧ
)d
>1/7
эе
lf(
би
1В
К числу недостатков станций с боковыми платформами следует
отнести необходимость устройства аванзалов, объединяющих торцы
пассажирских платформ, специальных переходных мостиков над пу-
тями для перехода пассажиров с одной платформы на другую, а
также вынужденный подъем на 3,2 м всех пассажиров, прибываю-
щих на станцию. Однако, если ось эскалаторного тоннеля не совпа-
дает с осью станции, или входы и выходы на станции примыкают к
распределительном залу, расположенному над платформами, то отме-
ченные «негативные» особенности двухплатформенной станции будут
той же степени присущи и станциям с островной платформой.
На станциях со значительным пассажирооборотом посадка и высад-
ка пассажиров с одной стороны поезда увеличивает продолжитель-
ность стоянки, а также создает определенные неудобства, связанные с
пересечением пассажиропотоков на платформе. Эти недостатки устра-
няются на трехплатформенных станциях с одной островной и двумя
боковыми платформами (рис. 5.3 в). В этом случае пассажиры, при-
бывшие на станцию, выходят с одной стороны вагона, и одновременно
с другой происходит посадка. Две боковых и одна островная платфор-
ма полностью исключают возможность пересечений встречных пасса-
жиропотоков в пределах станций и обеспечивают их разделение по
направлению движения. При такой организации посадки и высадки
пассажиров сокращается время стоянки поезда на станции, а значит,
увеличивается ее пассажирооборот и пропускная способность.
Рис. 5.4. Двухуровневое расположение путей и платформ на
промежуточных станциях метрополитена в Вашингтоне (а) и
Амстердаме (б):
1 — платформа верхнего яруса; 2 — платформа нижнего яруса 3 -
эскалаторы; 4 —распределительный зал; 5— лестницы и лифты- 6
служебные помещения
168
g большинстве случаев платформы на промежуточных станци-
ях располагают в одном уровне. Однако в условиях плотной го-
родской застройки боковые платформы располагают в два яруса
(рис 5.4). Такие станции имеются на метрополитенах Вашингтона,
Антверпена, Тайбея и др.
Объемно-планировочные решения станционных комплексов,
сооружаемых открытым и закрытым способами, весьма существен-
но различаются. Поэтому рассмотри этот вопрос более подробно.
Промежуточные станции закрытого способа работ. При проектиро-
вании станции, сооружаемой без вскрытия земной поверхности, воп-
рос о ее оптимальном расположении на конкретном участке городс-
кой территории связан в первую очередь с тем, где на этом участке
расположить эскалаторные тоннели и разместить вестибюли. Осталь-
ные сооружения станционного комплекса можно расположить неза-
висимо от существующей застройки на поверхности земли.
В зависимости от расчетного пассажирооборота станцию свя-
зывают с поверхностью земли одним или двумя эскалаторными
тоннелями. На станции с одной островной платформой будет эко-
номически оправдано и удобно для пассажиров, если ось эскала-
торного тоннеля совместить с осью станции. В этом случае на-
тяжная камера непосредственно примыкает к торцу станционной
платформы в одном с ней уровне (рис. 5.5а).
Однако в условиях плотной городской застройки эскалатор при-
ходится располагать в плане под значительным углом к продольной
оси станции. Тогда для связи натяжной камеры эскалаторов с плат-
формой станции потребуется соорудить переходы над путевыми тон-
нелями и поперечные камеры с лестницами (рис. 5.56).
К трехсводчатым станциям пиленного и колонного типов с
относительно небольшим пассажирооборотом эскалаторный тон-
нель может примыкать к укороченному по сравнению с посадоч-
ными пассажирскими платформами среднему залу (рис. 5.6). В
этом случае на посадочной платформе появляются глухие (бес-
проемные) участки. Поскольку ширина платформы на глухих
участках не рассчитана на продольное передвижение пассажиров
необходимо выполнить следующие условия. Максимальная дли-
на проемного участка станции L должна составлять не менее 1/3
Длины посадочных платформ (Lnn). Необходимое число проходов
между средним залом и посадочными платформами зависит от
величины расчетного пассажирооборота на станции, но не дол-
жно быть менее пяти с каждой стороны. Посадочные платформы
С глухими участками допустимы и в колонных станциях, но
ширина платформ на этих участках должна быть не менее 3,2 м.
169
Рис. 5.5. Варианты расположения в плане эскалаторных тоннелей:
1 вестибюль; 2 эскалаторный тоннель; 3 — натяжная камера; 4 —лестница; 5 — поперечная камера
Рис. 5.6. Станции пиленного типа с укороченным распределительным залом:
] глухие участки платформы; 2 — проемный участок станции; 3 — пилоны; 4 — натяжная камера; 5 —
эскалаторный тоннель; 6 — наземный вестибюль; 7 — венткамера; 8 — ствол
При назначении длины среднего зала станции следует соблюсти
условия безопасной эксплуатации посадочных платформ в пре-
делах их глухих участков: пассажиры, выйдя из поезда в преде-
лах глухого участка платформы, должны пройти крайние стан-
ционные проходы в средний зал до прихода следующего поезда.
Поэтому длина глухого участка посадочной платформы должна
быть проверена по пропускной способности ближайшего про-
хода станции за время, равное интервалу между поездами.
В мировой практике метростроения есть примеры, когда при
больших пассажирооборотах на односводчатых станциях рас-
пределительный зал располагают над пассажирскими платфор-
мами. Так, распределительный зал станции «Обер» в Париже
находится над боковыми платформами (рис. 5.7). Из распреде-
лительного зала пассажиры следуют к поездам (и обратно) по
эскалаторам и лестницам, которые размещены в полых опорах
и рассредоточены по всей длине станции.
При назначении глубины заложения станции, сооружаемой зак-
рытым способом, обоснование принятого решения строится в пер-
вую очередь по данным инженерно-геологических и гидрогеологи-
ческих изысканий. От того, в каких грунтах будет расположен
станционный комплекс, зависит не только конструктивный тип стан-
ции и материал обделки. На основе анализа материалов инженер-
но-геологических и гидрогеологических изысканий дается прогноз
устойчивости выработок, разрабатываются методы их крепления,
принимаются решения о способах производства работ, назначается
тип механизмов и оборудования. Существенное влияние на реше-
ние вопроса о глубине заложения станции оказывает также суще-
ствующая сеть подземных коммуникаций, необходимость защиты
жилых зданий или промышленных объектов от шума и вибрации
и т.п. При этом должны быть учтены следующие положения.
Минимальная глубина заложения станции уменьшает строитель-
ные и эксплуатационные расходы и сокращает время пассажира на
пути следования с поверхности земли до платформы станции.
Предпочтительно располагать станцию в однородных коренных
грунтах. Располагая станцию в коренных грунтах, залегающих на
большой глубине, следует иметь в виду, что отечественные эскала-
торы обеспечивают максимальный подъем на высоту 60 м. При
большей глубине заложения станции потребуются дополнительные
лестничные сходы или двухмаршевый эскалаторный подъем. В пос-
леднем случае в месте сопряжения двух эскалаторных тоннелей не-
обходимо устроить промежуточный подземный вестибюль. Это не
172
>11
3
173
только повысит строительные и эксплуатационные расходы, но и
увеличит время следования пассажира к платформе станции.
Заглубление станции в толщу устойчивых грунтов, выше которых
залегают слабые водонасыщенные грунты, с целью снижения нагру-
зок на конструкцию (за счет образования разгружающего свода)
должно быть обосновано соответствующими расчетами.
При разнородном грунтовом массиве над станцией следует сохранить
кровлю устойчивых грунтов, обеспечивающих безопасное ведение работ
без применения сложных и дорогостоящих специальных способов.
Совмещенные тягово-понизительные подстанции (СТП) обычно
располагают по оси станции со стороны эскалаторного тоннеля меж-
ду перегонными тоннелями. Иногда СТП располагают с противопо-
ложного торца станции. При укороченной длине распределительного
зала пилонных и колонных станций СТП можно расположить в сред-
нем станционном тоннеле за торцевой стеной. Заметим, что такое
решение исключает возможность удлинения распределительного зала
или устройства второго эскалаторного тоннеля в перспективе при
увеличении пассажирооборота на станции. В тех случаях, когда меж-
дупутье не позволяет устроить СТП между перегонными тоннелями,
ее располагают рядом с одним из перегонных тоннелей.
Служебные помещения, предназначенные для персонала, связан-
ного непосредственно сдвижением поездов, располагают под остро-
вной платформой станции, либо на платформе в противоположном
эскалаторному тоннелю торце распределительного зала колонной или
пилонной станции. В последнее время служебные помещения распо-
лагают в отдельном тоннеле — блоке служебных помещений (БСП).
На станциях с боковыми платформами служебные помещения рас-
полагают в аванзалах, объединяющих платформы по торцам станции.
Промежуточные станции открытого способа работ. Местопо-
ложение станции, сооружаемой открытым способом, определяется в
первую очередь наличием рабочей зоны, свободной от застройки.
Длина и ширина этой зоны зависят от компоновочной схемы разме-
щения всех сооружений станционного комплекса.
Наиболее простой, а поэтому и широко распространенной является
последовательная одноуровневая схема компоновки станционно-
го комплекса с островной платформой (рис. 5.8).
В комплекс сооружений станции входят: платформенный участок
4 с островной платформой, два подземных вестибюля 3 с кассовыми
залами, лестничными маршами (возможно с эскалаторами) и слу-
жебными помещениями; входы и выходы, совмещенные с подземны-
Рис. 5.8. Последовательная одноуровневая схема компоновки станционного комплекса
174
175
ми переходами 6. камера вентиляционных установок 5, вентиляцион-
ный тоннель 7 с выходным вентканалом 8, совмещенная тяговая под-
станция 2 и противодутьевые сбойки 1. Ширина платформы В не
должна быть менее 10 м. Минимальная высота платформенного уча-
стка станции с плоским перекрытием (от уровня головки рельса)
Н - 5,1 м. Длина каждого вестибюля LB определяется исходя из рас-
четной площади, необходимой для удобного обслуживания пассажи-
ров и для устройства служебных помещений. С учетом размещения
лестниц или эскалаторов длина вестибюля колеблется от 30 до 50 м.
Длина СТП и венткамеры устанавливается по условиям размещения
оборудования. При расположении их между главными путями
LCTn = 60-70 м; LBK = 23-26 м. Длина вентсбойки LBC = 9-^12 м.
Последовательная одноуровневая схема компоновки всех сооруже-
ний станционного комплекса с постоянным пролетом Вк при ширине
платформы В = 10 м позволяет расположить все сооружения в котло-
ване сравнительно небольших ширины (до 23 м) и глубины Нк (до
12 м) с постоянным сечением по длине. Ширина рабочей зончы не
превышает 40 метров. Однако длина котлована получается значитель-
ной, достигая 300 м даже при минимальной длине платформы (102 м).
Это требует не только большой протяженности свободной от застройки
рабочей зоны, но и относительно благоприятного рельефа местности по
всей ее длине. Кроме того, при последовательной одноуровневой схе-
ме размещения сооружений станционного комплекса, снижается коэф-
фициент использования выработки (отношение объема подземного со-
оружения к объему извлеченного для его размещения грунта). Это
объясняется тем, что при такой схеме минимальное заглубление всех
участков станционного комплекса определяется высотой вестибюлей.
Конструкции всех остальных сооружений, имеющих меньшую высоту
(включая платформенную часть станции), оказываются неоправданно
заглубленными, что увеличивает объем земляных работ при обратной
засыпке готового сооружения.
Ставшая традиционной последовательная одноуровневая схема да-
леко не всегда может вписаться в градостроительную ситуацию, ин-
женерно-геологические, гидрогеологические, рельефные и другие ус-
ловия строительства. Так, плотная городская застройка не всегда
позволяет вписать протяженный комплекс без сноса зданий или при-
менения специальных дорогостоящих мер по их укреплению на пери-
од строительства. Зачастую ситуация вынуждает усложнять план и
профиль трассы, выполнять мероприятия, направленные на снижение
шума и вибрации. Немаловажное значение может иметь особенность
176
рельефа местности. Нестандартный подход в вопросах компоновоч-
ной схемы станционного комплекса может быть продиктован и вза-
имным расположением путей и платформ станции.
Опыт проектирования и строительства метрополитенов в Нижнем
Новгороде, Самаре, Омске, Харькове, Минске, а также в городах
дальнего зарубежья свидетельствует о том, что указанные факторы
могут стать определяющими при разработке объемно-планировочных
решений станционных комплексов. Естественно, что в каждом кон-
кретном случае принимается индивидуальное решение, но в этих
решениях четко просматривается тенденция уменьшения длины стан-
ционных комплексов за счет рационального использования подзем-
ного пространства в объеме открываемого котлована.
В большинстве случаев эту задачу решают за счет двухуровневой
компоновки части сооружений станционного комплекса, когда над плат-
формой по всей ее длине или на участках, примыкающих к вестибюлю,
располагают СТП, блок служебных помещений, кабельный коллектор,
пешеходные переходы и т.д. Такое решение особенно эффективно, когда
из-за сложного рельефа местности или градостроительных условий стан-
ция или ее часть располагается на значительной глубине.
На рис. 5.9 показана схема двухуровневой компоновки станции,
сооруженной в глубоком котловане. В нижнем ярусе расположена
платформа с коллектором под ней, во втором — кабельный этаж,
СТП, а также служебные помещения. Помимо рационального исполь-
зования объема разработанного котлована и сокращения объема об-
ратной засыпки, двухуровневая компоновка станционного комп-
лекса позволила сократить длину котлована более чем на 80 м.
На рис. 5.10 приведен пример объемно-планировочного решения
станции, расположенной на косогоре в стесненных условиях по дли-
не рабочей зоны. Трехъярусный вестибюль станции расположен с
нагорной стороны и оборудован эскалаторами на спуск и подъем.
Над путями платформенного участка станции расположены балконы.
Балкон с одной стороны отведен под служебные помещения, а с
другой — является пешеходным переходом от одного вестибюля к
другому. По этому переходу пешеходы пересекают площадь с интен-
сивным движением транспорта, не проходя в вестибюли станции и не
спускаясь на платформу. Из-за стесненных условий строительства,
ограничивающих длину рабочей зоны, СТП находится за пределами
основных сооружений и примыкает к вестибюлю под прямым углом.
Во всех рассмотренных выше вариантах объемно-планировочного
решения станционных комплексов предусмотрена островная пасса-
177
Рис. 5.9. Двухуровневая компоновка сооружений станционного комплекса:
1 вестибюли с блоком служебных помещений; 2 — платформенный участок; 3 — совмещенная тягово-
понизительная подстанция; 4 кабельный этаж; 5 — противодутьевая сбойка; 6 — венткамера
Рис. 5.10. Объемно-планировочное решение станции на косогоре:
]___вентканал; 2 — венткамера; 3 — противодутьевая сбойка; 4 — вес-тибюлъ с лестницей; 5 —
платформенный участок; 6 — вестибюль с эс-калаторами; 7 — пешеходный переход; 8 — служебные
помещения
жирская платформа и два примыкающих к ней по торцам подземных
вестибюля. Возможности варьирования при компоновке сооружений
станционного комплекса существенно расширяются при боковом
расположении пассажирских платформ. В этом случае появляется
возможность выходы на каждую из платформ устроить в средней ее
части через один или два подземных вестибюля, либо из распредели-
тельного зала большой площади.
Показательной в этом отношении является станция метрополитена, при-
веденная на рис. 5.11. Два подземных вестибюля этой станции расположе-
ны по обе стороны платформы в ее центральной части. Из любого вести-
бюля пассажиры по лестнице могут спуститься на середину боковой
платформы одного направления. По переходам, расположенным на одном
уровне с полом вестибюлей, пройдя над станционными путями на другую
сторону, пассажиры спускаются на платформу противоположного направ-
ления. Совмещенная тягово-понизительная подстанция и служебные поме-
щения расположены по обе стороны платформенного участка станции.
Длина такого станционного комплекса сокращается почти вдвое по срав-
нению с последовательной одноуровневой схемой компоновки.
Характерной особенностью объемно-планировочного решения стан-
ционного комплекса, показанного на рис. 5.12, является расположение
всех сооружений в едином пространственном объеме с платформенным
участком станции. На верхнем уровне расположены вестибюль с кассо-
вым залом, из которого пассажиры по лестницам попадают на середину
платформы любого направления. К одной из платформ по всей ее длине
примыкает размещенная в едином конструктивном объеме двухэтажная
тягово-понизительная подстанция, в торце которой расположена станци-
онная венткамера. Вентсбойками являются участки примыкающих к
станции двухпутных тоннелей. Такая компактная схема размещения со-
оружений станционного комплекса при незначительном уширении кот-
лована позволила почти вдвое сократить его длину и принять однотипной
конструктивную схему на всем протяжении комплекса.
Заслуживает внимания оригинальное объемно-планировочное ре-
шение одной из станций метрополитена в Копенгагене (рис. 5.13 а).
Все сооружения станционного комплекса размещены в объеме пря-
моугольного железобетонного короба. Короб разделен продольными
стенами на три части (рис. 5.13 б). В средней части ( над пассажир-
ской платформой) расположены лестницы 1 и двухмаршевые эскала-
торы 2. Для инвалидов в колясках и пассажиров с детскими коляс-
ками предусмотрен лифт 3. В боковых частях над станционными
путями размещены служебные и технические помещения 4. В пере-
180
a
181
Рис. 5.12. Объемно-планировочное решение двухъярусной станции с боковыми платформами:
1 — противодутьевая сбойка; 2 — венткамера; 3 — вестибюль; 4 — кассовый зал вестибюля; 5 —
распределительный зал; 6 — совмещенная тяго во-понизительная подстанция; 7 — блок служебных
помещений; 8 — платформенный участок; 9 — перегонные тоннели
182
крытие станции встроены световые фонари, и дневной свет чеоез
а,т«у отражателей освещает все ярусы средней часта "авд„и
вплоть до платформы. <-ланции
А
Рис. 5.13. Станция метрополитена в Копенгагене
5.4. КОНСТРУКЦИИ
ПРОМЕЖУТОЧНЫХ
СТАНЦИЙ,
СООРУЖАЕМЫХ
ЗАКРЫТЫМ СПОСОБОМ
В центральной части го-
родов в условиях плотной
застройки, густой сети го-
родских подземных ком-
муникаций, при наличии
архитектурных, историчес-
ких памятников и разно-
ного рода охранных зон линии метрополитена стремятся
расположить на значительной глубине от земной поверхно-
сти. Станции на таких линиях сооружают, как правило,
закрытым способом. Производя работы без вскрытия земной
183
поверхности, добиваются существенного снижения негативного вли-
яния строительства на сложившиеся условия жизни горожан. Выбор
места расположения станции, сооружаемой закрытым способом, в
меньшей степени зависит от наличия свободной от застройки дефи-
цитной городской территории. Поэтому, несмотря на высокую сто-
имость и значительные трудозатраты, количество таких станций на
участках линий, расположенных в центральной части городов, весьма
велико, разнообразны и их конструктивные решения.
При изучении различных конструкций станций метрополитена, со-
оружаемых закрытым способом, необходимо подразделять их на сле-
дующие типы: пилонные, колонные и односводчатые. Тот или иной
тип станций принимают на основании технико-экономических сообра-
жений с учетом инженерно-геологических условий и особенностей
эксплуатационной работы станций.
Станции пилонного типа. Вопросы, возникающие при раз-
работке конструкций станции пилонного типа и порядок их
разрешения легче уяснить, если определим концепцию (от
латинского conceptio — руководящая идея) принципиальной
конструктивной схемы станций такого типа.
Для обслуживания пассажиров на станции необходимо се-
чение каждого перегонного тоннеля в пределах станции увели-
чить до размеров, позволяющих разместить в этом тоннеле
пассажирскую платформу. Стремясь сократить размеры сече-
ния станционного тоннеля (особенно в неблагоприятных инже-
нерно-геологических условиях), ширину платформы принима-
ют. как правило, минимальной, позволяющей произвести
только посадку-высадку пассажиров. Для того, чтобы принять
пассажиров на станцию и распределить их по платформам
разных направлений, между двумя путевыми тоннелями со-
оружают третий, соединенный проходами с путевыми тоннеля-
ми и имеющий выход на поверхность.
Из сказанного следует, что на первом этапе разработки конструкции
пилонной станции следует, прежде всего, определить форму и размеры
поперечного сечения путевых тоннелей. В сложных инженерно-геологи-
ческих условиях принимают круговую форму сечения тоннелей, в бла-
гоприятных более экономическую сводчатую форму с плоским ос-
нованием. Внутренние размеры обделки путевого тоннеля станции (при
круговой обделке внутренний диаметр D^) устанавливают, исходя из
габарита приближения строений Смс и расчетной ширины боковой пасса-
жирской платформы b (рис. 5.14). При этом следует предусмотреть зазо-
184
Рис. 5.14. Схема к определению конструктивных параметров станции пилонного типа
185
>:
х
it
ji
7
3*
c
u
в
ры А на возможное отклонение реального контура обделки от проек-
тного и для устройства водозащитного зонта, а также учесть зазоры
для путевых стен А, и зазоры на размещение конструкции облицовки
пилона А,.
Размеры сечения среднего тоннеля назначают в соответствии с пас-
сажирооборотом на станции и норм пропускной способности горизон-
тального пути при движении пассажиров в обоих направлениях. Поэто-
му пролет среднего тоннеля станции может быть больше, равен или
меньше пролета путевых тоннелей. Форму и размеры сечения среднего
тоннеля при сборной обделке целесообразно принять одинаковой с
путевыми тоннелями. Это позволит сократить номенклатуру и снизить
количество типоразмеров элементов в конструкции станции.
На следующем этапе проектирования необходимо установить рас-
стояние между осями станционных тоннелей /т, или, другими слова-
ми. определить ширину пилона Ьп. Это расстояние следует принять
таким, чтобы между обделками тоннелей сохранился целик мини-
мальной толщины, при котором во время проходки очередного тон-
неля обеспечивалась устойчивость забоя со стороны ранее пройден-
ного. В зависимости от характеристики грунтов и способа проходки
размер целиков принимают от 0,8 до 3 метров. В силу тех или иных
эксплуатационных особенностей станции может быть заранее обус-
ловлено расстояние между осями станционных путей — междупутье
Л/ст (например, при устройстве съезда за станцией в двухпутный ту-
пик). В таком случае ширина пилона будет однозначно определена
поставленными условиями.
После того, как будут установлены основные размеры поперечного
сечения пиленной станции, необходимо определить параметры, харак-
теризующие проемную часть станции — ширину прохода / и его
высоту а также расстояние между проходами или ширину пилона
по длине станции /п и количество проходов. Для удобства пассажиров
и благоприятного эстетического восприятия интерьера пилонной стан-
ции следует стремиться запроектировать проходы возможно большей
ширины. Однако, ширина прохода будет ограничена несущей способ-
ностью конструкции, перекрывающей проем, которую называют пере-
мычкой проема. При сборной обделке кругового очертания пролет
прохода должен быть кратен ширине кольца обделки. Высота А по оси
прохода должна быть не менее 2,5 м. Расстояние между проходами по
длине станции определяется длиной распределительного зала и количе-
ством проходов, которое устанавливают по расчетному значению пас-
сажирооборота на станции. Обычно при длине платформ, равной 120 м,
186
встраивается не менее пята проходов на каждую платформу, а при
дтине платформ 160 м — не менее восьми проходов.
Уяснив основные принципы, определяющие конструктивную схе-
пиленной станции, далее рассмотрим, каким образом эти принци-
пы осуществляются на практике в зависимости от инженерно-геоло-
гических условий строительства.
Сравнительно небольшое сечение тоннелей, образующих станцион-
ное сооружение (при значительной общей ширине платформы), обес-
печивает безопасную проходку тоннелей (при необходимости щитовым
способом) в сложных инженерно-геологических условиях. В таких
условиях целесообразна круговая форма поперечного сечения тонне-
лей, которая обеспечивает благоприятную статическую работу обделки
при воздействии разнообразных сочетаний горного и гидростатическо-
го давления. Поэтому, несмотря на большой объем ручного труда,
связанного с устройством проходов между боковыми и средним тон-
нелями, станции такого типа с первых лет отечественного метрострое-
ния продолжают сооружать на метрополитенах страны до настоящего
времени. Естественно, что за этот период произошли значительные
изменения, как в части используемых материалов, так и в части совер-
шенствования отдельных элементов и узлов конструкции.
Начальный период строительства метрополитена характеризовался при-
менением горных способов работ с использованием традиционных мето-
дов сооружения железнодорожных тоннелей, а также приемов проходки
различного рода выработок, заимствованных из горной промышленности.
Отечественная техника подземного строительства еще не располагала не-
обходимыми механизмами и оборудованием. Поэтому станции сооружа-
лись с разработкой выработок по частям, обделка возводилась из моно-
литного бетона с внутренней оклеенной гидроизоляцией.
К началу строительства второй очереди московского метрополитена
в сжатые сроки было освоено изготовление чугунных тюбингов, и все
станции этой очереди сооружались со сборной чугунной обделкой.
Основным конструктивным элементом пилонных станций с чугун-
ной обделкой является собранное из чугунных тюбингов кольцо. На
линиях отечественных метрополитенов используют типовые кольца
наружным диаметром 8,5 и 9,5 м (рис. 5.15). В путевом тоннеле
станции диаметром 8,5 м размещается платформа шириной 3,15 м, а
в тоннеле диаметром 9,5 м — платформа шириной 4м. Каждое коль-
цо обделки шириной 0,75 м включает чугунные тюбинги четырех
типов: ключевой 1, смежный 2 и нормальный 3.
Если в основании станции залегают грунты с высокими механически-
187
Характеристики колец станционых обделок из чугунных тюбингов
Показатель Зна чение показателя для обделок DH/DgH, м
8,5/7,8 8,5/7,9 8,5/7,9* 9,578,8
Число тюбингов в кольце Масса кольца, г Высота бортов тюбингов, мь Наибольшая длина тюбингов, м 16 12,68 350 1,76 17 11,88 300 1.67 17 6,78 300 1,67 16 16.44 350 1,96
Рис. 5.15. Кольца обделки станционных тоннелей:из чугунных
188
Расчетные характеристики тюбингов станционных обделок
Показатель Значение показателя для тюбингов марок
85НВО, 85СВО, 85КВО 85НЛО 85Н, 85С, 85К 85ВН-2. 85ВС-2, 85ВК-2 СН, СС, СК СНО
Площадь поперечного 616.3 415 500 252,4 653 472
сечения, см2 Момент инерции по- 79 757 49563 46 750 22587 75637 56428
перечного сечения, см4 Расстояние от центра 12,33 to 10 8,3 10,4 9,9
тяжести до наружной грани сечения, см Момент сопротивления поперечного сечения, см3: наибольший 6388 4981 4670 2721 7273 5700
наименьший 3574 1979 2340 1041 3075 2248
тюбингов (а), комбинированных железобетонным лотковым блоком (б)
189
ми характеристиками (например, полускальные грунты различной
степени трещиноватости), то чугунный тюбинг в лотке обделки сле-
дует заменить плоскими железобетонными блоками 5. Перевязка ра-
диальных швов в этом случае осуществляется при помощи тюбинга
4. который составляет по дуге половину нормального.
Тюбинги обделки изготовлены из серого чугуна (рис. 5.16 и 5.17).
Если тюбинги изготовить из высокопрочного чугуна, то масса кольца
уменьшается вдвое. В том случае, когда нагрузка на обделку обуслов-
ливает неравномерность распределения усилий по периметру кольца,
например, незначительную величину изгибающих моментов в нижней
его половине, для экономии металла следует применять обделки пере-
менной жесткости. В такой обделке тюбинги в нижней ее части заме-
няют облегченными, имеющими одинаковые с нормальными тюбинга-
ми наружные размеры, но уменьшенную толщину бортов и спинки.
Конструкция плоского железобетонного блока с чугунными гидро-
изолирующими плитами, заанкеренными в железобетон блока, показана
на рис. 5.18. Лотковый блок одинаков для тоннелей обоих диаметров.
Из нормальных колец монтируют обделку на глухих участках пи-
лонной станции. Рассмотрим, каким образом должна быть выполнена
обделка станции в ее проемной части, где необходимо осуществить
проходы из среднего тоннеля в путевые. Очевидно, что для устройства
проходов необходимо разомкнуть кольца обделки в боковых тоннелях
с одной стороны, а в среднем — с обеих сторон. Для этого в процессе
проходки тоннеля и монтажа обделки в нормальные кольца 1 среднего
и боковых тоннелей укладывают специальные элементы, которые обра-
зуют раму проема (рис. 5.19о). Верхняя и нижняя часть рамы собрана
из специальных, так называемых, фасонных клиновидных тюбингов со
скошенными кольцевыми бортами. Уложенные в определенном поряд-
ке в смежных кольцах они образуют клинчатые перемычки проема 2.
Конструкция клинчатой перемычки для рамы с проемом 3,7 м показана
на рис. 15.16. После того, как тюбинги временного заполнения 3 будут
демонтированы, клинчатые перемычки воспримут нагрузку от разомк-
нутых колец и передадут ее на усиленные тюбинги 4 рамы проема. Эти
тюбинги имеют дополнительное кольцевое ребро жесткости. Сверху и
снизу к раме проема примыкают тюбинги нормального кольца.
Если обделка станционных тоннелей работает в условиях значитель-
ных всесторонних нагрузок, то в рамах проема устраивают как верхние,
так и нижние клинчатые перемычки. В более благоприятных условиях,
например, при наличии в основании станции полускальных или скальных
грунтов проемы следует выполнить без нижних клинчатых перемычек.
190
?30 90
°о
оо
II
cf
191
130.90
Рис. 5.17. Конструкция нормального тюбинга чугунной обделки D/Dm - 9,578,8 м
192
Рис 5 19 Рампы проемов в чугунной обделке станции пиленного типа:
а - схема устройства проемов;
б — конструкция клинчатой перемычки
193
Если рамы проема расположены вплотную друг к другу, то пилон
получается минимальной ширины (1,5 м). Располагая между рамами про-
ема определенное количество нормальных колец 1, увеличивают ширину
пилона до заданного расстояния между проходами по длине станции.
Соединительные проходы между тоннелями пилонной станции имеют
замкнутую бетонную или железобетонную обделку. Внутреннее очертание
обделки прохода совпадает с очертанием проемов в станционной обделке.
При устройстве проходов грунтовый целик между смежными тоннелями
в узких пилонах (7> < 1,5 м) в скальных грунтах и в широких пилонах
(1,5</? <3 м) в слабых грунтах заменяют бетоном. В таком случае обделка
стен проходов является общей для смежных сводов. Если грунт в целике
между станционными тоннелями обладает достаточно высокими прочнос-
тными свойствами или когда размеры целика по длине станции значитель-
ны. грунт в пределах целика не заменяют бетоном. Его удаляют с каждой
стороны прохода на 0,5*0,6 м и заменяют железобетоном.
При наличии напорных грунтовых вод гидроизоляцию проходов
выполняют из металлических листов, сваренных между собой и при
помощи анкеров, закрепленных в бетоне обделки прохода.
В каждом торце путевых и среднего тоннелей станции сооружают
торцевые бетонные стены. Толщина стен определяется расчетом и в
слабых грунтах достигает толщины 1 м.Для обеспечения водонепрони-
цаемости внутреннюю сторону стен покрывают оклеечной или мастич-
ной гидроизоляцией, которую поддерживают железобетонной стенкой
со стороны тоннеля.
К торцевым стенам боковых тоннелей примыкают перегонные тон-
нели. для чего в этих стенах оставляются соответствующие проемы.
Рассмотрим пример конструктивного решения платформенного уча-
стка типовой пилонной станции Московского метрополитена (рис. 5.20).
Станция предназначена для строительства в сильнообводненных полу-
скальных грунтах (типа слабых известняков, мергелей).
Боковые тоннели станции имеют наружный диаметр 8,5 м, а сред-
ний 9,5 м. Увеличенный диаметр среднего тоннеля повышает про-
пускную способность станции, позволяет примкнуть к нему на уров-
не платформы эскалаторный тоннель с четырьмя эскалаторами. Все
кольца обделки имеют плоский лоток из железобетонных блоков с
тонкостенной чугунной плитой сверху. Оси тоннелей расположены на
расстоянии 9,75 м, при этом ширина пилона в поперечном сечении
станции на уровне горизонтального диаметра составила всего 0,75 м.
Верхние клинчатые перемычки включают фасонные элементы семи ко-
лец. что позволяет раскрыть проем пролетом 3,75 м. Опорные тюбинги
194
Л/ Ч'/Г; HaubwwimMw Као. ШТ. Maces, кг N n/i> Наименование Кдл ш?. Macca, nr
twr. O8u№ 1 ШТ. Ойва»
8,5 КВО 14 289 3920 to Ларе- I AK -J & zot? 5600
8,5 С8О В.5НВ S& № 26S3S 1t ЛТЫЧКТТ I ЛК.’Т- х? 4 865 2W
3 X «О’ 8 1280 10240 12 ГИ 5м I г 420 2940
4 8.5 БНВ 6 1280 7880 13 i £ I 00 J4 /220 17QQ0
6 1 f 8.5 НЛО SO 236 38800 14 s g 1 CH ts /220 16300
б 8,5 ПВ 4 890 2760 15 i I GHO ff 920 5520
Я 5ЫДО 18 962 17316 16 | МРП 54 J607 22493
mmw АК- I АК-2 8 a td4S 11640 17 I &7P 44 153 5734
9 3 790 6320 18 Ж.6.ЙЯЛ | 8,5ЛП 21 262 3502
Рис 5 20 Конструкция станции пилонного типа с чугунной тюбинговой
’ ‘ ’ обделкой
195
клинчатых перемычек 1 опираются на усиленные тюбинги рамы проема2,
установленные вплотную друг к другу. Таким образом, плоские пилоны
шириной в два кольца (1,5 м) расположены вдоль станции с шагом
5,25 м. Короткие проходы и узкие по длине станции пилоны создают
большую свободу передвижения пассажиров и заметно улучшают вне-
шний вид станций, а также расширяют возможности их архитектурного
оформления. Помимо эксплуатационных и архитектурных достоинств уз-
кие пилоны существенно сокращают объем разрабатываемого в их преде-
лах грунта и необходимого для их устройства монолитного бетона.
Нижние клинчатые перемычки отсутствуют. Основанием тюбингов
рамы проема 2 служат усиленные тюбинги 3 в составе колец боковых
и среднего тоннелей. Для того чтобы включить в работу основания
большее число колец, все тюбинги этого ряда смещены вдоль оси
станции на половину ширины кольца обделки.
Гидроизоляция проходов выполнена из металлических листов тол-
щиной 6-ь8 мм. Листы сварены между собой и при помощи анкеров
закреплены в бетоне обделки прохода.
Общий вид чугунной обделки пиленной станции из среднего тон-
неля после устройства проходов показан на рис. 15.21.
На повторяющийся участок такой станции (длиной 5,25 м) требу-
ется около 255 т чугуна, 83,2 т сборного железобетона, 32 м3 моно-
литного железобетона и 3,4 т листовой стали.
В том случае, когда инженерно-геологические условия позволяют
отказаться от круговой формы сечения станционных тоннелей, можно зна-
чительно сократить расход чугуна и уменьшить объем выработки за счет
устройства плоского лотка. Пример пилонной станции с плоским железо-
бетонным основанием и комбинированной обделкой показан на рис. 5.22.
Своды среднего и путевых тоннелей станции выполнены из полуколец
типовых чугунных тюбинговых обделок наружным диаметром соответ-
ственно 9,5 м и 8,5 м. На проемном участке станции полукольца обделки
включают проемные рамы с верхними клинчатыми перемычками. Опора-
ми для сводов служат массивные ленточные фундаменты из монолит-
ного бетона, выполненные в предварительно пройденных штольнях.
В связи со значительным расходом дефицитного чугуна (6—7 тыс.
тонн на одну станцию), а также большим числом сложных в изготов-
лении фасонных тюбингов, при сооружении пересадочного узла «Парк
Победы» Московского метрополитена разработана новая конструкция
пилонной станции (рис. 5.23). Конструкция исключает применение чу-
гуна даже в условиях высокого гидростатического давления.
Основными конструктивными элементами станционной обделки яв-
196
Рис. 5.21. Общий вид станции пиленного типа с чугунной тюбинговой
обделкой
р s 77 Гтлниия пиленного типа с комбинированной обделкой (а) и ее
ис. и* ц КОНСтруктивная схема (б)
197
ляются металлические блоки, изготовленные из прокатной стали и запол-
ненные после монтажа кольца обделки пластической бетонной смесью
(литым бетоном). Ширина блока принята равной ширине стандартного
листа прокатной стали и составляет 1,5 м. Длина блока определяется
диаметром обделки и числом блоков в кольце. Блоки представляют
собой металлический лист толщиной 10 мм с ребрами из стальных по-
лос, обращенных не внутрь тоннеля, а к породе. Ребра шириной 100 мм
той же толщины, что и металлический лист, приварены к нему с шагом
250 мм. Листу с приваренными ребрами придается требуемая кривизна.
К ребрам, в зависимости от расчетной несущей способности блока,
приварены арматурные каркасы с кольцевым расположением рабочей
арматуры, либо элементы из стандартного металлопроката. При значи-
тельных нагрузках на обделку в сочетании с арматурными каркасами
применяют жесткую арматуру. Со стороны контура выработки полость
блока защищена от попадания в нее грунта (до заполнения бетонной
смесью) стальным листом толщиной 1,5-2 мм. Габаритные размеры
блоков, составляющих обделку приведенной на рис. 5.23 станции, рав-
ны 1500x2500x550 мм. Каждый блок имеет монтажные связи, позволя-
ющие фиксировать его положение в обделке в соответствие с монтаж-
ной схемой.
Для приготовления бетонной смеси, предназначенной для запол-
нения установленных в кольцо армированных блоков металлоизоля-
ции (АБМ), используют суперпластификаторы и комплексные до-
бавки. Пластичная бетонная смесь позволяет заполнять полость
блока бетононасосами без вибрации.
Конструкция обеспечивает герметичность тоннеля при воздействии
значительного гидростатического давления. Металлоемкость обделок
из АБМ меньше, чем обделок из чугунных тюбингов в 2,5-3 раза.
При расположении пиленных станций в необводненных грунтах их
следует проектировать с обделкой из железобетона. Работы по созданию
конструкции пиленных станций из сборного железобетона начались в
стране в начале 60-х годов. В 1961 г. в Ленинграде впервые при стро-
ительстве станций глубокого заложения в плотных сухих глинах были
применены железобетонные тюбинги. Вначале железобетонная обделка
возводилась только в глухих частях станций пилонного типа, а затем и
в проемной части боковых тоннелей (с обрамлением проемов чугунны-
ми тюбингами). Однако опыт оказался неудачным: простая механическая
замена чугунных тюбингов железобетонными вызвала ряд серьезных
осложнений. Замена чугуна на железобетон требовала иных конструк-
тивных решений сопряжения среднего и боковых тоннелей.
198
о
3:
axoao f.)u
199
I
Рис. 5.24. Конструкция станции пилонного типа с обделкой из сборного железобетона
200
наиболее полно решению этих вопросов отвечает конструкция пи
данной станции, приведенная на рис. 5.24. Основным kohSZZ
,«ментом станционных тоннелей является сборная железобетоннТоб^
летка из колец диаметром D, = 8,5 м, шириной 0,75 м. КаадоТк олью
обделки в глухой час™ станции состоит из 10 ребристых тХХон
НЫх блоков трех типов: нормального СК-1 (рис 5.25 а)
ключевым СК-2 и ключевого СК-3. В кольца обделки поемной части
станции входят дополнительные элементы: опорные блоки СК-4*
Рис. 5.25. Нормальный (а) и опорный (б) блоки железобетонной обделки
пилонной станции
201
лонные блоки СП-4. Опорные блоки СК-4 имеют срезанные борта на
половине длины (рис. 5.256). Включенные в кольца путевых тоннелей
с одной стороны, а в кольца среднего с двух сторон эти блоки
образуют пазы над проемами и под ними по всей длине проемного
участка станции. В этих пазах устраивают продольные балки-перемыч-
ки. Балки-перемычки могут быть выполнены из монолитного или сбор-
ного железобетона. В последнем случае концы блоков, составляющих
балки, омоноличивают. Жесткое соединение торцов этих блоков в
продольном направлении обеспечивает работу перемычки, восприни-
Рис. 5.26. Общий вид путевого тоннеля станции пиленного типа с обделкой
из сборного железобетона до раскрытия проемов:
1 — опорные блоки: 2 — верхняя балка-перемычка; 3 — пилонный блок; 4 —
блоки временного заполнения; 5 — нижняя балка-перемычка
202
мающей нагрузку от разомкнутых колец, по схеме многопролетной
неразрезной балки. При значительных нагрузках балку-перемычку ар-
мируют стальным прокатным профилем (двутаврами или швеллерами).
Увеличить несущую способность балки-перемычки возможно, выпол-
нив ее в виде пустотелой сварной балки из листовой стали. После
установки балки в проектное положение полость заполняется пластич-
ной бетонной смесью.
Опорами балкам-перемычкам служат плоские пилоны, образован-
ные железобетонными блоками СП-4, которые замыкают кольца сред-
него и путевых тоннелей. Ширина пилона соответствует числу колец,
замкнутых на эти блоки. Общий вид станции пилонного типа с обдел-
кой из сборного железобетона показан на рис. 5.26.
Станции колонного типа. Конструктивная схема колонной стан-
ции базируется на идее объединения путевых тоннелей и распредели-
тельного зала в одну большепролетную конструкцию. В отличие от
разобщенных тоннелей пилонной станции тоннели в колонной стнции
сближены таким образом, что их обделки пересекаются и опираются
на общие опоры — внутренние несущие конструкции. Эти конструк-
ции, как правило, выполняют в виде продольной колоннады, не заг-
ромождающей пассажирскую платформу. Как исключение внутрен-
ние несущие конструкции выполняют в виде стен с проемами.
Поэтому в дальнейшем изложении будем ориентироваться на вариант
колонных станций с внутренними несущими конструкциями в виде
продольной колоннады. В зависимости от числа станционных залов
может быть один ряд продольной колоннады (двухсводчатая станция
колонного типа) или два ряда (трехсводчатая станция колонного типа).
Трехсводчатая конструкция с промежуточными опорами позволяет
даже в нескальных грунтах построить станцию, в едином простран-
ственном объеме которой расположены путевые тоннели и островная
платформа шириной 16 метров. Конфигурация поперечного сечения
двух- или трехсводчатой выработки позволяет снизить объем разра-
батываемого грунта по сравнению с однопролетной выработкой, на-
личие промежуточных опор улучшает статическую работу конструк-
ции, а разделение зала на нефы* создает благоприятные архитектурные
формы сооружения.
Возможны два варианта конструктивных схем колонных станций. По
первой схеме своды обделок опираются на колонны через продольные
* Неф__часть помещения, ограниченная с одной или обеих продольных
сторон рядом колонн.
203
прогоны — ригели (нем. Riegel — поперечина, линейный несу-
щий элемент, соединяющий верх колонн). По второй схеме ра-
зомкнутые обделки тоннелей опираются на колонны через стан-
дартные тюбинговые клинчатые перемычки, входящие в состав
колец обделки тоннелей, аналогично пиленным станциям. Пер-
вая схема приемлема для станций как с чугунной, так и с желе-
зобетонной обделкой, вторая — только с чугунной.
При чугунной тюбинговой обделке в узле сопряжения сводов
с колоннами элементы соединены болтовыми связями (жесткий
узел). Жестким будет сопряжение сводов и при монолитной же-
лезобетонной обделке станционных тоннелей. Жесткий узел огра-
ничивает смещение верха колонн, но в таком узле возникают
значительные изгибающие моменты. При сборной железобетон-
ной обделке следует предусмотреть свободное опирание элемен-
тов в узле сопряжения (шарнирный узел). Такое решение исклю-
чает изгибающие моменты в узле, а это не только позволяет
применить блочную обделку (без связей растяжения в стыках), но
и приводит к центрированной передаче нагрузки на колонны.
Рассмотрим последовательность решения вопросов при обосно-
вании параметров конструктивной схемы станции колонного типа
(рис. 5.27).
Внутренние несущие конструкции колонной станции должны
быть возведены в путевом тоннеле до проходки среднего тоннеля.
Отсюда следует, что размеры сечения путевого тоннеля — внутрен-
ний диаметр Dbh при круговом очертании (рис. 5.27ц) и пролет Lm
при сводчатом очертании (рис. 5.276) — при заданном габарите
приближения строений Смс следует принять такими, чтобы была
возможность разместить в этом тоннеле внутренние несущие конст-
рукции на достаточном удалении от края платформы. Эти конструк-
ции в поперечном сечении путевого тоннеля должны быть располо-
жены в пределах определенных границ. С одной стороны границей
является линия I-I приближения колонн габарита Смс, с другой —
линия П-П, за пределами которой высота прохода под конструкци-
ями, перекрывающими пролет между колоннами, будет меньше
допустимой (/?mjn >2,5 м). Здесь уместно отметить, что высокие про-
ходы придают станционным залам большую архитектурную выра-
зительность, но при большой высоте колонн осложняется статичес-
кая работа как разомкнутых колец, так и самих колонн.
Второй путевой тоннель следует расположить на таком расстоянии от
первого, чтобы междупутье было равно В. Здесь с______расстоя-
ние от края платформы до оси пути (в соответствии с требованием габа-
204
Рис. 5.27. Схема к определению геометрических параметров
П0П€рвЧН020 ССЧСНиЯ С1Т1С1НЦиЫ КОЛОННО2О THU11CL
а — с обделкой кругового очертания станционных тоннелей; б — с об-
делкой сводчатого очертания и плоской лотковой плитой; в — схема
опорных реакций сводов в узле сопряжения их с колонной;
1__ось подъемистого свода среднего зала; 2 — ось пологого свода
среднего зала; 3 — ось свода путевого тоннеля; 4 — ось колонны; 5 — рав-
нодействующие сил свода среднего зала; 6 — то же путевого тоннеля
205
рига приближения строений с = 1450 мм), В — ширина островной
платформы. Определив расстояние между тоннелями, получим фик-
h сированный пролет среднего зала станции L. На следующем этапе
I проработки конструктивной схемы необходимо установить подъеми-
| стость свода среднего зала, т.е. стрелу подъема/при заданном про-
। лете L. Следует стремиться к такому соотношению/L, при котором
I в опорном узле А распор свода среднего зала станции Нсз будет
уравновешен распором со стороны свода путевого тоннеля Н
(рис. 5.27 в). Если это удается, то целесообразно от жесткого соеди-
нения элементов в опорном узле перейти к шарнирному.
X Уяснив основные положения, определяющие конструктивную схе-
му станции колонного типа, рассмотрим далее, каким образом они
могут быть реализованы в проектных решениях.
Идея объединить все станционные тоннели в одну конструкцию,
1 отличную от трех разобщенных тоннелей пилонной станции, быларе-
7 ализована еще в первые годы строительства Московского и Петер-
t бургского метрополитенов. Оригинальная по тому времени конструк-
тивная схема станций и объемно-планировочные решения, их удачное
С архитектурное оформление получили высшие оценки на международ-
ных выставках. На рис. 5.28 приведены варианты конструктивных
схем первых отечественных станций колонного типа.
U Обделка боковых тоннелей и среднего свода таких станций со-
3 стоит из стандартных чугунных тюбингов обделок станционных тон-
нелей наружным диаметром 9,5 м. Разомкнутые кольца боковых тон-
нелей и средний свод станции через специальные фасонные тюбинги
1 жестко опираются на два ряда стальных арочных прогонов 2 дву-
таврового сечения сварной или клепаной конструкции. Прогоны под-
держиваются стальными колоннами 3 той же конструкции двутавро-
вого или коробчатого сечения, составленными из уголков и листовой
стали. Опорами колонн служат либо стальной нижний прогон посто-
янной высоты, соединенный с нижними опорными тюбингами боко-
вых тоннелей 4, либо железобетонные ростверки, бетонируемые на
всю длину этих тоннелей 5. Разомкнутые в нижней части обделки
> боковых тоннелей замыкаются плоской железобетонной плитой. Из-за
большого пролета распределительного зала станции (ширина плат-
формы В >16 м) для восприятия равнодействующей распоров разом-
кнутых обделок боковых тоннелей и среднего свода устанавливались
криволинейные металлические балки 6 или железобетонные своды 7.
Первые типы колонных станций, несмотря на удачные объемно-пла-
нировочные решения, отличались довольно большой металлоемкостью
206
Рис. 5.28. Конструктивные схемы колонных станций с прогонами и
чугунной тюбинговой обделкой
и значительными трудозатратами при строительстве.В связи с этим до
1970 г. в Москве из 39 станций глубокого заложения было построено
только 5 колонных станций. В Санкт-Петербурге колонные станции со
сборной чугунной обделкой сооружены только на первой очереди
строительства метрополитена.
В современных конструкциях колонных станций с чугунной об-
делкой используется типовая станционная обделка из чугунных тю-
бингов диаметром 8,5 и 9,5 метров. Внутренние несущие конструкции
состоят только из однотипных колонн с опорными площадками, на
которые опирается своды путевых тоннелей и среднего зала станции.
Башмаки, опорные балки, железобетонные ростверки и плиты в ос-
новании колонн исключены полностью. Прогоны заменены чугунны-
ми типовыми клинчатыми перемычками из фасонных тюбингов, ко-
торые при проходке тоннелей входят в состав монтируемых колец.
207
Сообразуясь с инженерно-геологическими условиями строительства
и технико-экономическими показателями станции, новая конструктивная
схема позволяет, не изменяя номенклатуру основных изделий, варьиро-
вать пролетом среднего зала станции, заменять стальные колонны на
железобетонные, исключать нижние клинчатые перемычки, заменяя их
на усиленные тюбинги, примыкающие к основанию колонн, а чугунные
тюбинги в лотке тоннелей — на плоские железобетонные блоки.
В качестве примера рассмотрим конструкцию платформенного участка
станции колонного типа с клинчатыми перемычками (рис. 5.29). Конст-
рукция разработана для сооружения в слабых полускальных и сильно
трещиноватых скальных грунтах при значительном напоре грунтовых вод.
Обделка боковых тоннелей станции составлена из типовых тюбинговых
колец наружным диаметром 8,5 метров. Для придания лучшей архитектур-
ной формы, а также для обеспечения большей свободы передвижения
пассажиров, верхний свод среднего зала станции собран из типовых колец
наружным диаметром 9,5 метров. Общая ширина платформы станции рав-
на 16,1 м, а междупутья — 19 м. Ширина посадочной платформы в боко-
вых тоннелях, равная 3,2 м, позволяет эксплуатировать глухие участки
станции. Поэтому примыкание эскалаторного тоннеля к среднему залу
может быть осуществлено в любом месте по оси станции (как на станциях
пилонного типа). Под платформой станции имеется достаточно простран-
ства для размещения служебных помещений в среднем тоннеле.
Типовая конструкция клинчатой перемычки (см. рис. 5.196) позволя-
ет довести ширину прохода в свету до 4,25 м. Спаренные перемычки над
проходом объединены стальными листами гидроизоляции, за которые
нагнетается цементно-песчаный раствор (рис. 5.30). Колонны станции
состоят из двух ветвей, которые соединяют болтами в процессе монтажа.
Колонна массой 7-8 т сварной конструкции из широкополосной стали
Ст-3 толщиной 40 мм имеет ребристое сечение. Через опорные площад-
ки колонны скрепляются болтами с пятовыми элементами перемычек.
Для того, чтобы уменьшить расход чугуна в лотках тоннелей, чугунные
тюбинги заменены плоскими железобетонными блоками с чугунными
гидроизолирующими плитами (см.рис. 5.18). Аналогичными блоками
может быть заменена и часть чугунной обделки, где она не испытывает
значительных растягивающих напряжений. Нижний ряд клинчатых пере-
мычек из фасонных тюбингов заменен обычными, которые включаются
в работу за счет смещения их на половину ширины тюбинга. В проемной
части конструкции расположены типовые тюбинги 8,5 НЛО, а на учас-
тках примыкания колонн усиленные тюбинги 8,5 БИВ. Такое решение
позволяет вдвое сократить расход фасонных тюбингов для каждой стан-
208
Рис. 5.29. Конструкция станции колонного типа с клинчатыми перемычками
209
Рис. 5.30. Конструкция спаренной перемычки колонной станции:
а — над проходом: б — над колонной
ции. Общий вид колонной станции с обделкой из чугунных тюбингов и
клинчатыми перемычками показан на рис. 5.31.
При отсутствии напорных грунтовых вод использовать чугунные
тюбинговые обделки в станционных конструкциях даже в условиях
значительных нагрузок экономически неоправданно. В таком случае
необходимо заменить дефицитный и дорогостоящий чугун на моно-
литный или сборный железобетон. Основные принципы проектирова-
ния. определяющие конструктивную схему колонной станции, оста-
ются неизменными, однако форма поперечного сечения, размеры
элементов и характер связи между ними будут отличными от ранее
рассмотренных примеров.
В скальных и полускальных грунтах (крепостью f — 2<-4), где вы-
работка сравнительно небольшого пролета, закрепленная временной
крепью, на участке 4-^6 м обеспечивает устойчивость тоннеля до воз-
ведения постоянной крепи, целесообразно обделку колонной станции
выполнить из монолитного бетона и железобетона (рис. 5.32). В местах,
где сопрягаются пяты бетонных сводов путевых тоннелей и среднего
зала станции, образуются продольные прогоны (рандбалки) 1. Опорами
210
Рис. 5.31. Общий вид колонной станции с клинчатыми перемычками
прогонам служат сборные железобетонные колонны 2, установлен-
ные на ленточные железобетонные (в случае слабого основания) или
бетонные фундаменты 3.
В нескальных грунтах, когда обделку колонной станции необходи-
мо возводить вслед за раскрытием выработки, следует применять
конструкции из сборного железобетона. Станции с обделкой из сбор-
ного железобетона появились впервые на линиях Ленинградского
метрополитена в начале 60-х годов.
Первым шагом в этом направлении явилось создание станций без
боковых посадочных платформ (рис. 5.33). По характерным признакам
конструктивной схемы эта станция может быть отнесена к колонному
типу, так как разомкнутые своды боковых и среднего тоннелей опира-
ются на внутренние несущие конструкции. Разница в том, что эти
конструкции — не колонны, а стены с проемами. Принципиальное
отличие этого типа станции от любых других заключается в том, что ее
путевые тоннели предназначены лишь для движения поездов, а средний
— для пассажирской платформы. Это позволило уменьшить наружный
диаметр путевых тоннелей до 5,5 м. Обделка путевых тоннелей 1 и
211
Рис. 5.32. Станция колонного типа с обделкой из монолитного бетона и
железобетона:
а конструкция: б—общий вид
212
2
Рис. 5.33. Конструктивная схема станции метрополитена без боковых
посадочных платформ
1-1
свод среднего зала 2 станций выполнены из железобетонных тюбин-
гов, обратный свод среднего зала 4 — из железобетонных блоков.
Разомкнутые кольца обделки этих тоннелей и свод среднего зала опи-
раются на чугунные стены 3 с проемами, которые совпадают с двер-
ными проемами подвижного состава. Такой конструктивный тип стан-
ции, отличающийся оригинальностью инженерного решения и
сравнительно низкой строительной стоимостью, все же не получил
дальнейшего распространения. Это объясняется прежде всего значи-
тельными финансовыми затратами при эксплуатации, а также ограни-
ченной пропускной способностью.
Поэтому при разработке новых конструктивных решений колонной
станции с обделкой из сборного железобетона за основу была принята
традиционная схема станции колонного типа с расположением посадоч-
ных платформ в путевых тоннелях. В условиях значительных по величи-
не нагрузок на конструкцию (до 1,5 МПа) и большого пролета путевых
тоннелей станции необходимо было свести к минимуму негативное воз-
действие изгибающих моментов в опорных узлах, где сопрягаются же-
лезобетонные элементы обделки, и снизить материалоемкость внутрен-
них несущих конструкций. Эта задача была решена за счет устройства
шарнирного сопряжения элементов в опорном узле, где сопрягаются
своды обделок путевых тоннелей и свод среднего зала.
На рис. 5.34 показана типовая конструкция колонной станции Пе-
тербургского метрополитена с обделкой из железобетонных элементов.
Основным конструктивным элементом обделки путевых тоннелей стан-
213
Спецификация элементов на типовой участок 3,79 м Объемы основных работ
N Наименование ‘ Кол ШТ. Масса, кг N п/п Наименование Коя ШТ Масса, кг N Ул Наименование Количество
1шт. общая 1шт, общая '4М на ? лог. w на 3.7дм
1 боковые тоннели 8,5 КБС 10 560 5600 7 верхний 9,8 НКБ 30 930 27900 1 Объем породы м3 172,0 651.9С
2_ 8.5 СВС 20 1015 20300 8 евсщ 9,8 РБК 5 335 1675 2 Сборный ж/'б м3 20.86 79,06
3_ 8,5 НБС 50 1025 51250 9 Обрат- ньМ сжд, 1,31 HSK 10 1115 11150 3 Чугун m 1.69 6.40
4 8,5 ОЧС(чугун/ 10 640 6400 Ю 1.31 ЛЕС 10 1545 15450 4 Нижолегиров. сталь гп 5,74 21.77
5 8.5 ЛВС 20 2120 42400 11 1,31 РБС 5 335 1675 5 Моноли тный ж/б м3 2,17 8,22
6 8.5 ФБС 10 2060 20600 12 Колонны и ригели 4 21,77 6 Арматурнняя сталь П7 3,67 13,91
Рис. 5.34. Колонная
станция из сборного железобетона:
л конструкция' б — узлы опирания внутренних несущих конструкций,
S 2 - ,пши.дртеекии шарнир: 3 - ригель: 4 - колонии: 5 - прогой и,
Ч>'гУ'^ 0 - **"""> блок оЫелкипуп.еоого „.Снелл
ции являются типовые кольца обделки наружным диаметром 8,5 м из
железобетонных тюбингов (рис. 5.35). В каждое такое кольцо обделки
путевого тоннеля (со стороны оси станции) включены опорные чугун-
ные тюбинги 1 и железобетонные фундаментные блоки б. Лотковые
тюбинги заменены плоскими железобетонными блоками. Разомкнутые
кольца путевых тоннелей через чугунные опорные элементы вверху и
железобетонные фундаментные блоки внизу опираются на систему
внутренних несущих конструкций. Эта система состоит из стальных
двухконсольных прогонов 3 коробчатого сечения с криволинейным
нижним поясом, из колонн стальных 4 коробчатого сечения и нижнего
прогона 5, выполненного из монолитного или сборного железобетона.
Для исключения эксцентриситетов нагрузка от тюбинговых обделок
передается на систему металлоконструкций вверху через цилиндричес-
кий шарнир 2 на верхний пояс двухконсольного ригеля, а внизу через
цилиндрический шарнир и опорную часть — на железобетонный про-
гон. Двухконсольный ригель и колонна сварной коробчатой конструк-
ции изготовлены из листов высокопрочной низколегированной стали
толщиной 75 ...90 мм. Шарнирное опирание разомкнутых колец обдел-
ки путевых тоннелей на внутренние несущие конструкции, выполнен-
ные из высокопрочной стали, позволило сократить габаритные разме-
ры этих конструкций и разместить их целиком внутри боковых
тоннелей диаметром 8,5 м. При этом расстояние до края платформы
составило 2,4 м, а высота прохода более 3 м, при шаге колонн 3,79 м.
Свод среднего зала станции выполнен из не связанных друг с
другом арок циркульного очертания. Каждая арка состоит из железо-
бетонных блоков сплошного сечения. В замковый блок вмонтирова-
ны плоские домкраты для разжатия свода на грунт. Для центрирован-
ной передачи нормальной силы между блоками установлены
упругопластичные винипластовые прокладки. Аналогичен по конст-
рукции обратный свод среднего зала. Многошарнирная схема сводов
среднего зала станции позволила снизить армирование железобетон-
ных элементов. Регулируемое обжатие сводов на породу дает воз-
можность фиксировать положение колонн в вертикальной плоскости
и уменьшить осадки земной поверхности при сооружении станции.
Внутренние несущие конструкции станции выполненные из дефи-
цитного и дорогостоящего металла в расчете на восприятие значи-
тельных нагрузок (до 4000 т на колонну), в благоприятных условиях
работы следует заменить более экономичными конструкциями. Таки-
ми конструкциями могут быть железобетонные ригели и колонны,
изготовленные из высокопрочных бетонов.
216
£
217
Односводчатые станции. Конструктивная форма односводчатой
станции довольно проста. Она основана на идее объединения путей и
платформ станции в едином пространственном объеме. Очевидно, что
осуществить на практике эту идею возможно тем успешнее, чем
прочнее грунты и чем меньше пролет выработки. Поэтому вариант
односводчатой станции целесообразно рассматривать в случае, если
ширина платформы станции не превосходит 12 метров.
Минимальные размеры поперечного сечения односводчатой стан-
ции определяются исходя из габарита приближения строений Смс и
расчетной ширины платформы В с учетом зазоров на устройство
водозащитного зонта 4, и путевых стен 4, (рис. 5.36 и 5.37).
Основное требование к конфигурации сечения — плавное очертание и
подъемистая форма при преобладании вертикальной нагрузки. Чем ниже
прочностные и деформационные характеристики грунтов, тем подъемистее
должен быть свод. Чем подъемистее свод, тем меньше коэффициент ис-
пользования выработки—отношение минимально необходимой площади
поперечного сечения станции к площади проектного сечения выработки.
Свод очерчивают по круговой или трехцентровой коробовой кривой. В
скальных грунтах стены целесообразно принять вертикальными, а основа-
ние — плоским. В нескальных грунтах стены следует выполнить криво-
линейными, и замкнуть обделку обратным сводом.
Из сопоставления приведенных выше схем видно, что коэффици-
ент использования выработки при сооружении односводчатой стан-
ции с двумя боковыми платформами существенно больше, чем стан-
ции с островной платформой.
Односводчатые станции достаточно широко распространены на мет-
рополитенах мира в основном при заложении в полускальных и скаль-
ных грунтах различной степени трещиноватости. На метрополитенах
Вашингтона и Атланты односводчатые станции, расположенные в
скальных грунтах при отсутствии напорных грунтовых вод, выполнены
с облегченной комбинированной обделкой (рис. 5.38). Такая обделка
состоит из решетчатых арматурных арок 1 (или легких арок специаль-
ного профиля), закрепленных сталеполимерными анкерами 2 и омоно-
личенных набрызгбетоном 3. В зависимости от устойчивости выработ-
ки анкеры длиной Za = 1,5+2,5 м установлены с шагом а = 1+1,8м.
Толщина слоя набрызгбетона составляет 150-200 мм. Для архитектур-
ного оформления станционного зала и для защиты от капежа зал пере-
крывают декоративным самонесущим пластиковым сводом-зонтом 4.
В трещиноватых скальных грунтах обделка односводчатой станции
выполняется из монолитного бетона и железобетона (рис. 5.39). В зави-
218
Рис. 5.36. Схемы к построению внутреннего очертания обделки
односводчапюй станции с островной платформой в скальных (а) и
нескальных (б) грунтах
Рис. 5.37. Схемы к
построению внут-
реннего очертания
обделки односвод-
чатой станции с бо-
ковыми платфор-
мами в скальных (а) и
нескальных (б)
грунтах
219
Рис. 5.38. Односводчатая станция метрополитена Вашингтона (а) с
облегченной комбинированной обделкой (б):
1— арки: 2— полимер бетонный анкер; 3 — набрызгбетон; 4 —
декоративный самонесущий свод-зонт
Рис. 5.39. Конструк-
тивная схема
односводчатой
станции
метрополитена с
обделкой из
монолитного бетона
220
симости от пролета выработки, прочностных характеристик грунта и
принятой схемы раскрытия выработки толщина обделки в замке сво-
да составляет /?3= 500+800 мм. Эта толщина может оставаться посто-
янной в любом сечении обделки, либо увеличиваться к пятам свода
до размера Лп = (1,5+2,0)Лз. При уширенной на уровне пят свода
обделке снижаются усилия в стенах, поскольку часть их передается
на грунт. В результате появляется возможность уменьшить толщину
стен до значения, равного половине Лп.
На рис. 5.40 приведен пример конструкции станции «Геологичес-
кая» в Екатеринбурге, сооруженной ново-австрийским способом в
выветрелых сильно трещиноватых скальных грунтах с использовани-
ем временной крепи 7(первичной обделки) из арок и набрызгбетона.
Арки решетчатой конструкции, состоящей из трех стержней арматур-
ной стали, покрыты набрызгбетоном толщиной 200 мм. Вторичная
железобетонная обделка станции выполнена в виде подъемистого сво-
да 2 постоянной толщины, омоноличенного со стенами 3, забетониро-
ванными в предварительно пройденных штольнях. Обделка замкнута
обратным сводом и жестко связана с фундаментами стен. Для защи-
ты станционного тоннеля от напорных грунтовых вод по всему пери-
метру обделки устроена внутренняя металлоизоляция.
Одной из наиболее крупных односводчатых промежуточных станций
в мире является станция «ТайКу» в Сянгане (Китай). Станция располо-
Рис 5 40 Конструкция станции метрополитена «Геологическая» в
Екатеринбурге
221
жена в слабовыветрелых гранитах на глубине 11 м (рис. 5.41)
Площадь поперечного сечения выработки составляет 304 м2. Моно-
литное ребристое перекрытие разделяет станцию на два яруса. В вер-
хнем ярусе расположен распределительный зал, в нижнем — остро-
вная платформа. Платформа связана с распределительным залом
эскалаторами или лифтами. Конструктивная схема обделки представ-
ляет собой пологий свод переменной толщины, выполненный из мо-
нолитного бетона. Свод уширенными пятами опирается частично на
грунт, частично на бетонные стены. Максимальный пролет выработки
на уровне пят свода 24,2 м, высота по оси станции 14 м. Заметим,
что армирования свода столь большого пролета не потребовалось, так
как несущая способность обделки была увеличена за счет совмест-
ной работы с временной крепью (первичной обделкой) из анкеров и
набрызгбетона. В своде в зависимости от устойчивости выработки
железобетонные анкеры установлены длиной от 3 до 9 м, в стенах —
от 3 до 5 м. Толщина набрызгбетона не превышает 100 мм.
В слабых нескальных связных грунтах строительство односводча-
тых станций в нашей стране было ограничено вплоть до 60-х годов.
Это объясняется особой сложностью работ при раскрытии выработки
большого сечения в таких грунтах. Единственная односводчатая стан-
ция была построена на первой очереди Московского метрополитена.
Станция сооружалась классическим многоштольневым способом
опорного ядра с применением деревянной крепи. Массивная обделка
станции выполнена из монолитного бетона и бутовой кладки.
Основные трудности при строительстве односводчатой станции были
Рис. 5.41. Конструкция станции «Тай Ку» (Сянган) из монолитного бетона
и железобетона
222
связаны с раскрытием калотты и бетонированием свода в боль-
шепролетной выработке, стесненной деревянной крепью. Поэто-
му дальнейшее развитие конструкций односводчатых станций
пошло по пути замены монолитного свода на сборный.
Односводчатая станция со сборным железобетонным сводом была
впервые сооружена в 1974 г. на Ленинградском метрополитене. На
рис. 5.42 показана конструкция типовой односводчатой станции с ши-
риной платформы 11,7 м, предназначенная для сооружения в плотных
протерозойских глинах. Сборный свод станции составлен из отдель-
ных арок шириной 0,5 метра, и это дает возможность раскрыть калотту
фронтальным забоем небольшими заходками (на одну-две арки), ис-
пользуя высокопроизводительные механизмы и оборудование.
Для того, чтобы свести к минимуму действие значительных по вели-
чине изгибающих моментов, неизбежных в монолитном своде большого
пролета, в арках свода предусмотрено близкое к шарнирному соедине-
ние элементов его составляющих. Поэтому свод станции выполнен в
виде блоков сплошного сечения без связей растяжения в стыках. В
таком случае преобладающими усилиями в элементах свода становятся
сжимающие нормальные силы, действующие с малыми эксцентрисите-
Рис. 5.42. Конструкция односводчатой станции из сборных
железобетонных сводов, опертых на массивные опоры кругового
очертания
223
тами. Конструкция блоков верхнего свода показана на рис. 5.43. Сече-
ние блока 700x500 мм принято из расчета восприятия нагрузки на кон-
струкцию. достигающей 120 т/м2. Сразу после монтажа собранную из
отдельных блоков большепролетную арку необходимо разжать в грунт.
Для этого в замковый блок при его изготовлении заложены два плоских
гидравлических домкрата. Величину усилия разжатия можно регулиро-
вать в зависимости от конкретных условий строительства, добиваясь
стабилизации горного давления и уменьшения осадок поверхности.
Обратный свод станции так же, как и верхний, выполнен из не
связанных друг с другом арок циркульного очертания, составленных
из железобетонных блоков. Между блоками обратного свода разме-
щаются вкладыши, фиксирующие свод после того, как он будет
разжат гидравлическими домкратами.
Дальнейшее совершенствование конструкций односводчатой стан-
ции в нескальных грунтах ведется в различных направлениях, однако,
неизменной остается теоретически и практически обоснованная прин-
ципиальная конструктивная схема — ее многошарнирная преднапря-
женная обжатием в грунт обделка.
На рис. 5.44 представлено конструктивное решение односводчатой
станции с опорами треугольного очертания. Такое очертание опор обес-
печивает достаточную их устойчивость в грунтах различной крепости
при более пологом своде. В результате уменьшается площадь сечения
выработки, а следовательно, и объем разрабатываемого грунта при
строительстве станции. Опоры станции сооружаются в выработке,
пройденной проходческим комбайном со стреловым исполнительным
органом (типа 4ПУ или ГПКС). Механизированная разработка породы
проходческим комбайном хорошо сочетается с устройством времен-
ной крепи из набрызгбетона. Обладая технологическими и экономичес-
кими преимуществами, такая крепь толщиной до 10-5-15 см обеспечи-
вает надежную устойчивость выработки до бетонирования опор.
Конкретным условиям строительства односводчатой станции с заданной
шириной платформы В со сводами из железобетонных блоков должны
соответствовать определенные геометрические параметры сводов (L, L2,f,
Rr R,) пролет, очертание и подъемистость сводов, количество и размеры
блоков (//],//,), конструктивное решение стыков, обеспечивающее их шар-
нирное соединение. Однако главным при проектировании станции является
решение вопроса о размерах и конфигурации элементов обделки, которые
служат опорами для шарнирных сводов. Надежность работы конструкции
с многошарнирным сводом, опирающимся на массивные опоры, за-
висит от устойчивого их положения под воздействием опорных реакций
224
Рис. 5.43. Железобетонные блоки верхнего свода односводчатой станции:
а — нормальный; б — замковый
225
Рис. 5.44. Односводчатая станция с обделкой из сборных железобетонных
сводов, опертых на массивные опоры треугольного очертания
свода. Даже незначительное смещение опорных узлов под действием этих
усилий может привести к потере устойчивости сборного свода, блоки
которого не имеют торцевых связей (свободно опираются один на дру-
гой). Поэтому при проектировании односводчатой станции с обделкой из
сборного железобетона очень важно правильно выбрать размеры и конфи-
гурацию опор и определить оптимальную подъемистость сборного свода.
При заданной конфигурации опор по условию их устойчивости оптималь-
ным будет такое очертание свода, при котором напряжения на контакте
грунта с опорой ст будут распределены равномерно, а их величина не
превысит предела прочности грунта на сжатие (рис. 5.45).
Количество блоков в арке свода следует назначать на основе ана-
лиза двух основных факторов: характера статической работы много-
шарнирной арки и производственно-технологических условий. С пози-
ций статической работы конструкции число блоков назначают таким
образом, чтобы свести до минимума изгибающие моменты в блоках,
— чем больше блоков, тем меньше изгибающие моменты. Но увели-
чение числа блоков негативно сказывается на устойчивости свода.
Какое из условий будет приоритетным, выясняют по результатам рас-
чета различных вариантов в процессе проектирования. С позиций про-
изводственно-технологических размеры и масса блоков должны быть
такими, чтобы обеспечить возможность их изготовления, транспорти-
ровки и монтажа с использованием высокопроизводительного механи-
зированного оборудования. По этим условиям длина блоков не должна
превышать 2 метра, а масса — 2-2,5 тонны.
226
Рис. 5.45. Схема к определению подъемистости верхнего свода
односводчатой станции при заданной конфигурации опоры:
а — слишком пологий свод; б — чрезмерно подъемистый свод; в —
оптимальное очертание свода
При небольшой ширине платформы (до 10 м) и заложении станции
в грунтах, обладающих высокими упругими характеристиками (полу-
скальные или предварительно закрепленные слабые грунты), монолит-
ные опоры сводов можно заменить усиленными железобетонными тю-
бингами (рис. 5.46). Тюбинги 1 и 2 входят в состав обделки перегонных
тоннелей, предварительно пройденных через станцию по оси станцион-
Рис. 5.46. Полносборная односводчатая станция
227
ных путей. Обделка такой станции имеет коробовое очертание (по трех-
центровой кривой) и по статической работе ближе к замкнутым эллип-
тическим обделкам, чем к разомкнутым сводам, опирающимся на мас-
сивные стены. Чтобы обеспечить устойчивость верхнего свода до того,
как обделка станции будет замкнута обратным сводом, в лотке перегон-
ных тоннелей устраивают продольные железобетонные прогоны навею
длину платформенного участка станции. Эти прогоны бетонируют в ка-
налах, образованных лотковыми блоками 2, у которых отсутствуют ра-
диальные борта.
5.5. КОНСТРУКЦИИ Станции, сооружаемые
ПРОМЕЖУТОЧНЫХ открытым способом, по
СТАНЦИЙ, СООРУЖАЕМЫХ характерным признакам
конструктивной схемы их
платформенной части подраз-
деляют на колонные и одно-
ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ
пролетные. Последние могут быть с плоским или сводчатым перекрытием.
Минимальные размеры поперечного сечения платформенной части
станции определяются в соответствии с рекомендациями, изложенны-
ми при рассмотрении колонных и односводчатых станций закрытого
способа работ. Здесь также основой для построения внутреннего кон-
тура станционного сооружения является расчетная ширина пассажир-
ской платформы и габарит приближения строений Смс.
Расположенные на сравнительно небольшой глубине конструкции
выполняют из сборного или монолитного железобетона. Инженерно-
геологические условия не являются доминирующими при разработке
принципиальной конструктивной схемы станции, которую сооружают
в открытом котловане с последующей обратной засыпкой. Такая кон-
струкция непосредственно контактирует с естественным грунтовым
массивом только в основании сооружения. Отсюда следует, что ха-
рактеристики грунтового массива оказывают существенное влияние
на работу только лотковой части конструкции.
Размеры сборных элементов конструкции по длине станции следует
назначать с учетом удобства изготовления, транспортировки и монтажа
сборных элементов. Определяющим, как правило, является вес элемен-
та, ограниченный грузоподъемностью кранового оборудования, произ-
водящего монтаж сборной конструкции. Размер элемента вдоль станции
должен соответствовать модулю строительных конструкций, принятому
для данного класса сооружений. Для станций открытого способа работ
228
строительный модуль принят 1,5 м. Это означает, что длина любого эле-
мента конструкций станционного комплекса должна быть кратна 1,5 м.
Конструктивное решение платформенной части станции в боль-
шинстве случаев определяет конструктивное решение всех остальных
сооружений станционного комплекса (вестибюлей, тягово-понизи-
тельных подстанций, вентиляционных камер, вентсбоек и т.п.).
Колонные станции могут иметь двухпролетную или трехпролет-
ную конструктивную форму и соответственно один или два ряда
колонн. Двухпролетная конструктивная форма рациональна для стан-
ций как с островной, так и с двумя боковыми платформами. Один
ряд колонн меньше стесняет условия передвижения пассажиров по
островной платформе. Однако при одинаковой ширине поперечного
сечения двухпролетной и трехпролетной колонной станции усилия,
действующие во всех элементах двухпролетной конструкции, будут
существенно больше. В такой конструкции потребуется увеличить
несущую способность элементов, особенно лотковой ее части. Отсю-
да следует, что вариант двухпролетной колонной станции может ока-
заться предпочтительным только при заложении в грунтах с достаточ-
но высокими прочностными характеристиками.
Большинство колонных станций, сооружаемых открытым спосо-
бом на отечественных метрополитенах, трехпролетные.
На первой линии Московского метрополитена станции сооружались
открытым способом с обделкой из монолитного бетона и железобето-
на. Примером конструктивного решения таких станций может служить
станция, показанная на рис. 5.47. Конструкция прямоугольной формы
Рис. 5.47. Колонная станция из монолитного бетона и железобетона на
первой очереди строительства Московского метрополитена
229
поперечного сечения, выполненная из монолитного бетона и желе-
зобетона. имеет пролет в свету 22,1 м, что позволило разместить
островную платформу шириной 15 м. Безбалочное железобетонное
перекрытие опирается на массивные бетонные стены толщиной
1600 мм и поддерживается двумя рядами колонн. Колонны уста-
новлены на железобетонные ленточные фундаменты с шагом 7 м.
В середине 50-х годов, когда был накоплен опыт применения
сборных железобетонных конструкций в наземном строительстве и
развилась строительная индустрия, появились и первые сборные же-
лезобетонные конструкции колонных станций с шагом колонн 4 м.
Позднее была разработана типовая сборная трехпролетная конструк-
ция станций с плоским перекрытием из железобетонных элементов
заводского изготовления с шагом колонн 6 м (рис. 5.48).
Стеновые блоки 1 шириной 1,5 м имеют сплошное (или при значи-
тельном боковом давлении ребристое) сечение с консольным высту-
пом вверху для укладки на них блоков перекрытия и консольным
башмаком внизу, который омоноличивается с лотковой плитой. Пере-
крытие станции состоит из продольных двухконсольных прогонов (ри-
гелей) 2, на которые уложены блоки перекрытия 3. Каждый прогон
таврового сечения с полкой внизу лежит на одной колонне. Стыки
между прогонами через один омоноличиваются, превращая прогоны в
однопролетные двухконсольные балки. С целью унификации элементов
и снижения типоразмеров блоков в перекрытии колонны в поперечном
сечении станции расположены таким образом, чтобы все три пролета
были одинаковыми. Поперечное сечение блоков перекрытия представ-
ляет собой двухконсольную плиту шириной 2980 мм с двумя ребрами.
Блоки уложены с зазором в 20 мм на полках нижнего пояса прогона.
Этот зазор заполняется цементно-песчаным раствором. Колонны 4 опи-
раются на лотковую плиту через подколенники 5, имеющие длину,
равную шагу колонн. Продольное ребро подколенника придает ему
продольную жесткость и служит для укладки на него платформенных
блоков 6. В этих конструкциях монолитными выполняются только лот-
ковые плиты. Это связано с тем, что даже в пределах одной линии
грунты в основании станции могут быть весьма разнообразны по свой-
ствам. При наличии слабых грунтов в основании толщину лотковой
плиты по продольной оси колонн необходимо увеличить. За счет этого
утолщения вдоль станции образуются ленточные фундаменты, которые
воспринимают сосредоточенные нагрузки (правая сторона сечения на
рис. 5.48 а).
При соответствующей унификации сборных железобетонных изде-
230
Рис. 5.48. Конструкция типовой колонной станции из сборного
железобетона:
а поперечный разрез; б — продольный разрез
231
лий на базе типового решения можно увеличить количество конст-
руктивных схем трехпролетных колонных станций, используя одни и
те же элементы для всех сооружений станционного комплекса. На-
пример, разнообразие конструктивных схем станций Харьковского
метрополитена достигнуто за счет устройства промежуточных пере-
крытий над платформой станции. Пример конструктивного решения
платформенного участка двухъярусной станции показан на рис. 5.49.
В сборной конструкции двухъярусного сооружения сохранены про-
леты типовых несущих конструкций, разработанные для одноярусных
трехпролетных станций мелкого заложения.
Постоянно расширяющиеся масштабы строительства метрополите-
нов привели к тому, что темпы сооружения станций из сборного же-
лезобетона во многих случаях стали определяться производственными
возможностями заводов, поставляющих сборные железобетонные эле-
менты. Между тем, развитие производственной базы метростроя в
городах, где только начинается сооружение метрополитена, далеко не
всегда соответствует потребностям строительства. Кроме того, при
проектировании большого числа станций, возводимых из однотипных
сборных элементов, ограничиваются возможности архитектурных ре-
шений. Следовательно, наряду с совершенствованием полносборных
конструкций, целесообразно рациональное сочетание сборных и моно-
литных железобетонных элементов в обделке станции.
Очевидно, что наибольшей эффективности как с позиций органи-
зационно-технологических решений, так и с точки зрения архитектур-
ной выразительности станционного пространства можно достичь, если
в сборных конструкциях колонных станций перекрытие выполнить из
монолитного железобетона. Перекрытие сооружают индустриальным
методом с применением арматурных каркасов заводского изготовле-
ния, инвентарной передвижной металлической опалубки, современно-
го оборудования для доставки, подачи и укладки бетонной смеси.
Пластичное состояние бетона в момент укладки дает возможность
применять его в конструкциях любой формы и размеров, легко со-
прягая со сборными типовыми элементами.
Пример сборно-монолитной конструкции трехпролетной колонной стан-
ции с монолитной железобетонной плитой перекрытия приведен на рис. 5.50.
Плоское перекрытие выполнено в виде поперечных ребристых плит, пере-
крывающих все сечение станции и разделенных вдоль ее оси технологичес-
кими швами. Ширина плиты, бетонируемой в одной захватке, равна про-
дольному шагу колонн и составляет 6 м. Плиты торцевыми ребрами
омоноличены со сборными стеновыми блоками станции, а в пролете
232
Рис. 5.49. Двухъярусные конструкции сооружений станционного комплекса
при ширине платформы 10 м:
а — платформенный участок; б — вестибюль; в — вентиляционная
камера с противодутъевой сбойкой; / — путевые тоннели; 2 —
средний зал станции; 3 — служебные помещения; 4 — кассовый зал
вестибюля; 5 — блок служебных помещений; 6 — коллекторньш ярус;
’ 7____________ Противодутьевая сбойка; 8 — венткамера
233
Монолитный железобетон
Рис. 5.50. Конструктивная схема колонной станции с монолитной
ребристой плитой перекрытия
опираются на колонны , установленные по линии стыковочного шва
продольных ребер. Характерной технологической особенностью описан-
ной конструкции перекрытия колонной станции являются возможности
бетонирования перекрытия сразу по всему сечению с использованием
одной опалубки. При этом колонны не препятствуют передвижке опалуб-
ки. поскольку их устанавливают после того, как опалубку передвинут на
новую захватку.
В отношении статической работы конструкции с плоскими перекры-
тиями являются не самыми удачными для использования в подземном
строительстве. Бетон перекрытия практически не работает в растянутой
зоне, что обуславливает появление трещин и способствует коррозии
арматуры. В более благоприятных условиях работают железобетонные
конструкции сводчатого или близкого к сводчатому очертания, так как
в них преобладают сжимающие напряжения. Это дает возможность
значительно уменьшить армирование и создавать более тонкие конст-
рукции. что. в свою очередь, позволяет выполнить их из достаточно
крупных блоков. В результате значительно сокращается номенклатура
изделии и число типоразмеров. Примером такой конструкции является
полносборная станция колонного типа из объемных крупноразмерных
железобетонных элементов, приведенная на рис. 5.51.
Основные внутренние размеры станции соответствуют ширине плат-
формы 10 м при стандартном продольном шаге колонн 6 м. Лотковая
часть, стены и перекрытия путевых тоннелей станции объединены в
234
Рис. 5.51. Конструктивная схема станции из крупноразмерных объемных
элементов
объемные С-образные блоки 1. Размер этих блоков вдоль оси тоннеля
из-за ограничения массы по условиям изготовления, транспортировки и
монтажа принят равным 1,5 метра. Масса блоков составляет 19,48 т. В
единый Т-образный блок объединены колонна 3 с ригелем 2. Длина
этого блока в соответствии с модулем конструкции равна 6 м. Средний
зал станции перекрыт сборными железобетонными арками 4. Монолит-
ный бетон используют только для омоноличивания стыков в местах со-
пряжения элементов, что составляет 11 % от общего объема конструк-
ций. Таким образом, конструктивная схема станции включает всего три
типа крупноразмерных блоков основной конструкции. Обделка, собран-
ная из объемных крупноразмерных элементов, омоноличенных в единую
пространственную конструкцию прогонами из монолитного железобето-
на, обладает большой сопротивляемостью сейсмическим воздействиям.
Сейсмостойкая конструкция впервые была возведена на станции «Ай-
бек» Ташкентского метрополитена.
Перечисленныедостоинствакрупноблочной колонной станции,тем не
менее, не привели к широкому применению таких конструкций на метро-
политенах страны. Одна из основных причин этому — необходимость
создания на заводе железобетонных изделий специальной технологичес-
кой линии для изготовления сложных большеобъемных блоков, потреб-
ность в которых сравнительно невелика, т.к. эти блоки используются
235
только в пределах платформенной части станции. Кроме того, боль-
шой вес и значительные габариты блоков путевых тоннелей осложня-
ют транспортировку их к месту установки и обуславливают монтаж
конструкции «с колес».
В том случае, если станция сооружается в котловане, закреплен-
ном железобетонными стенами, возведенными способом «стена в грун-
те» или секущимися сваями, конструктивную схему станции целесооб-
разно изменить. Это обусловлено тем, что при монтаже конструкций
под защитой таких стен стоимость их устройства с креплением состав-
ляет 45 % общей стоимости строительства станции. Поэтому железобе-
тонная стена должна быть включена в конструкцию станции как несу-
щий элемент. Это могут быть трехпролетные станции колонного типа со
сборным или монолитным ребристым перекрытием (рис. 5.52)
В стесненных условиях строительства, когда станция расположена в
непосредственной близости от фундаментов зданий, а также в условиях
Рис. 5.52. Станция
колонного типа со
стенами,
сооруженными
способом «стена в
грунте»:
а — со сборным
железобетонным
перекрытием;
б — с монолитным
ребристым
железобетонным
перекрытием
236
интенсивного уличного движения, прерывать которое на длительный
г1ериод затруднительно или невозможно, часть технологических опера-
ций по сооружению станции выполняется открытым способом, а часть
без вскрытия земной поверхности. Очевидно, что в этом случае кон-
струкция станции должна включать элементы, соответствующие осо-
бенностям технологии ее сооружения.
На рис. 5.53 показан вариант конструктивной схемы платформенного
участка колонной станции с обделкой из сборно-монолитного железобе-
тона. Характерная особенность этой схемы — сборная обделка тоннелей 1,
пройденных перегонными щитовыми комплексами, включена в состав
конструкции станции. Эти тоннели предназначены только для размещения
в них подвижного состава. Колоннами станции служат буронабивные сваи
2, основание которых заглублено ниже лотковой плиты 3, служащей од-
новременно пассажирской платформой. Величина заглубления определяет-
ся расчетом свай по несущей способности. На сваи-колонны опирается
двухконсольная плита перекрытия 4. Консоли 5 омоноличены с обделкой
путевого тоннеля через специальные тюбинги 6. Кольца обделки путевых
тоннелей уложены с перевязкой швов. Перевязка швов достигается за
счет включения в обделку тюбингов, равных по длине дуги половине
нормального. Это позволяет замковые тюбинги расположить по одной
линии. Замковые тюбинги железобетонной обделки выполняются
без спинки в виде стального коробчатого элемента, наружные раз-
меры которого соответствуют стандартному замковому тюбингу обдел-
Рис. 5.53. Конструктивная схема колонной станции, сооружаемой
полузакрытым способом
237
Ki i перегонного тоннеля. Арматуру плиты перекрытия пропускают внутрь
замкового тюбинга и заполняют его бетонной смесью.
Консольное перекрытие станции может быть выполнено как в сбор-
ном. так и в монолитном исполнении. С учетом значительных размеров
и массы сборной плиты перекрытия ее можно выполнить из двух сим-
метричных элементов, состыковав по оси станции. В сборном испол-
нении плиту перекрытия укладывают на ригели, монолитное безбалоч-
ное перекрытие устраивают непосредственно по сваям колоннам.
Несмотря на определенные достоинства объемно-планировочных и
архитектурных решений колонных станций, они все еще остаются мно-
годельными, требуют большого количества элементов разных типораз-
меров. К этому надо добавить, что при постоянно увеличивающемся
объеме строительства сохраняется их некоторое архитектурное однооб-
разие, обусловленное конструктивной формой сооружения.
Однопролетные станции. Однопролетные станции могут быть вы-
полнены со сводчатым и плоским перекрытием.
Односводчатые станции широко распространены на линиях мелкого
заложения метрополитенов дальнего зарубежья, являясь основным ти-
пом станций с начала строительства первых линий во многих городах
мира (например, в Париже). Однако в практике отечественного метро-
строения эта конструктивная форма долгие годы практически исключа-
лась из рассмотрения. Оставался без внимания вариант станции «Крас-
ные ворота» с двумя боковыми платформами, разработанный для
первой очереди строительства Московского метрополитена. Не полу-
чил продолжения и довоенный опыт московских метростроителей, по-
строивших единственную и оригинальную по тем временам односвод-
чатую станцию «Аэропорт» из монолитного железобетона в виде
рамно-арочной конструкции, установленной на железобетонной плите.
Причина заключалась в низких темпах работ и большой доле ручного
труда, которые были неизбежны при возведении монолитных железобе-
тонных конструкций с большим пролетом без передвижных секционных
опалубок, без высокопроизводительных машин и механизмов для транс-
портировки, подачи и укладки бетонной смеси. В последующие годы
строители были ориентированы на повсеместное применение сборного
железобетона, как на единственный путь индустриализации строительно-
го процесса. Началось массовое внедрение типовых сборных железобе-
тонных конструкций колонных станций. Это обстоятельство безусловно
дало новый импульс в развитии метростроения, но с увеличением объе-
ма строительства привело к появлению на метрополитенах страны целых
линий со станциями-близнецами, а борьба с «излишествами» в строи-
238
тельстве и архитектуре завершила их печально однообразный облик. К
рассмотрению вариантов односводчатых станций, предназначенных для
строительства на линиях мелкого заложения, вернулись лишь в самом
конце 60-х годов. Однако уже в конце 70-х годов односводчатые кон-
струкции из монолитного железобетона становятся одним из основных
типов станционных обделок на метрополитенах Москвы, Харькова, Мин-
ска. Новосибирска, Самары, Нижнего Новгорода и других городов.
Конструктивная форма обделки односводчатой станции из монолит-
ного железобетона представляет собой пологий свод переменной толщи-
ны, омоноличенный с вертикальными стенами (рис. 5.54). Принципы
построения внутреннего очертания обделки сохраняются такими же, ко-
торые были изложены в рекомендациях по проектированию односводча-
тых станций, сооружаемых закрытым способом. Основой для определе-
ния размеров поперечного сечения станции является расчетная ширина
Рис. 5.54. Односводчатые станции с обделкой из монолитного
железобетона:
а — с гладким сводом; б — с ребристым сводом
239
платформы В и габарит приближения строений Смс Толщина свода в
замке принимается — 400+500 мм, а в пяте и стенах увеличивается до
h - 700+800 мм. Сечение свода может быть принято постоянным по
длине станции, или ребристым. Выполненные с различным шагом по
длине станции и различные по конфигурации ребра подчеркивают инди-
видуальность конструкции и придают станции архитектурную вырази-
тельность (рис. 5.54 б). Стены жестко связаны с железобетонной лотко-
вой плитой, толщина которой принимается с учетом прочностных
характеристик грунтов в основании станции. При наличии в основании
станции слабых водонасыщенных грунтов и гидростатического напора
лотковую часть станции устраивают в виде обратного свода.
В том случае, если односводчатая станция сооружается в котло-
ване, закрепленном железобетонными стенами, возведенными спо-
собом «стена в грунте» или секущимися сваями, железобетонное
крепление котлована должно быть включено в конструкцию станции
как несущий элемент.
Так, пологийисвод односводчатых станций может быть омоноли-
чен с верхом железобетонных стен, образуя замкнутую раму (рис. 5.55).
Такое решение целесообразно при сооружении станции в плотных
связных грунтах, способных оказывать сопротивление перемещениям
стен от распора пологого свода. Слабые малосвязные грунты не
способны ограничить эти деформации, поэтому железобетонные сте-
ны и свод в рамной конструкции станции работают под действием
значительных по величине изгибающих моментов. В результате ус-
ложняется узел сопряжения свода и стен, требуется увеличение тол-
щины последних и возрастает расход арматуры, снижается трещино-
стойкость конструкции, а следовательно, и ее водопроницаемость.
Указанные недостатки определили направленность работ по даль-
нейшему совершенствованию конструктивных решений односвод-
чатых станций, сооружаемых методом «стена в грунте». Одна из
возможных схем предполагает распор пологого свода на «стены в
грунте». Свод примыкает к стенам на половине их высоты (рис.
5.56). Это значительно улучшает статическую работу конструкции,
так как распор пологого свода передаётся на окружающий грунт
более равномерно по всей высоте стены.
В слабых несвязных водонасыщенных грунтах при креплении котло-
вана способом «стена в грунте» или секущимися сваями целесообразно
рассмотреть вариант односводчатой станции с обделкой из сборных же-
лезобетонных элементов (рис. 5.57). В обделку станции входят четыре
основные марки сборных железобетонных элементов двух типоразме-
240
Рис. 5.55. Односводчатая станция с пологим сводом, омоноличенным со
«стенами в грунте»
тт.ЗООО
Рис. 5.56. Односводчатая станция с распором пологого свода на
«стены в грунте»
ров, отличающихся только армированием. Угловые элементы 1 верхнего
и обратного сводов имеют двутавровое сечение, средние 2 таврового.
241
Рис. 5.57. Односводчатая станция из сборного железобетона с распором
на «стены в грунте»
Вертикальные вставки 3 между элементами свода и лотка позволяют
регулировать высоту сечения платформенного участка станции. Зазор
между угловыми блоками и стенами 4 заполнен бетоном.
Рациональное распределение усилий и жесткость системы «обдел-
ка-железобетонные стены» существенно снижают расход бетона и
арматурной стали по сравнению с выше рассмотренными конструк-
циями из монолитного железобетона. При этом за счет поворота Г-об-
разных элементов конструкции в определенных пределах можно из-
менять подъемистостъ свода с целью рационального распределения
усилий в его сечениях в различных грунтовых условиях. К числу
несомненных достоинств конструкции относится минимальная номен-
клатура сборных железобетонных изделий при максимальной сборно-
сти. Независимый монтаж элементов обделки с зазором от «стен в
грунте» исключает трудоемкие арматурные связи свода со стенами и
позволяет устроить замкнутую гидроизоляцию обделки в водонасы-
щенных грунтах. «Гибкое» конструктивное решение, основанное на
возможности изменения высоты конструкции за счет вертикальных
вставок различного размера между элементами свода и лотка, позво-
ляет при проектировании платформенного участка станции принять
оптимальный внутренний объем, сомасштабный человеку, разнообра-
зить архитектурные решения интерьера, а все пристанционные соору-
жения разместить в единой унифицированной обделке.
242
Рис. 5.58. Однопролетная конструкция станции с плоским перекрытием со
стенами, сооруженными способом «стена в грунте»
Однопролетная конструкция с плоским перекрытием в поперечном
разрезе представляет собой раму прямоугольного сечения (рис. 5.58).
Пролет перекрыт железобетонными балками 1 унифицированного про-
летного строения для автодорожных мостов. Балки пролетом 18 м
имеют тавровое сечение и расположены вдоль станции с шагом
1,33 м, что дает возможность омоноличивать их друг с другом, ис-
пользуя выпуски арматуры в полках. Балки перекрытия опираются на
монолитные железобетонные консоли 2, устроенные в виде продоль-
ных балок в верхней части несущих «стен в грунте» 3 и представля-
ющие с ними единое целое. При раскрытии котлована пролетные
строения используют в качестве расстрелов, а роль поясов выполня-
ют продольные железобетонные балки, на которые расстрелы уклады-
ваются. Единый тип конструкции сохранен для всех сооружений стан-
ционного комплекса, включая и перекрестный съезд за станцией.
Новые возможности для выбора оптимальных конструктивных и тех-
нологических решений открываются при полузакрытом способе соору-
жения односводчатой станции, обделка которой представляет собой по-
логие верхний и обратный своды, опирающиеся на массивные опоры
кругового очертания (рис. 5.59). При залегании в основании станции
прочных грунтов обратный свод следует заменить лотковой плитои.
Полые опоры свода выполнены из монолитного бетона в тоннелях, прой-
243
Рис. 5.59. Конструктивная схема односводчатой станции, сооружаемой
полузакрытым способом со сводом:
а — из монолитного железобетона; б — из сборного железобетона
денных перегонными щитовыми комплексами. На рисунке показаны ва-
рианты конструкции односводчатой станции с монолитным (а) и сбор-
ным (5) исполнением верхнего свода.
В отличие от традиционных конструкций односводчатых станций,
сооружаемых из монолитного бетона открытым способом, в этом
варианте значительно снижен расход арматурной стали за счет за-
мены густоармированных стен опорами из монолитного бетона.
Кроме того, массивные опоры существенно снижают степень воз-
действия вибрации и шума на расположенные вблизи здания и со-
оружения. Наличие полостей в опорах позволяет использовать их
для создания эффективной системы вентиляции.
5.6. АРХИТЕКТУРА
СТАНЦИЙ
МЕТРОПОЛИТЕНА
Первые станции метропо-
литена в Лондоне, Нью-Йор-
ке, Бостоне, Будапеште и
других городах Европы и
Америки выполняли чисто прикладную транспортную задачу и имели
соответствующую инженерную инфраструктуру. Высокое качество тон-
нельных конструкций, выполненных из бетона, металла, пластиков, под-
черкивает в этом случае воплощение в практику инженерных задач и
244
сугубо транспортное назначение станций метрополитена. Такой ути-
читарный подход к оформлению станций метрополитена сохранился
во многих странах и до настоящего времени.
В нашей стране, с самого начала строительства метрополитена,
станции метро рассматривались не только как необходимые конст-
руктивные сооружения подземной дороги, но и как произведения
архитектуры, воплощающие определенный художественный замысел
и отражающие образцы народного творчества. Был создан новый тип
художественно-осмысленного пространства. Система метро рассмат-
ривалась как составляющая городской инфраструктуры, как часть
среды человеческой деятельности.
Архитектурная композиция станций метрополитена в значительной
степени определяется их конструктивными особенностями. Архитек-
турно-художественные решения увязываются с конкретной градост-
роительной обстановкой, с тематикой и наименованием станций. Зна-
чительное влияние на архитектурно-художественное оформление
станций оказывает район их расположения: исторически сложившая-
ся часть города или новые индустриальные районы.
В оформлении подземных залов и вестибюлей находят отражение
соответствующие этапы развития отечественной архитектуры. Так в
тридцатые годы архитектура московского метро рассматривалась как
явление культуры. Оформление каждой станции отражало определен-
ную тематику, позволяющую связать в единое целое достижения ин-
женерной мысли и художественного вдохновения. В это время созда-
ются станции метро, напоминающие подземные дворцы. В
оформлении станций метро принимают участие такие выдающиеся
зодчие как И. Фомин, А. Щусев, В. Щуко, В. Гельфрейх, А. Душкин,
Л. Поляков, Д. Чечулин и другие известные архитекторы, а также
скульпторы и художники Е. Лансере, В. Фаворский, А. Дейнека,
М.Манизер, Е. Вучетич, Н. Томский, П. Корин и другие.
В сороковые-пятидесятые годы архитектура станций метрополитенов
носит парадно-триумфальный характер, сконцентрированный на монумен-
тальных формах с интенсивным декором и помпезной пышностью худо-
жественных форм (рис. 5.60). Такое архитектурное направление остро
противоречило с послевоенной социально-политической обстановкой и не
могло иметь своего дальнейшего развития. Последующий этап развития
архитектуры характеризуется сугубо утилитарным направлением техно-
логизмом когда отвергаются все «излишества», исчезает индивидуаль-
ность и эстетическая конструктивность среды и усиленно внедряется
стандартная усредненность. Архитектура станций метро теряет в это
245
г
160 Стат1т «Киевом». Москва:
а — вестибюль - б__гтт,,,
станционная платформа
246
время свою индивидуальность и оформление становится типовым и
скучным (рис. 5.61).
Рис. 5.61. Станция «Проспект Гагарина». Харьков
С середины 80-х годов архитектура начинает приобретать черты совре-
менной культуры и более органично вписывается в окружающую среду.
В архитектуре станций метро исчезает помпезность, каждая станция при-
обретает свою индивидуальность и художественно оформляется с опреде-
ленной тематикой. Характерными чертами станций метро в это время яв-
ляются большие объемы, яркая освещенность, исчезновение чувства
«подземелья» (рис. 5.62). Применяются новые материалы и конструкции,
используются органически вливающиеся в общий пространственный
объем элементы акустики и приемы освещения. В оформлении станций
прослеживается отказ от сложных декоративных украшении, замыслова-
тых форм и орнаментов, художественный интерьер приобретает более
четкий и конкретный характер. Используются наряду с естественными
материалами и искусственные: керамика, стекло, керамическая плитка,
легкие сплавы металлов, пластмассы. Большее внимание уделяется осве-
щению. Светильники органично вписываются в архитектурный ансамбль
для создания необходимой световой атмосферы и колорита (рис. 5.63).
247
Рис. 5.62. Станция метро «Лиговский проспект». Санкт-Петербург
Рис. 5.63. Станция метро «Площадь Александра Невского-2».
Санкт-Петербург
248
Архитектура станций отечественных метрополитенов, и в первую
очередь, при строительстве Московского метрополитена оказала су-
щественное влияние на мировую практику метростроения. Была пока-
зана необходимость и целесообразность художественного оформле-
ния станций метро. Сегодня при строительстве новых линий
метрополитена в Америке, Германии, Корее, Чехии, Венгрии, Брази-
лии и других передовых странах мира используют отечественный
опыт художественного оформления станций метрополитена, активно
привлекая к работе ведущих архитекторов и художников (рис. 5.64).
Комплекс сооружений метрополитена представляет собой целост-
ную единую систему, что предопределяет необходимость ансамблево-
го подхода к созданию его архитектурного облика. Метрополитену
характерен ряд признаков, позволяющих ставить задачу формирова-
ния архитектурного ансамбля. Такими признаками являются архитек-
турно-планировочный замысел (общая идея), логичная организация
пространства в соответствии с функциональным назначением комп-
лекса; общий масштаб сооружений метро, приблизительно одинако-
вые размеры и пропорции станций. Особенностью является то, что
элементы, составляющие подземный ансамбль, в основном (за ис-
ключением наземных линий) лишены окружающего свободного про-
странства и не имеют ярко выраженных внешних связей.
Необходимо рассматривать такое сложное архитектурное образование
как метрополитен в виде ансамбля, состоящего из системы соподчинен-
ных ансамблей — отдельных линий. В этом случае, основной архитектур-
ный акцент приходится на станции метро, расположенные в центре город а,
в сложных градостроительно-планировочных узлах, а также на пересадоч-
ные и конечные пункты. Станции метрополитена, несущие меньшую гра-
достроительную и идеологическую нагрузку, будут иметь второстепенное
значение и служить своеобразным фоном для этих акцентов.
Необходимо отметить, что характерной особенностью архитектур-
ного ансамбля метрополитена является исключение его единовремен-
ного восприятия. Пространственно-временное удаление отдельных
станций метро достаточно велико, что обуславливает сложность фор-
мирования такого ансамбля.
Наземные вестибюли станций метро осуществляют связь наземного
и подземного уровней города, являются пространственным и психоло-
гическим ориентиром для пассажиров и органически вписываются в
градостроительную планировку города. Однако, при наличии «встроен-
ных» вестибюлей или при их расположении в подземных пешеходных
переходах эта функция частично или полностью утрачивается.
249
PUC. 5.64. Оформление тоннелей стонции метро .Ктлдеок» Пхеньянского
метрополитена (Сев. Корея):
а - барельефы на пилонах; б - станционные тоннели
250
Для архитектурно-художественного оформления станций метропо-
литена рекомендуется применять различные экономичные, долговеч-
ные. легко очищающиеся в эксплуатационных условиях отделочные
материалы. Чаще всего для отделки применяются различные граниты,
мрамор, лабрадорит, прессованное стекло и другие искусственные ма-
териалы. Покрытие полов в помещениях для пассажиров на станциях
и вестибюлях следует устраивать из полированных плиток горных по-
род или искусственных трудно истираемых материалов с пределом
прочности на сжатие не менее 6 МПа. С целью обеспечения безопас-
ности посадки пассажиров в вагоны края платформы на ширине 50 см
устраиваются шероховатыми и отделяются защитной полосой.
Впервые в мире подземный ансамбль, характеризуемый гармо-
ническим слиянием в единое целое достижений инженерной мысли
и художественного оформления станций метро, был создан в
Москве. Метро стало общепризнанной достопримечательностью
столицы нашей Родины.
Московский метрополитен является одним из крупнейших в мире.
Архитектурное оформление практически всех станций отличается своей
индивидуальностью. Среди первых станций Московского метрополите-
на необходимо отметить станцию «Кропоткинская» (архитекторы А.Н-
. Душкин и Я.Г. Лихтенберг), которая служит примером высокого ху-
дожественного качества и сохраняет современность архитектурного
образа (рис. 5.65). На станции «Кропоткинская» для увеличения ее
высоты было принято безбалочное монолитное перекрытие. В художе-
ственной отделке станции удачно использованы светлые тона. Колонны
выполнены в форме светильников, которые создают световой про-
странственный эффект, без использования декоративных элементов.
Рассеянный, скрытый за расширяющимися кверху капителями колонн
свет отражается в граненых поверхностях, подсвечивает снизу легко
профилированный свод с рисунком пятиконечных звезд и ромбовид-
ных кессонов. Путевые стены выложены мрамором, а полы — грани-
том. Колонны облицованы беловато-серым уральским мрамором.
Одной из самых интересных, как в конструктивном, так и в худо-
жественном отношении, является станция «Маяковская» (архитектор
А.Н. Душкин) (рис. 5.66). Это колонная станция глубокого заложения,
однако ей присуще ощущение легкости, пространственной свободы и
единство внутреннего объема. Колонны облицованы полосами из профи-
лированной нержавеющей стали и мрамором так, чтобы предельно четко
подчеркивалось бы изящество и легкость несущей упругой конструкции
станции. Рисунок мраморного пола отличается богатством различных
251
Рис. 5.65. Станция «Кропоткинская». Москва
Рис. 5.66. Станция «Маяковская». Москва
цветовых сочетаний. Для усиления ощущения воздушности простран-
ства в шелыге куполов устроены овальные проемы, в которых располо-
жены смальтовые мозаичные плафоны с голубым фоном, имитирующим
небо (художник А. Дейнека). В композиции станций полностью отсут-
ствует ощущение «подземности».
Торжество победы в Великой Отечественной войне нашло отражение
в архитектурном оформлении станции «Комсомольская-кольцевая» (архи-
тектор А.В. Щусев). Станция имеет внушительные размеры: ширина цен-
трального нефа 11 м (вместо обычных 8 м), высота зала-— 9 м (вместо
5,5 м), что в сочетании с мозаикой и скульптурной композицией создает
победный триумфальный фон (рис. 5.67). Аркада и колонны, стены путе-
вых частей облицованы мрамором. Архитектура свода представляет
собой полуцилиндр большой протяженности, расчлененный системой
252
нервюр с мозаичными панно на тему героического прошлого нашей Ро-
дины (художник П.Д. Корин).
Интересно оформление станций глубокого заложения «Сухаревская»,
«Китай-Город». В композицию этих станций введены антаблементы из
чеканного металла, которые закрывают соединение свода и пилонов.
На строительстве станции «Новослободская» (архитекторы А.Н. -
Душкин и Стрелков) применена изогнутая по форме свода арочная
система, максимально приближенная к конструкции. Эффектны по
рисунку и цвету витражи в арочных нишах пилонов, подсвеченные
изнутри электролампами, которые создают праздничное настроение
блеском и причудливой формой разноцветных стекол.
Оформление станции «Авиамоторная» посвящено созданию отече-
ственной авиации. Конструкция станции представляет собой двойной
ряд аркад, которые максимально приближены к конструкции. Колон-
ны аркад облицованы белым мрамором. В центре композиции распо-
ложен светильник в виде подвешенного свода из анодированного
алюминия, а в торце среднего зала размещается чеканное панно.
Тема оформления станции «Электрозаводская» — героика труда
(рис. 5.68). На пилонах подземного зала установлены барельефы из бело-
го мрамора, изображающие трудовые будни людей разных профессий.
Пилоны облицованы светлым мрамором. Путевые стены оформлены крас-
ным мрамором. Пол выложен плитками из черного и серого гранита. При
оформлении станции использована большая гамма различного мрамора.
Оформление 8 станций на первой очереди строительства метропо-
литена в Ленинграде, которые были введены в эксплуатацию в 1955
году, отражало основные исторические события и величие Советско-
го государства. Так, композиция станции «Площадь Восстания» по-
священа революции 1917 года. В декоративной отделке, как станции,
так и наземного вестибюля, использованы элементы архитектуры эпо-
хи классицизма (рис. 5.69). Одной из самых красивых станций Пе-
тербургского метрополитена, безусловно, является «Пушкинская».
Центральный зал этой станции, сформированный сложным рисунком
пилонов, пилястр и высоких светильников, украшенных стилизован-
ными щитами и копьями, завершается живописным панно с изобра-
жением одного из уголков парка Царского Села. На его фоне уста-
новлена скульптура А.С. Пушкина, выполненная М.К. Аникушиным,
которая органично вписывается в общий интерьер, создавая замеча-
тельный архитектурный ансамбль (рис. 5.70).
Оформление станции «Кировский завод» посвящено теме индустриа-
лизации нашей страны, трудовым подвигам рабочих прославленного за-
253
Рис. 5.67. Станция «Комсомольская-кольцевая». Москва:
а — вестибюль; б~станционная платформа
254
Рис. 5.68. Станция «Электрозаводская». Москва:
а — вестибюль; б—станционная платформа
255
*
Л,С ,М
^онкпъПетербур^
^Штро.Пуит^^ сжт.петербург
256
Рис. 5.71. Металлический картуш с
индустриальной эмблемой над
колоннами на станции метро
«Кировский завод». Санкт-Петербург
вода. Станция решена в
строгих формах с использо-
ванием светло-серого мра-
мора для облицовки колонн
и стен, которые украшены
серебристыми горельефами
с эмблемами тяжелой про-
мышленности (рис. 5.71).
Такое же монументальное впечатление производит и наземный ве-
стибюль, выполненный в характерном для времени классическом
стиле в виде древнегреческого храма, к которому ведет широкая
гранитная лестница. По периметру вестибюля размещены 44 доричес-
кие колонны с каннелюрами, создающими спокойное и величествен-
ное впечатление (рис. 5.72).
Рис. 5.72. Наземный вестибюль станции метро «Кировский завод».
Санкт-Петербург
257
Среди станций первой очереди метрополитена «Автово» — един-
ственная станция мелкого заложения, что нашло свое отражение в ее
архитектуре. Темой композиции является изображение героических
подвигов ленинградцев, отстоявших город во время 900-дневной
блокады. Плоское перекрытие зала поддерживают 46 колонн, часть
из которых облицована декоративным стеклом, что создает допол-
нительный световой эффект. Отделка станции отличается помпезно-
стью и пышностью интерьера. Светлый мрамор стен и колонн,
бронзовые люстры, вентиляционные решетки, перила лестниц, мно-
жество декоративных деталей — гирлянд, венков, воинских симво-
лов — придают станции яркий праздничный облик (рис. 5.73).
В оформлении станций метро «Чернышевская» и «Площадь Ле-
нина» сказались перемены, произошедшие в отечественной архитек-
туре, когда резко обозначился курс на удешевление строительного
дела и его индустриализацию. Красочная палитра отделочных ма-
териалов заметно сократилась. Интерьеры станций стали строже и
сдержаннее, чем раньше, а сложный декор уступил место более
облегченному и четкому рисунку.
Сооружение станций Московско-Петроградской линии харак-
терно внедрением типового проектирования. Появляются одно-
типные наземные вестибюли в виде приземистых павильонов с
куполами и застекленными входами-киосками.
Станции без боковых посадочных платформ оформляются весь-
ма скупо и лаконично (станции «Парк Победы», «Петроградская»),
Наиболее интересна в архитектурном отношении станция «Маяков-
ская» на Невско-Василеостровской линии, где удачно применена
красочная мозаика с силуэтом В.В. Маяковского (рис. 5.74). Архи-
тектура остальных станций этого типа очень проста и довольно
однообразна. Станции отличаются лишь оформлением стен, отделя-
ющих средний зал от путевых тоннелей.
Большие архитектурно-художественные возможности откры-
лись при строительстве односводчатых станций, приуроченных к
пуску IV участка Кировско-Выборгской линии метро. Начиная с
1975 г. станции такого типа сооружаются на всех линиях петер-
бургского метрополитена («Площадь Мужества», «Политехничес-
кая», «Черная речка», «Ладожская» и др.) (рис. 5.75).
Интересны в конструктивном и архитектурном решении ко-
лонные станции, выполненные из железобетонных конструкций
(«Академическая», «Достоевская» и др.) (рис. 5.76, 5.77).
Необходимо отметить архитектурное оформление уникальной
двухъярусной пересадочной станции «Спортивная», облицован-
ной плитами из бело-розового мрамора с мозаичными панно на
темы олимпийских игр, оригинальные светильники и декоратив-
ные элементы дизайна (рис. 5.78).
258
Рис. 5.73. Станция метро «Автово». Санкт-Петербург
259
Рис. 5.75. Станция метро «Площадь Мужества». Санкт-Петербург
Рис. 5.76. Станция метро «Академическая». Санкт-Петербург
260
Рис 5.77. Станция метро «Достоевская».
Санкт-Петербург:
а _ интерьер среднего зала; б — фрагмент декора
261
a ~ верхний нруе; 6 - т,ж„ир
262
Оформление станций первого в Сибири Новосибирского метро-
политена в основном отличается монументальностью и простотой
архитектурных форм, отражающих идейно-художественную темати-
ку каждой станции.
На станции «Октябрьская» стены и колонны облицованы мрамо-
ром. Колонны декорированы в форме стилизованных факелов. Плот-
ность цвета мрамора по высоте колонны постепенно изменяется.
Удачно использовано люминесцентное освещение с отражателями
(рис. 5.79).
Рис. 5.79. Станция «Октябрьская». Новосибирск
!
Оформление станции «Студенческая» выполнено в светлых тонах
Путевые стены и колонны отделаны Саянским бледно-голубым мра
мором, что создает впечатление простора и легкости (рис 5 80)
В художественном оформлении станций метрополитеда в Нижнем
Новгороде, Самаре и Екатеринбурге большое значение придается ппи
емам светового решения (рис. 5.81-5.83). Освещение станций выпол'
263
- -
Рис. 5.80. Станция метро «Студенческая». Новосибирск
Рис. 5.81. Станция метро «Ленинская». Нижний Новгород
264
жж’
Гж. 5.82. СтанрияметроеПобеда,. Самара
P„C.5.W. «П‘°и'а<,Ь ЕктКРтбУРг
265
нено с применением современной осветительной техники. Изящ-
ные хрустальные люстры и светильники являются украшением стан-
ционных залов.
Особенностью станций Харьковского метрополитена являются их
объемно-планировочные и конструктивные решения, позволяющие
организовать новые ракурсы восприятия интерьеров станционных за-
лов с максимальным использованием работ художников-монумента-
листов. Планировка станций выполнена с учетом создания макси-
мальных удобств для пассажиров и персонала метрополитена
(рис. 5.84). Оригинальное решение было найдено конструкторами и
архитекторами при проектировании метромоста через реку Харьков,
состоящего из пролетного строения с широким шагом опор и закры-
той галереи. Покрытие галереи выполнено в виде сводчатой конст-
рукции ломаного очертания из гофрированных стальных листов с
эмалевой окраской. Боковые поверхности представляют собой арки
из тех же металлических листов (рис. 5.85).
Архитектурно-художественное и монументально-скульптурное
оформление станций Ташкентского метро выполнено с использова-
нием традиционных восточных орнаментов и изделий из керамики и
чеканки по металлу (рис. 5.86).
Рис. 5.84. Станция метро «Университет" Харьков
266
Рис. 5.85. М етромост через р. Харьков
Рис 5 86. Станцияметро «Узбекистанская». Ташкент
Станции Ереванского метрополитена отличаются оригинальностью
конструктивных решений и оформления. Вестибюли, станционные
залы выполнены с учетом современных требований эстетики и дос-
тижений национального зодчества (рис. 5.87).
267
Станции метро Минска отличаются рациональностью и строгостью
конструктивных решений и созданием легких и изящных архитектур-
но-художественных форм оформления (рис. 5.88).
Рис. 5.87. Вестибюль станции метро «Еритасардакан». Ереван
Рис. 5.88. Станция метро «Пролетарская». Минск
268
ГЛАВА 6
СТАТИЧЕСКАЯ РАБОТА КОНСТРУКЦИЙ
ПОДЗЕМНЫХ СТАНЦИЙ
МЕТРОПОЛИТЕНА1
6.1. ВЫБОР
И ОБОСНОВАНИЕ
РАСЧЕТНЫХ СХЕМ
Главной задачей стати-
ческого расчета конструк-
ций подземных станций мет-
рополитена является оценка
их несущей способности.
В основу этой оценки положен расчет тоннельных конструкций по
предельным состояниям. Для этого необходимо определить напря-
женно-деформированное состояние конструкции (НДС), то есть рас-
считать величины внутренних усилий и деформаций в обделке. Ис-
пользуя величины этих усилий, оценивается прочность наиболее
напряженных сечений обделки, а в ряде случаев и устойчивость фор-
мы конструкции.
Сложность расчета станционных сооружений вынуждает прибе-
гать к различного рода допущениям, идеализирующим как конст-
рукцию обделки, так и грунтовый массив. Применять известные
расчетные методы непосредственно к анализу реальной подземной
конструкции практически невозможно. Поэтому расчетные методы,
как правило, применяются не к самим реальным системам, а к их
математическим моделям. Простейшей математической моделью
является расчетная схема станции. Выбор и обоснование расчетной
схемы — первый важнейший этап расчета.
Расчетную схему конструкции станции необходимо выбирать таким
образом, чтобы она в наибольшей степени соответствовала реальным
условиям статической работы обделки, отражая конструктивные особен-
ности, материал обделки, инженерно-геологические условия, а также
способ производства работ. При назначении расчетной схемы неизбеж-
ны определенные допущения. Оттого, насколько обоснованы принятые
допущения и какова степень их соответствия действительным услови-
ям работы станционной конструкции, зависит достоверность и точность
1 Глава 6 написана канд.техн.наук, доцентом Т.В. Иванес
269
результатов расчета. Принятые допущения должны обеспечивать за-
пас прочности обделки.
В основу построения расчетной схемы конструкции станционного
тоннеля, расположенного в однородной грунтовой среде, положена
плоская задача. Такое предположение правомерно, поскольку длина
тоннеля обычно значительно превышает размеры его поперечного
сечения. Для расчета выделяется плоская система размером вдоль
оси станции, равным 1 м для конструкций из монолитного железобе-
тона. либо ширине блоков или плит перекрытия — для сборных кон-
струкций. Расчетные нагрузки должны быть приведены к ширине этой
плоской системы. Такой подход упрощает расчетную схему и вполне
обоснован для однопролетных конструкций, в частности, для одно-
сводчатых станций, а также для глухих участков пиленных станций.
Для составления плоских расчетных схем колонных и пилонных стан-
ций, представляющих собой чередование колонн или пилонов и про-
ходов между ними, выделяют типовую секцию вдоль станции, длина
которой равна расстоянию между осями колонн и пилонов либо
проходов между ними. Геометрические характеристики поперечных
сечений чередующихся элементов типовой секции должны быть при-
ведены к ширине выделенной для расчета плоской системы.
Современные методы расчета станционных конструкций метропо-
литена позволяют перейти от плоской расчетной схемы к простран-
ственной, в которой учитывают работу элементов типовой секции как
в поперечном, так и в продольном направлении. Трудоемкость таких
расчетов значительно возрастает. Поэтому в пределах учебной про-
граммы для предварительной оценки НДС конструкции достаточно
ограничиться расчетами в условиях плоской постановки задачи.
Специфика расчета подземных конструкций, сооружаемых закры-
тым способом, состоит в сложности определения нагрузок на обделку.
Это объясняется тем, что одна из основных нагрузок, горное давление,
определяется параметрами как самой конструкции, так и окружающего
ее грунтового массива. При расчете станционных обделок, сооружае-
мых, как правило, по частям, задача усложняется необходимостью
учета поэтапного возведения конструкций и влияния одной части кон-
струкции на другую в процессе строительства станции.
Указанные обстоятельства требуют на первом этапе обоснования
расчетной схемы установить возможный характер взаимодействия
обделки с грунтовым массивом в конкретных условиях строитель-
ства. Для этого следует изучить инженерно-геологические условия
участка строительства, определить особенности конструктивного ре-
270
щенпя обделки, проанализировать технологические особенности про-
ходки станционных выработок и возведения обделок.
Результатом такого анализа должно быть заключение о том, ока-
жет ли в заданных условиях строительства конструкция обделки и
способ ее возведения существенное влияние на характер формирова-
ния нагрузки, либо влияние этих факторов незначительно и ими мож-
но пренебречь. Обоснование того или иного решения должно основы-
ваться на следующих предположениях.
I. Допустим, что конструкция обделки и технология ее возведения
приводят к перемещениям контура, вызывающим разрушение грунта в
окрестности выработки еще до завершения сооружения постоянной
обделки. В этом случае нагрузка на конструкцию будет формироваться
независимо от ее жесткости, т.е. жесткость обделки практически не
повлияет на характер формирования нагрузок. Тогда величина нагруз-
ки на конструкцию обделки будет определяться весом грунта в объеме
вывалов, образовавшихся в незакрепленной выработке, или, в край-
нем случае, весом столба грунта над тоннелем. При этом нагрузка на
обделку будет зависеть, в основном, от пролета выработки, а также от
размеров зоны возможного обрушения грунта.
Такой режим работы обделок называют режимом заданных на-
грузок. Работа станционных конструкций в режиме заданных нагру-
зок характерна при расположении станции в слабых малосвязных
грунтах, где даже незначительные перемещения контура выработки
приводят к расслоению грунта. В таком же режиме работают конст-
рукции, сооружаемые по частям с многократным перекреплением
элементов выработки. Практически однозначно соответствуют усло-
виям работы в режиме заданных нагрузок конструкции станций мет-
рополитена, сооружаемых открытым способом, когда производится
обратная засыпка конструкции грунтом. Следует отметить, что в слу-
чае мелкого заложения конструкции, к заданным нагрузкам относятся
и нагрузки, находящиеся на поверхности, в частности, от наземных
сооружений и транспорта.
II. Условия статической работы конструкции принципиально из-
менятся, если допустить, что в процессе строительства обеспечива-
ется быстрый и плотный контакт обделки с грунтом сразу вслед за
раскрытием выработки, свободные деформации контура невелики и
для рассматриваемых грунтов не приводят к разрушению грунта на
контуре выработки. В этом случае обделка работает совместно с
грунтовым массивом, время установки обделки и ее жесткость су-
щественно повлияют на величину установившейся нагрузки. В за-
271
данных условиях обделка работает в режиме взаимовлияющих
деформаций с грунтом.
Такое предположение будет правомерным, например, при расчете
обделок из набрызгбетона, возведенных в непосредственной близости
от забоя с небольшим интервалом во времени между раскрытием выра-
ботки и креплением ее. Правомерно это предположение и при расчете
сборных обделок, обжатых на грунт или сооружаемых под опережаю-
щим бетонным козырьком. В этих случаях конструкцию обделки и грун-
товый массив необходимо рассматривать как единую систему.
Таким образом, приступая к построению расчетной схемы стан-
ции, необходимо выбрать модель взаимодействия конструкции с ок-
ружающим грунтовым массивом: либо считать, что конст-рукция на-
гружена давлением от возможных вывалов, образовавшихся в
незакрепленной выработке, либо это нагружение — результат силово-
го взаимодействия системы «обделка — грунтовый массив».
Рассмотрим принципы построения расчетных схем станций, соот-
ветствующих различным режимам работы станционных конструкций.
• При расчете станционных конструкций, работающих в режиме
заданных нагрузок, полагают, что обделка испытывает воздействие
активных нагрузок: вертикальной q и горизонтальной р. Эти нагрузки
определяются как вес грунта в объеме возможных вывалов из свода
и стен выработки, либо как полный вес столба грунта над тоннелем.
Под воздействием активной нагрузки обделка деформируется, и в той
части контура, где эти деформации направлены в сторону грунта, об-
делка вступает в силовое взаимодействие с ним. Если грунты доста-
точно прочны и обладают упругими свойствами, то они ограничивают
деформации обделки, вызванные действием активной нагрузки. В этом
случае обделку следует рассматривать как конструкцию в упругой
среде и рассчитывать не только на заданные активные вертикальные и
горизонтальные нагрузки, но и учитывать ее взаимодействие с грун-
том. В расчетной схеме силовое взаимодействие может быть представ-
лено силами упругого отпора грунта Rn (рис. 6.1).
Рекомендуется величину сил упругого отпора R^ определять на
основе теории местных деформаций Винклера из условия прямой
пропорциональности между напряжениями и деформациями U:
^ = ки, (6.1)
где К — коэффициент упругого отпора грунта.
Величина коэффициента упругого отпора грунта определяется
272
обычно путем штамповых испытаний в условиях строительства. Для
предварительных расчетов можно определить К через табличные зна-
чения коэффициента удельного упругого отпора Ка по следующей
зависимости:
где В — пролет выработки.
Для обделки кругового очертания, расположенной в упругой сре-
де, величина К может быть определена теоретическим путем:
К-
<«)
где Ео — модуль деформации грунта;
v — коэффициент поперечной деформации грунта;
R — наружный радиус обделки.
Статические расчеты по рассмотренной расчетной схеме (см.
рис. 6.1) ведут с привлечением методов строительной механики, в ча-
стности, метода сил или метода перемещений. Наибольшее распростра-
нение получили расчетные схемы, построенные в соответствии с ос-
новными допущениями метода Метропроекта (Метрогипротранса). В
таких схемах конструкцию станционной обделки задают в виде плоской
Рис. 6.1. Расчетная схема обделки, работающей в режиме заданных
нагрузок
ZTi
стержневой системы, расположенной в упругой среде. В результате
расчета определяют реакции сил упругого отпора грунта и усилия в
сечениях конструкции (изгибающие моменты, нормальные и попереч-
ные силы), а также перемещения элементов обделки.
• При расчете обделок, работающих в режиме взаимовлияю-
щих деформаций с грунтовым массивом, необходимо конструкцию
обделки и окружающий ее грунтовый массив рассматривать как еди-
ную систему. Для этого, прежде всего, необходимо задаться геоме-
ханической моделью грунта, которая должна в наибольшей степени
соответствовать как инженерно-геологическим условиям строитель-
ства, так и конструктивно-технологическим особенностям подземно-
го сооружения. На основе геомеханической модели составляют рас-
четную схему задачи. Грунтовый массив представляют в виде
сплошной или дискретной среды с отверстием, повторяющим контур
выработки и подкрепленным изнутри конструкцией, моделирующей
обделку (рис. 6.2). Размеры выделяемой области грунтового массива
выбираются так, чтобы перекрыть зону влияния станционных вырабо-
ток на напряженное состояние массива. Обычно расстояние от центра
выработки до наружного контура массива назначается не менее 5R,
где R — полупролет выработки. На расчетной схеме необходимо так-
Рис. 6.2. Расчетная схема обделки, работающей в режиме
взаимовлияющих деформаций
274
же воспроизвести начальное напряженное состояние грунтового мас-
сива и граничные условия на контурах обделки и массива.
При необходимости в расчетной схеме можно учесть работу кон-
струкции и отдельных ее элементов не только в конечной эксплуа-
тационной стадии, но и на отдельных этапах ее возведения.
Методы расчета по такой расчетной схеме (рис. 6.2) основывают-
ся на положениях механики сплошной среды. В результате расчета
системы «обделка — грунтовый массив» определяют напряжения и
смещения в любой точке рассматриваемой системы, в том числе и
напряжения на контакте обделки с грунтом (нагрузка на обделку).
Важным моментом при обосновании расчетных схем станционных
обделок является установление жесткости соединения отдельных эле-
ментов сборной конструкции. Элементы обделки из чугунных тюбин-
гов, имеющие постоянные связи растяжения в стыках и возводимые
с перевязкой продольных стыков, при составлении расчетной схемы
могут быть представлены как монолитные конструкции, ось которых
под нагрузкой сохраняет плавное без переломов очертание. В первом
приближении как монолитные могут рассматриваться и элементы об-
делки из сборного железобетона со связями растяжения в стыках и
при наличии перевязки продольных стыков. При этом большая де-
формативность сборной железобетонной обделки учитывается путем
снижения расчетного модуля деформации материала обделки Ер:
Е = аЕ_,
р 6
где £6— модуль деформации бетона;
а — понижающий коэффициент, 0,5< сс< 1.
Элементы сборных железобетонных обделок из блоков сплош-
ного и ребристого сечений, как правило, не имеют постоянных свя-
зей растяжения по продольным стыкам. При работе под нагрузкой
стыки могут раскрываться с внутренней и наружной стороны, что
приводит к переломам плавной оси обделки в местах стыков. По-
этому статические расчеты сборных железобетонных обделок сле-
дует производить с учетом конструкции и расположения стыков,
которые в первом приближении можно рассматривать как шарнир-
ные. Вкладыш-замок вследствие небольшой длины рассматривают
как один шарнир. Такой подход наиболее обоснован для расчетных
схем элементов обделок с цилиндрическими выпукло-вогнутыми
стыками. При расчете железобетонных обделок с плоскими стыка-
ми, и особенно со связями растяжения в стыках, расчетную схему
275
конструкции необходимо уточнять путем учета стыковых моментов,
определяемых в зависимости от конструкции стыка (см. п. 6.6).
В зависимости от конструкции станции узлы сопряжения круговых
элементов обделки, прогонов и колонн также могут рассматриваться
либо как жесткие — при наличии соответствующих связей, либо как
шарнирные — при свободном опирании элементов.
Если узлы конструкции нельзя с полным основанием отнести к
жестким или к шарнирным, то в расчетной схеме принимают то из
названных соединений, которое обеспечивает запас прочности.
При выборе расчетной схемы необходимо проанализировать ра-
боту конструкции и отдельных ее элементов не только в эксплуата-
ционной стадии, но и в процессе ее сооружения. В процессе после-
довательного возведения станционных обделок отдельные элементы
конструкции могут работать в более невыгодных условиях, чем при
завершенном строительстве. В таких условиях работают, например,
обделки боковых тоннелей пиленной станции при раскрытии выра-
ботки среднего тоннеля, обделки боковых тоннелей колонной стан-
ции при проходке среднего зала, обделки односводчатой станции в
слабых грунтах до подведения обратного свода.
Анализ работы конструкции в процессе ее сооружения необходим
для своевременного принятия мер, направленных на предотвращение
или уменьшение деформаций отдельных элементов, находящихся в
невыгодных условиях работы. К таким мерам относится постановка
временных затяжек, стоек, прогонов, рам, перегородок и прочее.
В большинстве случаев за основную расчетную схему конструк-
ции станции принимают ту, которая соответствует окончательной эк-
сплуатационной стадии.
6.2. РАСЧЕТ
КОНСТРУКЦИЙ СТАНЦИЙ,
СООРУЖАЕМЫХ
ЗАКРЫТЫМ СПОСОБОМ
Расчет конструкций
станций метрополитена
следует производить на
наиболее невыгодное, но
6.2.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ
НАГРУЗОК
реальное, сочетание на-
грузок и воздействий, ко-
торые могут действовать
одновременно при строи-
тельстве или эксплуатации сооружения. При этом следует рассмат-
ривать основные и особые сочетания нагрузок.
276
Основные сочетания состоят из постоянных нагрузок и воздей-
ствий (горное давление, наружное гидростатическое давление,
собственный вес конструкции и насыпного грунта); длительно
действующих временных нагрузок (нагрузка от морозного пуче-
ния грунта, от температурных деформаций, от усадки бетона и
так далее) и кратковременных нагрузок (вес транспортного и
монтажного оборудования, давление щитовых домкратов и т.п.).
Особые сочетания состоят из постоянных нагрузок и воздействий,
наиболее вероятных временных и одной из особых нагрузок (сейсми-
ческое или взрывное воздействие; нагрузки, вызванные неравномер-
ными деформациями основания и, т.п.).
Все нагрузки, входящие в состав основных и особых сочетаний,
являются нормативными. В соответствии с действующими нормами
статический расчет станционных конструкций по первой группе пре-
дельных состояний (на прочность и устойчивость) производят на рас-
четные нагрузки, которые определяются умножением их норматив-
ных значений на коэффициенты надежности по нагрузке (таблица 6.1).
Таблица 6.1
Виды нагрузок Коэффициенты надежности по нагрузке
Вертикальная от веса всей толщи грунтов над тоннелем:
в природном залегании 1,1
насыпных 1,15
Вертикальная от горного давления при
сводообразовании для грунтов:
скальных 1,6
глинистых 1,5
песчаных и крупнообломочных 1,4
Вертикальная от давления грунта при вывалах 1,8
Горизонтальная от давления грунта 1,2 (0,7)
Гидростатическое давление 1,1 (0,9)
Собственный вес конструкций:
сборных железобетонных 1,1 (0,9)
монолитных бетонных 1,2 (0,8)
металлических 1,05
изоляционных, выравнивающих, отделочных слоев 1,3
Примечание. Значения коэффициента надежности по нагрузке, указан-
ные в скобках, принимают в случае, когда уменьшение нагрузки приводит
к более невыгодному загружению обделки.
277
Наибольшее практическое значение имеет расчет на основные со-
четания нагрузок и на главнейшие из них постоянные нагрузки.
Расчет конструкций на другие случаи сочетаний нагрузок произво-
дится лишь в качестве проверки.
При расчете конструкций станций, сооружаемых закрытым спосо-
бом на глубоком заложении линии, учитывают следующие постоян-
ные силовые воздействия: нагрузки от горного давления, гидростати-
ческое давление, собственный вес конструкции.
Нагрузки от горного давления являются главным внешним си-
ловым фактором. При расчете конструкций, работающих в режиме
заданных нагрузок, величина нагрузки от горного давления опреде-
ляется как вес грунта в объеме возможной зоны разрушения грунта
в окрестности незакрепленной выработки и, в значительной степени,
зависит от несущей способности вышележащих грунтов. При этом
горное давление представляется в виде внешней вертикальной q и
горизонтальной р нагрузок на конструкцию обделки. Эти нагрузки, в
зависимости от глубины заложения тоннеля и свойств окружающих
грунтов, определяют по одной из следующих гипотез: по гипотезе
сводообразования; от веса грунта в объеме отдельных вывалов из
свода и стен выработки; от веса всей толщи грунтов над тоннелем.
Интенсивность горного давления на обделки двух или трех парал-
лельных тоннелей определяют в зависимости от расстояния между
ними либо как для одиночных тоннелей, либо с учетом образования
общего свода обрушения над тоннелями.
Нагрузки от гидростатического давления на конструкцию отне-
сены к числу постоянных, хотя они в различные периоды существо-
вания станции могут изменяться от нулевого до максимального зна-
чения. Так в период постройки, когда герметизация обделки не
выполнена или не завершена, гидростатическое давление на конст-
рукцию практически отсутствует.
После полной герметизации станционной обделки гидростатическое
давление достигает максимальных значений. Причем, для элементов
станционной обделки кругового очертания учет гидростатического дав-
ления в целом улучшает условия их статической работы, поскольку
создает в сечениях обделки значительную нормальную силу, передаю-
щуюся с небольшим эксцентриситетом. Поэтому при расположении
станции в водоносных грунтах конструкцию необходимо рассчитывать
как на максимальное гидростатическое давление, так и на минималь-
ное. Второй случай практически означает отсутствие гидростатическо-
го давления.
278
Нагрузка от гидростатического давления действует по нормали к
наружной поверхности обделки. Ее интенсивность зависит от рассто-
яния точек контура обделки до уровня грунтовых вод.
При расчете на гидростатическое давление горное давление следу-
ет определять с учетом веса грунта во взвешенном состоянии.
Объемный вес грунта с учетом взвешенности в воде:
Yb3b У 1 + г 1 + г^у
1 J С 1 ”Г с
где у — объемный вес грунта в сухом состоянии;
уу — удельный вес грунта в сухом состоянии;
ув — удельный вес воды;
е — коэффициент пористости грунта.
Собственный вес станционной обделки в сравнении с нагрузкой от
горного давления обычно незначителен.
При расчете обделки станции на основное сочетание нагрузок в
эксплуатационной стадии нагрузку от собственного веса учитыва-
ют, если она составляет не менее 5% нагрузки от вертикального
горного давления. Нагрузка от собственного веса принимается равно-
мерно распределенной по пролету выработки и суммируется с рас-
четной нагрузкой от вертикального горного давления. В процессе
сооружения станционной обделки, когда еще не обеспечена совмес-
тность работы отдельных элементов конструкции и грунта, нагрузка
от собственного веса и веса оборудования может вызвать существен-
ные внутренние усилия и деформации. Поэтому нагрузку от собствен-
ного веса необходимо учитывать при расчете станционной конструк-
ции в монтажной стадии.
Нагрузку от веса подвижного состава не учитывают при расчете
конструкций станций глубокого заложения, так как эта нагрузка не-
велика и распределяется по значительной поверхности обделки и под-
стилающего грунта благодаря устройству жесткого бетонного осно-
вания пути.
6.2.2. РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ Обделка станции пилон-
СТАНЦИЙ ПИЛОННОГО НОГО типа представляет собой
ТИПА сложную пространственную
конструкцию, состоящую из
трех отдельных тоннелей, соединенных обделками проходов. При расче-
те станции на заданные нагрузки напряженно-деформированное состояние
279
конструкции может быть определено с помощью четырех упрощен-
ны,х плоских расчетных схем. Первая схема отражает работу глухого
участка станции, вторая — проемного участка в сечении по проходу,
третья — перемычки прохода, четвертая — проемного участка стан-
ции в сечении по пилону.
Такой подход вполне обоснован при расчете конструкций станций
из сборного железобетона, ввиду отсутствия конструктивных связей
между соседними кольцами. С определенным допущением плоские
расчетные схемы могут применяться и для расчета станционных об-
делок из чугунных тюбингов.
Рассмотрим расчетные схемы в том порядке, в котором следует
производить расчет. В глухой части станции работа обделки наиболее
определена. Здесь боковые тоннели разделены большим целиком
грунта, достигающим 10 м и более, и обделки этих тоннелей работают
независимо друг от друга. Поэтому в качестве расчетной схемы
обделки на этом участке станции принимается схема одиночного тон-
неля кругового очертания. Построение расчетной схемы ведется в
соответствии с основными допущениями метода Метрогипротранса,
то есть обделка представляется в виде плоской стержневой системы
переменной жесткости, расположенной в упругой среде (рис. 6.3).
ОТЕШЗТГШШ Я
Рис. 6.3. Расчетная схема глухого участка станции пилонного типа
В проемной части станции кольца обделки в сечении по проходу рас-
считывают в предположении независимой работы проемных колец. В ка-
280
честве примера на рис. 6.4 и 6.7 приведены плоские расчетные схемы
конструкции пилоннои станции со сборной обделкой кругового очер-
тания с шириной кольца b (см. рис. 5.20). В сечении по проходу
обделки боковых тоннелей разомкнуты (рис. 6.4). Опирание обделок
тоннелей на перемычки в расчетной схеме может быть принято шар-
нирным в связи с некоторой податливостью соединения элементов
перемычки. В результате расчета определяют опорные реакции Г и Я.
В обделке среднего тоннеля рассчитывают только верхний свод, так
как обратный свод, не показанный на рис. 6.4, работает в более бла-
гоприятных условиях, и его параметры назначают конструктивно.
Рис. 6.4. Расчетная схема станции пилонного типа в сечении по проходу
Затем производят расчет перемычки. Расчетная схема перемычки
зависит от ее конструкции. Так клинчатая перемычка (см. рис. 5.19,6)
может быть представлена в виде арки переменного сечения, жестко
закрепленной по концам (рис. 6.5). Расчетная схема балочной перемыч-
ки из монолитного железобетона (см. рис. 5.24) может быть принята в
виде неразрезной балки на опорах, либо однопролетной балки, защем-
ленной по концам (рис. 6.6). От свода на перемычку передаются вер-
тикальная реакция V и распор Я, значения которых определились в ходе
предыдущего расчета в опорных частях среднего свода и бокового
тоннеля (см. рис. 6.4). При расчете усилия К и Я удобно заменить
тождественной системой двух сил — нормальной N и поперечной Q.
Причем для упрощения плоской расчетной схемы перемычки можно
ограничиться учетом главного силового фактора, передающегося со
свода на перемычку — распределенных по ширине каждого кольца
обделки сил Nib (см. рис. 6.5 и 6.6).
281
Рис. 6.5. Расчетная схема клинчатой перемычки станции пилонного типа
Рис. 6.6. Расчетная схема неразрезной балочной перемычки станции
пилонного типа
В результате расчета получим усилия М}, Q( и М2, N2 02,
передающиеся от пят перемычек на обделку пилонов.
Расчет обделки проемной части станции в сечении по пилону
является заключительным этапом расчета станции пилонного типа.
282
Расчетная схема в этом сечении представляет собой три кольца пере-
менной жесткости, работающие независимо друг от друга (рис. 6.7).
Смежные части колец, составленные из усиленных тюбингов, обозна-
чены более жирными линиями. Следует отметить, что коэффициент
упругого отпора в пределах пилона ^необходимо увеличить с учетом
заполнения пилона бетоном.
В узлах контура, соответствующих местам сопряжения перемычек
с обделкой пилона, приложены усилия М{, N{, Q, и М2, N,, Qv пере-
дающиеся от пят перемычек на обделку пилона. Передача усилий от
перемычки на обделку пилона происходит неравномерно, причем
более нагруженными оказываются проемные рамные кольца, на кото-
рые непосредственно опирается перемычка. Поэтому проверку проч-
ности рамных колец по усилиям, определяемым из расчета внутрен-
них колец пилона (см. рис. 6.7), необходимо проводить с учетом
коэффициента надежности Кп. Рекомендуется назначать Кп = 1,5.
Рис. 6.7. Расчетная схема станции пилонного типа в сечении по пилону
6.2.3. РАСЧЕТНЫЕ
СХЕМЫ СТАНЦИИ
КОЛОННОГО ТИПА
При расчете станций ко-
лонного типа так же, как и
при расчете пилонных стан-
ций, применяются плоские
расчетные схемы.
Для составления плоских расчетных схем колонной станции, представ-
ляющей собой чередование колонн и проходов между ними, выделяют
типовую секцию длиной /, включающую в себя колонну и два полупролета
283
прогонов по обе стороны от колонны. Напряженно-деформированное со-
стояние конструкции с достаточной степенью точности может быть опи-
сано с помощью двух плоских расчетных схем, отражающих работу
станции в сечении по колоннам и работу прогона или клинчатой пере-
мычки.
Для решения в плоской постановке задачи геометрические харак-
теристики поперечного сечения колонны должны быть приведены к
ширине выделенного вдоль оси станции плоского элемента Ь. Приве-
денные к плоской задаче площадь поперечного сечения колонны F
и ее момент инерции Jnp определяются умножением соответствующих
характеристик колонны на переходный множитель, равный отношению
Ь/1. При расчете станций из монолитного железобетона удобно выде-
лять плоский элемент шириной вдоль оси станции b = 1 м. При рас-
чете станций из сборного железобетона значение b целесообразно
принять равным ширине кольца обделки.
• В качестве примера для расчета рассмотрим конструкцию колон-
ной станции из сборного чугуна, обделки смежных тоннелей которой
опираются на спаренные клинчатые перемычки (см. рис. 5.29). Такой
конструкции будут соответствовать расчетные схемы, приведенные на
рис. 6.8, а (с плоским лотком) и на рис. 6.8, в (с обратным сводом).
Расчетные схемы составлены на основе допущений метода Метрогип-
ротранса, обделка колонной станции рассматривается как многосвяз-
ная стержневая конструкция в упругой среде.
Рис. 6.8. Расчетная схема станции колонного типа:
а - с плоским лотком; б - с обратным сводом
284
При шарнирном опирании сводов на колонны необходимо учиты-
вать конструктивные шарниры в узлах сопряжения. При расчете ко-
лонных станций из сборного железобетона в расчетной схеме необ-
ходимо также учитывать наличие конструктивных шарниров в местах
сопряжения соседних блоков обделки.
Рассмотренные выше плоские расчетные схемы не учитывают рабо-
ты продольного элемента — прогона, или заменяющей его клинчатой
перемычки. Поэтому расчет этих элементов выполняется отдельно.
Расчетные схемы прогонов или перемычек назначаются в зависи-
мости от их конструкции, от типа стыка между ними, а также от
способа соединения обделки с прогонами. Так, например, клинчатые
перемычки из чугунных тюбингов могут быть представлены в виде
арок переменного сечения, защемленных по концам (см. рис. 6.5).
В качестве расчетных схем прогонов (см. рис. 5.34) могут рас-
сматриваться арки или балки переменного сечения, защемленные по
концам (см. рис. 6.6), двухконсольные балки переменного сечения
(рис. 6.9), многопролетные неразрезные балки (рис. 6.10).
Н/Ь
ИИ«ИИ1НОИЖ1ИОШ1!
ПШШИНШШКНШ»
& 1 **
___ф____j._4-—i—
Рис. 6.9. Расчетная схема
прогонов как двухконсольной балки
Рис. 6.10. Расчетная схема прогонов
как многопролетной неразрезной
балки
В качестве нагрузки на прогон задается распределенное усилие
N/b. Эта нагрузка является результирующей от действия нормаль-
ных сил в опорных частях разомкнутых обделок среднего и боко-
вых тоннелей, которые были определены в ходе расчета конструк-
ции станции (см. рис. 6.9 и 6.10).
285
Поскольку усилия в колонне определялись из расчета типовой
секции станции, как плоской конструкции шириной Ь, то для провер-
ки прочности колонны и уточнения размеров ее поперечного сечения
необходимо полученные усилия в колонне пересчитать с учетом дей-
ствительной длины секции /. Для этого необходимо полученные уси-
лия умножить на переходной коэффициент, равный 1/Ь.
6.2.4. РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ Статическая работа конст-
ОДНОСВОДЧАТЫХ рукции односводчатой стан-
ции глубокого заложения бо-
лее определена, чем станций
пилонного и колонного типов.
СТАНЦИИ
Расчетная схема односводчатой станции из монолитного железо-
бетона (см. рис. 5.39) может быть представлена в виде плоской стер-
жневой системы в упругой среде, построенной в соответствии с ме-
тодом Метрогипротранса (рис. 6.11).
При расчете односводчатых станций из сборного железобетона в
расчетной схеме необходимо учитывать наличие конструктивных
шарниров в местах сопряжения соседних блоков.
При наличии в конструкции односводчатой станции массивных опор
(см. рис. 5.42 и рис. 5.44) они должны быть заменены в расчетной
схеме стержнями соответствующей жесткости. Опоры односводчатой
станции могут быть рассчитаны так же, как жесткие подпорные стенки,
находящиеся под воздействием усилий, передающихся от пят сводов,
собственного веса опоры, нагрузок от горного давления (q,p) и упру-
Рис. 6.11. Расчетная схема односводчапюй станции из монолитного
железобетона
286
гого отпора грунта (2?ор). Расчетная схема станции в этом случае пред-
ставляет собой систему жестких криволинейных блоков на упругом
основании, соединенных между собой шарнирами, и массивных опор
(рис. 6.12). Расчет такой конструкции сводится к определению напря-
женного состояния двух многошарнирных конструкций верхнего и
нижнего сводов на упругом основании, характеризуемом реакциями
отпора грунта за блоками обделки (/?.) с учетом общности усилий и
перемещений в местах их примыкания к опорам. Усилия в сводах
определяют из условий равновесия их узлов, при этом рассматривают
узлы последовательно, начиная с замка. Предполагая в стыках изгиба-
ющие моменты равными нулю, определяют нормальные и поперечные
силы, реакции отпора грунта, а также моменты в блоках.
Рис. 6.12. Расчетная схема односводчатой станции из сборного
железобетона с массивными стенами
6.3. ОСОБЕННОСТИ
РАСЧЕТА
КОНСТРУКЦИЙ
СТАНЦИЙ, СООРУЖАЕМЫХ
ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ
Главная особенность построения
станции, сооружаемой открытым
грузок на обделку. При расчете
Обделки станций, со-
оружаемых открытым спо-
собом, работают, как пра-
вило, в режиме заданных
нагрузок и отличаются бо-
лее простой и определенной
расчетной схемой.
расчетной схемы конструкции
способом, состоит в определении на-
таких
конструкций учитывают постоян-
287
ные и временные нагрузки. К постоянным нагрузкам относят: вер-
тикальное и горизонтальное давление грунта засыпки, гидростати-
ческое давление, давление от веса дорожного покрытия и собствен-
ный вес обделки. К временным нагрузкам — давление грунта от
наземного транспорта (нагрузку от подвижного состава на станции
обычно не учитывают). К особым воздействиям — сейсмические
и дополнительные нагрузки.
Нормативное значение постоянной вертикальной нагрузки
(рис. 6.13):
4 = Здп + ?зас + + (6-5)
где q — давление от веса дорожного покрытия;
q— давление грунта засыпки;
q— гидростатическое давление;
<7га’— давление от собственного веса обделки.
q = у 5 + у,5,,
^дп * а а ' б б ’
где 8,86 и у у. — соответственно толщина и нормативный удельный вес
асфальтобетонного покрытия и бетонного основания;
дзас = [Н-(5а + W
где Я — расстояние от поверхности земли до верха конструкции;
уп — нормативный объемный вес грунта засыпки.
При расположении сооружения в пористых водопроницаемых
грунтах, содержащих свободную воду, нагрузки от давления грунта
следует определять как совместное давление воды и грунта во взве-
шенном состоянии. Объемный вес грунта с учетом взвешенности в
воде определяют по формуле (6.4).
Нормативную нагрузку от собственного веса обделки qce опре-
деляют по проектным объемам элементов конструкции и объемным
весам материалов.
Давление грунта на обделку от транспортных средств на поверх-
ности 7вр определяют в соответствии с нормативными документами
как вертикальное давление от автотранспортных средств в виде полос
А-11 и от одиночной колесной нагрузки НК-80. При этом рассматри-
вают наиболее невыгодные для работы обделки и ее отдельных
элементов схемы расположения этих нагрузок над обделкой и на
призмах обрушения. В зависимости от глубины заложения станции
288
дополнительное давление грунта от подвижной нагрузки на поверхно-
сти как вертикальное, так и горизонтальное может быть сплошным
(при значительной глубине) или прерывистым (при малой глубине).
В процессе строительства условия работы станционной обделки
меняются. Можно выделить две стадии работы конструкции — мон-
тажную и эксплуатационную.
Монтажная стадия работы конструкции при сооружении ее в кот-
ловане характеризуется наличием грунта засыпки за стенами обделки,
в то время как засыпка на перекрытие отсутствует. Анализ работы
конструкции в монтажной стадии необходим для разработки специ-
альных конструктивных мероприятий, обеспечивающих устойчивость
и прочность элементов сборной обделки в период монтажа.
Односводчатые станции открытого способа из монолитного желе-
зобетона (см. рис. 5.52) рассчитывают по схеме стержневой конст-
рукции в упругой среде (рис. 6.13), составленной на основе допуще-
ний метода Метрогипротранса.
_ _ _ _
GZ3Z] ЕШЗТ ТВ ССГдП
Рис. 6.13. Расчетная схема односводчатой станции из монолитного
железобетона, сооружаемой открытым способом
Конструкции станций прямоугольного поперечного сечения с одним
или двумя рядами колонн рассматриваются как многопролетные рамы из
монолитного железобетона либо из сборных железобетонных элементов
заводского изготовления. Взаимодействие между отдельными элемента-
ми сборной обделки учитывается в зависимости от конструктивной схе-
мы станции путем ввода в местах соединений жестких связей или шарни-
289
ров. При наличии узлов, не являющихся ни жесткими, ни податливы-
ми, следует принимать такой вид связи, который обеспечивает запас
прочности конструкции.
Как и при расчете станций, сооружаемых закрытым способом,
рассматривают, как правило, упрощенные плоские расчетные схемы.
Так же выделяют типовую секцию, характеристики которой удобно
приводить к 1 м либо к ширине сборных элементов плит перекрытия
(см. рис.6.10). Геометрические характеристики поперечного сечения
колонны приводят к ширине выделенной плоской системы по мето-
дике, приведенной выше при рассмотрении расчетных схем колон-
ных станций закрытого способа работ.
В качестве примера на рис. 6.14 приведена расчетная схема трех-
пролетной колонной станции из сборного железобетона (см. рис. 5.48).
%
|-уз—! j-.-.—.-j ÓÓ "I—I ггтп г-гу-|
Law wwwwjLw«мм! Lww Lb aaerwaj La» La» aaa> wwwl Law Law Jaw iwwJI Saw* Xwa awX «а» I
♦ ♦♦♦♦♦♦ ♦♦'♦«♦♦♦♦♦♦♦♦?
Рис. 6.14. Расчетная схема станции колонного типа из сборного
железобетона, сооружаемой открытым способом
Схема предусматривает шарнирное опирание плит перекрытия на
прогоны и стеновые блоки. Шарнирно связаны также колонны с про-
гонами. Стеновые блоки и фундаменты колонн опираются на лотко-
вую плиту, выполненную из монолитного железобетона.
В качестве расчетной схемы прогона, в зависимости от его кон-
структивного решения, могут быть приняты простые или двухкон-
сольные неразрезные балки, работающие под воздействием равно-
мерно распределенных вертикальных нагрузок (см. рис.6.9, 6.10).
Кроме этого, балку перекрытия проверяют на кручение, возникающее
в случае расположения временной нагрузки на одном из примыкаю-
щих к прогону пролетов.
290
Приведенные примеры построения расчетных схем подземных
станций, сооружаемых открытым способом, могут быть распрос-
транены и на другие конструктивные решения станционных конст-
рукций. При этом с учетом индивидуальных особенностей конк-
ретных конструкций в расчетную схему необходимо вносить
соответствующие коррективы.
6.4. ПРИНЦИПЫ
РАСЧЕТА КОНСТРУКЦИЙ
СТАНЦИЙ, РАБОТАЮЩИХ
В РЕЖИМЕ
ВЗАИМОВЛИЯЮ1ЦИХ
ДЕФОРМАЦИИ
С ГРУНТОВЫМ МАССИВОМ
нагрузки на обделку не могут быть
При расчете станцион-
ных конструкций, работаю-
щих в режиме взаимовлия-
ющих деформаций с
грунтовым массивом, необ-
ходимо обделку станции и
окружающий ее грунтовый
массив рассматривать как
единую систему. При этом
заданы предварительно,как
исходные данные к расчету. Напряженное состояние обделки и
грунтового массива находят из условия совместности перемеще-
ний обделки и контура выработки в процессе расчета всей дефор-
мируемой системы «обделка — грунтовый массив». В настоящее
время разработаны механико-математические модели взаимодей-
ствия обделки с массивом, учитывающие особенности работы кон-
струкции и геомеханические параметры массива.
Различают два вида схем контактного взаимодействия обделки с
массивом — континуальную и дискретную.
Континуальная расчетная схема представляется в виде двух не-
прерывных элементов: среды с отверстием, моделирующей грунтовый
массив, и подкрепляющей это отверстие конструкции, моделирующей
обделку (см. рис. 6.2). (Континуальная от латинского continium — не-
прерывное, сплошное).
Процесс решения задачи по континуальной расчетной схеме осно-
ван на положениях теории сплошной среды и заключается в составле-
нии и решении системы уравнений равновесия, совместности деформа-
ций и физического уравнения связи между напряжениями и
деформациями. Решение этой задачи требует применения достаточно
сложных аналитических методов расчета с использованием аппарата
теории упругости, пластичности, ползучести, предельного равновесия.
В настоящее время, с привлечением методов механики сплошной
291
среды, получены решения плоской задачи взаимодействия с грунтом
только для замкнутых монолитных обделок в упругой, вязкоупругой
и упругопластической средах.
Дискретная расчетная схема системы «обделка — грунтовый мас-
сив» представляется в виде среды, разбитой на конечные элементы,
которые соединяются между собой жесткими или упругими связями.
Применение дискретных схем позволяет существенно расширить
область решения задач о контактном взаимодействии обделки под-
земного сооружения с грунтовым массивом. С использованием та-
ких схем решение задачи распространяется на монолитные и сбор-
ные обделки, описанные незамкнутыми, многосвязными контурами, а
также на физически нелинейные и неоднородные грунтовые массивы.
Следует, однако, отметить, что расчет подземных сооружений с ис-
пользованием дискретных схем отличается большой трудоемкостью и
сложностью подготовки исходных данных для ЭВМ, требует высокого
класса ЭВМ и высокой квалификации расчетчика.
Одним из наиболее распространенных методов, использующих
дискретные расчетные схемы, является метод конечных элементов
(МКЭ). Метод конечных элементов — это приближенный численный
метод решения задач механики сплошной среды. Расчетная схема
МКЭ строится на основе следующих допущений.
Рассматриваемый грунтовый массив, ограниченный полуплоскос-
тью или полупространством, и расположенные в нем конструкции
разбиваются на конечное число элементов, соединенных между со-
бой в узлах (рис. 6.15). В зависимости от характера решаемой задачи
используют объемные или плоские треугольные и четырехугольные
узловые элементы. Свойства элементов отражают реальные характе-
ристики материалов грунта и конструкции.
Разбивку на конечные элементы производят, как правило, нерав-
номерно, сгущая сетку в тех областях, где требуется более высокая
точность, и где ожидается изменение напряжений (в пределах пред-
полагаемой зоны влияния выработки). Размеры выделенной области
грунтового массива должны быть достаточны, чтобы перекрыть зоны
влияния станционных выработок и исключить влияние границ области
на величину рассчитываемых усилий в конструкции.
Граничные и начальные условия так же, как и внешние и внутрен-
ние силы, приводят к узлам. На боковых границах фрагмента масси-
ва устанавливают ограничения в виде запрета горизонтальных пере-
мещений, на нижнеи границе вертикальных, верхняя граница
деформируется свободно.
292
Проходка выработки моделируется вырезанием в плоскости соот-
ветствующего контура. Конструкция обделки либо отдельных ее эле-
ментов моделируется такими же плоскими треугольными или четыре-
хугольными элементами, как и грунтовый массив (рис. 6.15).
Конструкция обделки может быть представлена и системой упругих
стержней, что позволяет значительно упростить расчетную схему за-
дачи без снижения точности результатов расчета.
Рис. 6.15. Расчетная схема обделки и грунтового массива к методу МКЭ:
Н —расстояние от поверхности земли до границы моделируемой области;
Л—коэффициент бокового давления
Свойства материалов, из которых сложена полуплоскость, моде-
лирующая грунтовый массив, определяются модулем деформации Е^
коэффициентом поперечной деформации удельным весом у(. Стер-
жневые элементы конструкции характеризуются модулем деформа-
ции Ег, удельным весом материала обделки у2, а также площадью F
и моментом инерции поперечного сечения J.
Метод конечных элементов применяется в тех случаях, для кото-
рых не разработаны аналитические решения: для расчета незамкнутых
293
многосвязных конструкций, для расчета конструкций в неоднород-
ном массиве с резко выраженными слоями, при необходимости учета
поэтапного строительства станции.
Метод конечных элементов позволяет также решать объемные за-
дачи. При этом рассматриваемое полупространство разбивается на
объемные элементы. Трудоемкость такого расчета значительно воз-
растает. Поэтому на практике для учета пространственной работы
конструкции используют упрощенные расчетные схемы МКЭ. Так,
например, при расчете пилонных станций метрополитена получили
распространение схемы, рассматривающие обделки как цилиндри-
ческие конструкции, ослабленные боковыми отверстиями с одной
стороны у боковых тоннелей и с обеих сторон у среднего тоннеля.
Благодаря равномерному чередованию проемов и пилонов достаточ-
но рассмотреть работу одной типовой проемной секции. Другие сек-
ции при неизменных геологических условиях и одинаковом спосо-
бе сооружения будут работать также. Торцы секций (в плоскостях
условного сечения) имеют плавающую заделку; она не препятствует
вертикальным перемещениям в плоскости заделки, но не допускает
поворота сечения в заделке.
Аналогичные пространственные расчетные схемы применяются и
при расчете колонных станций. Выделяется типовая секция колонной
станции, у которой обделки смежных тоннелей объединены прого-
ном, опирающимся на колонны. Торцы секций (в плоскостях услов-
ного сечения) имеют плавающую заделку аналогично расчетным
схемам станций пилонного типа.
Эти расчетные схемы отличаются от рассмотренных выше упро-
щенных плоских схем (см. рис. 6.4, 6.7, 6.8), применяемых для рас-
чета станционных конструкций, тем, что отражают пространственную
работу обделки станции.
Метод конечных элементов позволяет производить расчеты стан-
ционных обделок не только на основе упругой модели взаимодей-
ствия их с массивом, но и с учетом нелинейности деформирования
массива и обделки. В этом случае принимается соответствующая ин-
женерно-геологическим условиям сооружения геомеханическая мо-
дель грунтового массива, учитывающая его анизотропию, неоднород-
ность, слоистость, трещиноватость, нелинейный характер работы
грунта и обделки. МКЭ позволяет рассчитывать конструкции станций
метрополитена на различных этапах их сооружения в соответствии с
технологической последовательностью раскрытия выработок и возведе-
ния обделок. Поэтапное раскрытие выработок имитируется в расчетной
294
схеме последовательным удалением соответствующих конечных эле-
ментов. В качестве примера на рис. 6.16 приведены расчетные схемы
МКЭ, моделирующие основные этапы возведения обделки односвод-
чатой станции метрополитена. Конструкция обделки представляет со-
бой! шарнирные своды, опертые на массивные стены.
При расчете таких сложных систем, как станционные конструк-
ции, количество конечных элементов, а следовательно, и количество
неизвестных достигает нескольких сотен и даже тысяч, поэтому ре-
шение таких задач осуществляется на мощных и высокопроизводи-
тельных ЭВМ точными или приближенно-итерационными методами. В
настоящее время разработаны и успешно применяются специализиро-
ванные программные комплексы для ЭВМ, реализующие МКЭ для
решения как плоских, так и пространственных задач. В качестве ис-
ходной информации вводятся сведения о геометрических размерах и
материалах конструкции, прочностные и деформативные характерис-
тики грунтов и обделки, граничные условия. Разбивка на конечные
элементы и расчет выполняются на ЭВМ в автоматическом режиме.
В результате решения получают усилия, напряжения и деформации в
элементах. Современные программные комплексы предусматривают
вывод этой информации в простой и наглядной форме в виде эпюр
и картин распределения напряжений и деформаций.
Однако следует иметь в виду, что расчет с применением МКЭ
является по существу математическим моделированием. Обоснован-
ный выбор расчетной схемы, анализ полученных результатов требуют от
Л/с. 6.16. Фрагменты расчетных схем МКЭ для расчета односводчатой
станции с учетом постадийности сооружения обделки
295
инженера-проектировщиказнаний, опыта, инженерной интуиции, со-
вершенного владения методологией расчета подземных сооружений.
6.5. ОСОБЕННОСТИ
СТАТИЧЕСКОЙ
РАБОТЫ ОБДЕЛОК
ЭСКАЛАТОРНЫХ
ТОННЕЛЕЙ
Особенности статической
работы обделок эскалатор-
ных тоннелей обусловлены
их наклонным расположени-
ем под углом 30° к горизон-
ту. При этом глубина зало-
жения тоннеля изменяется по
длине, и, как правило, тоннель пересекает грунты с различными
физико-механическими свойствами.
Это приводит к тому, что нагрузка на обделку эскалаторного тон-
неля и условия работы конструкции существенно изменяются по дли-
не сооружения. Соответственно инженерно-геологическим условиям
может изменяться и тип обделки. В этом случае обделка тоннеля
должна рассматриваться как пространственная конструкция.
В первом приближении расчет обделки эскалаторного тоннеля как
пространственной системы может быть выполнен в два этапа по двум
упрощенным расчетным схемам в плоской постановке. На первом эта-
пе расчета определяют усилия, действующие в поперечном сечении
тоннеля, перпендикулярном его оси. На втором этапе расчета опреде-
ляют деформации продольной оси толстостенной трубы, лежащей на
разноупругом основании и вызванные этими деформациями усилия в
ее сечениях, действующие в направлении продольной оси тоннеля.
На первом этапе обделка рассчитывается в наиболее нагруженном
сечении эскалаторного тоннеля по схеме кольца в упругой среде
(см. рис. 6.3). Расчет ведется на основное сочетание нагрузок: гор-
ное давление, собственный вес обделки, гидростатическое давление.
Вертикальное горное давление на обделку тоннеля принимается рав-
ным весу полного столба вышележащего грунта. Нормальная к об-
делке составляющая нагрузки определяется как равнодействующая q?
вертикального и горизонтального горного давления с учетом наклона
оси эскалаторного тоннеля к горизонту под углом 30°.
На втором этапе рассматривается статическая работа обделки эска-
латорного тоннеля в продольном направлении. Расчетная схема пред-
ставляет собой толстостенную трубу, жесткость которой эквивалентна
жесткости обделки. Труба расположена на упругом основании, дефор-
мационные свойства которого определяются величиной коэффициента
296
упругого отпора грунта (рис. 6.17а). В том случае, если эскалаторный
тоннель пересекает разнородную толщу грунтов, деформационные
свойства основания будут переменными по длине трубы. Нормальная
к продольной оси тоннеля нагрузка qp изменяется пропорционально
глубине заложения тоннеля и определяется как равнодействующая вер-
тикального и горизонтального давления с учетом наклона оси тоннеля
к горизонту (рис. 6.116).
г
£
i I
г
i-
<Л
Рис. 6.17. Расчетная схема обделки эскалаторного тоннеля:
а — балка на разноупругом основании; б—схема определения
равнодействующей q нагрузок от вертикального q и горизонтального р
горного давления
Выталкивающее давление воды принимается равномерно распре-
деленным по участку тоннеля, расположенному в слое обводненных
грунтов. Интенсивность давления определяется умножением удельно-
го веса воды на перепад глубин заложения верхней и нижней точек
наружного контура обделки.
297
При составлении расчетной схемы учитывается также последова-
тельность сооружения эскалаторного тоннеля и вестибюля, конструк-
тивное решение узла их сопряжения.
э
с
d
л
е
г<
1
Е
6.6. ПРОЧНОСТНЫЕ
РАСЧЕТЫ
СТАНЦИОННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ
Результатом статических
расчетов является определе-
ние величины внутренних
усилий или напряжений в
элементах конструкции. Ис-
пользуя величины этих уси-
лий, рассчитывают прочность сечений конструкции по предельным со-
стояниям. Предельным называется такое состояние конструкции, при
котором ее дальнейшая нормальная эксплуатация невозможна. Пре-
дельные состояния разделяют на две группы.
Первая группа предельных состояний (по несущей способности)
включает расчеты по прочности и устойчивости формы и положения
конструкции.
Вторая группа предельных состояний (по деформациям) включает
расчеты по прогибу, по осадкам, по деформациям в стыках, по тре-
щиностойкости.
Расчеты по предельным состояниям первой группы обязательны для
всех конструкций и их следует производить на основные и особые
сочетания нагрузок с использованием расчетных значений характери-
стик материалов, грунтов, нагрузок с учетом коэффициентов надежно-
сти и коэффициентов условий работы конструкций (см.табл. 6.1). Рас-
четы по предельным состояниям второй группы производятся на
основные сочетания нагрузок с использованием нормативных их зна-
чений в тех случаях, когда этого требуют условия работы конструкции.
Проверка прочности сечения чугунного тюбинга. Прочность
сечений чугунных тюбингов проверяется на максимальный положи-
тельный и максимальный отрицательный моменты по формуле вне-
центренного сжатия:
где У и М — усилия в сечении кольца шириной 6;
F и J соответственно площадь и момент инерции рабочего се-
чения тюбинга;
298
)’ — расстояние от нейтральной оси до соответствующей кромки
сечения;
R расчетное сопротивление чугуна сжатию или растяжению.
Обычно критическим для чугунных тюбингов является условие
прочности по растяжению на внутренней кромке тюбинга. Дополни-
тельно должна быть проверена прочность оболочки тюбинга толщи-
ной z, которая работает на суммарное действие давления грунта и
воды q. Оболочка работает как плита, частично защемленная по кон-
туру с пролетом, принимаемым в запас прочности, вдоль оси тоннеля
I и равным расстоянию между центрами тяжести утолщений оболочки
у поперечных бортов. Необходимо, чтобы
3g/2
8Z2
(6.7)
где R — расчетное сопротивление чугуна на растяжение.
Проверка прочности болтового соединения тюбингов. При
расчете упругого кольца необходимо проверить напряжения в болтах
для стыков с максимальным положительным и отрицательным мо-
ментами:
^<R
kF5
где N — усилие в болте;
F& — рабочая площадь сечения болта;
к — коэффициент условий работы болта на отрыв головки
(к = 0,8);
/?6—расчетное сопротивление болтовой стали.
При действии максимального положительного момента ЛГ
(6.8)
При действии максимального положительного момента М тахстык
стремится раскрыться изнутри кольца с поворотом вокруг точки О,
(рис. 6.18). Усилия, приходящиеся на болты внутреннего и наружно-
го рядов, принимают пропорциональными плечам до точки Тогда
усилие в болте наиболее напряженного ряда:
№-,).
6 m(St-r)2+(S2-rY
(6.9)
где т — число болтов во внутреннем ряду (т-2 при двух болтах в ряду,
т = 2,5 при трех болтах в ряду);
у____нормальная сила в рассматриваемом замковом сечении.
299
Рис. 6.18. Схема для
определения усилий в болтах в
упругой стадии работы
При действии максимального отрицательного момента Л/тахстык
стремится раскрыться снаружи кольца с поворотом вокруг точки Ог
(рис. 6.18). Так как плечо внутреннего ряда болтов мало, этот ряд в
запас прочности из работы исключается. Тогда усилие в болте на-
ружного ряда:
гн _ 1 -^Апах С Z)
6 “ ™ h X ’ <6•1 °)
ill rl^L С О|
где т — число болтов в наружном ряду, обычно т = 2.
Как правило, определяющим является расчет на положительный
момент.
Проверка прочности стыков сборной железобетонной обдел-
ки. Построение огибающей эпюры стыковых моментов. Расчеты
по прочности сборных железобетонных обделок следует вести с уче-
том расположения и величины начальных зазоров в стыках, податли-
вости стыков и возможности возникновения стыковых моментов.
Для шарнирных стыков (цилиндрический выпукло-вогнутый стык,
плоский стык с упругой прокладкой) стыковой момент
^ = ±^е0, (6.11)
где W — нормальная сила в стыке, определенная из расчета обделки
как многошарнирного кольца;
eQ— эксцентриситет нормальной силы, принимаемый равным
0,03 0,1 от толщины обделки h.
300
Для плоских стыков (с болтовыми связями, монтажными шпилька-
ми, трубчатым вкладышем) значение стыкового момента зависит от
того, с какой стороны происходит раскрытие стыка.
Расчетная схема для определения моментов в стыке, раскрытом
изнутри кольца, показана на рис. 6.19. На рис. 6.20 показана анало-
гичная схема для определения момента в стыке, раскрытом снаружи.
Рис. 6.20. Расчетная схема стыка, раскрытого снаружи обделки
Высота площадки смятия х, по которой в предельном случае будут
действовать напряжения, равные расчетному сопротивлению бетона
на смятие Ль|ос, может быть определена по формуле.
N+N6-n5
^,.ос
(6.12)
где 7V - нормальная сила в стыке, определенная из расчета многошар-
нирного кольца;
301
N— усилие в болте, определяемое по формуле
= (6.13)
F — площадь сечения болта;
R. —расчетное сопротивление болтовой стали;
пь- коэффициент условий работы болта;
и — число болтов в ряду, обычно /?б = 2;
b — ширина кольца обделки.
Стыковые моменты — максимальный положительный М+ст(при
раскрытии стыка изнутри) и максимальный отрицательный ЛЛДпри
раскрытии стыка снаружи) — определяют по формулам:
(6.14)
где с, и с7— соответственно расстояние от оси связей до края элемента
по стыку с наружной стороны (см. рис. 6.19) или до чека-
ночной канавки — с внутренней стороны (см. рис. 6.20).
Если с2 <— то N.n,
2 66
принимают равным нулю. В случае
отсутствия в стыке связей растяжения в формулах (6.12) и (6.14)
полагают N. = 0.
б
Поскольку местоположение, характер и ширина раскрытия стыков
заранее неизвестны, то в основу расчета стыков сборных железобе-
тонных обделок положено построение огибающей эпюры моментов,
учитывающей все возможные сочетания эксцентриситетов и началь-
ных зазоров. На первом этапе расчета все стыки сборной железобе-
тонной обделки, независимо от их типа, рассматриваются как центри-
рованные шарнирные (момент в стыке равен нулю). Затем определяют
стыковые моменты обоих знаков с построением огибающей эпюры
стыковых моментов (рис. 6.21а). При этом изгибающие моменты в
сечениях элементов обделки от действия стыковых моментов прини-
маются прямо пропорциональными расстоянию от торца элемента до
рассматриваемого сечения. Ординаты этой огибающей суммируются
с соответствующими ординатами эпюры моментов, полученной из
302
Рис. 6.21. Построение огибающей эпюры моментов в блоке:
а — огибающая эпюра стыковых моментов; б — эпюра моментов в
предположении шарнирности стыков; в — суммарная огибающая эпюра
моментов (1,2иЗ — точки на оси блока)
расчета многошарнирного кольца при центрированной передаче нор-
мальной силы (рис. 6.21 б). Результирующая эпюра и представляет
собой огибающую эпюру моментов элементов кольца (рис. 6.21 в),
учитывающую наиболее неблагоприятные условия передачи нормаль-
ной силы в стыках.
Стыки бетонных и железобетонных блоков и тюбингов рассчиты-
вают на прочность и трещиностойкость при наиболее неблагоприят-
ном возможном распределении контактных усилий в стыке. Получен-
ные в результате расчета нормальные силы в стыках не должны
превышать предельных.
Предельную нормальную силу в шарнирном цилиндрическом сты-
ке (несущую способность стыка) Д^пр определяют по формуле:
2е
Nnv=0,151^bh3 1--
(6.15)
где R __расчетное сопротивление бетона осевому сжатию;
b — ширина блока или тюбинга;
_____ высота поперечного сечения элемента в плоскости стыка,
е — возможный эксцентриситет в стыке (при отсутствии данных
принимается равным /гэ/30).
303
Проверка прочности сечения железобетонного элемента. Про-
верку прочности сечений сборных железобетонных обделок проводят
с учетом огибающей эпюры моментов.
При расчетах бетонных и железобетонных обделок необходи-
мо учитывать дополнительный коэффициент условий работы кон-
струкции 0,9, отражающий для монолитных обделок неточности в
назначении расчетной схемы, а для сборных обделок — дефор-
мативность стыков.
Прочность предварительно заданных сечений элементов конструк-
ции станции производят, обычно, как для внецентренно-сжатых эле-
ментов с расчетным эксцентриситетом е() =— (где М и N, соответ-
ственно, момент и нормальная сила в сечении).
В сечениях блоков и тюбингов сборных железобетонных обделок
действуют моменты разных знаков. Для обеспечения взаимо-
заменяемости элементов их армируют симметричной арматурой.
Прямой подбор симметричной арматуры относительно просто вы-
полнить лишь для элементов обделки сплошного прямоугольного се-
чения. Элементы обделок ребристого сечения могут рассматриваться
как тавровые. Расчетные зависимости в этом случае достаточно
сложны. Поэтому целесообразно предварительно назначить сечение
арматуры по аналогии с известными решениями или по минимально-
му проценту армирования, а затем, выполнив проверку прочности,
при необходимости, произвести соответствующую корректировку на-
значенного сечения арматуры. Расчеты проводят в соответствии с
указаниями СНиП «Бетонные и железобетонные конструкции».
Проверка прочности сечения колонны. Колонны станций метро-
политена рассчитываются как внецентренно-сжатые элементы со слу-
чайным эксцентриситетом на нагрузки, передающиеся с прогона. При
проверке прочности сечения колонны необходимо учитывать дополни-
тельный коэффициент условий работы равный 0,8.
Стальные колонны рассчитывают с учетом следующих значений
эксцентриситетов в продольном и поперечном направлениях станции,
принимаемых в зависимости от конструкции опорных узлов: при шар-
нирных стыках 3 см; при плоском опирании — 10 см; при опирании
на центрирующие прокладки — 5-9 см.
ГЛАВА 7
СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ СВЯЗИ ПОДЗЕМНЫХ
СТАНЦИЙ МЕТРОПОЛИТЕНА
С ПОВЕРХНОСТЬЮ ЗЕМЛИ
7.1. ВХОДЫ И ВЫХОДЫ Комплекс сооружений,
НА СТАНЦИЯХ, обеспечивающих связь пас-
ПОДХОДНЫЕ КОРИДОРЫ сажирской платформы стан-
ции с поверхностью земли,
в общем случае включает: наземные или подземные вестибюли; эс-
калаторные комплексы; лифтовые подъемники; подходные подземные
коридоры с ведущими в них лестничными, пандусными или эскала-
торными сходами.
Количество входов и выходов для каждой станции, а также состав
сооружений на пути пассажира до платформы определяется, исходя
из глубины заложения станции, плана застройки и расположения
транспортных магистралей и площадей в городском квартале, а также
величины пассажирооборота на станции и пассажиропотоков по от-
дельным направлениям. Определяющим фактором в принятии реше-
ний является создание максимальных удобств для пассажиров.
Входы и выходы на станциях могут быть решены в различных
вариантах. В одном случае в уровне тротуара располагают наземный
вестибюль, из которого пассажир по системе подземных коммуника-
ций попадает на платформу станции. В другом — входы и выходы
устраивают непосредственно на тротуаре в виде лестничных маршей,
пандусных или эскалаторных сходов, ведущих через подходные ко-
ридоры к подземному вестибюлю, связанному с пассажирской плат-
формой станции. Для инвалидов, передвигающихся в колясках, и для
пассажиров с детскими колясками на многих метрополитенах мира
непосредственно на тротуарах устраивают лифтовые подъемники.
При решении транспортных задач в особо напряженных узлах горо-
да и, в частности, при проектировании вестибюлей не следует ограни-
чиваться решением лишь узкой задачи, т.е. проектированием удобных
входов и выходов на станции метрополитена. В этом случае следует
решать задачу комплексно, с учетом организации подземных пешеход-
ных переходов под площадями и магистралями с оживленным движе-
нием транспорта, объединить большое число входов и выходов в раз-
личных пунктах городского квартала (рис. 7.1). Такое решение создает
305
Рис. 7.1. Подземные пешеходные переходы на Лубянской площади в Москве, объединенные с подземными
вестибюлями станции метрополитена:
— подземные пешеходные переходы; 2 — подземные вестибюли; 3 — станция «Лубянка»; 4 — эскалаторы
I
306
значительные удобства как для пассажиров метрополитена, могущих
попадать в вестибюль станции по подземным коридорам с любого угла
этой площади, так и для пешеходов при пересечении ими оживленной
транспортной магистрали. Кроме того, в этом случае значительно по-
вышается безопасность уличного движения.
Наземные вестибюли не дают такой возможности, но имеют то
преимущество, что эскалаторы связывают пол наземного вестибюля
непосредственно с пассажирской платформой, позволяют пассажиру
сойти с эскалатора или спуститься на платформу практически в уров-
не тротуара.
Лестничные сходы с тротуара в подходные коридоры (рис. 7.2)
могут быть расположены в любых пунктах городского квартала, от-
стоящих не более, чем на 100 м от станции метрополитена. Однако в
Л
Рис. 7.2. Открытый лестничный вход в подземный вестибюль станции
метрополитена
307
зарубежной практике имеют место другие решения. Так, в Ганновере
длина подходного перехода, ведущего к вестибюлям двух станций
метрополитена, достигает 700 м. Здесь размещены магазины, кафе и
рестораны.
Ширина лестниц, пандусных сходов и число эскалаторов на вхо-
дах и выходах в переходные коридоры зависят от ширины тротуа-
ров и величины пассажиропотока в данном направлении. Этому пас-
сажиропотоку должна соответствовать пропускная способность
лестниц, пандуса или провозная способность эскалаторов. Мини-
мальная высота лестниц //равна 4 м (по условиям минимального
заложения подходного коридора), поэтому они состоят из двух
маршей, разделенных площадками шириной 1,5-5-2,0 м. Лестничные
сходы располагают внутри прямоугольного короба (рис. 7.3 а).
Конструкция короба состоит из стеновых 1 и лотковых 2 блоков.
При отсутствии необходимости в подлестничных помещениях конст-
рукции маршей в виде железобетонных плит укладывают на грунт
по бетонной подготовке 3 (рис. 7.3 б). Открытые сверху лестничные
или пандусные сходы должны иметь ограждения в виде парапетов
из железобетонных блоков, высота которых должна быть не менее
700 мм от уровня тротуара. Над эскалаторными сходами, а в горо-
дах с неблагоприятными погодными условиями, и над лестничными
сходами устраивают остекленные павильоны. Подходные коридоры
устраивают по кратчайшему направлению от подземного вестибюля
к выходам на тротуар, и лишь в случае необходимости — с пово-
ротом в плане. В большинстве случаев подходные коридоры служат
и подуличными пешеходными переходами.
Подходные переходы сооружают открытым способом. Их попереч-
ное сечение имеет прямоугольную форму. Ширина коридоров назнача-
ется в зависимости от пассажиропотока, а высота в отделке должна
быть не менее 2,5 м. Наибольшее распространение получили сборные
железобетонные конструкции пролетом Z? равным 4н-6 метров и высо-
той в свету h не менее 2,5 метра с наружной гидроизоляцией (рис. 7.4).
Основными элементами таких конструкций являются: стеновые блоки
1 (толщиной 8, = 0,2-5-0,25 м), ребристые блоки перекрытия 2 (толщи-
ной /гп = 0,3-5-0,5 м), лотковые блоки 3, колонны 4 (размерами сечения
300x300 или 400x400 мм), подколенники 5 и ригели 6. Лотковые и
стеновые блоки омоноличивают в стыках, а перекрытие свободно опи-
рается на стены и ригели. Собранная из типовых блоков конструкция
однопролетного тоннеля имеет ширину В, равную 4,4 и 6,4 м, и высоту
// около 3 м. Ширина двухпролетной конструкции при той же вы-
308
Рис. 7.3. Конструкции лестничных сходов:
7 — со встроенными лестничными маршами; б — с укладкой лестничных маршей на грунт; 1 — стеновой
блок; 2 — лестничная площадка; 3 — лестничный Mapiu; 4 — парапет; 5 — блок перекрытия переходного
коридора; 6 — павильон; 7—лотковый блок
309
Рис. 7.4. Конструкции однопролетного (а) и двухпролетного (б) подходных
тоннелей из сборного железобетона
соте составляет 8,8 и 12,8 м. При наличии соответствующей производ-
ственной базы подходной коридор может быть выполнен с цельносек-
ционной обделкой с гидроизоляцией заводского изготовления.
7.2. ВЕСТИБЮЛИ Вестибюли устраивают
наземными или подземны-
ми. Выбор того или иного типа вестибюля зависит от глубины зало-
жения станции и места расположения вестибюля на плане застройки
городского квартала. При этом необходимо увязать вестибюль с дру-
гими сооружениями станционного комплекса и учесть архитектурные
особенности находящихся вблизи зданий и сооружений.
Планировочное решение вестибюлей может быть весьма разнооб-
разным. Однако во всех случаях должно быть обеспечено достаточ-
310
ное пространство для обслуживания пассажиров, рассчитанное с учетом
перспективного пассажирооборота, и четкое их распределение по на-
правлениям с преимущественно правосторонним движением. Необходи-
мо также избегать возможности пересечения встречных пассажиропото-
ков. Для этого входы в вестибюль и выходы устраивают раздельными.
Число дверей в вестибюле должно соответствовать расчетной про-
возной способности всех лент эскалаторов, либо пропускной способ-
ности лестничного схода на платформу. Так, при эскалаторном
подъеме число дверей в вестибюле п'= пэрэ/рл, при лестничных схо-
дах п"= Ьлрл/р . Здесь пэ — число эскалаторов; рз — расчетная про-
возная способность одного эскалатора (8 200 чел./ч); Ьл - ширина
лестницы, ведущей на пассажирскую платформу (м);рл - пропускная
способность на 1 метр ширины лестницы при двустороннем движе-
нии (3 200 чел./ч); р — пропускная способность одностворчатой
двери (3200 чел./ч). Распределительные залы станций могут быть не-
посредственно связаны с наземным или подземным вестибюлем. В
таком случае вестибюль помимо входного и выходного тамбуров и
служебных помещений должен иметь кассовый и эскалаторный залы
(рис. 7.5) или площадку перед лестничным сходом. Кассовый зал с
кассами и служебными помещениями отделяют от эскалаторного зала
или от площадок лестничных сходов турникеты. Их количество оп-
ределяют по пропускной способности турникета установленного
типа (на входе 1 200 чел./ч). Необходимые площади каждого из
Рис. 7.5. Интерьер наземного вестибюля:
1 — кассовый зал; 2 — турникеты; 3 — эскалаторы
311
указанных секторов вестибюля определяют исходя из условия сво-
бодного передвижения пассажиропотока в час «пик».
При значительном расстоянии от поверхности земли до уровня
платформы вестибюль устраивают двухъярусным. Наземную часть
такого вестибюля системой лестниц или эскалаторов малого подъема
соединяют с подземной его частью, из которой подходные коридоры
ведут на пассажирскую платформу станции. Таким образом, назем-
ная часть вестибюля служит лишь для организации входов и выходов
на поверхности, а необходимые служебные помещения, кассовые и
предэскалаторные залы размещаются в подземной его части. Если
вестибюль непосредственно связан с пассажирской платформой стан-
ции эскалаторами, то в его нижнем ярусе располагают приводную
станцию эскалаторов.
• Наземные вестибюли устраивают в виде отдельно стоящих
сооружений или размещают в первых этажах существующих или
перспективных зданий. Если вестибюль встроен в здание, необходи-
мо разработать мероприятия по борьбе с шумом и вибрацией от эс-
калаторов. При выборе местоположения наземных вестибюлей необ-
ходимо стремиться к минимальному числу пересечений пассажирами
прилегающих к вестибюлю улиц с интенсивным движением, увязать
положение вестибюлей как с существующей, так и с перспективной
застройкой городского квартала.
Наземные вестибюли имеют самые разнообразные архитектурно-
пространственные решения. Эти решения зависят не только от усло-
вий сопряжения вестибюля с другими элементами станционного ком-
плекса, но и в известной степени от архитектурных форм,
определяющих своеобразие городской застройки в месте строитель-
ства вестибюля (рис. 7.6).
Входы в вестибюль и выходы, как правило, устраивают на уровне
уличного тротуара и оборудуют тамбурами. В особых случаях, когда
существует угроза наводнений или паводка, отметка пола вестибюля дол-
жна превышать уровень воды, отмеченный по наблюдениям за 300 лет.
При строительстве наземных вестибюлей особую сложность вы-
зывают работы, связанные с сооружением значительного по объему
подвального этажа для размещения в нем машинного помещения
эскалаторов. Важным и ответственным этапом работ является и уст-
ройство узла сопряжения вестибюля с примыкающим к нему наклон-
ным тоннелем. Сложность работ усугубляется в большинстве случаев
наличием слабых водоносных пород в основании вестибюля. В таких
случаях при разработке котлована следует применять специальные
312
Рис. 7.6. Наземные вестибюли станций метро в историческом центре
Санкт-Петербурга (а) и в районе новостроек (б)
меры, которые должны обеспечить в процессе работ устойчивость окру-
жающих грунтов и требуемую несущую способность естественного осно-
вания вестибюля. Такими специальными мерами могут быть заморажива-
ние грунта по периметру вестибюля, искусственное понижение уровня
грунтовых вод, крепление котлована шпунтовым ограждением и др.
После разработки котлована по спланированному дну устраивают бетон-
313
ную подготовку, оклеечную гидроизоляцию и цементную стяжку. На
подготовленном основании сооружают сплошную железобетонную
фундаментную плиту и часть стен машинного помещения. Затем возво-
дят фундаменты под приводную станцию и привод эскалаторов, стены,
перекрытие и другие конструкции вестибюля с применением общестро-
ительных средств механизации бетонных каменных и монтажных работ.
• Подземные вестибюли предназначены для объединения всех
входов и выходов, расположенных в различных пунктах городского
квартала, и соединения их с платформой станции метрополитена при
помощи лестниц или эскалаторов. Как правило, их располагают на
небольшой глубине непосредственно под проезжей частью улиц или
площадей. Расстояние от верха конструкции до земной поверхности
должно быть больше глубины промерзания грунта. Это расстояние
можно уменьшить, если по перекрытию устроить теплоизоляцию.
Особое значение подземные вестибюли приобретают на станциях
метрополитена вблизи с железнодорожными вокзалами. В этом слу-
чае соединение примыкающего к подземному вестибюлю коридора с
перронами железнодорожной станции создает исключительные удоб-
ства для пассажиров, пересаживающихся с одного вида транспорта
на другой. Помимо удобного сообщения пассажиров, пересаживаю-
щихся с каждого из вокзалов на станции метрополитена, система
подземных коридоров в этом случае позволяет переходить с одного
вокзала на другой, не пересекая пути следования различных видов
наземного транспорта на этой площади.
На планировочное решение и конструкцию подземных вести-
бюлей оказывает некоторое влияние тип станции метрополитена и
вид вертикального транспорта, связывающий ее с подземным ве-
стибюлем.
На станциях мелкого заложения, пассажирские платформы кото-
рых соединяются с вестибюлем лестницами, конструкция подземно-
го вестибюля наиболее проста. В этом случае устройство вестибю-
лей не представляется затруднительным и ведется тем же открытым
способом, которым сооружается станция. Конструкцию вестибюля
целесообразно выполнить по аналогии с конструкцией платформен-
ной части станции.
В качестве примера рассмотрим конструкцию вестибюля, примыка-
ющего к торцу трехпролетной колонной станции из сборного железо-
бетона с островной платформой шириной 10 м (рис. 7.7). Ширину
вестибюля В принимают равной ширине платформенной части станции.
Минимальную длину вестибюля получают сложением величин,
314
определяющих ширину подходного коридора 1= 4+6м, длину верхнего
зала вестибюля /зв = 16+20 м и длину лестничных маршей /л = 9,7 м.
Длину верхнего зала вестибюля вычисляют из площади, рассчитанной
на обслуживание пассажиров в часы «пик». В большинстве случаев
длина вестибюлей принимается от 30 до 45 метров.
Рис. 7.7. Подземный вестибюль станции мелкого заложения
315
Конструкция вестибюля представляет собой трехпролетную раму
с двумя рядами колонн (рис. 7.8). На колонны 4 опирается одно-
пролетный двухконсольный прогон 2, на который опираются ребри-
стые плиты верхнего перекрытия среднего 3 и крайних 7 пролетов.
Плиты крайних пролетов опираются с другой стороны на стеновые
блоки 5. Расстояние между осями колонн в поперечном сечении
вестибюля назначают по условиям пропуска поездов, т.е. с учетом
габарита приближения строений НСмп. По этим условиям определяют
высоту пола вестибюля от уровня головки рельса. Таким образом,
минимальная высота лестничного марша с платформы станции с
учетом толщины перекрытия составит 3,12 м.
Подземные вестибюли станций глубокого заложения с одной
стороны соединяют с наземным вестибюлем или подходными ко-
ридорами, а с другой — с эскалаторным тоннелем. Под полом
вестибюля устраивают машинное помещение. Размеры машинного
помещения устанавливаются в зависимости от габаритов эскала-
торных установок. На рис. 7.9 приведен пример подземного вес-
тибюля с эскалаторным залом и машинным помещением для трех
эскалаторов, расположенных в наклонном тоннеле наружным ди-
аметром 8,1 м. Монолитная трехпролетная железобетонная конст-
рукция вестибюля имеет коробчатую форму сечения с ребристым
Рис. 7.8. Конструкция подземного вестибюля станции мелкого заложения
316
§
Рис. 7.9. Подземный вестибюль станции глубокого заложения
317
перекрытием. В среднем пролете перекрытие опирается на два ряда
колонн, установленных по всей длине вестибюля.
При значительной глубине заложения станций, когда мощность при-
водных устройств одного эскалатора не позволяет увеличить высоту
подъема (более 65 м), устраивают два марша эскалаторов. В этом слу-
чае между двумя маршами эскалаторов сооружают промежуточный
вестибюль. Особенностью промежуточного вестибюля является разме-
щение в нижнем его ярусе не только машинного помещения нижнего
марша эскалаторов, но и натяжной камеры верхнего марша.
7.3. ЭСКАЛАТОРНЫЙ Одним из наиболее рас-
КОМПЛЕКС пространенных устройств
для массовых перевозок
пассажиров с одного уровня помещений на другой являются эскала-
торы. На станциях метрополитена устанавливают эскалаторы типа ЭТ
(эскалаторы тоннельные). Эскалаторы относятся к подъемным маши-
нам непрерывного действия и представляют собой лестницу с движу-
щимися ступенями и поручнями*. Эскалаторы размещают в вестибю-
ле (при мелком заложении станции) или в наклонном тоннеле (при
глубоком заложении станции). При высоте подъема от 3,2 м до 6 м
эскалаторы устанавливают только для подъема пассажиров, при вы-
соте от 6,2 до 65 м — для подъема и спуска пассажиров. Угол
наклона эскалатора к горизонту составляет 30°.
Металлический каркас эскалатора представляет собой две продоль-
ные фермы, соединенные поперечными связями. На ферме размещены
основные узлы эскалатора (рис. 7.10): эскалаторное полотно, состоящее
из ступеней ] и тяговых цепей 2; две пары направляющих 3; движущи-
еся поручни 4', приводной механизм 5; натяжное устройство 6.
Каждая ступень эскалатора опирается на четыре бегунка (ролика),
два из которых своими полуосями связаны с тяговыми цепями и
называются основными 7, а два других 8 — являются вспомогатель-
ными. Основные и вспомогательные бегунки передвигаются по от-
дельным направляющим. Эти направляющие расположены в одной
* Впервые патент на «движущуюся лестницу для транспорта людей» был
заявлен в 1892 г. Д. Рено в Нью-Йорке. Практическое применение эскалаторов
со ступенчатым полотном на станциях метрополитена началось в начале XX века
в Лондоне.
318
Рис. 7.10. Схема эскалатора (а) и ступень эскалаторной ленты (б)
плоскости, а в местах перехода к горизонтальным участкам расходят-
ся по высоте. Таким образом ступени преобразуются в горизонталь-
ную площадку.
Со времени окончания строительства первой очереди Московс-
кого метрополитена на метрополитенах России и стран СНГ были
установлены эскалаторы около 20 разнообразных типов. Они отли-
чаются не только высотой подъема, но и конструкцией основных
узлов привода, направляющих ходового полотна, поручневого уст-
ройства, натяжной станции, а также схемой электропривода. В на-
стоящее время на отечественных метрополитенах устанавливают
эскалаторы нового поколения. Новые эскалаторы отличаются улуч-
шенным дизайном, повышенной безопасностью в результате введе-
ния новых предохранительных и диагностических устройств, луч-
шими условиями для технического обслуживания. Устройства
телемеханики и автоматического контроля позволяют полностью ав-
томатизировать управление эскалаторами. Основные характеристики
современных эскалаторов приведены в табл. 7.1.
319
Основные характеристики эскалаторов Таблица. 7.1
Тип эскалатора Высота транспортирования, м Номинальная скорость, м/с
легкие ЭТ-1201 3,0 7,0 7,1 9,0 9,1 12,0 0,65
ЭТ701 4,0 5,0 5,1 7,00,65 0,5
тяжелые ЭТ 3001 12,1....25,0 / 25,1....30,0 0,75
ЭТ-4501 30,1....38,0 38,1....45,0 0,75
ЭТ-6501 45,1....65,0 0,75
Эскалаторный комплекс на станциях глубокого заложения, сооружа-
емых закрытым способом (рис. рис. 7.11), состоит из эскалаторного
тоннеля 3, машинного помещения 1, натяжной камеры 5 и двух (верх-
него 2 и нижнего 4) оголовков. Задаваясь высотой подъема^/, равной
разности отметок между уровнями чистого пола вестибюля и натяжной
камеры, определяют необходимую длину эскалатора: L3 = H/sin30° = 2Н.
• Эскалаторный тоннель имеет круговую или овальную форму
сечения. Минимальный размер поперечного сечения в свету на уровне
Рис. 7.11. Схема эскалаторного комплекса
320
горизонтальной оси 5эт определяют исходя из числа эскалаторов п,
ширины эскалаторной фермы Ь, расстояния между их осями а, а
также расстояния от оси крайнего эскалатора до внутреннего контура
обделки с (рис. 7.12):
5 т = a(n-V)+b+2c.
Значения величин а и b зависят от конструкции эскалаторного
полотна и минимальной ширины проходов между эскалаторными
фермами. Для современных эскалаторов а - 2 080 мм, b - 1 560 мм.
Минимальная ширина прохода от крайнего эскалатора до внутреннего
контура обделки с =450 мм. При таких исходных данных внутренний
радиус обделки кругового очертания при трех эскалаторах равен 3500
мм, при четырех — 4550 мм.
При сводчатом очертании внутреннего контура обделки следует пом-
нить, что для удобства пассажира, находящегося на ближнем к об-
Рис. 7.12. Внутреннее очертание круговой обделки эскалаторного тоннеля:
] _ водоотводный лоток; 2 — водозащитный зонт; 3—линия
допускаемых отклонений и деформаций; 4—внутренний контур; 5 —
перекрытие
321
делке эскалаторе, необходимо, чтобы высота h от уровня ступени до
внутренней поверхности водозащитного зонта была не менее 2,1 м.
Эскалаторные тоннели в зависимости от инженерно-геологичес-
ких условий сооружают с обделкой из чугунных или железобетон-
ных тюбингов, железобетонных блоков, либо из монолитного желе-
зобетона. В том случае, если эскалаторный тоннель пересекает
различные по составу и степени обводненности грунты, конструкция
его обделки может быть разнотипной по длине.
Чугунную обделку для трех эскалаторов выполняют из типовых
тюбинговых колец DJDbii — 7,5/7,0 м, шириной 1 м (рис. 7.13). Для
того чтобы увеличить размер сечения по вертикали в кольца похгори-
зонтальному диаметру устанавливают дополнительные вставки (чугун-
ные тюбинги) высотой 600 мм. Увеличение вертикальной оси обделки
эскалаторного тоннеля до 8,1 м дает возможность использовать его
нижнюю часть в качестве вентиляционного канала для вентиляции стан-
ционных тоннелей.
Рис. 7. / 3. Обделка эскалаторного тоннеля Ьз чугунных тюбингов
Чугунную обделку для четырех эскалаторов выполняют также из
типовых тюбинговых колец DJDm = 9,5/8,8 м, увеличивая размеры
до DJDw — 9,8/9,1 м за счет дополнительного тюбинга и изменения
угла радиальных бортов.
322
Для обделки эскалаторного тоннеля из железобетонных тюбин-
гов или блоков могут быть использованы типовые кольца железо-
бетонной обделки станционных тоннелей, приспособленные к сече-
нию эскалаторного тоннеля по аналогии с чугунными обделками. На
рис. 7.14 показана конструктивная схема обделки из железобетон-
ных ребристых блоков с цилиндрическими стыками, составленная
из типовых колец пиленных станций DJDm = 9,55/8,15. Обделка эс-
калаторного тоннеля собрана из девяти нормальных блоков станци-
онной обделки 2, четырех вставок 3, одного лоткового блока 4 и
замкнута ключевым блоком 7.
Рис. 7.14. Обделка эскалаторного тоннеля из железобетонных ребристых
блоков:
а — кольцо обделки; б —ребристый блок
Обделка из монолитного железобетона устраивается как с коль-
цевым, так и с продольным армированием. В зависимости от диа-
метра эскалаторного тоннеля толщину такой обделки принимают от
500 до 700 мм.
• Машинное помещение (приводная станция эскалаторов) пред-
назначено для размещения электроприводов с редукторами, приводных
устройств, пульта управления и вспомогательных устройств. Оно вхо-
дит в состав наземного, подземного и промежуточного вестибюлей и
является их нижним этажом. Размеры машинного помещения зависят
от числа и типа эскалаторов, ширины проходов между ними и между
крайними фундаментами и стенами. Эти размеры регламентируются
323
инструкцией по монтажу и эксплуатации эскалаторов. Высота машин-
ного помещения в свету должна быть не менее 2,7 м.
Кольцевая сборная обделка эскалаторных тоннелей, доходя до
вестибюля, заканчивается оголовком. Оголовок выполняют из мо-
нолитного бетона и сопрягают с монолитными конструкциями ма-
шинного помещения.
Если в конструкции эскалаторного тоннеля расположен вентиля-
ционный канал, в нижней части вестибюля необходимо предусмот-
реть дополнительную выработку для устройства кабельно-вентиляци-
онного коллектора.
При наличии в основании вестибюля и в верхней части наклонно-
го хода слабых водоносных неустойчивых грунтов в местах их со-
пряжения, могут возникнуть неравномерные осадки. Для исключения
негативного воздействия этого фактора применяют специальные кон-
струкции сопряжений, которые допускают некоторые деформации от-
дельных элементов относительно друг друга.
• Натяжная камера служит для размещения оборудования на-
тяжной станции эскалаторов. Натяжная камера является нижним окон-
чанием эскалаторов. На ферме каждого эскалатора в ее основании
установлены натяжные звездочки, которые имеют жесткую связь с
устройством, обеспечивающим натяжение тяговых цепей. Для легких
типов эскалаторов натяжные устройства требуют небольших по объе-
му помещений, поэтому на станциях мелкого заложения натяжную
камеру располагают под пассажирской платформой. Фермы и уст-
ройства натяжной части тяжелых эскалаторов имеют значительные
габариты по высоте, устанавливают их на мощные монолитные фун-
даменты. Поэтому натяжные камеры на станциях глубокого заложе-
ния располагают в специальных коротких тоннелях эллипсовидной
формы сечения в нижней их части. Длина тоннеля под/натяжную
камеру зависит от типа эскалатора и составляет 6*9 м.
Сборная обделка натяжной камеры составляется из типовых тюбин-
гов или блоков станционных колец. Ширину и высоту тоннеля натяж-
ной камеры увеличивают, добавляя в эти кольца тюбинги или блоки и
клиновидные прокладки, подобно тому, как это было показано на
примере обделок эскалаторных тоннелей.
В том случае, если ось эскалаторного тоннеля совпадает в плане
с осью станции, то натяжную камеру располагают между станцион-
ными путями непосредственно в торце распределительного зала стан-
ции. В пилонных станциях натяжные камеры имеют самостоятельную
обделку (рис. 7.15). В колонных станциях натяжную камеру встраи-
324
Рис. 7.15. Сопряжение эскалаторного тоннеля с платформой станции пиленного
325
вают в конструкцию станции (рис. 7.16). Такое же решение целесо-
образно и для односводчатых станций с островной платформой. В
этом случае оголовок эскалаторного тоннеля сопрягают с торцевой
стеной станции.
Рис. 7.16. Сопряжение эскалаторного тоннеля с платформой станции
колонного типа
326
7.4. ЛИФТОВЫЕ На станциях метрополите-
ПОДЪЕМНИКИ нов с относительно небольшим
пассажирооборотом наряду с
эскалаторами применяются также и лифтовые подъемники. На мет-
рополитенах городов мира лифтовые подъемники устраивают на
большинстве станций мелкого заложения в качестве дополнитель-
ных входов (помимо лестниц и эскалаторов) для инвалидов на ко-
лясках и родителей с детьми в колясках (рис. 7.17).
При больших пассажирооборотах станции лифтовые подъемники
при глубине заложения метрополитенов до 50-^60 м по провозной
способности уступают эскалаторам. Поэтому в отечественной практи-
ке метростроения в настоящее время лифтовые установки не получи-
ли распространения. Однако в зарубежных метрополитенах лифты
встречаются достаточно часто. Например, в Лондонском метрополи-
тене, оборудованном 174 эскалаторами с максимальной высотой
подъема до 26 м, имеются 106 лифтовых подъемников с высотой
подъема от 12 до 60 м. Нью-Йоркский метрополитен, кроме 69 эска-
латоров, оборудован 28 лифтами с высотой подъема от 12 до 15 м.
Относительно меньший процент применения лифтовых установок
на метрополитенах мира по сравнению с эскалаторными установками
находит известное объяснение, если произвести некоторое сравнение
достоинств и недостатков этого вида подъемников.
Рис. 7.17. Лифтовый подъемник на станции метрополитена мелкого
заложения
327
Известно, что эскалаторы обладают весьма высокой провозной спо-
собностью (8 тыс. пассажиров одного эскалатора в час), что в усло-
виях станций метрополитена с большим пассажирооборотом исключи-
тельно важно. Кроме того, провозная способность эскалаторных
подъемников не зависит от высоты подъема, чего нельзя сказать о
лифтовых подъемниках. В случае неисправности, эскалатором можно
пользоваться как неподвижной лестницей, что в аварийной ситуации
имеет существенное значение. Наряду с достоинствами эскалаторным
подъемам присущи значительные недостатки. К их числу следует отне-
сти большие объемы и сложность проходческих работ (как правило,
специальными способами), значительные осадки земной поверхности в
зоне проходки эскалаторного тоннеля, оказывающие негативное воз-
действие на здания, сооружения и подземные коммуникации. С возра-
станием высоты подъема (более 65 м) стоимость и трудоемкость работ
значительно увеличивается, особенно при сооружении двухмаршевых
эскалаторов с промежуточным подземным вестибюлем. Эскалаторные
подъемники отличаются высоким расходом электроэнергии за счет не-
прерывной работы как минимум двух лент даже при спаде пассажиро-
потока, а также сложностью и большой продолжительностью восстано-
вительного ремонта.
Отмеченные недостатки могут быть существенно уменьшены при
устройстве в шахтных стволах лифтовых пассажирских подъемов,
применение которых допускается в одном из вестибюлей станции
метро современными нормами проектирования. К достоинствам лиф-
товых подъемов следует отнести существенное снижение объемов и
трудоемкости строительных работ, более высокие темпы проходки
шахтных стволов по сравнению с эскалаторными тоннелями. При
этом в несколько раз уменьшается зона негативного влияния строи-
тельных работ на здания, сооружения и подземные коммуникации,
что чрезвычайно важно в условиях плотной городской застройки.
При использовании лифтового подъема появляется возможность гиб-
кого регулирования режимов работы и числа одновременно действу-
ющих лифтовых подъемов с учетом реального пассажиропотока.
Благодаря этому исключается излишний расход электроэнергии и
ресурса оборудования по сравнению с непрерывно работающими
эскалаторами. Лифтовые подъемники дают возможность беспереса-
дочного использования подземных сооружений на глубинах больше
60 м, сокращая продолжительность спуска или подъема со 130-140 с
для эскалаторов до 30^-0 с. Линии метро становятся более доступными
для проезда инвалидов в колясках и пассажиров с детскими колясками.
328
К недостаткам, ограничивающим использование лифтовых подъем-
ников в качестве основного вида вертикального транспортирования
пассажиров метрополитена, относится цикличность и, как следствие,
малая по сравнению с эскалаторами провозная способность.
Таким образом, следует признать, что лифтовые подъемники на
станциях метрополитена глубиной заложения до 65 метров должны
быть не альтернативой эскалаторам, а необходимым дополнением при
увеличении пассажирооборота станции. Это подтверждает опыт экс-
плуатации такого вида механизмов в качестве вспомогательных на
метрополитенах Англии, США, Канады, Швеции и других стран.
Основными элементами лифтового подъемника являются:
— подъемный механизм с редукторным или безредукторным при-
водом;
— пассажирская кабина с подвесками и предохранительными
устройствами;
— противовес, уравновешивающий вес кабины и часть веса по-
лезной нагрузки;
— шахта с зумпфом, направляющими для кабины и противовеса,
буферными устройствами, машинным помещением и электрообору-
дованием.
При современном состоянии техники лифтовые подъемники обо-
рудуются надежными устройствами, обеспечивающими удобства и
безопасность пассажиров, и полностью удовлетворяют требованиям
нормальной эксплуатации метрополитена. Подтверждением высоких
качеств этих устройств служит практика работы модернизирован-
ных установок Лондонского метрополитена. Самая глубокая стан-
ция метрополитена в Лондоне «Хэмпстэд», введенная в эксплуата-
цию в 1954 г., оборудована лифтовым подъемником с высотой
подъема 55,2 м.
Современное оборудование для управления работой лифтов дает
возможность осуществить автоматическую непрерывную работу лиф-
тов без обслуживающего персонала. Имеется предохранительная бло-
кировка, не допускающая движение лифта до тех пор, пока не будут
закрыты двери как кабины, так и шахты. Каждая кабина снабжается
предохранительной системой, которая останавливает её в случае об-
рыва подъемного каната или в случае, если нормальная скорость
кабины при максимальной нагрузке увеличится более чем на 20%. В
тех редких случаях, когда кабина останавливается в шахте лифта,
пассажир теряет лишь несколько минут, которые необходимы для
того чтобы к остановившейся кабине была подведена соседняя каби-
329
на, в которую можно перейти через специальные двери и доехать до
лифтового зала.
Лифтовый пассажирский подъемник рассчитывается для нормаль-
ного и пикового режимов эксплуатации. При нормальном режиме каж-
дый лифт работает на спуск и подъем; при пиковом — меньшая их
часть действует в нормальном режиме (в обе стороны), а большая
часть — перевозит пассажиров в одну сторону. Это позволяет сокра-
тить продолжительность цикла подъема и нормализовать потоки пасса-
жиров в верхнем и нижнем вестибюлях.
При разработке схем размещения лифтов в стволе сначала необхо-
димо установить диаметр ствола и количество кабин (что будет опреде-
лять пропускную способность лифтового подъема), а также обеспечить
независимый подъем каждой кабины (с индивидуальным противове-
сом) и возможность беспрепятственного перехода из одной кабины в
другую при аварийных ситуациях.
Этим требованиям в наибольшей мере удовлетворяет консольная арми-
ровка, которая обеспечивает максимально возможное сближение кабин в
плане, наименьший расход стали на армировку и минимальное аэроди-
намическое сопротивление ствола (рис. 7.18). Центральная часть ствола
при этом остается свободной для вспомогательного подъемника. Этот
подъемник служит для спуска и подъема крупногабаритного оборудо-
вания при ремонтных работах или при устранении аварийных ситуаций.
Необходимая площадь пола лифтовой кабины при норме
6,25 чел./м2 составит 8 м2 при вместимости 50 человек и 12 м2-75че-
ловек. Исходя из этого, следует выбирать форму и размеры лифтов
в плане таким образом, чтобы при типовых диаметрах обделок,
предназначенных для станционных или эскалаторных тоннелей,
можно было разместить не меньше 2 лифтов с противовесами. При
этом следует соблюсти нормативные зазоры между кабинами и
обделкой, между кабинами и элементами армировки ствола.
Для оценки возможности размещения лифтов в вертикальных
стволах разного диаметра, соответствующего типовым размерам чу-
гунных тюбинговых обделок, можно пользоваться данными, пред-
ставленными в таблице 7.2.
Эскалаторный подъем на три ленты (одна — вниз, другая —
вверх, третья — в ремонте) при высоте подъема до 50+60 м может
быть эквивалентно заменен четырьмя лифтами с одноэтажными
кабинами 1x50 чел. (3 — в работе, 1 — в ремонте). Кабины
могут быть размещены в двух вертикальных стволах диаметром
D ID = 6,0/5,6 м или в одном диаметром D ID = 8 5/7 8 м
330
Таблица.7.2
Вместимость кабины лифта, чел Площадь пола кабины, м2 Число лифтов в стволе D„/D„„ м:
7,5/7,0 8,577,8 9,5/8,8
50 8 3 4
75 12 2 3 4
90 14,4 — 2 3
Рис. 7.18. Лифтовый подъемник на станции глубокого заложения:
а — схема расположения устройств и оборудования: б — расположение
в стволе 4-х лифтовых кабин; 1 — лебедка вспомогательного
подъемника; 2 — машинное помещение: 3 — установка привода лифта: 4
— противовес лифта; 5 — шахта вспомогательного подъемника; 6
шахта лифта; 7 — кабина лифта; 8 — кабина вспомогательного
подъемника; 9 — накопители на верхней отметке
331
Стволы шахт в нижней своей части сопрягаются на станциях
метрополитена с подземным лифтовым аванзалом, а на земной по-
верхности — с наземным вестибюлем. Ствол шахты может быть
расположен либо в междупутье, либо в стороне от станционных
тоннелей. Во всех случаях наземный вестибюль имеет относительно
несложную конструкцию, состоящую из предлифтового и кассово-
го залов, расположенных на уровне тротуаров или первого этажа
зданий, и машинного помещения, находящегося над стволом шахты
во втором этаже вестибюля. Кроме подъемной машины лифтов с
необходимым оборудованием, во втором этаже располагаются и
служебные помещения.
Подземный лифтовый аванзал размещается в возводимой горным
способом камере, имеющей обычно монолитную бетонную обделку
(рис. 7.19). Стволы шахт сопрягаются со сводчатой частью камеры, а
в лотке камеры устраивают зумпфы этих стволов.
Рис. 7.19. Подземный аванзал лифтового подъемника
332
При расположении подземного лифтового зала между станцион-
ными тоннелями в глухой части пилонной станции пол вестибюля
располагают на уровне пассажирской платформы. Входы и выходы в
этот вестибюль оформляются по аналогии с конструкцией проходов
проемного участка станции. Если ствол шахты расположить за пре-
делами пассажирской платформы, то для сопряжения подземного ве-
стибюля с платформой необходим подходной тоннель, примыкающий
к торцевой стене среднего зала станции(рис. 7.20). В этом случае пол
подземного вестибюля следует устроить на повышенном относитель-
но платформы станции уровне. Это позволит пересекать пути метро-
политена по переходным мостикам.
Рис. 7.20. Станция метрополитена с боковым расположением лифтов
ГЛАВА 8
НАЗЕМНЫЕ И НАДЗЕМНЫЕ СТАНЦИИ
Наземные промежуточные станции, расположенные непосред-
ственно на земной поверхности, так же как и подземные, могут быть
с одной островной или с двумя боковыми платформами.
Наземные станции располагают, как правило, на пересечении
или в местах касания линий метрополитена с главными городски-
ми транспортными магистралями. В местах пересечений станцию
размещают либо в одном уровне с городской магистралью, либо
в выемке. В первом случае магистраль проходит над станцией по
эстакаде, во втором — на участке пересечения станцию сооружа-
ют в конструкциях, позволяющих произвести обратную засыпку.
На открытой части платформы устраивают навесы для защиты пас-
сажиров от атмосферных воздействий.
В большинстве случаев станции наземного типа располагают, как
и примыкающие к ним участки пути, в выемках. Это позволяет ус-
троить над путями пешеходные мостики на уровне городских магист-
ралей. Над путями располагают и вестибюли, выполненные в виде
легких стеклянных павильонов. Пол вестибюлей соединяют с плат-
формой станции лестницами. На рис. 8.1 показаны возможные плани-
ровочные схемы наземных станций.
На станции с боковыми посадочными платформами (рис. 8.1 а)
вестибюль, расположенный в средней ее части, поднят над путями и
соединен с пассажирскими платформами лестницами. На рис. 8.1 б
показан вариант планировочного решения наземной станции с боковы-
ми платформами на пересечении с городской магистралью с широкой
проезжей частью. В этом случае поднятые над станционными путями
вестибюли расположены по торцам пассажирских платформ. Каждый
из вестибюлей имеет вход в метро и выход в город, и пассажир имеет
возможность выйти на любую сторону улицы. На рис.8.1 в показана
планировочная схема наземной станции с островной пассажирской
платформой. Закрытая на 1/2 или 2/3 часть платформы ограничена
двумя вестибюлями, находящимися по обе стороны улицы. Остальная
часть платформы защищена навесами.
Характерное решение платформенного участка наземной станции с
боковыми платформами, размещенной в выемке глубиной около 5 м,
показано на рис. 8.2. Для осушения выемки в откосах сделаны дренаж-
ные прорези. На дне прорези уложены дренажные трубы, поверх которых
334
Рис. 8.1. Планировочные региения наземных станций метрополитена:
а, б — с боковыми платформами: в — с островной платформой; 1 —
станционные пути; 2 — платформы с навесами; 3 — вестибюли; 4 —
закрытая часть платформ
произведена гравийно-песчаная засыпка. Пути метрополитена ограни-
чены с обеих сторон бетонными водоотводными лотками. Боковые
платформы защищены от атмосферных осадков навесами из сборно-
го железобетона. Конструкция навеса состоит из отдельных сборных
плоских /"-образных стоек 1, установленных на сборный фундамент
3 с шагом 3,5 м по длине станции. На консоли этих стоек уложены
продольные балки, по которым устраивают кровлю 2.
Между боковыми платформами над путями станции сооружается
крытый переходной мостик, который сообщается с вестибюлем, рас-
положенным на том же уровне. Мостик соединен с каждой платфор-
мой двухмаршевыми лестницами общей высотой подъема 4,05 м.
Конструкция переходного мостика выполнена из железобетона и со-
стоит из двух балочных пролетных строений, поддерживаемых про-
межуточными стойками, расположенными в междупутье. Пролеты
перекрыты легкими поперечными рамами с криволинейными ригеля-
ми. Между этими рамами устраивают стенки и кровлю мостика.
335
3
Рис. 8.2. Наземная станция метрополитена с боковыми платформами
На рис. 8.3 приведен пример конструктивного решения платфор-
менного участка и вестибюля наземной станции с одной островной
платформой шириной 8 м. Часть платформы этой станции перекрыта
двухконсольным навесом. Сборная железобетонная конструкция наве-
са включает следующие элементы (рис. 8.3 а): колонны 3, располо-
женные с шагом 6 м вдоль платформы; фундаментные блоки колонн 4;
преднапряженные прогоны 2, уложенные по верху колонн; блоки на-
веса 1. По обе стороны от пересекаемой улицы над путями станции
расположены вестибюли (рис. 8.3 б), пол которых находится на уровне
улицы. В средней части вестибюля расположена двухмаршевая лестни-
ца, соединяющая вестибюль с платформой станции.
Основными конструктивными элементами вестибюля являются же-
лезобетонные колонны 7, установленные на фундаментную плиту 5, и
продольные балки 2, на которых в уровне улицы закреплены несущие
консоли перекрытия 4. Эти консоли перекрытия являются основанием
легкого остекленного павильона 3, где находится кассовый зал, тур-
никеты и служебные помещения (рис. 8.4).
Надземные станции метрополитена в мировой практике строят в
настоящее время крайне редко. Однако, это имеет место, когда топог-
рафические условия или застройка микрорайона вынуждают прокла-
дывать путь метрополитена на эстакадах. Станции в большинстве слу-
чаев имеют боковые платформы, расположенные в уширенной части
эстакады и огражденные навесом. Вестибюли таких станций распола-
гают, как правило, на поверхности земли у лестниц, эскалаторов или
лифтов, ведущих на крытую пассажирскую платформу (рис. 8.5).
При строительстве Московского метрополитена на продолжении
первой линии впервые было осуществлено пересечение Москвы-реки
336
Рис. 8.3. Наземная станция метрополитена с островной платформой:
а — поперечный разрез по платформенному участку; б — сечение по
вестибюлю; в — план вестибюля на уровне улицы
337
Рис. 8.4. Вестибюль наземной станции метрополитена
Рис. 8.5. Надземная станция метрополитена в Лилле (Франция)
не тоннельным, а мостовым переходом (рис. 8.6). Верхний ярус мо-
ста 1 предназначен для автомобильного движения. Здесь расположе-
на проезжая часть шириной 25,5 м. В нижнем ярусе находится стан-
ция метрополитена 2. Эта станция с островной платформой длиной
160 м, шириной 14 м расположена полностью над русловой частью
перехода. Наземные вестибюли расположены над проезжей частью
автодороги на уровне набережных и соединены с платформой стан-
ции эскалаторами.
Рис. 8.6. Станция метрополитена на двухъярусном метро-мосту в Москве
Схема моста представляет собой комбинированную систему про-
летных строений в виде трехпролетной неразрезной балки, усиленной
в среднем пролете аркой, а в крайних пролетах — полуарками. Ве-
личина среднего пролета составляет 108 м, а крайних — по 45 м.
Пролетное строение имеет четыре главные фермы, из которых две
расположены с наружной стороны путей метрополитена, а две — в
плоскостях, отделяющих распределительный зал станции от посадоч-
ных платформ. Проезжая часть нижнего яруса (пути метрополитена)
опирается на все четыре фермы, а верхнего яруса (автодорога) — на
две внутренние. Такого же типа станции, но в другом конструктив-
ном исполнении, построены на комбинированном мосту у высокого
берега Днепра в Киеве. В Берлине, Нью-Йорке, Сан-Паулу и в других
городах мира на эстакадах сооружены станции метрополитена в ме-
стах многоуровневой транспортной развязки.
РАЗДЕЛ III
ПЕРЕСАДКИ НА ЛИНИЯХ
МЕТРОПОЛИТЕНА
9.1. ОСОБЕННОСТИ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ПЕРЕСАДОЧНЫХ УЗЛОВ
ГЛАВА 9
ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫЕ
РЕШЕНИЯ ПЕРЕСАДОЧНЫХ УЗЛОВ
Пересадочные узлы на
линиях метрополитена при
независимом челночном
движении поездов на от-
дельных линиях располага-
ют в местах пересечения или касания разных линий друг с другом или
с железными дорогами (рис. 9.1). При маршрутном движении поездов
пересадочные узлы располагают в местах разветвления линии.
В большинстве городов мира пересадочные узлы расположены в
местах пересечения двух линий. Однако с развитием сети линий и
увеличением ее плотности возникает необходимость в организации
пересадок в узлах, где пересекаются три, четыре и более линий.
Например, на одиннадцати линиях Московского метрополитена 6 из
22 пересадочных узлов находятся на пересечении трех линий и один
— на пересечении четырех. В Париже на семнадцати линиях метро-
политена пять пересадочных узлов обслуживают по четыре разных
линии. Реже встречаются пересадочные узлы, где пересадка воз-
можна на пять разных линий (Париж) и даже на восемь (Нью-Йорк,
Берлин).
При маршрутном движении поездов можно совместить на путях
одной станции движение поездов разных линий, разделив маршруты
за станцией. В этом случае появляется возможность организовать
пересадку на несколько линий без каких-либо изменений конструк-
тивного и объемно-планировочного решений пересадочной станции.
Пересадочные узлы представляют собой комплекс сооружений и
340
Рис. 9.1. Расположение
пересадочных узлов метрополитена
в местах пересечения (1), касания (2)
и разветвления (3) линий
устройств, предназначенных
для передвижения огромного
количества людей. Так, суточ-
ный пассажирооборот переса-
дочных узлов Санкт-Петербур-
га превышает один миллион
пассажиров, а центрального пе-
ресадочного узла Московско-
го метрополитена достигает
двух миллионов человек.
Кроме сооружений, пред-
назначенных для организации
движения пассажиров, в со-
став пересадочного узла вхо-
дит значительное число вспо-
могательных сооружений для
обеспечения его нормальной
эксплуатации, а также различ-
ных выработок, которые были необходимы для организации строи-
тельства столь сложного комплекса подземных сооружений. Пользу-
ясь метрополитеном, пассажир, находясь постоянно в замкнутом
пространстве станции и отдельных помещений на пути пересадки, не
может охватить взглядом весь уникальный комплекс инженерных
сооружений пересадочного узла. Между тем, в большинстве случаев
— это настоящие образцы строительного искусства (рис. 9.2).
Строительство сложного комплекса подземных сооружений пере-
садочного узла связано со значительными материальными и трудовы-
ми затратами, поэтому к их проектированию следует предъявлять
особые требования. Это относится как к объемно-планировочному
решению пересадочного узла и к конструкциям входящих в него
станций, так и к расположению и типу переходных коммуникаций,
связывающих пересадочные станции между собой.
Главными ориентирами в процессе проектных разработок переса-
дочных узлов остаются основные принципы, положенные в основу
проектирования промежуточных станций метрополитена. Однако, с
учетом функциональных особенностей пересадочных узлов, следует
определить ряд специфических требований к этим объектам.
Местонахождение пересадочного узла на генеральной схеме метро-
политена и его объемно-планировочное решение следует принимать та-
ким образом, чтобы пассажир при пересадке имел максимум удобств:
341
Рис. 9.2. Комплекс сооружений пересадочной станции «Спортивная» Петербургского метрополитена:
1 — перегонные тоннели радиальной линии; 2 — перегонные тоннели перспективной линии; 3 —
перспективный переход в вестибюль №2; 4 — тягово-понизительные подстанции; 5 — шахтные стволы;
6 — платформа верхнего яруса; 7 — платформа нижнего яруса; 8 — межъярусные эскалаторы; 9 —
эскалаторный тоннель; 10 — вестибюль №1
342
мог попасть с любой станции на любую другую с одной пе-
ресадкой, затрачивая минимум времени на пересадку;
— не пользовался эскалаторами главного подъема;
— имел возможность свободного передвижения на всех участ-
ках пути следования в пиковые часы работы метрополитена;
преодолевал наименьшее количество лестничных подъемов
при их минимальной высоте;
— избегал пересечений со встречными пассажиропотоками;
— пользовался эскалаторами на подъемах свыше 6,5 метров и
траволейторами (подвижными тротуарами) на участках переходов
более 100 метров.
Работа пересадочного узла характеризуется его пропускной
способностью — количеством пассажиров, совершивших пере-
садку на всех станциях этого узла в единицу времени (без учета
так называемых «местных» пассажиров, заканчивающих или начи-
нающих свой маршрут на станциях пересадочного узла). С этой
точки зрения необходимо, чтобы пропускная и провозная способ-
ность всех сооружений и устройств на пути следования пассажи-
ров соответствовала пассажиропотокам по этим направлениям.
При этом определять число пересадочных коммуникаций и осуще-
ствлять компоновку входящих в пересадочный узел сооружений
следует с учетом возможности разделения пассажиропотоков по
направлениям.
На пересадочной станции пассажирооборот существенно боль-
ше, чем на промежуточных, а, следовательно, и более длительная
посадка и высадка пассажиров. Поэтому такая станция может стать
лимитирующей по пропускной способности линии. В связи с этим
в узлах пересадки следует предусматривать мероприятия для сокра-
щения стоянки поезда. С этой целью входы, выходы и переходы на
платформе станции следует располагать так, чтобы обеспечить рав-
номерное распределение по платформам прибывающих на станцию
пассажиров и равномерное наполнение вагонов по всей длине по-
езда. В некоторых случаях на одной из пересадочных станций (об-
служивающей наиболее напряженную линию) можно предусмотреть
дополнительную платформу, которая позволит осуществлять одно-
временную (двустороннюю) посадку-высадку пассажиров в вагоны
поезда (см. п. 5.1).
При проектировании пересадочного узла необходимо во всей слу-
чаях стремится сократить количество и протяженность коммуникаци-
онных сооружений, связывающих отдельные станции между собой,
343
или исключить их вообще. Это, в свою очередь, улучшает технико-
экономические показатели сооружения в целом, так как устройство
разнообразных по конструкции и способам ведения работ элементов
пересадочных коммуникаций связано с трудоемкими процессами, пло-
хо поддающимися механизации.
Объемно-планировочные и конструктивные решения пересадочных
узлов получатся более четкими и простыми в исполнении, если пе-
ресадочные узлы на генеральной схеме были предусмотрены заранее.
Это позволит проектировать и строить станции в намеченном узле с
учетом будущей пересадки. Поэтому пересадочные узлы на генераль-
ной схеме необходимо планировать на перспективу, не менее чем на
30-й год эксплуатации, как того требуют действующие строительные
нормы. Такая предусмотрительность позволит на длительный срок
избежать дорогостоящей реконструкции, которая, к тому же, не все-
гда возможна на действующей станции, оградит эксплуатационников
от необходимости принимать экстренные меры по изменению направ-
ления пассажиропотоков, что неизбежно скажется на комфортности
поездок. Испытывая неудобства на пересадке в одном узле, пассажи-
ры постепенно переключаются на другие, делая вместо одной две
пересадки. Затрачивая на поездку больше времени, они выигрывают
в условиях комфортности. Таким образом, недостатки в проектиро-
вании одного узла могут осложнить работу других.
Безусловно, трудно предвидеть заранее, где в отдаленной пер-
спективе разместятся узлы пересадок, и зачастую при проектирова-
нии новой линии в пересадочный узел включается промежуточная
станция действующей линии, ближайшая к месту пересечения. В
этом случае выбор станции для включения в узел пересадки должен
быть основан на тщательном анализе ее конструктивно-планировоч-
ного решения.
Прежде всего, необходимо оценить пропускную способность
включенной в пересадочный узел станции в условиях неизбежного
увеличения пассажиропотока, выявить возможность примыкания к
ней пересадочных коммуникаций без перерыва движения поездов
на действующей линии.
Таким образом, проектирование пересадочных узлов на линиях
метрополитена является сложной инженерной задачей, которая связа-
на в каждом конкретном случае с поиском новых объемно-планиро-
вочных решений, учитывающих очередность строительства линий,
количественную оценку пассажиропотоков и пассажирооборотов,
инженерно-геологические и градостроительные условия.
344
9.2. ВАРИАНТЫ
ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫХ
РЕШЕНИЙ И СХЕМЫ
При всем многообразии
возможностей организации
пересадок на линиях метро-
ПЕРЕСАДКИ
политена пересадочные узлы
можно разделить по объем-
но-планировочному решению и по схемам пересадки (рис. 9.3).Объемно-
Рис. 9.3. Классификация пересадочных узлов на линиях метрополитена
345
планировочное решение пересадочного узла (взаимное расположение
в плане и профиле комплекса сооружений, обеспечивающих пересад-
ку пассажиров) возможно в двух вариантах:
_____две и более станции (по числу пересекающихся в данном узле
линий), соединенные пересадочными коммуникациями (рис. 9.4);
— одна объединенная пересадочная станция, в которой располо-
жены платформы всех пересекающихся в узле линий (рис. 9.5).
Рис. 9.4. Пересадочный узел из двух станций, объединенных пересадочными
комму 'Никациям! с
] — перегонные тоннели первой линии; 2 — перегонные тоннели второй
линии: 3 — станционные тоннели первой линии; 4 — эскалаторный
тоннель главного подъема; 5 — эскалаторный тоннель на пересадке; 6 —
станционные тоннели второй линии
Рис. 9.5. Объединенная пересадочная станция:
1 — путевые тоннели первой линии; 2 — путевые тоннели второй линии;
3 — участок двухпутного тоннеля; 4—тоннели объединенной станции; 5 —
аванзал; 6 — эскалатор главного подъема
346
Особенности объемно-планировочного решения пересадочного узла
в виде нескольких станций, соединенных пересадочными коммуника-
циями, определяются, прежде всего, количеством и взаимным распо-
ложением станций, входящих в этот узел, числом пересадочных ком-
муникаций, их протяженностью и размещением относительно станций.
Особенности объемно-планировочного решения пересадочного
узла в виде одной объединенной пересадочной станции определяются,
главным образом, количеством и взаимным расположением плат-
форм и путей пересекающихся линий.
При любом объемно-планировочном решении пересадочного узла
пересадка на станциях может быть организована по двум различным
схемам (рис 9.6):
— пересадка с платформы станции, обслуживающей пути одной
линии, на платформу станции, обслуживающей пути другой линии
(рис. 9.6 а);
— пересадка на платформах, обслуживающих пути разных ли-
ний, или, так называемая, пересадка по совмещенной схеме
(9.6 6, в).
Рис. 9.6. Схемы расположения путей и платформы при пересадке с
платформы, обслуживающей пути одной линии, на платформу другой линии
(а) и пересадка на платформах, обслуживающих пути разных линий (б, в)
347
Пересадка по первой схеме является обычной для любого наземно-
го железнодорожного транспорта и пояснений не требует.
При пересадке по совмещенной схеме перегонные тоннели на
подходе к станции перекрещиваются на разных уровнях таким обра-
зом. чтобы пути одного направления разных линий примыкали к
платформе одной станции (или к одной платформе объединенной стан-
ции). а пути противоположного направления — к платформе другой
станции (или к другой платформе объединенной станции). При таком
расположении путей и платформ для пересадки в попутном направле-
нии пассажирам потребуется перейти поперек платформы из поезда
одной линии в поезд другой линии. Для обеспечения удобной пере-
садки в обратном направлении торцы или середины платформ соеди-
няют короткими поперечными коридорами, либо объединенными ве-
стибюлями. При переходе с одной линии на другую при поездке в
попутном направлении пассажир затрачивает 15-20 сек, а в обратном
60-90 сек.
Впервые подобная схема пересадки реализована в Санкт-Петер-
бурге на пересадочном узле «Технологический институт» (рис. 9.7 а),
а затем в Москве на станции «Китай-город» (рис 9.7 б). Пересадка по
совмещенной схеме предполагается на метрополитенах Ростова-на-
Дону, Челябинска, Омска, Уфы. Во многих случаях предпочтение
пересадке по совмещенной схеме отдается на метрополитенах Берли-
на, Парижа, Нью-Йорка, Стокгольма.
Решению вопроса о пересадке по совмещенной схеме должен
предшествовать всесторонний анализ условий пересечения линий и
характера пассажиропотоков на этих линиях. Очевидно, что такое
решение наиболее целесообразно в случае пересечения двух линий
метрополитена под острым углом, чтобы на пересадочных станциях
платформы этих линий можно было расположить параллельно друг
другу. В противном случае, для того чтобы в пределах станции впи-
саться в общую для обеих линий платформу, потребуется увеличить
длину перегонных тоннелей по одному пути на каждой линии, и,
кроме того, увеличится и длина перехода при пересадке в обратном
направлении. Наибольший эффект от использования совмещенной
схемы пересадки можно получить в том случае, если максимальные
пассажиропотоки на пересекающихся линиях доминируют в попут-
ном направлении.
Отличаясь высокими эксплуатационными качествами, совмещен-
ные пересадки при поэтапном вводе в эксплуатацию пересекающихся
линии имеют один существенный недостаток — к началу эксплуата-
348
Рис. 9.7. Пересадочные станции на метрополитенах Санкт-Петербурга (а) и Москвы (б) с пересадкой по
совмещенной схеме:
] _ пути линии А; 2 — пути линии Б; 3 — переходной тоннель; 4 — эскалаторы; 5 — объединенный
вестибюль; 6—аванзал
349
9.3. СТАНЦИИ
С ПЕРЕСАДОЧНЫМИ
КОММУНИКАЦИЯМИ
ции новой линии для переключения движения поездов по новой схе-
ме необходимо на действующей линии соорудить четыре группы
камер съездов. Избежать такой ситуации возможно в том случае,
если на строящейся линии возводить сразу все сооружения переса-
дочного комплекса, включая участки перегонных тоннелей перспек-
тивной линии, прилегающие к торцам пересадочной станции. В этом
случае тоннели перспективной линии разводят с тоннелями строящей-
ся в разных уровнях. Такое решение приведет к увеличению едино-
временных капитальных затрат на строящейся линии, но будет оправ-
дано, если вторая линия намечается к строительству в ближайшей
перспективе.
Пересадка с переходом
с одной станции на другую
широко распространена на
отечественных и зарубеж-
ных метрополитенах. Это
можно объяснить тем, что ввод линий в эксплуатацию осуществляет-
ся поэтапно, и необходимость в пересадке возникает лишь тогда,
когда вводится в эксплуатацию очередная линия. Поскольку до этого
события проходит значительный период времени, то на месте перс-
пективного пересадочного узла вначале целесообразно расположить
станцию, обслуживающую (временно) пути только строящейся ли-
нии. Кроме того, в процессе развития линий метрополитена переса-
дочные узлы могут размещаться в незапланированных ранее местах
пересечения с действующей линией, и тогда в этот узел включают
ближайшую к пересечению обычную промежуточную станцию, со-
единяя ее переходами со станцией на строящейся линии.
Отдельные станции пересадочного узла соединяются между собой
посредством системы пересадочных коммуникаций. К числу сооруже-
ний и устройств пересадочных коммуникаций относятся переходные
тоннели, камеры сопряжения переходных тоннелей со станцией, аван-
залы, промежуточные вестибюли, эскалаторные тоннели, лифтовые
подъемники, лестничные марши, переходные мостики и т.п. Какие из
этих сооружений и устройств включить в состав коммуникационного
пути, зависит, прежде всего, от взаимного расположения в плане и
профиле пересадочных станций и пересадочных коммуникаций.
Как правило, на пересадочных узлах с небольшими потоками тран-
зитных пассажиров достаточно одной пересадочной коммуникации.
350
При возрастании пассажирооборота для распределения пассажиров
по направлениям и рассредоточения их по платформам станций
одной пересадочной коммуникации становится недостаточно. Появ-
ляется необходимость связать эти станции двумя и более коммуни-
кационными линиями. С развитием сети метрополитена число стан-
ций в пересадочном узле возрастает, возрастает и усложняется и
сеть пересадочных коммуникаций этого узла.
Поскольку сопряжение пересадочных коммуникаций со станцией
можно расположить в плане либо ближе к середине платформы, либо
в торце, а в профиле — на разном уровне по отношению к станци-
онному пути, то выделяют следующие схемы расположения переса-
дочных коммуникаций:
в плане — из центра одной станции в центр другой; из торца одной
станции в торец другой; из центра одной станции в торец другой
(рис. 9.8 );
в профиле — верхнее примыкание; нижнее примыкание (рис. 9.9).
Ту или иную схему принимают на основе всестороннего анализа
многочисленных факторов, к числу которых следует отнести: количе-
ство станций, входящих в состав пересадочного узла, и очередность
ввода их в эксплуатацию; взаимное расположение станций в плане и в
Рис. 9.8. Схемы планировочного решения пересадочных узлов:
1 — платформы станций; 2 — пересадочные коммуникации
351
Рис. 9.9. Схемы примыкания пересадочных коммуникаций в профиле при
расположении станций в разных уровнях (а, б) и в одном уровне (в)
профиле; конструктивное и объемно-планировочное решение каждой
1 станции; расположение сооружений и устройств, связывающих стан-
ции с поверхностью земли; пассажирооборот пересадочного узла и
пассажиропотоки по направлениям пересадок.
Остановимся на достоинствах и недостатках возможных схем рас-
положения пересадочных узлов в плане.
Прежде всего, отметим, что пересадка из центра одной станции в
центр другой способствует более равномерному распределению пасса-
жиров по платформе, сосредотачивая пассажиров, идущих на пересад-
ку. в центральной ее части и высвобождая торцы станции у эскалато-
ров и лестниц, ведущих к выходу в город. Основной недостаток такой
схемы заключается в том, что местные пассажиропотоки (посадка-
высадка), направляющиеся в торцы зала, пересекаются с транзитными,
устремляющимися на пересадку к центру, что осложняет движение на
платформе. Кроме того, примыкание пересадочных коммуникаций в
центре станции требует устройства сложных по конструкции и по
производству работ камер сопряжения, что предъявляет особые требо-
вания при выборе конструктивного типа пересадочной станции.
Пересадке из торца в торец во многих случаях можно отдать
предпочтение потому, что при взаимном расположении станций
под любым углом пересадка оказывается самой короткой. Кроме
352
того, при такой схеме транзитные потоки сосредотачиваются в
торце каждой станции, освобождая платформы в противополож-
ных торцах, где расположены эскалаторы и лестницы для выхода
в город, и куда направлены местные пассажиропотоки. Сопряже-
ние пересадочных коммуникаций с платформой в торце станции не
связано с переустройством основных несущих конструкций об-
делки станции, т.к. камера сопряжения располагается между пере-
гонными тоннелями. Устройство сопряжения не вызывает особой
сложности даже в том случае, если работы выполняются на дей-
ствующей станции.
К недостаткам схемы пересадки «из торца в торец» надо отнести
невозможность устройства в перспективе дополнительных эскалаторных
входов или лестниц, если примыкание пересадочных коммуникаций
было осуществлено к платформе среднего зала станции. В этом смысле
наиболее предпочтительны станции пилонного типа, к которым переход-
ные тоннели можно вывести на глухие участки боковых платформ.
При небольших потоках транзитных пассажиров можно произвес-
ти пересадку по схеме «из торца в торец», используя объединенные
аванзалы и вестибюли, имеющие выход на поверхность. Однако надо
иметь в виду, что в дальнейшем сростом интенсивности транзитных
пассажиропотоков они будут смешиваться здесь с потоками пасса-
жиров, прибывающих на станцию или следующих на выход в этом
направлении, затрудняя общую организацию движения и внося пута-
ницу в маршрут следования «местных» и транзитных пассажиров.
Довольно часто движение организуется по схеме, когда пасса-
жиропотоки из центра одной станции направляются в торец другой
и в обратном направлении. Такой пересадочный узел вбирает в себя
как достоинства, так и недостатки первой и второй схем с той раз-
ницей, что они будут относиться только к одной из станций переса-
дочного узла.
Каждая из трех рассмотренных схем пересадок в плане и в
профиле может быть выполнена с верхним (над путями) или ниж-
ним (под путями) примыканием пересадочных коммуникаций к
станции. Для того, чтобы выявить целесообразность того либо
иного варианта примыкания пересадочных коммуникаций в профи-
ле, его достоинства и недостатки, рассмотрим более обстоятельно
практическое решение этого вопроса, пользуясь схемой, приве-
денной на рис. 9.10.
Верхнее примыкание осуществляется в камере сопряжения (7) через
переходной мостик (2), расположенный над путями метрополитена, и
353
s
Рис. 9.10. Схема верхнего (а) и нижнего (б) примыкания пересадочного тонне:
354
лестничный сход (3) на платформу. Высоту переходного мостика/? ,
с учетом габарита приближения строений на станциях (С ), можно
принять равной 2,95 м. Тогда минимальная высота, которую должен
преодолеть пассажир, следующий на пересадку по верхнему вариан-
ту примыкания переходного тоннеля, (при высоте поперечного сече-
ния пролета мостика /?п=0,3 м) составит Я =3,25 м.
Нижнее примыкание осуществляется переходом под станционны-
ми путями с выходом на платформу по лестничным маршам или
эскалаторам (4). С учетом нормативных значений минимальной высо-
ты по оси переходного тоннеля (/?т = 2,5 м), расстояния от уровня
головки рельса до пола платформы (hm— 1,1 м), а также конструктив-
ных особенностей лотковой части обделки станционных тоннелей, ми-
нимальная высота, которую должен преодолеть пассажир, следую-
щий на пересадку по нижнему варианту, составит Ян= 5...6 м.
Верхнее или нижнее примыкание пересадочных коммуникаций мож-
но осуществить при расположении станций как в одном, так и в раз-
ных уровнях. Если станции расположены в разных уровнях, целесооб-
разно расстояние между уровнями платформ верхней и нижней станции
(Яп) принять равным сумме минимальных высот между уровнем пола
перехода и отметками этих платформ: Яп =Яв +Ян (см. рис. 9.10). С
учетом вышеприведенных обоснований располагать две пересадочные
станции в разных уровнях целесообразно так, чтобы разница в отмет-
ках пола платформ этих станций составляла 8...9 м.
Рассматривая преимущества верхнего или нижнего примыкания с
точки зрения пассажира, следует отметить, что, если для него спуск
по лестнице на 5-6 метров не представляет особых затруднений, то
этого нельзя сказать при его следовании в обратном направлении. В
этом отношении, очевидно, организация пересадки пассажиров меж-
ду станциями, расположенными в одном уровне, по переходным мо-
стикам над путями метрополитена, будет более удобной, так как пас-
сажирам предстоит преодолеть подъем лишь на высоту 3,2 метра.
Варианты примыкания пересадочных коммуникаций в профиле дол-
жны быть всесторонне проанализированы сточки зрения конструктивно-
го типа станций, входящих в пересадочный узел. Особенно тщательный
анализ необходим на линиях глубокого заложения. Так, решение выпол-
нить сопряжение пересадочного тоннеля по варианту верхнего примыка-
ния в середине станции колонного типа из сборного железобетона (см.
рис. 5.34) вызовет необходимость изменить конструкцию обделки на
участке сопряжения: уменьшить шаг колонн, увеличить несущую спо-
собность ригелей и т.п. Вариант верхнего примыкания переходных ком-
355
муникаций в центральной части односводчатой станции со сводами
из сборных железобетонных сводов, не имеющих связей растяжения
(см. рис. 5.44), связан с выполнением сложных и трудоемких работ
по сооружению поперечной камеры по всему сечению станции. Наи-
более удачно вариант верхнего примыкания реализуется на станциях
колонного и пилонного типа с обделкой из чугунных тюбингов.
Нижнее примыкание пересадочных коммуникаций к центру станции
приемлемо для любых конструктивных типов станций при достаточной
ширине платформы. В противном случае пропускная способность пе-
ресадочного узла резко снижается, так как ширина лестниц или число
эскалаторных лент определяется шириной проходов /пна участке при-
мыкания переходного тоннеля к платформе (см. рис. 9.10).
Рассмотрим примеры возможных объемно-планировочных решений
пересадочных узлов на линиях отечественных и зарубежных метрополи-
тенов, которые являются в известной мере показательными как с точки
зрения количества входящих в узел пересадочных станций и их взаим-
ного расположения, так и организации движения пассажиров, обеспечи-
вающей максимальную пропускную способность пересадочного узла.
На рис. 9.11 показан пересадочный узел, расположенный на пере-
сечении в разных уровнях трех линий глубокого заложения. Станции
этого узла располагаются в плане по сторонам треугольника, в вер-
шинах которого находятся объединенные вестибюли 1. Такое распо-
ложение вестибюлей позволяет входить из каждого вестибюля на две
станции и использовать для перехода между ними относительно ко-
роткие переходные тоннели, соединяющие между собой центральные
участки пассажирских платформ трех станций. Расположение на каж-
дой станции не менее двух переходов способствует равномерному
размещению пассажиров по платформе. Заметим, что переход из се-
редины колонной станции линии 1 в торец станции пилонного типа
линии III сопрягается с боковыми платформами глухого участка этой
станции. Такой вариант оправдан в условиях сравнительно неболь-
ших или односторонних пассажиропотоков, т.к. встречные потоки на
узких платформах глухого участка станции, предназначенных только
для по-садки и высадки, будут затруднять организацию движения. В
таких случаях боковые платформы глухого участка пилонной станции
с этого торца должны превышать длину поезда, т.е. последние про-
емы проемного участка станции должны быть свободны от местных
пассажиров, совершающих посадку-высадку.
В некоторых случаях взаимное расположение пересекающихся в раз-
ных уровнях линий может обусловить объемно-планировочное ре-
356
Рис. 9.11. Пересадочный узел из станций, расположенных в разных уровнях по сторонам треугольника:
1 — вестибюль; 2 — эскалаторы главного подъема; 3 — промежуточный вестибюль; 4 — платформы
станций; 5 — пересадочные коммуникации
357
шение пересадочного узла с веерообразным размещением станций
(рис. 9.12). Такое решение позволяет соединить короткими перехо-
дами один из торцов всех станций, освободив другие торцы дЛя
выхода на поверхность.
Если две из трех пересекающихся линий образуют острый угол в
плане и могут быть выведены в пределах пересадочного узла на один
Рис. 9. J2. Пересадочный узел из станций, расположенных в разных уровнях
веерообразно:
]__вестибюль; 2 — эскалаторы главного подъема; 3 — платформы
станций; 4 — переходные коммуникации
358
уровень параллельно друг другу, то пересадка на этих станциях мо-
жет быть организована по совмещенной схеме, а на третью станцию
этого узла посредством пересадочных коммуникаций. Пример
такого пересадочного узла, состоящего из трех станций с совмещен-
ной пересадкой на двух, показан на рис. 9.13. Перегонные тоннели
линий I и II на подходах к расположенным параллельно в одном
уровне станциям пересекаются в разных уровнях, таким образом, что
к платформам этих станций прибывают поезда разных линий. Это
обеспечивает пассажирам, следующим в попутном направлении, наи-
более удобную пересадку— переход поперек платформы. Для дви-
жения в обратном направлении пассажиры пользуются переходными
коридорами с мостиками 4, соединяющими середины платформ
смежных станций 3. На поверхность земли пассажиры следуют по
эскалаторным тоннелям 2 к объединенному подземному вестибюлю
/. На станцию линии ///пассажиры попадают раздельными потоками
по четырем коммуникациям 3, связывающим платформы смежных
станций с серединой и торцами этой станции.
В том случае, если обе линии пересекаются под углом близким к
90° и станции можно расположить в разных уровнях с минимальной
разницей в отметках (примерно 5 метров), следует рассмотреть воз-
можность размещения станций этого узла таким образом, чтобы ис-
ключить пересадочные тоннели, используя только лестницы и эскала-
торы и лифты. Непосредственное соединение эскалаторными подъемами
и лестницами платформ станций, расположенных на разных уровнях,
можно осуществить как в торцах, так и в средней части станций.
Схемы таких пересадочных узлов на линиях глубокого заложения по-
казаны на рис. 9.14 и 9.15.
Оригинальное по замыслу и доступное для воплощения в особо
сложных инженерно-геологических условиях объемно-планировоч-
ное решение пересадочного узла реализовано на Бакинском метропо-
литене (рис. 9.16). Станция / пилонного типа на действующей линии
включена в пересадочный узел таким образом, что пути новой линии
проходят по обе стороны этой станции. Новая станция 2 включает на
каждом направлении линии путевой тоннель 3 диаметром 8,5 метров
с посадочными платформами и распределительный тоннель б диамет-
ром 6,0 метров. Эти тоннели связаны между собой проходами. Рас-
пределительные тоннели обоих направлений соединены по торцам
переходными тоннелями 5 между собой, с распределительным залом
существующей станции и с земной поверхностью. Для развязки пе-
регонных тоннелей каждой линии в разных уровнях и возможности
359
Рис. 9.13. Пересадочный узел с пересадкой по совмещенной схеме на двух станциях:
1 — объединенный вестибюль; 2 — эскалаторы главного подъема; 3 — пересадочные коммуникации 4 —
платформы станции; 5 — перегонные тоннели линии I; 6 — перегонные тоннели линии II
Рис. 9.14. Пересадочный узел с непосредственным примыканием станций «из торца в центр»:
1 — вестибюли; 2 — эскалаторы главного подъема; 3 — платформа станций; 4 — эскалаторы между
8ч платформами
Рис. 9.15. Пересадочный
узел с непосредственным
примыканием станций «из
центра в центр» (план в
уровне платформы
верхнего яруса):
1 — эскалатор главного
подъема; 2 — выход со
станции в подземные
гаражи; 3 — лифтовые
подъемники между
платформами станций;
4 — эскалаторы между
платформами станций;
5 — боковые платформы
станции верхнего яруса;
6 — островная
платформа станции
нижнего яруса
Ось пути П
Рис. 9.16. Пересадочный
узел с разделением
путевых тоннелей
одной из станций по
направлениям
движения поездов:
I — платформа
станции на
действующей линии I; 2
— станционные
тоннели на
строящейся линии II; 3
— путевые тоннели
линии II с боковыми
платформами; 4—
эскалаторы главного
подъема; 5 —
пересадочные тоннели;
6—
распределшпелън ые
тоннели
расположения пересадочных тоннелей над путями существующей
станции один путевой тоннель новой станции возведен на 1,2 м выше
действующей, а другой на 7,2 м.
На линиях мелкого заложения при расположении станций в раз-
ных уровнях можно осуществить пересадку в объединенном под-
земном вестибюле, который связывает торцы станций с поверхнос-
тью земли (рис. 9.17). Вариант пересадки из середины одной
станции в середину другой показан на рис. 9.18.
Рис. 9.17. Пересадочный узел на линиях мелкого заложения с
непосредственным примыканием станций «из торца в торец»:
] — платформа станции А; 2 — подуличный подземный переход; 3 —
эскалатор; 4 — объединенный вестибюль; 5— лестница; 6 —платформа
станции, 7 пути линии Б на эстакаде
364
Рис. 9.18. Пересадочный узел на линии мелкого
заложения с непосредственным примыканием
станций «из центра в центр»:
1 — вестибюль; 2 — станция на линии А; 3 —
станция на линии Б
365
Приведенные примеры объемно-планировочных решений пересадоч-
ных узлов из нескольких станций, соединенных между собой переса-
дочными коммуникациями, свидетельствует о том, что устройство та-
ких пересадочных узлов связано со значительными материальными и
трудовыми затратами. Поэтому в определенных условиях целесообраз-
но рассмотреть вариант пересадки в пределах одной станции, объеди-
няющей платформы разных линий.
9.4. ОБЪЕДИНЕННЫЕ
ПЕРЕСАДОЧНЫЕ
СТАНЦИИ
Стремясь создать пере-
садочные узлы компактны-
ми и наиболее удобными
для пассажиров, с мини-
мальными затратами време-
ни на пересадку, мы неизбежно придем к решению объединить плат-
формы разных линий в едином пространственном объеме. Другими
словами, попытаемся разместить платформы всех пересекающихся в
данном узле линий в пределах одной станции и в результате получим
так называемую объединенную пересадочную станцию.
Заметим, что для выполнения этого решения пути пересекающихся
линий в пределах станции должны быть в плане параллельны друг
другу. Для того, чтобы выполнить это условие, необходимо изменить
направление трассы пересекающихся линий на подходах к объединен-
ной пересадочной станции. При прочих равных условиях (инженерно-
геологических, градостроительных и т.п.) изменение трассы линий, пе-
ресекающихся под углом до 30°, увеличивает длину перегона и время
хода поезда менее, чем на 4%. Отсюда следует, что в этом случае
существенного ухудшения эксплуатационных характеристик трассы и
удорожания строительства перегонных тоннелей при сооружении объе-
диненной пересадочной станции не происходит. С увеличением же угла
пересечения линий до 90° трасса удлиняется на 22-39%, а время хода
поезда по перегону увеличивается на 15-30%.
Следует учесть также, что решение о строительстве объединенной
пересадочной станции, будет тем обоснованней, чем меньше будет
разрыв во времени между вводом в эксплуатацию отдельных линий,
объединенных этой станцией. Последнее замечание относится в пер-
вую очередь к таким дорогостоящим сооружениям как объединенные
станции закрытого способа работ. Этим можно объяснить, что коли-
чество таких станций на метрополитенах мира весьма ограничено.
366
Остановимся на некоторых особенностях проектирования объе-
диненных пересадочных станций. Очевидно, что размещать плат-
формы на таких станциях можно как в одном, так и в разных
уровнях, а в зависимости от эксплуатационных особенностей про-
ектируемого узла принимать их островными или боковыми, не ис-
ключая и комбинации из тех и других. Решения о расположении
путей в одном или разных уровнях должны быть обоснованы с
учетом числа и типа платформ, глубины заложения линий, способа
производства работ по сооружению объединенной пересадочной
станции, а также градостроительной ситуации.
На рис. 9.19 показаны возможные схемы размещения платформ
на объединенной пересадочной станции при расположении их в од-
ном уровне. Общая ширина станции находится в прямой зависимости
от числа путей и ширины островных и боковых платформ и может
достигать значительных величин. Так, станция открытого способа
работ «Шателе» в Париже объединяет в одном уровне четыре плат-
формы, к которым примыкает семь путей различных линий, в том
числе и железной дороги. Ширина такой станции 80 м.
Ограничимся в дальнейшем рассмотрением более распространен-
ных схем станций, объединяющих четыре пути.
Прежде отметим, что в случае расположения платформ в одном
уровне значительная ширина объединенной станции обуславливает
обязательное устройство промежуточных опор для перекрытия —
внутренних несущих конструкций. Количество пролетов в перекры-
тии и расстояние между внутренними несущими конструкциями
продиктованы принятой схемой размещения путей и платформ на
станции. При этом значения указанных на рисунке 9.19 параметров
a, cud принимают в соответствии с требованиями габарита прибли-
жения строений Смс и конструктивными размерами колонн:
а— 1900...2000 мм — расстояние от поверхности стены (в отдел-
ке) до оси пути;
с — 1450 мм — расстояние от оси пути до края платформы;
d = 2а + к, где к — толщина элемента внутренней несущей кон-
струкции в поперечном сечении станции;
В — расчетная ширина платформы;
h___высота от уровня чистого пола платформы до низа перекрытия
назначается, как правило, не менее 4 м, исходя из условий благопри-
ятного архитектурно-эстетического восприятия станционного простран-
ства. Если же платформы станции связаны между собой переходными
мостиками, то на участке, где расположен мостик, значение h следует
367
Рис. 9.19. Схемы размещений путей и платформ на объединенной
пересадочной станции при расположении путей в одном уровне с
островными платформами (а, б), с одной островной и двумя боковыми
платформами (в)
принимать с учетом высоты габарита приближения строений, размера
сечения пролетного строения мостика, а также минимальной высоты,
обеспечивающей свободное движение по этому мостику (3,2 м).
Рассмотренные схемы объединенных пересадочных станций с рас-
положением платформ в одном уровне в силу значительной ширины
таких станций можно рекомендовать на линиях мелкого заложения,
368
где их сооружают открытым способом. Котлован в этом случае будет
иметь меньшую глубину, чем при ярусном расположении платформ.
Кроме того, расположение платформ в одном уровне удобнее для
пассажира, который получает кратчайший выход на поверхность с
любой из платформ. Однако сооружение станции открытым способом
под большое число путей, расположенных в одном уровне, требует
значительного пространства, свободного от городской застройки.
Более компактно запроектировать пересадочный узел можно, если
пути в объединенной станции расположить в разных уровнях
(рис.9.20). При этом для сокращения общей высоты станции, а сле-
довательно, и глубины ее заложения, целесообразно нижнюю плат-
форму принять островной и над её путями расположить боковые
платформы верхнего яруса (рис. 9.20 в).
При глубоком заложении линий целесообразно объединенную
пересадочную станцию сооружать без вскрытия земной поверхности.
В этом случае может быть принята любая из приведенных выше схем
расположения платформ в поперечном сечении станции, но, как по-
казывает практика, предпочтительнее вариант с размещением их в
разных уровнях. Это объясняется тем, что при расположении путей на
одном уровне для связи между платформами разных линий потребу-
ется устройство аванзалов в торцах станции, а по длине платформ —
переходных мостиков над путями или переходных коридоров под
путями. Кроме того, проходка нескольких смежных большепролет-
ных выработок неизбежно приведет к значительным смещениям зем-
ной поверхности на большой площади.
Пример объемно-планировочного решения объединенной переса-
дочной станции глубокого заложения с двухъярусным расположением
платформ показан на рисунке 9.21. Комплекс сооружений пересадоч-
ного узла включает наклонный ход б и натяжную камеру 9 с 4-мя
эскалаторами основного входа на платформу верхнего яруса, пасса-
жирские залы верхнего 3 и нижнего 5 ярусов с платформами, обслу-
живающими пути разных линий 7 и 8, два 3-х ленточных эскалаторных
подъема 4 с машинными помещениями под платформами верхнего
яруса и натяжными камерами под платформами нижнего яруса, слу-
жебные и технологические помещения 2, расположенные в торце плат-
формы верхнего яруса и под платформой нижнего. Две тягово-пони-
зительные подстанции (СТП) расположены с двух сторон параллельно
оси станции в отдельных выработках диаметром 8,5 метров протяжен-
ностью 57 метров каждая и соединенные со станцией ходками 1. По
обе стороны станции находятся также санузлы и вентиляционные узлы.
369
Рис. 9.20. Схемы
размещений путей и
платформ на
объединенной
пересадочной станции при
расположении путей в
разных уровнях:
а — двухъярусная с
островными
платформами; б—
двухъярусная с боковыми
платформами; в —
промежуточная с одной
островной и двумя
боковыми платформами
Пересадочный узел, выполненный в конструкциях двухъярусной
односводчатой станции, сокращает строительные затраты на 17-18%
по сравнению с двумя раздельными односводчатыми станциями.
Станция и эскалаторный тоннель, связывающий ее с поверхностью,
занимают сравнительно небольшую территорию в плане, что исклю-
чительно важно в условиях плотной городской застройки, и позволя-
ет расширить фронт работ, ведя строительство с двух стволов, распо-
ложенных в пределах одной стройплощадки.
370
«Спортивная» Петербургского метрополитена
ГЛАВА 10
КОНСТРУКЦИИ СООРУЖЕНИЙ
НА ПЕРЕСАДОЧНЫХ УЗЛАХ
10.1. КОНСТРУКЦИИ Конструкция сооруЖе-
КОММУНИКАЦИОННЫХ ний в составе пересадочных
сллоУЖРНИЙ коммуникаций зависит от
инженерно-геологических
условий, глубины заложения и способов ведения работ.
• На линиях мелкого заложения пересадочные коммуникации
сооружают открытым способом. Поперечное сечение переходных
тоннелей имеет прямоугольную форму, а конструкция обделки анало-
гична конструкциям обделок подходных тоннелей, рассмотренных в
разделе 7.1 (см.рис.7.1).
Иногда при переустройстве промежуточной станции мелкого зало-
жения под пересадочный узел может оказаться целесообразным, или
единственно возможным, соорудить переходной тоннель без вскры-
тия земной поверхности горным способом, либо продавливанием. В
этом случае конструкция обделки будет иметь круговую или сводча-
тую форму сечения и соответствовать принятому способу ведения
работ.
На рис. 10.1 показан узел примыкания над путями переходного
тоннеля к платформе станции открытого способа работ, выполненной
из сборного железобетона. В этом случае над платформой станции
устраивается поперечный мостик с двусторонними лестничными схо-
дами. Высота мостика над платформой h принимается таким образом,
чтобы низ его пролетных балок был за пределами габарита прибли-
жения строений Смс. Ширина мостика Вы равна ширине в свету пере-
ходного тоннеля. Ширина лестничных маршей b назначается равной
расстоянию между рядами колонн в свету.
При расположении пересекающихся линий мелкого заложения под
углом, близким к прямому, когда станции расположены в разных
уровнях и объединены подземным вестибюлем (рис. 10.2), станцион-
ные пути пересекаются непосредственно за платформами обеих стан-
ций в конструктивном пространстве второго и третьего ярусов вести-
бюля. Несущие конструкции вестибюля на этом участке являются
опорами и пролетными балками эстакады, по которой проходят пути
верхней менее заглубленной станции Б. Пересадка осуществляется
372
Рис. 10.1. Конструктивная схема узла примыкания переходного коридора над путями станут
373
Рис. 10.2. Конструктивная схема пересадочного узла с объединенным вестибюлем при открытом способе
работ:
а — план; б — продольный разрез по оси станции А; в — продольный разрез по оси станции Б
через пассажирский зал вестибюля, связанный с платформой этой
станции лестничными маршами, а с платформой более заглубленной
станции А — эскалаторами.
Основными конструктивными элементами такого пересадочного
узла являются сборные железобетонные колонны, ригели, плиты пере-
крытия, стеновые и фундаментные блоки, аналогичные тем, которые
были рассмотрены в конструкциях вестибюлей промежуточных стан-
ций, сооружаемых открытым способом.
• На линиях глубокого заложения при закрытом способе строи-
тельства станционных комплексов сечение сооружений, входящих в
состав пересадочных коммуникаций, имеет круговое или сводчатое
очертание. В зависимости от инженерно-геологических условий и
способа производства работ по сооружению пересадочной станции
обделка кругового очертания выполняется сборной из чугунных или
железобетонных тюбингов или блоков, обделка сводчатого очертания
— из монолитного железобетона или бетона. При значительных про-
летах переходных тоннелей широко распространены комбинирован-
ные обделки, сводчатая часть которых выполнена из сборных элемен-
тов, а стены (или опоры) из монолитного бетона. Пример такого типа
обделки пересадочного тоннеля показан на рис. 10.3.
Возможный вариант конструктивного решения сооружений пере-
садочного узла на линии глубокого заложения рассмотрим на приме-
ре, приведенном на рис. 10.4 а, б.
Рис. / 0.3. Констру кция пересадочного тоннеля закрытого способа работ
376
Две станции колонного типа соединены по схеме «из торца в
торец» с вариантом верхнего (над путями) примыкания переходных
тоннелей. Камера сопряжения 2 в торце платформы станции А распо-
ложена в междупутье вдоль оси станции и представляет собой сту-
пенчатый в профиле тоннель, состоящий из коротких, но значитель-
ных по размерам сечения камер. Конфигурация и столь внушительные
размеры камеры примыкания продиктованы условиями размещения в
ней четырех лент эскалаторов 7, посредством которых осуществляет-
ся связь платформы и пола переходного тоннеля с разницей в отмет-
ках 8,6 м. Со стороны платформы этой станции в нижней части ка-
меры предусмотрено пространство для натяжных устройств
эскалаторов 5, а в верхней со стороны переходного тоннеля- для
машинного помещения 6. Комбинированная обделка камеры выпол-
нена в виде опирающихся на бетонные стены верхнего и обратного
сводов из сборного железобетона. Переходной тоннель 3 в соответ-
ствии с требованиями пропускной способности имеет ширину прохо-
да 8 м. Его обделка выполнена из типовых сборных железобетонных
колец наружным диаметром 8,5 м. Круговое сечение переходного
тоннеля оправдано в данном случае эректорным способом проходки,
принятым для сооружения достаточно протяженного тоннеля в отно-
сительно устойчивых глинистых грунтах. К станции Б переходной
тоннель примыкает посредством поперечной камеры 4, охватываю-
щей нижней частью стен обделку перегонных тоннелей. Камера имеет
боковой проем с лестничными маршами, связывающими ее с торцом
станционной платформы. Обделка поперечной камеры, как и про-
дольной на станции А, выполнена из сборных сводов и монолитных
стен. Однако, с учетом большой высоты стен (до 10 м), наличия в
них проемов для выхода на платформу и под нее (в служебные по-
мещения), а также значительного распора, воспринимаемого стенами
от пологого свода, их толщина увеличена до 3 м.
Более сложной получается конструкция камеры сопряжения пере-
ходного тоннеля со станцией, если тоннель примыкает к ее центральной
части. В этом случае камера сопряжения конструктивно должна быть
объединена с обделкой пересадочной станции. Проемы в обделке на-
рушают ее целостность, что вынуждает изменить конструкцию обделки
на участке сопряжения, вводить дополнительные элементы и усиливать
существующие. Для создания такой сложной пространственной систе-
мы, которой является в данном случае камера сопряжения, используют
монолитный бетон или железобетон. Решение о конструкции камеры
сопряжения при верхнем примыкании переходного тоннеля в середине
377
оо
Рис. 10.4. Конструктивная схема пересадочного узла налинии глубокого заложения:
а — план; б — продольный профиль
станции диктуется, в первую очередь, типом и конструктивными осо-
бенностями этой станции.
Так, конструктивные особенности станции пиленного типа позво-
ляют при верхнем примыкании к ним пересадочного тоннеля исполь-
зовать проходы между средним и боковыми тоннелями станции, в
которых и располагают мостики над путями и лестницы 1, соединя-
ющие их с платформой (рис. 10.5). Для этого кольца обделки путе-
вого тоннеля станции разбираются в верхней части каждого из про-
емов в средний зал, где будут расположены мостики. Высота мостика
над платформой принимается таким образом, чтобы его конструкции
не вошли в контур, ограниченный габаритом приближения строений
С 3. Высота прохода назначается в соответствии с действующими
нормами и не должна быть менее 2,5 м. В зависимости от потока
пассажиров, следующих на посадку, и ширины прохода а, разбира-
ются 2-3, а иногда и 4 проема. При разборке 2-х и более проемов
камера сопряжения соединяется с переходным коридором раструбом
2. При большом числе проемов — между переходным тоннелем и
обделкой станции может быть устроен небольшой аванзал, из которо-
го к мостикам ведут короткие ходки. Обделка камеры, раструба и
аванзала выполняется из бетона или железобетона. При этом обделка
камеры сопряжения, перекрывающая проходы над переходными мо-
стиками, сооружают до разборки колец бокового тоннеля. При вер-
хнем примыкании переходного тоннеля с пилонной станцией лестнич-
ные марши заканчиваются в пределах станционных проемов, а
следовательно, не загромождают средний зал и не стесняют движение
пассажиров вдоль средней распределительной платформы.
К проектированию камер сопряжения переходных коммуникаций
со станциями колонного типа следует подходить с учетом конструк-
тивных особенностей таких станций. Так, для колонной станции с
клинчатыми перемычками конструкция сопряжения может быть вы-
полнена по аналогии с рассмотренной ранее для пилонной станции.
Наличие спаренных клинчатых перемычек, их высокая несущая спо-
собность, жесткое опирание перемычек на стальные колонны позво-
ляют разомкнуть кольца бокового тоннеля сразу на ширину шага
колонн и соорудить над путевым тоннелем станции камеру большо-
го пролета (рис. 10.6). При этом торцевая стена камеры опирается
на клинчатую перемычку. При значительном количестве пассажи-
ров, следующих на пересадку в этом направлении, можно раскрыть
два пролета.
В том случае, если пересадочный тоннель примыкает к станции
380
Осьпути
Рис 10.5. Конструкция сопряжения переходного тоннеля со станцией
пиленного типа:
] — мостики с лестницами в проемах станции;^ 2— раструб; 3 — габарит
приближения строений Смс
381
Рис. 10.6. Камера сопряжения переходных коммуникаций со станцией
колонного типа с клинчатыми перемычками
колонного типа с обделкой из железобетонных элементов над путями,
на участке сопряжения нарушается целостность обделки. Поэтому
необходимо существенно изменить конструкцию обделки станции на
этом участке. Для усиления обделки в пределах камеры сопряжения
следует уменьшить шаг колонн, усилить прогоны, включить дополни-
тельные элементы для оформления проходов.
В качестве примера на рис. 10.7 показана конструктивная схема
сопряжения переходного тоннеля со станцией колонного типа с прого-
нами и шарнирным опиранием сводов на внутренние несущие конструк-
ции. Участок сопряжения переходного тоннеля 1 представляет собой
раструб 2, объединяющий три прохода 3. Количество проходов опреде-
лилось в соответствии с расчетной пропускной способностью перехода.
Эти проходы ведут к мостикам над станционными путями, которые по-
средством коротких и пологих лестничных маршей соединены с пло-
щадкой среднего зала 4, расположенной на высоте 2,5 м над платфор-
мой. На платформу пассажир попадает по двусторонним лестничным
маршам, расположенным вдоль станции. Ширина этих маршей соответ-
ствует суммарной пропускной способности трех проходов и ширине
примыкающего к ним переходного коридора. Поскольку ригели ограни-
чивают высоту перехода из бокового тоннеля в средний, изменены фор-
ма и размеры поперечного сечения путевого тоннеля станции на этом
участке. Кроме того, для обеспечения запаса прочности и устойчивости
обделки в пределах камеры сопряжения колонны, расположенные
382
Рис. 10.7. Конструкция сопряжения переходного тоннеля со станцией
колонного типа с прогонами
383
напротив примыкания проходов, заменены сплошной железобетонной
стеной. Таким образом, можно констатировать, что верхнее примыкание
переходных коммуникаций в центральной части станции рассмотренного
типа сложно по конструкции, многодельно и трудоемко в исполнении и
может быть рекомендовано в исключительных случаях.
При решении вопроса о верхнем сопряжении переходных комму-
никаций с центральной частью колонной станции следует обратить
внимание и на то обстоятельство, что лестницы переходного мостика
выходят за линию колонн, сужая свободное сечение среднего зала и
создавая тем самым определенные неудобства для движения пасса-
жиров. Если для станций с большим пролетом среднего зала эти
неудобства незначительны, то при малых его пролетах они особенно
ощутимы, когда с целью экономии свободного пространства средне-
го зала крутизну лестницы увеличивают.
Несколько проще по конструкции и удобнее в исполнении решения,
предусматривающие примыкание пересадочного тоннеля в центр стан-
ции по нижнему варианту. Такое решение приемлемо для станции лю-
бого конструктивного типа, так как исключает размыкание обделки в
наиболее напряженной части верхнего свода. В этом случае камеру
сопряжения на станциях как пиленного, так и колонного типов целесо-
образно расположить вдоль оси станции под платформой распредели-
тельного зала и через проемы в платформе связать ее с полом камеры
сопряжения эскалаторами или лестничными маршами (рис. 10.8). Об-
делка камер выполняется из монолитного железобетона в виде мощ-
ных стен и перекрытия распорно-рамной конструкции, которое являет-
ся лотковой частью станции на участке сопряжения с переходным
тоннелем. Обделка переходного тоннеля на участке под станционными
путями конструируется с учетом его пролета и должна быть рассчитана
на дополнительную нагрузку от подвижного состава. При значитель-
ных пассажиропотоках, требующих увеличенного пролета, под путями
целесообразно устроить промежуточную опору в виде бетонной стен-
ки. разделяющей проход на этом участке на два меньшего пролета.
Сопряжение пересадочных коммуникаций с односводчатой станцией,
представляющей собой в конструктивном отношении сборные много-
шарнирные своды, в центральной ее части практически исключает вари-
ант верхнего примыкания и может быть выполнено только по нижнему
варианту. Однако, если расположить поперечные проходы непосред-
ственно под опорой (с целью минимальной высоты подъема пассажи-
ров). то необходимо предусмотреть сложную систему конструктивных и
технологических мероприятий для предотвращения возможных смеще-
384
ний опоры. Стремясь избежать влияния поперечных проходов на сме-
щение опор, их можно расположить на более низком уровне. Чем
слабее грунты, в которых расположена станция, тем глубже придется
располагать переход, а соответственно увеличивать строительные, а
впоследствии и эксплуатационные затраты. Такое решение потребует
обязательного устройства эскалаторного подъема на этом участке
перехода, что повлечет дополнительные расходы на оборудование и
его эксплуатацию.
Д-4
Рис. 10.8. Конструкция сопряжения пересадочного тоннеля со станцией
пиленного типа снизу
Альтернативным решением в этом случае является вариант сопря-
жения, представленный на рис. 10.9. Поперечные проходы располо-
жены в теле опоры, сечение которой на участке примыкания перехода
значительно увеличивается в соответствии с размерами сечений про-
ходов, прочностью материала опоры и ее устойчивостью.
385
3500 2500 , 2500 3500
>6x750=72000
--------------(--------------
Рис. 10.9. Конструкция сопряжения переходного тоннеля с односводчатой
станцией со сборными блочными сводами
Несколько усложняется конструкция камеры сопряжения, но зато
значительно улучшаются условия пересадки, если платформы смеж-
ных станций непосредственно соединить эскалаторным подъемом.
Такое решение для пересадки между двумя станциями, пересекаю-
щимися под прямым углом и расположенными в разных уровнях,
показано на рис. 10.10. К середине нижней станции А примыкает
своим торцом вплотную станция Б. В месте примыкания верхней
станции расположена камера сопряжения 7, образованная на продол-
жении среднего зала 2 в пределах путевого 3 и среднего 4 тоннелей
нижней станции. К камере сопряжения примыкают перегонные тонне-
ли 5 верхней станции. Конструкция камеры сопряжения состоит из
трех сводов, выполненных из чугунных тюбингов, опирающихся на
продольные стены.
386
с
уи
Й:
асв
ИЖ
R
Й
эм,
Й
йб
В
ЙН'
387
10.2. КОНСТРУКЦИИ
ОБЪЕДИНЕННЫХ
ПЕРЕСАДОЧНЫХ
СТАНЦИЙ
Конструктивное испол-
нение объединенных пере-
садочных станций мелкого
заложения с расположени-
ем платформ в одном уров-
не аналогично тем конструктивным решениям промежуточных станций,
которые были рассмотрены в разделе II (п.5.5). Это могут быть колон-
ные станции с тремя, четырьмя и более пролетами. Например, если
станция расположена на разветвлении линии с маршрутным движением
поездов, то три пути и платформы такой станции могут быть размеще-
ны в трехпролетной конструкции, показанной на рис. 10.11. Два ряда
внутренних несущих конструкций станции, выполненные в виде ко-
лонн и ригелей, расположены в среднем сечении каждой платформы,
вследствие чего средний пролет перекрытия станции получается не-
сколько больше, чем боковые. Используя сборные железобетонные
элементы, нетрудно запроектировать двухплатформенную станцию по
четырехпролетной схеме (рис. 10.12). При необходимости можно по
аналогии с указанными схемами и приведенными примерами констру-
ировать объединенную станцию с большим числом путей и платформ,
используя повторяющиеся элементы конструкции. Более компактно
конструкция объединенной пересадочной станции получится, если при-
нять промежуточное расположение платформ (рис. 10.13). Однако, в
таком случае увеличивается глубина котлована. Первую в Москве
объединенную пересадочную станцию «Строгино» предполагается со-
орудить двухъярусной открытым способом в котловане, закрепленном
буронабивными секущимися сваями (рис. 10.14). После монтажа кон-
струкций железобетонные сваи будут выполнять функции элемента об-
делки станции, воспринимающего распор пологого свода. По внутрен-
ней поверхности устраивается гидроизоляция торкрет-бетоном. Пологий
свод из монолитного железобетона опирается на колонны, объединен-
ные сверху и снизу продольными балками. Между стенами из свай и
легкими путевыми стенами проложен кабельный коллектор. Межъя-
русное перекрытие опирается на колонны, расположенные вдоль стен,
а также на колонны, установленные на плите основания станции. Связь
между платформами, ширина которых равна 12 м, осуществляется дву-
мя эскалаторами, размещенными в центре зала. Для того, чтобы обслу-
живать инвалидов и пассажиров с детьми в колясках, в одном из
вестибюлей предусмотрен лифт, доставляющий пассажиров непосред-
ственно на пассажирскую платформу каждого яруса.
Если объединенную пересадочную станцию сооружают открытым
388
Рис. 10.11. Трехпролетная пересадочная станция открытого способа работ на разветвлении линии
метрополитена:
а — план; б — конструкция платформенного участка;
1 — пути метрополитена; 2 — платформы; 3 — вестибюли; 4 — стрелочные переводы
389
Рис. 10.12. Конструктивная схема платформенного участка объединенной
пересадочной станции с расположением платформ в одном уровне
Рис. 10.13. Конструктивная схема платформенного участка объединенной
пересадочной станции с промежуточным расположением платформ
390
Рис. 10.14. Двухъярусная объединенная пересадочная станция открытого
способа работ
способом на линии глубокого заложения, то ее целесообразно выпол-
нить многоярусной, чтобы использовать под станционный комплекс
весь объем разрабатываемого котлована. На рисунке 10.15 показаны
пятиярусные станции с островными (а) и боковыми (б) платформами.
На первом и третьем ярусах станции размещены пешеходные вестибю-
ли 7 и распределительный зал 3, соединенные между собой и с каждой
платформой станции эскалаторами, на втором — инженерное оборудо-
вание и служебные помещения 2. На нижних ярусах расположены
платформы и пути станции 4. Конструкция такой станции может быть
выполнена в виде замкнутой железобетонной рамы, разделенной на
ярусы безбалочными сборно-монолитными перекрытиями, с точечным
опиранием на колонны. На станциях с островными платформами мож-
но расположить два ряда колонн, уменьшив тем самым усилия в пе-
рекрытиях, на станциях с боковыми платформами один ряд колонн
располагается в междупутье. Как правило, наружные элементы обдел-
ки станции выполняют способом «стена в грунте», а колонны пред-
ставляют собой буронабивные сваи.
391
Рис. 10.15. Многоярусные объединенные пересадочные станции рамной
конструкции из монолитного железобетона
Объединенные пересадочные станции закрытого способа работ в
зависимости от инженерно-геологических условий можно выполнить
по аналогии с конструкциями односводчатых или колонных проме-
жуточных станций. Возможные варианты конструктивных решений
объединенных пересадочных станций колонного типа с различным
уровнем расположения платформ показаны на рис. 10.16.
К недостаткам конструкции, представленной на рис. 10.16 а, сле-
дует отнести сложность ее строительства, обусловленную взаимным
влиянием выработок на устойчивость забоев при последовательной
проходке станционных тоннелей, необходимость сооружения аванза-
ла в конце станции и переходных мостиков между платформами, а
также вероятность значительных осадок земной поверхности.
Двухъярусная колонная станция (рис.10.16 б) также сложнав
строительстве, так как большой диаметр путевых тоннелей требует
применения специального проходческого оборудования. Но такой
пересадочный узел удобен для пассажиров, так как платформы мож-
но связать посредством лестниц или эскалаторов в нескольких мес-
тах распределительного зала станции. Это сокращает время пересадки
и исключает пересечение пассажиропотоков, что в результате обеспе-
чивает значительную пропускную способность пересадочного узла.
Пересадочный узел, показанный на рис. 10.16 в, помимо сложно-
392
Рис. 10.16. Объединенные пересадочные станции с расположением путей:
а — в одном уровне; б, в — с промежуточным расположением путей
сти в период строительства, затрудняет организацию пересадки пас-
сажиров по эффективной совмещенной схеме. Если нижний ярус
допускает пересадку поперек платформы, то платформы верхнего
яруса можно соединить лишь переходными мостиками над путями,
так как к торцам станции примыкают эскалаторы главного подъема.
393
Кпоме того для пересадки в обратном направлении необходимо ус.
троить лестницы с боковых платформ в средним зал на нижнюю
платформу, что загромоздит нижнюю платформу и затруднит пере-
Садэ7феПк™нымТ?ешением объединенной пересадочной станции
следует считать объемно планировочные и конструктивные схемы,
разработанные на основе односводчать.х станции с расположением
платсЬорм в разных уровнях.
Конструктивное решение пересадочного узла такого типа рас-
смотрим на примере односводчатой двухъярусной объединенной не-
ресадочной станции метрополитена в Санкт-Петербурге (рис. 10.17),
сооруженной в плотных сухих глинах.
Конструкция объединенной пересадочной станции базируется на
уже известной нам схеме промежуточной односводчатой станции с
обделкой из многошарнирных сводов, опирающихся на массивные
опоры. В соответствии с расчетным пассажирооборотом ширина плат-
394
форм принята 11,7 и 13,2 м. Верхний свод состоит из 16 нормальных
и одного распорного блока для разжатия свода на грунт. Ширина
арок верхнего свода 0,5 м. Составляющие арку блоки прямоугольно-
го поперечного сечения образуют плоские радиальные стыки через
переменные по толщине упругопластичные винипластовые проклад-
ки, для передачи нормальных сил в плоских стыках с минимальным
эксцентриситетом.
Обратный свод из железобетонных блоков замыкается после
предварительного разжатия в двух стыках распорными блоками.
Ширина арок обратного свода 1,0 м.
Массивные бетонные опоры имеют полости, которые могут быть
использованы для вентиляции станции или в качестве кабельных
коллекторов. Несущие конструкции межъярусного перекрытия вы-
полнены в виде эстакады из сборных железобетонных элементов.
Сборные железобетонные колонны установлены с расстоянием меж-
ду осями 7,3 м и с шагом вдоль станции 4,0 м на продольные мо-
нолитные железобетонные балки, которые расположены в пределах
жесткого основания на обратном своде обделки. По верху колонн
вдоль станции проложены сборные железобетонные балки, объеди-
ненные в неразрезные прогоны. Проезжей частью эстакады служат
сборные железобетонные плиты, опирающиеся одним концом на про-
гоны, а другим — на консоль монолитной бетонной опоры. Под
платформой нижнего яруса размещаются служебные помещения и
кабельные коллекторы. Под платформой верхнего яруса — только
кабельные коллекторы. Для снижения уровня шума и вибрации от
воздействия подвижного состава предусмотрен комплекс мероприя-
тий, основным из которых является устройство пути на специальном
основании.
Пути и платформы верхнего яруса односводчатой объединенной
пересадочной станции могут быть расположены на сплошном межъярус-
ном перекрытии, выполненном в виде монолитной железобетонной пли-
ты, которая объединяет опоры свода (рис. 10.18). Сечения перекрытия с
учетом пролета и действующих на него нагрузок (при ширине платфор-
мы 11,7 м) достигают в середине пролета 1,0 м, а у опор -2,5 м. Плита
перекрытия, жестко соединенная с опорами сводов, выполняет функции
стяжки, существенно повышая устойчивость опор. Это обстоятельство
особенно важно в период выполнения работ на нижнем ярусе станции до
возведения обратного свода. К достоинствам конструкции следует отне-
сти возможность производить работы поэтапно, вводя в эксплуатацию
сначала верхний ярус, а к пуску второй линии — нижнии.
395
J
I
>
I
Puc. 10.18. Двухъярусная односводчатая объединенная пересадочная
станция с монолитной плитой перекрытия:
а — при эксплуатации первой линии;
б — при эксплуатации двух линий
РАЗДЕЛ IV
САНИТАРНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ
УСТРОЙСТВА
И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ
МЕТРОПОЛИТЕНОВ
ГЛАВА И
САНИТАРНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ
УСТРОЙСТВА
11.1. ВЕНТИЛЯЦИЯ
ТОННЕЛЕЙ
МЕТРОПОЛИТЕНОВ
Вентиляция предназна-
чается для обеспечения
нормальных условий пре-
бывания людей в тоннелях
метрополитена, отвечаю-
щих санитарно-гигиеническим требованиям. Вентиляционные уст-
ройства должны обеспечивать необходимый воздухообмен для под-
держания требуемой чистоты, температуры и влажности воздуха, а
также предусмотренные нормами скорости движения воздуха.
Необходимый объем воздуха для вентиляции тоннелей определяет-
ся исходя из имеющихся вредностей в воздухе тоннелей метрополи-
тенов. Установлено, что основными вредностями в метрополитене
является тепло, влага и двуокись углерода (СО2), выделяющиеся от
людей, работающего оборудования и движения поездов, а также раз-
личные газы, которые могут проникать в тоннели с наружным (вен-
тиляционным) воздухом и из окружающей среды. Кроме того, вред-
ностями метрополитена является пыль, образующаяся в тоннелях,
поступающая с вентиляционным воздухом, масляный туман и микро-
биологическая обсеменность воздуха. Теплоизбытки — наиболее
существенный факт, представляющий собой разность между тепло-
выделениями в тоннелях и теплопотерями через обделку в окружаю-
щий грунт. Тепловыделения образуются от движения и торможения
электропоездов; от переходящей в тепло мощности вспомогательных
397
установок при эксплуатации линий метрополитенов (сигнализация,
вентустановки и другие); от электроосвещения тоннелей и сооруже-
ний; от пассажиров и обслуживающего персонала метрополитена.
Количество воздуха, необходимого для вентиляции тоннелей мет-
рополитенов по теплоизбыткам, зависит; от гидрогеологических ус-
ловий по трассе тоннелей, материала обделки тоннелей, температуры
грунта, окружающего тоннели, и скорости движения воздуха в тон-
нелях метрополитенов. Тоннели, сооружаемые в водоносных грун-
тах, за счет соприкосновения обделки с водой, быстрее удаляют теп-
ло, поступающее из тоннелей, в результате чего происходит их
охлаждение. В то же время в сухих грунтах тепло, переходящее из
воздуха через обделку в грунт, способствует образованию вокруг
тоннелей «тепловой рубашки». Материал обделки тоннелей также
играет большую роль в процессе теплопередачи. Если тоннели про-
кладываются в водонасыщенных грунтах, то чем большее значение
имеет коэффициент теплопередачи материала обделки, тем больше
переходит тепла из тоннеля в грунт. В случае расположения тоннелей
в сухих грунтах величина коэффициента теплопередачи существенно-
го значения не оказывает.
При определении необходимых объемов воздуха по теплоизбыт-
кам следует учитывать температуру грунта, которая зависит от глуби-
ны заложения тоннелей и, в среднем (для средних широт европейс-
кой части) на каждые 30-40 м заглубления в грунт повышается на
ГС. Движение воздуха в тоннелях происходит во время движения
поездов. В однопутных тоннелях направление движения воздуха со-
впадает с направлением движения поездов. При определении коэффи-
циента теплопередачи обделки тоннеля скорость движения воздуха
принимается в пределах 2-2,5 м/с.
Высокая относительная влажность определяется влагой, поступив-
шей в тоннели от пассажиров и обслуживающего персонала, от про-
никновения грунтовой воды через обделку тоннелей. Основным фак-
тором является количество влаги, выделяемой одним человеком в
зависимости от средней температуры воздуха в тоннелях.
Углекислота (СО,) образуется от дыхания людей (пассажиров и
обслуживающего персонала), проникновения газов и воды через
обделку тоннелей, в особенности, если трасса тоннелей пересекает
водонасыщенные известковые породы.
Пыль в тоннелях образуется при торможении поездов на спусках
и у станций метро, от постепенного выветривания основания пути в
тоннелях, износа элементов верхнего строения пути и подвижного
398
состава, а также от грязи, заносимой пассажирами с дневной по-
верхности.
Борьба с наиболее вредной производственной пылью от из-
носа тормозных колодок, бондажей и рельсов осуществляется в
основном путем смачивания водой тоннелей в ночное время,
для чего прокладываются водопроводные магистрали с поли-
вочными кранами по всей их длине. Для удаления пыли и гря-
зи, заносимых с улицы пассажирами, устраиваются в наземных
вестибюлях специальные решетки для очистки ног, отсосы пыли
от ступеней эскалаторных плит, движущихся на спуск, и ис-
пользуются пылесосные установки для сборки пыли с пасса-
жирских платформ.
Маслянистый туман образуется от охлаждения паров минераль-
ных масел и керосина, применяемых для смазки и промывки под-
вижных частей вагонов и испаряющихся с этих поверхностей в
воздушную среду тоннелей вследствие нагрева поверхности при
движении поездов.
Микробиологическая обсеменность воздуха возникает от людей,
особенно в вагонах и на станциях, в периоды наибольшего скопления
пассажиров в часы «пик».
В тоннелях метрополитенов применяется продольная приточно-вы-
тяжная система вентиляции, предусматривающая движение воздуха
по всему сечению тоннелей, которые сами являются воздухопрово-
дами. Система тоннельной вентиляции предназначена для платфор-
менных залов подземных станций метро, эскалаторных тоннелей и
лестничных маршей, кассовых залов, коридоров между станциями,
перегонных тоннелей, тупиковых и служебных веток, электродепо, а
также закрытых наземных участков.
Тоннельная вентиляция должна обеспечивать трехкратный возду-
хообмен с атмосферой в тоннелях и станциях, с подачей в час «пик»
на одного пассажира не менее 50 м3/ч свежего воздуха, а при пожаре
на станции или в тоннеле — удаление дыма в течение^ часа.
Предусматривается два режима вентиляции тоннелей метрополи-
тенов _летний и зимний. Максимальный режим вентиляции соот-
ветствует летнему режиму, учитывая, что наиболее активными вред-
ностями являются теплоизбытки и высокая относительная влажность
воздуха.
В соответствии с климатическими условиями применяются сле-
дующие режимы вентиляции: в городах, где средняя температура
воздуха наиболее холодного месяца года ниже 0°С, в зимнее время
399
наружный воздух подается на перегонах и вытягивается на станци-
ях; в летнее время наружный воздух подается на станции и вытяги-
вается на перегонах. В городах, имеющих наинизшую среднемесяч-
ную температуру наружного воздуха выше 0°С, наружный воздух
как в зимний, так и в летний период подается на станции, а вытя-
гивается на перегонах.
Для удаления излишков тепла из тоннелей метрополитена не-
обходимо зимний режим вентиляции назначать с повышенным
объемом воздуха, который может превышать объем воздуха, не-
обходимый для летнего режима вентиляции, а эксплуатационную
работу вентиляционных систем организовать так, чтобы обеспе-
чить полный годовой съем излишнего тепла. В случае необходи-
мости в системе тоннельной вентиляции предусматривается ох-
лаждение наружного приточного воздуха.
Подача и йытяжка воздуха в тоннелях производится через специ-
альные вентиляционные шахты или эскалаторные тоннели, сообщаю-
щиеся с перегонными и станционными тоннелями через вентиляцион-
ные тоннели и каналы.
Вентиляционные шахты, расположенные на трассе тоннелей метро-
политена, должны иметь воздухомощность, обеспечивающую воз-
можность удаления в течение одного года (летнее, переходное и зим-
нее время) всего тепла, выделяемого в тоннелях за год.
Скорость движения воздуха в вентиляционных тоннелях и
стволах шахт тоннельной вентиляции принимается, как правило,
не более 6 м/с. Для вентиляционных каналов допускается прини-
мать скорость до 15 м/с.
За расчетный участок принимается расстояние между осями
двух смежных станций или между осью станции и вентиляцион-
ной шахтой, расположенной в конце тупика. Воздухомощность
вентиляционной шахты для станции обычно составляется из
полусуммы расчетного количества воздуха для каждого из при-
легающих к станции перегонов.
В зависимости от глубины заложения тоннелей применяются раз-
личные схемы вентиляционных устройств.
Для тоннелей метро мелкого заложения наиболее рациональной
схемой вентиляции перегона длиной I является такая, при которой
одна шахта тоннельной вентиляции 2 оснащена вентиляторами и рас-
положена на середине перегона, а на конечных участках перегона
вблизи станций расположены шахты 1 без вентиляторов (рис. ПЛ)-
Такая схема позволяет осуществлять вентиляцию перегонных тонне-
400
Рис. 77./. Схема вентиляции метрополитена мелкого заложения:
а—летом; б—зимой
лей независимо от станции. Вентиляционные шахты без вентилято-
ров оборудуются только клапанами для выключения шахты из
работы. В этом случае сечение вентиляционных каналов назнача-
ется исходя из скорости движения воздуха в них 3-4 м/с. При
наличии вентиляторов сечение каналов назначают с учетом скоро-
сти воздуха 7-8 м/с. По длине вентиляционного канала устраивают
шумоглушительную камеру, которую размещают между вентиля-
ционной камерой и наземным киоском (рис. 11.2).
Рис. 71.2. Вентиляционные шахта и тоннель на трассе мелкого заложения.
] — вентиляционный киоск; 2 — направляющая лопатка, 3
шумоглушительная камера; 4 -клапаны; 5 - продольная стенка в
междупутье с проемами
401
Станции мелкого заложения вентилируются отдельно от перего-
нов. Шахта, расположенная на середине перегона, работает в летний
период на вытяжку, а в зимний период на приток. Две другие пере-
гонные шахты, не имеющие вентиляторов, летом работают на приток,
а зимой закрываются на половину сечения и осуществляют вытяжку
только части воздуха, остальная часть воздуха удаляется через вен-
тиляционную установку станционной шахты. За обоими торцами стан-
ции мелкого заложения, для предотвращения «продувания» на плат-
формах между тоннелями первого и второго путей, сооружаются
специальные циркуляционные сбойки.
В отдельных случаях, при расположении вентиляционных шахт на
близком расстоянии от трассы (не более чем на 10 м от стенок тон-
нелей) и неплотной застройке дневной поверхности, возможно при-
менить естественную вентиляцию. Такое проветривание осуществля-
ется благодаря поршневому действию поездов и температурным
перепадам между выходящим из тоннеля и входящим в него возду-
хом (рис. 11.3). В этом случае вентиляционные шахты располагаются
по длине перегона через 100-150 м в шахматном порядке по отноше-
нию к оси двухпутного тоннеля. Вентиляционные шахты соединяются
с перегонным тоннелем, в котором устраивается проем. Сечение вен-
тиляционного канала в самом узком месте принимается не менее
2,0x3,0 м и заглубляется от дневной поверхности не менее 1 м.
Рис. 11.3. Схема
естественной
вентиляции тоннелей:
I — вентиляционные
шахты; 2 — поезд в
тоннеле
На линиях глубокого заложения используется искусственная
приточно-вытяжная вентиляция (рис. 11.4). Посередине перегона со-
оружается вентиляционная шахта с вентиляторами. По вентиляцион-
ному тоннелю воздух от шахты поступает в перегонные тоннели,
между которыми устраивается сбойка по оси примыкания вентиля-
ционного тоннеля к перегону. Возможно решение, по которому от
шахты к каждому перегонному тоннелю примыкает самостоятель-
ный вентиляционный тоннель (рис. 11.5). В этом случае один из
402
Рис. 11.4. Схема вентиляции тоннелей глубокого заложения со стволами у
станций и на перегонах:
а —летом; б — зимой; 1 — вентиляционные камеры у станции; 2 —
вентиляционные шахты; 3 — станция; 4 — перегонные тоннели; 5 —
вентиляционные шахты в тупиках; (стрелками показано направление и
распределение воздушных потоков на станциях и в тоннелях)
вентиляционных тоннелей
располагают над перегон-
ным тоннелем. Каждая вен-
тиляционная шахта обеспе-
чивает вентиляцию перегона
длиной до 2500 м. Допус-
кается принимать расстоя-
ние от конца платформы
станции до шахты равным
1/3 длины перегона, но не
менее 400 м.
Рис. 11.5. Схема вентиляции
перегонных тоннелей
403
В непосредственной близости от перегонного тоннеля в вентиляци-
онном канале оборудуется предохранительная металлическая решетка
с дверью размером 1,8x1,0 м.
Вентиляционный канал оканчивается наземным воздухозаборным
киоском. Наземные воздухозаборные киоски вентиляции располага-
ются в местах с наименьшей концентрацией вредных веществ в воз-
духе, как правило, в зоне зеленых насаждений (деревьев и кустарни-
ков) на расстоянии не менее 25 м от магистральных улиц и
автостоянок и не менее 100 м от складов горючесмазочных веществ
и лесоматериалов. Расстояние от низа решеток киосков до поверхно-
сти земли принимается не менее 2 м при скорости движения воздуха
через решетку не более 5 м/с.
Приточный воздух должен очищаться в противопыльных фильтрах
до концентрации пыли в нем не более 0,5 мг/м3.
Вентиляция тоннелей глубокого заложения осуществляется в ос-
новном через стволы строительных шахт, размеры поперечного сече-
ния которых устанавливаются из расчета скорости движения воздуха
7-8 м/с. Вентиляционные шахты следует располагать в стороне от
перегонных тоннелей с учетом требований организации строительных
работ и в соответствии со схемой вентиляционных тоннелей метропо-
литена. Обычно вентиляционные шахты располагают от ближайшего
к ним перегонного тоннеля на таком расстоянии, чтобы на прямом
участке вентиляционного канала можно было разместить камеру с
вентиляторами (рис. 11.6). Вентиляционные тоннели, соединяющие
ствол шахты с тоннелями метрополитена, принимаются обычно круг-
лого или подковообразного сечения с внутренним диаметром около
4 м. Для отвода воды вентиляционные тоннели располагаются на про-
дольном уклоне не менее 0,003 от ствола шахты и имеют поперечный
уклон не менее 0,02. Для уменьшения сопротивления движения воз-
духа в вентиляционных тоннелях в местах поворота воздушных струй
устанавливаются специальные направляющие лопатки, а внутренние
углы поворота скашиваются под углом 45°. Вентиляционные стволы
шахт оборудуются пожарными лестницами, в которых через каждые
6 м устраивают промежуточные площадки.
Вентиляционная камера обычно располагается вблизи от ствола
шахты в вентиляционном канале, идущем от путевого или станцион-
ного тоннеля, и представляет собой расширенную часть этого канала.
Такое расположение камеры удобнее для эксплуатации вентиляцион-
ной установки и позволяет уменьшить шум от работы вентиляторов.
Размеры вентиляционной камеры назначаются, исходя из условия
404
Рис. 11.6. Вентиляционные сооружения на трассе глубокого заложения:
1 — вентиляционная камера; 2 — шумоглушительная камера; 3 — ствол
шахты; 4 — клапаны; 5 — направляющие лопатки; 6 — вентиляционный
киоск; 7—жалюзи
размещения в ней вентиляторов заданного типа. Так, при необходи-
мости размещения в камере двух осевых вентиляторов диаметром
2-2,5 м, ширина камеры составит 5,1-5,6 м, а длина около 15 м.
Шумоглушительная камера располагается в верхнем вентиляцион-
ном канале между стволом шахты и наземным киоском.
Вентиляция станций глубокого заложения возможна также и через
наклонные эскалаторные тоннели (рис. 11.7). В этом случае в обделке
наклонного хода устанавливается по горизонтальной оси прямая встав-
ка длиной 0,7 м, что позволяет увеличить вертикальный диаметр до
9,2 м (вместо 8,5 м) и разместить в нижней части сечения вентиляци-
онный канал площадью 9-10 м2. С учетом создания гладкой поверх-
ности канала скорость воздуха в нем увеличивается до 11 м/с. Вен-
тиляционный канал соединяется у вестибюля специальными
наземными устройствами для забора чистого воздуха.
Вентиляционные устройства станционных помещений зависят от кон-
структивных особенностей станции. При искусственной вентиляции
станции и перегонные тоннели проветриваются совместно. Поэтому на
405
Рис. 11.7. Сопряжение станционной вентиляционной камеры с
вентиляционной шахтой и СТП при вентиляции через эскалаторный
тоннель. / станционная вентиляционная камера' 2 - вентиляционная
шахта; 3 - эскалаторный тоннель с вентиляционным каналом; 4-
натяжная камера; 5 — металлическая гидроизоляция; 6 — кабельный
коллектор; 7 — обрамление для затвора ЗТ-66; 8 — обрамление для
затвора ЗТ-98; 9 — вентиляторы
406
станции подается и вытягивается значительно большее количество
воздуха, чем необходимо. Так при длине перегонных тоннелей до
2200 м и интенсивном движении поездов воздухообмен на станции
достигает 450 000 м3/ч. За счет поршневого эффекта движущихся
поездов вентиляционный воздух перемешивается с воздухом, вы-
талкиваемым поездом с перегона и продвигается вдоль путевых тон-
нелей станции.
Вентиляция станции мелкого заложения решается различными
путями. Одним из первых конструктивных решений для станций
прямоугольного сечения являлось устройство продольного вен-
тиляционного канала в верхней части одной из боковых стенок
станции. Сечение вентиляционного канала определяется расчетом
исходя из скорости движения воздуха не более 7 м/с, но не менее
1,8 м по высоте и 1,1 м по ширине. Из продольного вентиляци-
онного канала воздух поступает на станцию через проемы, рас-
положенные под перекрытием, которые оформляются решетками.
Размеры проемов назначаются из условия скорости движения
воздуха в живом сечении решетки не более 4 м/с. В месте при-
мыкания вентиляционного канала устраивается приямок для сбо-
ра дренажной воды и отвода ее в путевой дренажный лоток.
В последнее время вентиляцию> станций мелкого заложения
осуществлякн^обьгсгнсгсодного”изторцов. Вентиляторы находят-”
ся в вентиляцио н^й^ам^ёТкбтораТрасшзтгагается’ между пере-
ГОТГнымрГтоннелям!7?ЭтсГГгозволяетю~суЩ'ествить подачу~свёжёго
воздухгГна станцию по кратчайшему пути (рис. 11.8). Несмотря
на нскоторые неудобства юэкенлуатации, возможно размещение
вешмляцион7плх””у становой рядом ~со-етатндией~хт устройств о м
вентиляционного канала, пересекающего поверху один из путе-
вых тоннелей и сопрягающегося с торцом станции.
- Вентйющшгстанщйй^ чеРез
вентиляционные стволы, расположенные вблизи одного из торцов
станции или через эскалаторный тоннель. В том случае, если венти-
ляция станции предусмотрена через ствол, от него отходят два са-
мостоятельных вентиляционных тоннеля, которые примыкают к пе-
регонным тоннелям (рис. 11.9). При пересечении одного из
перегонных тоннелей вентиляционный тоннель проходит над ним. В
вентиляционных тоннелях устраиваются вентиляционные камеры, в
которых располагаются по два осевых вентилятора.
Схема подачи воздуха непосредственно в станционные тоннели во
многом зависит от типа станции.
407
Рис. 11.8 Схема вентиляционной установки станции мелкого заложения:
1 — средний станционный тоннель; 2 — входной вестибюль; 3 —
глушитель шума из блоков; 4 — вентиляционная решетка; 5 — путевые
станционные тоннели; 6 — вентилятор осевой двухступенчатый; 7 —
электродвигатель; 8 — вентиляционная шахта и киоск; 9 —
вентиляционные каналы; 10 — вентиляционная камера; 11 — отключающие
клапаны на вентиляторе. Стрелками показано направление движения
воздуха
Рис. 11.9. Схема
вентиляции станции
глубокого заложения:
1 — вентиляционный
ствол; 2 — осевые
вентиляторы; 3 —
вентиляционная камера
408
В станциях пилонного типа вентиляционный канал устраивается от
вентиляционной шахты до торца станции, где соединяется с продоль-
ными каналами, расположенными под посадочными платформами
боковых станционных тоннелей. Из продольных каналов воздух через
специальные каналы и жалюзийные решетки в пилонах поступает в
станционные залы (рис. 11.10) и путевые станционные тоннели. Такие
же каналы устраивают и в глухих участках станционных тоннелей.
На станциях колонного типа вентиляция осуществляется через
продольный вентиляционный канал, который располагается над
средним станционным тоннелем или под платформами и через спе-
циальные проемы с решетками воздух поступает на станцию или
удаляется от нее.
каналы
Рис. 11.10. Расположение вентиляционных каналов на станции пилонного
типа
В односводчатых станциях вентиляционный тоннель от вентиляци-
онной камеры идет к торцу станции, где сопрягается с продольным
станционным каналом, располагаемым под пассажирской платфор-
мой. Воздух со скоростью до 5 м/с подается либо из продольного
подплатформенного канала в станционный зал, либо непосредственно
с торцов станции.
Как показывает опыт эксплуатации отечественных метрополитенов,
в вентиляционных каналах тоннельной вентиляции в больших количе-
ствах осаждается пыль, что требует их периодической механизирован-
ной очистки или промывки. В связи с этим основные магистральные
вентиляционные каналы должны иметь соответствующие размеры.
Подземные производственные и служебно-бытовые технологические
помещения станций и тоннелей оборудуются местной приточно-вытяж-
ной вентиляцией. Приточный воздух, подаваемый системами местной
409
вентиляции, должен очищаться в противопыльных фильтрах до концэд
трации пыли в нем не более 0,5 мт/м* и направляться в тоннель
стом забора воздуха по ходу движения поездов.
В системах местной вентиляции предусматриваются устройствадод
снижения создаваемого вентиляторами шума в технологических, вспо-
могательных и служебных помещениях до нормативных уровней.
Машинные помещения эскалаторов оборудуются приточно-вытяж-
ной системой местной вентиляции, предусматривающей рециркуля-
цию воздуха и дымоудаление при пожаре.
Помещения аккумуляторных батарей должны быть оборудованы
приточно-вытяжной вентиляцией, отдельно для кислотных и щелоч-
ных батарей с отсосом газов из верхней и нижней зон помещения.
Удаление газов из аккумуляторных помещений подземных подстан-
ций производится по специальным воздуховодам непосредственно на
поверхность, а из аккумуляторных помещений станционных уст-
ройств СЦБ и связи — самостоятельной вытяжной системой в путе-
вой тоннель за станцией по ходу движения поезда.
Помещения касс имеют приточно-вытяжную вентиляцию с побуж-
дением, а помещения подземных станционных уборных с насосными
установками имеют искусственную вытяжную вентиляцию с удалени-
ем воздуха на поверхность.
Вентиляция тупиков осуществляется с помощью системы искус-
ственного побуждения. Для устранения производственных вреднос-
тей (пыль, газ) в конце тупиков располагают вытяжную вентиляци-
онную установку и ствол шахты, для чего целесообразно
использовать ближайшую проходческую шахту. Вентиляцию следу-
ет производить последовательно: воздух, поступающий на станцию,
пропускают через все тоннели тупиков и отводят через шахту на
поверхность (рис. 11.11). Вытяжная вентиляционная установка пре-
дусматривается реверсивной для возможности экстренной подачи
свежего воздуха в тупики.
Подземные и закрытые наземные участки линии метрополитена
следует оборудовать телеметрической системой информации, пере-
дающей значения измеряемых параметров воздуха (температураи
влажность воздуха, содержание двуокиси и окиси углерода) на
диспетчерский пункт.
Вентиляционное оборудование состоит из вентиляторов, электро-
двигателей и приводов вентиляторов. Выбор типа вентилятора для
тоннельной вентиляции определяется специфическими условиями их
работы под землей. J
410
7
Рис. 11.11. Схема системы вентиляции тупиков с расположением
вентиляционных установок и шахт в конце тупиков:
1 — станция; 2 — перегонные тоннели; 3 — тупик; 4 — вентиляционные
тоннели; 5 — вентиляционная камера и шахта станции; 6— вентиляционная
камера и шахта тупика; 7—направление движения поездов; а, б—направ-
ление движения воздуха в теплый и холодный периоды года соответственно
Для тоннельной вентиляции применяются вентиляторы двух типов:
центробежные и осевые (рис. 11.12).
Тоннельные вентиляторы должны удовлетворять следующим ус-
ловиям:
— обладать большой производительностью (180 000-250 000 м3/ч)
и минимальными размерами;
— широким диапазоном допустимого изменения производитель-
ности (в пределах 70 000-250 000 м7ч), что позволяет ограничиться
одним типом вентилятора;
— наибольшим коэффициентом полезного действия при оптималь-
ном режиме работы;
— работать как на прямом, так и на реверсном ходу,
_____реверсивность следует осуществлять дистанционно, а произво-
дительность вентилятора при работе на реверс должна составлять не
менее 80% его производительности при прямом ходе;
411
Рис. 11.12. Схемы центробежного (а) и осевого (б) вентиляторов
— обеспечивать устойчивую параллельную работу двух одинако-
вых вентиляторов;
— привод от электродвигателя к вентилятору должен быть надеж-
ным, простым в обслуживании и малошумным;
— конструкция вентиляторов должна быть маловибрационной,
разборной, надежной, обеспечивающей наименьший аэродинамичес-
кий шум.
Всем этим требованиям лучше всего соответствуют осевые венти-
ляторы, которые широко применяются в отечественных метрополите-
нах. Центробежные вентиляторы (по сравнению с осевыми) имеют
более низкий уровень шума, однако по всем другим показателям
уступают осевым вентиляторам.
11.2. ВОДООТВОД, • Водоотвод. Все под-
ВОДОСНАБЖЕНИЕ земные сооружения мет-
И КАНАЛИЗАЦИЯ рополитена оборудуются
системой водоотвода, со-
стоящей из самотечных лотков и труб, приемных колодцев и насос-
ных водоотливных установок с водосборниками и напорными тру-
бопроводами.
Вода появляется в тоннельных выработках из окружающего грунтя
вследствие недостаточно хорошей гидроизоляции обделок тоннелей,
ее неисправности и наличия дефектных мест, а также в результате
промывки перегонных и станционных тоннелей в процессе их эксп-
луатации. Кроме того, в тоннельных выработках образуется вода от
412
конденсации водяных паров воздуха, а также в случае неисправно-
стей водоотвода. Вода, поступающая в тоннель по трубам и лоткам с
продольным уклоном не менее 0,003 и поперечным не менее 0 02-0 03
направляется в приемные резервуары (зумпфы) водоотводных уста-
новок, из которых затем перекачивается насосами на поверхность в
систему городского водостока. Типы водоотводных устройств при-
нимают в зависимости от их расположения и особенностей конструк-
ции объектов водоотвода. Водоотливные насосные установки монти-
руются в специальных камерах (рис. 11.13-1.15).
На станциях и пристанционных сооружениях самотечная система
Рис. 11.13. Камера водоотливной установки закрытого способа работ
с обделкой из унифицированных ребристых железобетонных блоков,
расположенная с боку перегонного тоннеля:
I — лотковый железобетонный блок; 2 — нормальные блоки; 3 —
железобетонная обделка из ребристых блоков, 4 монолитная
железобетонная рама; 5 — оклеенная или металлическая
гидроизоляция; 6 — входные ступени; 7 люки 900x700мм, 8 люки
500x500 мм; 9 — люк D = 400 мм; 10 — проход в прикамерок буровой
скважины
413
Рис. 11.14. Камера водоотливной установки закрытого способа работ с обделкой из ребристых
железобетонных блоков ленинградского типа (сечение В - В) или из чугунных тюбингов (сечение В'—В'),
расположенная между перегонными тоннелями:
I — чугунные тюбинги марки Н-З-Л; 2 — чугунные тюбинги марки Н-2-Л; 3 — монолитная бетонная
обделка прохода; 4 — железобетонная обделка из ребристых блоков или чугунных
тюбингов; 5 — оклеечная или металлическая гидроизоляция; 6 — проход в прикамерок буровой
скважины; 7 — люки 900х 700 мм; 8 — люки 500x500 мм; 9 — люки D = 400 мм
водоотлива направляет воду к местным водоотливным установкам
откуда она насосами перекачивается в общую систему водоотлива
перегонных тоннелей или непосредственно в основные водоотливные
установки. В перегонных тоннелях с жестким основанием между
рельсами сооружаются открытые бетонные лотки, а в тоннелях с
балластным (щебеночным) основанием — чугунные колодцы с от-
верстиями, через которые вода из балласта поступает в колодцы.
Колодцы соединяются между собой трубами диаметром 150—200 мм.
Основные водоотливные установки располагаются в наиболее
пониженных местах трассы. При значительном притоке грунтовых
вод на затяжных уклонах трассы устраиваются транзитные водоот-
ливные установки, которые перехватывают воду и сбрасывают ее в
городской водосток.
Местные водоотливные установки перекачивают воду из отдель-
ных пониженных точек трассы в водоотливную систему одного из
тоннелей, а в тоннелях мелкого заложения сброс воды осуществля-
ется непосредственно в городской водосток. Каждая водоотливная
насосная установка должна располагаться в отдельном помещении.
Уровень пола помещений устанавливается на 0,25 м выше уровня
головки рельсов пути. Объем водосборников водоотливных насосных
установок должен быть не менее величин, приведенных в табл. 11.1.
Таблица 11.1
Расположение водоотливных насосных установок Объем водосборника, м3
Рабочий Аварийный
1. На линиях глубокого заложения (в обводненных грунтах): основная 30 40
транзитная 15 25
местная 7
2. На линиях глубокого заложения [в необводненных грунтах) и на линии мелкого заложения: основная и транзитная 15 15
местная 4 —
Основная водоотливная насосная установка оборудуется тремя насо-
сами (рабочий и резервные), транзитная и местная — двумя (рабочий и
416
резервный). Производительность каждого насоса основных транзитных
водоотливных установок должна быть не менее:
на линиях глубокого заложения— 150 м3Лг
на линиях мелкого заложения — 50 м3/ч.
Производительность каждого насоса местной водоотливной уста-
новки должна быть не менее 50 м3/ч.
При нормальном режиме работы в основной насосной установке
предусматривается работа двух насосов, в транзитной или местной
насосной установке — работа одного насоса. В аварийном режиме
работают все насосы установки.
Основные водоотливные установки во всех случаях, а также тран-
зитные, расположенные на подречных участках тоннелей, имеют два
напорных трубопровода.
Насосные установки должны работать в автоматическом или ручном
режиме. По мере наполнения водосборника сначала автоматически вклю-
чается рабочий насос, если приток воды будет превышать производитель-
ность рабочего насоса и уровень в водосборнике достигнет установленно-
го предела, поплавковое реле включает в работу резервный насос.
Для откачки воды в основном используют горизонтальные центро-
бежные насосы производительностью от 126 до 180 м3/ч. Наблюдения
за работой основной водоотливной установки производятся из специ-
ального помещения, где установлен распределительный щит с сиг-
нальными лампами, по которым определяется время работы насосов
и количество воды в водосборнике. В случае аварийного поступле-
ния воды в действие вступает система звуковой сигнализации. На
наземных трассах метрополитена отвод воды осуществляется дренаж-
ной системой с устройством кюветов вдоль путей.
• Водоснабжение и канализация. Все основные сооружения мет-
рополитена (станции, вестибюли, тоннели) оборудуются системой внут-
ренних водопроводов, состоящей из хозяйственно-питьевой, противо-
пожарной и технологической водопроводных сетей. Источником
водоснабжения является городская водопроводная сеть, которая имеет
один или два ввода на каждую станцию с устройством в вестибюле
ведомерного узла со счетчиком воды и обводной линиеи, а также, при
необходимости, повысительную насосную установку. Система водо-
провода линии метрополитена должна обеспечивать подачу воды на
станции, в перегонные тоннели, тоннели соединительных веток, притон-
нельные сооружения и участки наземных перегонов, закрытые галере-
ями. Магистральные с Ju водопровода на станциях соединяются двумя
417
трубопроводами, которые прокладываются по одному в каждом пере,
тонном тоннеле на высоте 0,6-0,8 м от уровня головки рельсов.
Сеть объединенного хозяйственно-питьевого, противопожарногои
технологического водопровода проверяется на пропуск расчетного
расхода воды на пожаротушение при наибольшем расходе ее на хо-
зяйственно-питьевые и технологические нужды. На тушение пожара
расход воды принимается исходя из одновременного действия двух
струй воды, мощностью каждая 2,5 л/с при диаметре пожарного кра-
на 50 мм и длине рукава 20 м.
Пожарные краны на водоотводной сети устанавливаются на стан-
циях и в вестибюлях метрополитена.
Водопроводная сеть в тоннеле, как правило, располагается по стороне
противоположной контактному рельсу и разделяется на секции задвижка-
ми. В случае размещения трубопровода и контактного рельса с одной
стороны тоннеля трубопровод прокладывается в стальном футляре.
В кассовых залах вестибюлей в помещениях водоотливных и ка-
нализационных установок, уборных, калориферных, вентиляционных
камер, а также у наземных и подземных входов на станцию, у торцов
и в середине платформенной части станции, у стрелочных переводов
в тоннелях, в коридорах, переходах, каналах и шахтах предусматри-
вается на водопроводной сети установка поливочных кранов через
20, а в перегонных тоннелях — через 30 м.
В полу вестибюля у входных дверей, а также в полу подуличных
переходов у лестничных сходов сооружаются приямки с решетками
для очистки обуви пассажиров от воды и грязи, которые оборудуют-
ся водопроводом для промывки.
В городах, где средняя температура наиболее холодного месяца
ниже 0°С, предусматривается обогрев приямков. Санитарно-бытовые
помещения вестибюлей и станций, кроме того, оборудуются системой
горячего водоснабжения от бойлера или электроводонагревателей.
В подземных сооружениях метрополитена предусматривается уст-
ройство системы бытовой канализации для приема и отвода сточных
вод от санитарно-технических приборов.
Сточные воды удаляются канализационными насосами по напорно-
му трубопроводу, расположенному в специальной скважине, в наруж-
ную сеть городской канализации. Количество канализационных насо-
сов должно быть не менее двух — один рабочий и один резервный.
В наземных сооружениях метрополитена (депо, мастерские и дру-
гие) санитарно-технические устройства предусматриваются в соотзет-
ствии с существующими нормами для промышленных предприятий.
ГЛАВА 12
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
МЕТРОПОЛИТЕНОВ
Основными потребителями электроэнергии на метрополитенах яв-
ляются тяговые электродвигатели поездов, электроприводы эскалато-
ров, насосов и вентиляторов, водоподогреватели, устройства СЦБ
(сигнализации, централизации, блокировки) и связи, оборудование
санитарно-технических устройств, электрическое освещение, различ-
ные электроприборы и др.
Снабжение энергией понизительных подстанций может произво-
диться от питающих центров энергосистемы через тяговые подстан-
ции, которые сооружаются на поверхности. Такое снабжение отно-
сится к центральной (сосредоточенной) системе питания и позволяет
уменьшить протяженность высоковольтных кабельных линий, а также
отказаться от использования самостоятельных ячеек на питающих
центрах для сравнительно небольших нагрузок понизительной под-
станции метрополитена. При этой системе питания наземные тяговые
подстанции, как правило, удалены от пассажирских станций метропо-
литена, где сосредотачивается основная нагрузка и это обстоятель-
ство приводит к необходимости прокладывать длинные кабельные
линии. В настоящее время широкое распространение на метрополите-
нах получила децентрализованная (распределительная) система элек-
троснабжения. При такой системе на станциях метрополитена соору-
жаются совмещенные тягово-понизительные подстанции (СТП), от
которых ток поступает ко всем потребителям энергии, входящим в
зону обслуживания данной СТП.
Преимуществом таких тягово-понизительных подстанций является то,
что при сравнительно небольших расстояниях между СТП (1,5-2,0 км)
отпадает необходимость в применении длинных кабелей, соединяющих
подстанции с контактным рельсом и высоковольтных кабельных линий
между тяговой и понизительной подстанциями, снижаются потери и
напряжения в тяговой сети, уменьшаются блуждающие (электрокорро-
зирующие) токи и не требуется выделение в черте города дополнитель-
ных площадей для сооружения наземных зданий. Однако, возведение
подземных СТП требует при проектировании станции метрополитена
соблюдения дополнительных условий, обеспечивающих создание еди-
ной схемы конструкций станционных сооружении.
Электроснабжение метрополитенов осуществляется от системы го-
419
родского электроснабжения трехфазным током напряжением 6-10 кВ
который поступает к подземным тягово-понизительным подстанциям'
размещаемым в комплексах станций и на перегонах между станциями’
Тягово-понизительная подстанция линии должна получать питание от
трех независимых источников энергосистемы города. При этом в ка-
честве основного источника может быть использована электростанция,
Ток высокого напряжения от городских электрических станций
поступает по кабелям на распределительные шины тяговых подстан-
ций и затем подводится к отдельным агрегатам преобразователям
электроэнергии, состоящим из трансформатора и выпрямителя тока.
Преобразование переменного тока в постоянный производится крем-
ниевыми выпрямителями большой мощности.
Натяговых электроподстанциях переменный ток напряжением 6-10кВ
выпрямляется в постоянный с понижением напряжения до 825 В и
подается на контактный (токоведущий) рельс, расположенный еле-
вой стороны тоннеля по ходу движения поезда. Обратно ток проходит
через оси и колеса вагонов в рельсы, а затем по кабелям возвраща-
ется на подстанцию (рис. 12.1).
Для остальных силовых нагрузок на понизительных электропод-
станциях высокое напряжение понижается до 380 В, а для освещения
до 220 и 127 В.
Совмещенные тягово-понизительные подстанции, как правило, раз-
мещаются в междупутье между перегонными тоннелями или на перекры-
тии платформенной части станции, а также в специальных выработках с
тюбинговыми обделками наружным диаметром 8,5-8,8 м, сооружаемых
параллельно станционным и перегонным тоннелям. На рис. 12.2-12.3
представлены обделка и сечения по основным помещениям СТП. Дли-
на СТП составляет около 70 м. По внутренней поверхности СТП уст-
раивают водоотводный зонт из асбоцементных, армоцементныхили
стеклопластиковых листов. Внутренние конструкции СТП (перекрытия,
стены, перегородки) выполняют из железобетонных элементов.
Тяговая сеть на метрополитенах подразделяется на контактную и
отсасывающую. К контактной сети относятся контактные рельсы глав-
ных станционных и соединительных путей. К отсасывающей сети
относятся ходовые рельсы путей и отсасывающие кабельные линии.
Секционирование контактной сети путем устройства на контактном
рельсе воздушных промежутков, не перекрываемых токоприемника-
ми одного вагона, производится на главных путях, в местах примы-
кания к главным путям путей тупиков, соединительных путей между
линиями и путей в электродепо.
420
CD
Рис. 12.1. Схема питания электроэнергией контактного рельса
421
ч
8660
8060
Рис. 12.2. Обделка СТПиз
чугунных тюбингов
А-А
& WOO
I
Рис. 12.3. Поперечное сечение
основных помещений СТП:
1 — зонт; 2 —
вентиляционная камера; 3 —
канал; 4 — воздуховод
Электроснабжение силовых установок — эскалаторов, насосов,
вентиляторов, передвижных ремонтных агрегатов и др. производится
непосредственно от подстанций или от общих магистральных питаю-
щих линий.
• Освещение. Для искусственного освещения подземных поме-
щений метрополитена используются следующие виды освещения:
рабочее, аварийное и эвакуационное.
Рабочее освещение пассажирских помещений проектируется двух
систем: общее (равномерное и локализованное) и комбинированное
(общее и местное). Элементы осветительных установок в этих систе-
мах по классу светораспределения могут быть прямого, преимуще-
ственно прямого, равномерного, преимущественно отраженного и
отраженного света.
Общее искусственное освещение пассажирских помещений, пред-
назначенных для постоянного пребывания людей, как правило, обес-
печивается газоразрядными лампами низкого и высокого давления.
Лампы накаливания применяются только в связи с необходимостью
оформления интерьера, а также по условиям питания сетей.
Для создания оптимальной насыщенности светом пассажирских
помещений, необходимо обеспечивать в осветительных установках
среднее значение цилиндрической освещенности в залах в пределах
75 лк. При этом допустимое изменение не должно превышать 20 %•
422
Аварийное и эвакуационное освещение лампами накаливания для
пассажирских помещений и тоннелей составляет 5 % от освещенности
нормируемой для рабочего освещения, но не менее 2 лк для пассажир-
ских помещении и 0,5 лк для тоннелей. Светильники аварийного осве-
щения могут быть использованы и для эвакуационного освещения.
Освещение платформенных и средних залов станций метрополите-
на обычно выполняется с помощью светильников, расположенных в
карнизах свода, кессонах потолка, а также на открытых участках с
применением рассеивателей, исключающих возможность ослепления
машинистов поездов. Разрешается применять источники света напря-
жением 380 В в местах доступных для обслуживания (на высоте не
более 5 м).
В помещениях для пассажиров, на эскалаторах и лестничных мар-
шах предусматривается автоматическое включение светильников сети
аварийного освещения при отключении сети рабочего освещения. В
остальных помещениях, а также в тоннелях, тупиках и пунктах осмот-
ра подвижного состава аварийное (эвакуационное) освещение вклю-
чается вручную.
Для установок местного дистанционного и телеуправления, а так-
же для управления эскалаторами и другими электромеханическими
установками на линиях используются системы автоматики и телеме-
ханики. Пульты дистанционного управления и контроля размещаются
на диспетчерских пунктах станции (ДПС), а телеуправления и контро-
ля — на диспетчерском пункте линии (ДПЛ).
• Автоматика и телемеханика движения поездов. С целью
обеспечения безопасности, регулирования и организации движения
поездов линия метрополитена оборудуется следующими стационар-
ными устройствами: интегрального регулирования и обеспечения бе-
зопасности движения поездов в объеме автоматического регулирова-
ния скорости (АРС) и автоматической блокировки (АБ).
Устройства АРС обеспечивают формирование и передачу в рельсо-
вые цепи кодовых сигналов поездным устройствам о допустимой ско-
рости движения поезда по данному путевому участку и предупредитель-
ной сигнализации о значении допустимой скорости движения поезда на
впереди расположенном путевом участке. Устройствами АРС о&эруду-
ются все участи линии, включая соединительные пути, веки и обкаточ-
ный путь электродепо. Максимальная пропускная способность линии
рассчитывается только по устройствам АРС. При этом запас времени на
путевых участках перегонов должен составлять не менее 15 с, а на уча-
стках подхода к станции, станционных и оборотных не менее 5 с.
423
Устройства АБ позволяют поезду следовать по участку перегона
только в том случае, если сигнал, ограждающий этот участок перего-
на, разрешает дальнейшее следование по этому перегону. Применение
на метрополитенах автоматической блокировки позволяет максимально
сократить интервалы между поездами при обеспечении безопасности
движения и пропускной способности до 48 пар поездов в час.
Автоматическое открытие и закрытие блок-сигналов (светофоров)
происходит в результате воздействия движущихся поездов на сиг-
нальные устройства посредством рельсовых цепей. Рельсовый путь
каждого направления линии разделен изолирующими стыками на от-
дельные участки длиной от 62 до 550 м. В начале каждого изолиро-
ванного участка установлен светофор, включение сигналов которого
осуществляется специальным реле, расположенным у светофора и
присоединенным к обоим рельсам.
На другом конце изолированного участка расположен трансфор-
матор, ток от которого поступает в одну из нитей рельсового пути,
проходит до конца участка через катушку реле и возвращается по
другой рельсовой нити.
Когда первая колесная пара поезда вступает на изолированный
участок перегона, электрический ток замыкается через эту колесную
пару, имеющую незначительное сопротивление, и резко снижает ток
в обмотке реле, что приводит к переключению сигнала светофора с
зеленого огня на красный — запрещающий движение. После прохода
поезда по изолированному участку вновь зажигается зеленый сигнал
светофора. Такая система сигнализации называется двухзначной
(рис. 12.4). Кроме такой системы применяется также трехзначная и
четырехзначная сигнализации. В этом случае добавляется желтый
сигнальный свет, требующий уменьшения скорости, с готовностью
остановиться у следующего светофора с запрещающем показанием,
и желто-зеленый сигнальный свет, требующий снижения скорости
при подходе к следующему светофору с желтым огнем.
В дополнение к системе автоблокировки (АБ), на метрополитенах
применяются и автостопы, которые устанавливаются у всех светофо-
ров и служат для автоматической остановки поезда при проезде зап-
рещающего показания светофора.
Устройства АБ с трехзначной сигнализацией без автостопа пре-
дусматриваются для организации движения хозяйственных поездов, а
также для возможности вывода с линии состава с неисправными на
нем устройствами АРС.
В подземных и закрытых наземных участках линии метрополитена
424
Вагонная частьатостопа
Рис. 12.4. Схема автоблокировки с автостопами
425
предусматриваются светофоры типа «Метро», а на парковых путях
электродепо и открытых наземных участках светофоры на укоро-
ченных мачтах, которые применяются на железных дорогах. Светофо-
ры устанавливаются обычно с правой стороны пути по направлению
движения поезда в местах видимости их машинистом. В однопутных
тоннелях в местах плохой видимости допускается установка светофо-
ров с левой стороны по направлению движения.
Светофоры полуавтоматического действия оборудуются пригласи-
тельными сигналами, а светофоры главных путей должны иметь ав-
томатизированные пригласительные сигналы.
С целью увеличения пропускной способности линий метрополите-
на и обеспечения безопасности движения поездов на метрополитене
применяется централизованное управление путевыми стрелками из
блок-постов, расположенных на станциях с путевым развитием. Каж-
дый блокпост оборудован табло, на котором отражается свободность
и занятость станционных путей, стрелочных участков, стрелок и по-
казания светофоров. Из блокпоста производится необходимый пере-
вод стрелок и контроль за работой станции. Применение диспетчер-
ской централизации стрелок и сигналов на линиях метрополитенов
позволяет повысить оперативность руководства движением поездов и
ускорить восстановление нарушенного графика движения.
• Связь. Для организации четкого и регулярного движения поез-
дов, пассажирских потоков и координации работы персонала подраз-
делений служб метрополитена предусматриваются следующие основ-
ные средства связи:
— диспетчерские связи электроснабжения, электромеханическая,
эскалаторная и поездная;
— междиспетчерская связь для переговоров на пунктах управле-
ния линиями;
— поездная радиосвязь для переговоров поездного диспетчера с
машинистами поездов;
— тоннельная, станционная, эскалаторная связь;
— служебные связи;
— линейная милицейская связь;
автоматическая телефонная связь для административно-хозяй-
ственных переговоров;
маневровая радиосвязь для переговоров дежурных с машини-
стами поездов;
теленаблюдение для наблюдения за движением пассажиров;
оповестительная сигнализация о начале и конце работы станции;
426
- громкоговорящее оповещение щи информации пассажиров и
обслуживающего персонала; р и
- электрочасы текущего и интервального времени доя информа-
ции персонала и пассажиров.
РАЗДЕЛ V
СТАНЦИИ МЕТРОПОЛИТЕНА
В КОМПЛЕКСЕ ГОРОДСКИХ
ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ
ГЛАВА 13
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО
ОСВОЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА
Создание крупных городов мира было связано с использованием
подземного пространства для различных целей и, в первую очередь,
для обеспечения жизнедеятельности населения и обороны городов.
В эволюционном процессе освоения подземного пространства
крупных городов мира прослеживаются три этапа.
Первый этап характеризуется спонтанным процессом использова-
ния подземного пространства: он начался в древности и длился до
конца XVIII — начала XIX веков. В этот период подземное простран-
ство городов использовалось для водоснабжения, хранения продук-
тов и ценностей, часто для проживания населения, для культовых
обрядов, а также для военных целей.
Второй этап, длившийся до начала XX века, связан с развитием
промышленности и торговли в городах мира, с превращением их в
мегаполисы, что требовало развития транспортной системы. В этот
период освоение подземного пространства городов велось по опре-
деленным направлениям: строились тоннели на путях сообщения,
первые метрополитены, городские подземные инженерные сети, скла-
ды и хранилища, подземные убежища для населения.
Третий этап это современный период освоения подземного
пространства, связанный с развитием процесса урбанизированного
градостроительства и резким усилением автомобилизации городов.
Огромное, все увеличивающееся, количество автомобилей и рост
промышленных предприятий в городах обусловили возникновение
важнейших экологических проблем: очистка воздушной и водной
сред, всей биосферы от вредных выбросов индустрии и транспорта;
428
освобождение поверхности земли от стремительно развивающегося
наземного транспорта.
Решение этих проблем привело к усилению роли подземного стро-
ительства в городах, увеличению количества (номенклатуры) подзем-
ных сооружений, определило необходимость в комплексном подходе
к освоению подземного пространства. Возникло новое направление в
градостроительстве — подземная урбанистика («субурбия»), В ряде
городов мира (Париж, Лондон, Прага, Стокгольм, Москва и др.)
были разработаны комплексные программы освоения подземного
пространства.
Считается, что строительство подземного пространства городов
является одним из показателей улучшения условий жизнедеятельно-
сти населения развивающихся мегаполисов, связанным с их количе-
ственным и качественным ростом.
Использование подземного пространства города неразрывно свя-
зано с застройкой поверхности, с развитием генплана города. Эффек-
тивность этого использования зависит от инженерно-геологических
условий и правильности выбора мест для подземного строительства.
Тесная связь и зависимость освоения подземного пространства от
генерального плана застройки города, его инженерной инфраструкту-
ры, от инженерно-геологических характеристик подземной среды, от
экологических требований и от многообразия типов и видов подзем-
ных сооружений обуславливают необходимость использования сис-
темно-комплексного подхода.
Системно-комплексный подход применительно к освоению под-
земного пространства города состоит из рассмотрения трех систем:
— наземной части города со зданиями, дорогами, инженерной
инфраструктурой, водной и воздушной средой,
— подземной части города, включающей тоннели, многофункци-
ональные подземные комплексы, различные подземные объекты,
фундаменты зданий и сооружений, подземные инженерные комму-
НИКа^еоло™ческой и гидрогеологической среды, включающей ко-
ренные породы, четвертичные отложения, напорные горизонты под-
земных вод и поверхностные грунтовые воды.
Эти три системы взаимодействуют друг с другом в процессах
планирования, инвестирования, проектирования, строительства и экс-
плуатации (рис. 13-1''' , йупорвдоченное множество элементов,
Система предатаия" ^Хобразующих единое целое. Основ:
взаимосвязанных между сооои и н
429
Современный мегаполис
(большая система)
йаап>г<одейстаи0 систем в процессах
- планирования;
- инвесгирсваиии,-
проеюировмш;
строительства:
эксплуатации
Рис. 13.1. Системно-комплексный подход к освоению подземного
пространства
ным в системном подходе является требование подчинения целей и
критериев подсистем общественным. Каждая из систем мегаполиса
имеет свою иерархию и состоит из взаимосвязанных подсистем.
В общем виде для подземной системы большого города, можно
выделить следующие подсистемы:
тоннели и станции метрополитена с вестибюлями, переходами,
депо, вентиляционными стволами и другими сооружениями-
- автодорожные тоннели с рампами и выходами на поверхность,
с вентиляционными шахтными стволами и другими сооружениями;
430
железнодорожные тоннели, пересекающие город с подземными
пересадочными станциями и выходами на поверхность;
— многофункциональные подземно-наземные и подземные комп-
лексы (гаражи, паркинги, переходы, помещения торгового и социаль-
но-бытового назначения, склады и др.);
— подземные объекты промышленности и энергетики, которые
могут образовывать отдельные подсистемы или входить в многофун-
кциональные комплексы;
подземные канализационные коллектора и очистные сооруже-
ния шахтного типа;
— подземные проходные каналы для инженерных коммуникаций
и обслуживающие их объекты;
— подземные объекты военного назначения, гражданской оборо-
ны и комитета по чрезвычайным ситуациям.
Причем объекты гражданской обороны могут иметь двойное на-
значение. В обычных условиях они используются по разным функци-
ональным назначениям (гаражи, склады), а в особых условиях слу-
жат целям гражданской обороны.
Одним из принципов комплексного освоения подземного про-
странства города должно быть размещение всех подземных объектов
в составе подсистем в тесном их взаимодействии между собой и
системами города (наземная часть и геологическая среда). Следует
не допускать создания изолированных подземных объектов, не свя-
занных с подземной инфраструктурой города.
В основе освоения подземного пространства должен лежать еди-
ный комплексный градостроительный план. Целью проектных градо-
строительных разработок по использованию подземного простран-
ства является: упорядочение ведущегося в городе подземного
строительства; обоснование градостроительной и экономической це-
лесообразности использования подземного пространства, разработ-
ка программы целенаправленных взаимосвязанных мероприятий по
освоению подземного пространства, учитывающей стоимость и ин-
тенсивность использования городских территорий (особенно в цен-
тральных районах). _
Освоение подземного пространства города должно обеспечивать:
- повышение эффективност функционального использования
городской тадитории, ни населением за счет приближения центров
Т- 2™ пАгпуживания к местам с большой сосредото-
социально-бытового оослуживанни lx
ченностью людей;
431
— освобождение поверхности земли от транзитного движения,
стоянок автотранспорта, складов, гаражей и др.,
— оздоровление городской среды за счет уменьшения шума, заг-
рязнения атмосферы, озеленения освободившейся территории;
____сохранения исторически сложившегося облика центральных
районов города;
____создание более благоприятных условий для жизни и деятельно-
сти городского населения.
В основу проектных разработок должны быть положены следую-
щие градостроительные принципы.
1. Комплексное освоение подземного пространства с учетом фун-
кционального зонирования территории города.
Комплексное использование подземного пространства может быть
обеспечено только при условии комплексности проектирования, стро-
ительства и использования подземных сооружений.
Комплексность в проектировании требует разработки проектных
предложений по освоению подземного пространства на всех стадиях
градостроительного проектирования, начиная с прогнозов развития
центра города и до проектирования отдельных объектов. Такой под-
ход позволяет обеспечить рациональное использование подземного
пространства в масштабе всей рассматриваемой территории. При этом
необходимо соблюдать преемственность принятых принципиальных
решений на каждой последующей стадии проектирования.
Комплексность строительства подземных сооружений позволяет
обеспечить наиболее быстрое и полное получение градостроительного
и экономического эффекта. Это требование особенно важно для тех
случаев, когда несколько подземных сооружений образуют единую
функциональную систему. Например, ряд подземных развязок обра-
зует участок магистрали непрерывного движения.
Комплексность использования подземного пространства в конк-
ретных объектах обеспечивается целостностью функционально-плани-
ровочного решения подземных сооружений, единством функциональ-
но-планировочного и объемно-пространственного решения наземной
и подземной части объекта.
2. Функционально-планировочное зонирование подземного про-
странства.
В основе функционально-планировочного зонирования подземно-
го пространства в масштабе центра города лежит выделение зоне
различной интенсивностью использования и различной номенклату-
рой объектов, размещаемых в подземном пространстве.
432
При выделении соответствующих зон подземного пространства
необходимо учитывать функциональное назначение территории ха-
рактер застройки, архитектурно-композиционные соображения, люд-
ность, доступность и технико-экономические соображения.
3. Выделение основных направлений в использовании подземного
пространства.
С позиций планировочной структуры центра города основными
направлениями в использовании подземного пространства являются*
— активное использование подземного пространства в наиболее
многолюдных зонах;
— активное использование подземного пространства по основным
магистралям центра города.
4. Вертикальное зонирование подземного пространства.
Вертикальное зонирование, предложенное на основе инженерно-
геологической, гидрогеологической и экономической оценок, долж-
но определить наиболее целесообразные уровни расположения соот-
ветствующих сооружений и коммуникаций, размещаемых в
подземном пространстве.
5. Многоцелевое использование подземных сооружений.
В первую очередь многоцелевое использование подземных со-
оружений должно предусматриваться для объектов особого назна-
чения. Обладая усиленными конструкциями на случай особых об-
стоятельств, такие сооружения могут в остальное время выполнять
обычные функции.
6. Сохранение историко-архитектурных памятников.
Использование подземного пространства является одним из градо-
строительных мероприятий, направленных на сохранение историко-
архитектурных памятников центра города.
7. Поступательное развитие подземного пространства в увязке с
развитием центра города.
Развитие системы подземных сооружений должно опираться на
долгосрочную программу освоения подземного пространства, согла-
сованную с комплексным долгосрочным прогнозом развития центра
города. В основе такой программы должен лежать поиск оптималь-
ных решений, дающих наибольший градостроительный и социально-
экономический эффект на каждом этапе последовательных меропри-
ятий по освоению подземного пространства. пг>п
8. Санитарно-гигиенические условия освоения подземного про-
^Санитарно-гигиенические усаовия освоения подземного просран-
433
v, «ппелелять наиболее благоприятные условия про*ВВ1.
ства должны onP““”™HOCTH населения центра города.
Н”Я9ИОбоснованность освоения подземного пространства.
Освоение подземного пространства должно быть обосновано ю>.
Освоение пд оценкой эффективности предлагаема
Пои этом оценка эффективности должна включать вСЕб,
ХдаьньХнико-экономнческие и градостроительные показал».
ГЛАВА 14
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОДЗЕМНЫЕ
КОМПЛЕКСЫ — МЕТРОПОЛИЦЕНТРЫ
По мере развития города необходимость в использовании подзем-
ного пространства постоянно возрастает. Для улучшения экологичес-
кой обстановки в городах все больше объектов различного функцио-
нального назначения необходимо, и технически возможно, сооружать
под землей, учитывая конкретные для данного города инженерно-гео-
логические условия строительства.
Подземные объекты по вертикали следует распределять в следую-
щей последовательности.
В верхнем уровне, непосредственно примыкающем к земной по-
верхности, располагаются:
— подземные городские коммуникации;
— пешеходные тоннели с развитым подземным пространством для
торговли и т.п.;
— транспортные развязки в разных уровнях;
— подвальные части зданий различного назначения;
— одноэтажные и многоэтажные автостоянки и гаражи;
— участки метрополитена мелкого заложения;
— пересадочные станции с линий метрополитена на линии приго-
родных железных дорог;
— наземно-подземные предприятия с высокими требованиями по
защите от шума, вибрации, колебаний температуры, влажности воз-
душной среды и т.п.
В нижнем уровне (на глубине > 20 м) следует размещать:
— линии и станции метрополитена глубокого заложения;
— глубокие коллектора;
— длинные транспортные (автодорожные, железнодорожные)
тоннели;
— промышленные объекты, связанные с вредными выделениями
(очистные сооружения, захоронения ядовитых веществ),
— военные объекты специального назначения.
В создании единой подземной инфраструктуры современного
крупного города большую роль играет метрополитен, который не
только обеспечивает массовые и комфортабельные перевозки пас-
сажиров в пределах самого города и городских агломерации, но и
435
является основным связующим звеном между наземными и подзе^.
ными градостроительными центрами.
Комплексное использование подземного пространства в больщИх
городах позволяет связывать в единую систему различные сооружу
ния метрополитена с многофункциональными подземными и назем-
ными объектами, включающими, кроме станций метро:
— организацию остановок наземного городского транспорта;
— пешеходные подземные переходы;
— ориентиры по информации и благоустройству;
— объекты универсально-бытового обслуживания населения;
— торговые точки по продаже продовольственных и промышлен-
ных товаров;
— места общественного питания;
— точки социально-гигиенического обслуживания;
Как показывает практический опыт, организация таких комплек-
сов на базе станций метро очевидна. Так, размещение возле метро
каждой торговой точки, увеличивает ее экономический потенциал в
4—5 раз. За счет высокого эстетического уровня помещений и вести-
бюлей метро, обеспечения защиты от неблагоприятных погодных
факторов и создания комфортных условий окружающей среды, су-
щественно повышается культура и производительность труда в мес-
тах сферы обслуживания, улучшается психологическое настроение
пассажиров.
На базе разветвленной сети метрополитена образуются важнейшие
узлы городской инфраструктуры — метрополицентры. Под понятием
метрополицентр понимается совокупность объектов многофункцио-
нального назначения, сгруппированных вокруг вестибюля или стан-
ции метрополитена. В понятие метрополицентр входят как объекты,
расположенные выше уровня земли, так и размещенные в подземном
пространстве вблизи метрополитена, к которым в первую очередь
относятся пешеходные подуличные переходы, являющиеся продолже-
нием подземного вестибюля, в сочетании с торговыми точками, не-
большими магазинами кафе и т.д.
Размещение метрополицентров следует производить в узлах пере-
сечения линий метро, на станциях пересадок, в местах выхода тонне-
лей на поверхность, в узлах сосредоточения пешеходных переходов
и транспортных магистралей (рис. 14.1).
Создание и размещение на территории города многофункциональ-
ных (полифункциональных) комплексов (метрополицентров) в значи-
тельной степени зависит от характера городской застройки и геоло-
436
437
п яй Они определяют, прежде всего, общее объемно-
Г"ЧКК'ЯЛС.Хпешенне комплекса: подземный, подземно-наземный,
конструктивное реше прямоугольного типа, шахтного типаи
малоэтажный, МНО^ОЭ ’ застройки и типа грунтовых условий
т.д. Кроме того, от Р Р площадями или широкими ули-
зависит размещение ^^плеКС^0^и историЧеского центра города,
цами, И Т-П‘ ВМеСТе с этим размещение
внутри кварталов новой за должно быть жестко увязано с
многофункциональных комплексов до
:=:.:zs=3= - .....—
Рис. 14.2. Проект подземного метрополицеюпра на пл. Восстания-
г. Санкт-Петербург
438
многоэтажных (до 2-6 этажей), многофункциональных комплексов
под площадями и широкими проспектами, соединенных тоннелями
неглубокого заложения с вестибюлями метрополитенов, подземны-
ми залами железнодорожных вокзалов, а также подземными и ин-
женерными сооружениями. Примеры таких комплексов в значитель-
ном количестве имеются во Франции, Германии, Японии, США и в
других странах. Так, например, в Токио под площадью центрально-
го вокзала сооружен огромный подземный комплекс Яэсу площа-
дью 68 тыс. м , в котором расположено 250 магазинов, кафе и ре-
сторанов, а также автостоянка на 570 автомобилей.
Подземный торгово-рекреационный комплекс (ТРК) на Манежной
площади в Москве является уникальным объектом многоцелевого на-
значения, в котором располагаются: торговый центр, офисы, предприятия
общественного питания (рестораны, кафе), археологический музей. Ком-
плекс представляет собой подземное сооружение, длина которого 300,
ширина от 60 до 137,5 м, а общая площадь застройки составляет около
70 тыс.м2. Комплекс вписывается в сеть городских подземных соору-
жений, расположенных в зоне Манежной площади (коллектор, три ли-
нии метрополитена, подземные пешеходные переходы и др.), и состо-
ит из трех коммерческих и одного технического этажа (рис. 14.3).
Этот путь освоения подземного пространства использует традици-
онные методы строительства, но требует больших затрат по выносу с
пятна застройки инженерных сетей, переключения транспортного дви-
жения и связан с изменением режима грунтовых вод. Он может быть
реализован в случае особо благоприятных геологических и гидроге-
ологических условий в зоне 20-30 м от поверхности.
Другой путь представляет собой новый подход и в большей степени
соответствует неблагоприятным геологическим условиям в зоне четвер-
тичных отложений. Он предусматривает наличие и развитие простран-
ственной подземной инфраструктуры, включающей: многофункциональ-
ные многоэтажные (до 10-12 этажей) подземные и подземно-наземные
комплексы вертикального типа (диаметром 30-60 м) с ограниченной
площадью застройки, существующую систему тоннелей и станций мет-
рополитена, будущую сеть подземных транспортных и инженерных тон-
нелей на различной глубине. Предполагается, что подземные многофун-
кциональные комплексы должны связать в единую пространственную
систему сети метрополитена, транспортных и инженерных тоннелей пу-
тем соответствующего размещения вблизи станции метрополитена, же-
у г пересадки и создания на различной
лезнодорожных станции и узлов переиад н
глубине переходов между всеми звеньями системы. Этот путь требует
439
Рис. 14.3. Разрез конструкций ТРК на Манежной площади в г. Москве:
1 въездной пандус; 2 грузовой двор; 3 — тоннели метрополитена
освоения ряда новых технологий как в области эксплуатации соору-
жений (например, создание лифтовых подъемников), так и в части их
строительства, что приведет к сокращению переноса инженерных
коммуникаций, минимизации помех движению транспорта при стро-
ительстве, уменьшению опасности повреждения зданий и историчес-
ких памятников и создаст мощную подземную инфраструктуру в
центре города.
Возможным вариантом такого решения является создание на
базе сооружения пересадочных станций метрополитена много-
функционального комплекса в виде вертикальной выработки
(колодца) большого диаметра (50-60 м) — станции «шахтного»
типа (рис. 14.4).
рис. ,4.4.
— пересадочный узел; 3 — объекты
1 — станция метрополитена тоннели и подуличные
переходы; 5 маши 441
В этом случае распределительным залом (подземным вестибюлем)
станции метрополитена является нижняя часть вертикального колодца
к которому примыкают перегонные тоннели на разных уровнях и под
любыми углами. Верхняя часть разбивается перекрытиями на ряд яру.
сов, число которых зависит от глубины колодца. Ярус, располагае-
мый выше распределительного зала, предназначается для размещения
СТП и служебных помещений, а последующие — для размещения
подземных гаражей и других культурно-бытовых объектов городско-
го хозяйства. Связь пассажиров с дневной поверхностью осуществ-
ляется в основном системой вертикальных скоростных лифтовых
подъемников, междуярусных эскалаторов и лестниц, что не исключа-
ет возможность размещения в пределах сечения вертикальной выра-
ботки не менее 3 лент основного эскалатора.
В зависимости от конкретных условий и выбранного способа про-
изводства работ, вертикальный колодец может иметь круговое, пря-
моугольное, эллиптическое или переменное сечение.
Вертикальная выработка кругового или эллиптического очертания
сооружается способом опускного колодца, а прямоугольного или
переменного сечения — способом «стена в грунте», возможна и
комбинация этих способов.
Основными преимуществами таких многофункциональных комп-
лексов (станций «шахтного» типа) являются:
— рациональное использование пространства верхней части вер-
тикальной выработки для размещения в ней различных объектов го-
родского хозяйства;
— возможность использования обделки колодца (воршахты)в
качестве глубокого фундамента для различных наземных зданий и
сооружений, которые могут быть возведены над этим комплексом;
размещение СТП, служебных помещений и других вспомога-
тельных служебных сооружений в пределах одной вертикальной вы-
работки (ствола);
примыкание перегонных тоннелей к станции под любыми угла-
ми и на любом по высоте уровне;
возможность легко увеличить, при необходимости, длину
платформенной части станции в зависимости от числа вагонов по-
езда метро;
отсутствие вспомогательных вертикальных, наклонных и под-
ходных околоствольных выработок-
— простая и четкая схема организации работ по сооружению
вертикальном выработки большого диаметра (один забой), позволя-
442
ющей использовать высокопроизводительную технику (машины ме-
ханизмы). ’
отсутствие сложных подземных сопряжений и переходов и
возможность создания любого (необходимого) числа пересадок-
— отказ от сооружения наклонных эскалаторных тоннелей (вне
станции), которые обычно приводят к возникновению наибольших
осадок дневной поверхности;
простота и однотипность элементов конструкций станции;
сокращение времени подъема и спуска пассажиров за счет
применения скоростных лифтовых подъемников (скорость эскалатора
— 0,9 м/с, скорость лифта — 5-7 м/с);
— практически неограниченная, при использовании лифтов, высо-
та подъема (до 200 м) и незначительная зависимость мощности уста-
новки лифта от высоты, в то время как мощность эскалатора возра-
стает пропорционально с увеличением высоты подъема (до 60 м);
— возможность, при необходимости, использования различных
подземных установок (эскалаторы, лифты) и их сочетаний;
— хорошие архитектурные возможности оформления станции за
счет изменения высоты распределительного зала, применения различ-
ных декоративных покрытий и светового освещения.
Пересадочные станции метро «шахтного типа в сочетании с объек-
тами городской инфрастуктуры целесообразно строить на территории,
позволяющей иметь одну большую стройплощадку, при глубине за-
ложения до 60-70 м в соответствующих инженерно-геологических
условиях.'Учитывая, что метро «шахтного» типа являются сооруже-
ниями многоцелевого назначения, располагать их следует вблизи
больших торговых центров, на привокзальных площадях; рядом с
аэропортами и стадионами. Такие комплексы, кроме линий метропо-
литенов, могут соединяться между собой автотранспортными, пеше-.
ходными и коммунальными тоннелями, образующими единую под-
земно-транспортную систему, позволяющую существенно решить
транспортную проблему и улучшить экологическую обстановку в
Функциональное предназначение подземных комплексов может зна-
чительно отличаться в зависимости от места размещения. Наиболее
важная проблема, которую они должны разрешить - транспортная,
что требует расположения в них гаражей; паркингов, транспортных
вертикальных и горизонтальных коммуникации, станции обслужива-
ния разветвленных пешеходных переходов преимущественно зального
типа Вместе с тем в них будут размещаться магазины, торговые точки,
443
склады, кафе, рестораны, места отдыха и другие помещения преиму-
щественно сферы обслуживания. Эти комплексы могут также служить
целям хранения крупных запасов продовольствия на случай чрезвы-
чайных ситуаций. Возможно создание подземных комплексов этого
типа с двойным назначением: одним в мирное время и другим при
чрезвычайных условиях и в военное время.
При возведении многофункциональных комплексов, привязанных
к сооружениям метрополитена, необходимо учитывать следующие
особенности. Станции метрополитена, сооружаемые открытым спосо-
бом, должны заглубляться на такую глубину, чтобы, непосредственно
над ними, на всю длину станции, подземное пространство можно
было использовать для размещения магазинов, кинотеатров, автосто-
янок, спортивных площадок, рынков и др. Примером подобного ре-
шения является компоновка подземной автостоянки на пл. Революции
в Москве (рис. 14.5). Станции метрополитена глубокого заложения
необходимо проектировать с учетом размещения под землей киосков
для продажи печатных изданий, телефонных кабин, а также исполь-
зования некоторых сооружений гражданской обороны (например,
станционных санузлов) для пассажиров. Пример Финляндии, где
большинство подземных сооружений гражданской обороны постоян-
но используется и для мирных целей.
Для комплексного использования подземного пространства хоро-
шо подходит конструкция двух этажной односводчатой станции мет-
ро (по типу станции «Спортивная» в Санкт-Петербурге), с размеще-
нием на нижнем ярусе платформы путей метрополитена, а на верхнем
ярусе — универмагов, кафе, спортивных комплексов, кинотеатров,
выставочных залов и т.д. (рис. 14.6).
В этом случае, комплексно со станцией метрополитена решаются
новые функции подземного пространства, для чего должны быть
выполнены следующие условия:
платформа станции метро располагается в нижнем этаже;
— путь метрополитена выполняется с применением конструктив-
ных решений, существенно снижающих уровень шума от поездов;
нижний этаж станции (метро) и верхний этаж (кинотеатр, мага-
зин, кафе и др.) имеют самостоятельную связь (эскалаторные тонне-
ли) с дневной поверхностью;
вентиляционные каналы внутри монолитных опор свода долж-
ны применяться не только для эффективной вентиляции, но и, в чрез-
вычайных ситуациях, использоваться как дополнительные эвакуаци-
онные выходы;
444
a
Й
§
to
to
§
a
a
a
a
a
§
§
О
£
to
>25
О
X
J
X
cs
3
a,
445
Рис. 14.6. Сочетание станции метрополитена со спортивным комплексом
— на междуэтажных лестницах или эскалаторах устраиваются спе-
циальные тамбуры для противопожарного разделения этих объемов;
при использовании верхнего этажа под универмаг, для подачи
в него товаров, сооружается дополнительный вертикальный ствол, с
грузолюдскими лифтами, а также специальные проемы с люками над
путями метрополитена для подачи товара с платформ, привозимого в
ночное время по путям метро.
Кроме того, учитывая комплексное использование подземного
пространства в сочетании с пересадочным узлом, при проектирова-
нии и строительстве такого сооружения необходимо обеспечивать
требования по противопожарной защите путем: разделения объектов
метрополитена и смежных с ним объектов другого назначения с
помощью установки огнезащитных брандмауэров; обеспечения необ-
ходимого количества выходов в случае необходимости быстрой эва-
куации людей; наличия систем вентиляции, обеспечивающих необхо-
димое дымоудаление; обеспечения пожароустойчивости несущих
конструкции и покрытии путем использования трудносгораемых ма-
териалов; установки во всех помещениях необходимых систем про-
тивопожарной автоматики и пожаротушения
Создание многофункционального
4 ПЛЛЬН0Г0 подземного комплекса возмож-
446
но в месте пересечения линий метрополитена, и тоннелей скоростных
железнодорожных магистралей.
Примером такого варианта может служить проект тоннельного вари-
анта высокоскоростной железнодорожной магистрали (ВСМ), прохо-
дящей под центром Санкт-Петербурга с выходом на поверхность на
севере в районе станции «Удельная» Финляндского направления, на
юге — в районе станции «Сортировочная» Московского направления
железной дороги. Тоннельный вариант этой дороги протяженностью
16,4 км представляет собой два однопутных железнодорожных тоннеля
с пересадочными узлами на действующие станции метрополитена. Два
однопутных тоннеля наружным диаметром 9,8 м обеспечивают воз-
можность использования их для движения как магистральных поездов,
так и пригородных электропоездов. Тоннели являются частью высоко-
скоростной магистрали Москва-Санкт-Петербург-Лужайка (станция на
границе с Финляндией). Предусматривается создание подземной же-
лезнодорожной станции под парком путевого развития Московского
вокзала в Санкт-Петербурге (рис. 14.7). Подземная железнодорожная
станция имеет связь с дневной поверхностью с помощью двухмарше-
вого четырехленточного эскалатора и лифтового подъемника для пас-
сажиров и грузов, а также соединена пешеходными коридорами со
„псиной станции ВСМ в Санкт-Петербурге
Рис. 14.7. Конструкция подземной стан
РАЗДЕЛ VI
СООРУЖЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ
СТАНЦИЙ МЕТРОПОЛИТЕНА
Сооружение подземных станций метрополитена — одна из техни-
чески сложных и трудоемких отраслей современного строительства с
относительно высокими материальными и финансовыми затратами.
Объем и состав работ на станции определяется типом и количе-
ством сооружений, входящих в станционный комплекс.
Помимо сооружения тоннелей и камер различного назначения, на
станциях выполняется большой объем строительных, монтажных и
отделочных работ. К ним относятся возведение внутритоннельных
конструкций (пассажирских платформ, путевых устройств, переход-
ных мостиков, лестниц, служебных помещений, кабельных каналов,
фундаментов под эскалаторы и др.), установка водозащитных зонтов
и архитектурное оформление пассажирских помещений, монтаж обо-
рудования эскалаторов, тягово-понизительных подстанций, вентиля-
ционных и водоотливных установок, санитарно-технических узлов,
электроосвещения.
Таким образом, строительство подземной станции метрополитена
включает сложную систему взаимосвязанных производственных про-
цессов, в результате которых создается комплекс сооружений, необ-
ходимый для нормальной эксплуатации станции.
Особенность организации работ заключается в том, что отдельные вида
работ и производственные процессы, выполняемые на различных участках
станционного комплекса, должны быть технологически связаны друге
другом. При этом одни из них необходимо совмещать во времени, а
другие выполнять в строго определенной последовательности.
На линиях метрополитена подземные станции сооружают закрытым
способом (без вскрытия земной поверхности), открытым способом
(в открытых котлованах с последующей засыпкой конструкции)
и полузакрытым способом (часть конструкций сооружают без
вскрытия земной поверхности, а часть — открытым способом).
Очевидно, что эти способы предполагают различные приемы произ-
водства работ, последовательность их выполнения, технологию и необ-
448
ходимое при этом оборудование. Способы производства работ, после-
довательность их выполнения и порядок сооружения подземной стан-
ции в целом принимают в прямой зависимости от инженерно-геологи-
ческих условий, глубины заложения и конструктивного типа станции
Способ строительства и организационно-технологические решения
назначают с учетом существующей городской застройки и плотности
сети городских подземных коммуникаций, а также интенсивности
наземного транспорта в районе строительства.
Организация работ по сооружению станции должна соответство-
вать современному научно-техническому прогрессу строительства и
предусматривать:
строительство всего станционного комплекса или отдельных его
сооружений по поточному методу, которым обеспечивается ритмич-
ность, равномерность и непрерывность технологического процесса;
возможность увеличения фронта работ с целью сокращения сро-
ков строительства;
высокий технический уровень строительства при наименьшей тру-
доемкости работ;
индустриальные методы работ на основе использования комплек-
сной механизации и автоматизации основных и вспомогательных
процессов;
высокое качество работ при наименьших трудовых, материальных
и финансовых затратах;
полную безопасность выполнения всех видов работ на строительстве.
Порядок и методы производства работ следует устанавливать таким
образом, чтобы они исключали или снижали до минимума осадки и
смещения земной поверхности вблизи строящейся станции, не оказывали
отрицательного воздействия на окружающую среду, архитектурные и ис
торические памятники и не нарушали сложившихся условии жизни горо
даПути реализации изложенных принцип»,усмотрим т™Ре™ых
примерах из практики отечественного и зару ежног етр стр
ГЛАВА 15
СООРУЖЕНИЕ СТАНЦИЙ
ЗАКРЫТЫМ СПОСОБОМ
жают станции трех типов: пиленные,
Закрытым способом соору х п0ЛуСКальных и скальных
колонные и односводчатые.
449
грунтах {f — 1) станционные тоннели сооружают горным способом, в
несвязных слабых грунтах без предварительного их закрепления L
щитовым.
В зависимости от конструктивных особенностей станции и устой-
чивости забоя при горном способе сооружения станционных тонне-
лей применяют способы сплошного забоя, нижнего уступа, опертого
свода, опорного ядра и пилот-тоннеля. В слабых грунтах при недоста-
точной устойчивости большепролетной выработки забой разрабаты-
вают под защитой опережающего экрана из труб или устраивают
бетонный козырек в предварительно разработанной по контуру выра-
ботки прорези. В зарубежной практике при сооружении станций в
слабых необводненных грунтах широко используется новоавстрийс-
кий способ в различных его модификациях.
Следует избегать разработки грунта отбойными молотками в боль-
ших объемах и предусматривать максимальную механизацию этого
процесса. Для этого необходимо использовать проходческие комбай-
ны со стреловым рабочим органом, тоннельные экскаваторы, механи-
зированные агрегаты с фрезерным рабочим органом и т.п.
Приемы и правила сооружения тоннелей горным и щитовым спо-
собом известны из соответствующих курсов дисциплины «Тоннели и
метрополитены». Однако, очевидно, что организационно-технологи-
ческие решения, принятые при строительстве станции метрополитена,
будут иметь свою специфику, поскольку каждая станция представля-
ет собой не одиночный тоннель, а совокупность выработок, состав-
ляющих единое сооружение.
Сложность работ при строительстве станции закрытым способом
заключается в том, что приходится разрабатывать смежные или оди-
ночные выработки большого сечения общим пролетом 25—30 м и
площадью поперечного сечения 200—250 м2. Извлечение таких объе-
мов грунта под землей неизбежно вызывает смещение массива над
станцией, а это приводит к осадкам поверхности и повреждению зда-
ний и других сооружений.
Станции глубокого заложения располагают в устойчивых корен-
ных грунтах, оставляя над сводом кровлю этих грунтов толщиной 5-
10 м. Это позволяет вести проходку без применения сложных и до-
рогостоящих специальных способов. Над кровлей коренных грунтов
в большинстве случаев залегают мощные слои слабых водонасыщен-
ных грунтов. Поэтому при раскрытии выработок большого сечения в
таких условиях требуется особая осторожность
Для сооружения станций обычно проходят рабочий шахтный стволе
450
подходными выработками (рис. 15.1). Ствол располагают на мини-
мальном расстоянии от станции с учетом характера застройки город-
ской территории. Направление подходных выработок от ствола к стан
ции принимают с учетом способа сооружения станционных тоннелей
графика производства работ и использования перегонных тоннелей
для транспортных целей. Подходные выработки на трассу выводят за
пределы платформенной части станции. Их сечение должно обеспе-
чить укладку двух откаточных путей. Шахтные стволы на поверхно-
сти оснащены горными комплексами (рис. 15.2), а на уровне соору-
жаемых тоннелей околоствольными дворами. В зависимости от
объемов выполняемых работ околоствольный двор может быть одно-
или двусторонним (рис. 15.3). Через ствол и подходные выработки
ведут все строительные работы: выдают грунт, подают материалы,
оборудование и элементы конструкций. Ствол используют для элек-
троснабжения, водоотвода и вентиляции при проходке станционных
тоннелей, а также для подъема и спуска людей. В некоторых случаях
целесообразно использовать вместо рабочего ствола эскалаторный
тоннель, сооруженный заблаговременно. Выбор рациональной схемы
организации работ должен всегда сопровождаться соответствующи-
ми технико-экономическими расчетами.
Рис. 15.1. Схема подходных выработок:
1 - перегонные тоннели: 2-платформ^ участок станцик 3-
к^рыдюмонтожаукле^коеодделкиет^^
битовые монтажные камеры перегонных тоннелей, 5 подходные
еыработкикетеолу^-етежЗ-окаеоетеоленындеор
451
Рис. 15.2. Схема горного комплекса:
1 — шахтный копер; 2 — толкатель вагонеток; 3 — опрокидыватели
вагонеток; 4 — бункера-накопители; 5 — тельферная эстакада; 6 — кран-
балка; 7—узкоколейные пути; 8 — перекрестный съезд; 9 — клети; 10—
перестановщик вагонеток; 11 — проем в лесоспуск и лестничное отделение
Рис. 15.3. Схемы около ствольных дворов:
а - односторонний, б - двухсторонний; 1 - клетьевой подъем; 2 -
шахтный ствол, 3-лесоспуск; 4-ходок в насосную камеру 5 -
перекрестные съезды; 6-рельсовыепути; 7-подходной тоннель; 8-
обходная штольня
452
Продолжительность строительства станции закрытым способом
как правило, определяется продолжительностью выполнения’
горнопроходческих работ в основных сооружениях станционного
комплекса. Поэтому работы по сооружению станции планируют в
первую очередь по графику проходческих работ. График строят на
основе схемы строительства станционного комплекса и принятых
или расчетных скоростей проходки горных выработок, полученных
при составлении циклограмм. Затем с ним увязывают все строи-
тельные и монтажные работы.
15.1. СООРУЖЕНИЕ
СТАНЦИЙ ПИЛОННОГО
ТИПА
Конструкция пилонной
станции допускает незави-
симую проходку парал-
лельных тоннелей с после-
дующим соединением их
поперечными проходами. Круговое очертание тоннелей, образующих
станционное сооружение, и относительно небольшой пролет вырабо-
ток обеспечивает однотипность работ и безопасность их проведения.
В начальный период строительства отечественного метрополитена
применяли горные способы работ с использованием традиционных
методов, которые к тому времени были освоены при сооружении
железнодорожных тоннелей и при проходке различного рода вырабо-
ток в горной промышленности. Отечественная техника подземного
строительства еще не располагала необходимыми механизмами и
оборудованием. Поэтому станционные тоннели сооружали с разра-
боткой выработок по частям с деревянной крепью, обделка возводи-
лась из монолитного бетона с деревянной опалубкой.
К началу строительства второй очереди Московского метрополи-
тена в сжатые сроки было освоено изготовление чугунных тюбингов,
и начался выпуск проходческих щитов большого диаметра. Все тон-
нели пилонных станций этой очереди сооружали щитовым способом
со сборной чугунной обделкой. В последующие годы произошли
значительные изменения как в конструктивных решениях станции, так
и в методах их сооружения. станций отличаются большим раз-
Способы сооружения пилонных станции ш ИГППГТНХИЯ
нообпачием соответственно вариантам конструктивного исполнения
нообразием соответстве главНЫМ образом очередностью, с
этих станции. Отличаю и и станционные тоннели,
которой возводят пилоны признаком можно выделить три
В соответствии с этим W^Hbпилонного типа,
основные технологические схемы возведени
453
1. Сооружение пилонов и проходов непосредственно после про-
ходки станционных тоннелей. По такой схеме сооружают пилонные
станции с круговой обделкой из чугунных тюбингов. В процессе
проходки станционных тоннелей в пределах проемной части станции
в обделку включают рамные кольца из усиленных и клинчатых тю-
бингов. Это позволяет разомкнуть кольца при устройстве проходов
без дополнительного усиления проемных участков.
2. Сооружение пилонов и проходов после того, как в предвари-
тельно пройденных станционных тоннелях будут выполнены работы
по усилению проемных участков. По этой схеме сооружают пилон-
ные станции с обделкой кругового очертания из железобетонных эле-
ментов. В станционных тоннелях до устройства проходов устраивают
специальные сборные или монолитные конструкции, которые позво-
ляют разомкнуть кольца в пределах проема.
3. Сооружение пилонов и проходов в штольнях до проходки станци-
онных тоннелей. По такой схеме сооружают станции сводчатой формы
поперечного сечения. Обделку проходов и пилоны возводят в штольнях
из монолитного бетона как единую конструкцию в виде аркады, распо-
ложенной вдоль станции в пределах ее проемной части. Затем сооружа-
ют станционные тоннели, при этом их разомкнутую в пределах проемной
части станции обделку опирают на готовые бетонные конструкции.
• По первой технологической схеме сооружают пилонные стан-
ции с обделкой из чугунных тюбингов, где проемы в разомкну-
тых кольцах перекрыты клинчатыми перемычками (см. рис. 5.21).
Процесс сооружения станции включает последовательную проходку
трех станционных тоннелей с одновременным возведением постоян-
ной обделки разного типа в глухих частях и проемной части стан-
ции. Затем приступают к устройству проходов.
Для того чтобы в меньшей степени нарушать естественное равно-
весие грунтового массива, сооружают сначала путевые тоннели, а
затем средний.
В слабых малосвязных грунтах проходку второго путевого тон-
неля ведут с отставанием от забоя первого не менее 30 м, а сред-
него не менее 50 м от забоя второго. Иногда, с учетом местных
условий, последовательность проходки изменяют: опережающим
является забой среднего тоннеля.
Проходка станционных тоннелей в благоприятных инженерно-гео"
логических условиях (полускальные грунты или твердые глины) до-
пускается на полное сечение (сплошным забоем) Работы ведут с
помощью частично механизированных комплексов (рис. 15.4). Ком-
454
плекс оснащен рабочими выдвижными платформами 2 и укладчиком
тоннельной обделки 3. Грунт в забое разрабатывают, как правило
заходками 1г на ширину одного кольца отбойными молотками или
буровзрывным способом мелкошпуровыми зарядами. Забой обури-
вают электро- или пневмосверлами, а в более прочных грунтах__
ручными перфораторами. Разработанный грунт грузят при помощи
породопогрузочных машин 5 непосредственно в большегрузочные
вагонетки (1,5 м3) или на транспортер-перегружатель 6. Вагонетки
транспортируют электровозами по готовому тоннелю к шахтному
стволу. В конце станции устраивают наклонный помост или переподъ-
емники для перемещения вагонеток на отметку пути откаточных вы-
работок. По этому же пути от ствола в забой транспортируют тюбин-
ги, крепежный материал и сухую смесь для первичного нагнетания.
Лоб забоя в зависимости от его устойчивости крепят металлическими
телескопическими трубами 7 или двутавровыми балками с затяжкой. Для
крепления кровли по кольцевым бортам тюбингов устанавливают кронш-
тейны, на которые укладывают марчеваны, либо их заводят одним концом
за обделку, а другим — в штробы по контуру забоя. За обделку раство-
ронагнетателем 4, установленным на укладчике, нагнетают раствор. Уста-
новку асбобитумных шайб, чеканку швов и контрольное нагнетание
ведут с отставанием от забоя на 30 м со специальных подвижных вспо-
могательных подмостей 6, на которых расположен растворонасос 7.
В случае заложения станции в необводненных слабоустойчивых
грунтах, когда раскрытие забоя на все сечение может привести к его
обрушению, станционные тоннели сооружают по способу пилот-тон-
неля. Таким же способом сооружают путевые тоннели станции, если
щитовые проходческие комплексы перегонных тоннелей прошли тран-
зитом через станцию до начала проходки станционных тоннелей.
Сущность способа состоит в том, что выработку раскрывают до
размеров основного тоннеля в два приема: вначале проходят тоннель
меньшего сечения с обделкой из чугунных или железобетонных тю-
бингов диаметром D. (пилот-тоннель), а затем раскрывают выработку
до проектного контура диаметром D. Эго позволяет разделить значи-
д проектного у у пг,п1ПЯ111> забоя на две выработки меньшего
тельную по ₽азмеРа“ "ХХпилот-тоннеля как надежную опору
сечения И использовать оодетку ПИ .ПЯЙМТМ чяпргят
для кпепи основного тоннеля. Если в кровле выработк залегают
неустойчивые водонасыщенные грунты, из пилот-тоннеля можно
неустойчивые водина МГ1П/ССтвенно закрепить эти грунты, а
предварительно осушить , Из-за сравнительно небольшой
затем начинать работам по расширению вы-
протяженности станционных
455
Рис. 15.4. Проходка станционного тоннеля на полное сечение с применением укладчика сборной обделки
f
456
работки приступают после завершения проходки пилот-тоннеля Вна
чале при помощи тоннельного укладчика или перегонного щита поо
ходят тоннель диаметром 5,5 м, в котором возводят временную об-
делку. Ось пилот-тоннеля располагают так, чтобы обеспечить
наилучшие условия разработки и крепления обоих забоев в данных
геологических условиях. При сооружении боковых тоннелей станции
вертикальную ось пилот-тоннеля обычно совмещают с осью станци-
онного пути, а при сооружении среднего тоннеля — с его осью
смещая центр выработок по высоте на величину h.
Работы по расширению сечения до проектного контура станционного
тоннеля ведут в соответствии с технологической схемой, приведенной на
рис. 15.5. Грунт разрабатывают сверху вниз отбойными молотками или
буровзрывным способом (мелкошпуровыми зарядами). Глубину заходки
I принимают с таким расчетом, чтобы можно было разобрать кольцо
обделки пилот-тоннеля и смонтировать одно-два кольца обделки станци-
онного тоннеля. Кровлю выработки крепят марчеванами 9, один конец
которых заводят за кольцо обделки станционного тоннеля, а другой—в
штробу по периметру выработки. Концы марчеван в забое подхватывают
кружальной аркой, опертой на вертикальные или наклонные стойки.
Лоб забоя удерживают досками 8, распирая их на горизонтальные
балки или трубы 10, расположенные по высоте с шагом /гр h2, h3 и
т.д., либо на радиальные стойки 13, опертые на кольцо обделки пи-
лот-тоннеля. Балки и стойки в местах их опирания на обделку пилот-
тоннеля прижимают к забою горизонтальными распорками-рошпана-
ми 11, упирая в стальные пластины 12. Эти пластины устанавливают
по периметру кольца, прикрепляя болтами к ребрам тюбингов.
Освободившееся от грунта кольцо обделки пилот-тоннеля разби-
рают укладчиком 1 и монтируют очередное кольцо постоянной обдел-
ки станционным укладчиком?.
Расстановка рабочей силы, оборудования и механизмов в станци-
онном тоннеле, а также последовательность работ по первичному на
гнетанию раствора за обделку и гидроизоляционных ра от соот
tohSoXi^ монтаж тюбингов в проемной части станции (рис 15.6).
В мё™£одовдаяоформления =
SX“лХ—образующие
части проема клинча тпстатическом давленииклинча-
емов. При значительном горном и , в
тые перемычки устанавливают и в н
457
458
Рис. 15.6. Проходка бокового тоннеля пилонной станции с обделкой из
чугунных тюбингов:
1 — фасонные тюбинги клинчатой перемычки; 2 — тюбинги временного
заполнения; 3—усиленные пилонные тюбинги
процессе монтажа колец обделки заполняют временными нормальны-
ми тюбингами 3, а зазоры между тюбингами и клинчатыми перемыч-
ками — временными вкладышами 5. Все элементы рамных колец,
окаймляющих проемы пилонных станций, укладывают в строгом со-
ответствии с их конструктивной маркировкой и с точным совпадени-
ем осей проемов среднего и боковых тоннелей. Описанными спосо-
бами сооружают все три тоннеля пилонной станции.
Особо ответственным этапом при сооружении станции пилонного
типа являются работы по устройству проходов. Их начинают, как
правило после окончания проходки всех трех станционных тоннелей.
Сначала удаляют тюбинги временного заполнения из замкнутых ко-
лец Хелки, затем разрабатывают грунт между кольцами смежных
тоннелеТи бетонируют обделку прохода. Устройство конструкции,
тоннелей, приводит к
459
перераспределению усилий в пространственной конструкции и, как
следствие, значительным деформациям отдельных ее элементов и
узлов. Поэтому при сооружении проемов следует руководствоваться
установленными практикой правилами, определяющими последова-
тельность раскрытия проемов и сооружения обделки проходов. Оче-
редность этих работ назначают с таким расчетом, чтобы они выпол-
нялись одновременно не более чем в двух проходах, расположенных
на противоположных сторонах и смещенных на один-два проема.
Грунт в пределах пилона (между смежными проемами и обделками
среднего и бокового тоннелей) удаляют, заполняя освободившееся
пространство бетоном.
Работы ведут с передвижных металлических подмостей 3 (рис. 15.7),
которые устанавливают перед проемом в среднем тоннеле. Проем шири-
ной b начинают раскрывать, удаляя лебедками вкладыши и средний
верхний тюбинг временного заполнения. Через образовавшуюся в коль-
цах щель по оси прохода разрабатывают до тюбингов бокового тоннеля
ходок высотой h, закрепляя его штольневой крепью 1. Лонгарины 2 ус-
танавливают выше места расположения листов металлической гидро-
изоляции на толщину обделки прохода и опирают концами на тюбинги. За-
тем раскрывают калотгу на всю длину проема, устанавливая очередные
Рис. 15.7. Схема сооружения прохода пилонной станции с обделкой из
чугунных тюбингов
460
пары лонгарин и затягивая кровлю марчеванами. По мере раскрытия
калотты снимают оставшиеся тюбинги временного заполнения в веп
хней части проема сначала в среднем, а затем и в боковом тоннеле
На этом заканчивается первый этап работ, и проходческая бригада
переходит к следующему проему.
В подготовленной калотте устанавливают и сваривают листы ме-
таллической опалубки, которые снаружи имеют анкерную арматуру
(для прочного соединения с бетоном), и бетонируют верхнюю часть
обделки проема. Эти же листы являются гидроизоляцией проемов.
После выдержки бетона до набора проектной прочности из проема
удаляют остальные тюбинги временного заполнения и разрабатывают
грунт в проходе либо на полный профиль, либо сначала среднюю, а
затем нижнюю часть, после чего бетонируют стены и обратный свод.
На завершающей стадии работ производят контрольное нагнетание
цементного раствора и чеканку швов обрамления.
При сооружении проходов в случае заложения станции в обводнен-
ных неустойчивых грунтах работы несколько усложняются. По всей
длине проемной части станции должны быть выполнены подготовитель-
ные работы: контрольное подтягивание болтов, постановка в кольцах
каждого пилона трех стяжек на уровне диаметра, а в проеме — трех
парных стяжек по хордам. Одновременное раскрытие проходов ведут
через два проема на противоположных сторонах тоннеля. В каждом
проходе работы выполняют в указанной выше технологической после-
довательности, но только из проема удаляют минимальное количество
тюбингов временного заполнения. Поэтому при разработке калотты из-
влекают один верхний тюбинг в середине проема, а затем средний и
нижний тюбинги этого же кольца. Таким образом, разработку грунта,
крепление выработки и бетонирование обделки проема выполняют че-
рез узкую вертикальную щель при одном разомкнутом^кольце обдел-
ки. Этим достигается сведение к минимуму деформации колец обдел-
ки. Остальные тюбинги временного заполнения проемов извлекают
после сооружения 75% всех проемов станции.
. По второй технологической схеме сооружают пилонные станции
с обделкой из сборного железобетона (см. рис. 5.26). В этом случае
с ооделкои из tuup тоннелями устраивают после удаления
проходы между станционными тоннелями Р
конструкции на проемном^^ционных тоннелей сохраняется
Последовательност Р чугуннЫХ тобингов: вначале сплошным
такой же, как и при обд ведут проходку двух боковых тон-
забоем или способом п а затем проходят средний тон-
нелей с опережением забоев на
461
I
Й нель. При проходке проемного участка станции во всех трех тоннелях
(чередуют кольца, замкнутые тюбингами временного заполнения с коль-
цами. замкнутыми железобетонными блоками (одно-два кольца), обра-
зующими пилоны станции.
В дальнейшем в связи с видоизмененной конструктивной схемой
станции, предусматривающей усиление проемных участков до уст-
ройства проходов, состав строительно-монтажных работ изменяется, I
Способ усиления проемной части станции заключается в том, что в
|_ продольных пазах, образованных фигурными опорными тюбингами,
устраивают балочную перемычку проемов. Такая перемычка позво-
ляет размыкать кольца при сооружении проходов.
Балочную перемычку из сборного железобетона сооружают с по- i
п мощью лебедок и укладчика тоннельной обделки. Балочные пере-
мычки из монолитного железобетона бетонируют с передвижных или
стационарных подмостей. Бетонную смесь подают непрерывно
1 механизированным способом пневмобетоноукладчиками или бетоно-
( насосами и тщательно вибрируют.
1 Сначала проходят и усиливают боковые тоннели станции и только
после того, как бетон омоноличивания сборных балок или бетон !
монолитных железобетонных балок достигнет проектной прочности,
приступают к проходке среднего станционного тоннеля.
Приступать к работам по раскрытию проемов можно только после
того, как бетон омоноличивания сборных балочных перемычек (или
бетон монолитных перемычек), возведенных в среднем станционном
тоннеле, достигнет проектной прочности. При раскрытии проемов,
проходке и возведении обделки проходов необходимо соблюдать
определенную очередность и тщательность выполнения работ. Узкий
пилон, характерный для конструкции таких станций, бетонируют, как
правило, одновременно с устройством проема на повторяющихся по
длине станции и примыкающих друг к другу участках (рис. 15.8).
Длина участка L захватывает кольца проема шириной В и один пилон
шириной Ь. Работы выполняют в три этапа. Сначала разрабатывают
грунт в правой верхней части 1 прохода и бетонируют свод и верх-
нюю часть пилона I. После того, как уложенный бетон достигнет
75 /о проектной прочности, разрабатывают грунт в правой нижней
части 2 прохода и бетонируют пилон и часть обратного свода И- К
работам третьего этапа приступают только после того, как ранее уло-
женныи бетон достигнет 100 % проектной прочности На третьем эта-
пе разрабатывают сверху вниз левую часть 3 прохода на всю высоту
и бетонируют оставшиеся части верхнего и обратного сводов Ш-
462
Рис. 15.8. Порядок работ по
сооружению пилонов и
проходов пиленной станции с
обделкой из сборного
железобетона:
1.2.3 — этапы раскрытия
выработки; I, II, III—этапы
бетонирования обделки
Сооружение проходов из среднего в боковой тоннель в одном сече-
нии станции не допускается.
• Третья технологическая схема рациональна при сооружении пи-
лонных станций в полускальных грунтах различной степени трещино-
ватости (2 <f <5). В этом случае станция имеет сводчатую форму
поперечного сечения (см. рис. 5.22 и 5.23). В этих условиях тради-
ционная для пилонных станций очередность выполнения работ меня-
ется, так как до проходки станционных тоннелей в предварительно
пройденных штольнях необходимо частично или полностью соору
дить пилоны и проходы.
В том случае, если обделка станции состоит из чугунных тюбингов с
клинчатыми перемычками над проемами (см. рис. 5.22), сооружать стан-
цию начинают с проходки вдоль ее оси четырех штолен (рис. 15.9а). В
средних штольнях 3, пройденных навею длину проемной части станции,
устраивают основание пилонов и проемов в виде бетонного ростверка 4,
а в боковых штольнях 1 - опоры дая «олоо путевых тоннелей 2. Бетон
укладывают «на себя» после завершения проходки штолен. Затем прохо-
дят путевые тоннели станции, разрабатывая грунт до верхней отметки
ростверков Обделку сводов этих тоннелей монтируют из чугунных то-
бингоТых арок 5 опирая их на бетонные роотерки. Арки монтируют
иинговых арок э, ш стороны оси станции рамныетюбинги
тюбингоукладчиком,р и ц0Сле сооружения путевых тоннелей
6 когорОГ° ВКЛЮЧаеТ ТЬ' Пр°ема ‘
ведут проходку средн , х тоннелях разрабатывают до
обеих сторон. Затем груш в
463
отметки подошвы ростверков и бетонируют лотковую пишу конструкции
7. На заключительном этапе работ раскрывают проемы и бетонируют об-
делку проходов 8. Эти работы выполняют в последовательности, соответ-
ствующей способу опертого свода.
В том случае, если обделка станции выполняется из монолитного
бетона или железобетона, работы начинают с проходки вдоль оси
станции двух штолен (рис. 15.9 б). Высоту штолен 7 назначают таким
образом, чтобы в них разместились железобетонные аркады 2 проем-
ной части станции. После проходки штолен и устройства аркад начи-
нают проходку станционных тоннелей. Проходку всех трех тоннелей
ведут уступным способом. Высота уступа устанавливается на уровне
пят сводов путевых тоннелей. Вначале ведут проходку путевых тонне-
лей и бетонируют обделку сводов 3, опирая с одной стороны на
сооруженную аркаду, а с другой — на грунт. Затем проходят калот-
тную часть среднего тоннеля, опирая обделку свода 4 на аркады.
После завершения работ в калоттной части сначала в боковых, а
затем в среднем тоннелях завершают разработку грунта нижнего ус-
тупа и бетонируют обделку нижней части конструкции 5.
Приведенные организационно-технологические схемы сооружения
пилонных станций в полускальных и слабых скальных грунтах позво-
ляют использовать для разработки грунта проходческие комбайны со
стреловым рабочим органом и облегченные типы временной крепи из
набрызгбетона, анкеров и арок. Заметим, что из-за большой высоты
калотты целесообразно принимать комбайны, позволяющие вести
проходку в выработках 4,5 и 5,4 м, например комбайны типа 4ПП-2
или 4ПП-5, обеспечивающие разработку грунта с производительно-
стью до 20 м3/ч.
Разнообразие условий
строительства определило
большое число вариантов
конструктивного исполне-
соответственно способов их сооружения,
способов состоит в выполнении следую-
15.2. СООРУЖЕНИЕ
СТАНЦИЙ КОЛОННОГО
ТИПА
ния колонных станций и
Общая особенность этих
щих основных этапов работ- тоннелей станции с оставле-
1) проходка двух путевых (
нием целика грунта между ™^яХВДОль станции внутренних несу-
2) возведение в путевых т которых являются колонны;
щих конструкций, основным элементом
465
464
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 чис- |
ло различных по форме и материалу элементов. Поэтому последова-
тельность выполнения производственных операций при ее сооруже-
нии должна быть такой, чтобы обеспечить совместную работу всех
элементов конструкции как в поперечном, так и в продольном сече-
нии станции. Важным условием является также одновременное вклю-
чение в работу колонн, расположенных в одном поперечном сечении
станции. Кроме того, в процессе сооружения станции должны быть
сведены до минимума смещения опорных узлов в сопряжении обдел-
ки 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 последова-
тельности раскрытия выработок сохраняется. Сначала сооружают бо-
ковые тоннели с опережением забоев в 25-50 м, а затем средний
тоннель. Проходка боковых тоннелей не имеет каких-либо особенно-
стей и в зависимости от инженерно-геологических условий осуще- ;
ствляется способом сплошного забоя или пилот-тоннеля с разработ-
кой грунта отбойными молотками или буровзрывным способом.
Различны для каждого варианта станции способы возведения
внутренних несущих конструкций и сооружения среднего зала.
• Сооружение колонных станций с обделкой из монолитного
бетонами, железобетона (см. рис. 5.32). Колонные станции из мо-
нолитного бетона и железобетона сооружают в трещиноватых скаль-
ных грунтах с/ — 3-4. В основу технологии сооружения таких стан-
ций положены способы опертого свода и нижнего уступа. Грунт в
забоях разрабатывают буровзрывным способом или используют про-
ходческие комбайны со стреловым рабочим органом. В зависимости
от устойчивости грунта выработку крепят металлической арочной,
анкерной, набрызгбетонной или комбинированной крепью. Бетонные
работы ведут с применением инвентарных сборно-разборных опалу-
бок, пневмобетоноукладчиков или бетононасосов
Работы начинают с проходки боковых тоннелей станции и ведут в
следующем порядке (рис. 15.10). Вначале навею длину станции про-
ходят нижние транспортные штольни 1. В торцах тоннеля производят
рассечку штолен до проектного профиля и бетонируют обделку. Длину
466
Рис. 15.10. Последовательность
раскрытия выработки и возведения
конструкций станции колонного типа с
обделкой из монолитного бетона и
железобетона:
I — 9 — этапы разработки грунта:
I— VIII—этапы бетонирования
обделки
участка рассечки принимают рав-
ной 4—8 м. Работы ведут по спо-
собу опертого свода. После со-
оружения обделки на торцевых
участках тоннеля здесь устраива-
ют переподъем для доставки на
верхний горизонт крепежных ма-
териалов и арматурных каркасов.
Отсюда встречными забоями от-
дельными участками-кольцами по
длине тоннеля начинают проходку
калоттной части профиля 2 и бетонирование свода I. Длину этих уча-
стков целесообразно принять такой, чтобы на время выдержки бетона
в опалубке на участке, расположенном с одного торца станции, бри-
гада вела проходку очередного участка с другого торца станции.
Особенностью работ при проходке калоттной части профиля боко-
вого тоннеля станции является несимметричное сечение выработки, а
пои бетонировании свода-устройство железобетонного прогона
(оандбалки) со стороны среднего тоннеля. Разработанный грунт пода-
ют чепез сЬутэнели в вагонетки, расположенные в транспортной штоль-
не фуонели устраивают по мере продвижения забоя калотты.
После того как бетон свода достигнет 75 % проектной прочности,
разработке средней штроссы 3. Здесь появляется
можно при у ать более высокопроизводительные машины
возможность использ гпунта
к яния забоя и уборки грунс а.
для обурив ссы и у разрабатывают в шахматном порядке та-
Боковые штр°бы стороны среднего станционного тоннеля в
ким образом, J, ять грунт в местах установки колонн. В боковых
467
штроссах по мере разработки грунта с одной стороны тоннеля бето-
I пируют стены II. а с другой — фундаменты, подколенники IV н
I устанавливают колонны III. После установки колонн разрабатывают
I оставшиеся участки боковых штросс, устанавливают арматурные кар-
I касы, опалубку и бетонируют фундаменты балки, объединяющей
I опорные части колонн. Аналогичным образом сооружают второй
боковой тоннель с отставанием от первого на 50 м.
Средний станционный тоннель сооружают после того, как конст-
рукции боковых тоннелей будут возведены с обеих сторон на длину
!• не менее 30 м. Проходку среднего станционного тоннеля ведут уступ-
| ным способом. Калоттную часть б разрабатывают с двух торцов стан-
ции встречными забоями так же, как при проходке боковых тоннелей.
Грунт выдают по желобам через проемы, которые устраивают между
колоннами и грузят в составы, расположенные в боковых тоннелях.
Свод V бетонируют участками по 4—5 м, опирая на рандбалки боко-
вых тоннелей. Бетон транспортируют по боковым тоннелям и с помо-
щью пневмобетоноукладчиков или бетононасосов подают за опалуб-
ку. Бетоновод прокладывают в проемах между колоннами. Во время
выстойки бетона на одном конце станции на противоположном ее
конце ведут проходку.
После достижения бетоном свода необходимой прочности навею
длину станции разрабатывают уступ 7, используя высокопроизводи-
тельное буровое и породопогрузочное оборудование.
На заключительном этапе сооружения станции в боковых тоннелях
разрабатывают лотковую часть сечения 8 и бетонируют обратный свод
или плиту основания VI. С некоторым отставанием, которое опреде-,.
ляют в зависимости от инженерно-геологических условий, ведут ра-
боты по сооружению обратного свода или плиты основания VIIъ
среднем тоннеле.
• Сооружение колонных станций со сборной обделкой. В сла-
бых малоустойчивых грунтах станции колонного типа сооружают со
сборной обделкой. Особенность технологии сооружения таких стан-
ций определяется различным решением внутренних несущих конст-
рукций. Так, при сооружении колонной станции с прогонами внут-
ренние несущие конструкции возводят после проходки боковых
тоннелей или на некотором удалении от забоя. При сооружении ко-
лонной станции с клинчатыми перемычками внутренние несущие кон-
струкции являются составной частью обделки и поэтому их сооружа-
ют одновременно с монтажом обделки станционных тоннелей.
Технология сооружения колонных станций с прогонами пре-
468
дусматривает следующий состав и порядок работ (рис. 15.11). Боко-
вые тоннели станции сооружают на расстоянии В между их верти-
кальными осями, которое определяется конструктивными параметра-
ми станции. В процессе сооружения боковых тоннелей сохраняется
общее правило последовательности раскрытия выработок с опереже-
нием забоев в 25-30 м.
Проходка боковых тоннелей не имеет каких-либо особенностей и
в зависимости от инженерно-геологических условий осуществляется
на полное сечение или способом пилот-тоннеля. Особенности заклю-
чаются в монтаже обделки этих тон-
нелей. К ним относится постановка в
состав каждого кольца одного (или
как вариант двух) опорных фигурных
элементов 1 — тюбингов или блоков.
Эти элементы размещают в плоско-
сти будущего ряда колонн, образуя
опорные узлы для передачи на колон-
ны усилий от разомкнутых сводив*
боковых и среднего тоннелей. Поэто-
му при их монтаже необходима вы-
сокая степень точности (±15 мм).
Иногда вместо нижнего ряда фигур-
ных опорных элементов устраивают
продольные железобетонные ленточ-
ные фундаменты 6 (правая сторона
•„рис. 15.11 а).
По мере проходки на расстояние,
обеспечивающее необходимый фронт
работ (с отставанием от забоя на
30-40 м),приступают к монтажу про-
гонов и колонн (рис. 15.11 б). Состав
ипоследо^^^
„ий по их возведению зависят от кон
Хивного решения опорных уз-
л» При наличии “ ВЯЖН<!М 0П0₽"°М
., Последовательность сооружения станции колонного типа с
Рис. 1^- ' гслева от оси — с обратным сводом; справа от оси — с
прогон лотковой плитой)
469
узле фигурного тюбинга или блока вначале необходимо сооруди
нижний прогон 3. Затем монтируют верхний прогон 2, прикрепляя его
к верхним опорным элементам обделки, и устанавливают колонну 4
При железобетонном ленточном фундаменте б последовательность
операций может быть несколько изменена. Вначале монтируют верхний
прогон 2 с временной его поддержкой специальными приспособлени-
ями, а затем колонну 4, на которую опускают верхний прогон. Зазор
5, образующийся между прогоном и верхним опорным элементом,
заполняют специальной безусадочной смесью или фибробетоном.
Проходку среднего станционного тоннеля (рис. 15.11 в) в зависи-
мости от устойчивости грунтов ведут сплошным забоем или уступным
способом и разбирают элементы временного заполнения боковых тон-
нелей 7. Свод сооружают из чугунных или железобетонных тюбингов
либо из железобетонных блоков, используя специальные укладчики.
Грунт через проемы, образованные в результате разборки тюбингов
временного заполнения, транспортируют по откаточному пути, уложен-
ному в боковом тоннеле.
На следующем этапе (рис. 15.11 г) разрабатывают грунтвлоткеи
возводят обратный свод 8 или железобетонную плиту основания?.
Особенностью колонных станций из сборного железобетона, сооружа-
емых в плотных сухих глинах (см. рис. 5.34), является наличие верхнего
и нижнего шарниров в местах опирания разомкнутых колец обделки на
внутренние несущие конструкции. Работы в этом случае выполняютв
следующем порядке. С раскрытием забоя на полное сечение или спосо-
бом пилот-тоннеля ведут проходку боковых тоннелей заходками на одно
кольцо. Очередное кольцо железобетонной обделки (рис. 15.12d) монти-
руют станционным тюбингоукладчиком 1, начиная с фундаментного блока
3. В верхней части каждого кольца обделки со стороны станционного
тоннеля располагают опорный чугунный тюбинг 2.
По мере создания необходимого фронта работ (30-40 м) присту-
пают к устройству (бетонированию монолитного или монтажу сбор-
ного) нижнего прогона 5 (рис. 15.12 б). Предварительно по поверх-
ности фундаментных блоков 3 через выравнивающий слой
специальной безусадочной смеси устанавливают цилиндрический
шарнир 6. На прогон краном-укосиной ставят опорные башмаки,на
который с помощью специального подъемника 9 устанавливают сталь-
ные колонны 7 (масса 4,1 т) с ригелями 8 (масса 5 3 т)
Одновременно с установкой очередной колонны и ригеля с монтаж-
ной площадки, закрепленной на вспомогательной раме 10 безусадочной
смесью заполняют зазор между верхним цилиндрическим цилиндром
470
1
Рис. 15.12. Схема монтажа обделки (а) и внутренних несущих конструкций
(б) в путевом тоннеле станции колонного типа с прогонами
4 и опорными тюбингами и скрепляют ригель с ранее установленным
редняя скорость монтажа колонны сригелем —два комплекта в сутки’
После проходки боковых тоннелей и возведения в них внутренних
опорных конструкций приступают к сооружению среднего тоннеля
станции. До начала этих работ в боковых тоннелях должны бы™
установленывременныеинвентарныекрепления. Эти крепления пепе
двигают по мере продвижения забоя среднего тоннеля Г
Проходку среднего тоннеля станции ведут уступным способом
(рис. 15.13). С целью уменьшения осадок земной поверхности ппо
ходку ведут с устройством опережающего бетонного козырька Пос
ле того, как бетон опережающего козырька достигнет проектной
прочности, с выдвижных платформ тоннельного укладчика 1 пачпя
батывают грунт на заходку I в пределах верхней части зала
« 4,8 м) и монтируют верхний свод.
В случае если средний свод собирают из блоков сплошного се
чения, не имеющих торцовых связей, для его монтажа используют
специальный дуговой блокоукладчик БКС-1, а включение свола в
работу осуществляется плоскими гидравлическими домкр’Х
вмонтированными в замковый блок «^мкрашми,
Побужу разработанного грунта производят породопогрузочной
машиной ковшового типа 2 на поперечный тпантпоптДТ
образованный частично разобранными тобингами заполнения’
471
по лотку выдают в боковой тоннель. Тюбинги, сухую смесь и другие
материалы подвозят по боковому тоннелю и электрической талью
через проем подают в средний тоннель, откуда кран-балкой их транс-
портируют на верхний уступ.
Нижний уступ высотой h2 разрабатывают проходческим комбай-
ном или тоннельным экскаватором на расстоянии 20-25 м от забоя.
Грунт через поперечный транспортер выдают в боковой тоннель в
полностью раскрытые проемы. После того, как будет разработан грунт
в лотке, монтируют обратный свод, и, немедленно вводят его в рабо-
ту, разжимая гидроцилиндрами в фундаментные блоки обделки.
Технология сооружения колонных станций с клинчатыми пе-
ремычками с обделкой из чугунных тюбингов основана на поточной
схеме сооружения станции, при применении которой работы по мон-
тажу внутренних несущих конструкций после проходки боковых тон-
нелей полностью исключены.
Сооружение станции начинают с проходки боковых тоннелей на
полное сечение или способом пилот-тоннеля. На рис. 15.14а показа-
на схема сооружения путевого тоннеля станции, расположенной в
слабых скальных грунтах (разрушенные доломиты, слабые мергели).
Грунт разрабатывают на полное сечение буро-взрывным способом
заходками на два кольца (1,5 м). Лоб забоя крепят досками, которые
распирают на горизонтально установленные трубы 1, расположенные
в несколько ярусов. Монтаж обделки ведут станционным тюбинго-
укладчиком 3. Тюбинги проемных колец укладывают снизу вверх
симметрично относительно оси тоннеля. Со стороны среднего зала
станции усиленные опорные тюбинги нижнего ряда 6, образующие
основание проема, смещают вдоль оси станции на половину ширины
кольца Эти смещенные тюбинги образуют и основание колонн, рав-
номерно передавая нагрузку на разомкнутые кольца. На них уклады-
вают тюбинги временного заполнения 5, а затем фасонные тюбинги 4,
образующие верхнюю клинчатую перемычку. В местах установки
и у заХОдку увеличивают до трех колец. Стальные колонны 2,
колонн ветвей, устанавливают одновременно с монтажом
Т\ки в этом сечении. Очередность монтажа элементов обделки на
°бД участке показана на схеме римскими цифрами (рис.15.14 б).
ЭТ°Общий вид обделки бокового тоннеля колонной станции с клин-
ки перемычками до демонтажа тюбингов временного заполнения
показан на рис. 15.15.
Средний зал станции сооружают после проходки боковых тонне-
леЙФиС-15.16). Грунт разрабатывают также буровзрывным спосо-
473
472
a
Рис. 15.14. Схема сооружения путевого тоннеля колонной станции с клинчатыми перемычками (а)
последовательность монтажа кольца с колонной (б)
474
Рис. 15.15 Общий вид сооружения бокового (а) и среднего (б) тоннеля
колонной станции с чугунной тюбинговой обделкой:
1 — стальные колонны; 2—тюбинги временного заполнения; 3_
клинчатые перемычки
бои. Проходку ведут сплошным забоем заходками на одно-два коль
ца с креплением забоя сплошными трубами 1. Для того чтобы не
повредить обделку боковых тоннелей, грунт в зоне 1 м от нее дора-
батывают отбойными молотками. После уборки грунта станционным
укладчиком 3 монтируют обделку тоннеля. Вначале монтируют тю-
бинги обратного свода от пят к центру. При этом тюбинги, примыка-
ющие к обделке боковых тоннелей и образующие вместе с ней ос-
нование колонн, укладывают со смещением вдоль оси станции на
половину ширины кольца. После замыкания обратного свода присту
паютк возведению верхнего. м ф
Монтаж каждой арки верхнего свода начинают с установки в ее
дадаании фасонных тюбингов, образующих клинчатую перемычку
После сооружения среднего тоннеля станции демонт„ру^т тХ
475
Рис. 15.16. Схема сооружения среднего тоннеля колонной станции с клинчатыми перемычками:
- стальные трубы; 2 — затяжка из досок; 3 — станционный укладчик; 4 — породопогрузочная машина; J
тележка для чеканочных работ; б-------------вентиляционная труба; 7-----------аппарат для контрольного нагнетания
476
ги временного заполнения боковых тоннелей, освобождая проходы.
Образовавшиеся в верхней части проходов зазоры между клинчаты-
ми перемычками среднего и боковых тоннелей перекрывают стальны-
ми листами, закрепляя их на торцовых ребрах фасонных тюбингов
перемычки. Со стороны, обращенной к грунту, к этим листам прива-
ривают арматурные стержни (анкеры). В образовавшееся простран-
ство нагнетают цементно-песчаный раствор.
В нижней части прохода сооружают железобетонную плиту, объе-
диняющую разомкнутые кольца боковых и среднего тоннелей.
ОДНО«%ТаЕ™х ^большой, пролета
иднисвиДЧАТЫХ станционного тоннеля одно-
СТАНЦИИ сводчатые станции сооружа-
крытием выработай по частям. В зависимости от инжен^но-геологачес-
ких условии и конструктивных особенностей обделки используют схему
уступного способа или способа опорного ядра. Для временного креп-
ления применяют металлические арки, анкеры или набрызгбетон
Односводчатую станцию с обделкой из монолитного бетона или
железобетона целесообразно сооружать способом опорного ядра
(рис. 15.17). Вначале проходят боковые штольни 1 и бетонируют сте-
ны 2. Затем раскрывают калотту 3 и сооружают свод 4. В устойчивых
скальных грунтах калотту проходят вдоль тоннеля на все сечение и
вслед за передвижением забоя бетонируют свод обделки. В сильнот-
рещиноватых скальных грунтах свод следует сооружать по кольце-
вой схеме. Для этого калотту разрабатывают из верхней транспортной
штольни 3, поперек тоннеля от стены к стене прорезями шириной до
6 м и бетонируют в этих прорезях свод отдельными полосами.
На рис. 15.18 приведена схема сооружения односводчатой станции
большого поперечного сечения в скальных грунтах. Такая последова-
тельность выполнения работ была принята при сооружении двухярус-
ной односводчатой станции метрополитена в г. Сянган (Гонконг). Со-
оружение станции начали с проходки наклонных подходных выработок
из камеры съездов в калоттную часть сечения станции Калотту пас
крыли в два приема: вначале боковые части, а затем центральную
Кровлю забоя крепили комбинированной крепью из железобетонных
анкеров и набрызгбетона. В зависимости от устойчивости выработки
анкфы длиной от 3 до 9 метров устанавливали с шагом 1,5x1,5 или
2,0x2,0 метра. Толщина набрызгбетона составляла 754-100 мм. ’
477
Рис. 15.17. Последовательность
раскрытия выработки (1, 3,5) и
возведения обделки (2, 4, 6) при
сооружении односводчатой
станции в скальных грунтах:
1 — проходка боковой штольни;
2 — бетонирование стен; 3—
раскрытие калотты; 4 — бето-
нирование свода; 5 —
разработка ядра; 6 —
бетонирование плиты
основания
Рис. 15.18. Последовательность
раскрытия выработки (1-8) и
бетонирования обделки (9—12)
при сооружении односводчатой
станции большого сечения в
скальных грунтах
Нижнюю часть сечения разрабатывали в три уступа — каждый от
стен к центру. Стены крепили также железобетонными анкерами дли-
ной 3+5 метров с набрызгбетоном толщиной 50+75 мм. Комбиниро-
ванная крепь станции была рассчитана как на временные, так и на
постоянные нагрузки. Однако, для обеспечения водонепроницаемости
конструкции и архитектурного оформления станционных залов после
завершения проходческих работ возвели обделку из монолитного
бетона. Бетонирование вели снизу вверх: вначале устроили лотковую
плиту, затем стены и плиту межъярусного перекрытия и, в после-
днюю очередь, свод станции.
В последние годы пои стлпитрт
скальных и слабых скальных ЬСТВе станций метрополитенов в полу-
стрийский способ соооуження?УНТаХ п„олучил Распространение новоав-
выработка эллиптического п °ННелей большого сечения: станционная
очертания раскрывается на все сечение ус-
478
тупным забоем с комбинированной крепью из набрызгбетона, анкеров и
арок. Эту крепь сразу после раскрытия выработки на полное сечение
усиливают обделкой из монолитного бетона.
Технология сооружения односводчатой станции с шарнирными
сводами из железобетонных блоков (см.рис. 5.42) в слабых скальных
грунтах и твердых глинах основывается на классическом горном спо-
собе опорного ядра и слагается из следующих основных процессов
(рис. 15.19): I— проходка опорных тоннелей; II—возведение опор
свода; III — проходка калоттной прорези с возведением сборного сво-
да; IV—разработка ядра; V — сооружение обратного свода.
На первом этапе сооружения станции — проходке опорных тонне-
лей — возможны различные варианты производства работ. Так, при
круговом очертании опорных тоннелей со сборной обделкой проходку
их можно вести с помощью тюбинго- или блокоукладчика. Первые
кольца опорных тоннелей раскрывают из штольни, пройденной от ство-
ла. Если же проходку примыка-
ющих к станции перегонных
тоннелей вели также с помощью
укладчика обделки, то в месте
примыкания перегонных тоннелей
к станции устраивают специальные
камеры. В этих камерах укладчик
сдвигают с оси перегонного тон-
неля на ось опорного. Заметим,
что такой способ ограничивает
скорость проходки опорных тон-
нелей, так как связан с большими
трудозатратами из-за ручной раз-
работки грунта. Поэтому в опреде-
ленных условиях строительства
может оказаться целесообразным
сооружать опорные тоннели меха-
низированным щитом, идущим по
трассе перегонного тоннеля. Одна-
ко при сквозной проходке меха-
Рис. 15-19. Последовательность
сооружения односводчатой
станции в слабых грунтах
479
визированными щитами через односводчатую станцию возникают
ределенные затруднения из-за того, что оси опорных и перегонных
тоннелей не совпадают ни в плане, ни в профиле. Поэтому на подходах
к станции щит необходимо выводить на ось станционного тоннеля по
плавным вертикальным и горизонтальным кривым, а за пределами
станции возвращать на ось перегонных тоннелей. Обделку на этих
участках перехода длиной до 30 м затем необходимо перебрать, что
является весьма трудоемкой операцией.
Иной вариант производства работ при проходке опорных тоннелей
возможен в случае, когда очертание и размеры опорных тоннелей
станции не совпадают с перегонными (см. рис. 5.44). В этом случае
следует рассмотреть вариант проходки опорных тоннелей с механизи-
рованной разработкой грунта комбайнами со стреловым исполнитель-
ным органом (типа 4П или ГПКС). Такими комбайнами можно прой-
ти выработки различной формы — от прямоугольной и
трапецеидальной до арочной и круглой — с размерами сечений от 6-
8 до 25-36 м2 при работе с одного положения комбайна. Стоимость
проходки комбайном дешевле, чем механизированным щитовым ком-
плексом. Комбайн в течение нескольких смен может быть смонтиро-
ван в подходной выработке вблизи опорного тоннеля, при этом не
требуется устройство каких-либо специальных камер. Производитель-
ность комбайнов при разработке грунтов крепостью /= 1,5+2
составляет около 20 м3/ч. Механизированная разработка породы ком-
байном хорошо сочетается с устройством временной крепи из
набрызгбетона. Обладая технологическими и технико-экономически-
ми преимуществами, такая крепь толщиной до 10-15 см обеспечи-
вает надежную устойчивость выработки до возведения в ней бетон-
ных опор.
После проходки опорных тоннелей приступают ко второму этапу
работ возведению опор сводов. Опоры сводов бетонируйте
помощью комплекса передвижной металлической опалубки «на
себя». Бетон за опалубку подают бетононасосом или пневмобетоно-
укладчиком по бетоноводам. Перед бетонированием каждой заходим
должны быть установлены арматурные сетки и закладные элементы
в стене будущей опоры. Устойчивый темп бетонирования опор,РаС’
положенных в тоннеле кругового очертания диаметром 5,5 м, со-
ставляет 50-60 м в месяц.
Наиболее ответственным является третий этап работ — проход
калотгнои прорези с возведением верхнего свода станции. Рабо*
ведут в следующем порядке. В плоскости торцовой стены станции по
480
контуру будущего свода из опорных тоннелей проходят криволиней-
ную штольню одновременно с двух сторон. Размеры штольни опре-
деляются размерами оборудования, применяемого для разработки
грунта в калоттной прорези и возведения верхнего свода: при
немеханизированной разработке грунта в штольне монтируют дуговой
блокоукладчик, а при механизированной — проходческий агрегат.
Под защитой крепления штольни возводят первые арки свода, затем
ведут проходку калоттной прорези наступающим забоем.
При разработке грунта калоттной прорези вручную (отбойными
молотками) забой разрабатывают от центра к опорным тоннелям на
заходку, кратную ширине блока обделки, и закрепляют инвентарной
временной крепью. Арки свода монтируют с помощью дугового
блокоукладчика. При механизированной разработке грунта использу-
ют специальные агрегаты, оснащенные механизмами как для резания
грунта, так и для укладки блоков.
Например, в грунтах с коэффициентом крепости до/= 4 применяют
агрегат АМК-1 или его модификацию AMIII (рис. 15.20). Последний
отличается наличием шандор для крепления кровли в забое калотты.
Агрегат АМТТТ представляет собой криволинейную металлическую фер-
Рис 15.20. Схема проходки калоттной прорези и возведения свода
механизированным агрегатом А МШ:
j__каретки с прорезающим органом; 2 — крепь шандорная; 3 —
блокоукладчик; 4—передвижная платформа; 5—монтажная тележка
481
му-блокоукладчик 3 с шандорной арочной крепью 2. БлокоукладЧик
оснащен каретками 1 с породоразрабатывающими рабочими оргаНами
__фрезами. Ферма передвигается по подкрановым путям, расположен-
ным в опорных тоннелях станции. В нерабочем положении фрезы рад.
мещаются в габаритах опорных тоннелей. На передвижной платформе
4 расположены пульт управления и нагнетатель раствора в плоские
гидравлические домкраты замковых блоков обделки.
До начала разработки грунта калоттной прорези со специальных
тележек 5 разбирают блоки верхней части обделки опорных тоннелей.
Калоттную прорезь разрабатывают на высоту й, = 3,3 м заходками по
0,5 м (на одну арку свода) одновременно обеими фрезами с двух
сторон в направлении от опорных тоннелей к шелыге свода. После
разработки калоттной прорези на одну заходку каретки устанавлива-
ют в исходное положение в опорных тоннелях и разрабатывают грунт
на вторую заходку, освобождая, таким образом, пространство для
монтажа двух колец свода.
Время разработки грунта в забое с выдвижением шандорной кре-
пи составляет 3,5+4 ч. Разборка обделки опорного тоннеля занимает
1+1,5 ч.
Работы по монтажу каждой арки верхнего свода начинают после
передвижки блокоукладчика в разработанное пространство и его рас-
крепления. На это уходит полчаса. Блоки подают на блоковозахпо
одному из опорных тоннелей, поднимают и перемещают по рольгангу
нижнего пояса укладчика до оси свода, откуда подъемной площад-
кой подают на верхний монтажный пояс. С помощью специальной
каретки блоки поочередно укладывают по металлической опорной
конструкции вправо и влево, от пят свода к замку. Последним уста-
навливают замковый блок с двумя плоскими гидравлическими дом-
кратами Фрейсине.
Гидравлический домкрат 3 (рис. 15.21) представляет собой плос-
кую цилиндрическую емкость из листовой стали с диаметром осно-
ванияi D - 400+450 мм. Два таких домкрата, вмонтированные в зам-
ковый блок 1, при его изготовлении делят этот блок на три элемента,
соединенные перемычками. Обжатие смонтированной арки сводив
грунт производят, нагнетая цементный раствор в плоские гидравли-
ческие домкраты через патрубок 5 (рис.15.21 б). В результате этого
цилиндр увеличивается в объеме и, разрывая перемычки, раздвигает
элементы замкового блока, а с ними и блоки свода 2 на величину*
Когда этот зазор достигает 80^85 мм, патрубок 5 перекрывают,"
раствор в емкости затвердевает. В результате этого между элемента-
482
Рис. 15.21. Схема разжатия арки плоскими домкратами,
вмонтированными в замковый блок:
а — блок до разжатия; б—блок после разжатия одного домкрата;
1 — замковый блок с домкратами; 2—блок свода, смежный с замковым; 3
— плоский домкрат до разжатия; 4—домкрат после
нагнетания в него цементного раствора; 5—патрубок для нагнетания
раствора; 6—трубка для выпуска из домкратов воздуха; 7—
винипластовая прокладка между блоками
ми замкового блока образуется сталебетонный вкладыш-распорка.
Наличие в распорном блоке двух домкратов позволяет производить
обжатие арки в два этапа. Включением первого домкрата осуществ-
ляется предварительное обжатие при давлении 10+12 МПа для замы-
кания арки и ликвидации начальных зазоров в стыках. Вслед за этим
при наличии пустот и отслоений за блоки нагнетают цементно-песча-
ный раствор. После твердения раствора первичного нагнетания (не
ранее чем через 2 ч) разжимают вторую от забоя арку свода вторым
домкратом замкового блока при давлении 22 МПа. При этом проис-
ходит окончательное обжатие арки в грунт с усилием до 34 О3 кН
(300 тс) при ширине арок 0,5 м.
Распор свода в грунт непосредственно'после монтажа препятствует
смещению контура выработки. Величину усилия разжатия можно регу-
лировать в зависимости от конкретных условий строительства, добива-
ясь стабилизации горного давления и уменьшения осадок поверхности.
483
Время на монтаж двух арок свода с разжатием составляет 2,5 часа
Таким образом, темпы сооружения верхнего свода станции в тверДЫх
глинах с механизированной разработкой грунта в калоттной прорези
составляют 2-5-2,5 м в сутки. С отставанием от забоя на 10-45 м про-
изводят контрольное нагнетание за обделку и чеканку швов.
После того, как свод будет сооружен на участке не менее 25 м
сооружают торцовую стенку станции в пределах криволинейной
штольни.
Четвертый и пятый этапы работ — разработку ядра и сооружение
обратного свода станции — выполняют по последовательной или па-
раллельной схеме. При последовательной схеме разработку ядрам
возведение обратного свода выполняют после того, как будет возве-
ден свод на всей длине станции. При параллельной схеме (рис.15.22)
грунт в ядре сечения разрабатывают одновременно с сооружением
верхнего свода на расстоянии 30-5-40 м от забоя калотты, разбивают
блоки обделки опорных тоннелей и ведут монтаж обратного свода.
Уступ разрабатывают в два яруса высотой h2 ~1 м и h3 ~ 3 м на уча-
стке 15-5-20 м электрическим экскаватором, оборудованным обратной
лопатой с ковшом активного действия (с пневматическими зубьями).
Слой в 20-5-30 см по подошве обратного свода дорабатывают отбой-
ными молотками. Грунт грузят в бункер транспортера и далее в
вагонетки состава, расположенного в опорном тоннеле.
С незначительным отставанием, обеспечивающим устойчивое
положение опор, кран-балкой монтируют очередную арку обрат-
ного свода. Блоки устанавливают в направлении от опорных узлов
к центру поочередно с правой и левой стороны и разжимают к
опорам гидравлическими домкратами. После разжатия арки уста-
навливают вкладыши, вынимают домкраты и омоноличивают стык.
Обратный свод может быть сооружен из монолитного железобето-
на или бетона.
При сооружении станции в скальных грунтах с коэффициентом
крепости не более/= 6 для сооружения свода станции используют
механизированный комплекс КМ-300 (рис. 15.23). Грунт ядра в этом
случае целесообразно разрабатывать с помощью проходческого ком-
байна со стреловым рабочим органом.
В трещиноватых скальных грунтах с коэффициентом крепости
J ~ грУнт разрабатывают буровзрывным способом, разрушая его
мелкошпуровыми зарядами. Для сооружения верхнего свода исполь-
зуют специальный укладчик УСО-1, оборудованный подъемным ко-
зырьком для защиты от взрыва (рис. 15.24).
484
3
о
К
о
Cl
С
ь;
о
5
ч
3
«о
О
о
со
калоттной прорези высотой h, с возведением сборного свода; III — участок разработки ядра и
лотка; IV — участок доработки грунта в лотке вручную; V — участок возведения обратного
свода; VI — участок укладки монолитного бетона и монтажа платформы; 1 — агрегат АМК-1;
2 — монорельс; 3 — экскаватор; 4 — транспортер; 5 — кран-балка; 6 — вагонетка
485
Рис. 15.23. Механизированный комплекс КМ-300 для проходки калоттной
прорези односводчатых станций:
1 — комбайны К-300 со шнековым рабочим органом; 2 — крепь
механизированная; 3 — вагонетка; 4 — блокоукладчик свода
Рис. 15.24. Укладчик свода односводчатых станций УСО-1:
1 металлоконструкция; 2 — подъемные козырьки; 3 — блокоукладчик; 4
ходовая часть
ГЛАВА 16
СООРУЖЕНИЕ СТАНЦИЙ
ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ
16.1. ОСОБЕННОСТИ
ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТ
Открытым способом стан-
ции метрополитена соору-
жают, как правило, на лини-
ях мелкого заложения. Сущ-
ность способа заключается в том, что при сооружении станции
все технологические операции или большую их часть выполняют
непосредственно с поверхности земли, отрывая котлован или си-
стему траншей, с последующей обратной засыпкой готового со-
оружения. Сооружение станционных комплексов в открытых кот-
лованах исключает специфически трудоемкие процессы, присущие
подземному строительству. Строители имеют возможность ис-
пользовать высокопроизводительные машины и оборудование,
широко внедряют крупноблочные сборные железобетонные кон-
струкции и обделки из монолитного бетона, применяя современ-
ное бетоноукладочное оборудование, самоходные опалубки, ар-
мокаркасы и армоблоки заводского изготовления. Все это при
практически неограниченном фронте работ позволяет существен-
но повысить темпы строительства по сравнению с закрытым спо-
собом Вместе с тем на период строительства занимаются тысячи
квадратных метров дефицитной городской площади, нарушается
квадратных метров дт зачастую возникает необходи-
движение наземного тр количества подземных коммуника-
мость перекладки ооль оженных в зоне строительства зда-
ций, а иногда и сноса Р аТИВН0 влияющие на нормальные
ний. Все эти обстоятелЬ оЛЖНЫ быть проанализированы и учте-
условия жизни города, ^нИзаЦИ0Нно-технологических вопросов
ны при решении °рт к0Мдлекса открытым способом. Осо-
строительства стаНЦИ°оосам следует уделять при расположении
бое внимание этим р айоНах города с плотной застройкой,
станций в центра®® {1омМуНикаций и напряженными транс-
густой сетью подзем
портными магистрал свободной от застройки территории и воз-
При наличии Д^ ^оргных магистралей на соседние улицы стан-
можносги переноса^ цельно вскрытого котлована (рис. 16.1).
циювозводетнадне^но.геологических условий котлован устраи-
В зависимости от
Рис. 16.1. Сооружение станции
метрополитена в открытом
котловане:
1 — крепление котлована; 2_
конструкция; 3—гидроизоляция; 4
обратная засыпка конструкции
вают с естественными откосами или с вертикальными стенами со спе-
циальным креплением. В сложных инженерно-геологических условиях
при расположении станции в непосредственной близости от зданий, а
также в условиях интенсивного уличного движения, прерывать которое
на длительный период нерационально или невозможно, состав и поря-
док выполнения работ могут быть изменены. Вначале возводят наруж-
ные стены и внутренние опорные конструкции будущей станции (про-
межуточные стены с проемами, колонны и т. п.), используя метод
«стена в грунте», буронабивные сваи и сваи-оболочки. Затем с повер-
хности земли между наружными стенами станции частично вскрывают
котлован, устраивают перекрытие, производят обратную засыпку грун-
та и восстанавливают дорожное покрытие. Последующие работы по
сооружению станции продолжают под защитой перекрытия. Это позво-
ляет быстро восстановить движение транспорта над строящейся станци-
ей. По такой схеме в слабых грунтах сооружают многоярусные стан-
ции метрополитена (рис. 16.2).
При сооружении многоярусных станций грунт под перекрытием
разрабатывают последовательно сверху вниз. Межъярусные пере-
крытия возводят либо сверху вниз по мере разработки грунта, либо
У»
Рис. 16.2. Сооружение станций
метрополитена полузакрытым
способом:
1 — стены в грунте; 2 —
перекрытие станции; 3 —
буронабивные сваи; 4 —
межъярусные перекрытия
488
зу вверх после завершения земляных работ. В первом случае
после разработки грунта на высоту каждого яруса сразу же воз-
водят межъярусные перекрытия, которые служат распорками,
обеспечивающими устойчивость стен. Во втором случае одновре-
менно с разработкой грунта производят крепление стен, как при
котлованном способе работ.
При выборе того или иного способа производства работ и обосно-
вании технологии строительства следует иметь в виду, что простей-
шим и самым экономичным в настоящее время является котлованный
способ работ со вскрытием котлованов с откосами. Однако в связи
со значительными размерами станционных конструкций при этом
способе требуется значительная площадь для строящегося сооруже-
ния, Поэтому в условиях плотной застройки центральных районов
города устраивают котлованы с вертикальными стенами, закреплен-
ными металлическими сваями или железобетонными конструкциями,
возведенными способом «стена в грунте» или секущихся свай.
Поскольку станции сооружают со вскрытием земной поверхно-
сти, место расположения строительной площадки выбирают на
свободной от городской застройки территории, стремясь возмож-
но меньше стеснить сложившиеся условия жизни города. Длину
рабочей зоны принимают исходя из объемно-планировочного ре-
шения станционного комплекса. При последовательной схемераз
мещения всех сооружений станционного комплекса длина работ _
зоны достигает 300 метров. Ширину рабочей зоны назшча
зависимости от ширины котлована и размеров в планеv4TeHa
щих к вестибюлю входов и выходов. Должна быть
потребность в дополнительной территории' Орудования,
алов, конструкций, сваебойного и земл®Р_ гоунтоуплотняющих
козлового, гусеничных и стреловых кран и’ ужений.
катков ит, п.,а также временных здан _0ЙСГвайж>йплрщадки
В районах новостроек выбор ^ободныенезастроен-
не вызывает затруднений,Т=л*^**““*
ные территории. Это позволяет ^^лгоТОВИТеяьнь1Х работ по переносу
ного транспорта, сократить объем п0^д_шуяпийПри устройстве стро-
инженерных сетей и подземных ком_ у озасГроенньрсрайонахгррода
ительных площадок в
возникает необходимость часпдагЯ W . индасйВ№го потока
как правило, главной мв^^^Урд^е/малОприспоеобленныедля
транспорта перешк>чаег»да^^^няюгея работы по переносу
тоулицы.ВцетральиькР»1-49"
густой сети подземных коммуникаций. Подземные коммунист. !
залегающие на небольшой глубине от поверхности земли и пересе-
кающие станцию, вначале вскрывают и заключают в защитный ко
жух, а затем по мере разработки котлована подвешивают наврем^,
ных опорах. Для этой цели используют крепление котлована 5
(расстрелы), транспортные мосты и т.п. Залегающие более глубоко !
и проходящие перпендикулярно оси станции подземные коммуняка- I
ции могут быть переложены под конструкцию или перенесенье
сторону. В центральных районах иногда приходится укреплять фу.
даменты близко расположенных зданий и различного родасооруже.
ний, сносить ветхие здания и т.п.
Строительство станции метрополитена открытым способом ведут
по прогрессивной технологии — поточным методом. На участке про-
тяженностью 1004-120 м производят работы в последовательности и
объемах, охватывающих весь цикл — от разработки и крепления
котлована, возведения и гидроизоляции конструкций до обратной
засыпки сооружения и устройства подводящих инженерных сетей.
Отдельные технологические операции выполняют на захватках дайной
не менее 6 метров. Фронт работ продвигается по оси станционного
комплекса от одного конца к другому. Во главе строительного потока
идут подготовительные работы, включающие усиление фундаментов
зданий, перекладку или подвеску подземных коммуникаций и назем-
ных транспортных линий, искусственное водопонижение или замора-
живание неустойчивых водонасыщенных грунтов. Следом за подго-
товительными выполняются основные работы: разработка и крепление
котлована, возведение конструкций, гидроизоляция и обратная засып-
ка грунтом, уплотнение, планировка и восстановление дорожного
покрытия и благоустройство территории. Перед монтажом перекрытий
выполняют все трудоемкие процессы по монтажу внутристанционньк
обустройств, связанные с использованием кранового оборудования.
Применение при строительстве станций поточного метода, осно-
ванного на равномерности и непрерывности технологического цикла,
позволяет максимально использовать крановое оборудование, добить-
ся значительной экономии металлопроката от оборота металлических
элементов закрепления котлована. При поточном методе организации
работ снижаются непроизводительные затраты на перевозку разраба-
тываемого грунта в отвал, так как его используют для обратной за-
сыпки. При этом резко сокращается потребность в автотранспорте.
Если же станция располагается на площади или на магистрали с
интенсивным движением, строительство ведут поэтапно на отдельна»
490
участках. Длину таких участков и очередность их сооружения опре-
деляют из условия минимального стеснения уличного движения. В
соответствии с принятым способом производства работ выбирают
строительные машины, оборудование и механизмы и составляют схе-
му их расстановки на строительной площадке.
16.2. КРЕПЛЕНИЕ
КОТЛОВАНОВ
И РАЗРАБОТКА ГРУНТА
Для таких крупных под-
земных сооружений, как
станции метрополитена, не-
обходимы котлованы с
весьма значительными раз-
мерами сечения. Глубина котлована определяется глубиной заложе-
ния верха перекрытия станции, ее конструктивным типом и высотой
поперечного сечения.
Большинство станций сооружают в котлованах глубиной КБ-12 м,
а иногда (объединенные пересадочные станции) до 20 м и более.
Ширину котлована принимают в зависимости от ширины возводимой
конструкции и ев материала. При сборных или монолитных конст-
рукциях гидроизоляцию которых выполняют с наружной стороны,
между стенами конструкции и креплением котлована необходимо пре-
дусмотреть рабочее пространство шириной 1,2-1,5м.
Способы крепления котлованов весьма разнообразны и зависят от
конструктивного решения станции, инженерно-геологических и гра-
достроительных условий. Немаловажную роль играет и техническая
оснащенность подразделения, ведущего строительство станции.
R б 161 приведены способы крепления котлованов по харак-
трпи Jm признакам: деформируемости под нагрузкой, водонепроница-
I ерным F жности использования в качестве элемента постоянной
потребности в дополнительном креплении.
конструлц ’сюие сваи для крепления стен котлована в зависимости
^еТ рины и глубины выполняют из двутавров от № 30 до № 55.
от его шир но щаг CBaft в зависимости от глубины котлована Н,
Ориентир ег0 прения грунта <р и числа ярусов расстрелов можно
угла ВНУТР по ноМОГрамме (рис. 16.3). Между сваями устанавливают
опрел651 и,* доСОК, железобетонные плиты или наносят набрызгбетон.
затяжку додземных коммуникаций, оставшиеся в грунте (метал-
Всеэлем кабели и др.) в местах забивки свай, необходимо
ЛИЧббрать, вскрыв эти места шурфами.
491
Способы крепления котлованов Tn^,.,n 1 jдолина Jo. J г~ У слов ия пр именем ия В грунтах нормальной влажности до дна котлована при невозможности устроить откос; в водонасыщенных грунтах с применением искусственного водопонижения В водонасыщенных и однородных неустойчивых грунтах при невозможно- сти обеспечить водопонижение и при наличии водоупора В стесненных условиях при застройке вблизи ограждения; в неблагоприятных грунтовых условиях при высоком уровне вол В ЬмДинасыщепных разнородных неустойчивых грунтах при невозможности водопонижения или забивки шпунта 5 & Ё о S Ё S h I и х 2 * S “ « о 5 5 а § н I g § о <3 О О * ggg ёе w 2 2 о о О - i 5 £ Ч g s со § a ? О, S 2 « ч a о а . и о Й ю е 1 и° £ % *" * I § М - Е VO 3 0 х о 5 Е Q, О 0 0 о а ч ~ Е к-
Дополнительное крепление Расстрелы или анкер ы Расстрелы, анкеры Анкеры 1 Отсутствует Анкеры или ] расстрелы при i глу бине котлов ана i -выше 5 м л к Отсутствует |£
Вид ограждения Характеристика ограждения металлические забивные сваи- ское свайное балки двутаврового сечения с 1 закладными досками j металлический забивной шпунт с конопаткой зазоров, заглуб- ляемый в водоупор (Ограждение из Бетонные соприкасающиеся или буронабивных свай секущиеся армированные сваи льдогрунтовое ограждение вдоль искусственным котлована, образованное с ^замораживанием помощью замораживающих скважин, заглубленных в водоупор «Стена и rnvtmiv. L г; сплошная железобетонная стена толщиной 0,6-? 1 м, монолитная j или сборная, возводимая в тран- ; шее под бентонитовой ( . су спензией Нагельнпр _ _1_ (степжненлр'» VMa арматурных стержней, ( (.стержневое) введенных в грунт; по контуру — крепление гибкая армированная оболочка из L- набрызгбетона
Рис. 16.3. Номограмма для определения шага металлических свай
В качестве сваебойного оборудования используют дизель-молоты
вибропогружатели или вибромолоты. Сваи забивают до отметки рас ’
положенной на 4+5 м ниже дна котлована. Поэтому в большинстве
случаев их длина по проекту превосходит длину стандартного прока-
та и сваи приходится наращивать. Для этого конец сваи оставляют
над землей на Ы,5 м, приваривают к ней двутавровую балку недо-
стающей длины и добивают сваю до проектной отметки.
Большая длина свай приводит к значительному отклонению их от
вертикального положения. Требования же качества крепления огра-
ничивают предельное отклонение сваи на уровне дна котлована до
150 мм. Поэтому при устройстве свайной крепи глубоких котлованов
перед забивкой свай производят бурение лидерных скважин. Бурение
лидерных скважин следует предусматривать также и в зимнее время
при значительном (на 1 м и более) сезонном промерзании грунта.
Расстояние от места забивки свай до расположения действующих
коммуникаций (газопроводов, водопроводов, канализаций и т. д.)
должно быть не менее 3-х, а в зимний период — не менее 5 метров.
В тех случаях, когда необходимо избежать шума и вибрации, сваи не
забивают. Их устанавливают в заранее пробуренные скважины и зак-
репляют в нижней части (до уровня дна котлована) бетоном. Про-
странство между стенами скважины и сваей засыпают песком.
Железобетонные ограждения наиболее эффективны и экономичны
в том случае, если они являются одновременно несущими конструк-
циями станции или включаются в состав этих конструкций.
493
492
1 :
>н
Э(
•L
U
)
стен котлованов из железобетонных буронабивных
Ограждение азличные технологии. По одной из них
сваи устраивают пробуривают скважины диаметром до
вначале с шаг0^ ’ ' ’ нИХ стаЛьные обсадные трубы, затем опус-
0 8^1 м и устава начинают укладывать бетонную смесь,
кают арматурны= каПо другой _ бурение про&
постепенно 1ВВЛ ШС! !1ром. который удерживает стенки сква»
водят под глинисто м растворо.
ны от обрушения, арматурный каркас и методом ВПТ (верти-
отметки, в нее 0ПУ“аюГ а?“ бТ укдадывают бетонную смесь. При
кально переиеща вкл^д1Шей в сваях оставляют вертикальные
канштьн в которые -омере Р^
днть сплошную железобетонную стенуфис. 16.4 6).
Рис. 16.4. Железобетонная стена из буронабивных свай с затяжкой (а), из
секущихся свай (б)
5ртлио^0ВеРШеННЬ1М способом Устройства одновременно железо-
соб ссс-гриа 0ГРаЖдення и несущих конструкций станции является спо-
«стен r m\/u В °бщем случае технология работ по возведению
тоаншейыпипГ из„Монолитного железобетона предполагает разработку
P нои от 600 до 1000 мм отдельными захватками под гли-
Рис. 16.5. Сооружение «стены верунтег/ при —
метрополитена:
нистым раствором (рис.16.5а), установку армокаркасов (рис. 16.5б)и
бетонирование траншей методом ВПТ. Современное оборудование по-
зволяет сооружать «стены в грунте» на глубину до 55 м.
Ограждение «стена в грунте» с дополнительной крепью в виде грун-
товых анкеров имеет малые деформации, а следовательно существенно
снижает осадки поверхности вблизи котлованов. Это позволяет реко-
мендовать применение метода «стена в грунте» при строительстве стан
^4Сп0ВИЯХ Плотной ðаДСКОЙ застройки (рис. 16.6). В практике
ьства подземных сооружений стены в траншее, заполненной
16 6. Ограждение котлована «стенами в грунте» и грунтовыми
РиС' при сооружении станции в условиях плотной городской
аикеР застройки (Минск)
495
494
глинистым раствором, устраивают также из сборных железобетонных
элементов.
Способ разработки грунта и последовательность выполнения зем-
ляных работ должны соответствовать категории грунта, системе креп-
ления и глубине котлована. Примерная схема разработки и крепления
котлована показана на рис. 16.7. Из-за большой глубины котлованов
под станционные сооружения грунт разрабатывают с поверхности
земли, обычно используя экскаваторы-драглайны 3 с ковшом вмес-
тимостью 0,65-1,0 м3. Выемку грунта следует вести от середины кот-
лована к бортам, оставляя у бортов бермы шириной не менее 1 м с
естественными откосами. Оставшийся по бокам котлована грунт сре-
зают и перемещают в зону действия экскаватора с помощью бульдо-
зеров 4. Разработанный грунт грузят в автосамосвалы 9 и часть его
вывозят в отвалы, а часть используют для обратной засыпки котло-
вана. Непосредственно у стен грунт разрабатывают вручную.
Аналогичными приемами разрабатывают грунт следующих ярусов,
устраивая съезды с уклоном до 1:10 и площадки для размещения
экскаваторов и авто сам о свалов длиной не менее 20 м. Разработку
последующих ярусов можно вести экскаваторами прямая лопата с
отставанием на 10-12 м от разработки вышерасположенного яруса.
Последний ярус разрабатывают с недобором грунта на дне котло-
вана в 150-50 мм при работе драглайном и 50-100 мм при работе
обратной лопатой. Переборы при устройстве котлована в нескальных
грунтах (за исключением валунного глыбового) недопустимы. Дно
котлована выравнивают бульдозером и вручную.
Мерзлый грунт разрабатывают экскаватором без предварительного
рыхления только при толщине мерзлого слоя до 0,25 м при вместимости
ковша 0,5-0,65 м’ и до 0,4 м при вместимости ковша 1—1,25 м3. Если
грунт в зимний период промерзает на глубину, превышающую эти вели-
чины, его рыхлят, оттаивают или предохраняют от промерзания.
Правильная организация земляных работ должна обеспечить темпы
их выполнения в объеме 300—400 м3 грунта в смену.
В процессе разработки грунта при незначительном притоке под-
земных вод их собирают во временные зумпфы с деревянными ог-
раждениями и удаляют насосами, установленными на поверхности
земли или в котловане. Все временные зумпфы, устраиваемые на дне
котлована, после окончания земляных работ ликвидируют, заполняя
их тощим бетоном класса В50.
Одновременно с разработкой грунта производят тщательное
крепление грунта между сваями. Учитывая значительные нагрузки на
4%
I
497
крепь, в качестве затяжки 6 используют доски толщиной 50-5-70 мм
или при значительном шаге свай круглый лес диаметром 120-5-140 му
При пересечении прослоек водонасыщенных грунтов пространство
между сваями можно перекрыть двумя слоями досок. Первый слой
укладывают, как обычно, горизонтальными рядами, но через просмо-
ленные канаты. Доски второго ряда располагают вертикально и р^.
пирают их в горизонтальные металлические уголки, приваренные к
сваям с шагом 1-5-1,2 м по высоте. Участки с неустойчивыми сыпу-
чими грунтами при обнажении свай проходят с забивной крепью.
После разработки котлована на определенную глубину устраивают
распорную или анкерную крепь стен котлована. При устройстве рас-
порной крепи вначале устанавливают пояса 2 из сдвоенных двутав-
ровых или швеллерных балок № 45, закрепляя их на кронштейнах,
приваренных к полкам свай или закладным деталям железобетонных
стен. При сооружении стен из буронабивных свай пояса устраивают
из монолитного бетона.
После устройства поясов козловым краном (ККТС-20) монтируют
расстрелы 5, распирая их в пояса клиньями или домкратами. Вслед-
ствие значительной ширины котлована для обеспечения устойчивости
расстрелов их выполняют из труб диаметром более 600 мм и
устанавливают с шагом 4,5+6 м.
В торцах котлована устанавливают подкосы (угловые расстрелы)
7, расположенные под углом 45° к стенам, упирая их в продольные
пояса. На высоту перегонных тоннелей возводят торцовые бетонные
стены 8 с круговыми проемами по контуру тоннелей 11.
Из-за большой ширины котлованов для станций метрополитенов рас-
стрелы получаются громоздкими и тяжелыми: масса одного расстрела
может достигать 2,5 т и более. В большинстве случаев их необходимо
устанавливать в два ряда, а при глубоких котлованах — и более. Это
вызывает значительные трудности при производстве строительных ра-
бот и особенно при монтаже сборных конструкций. Наметившийся в
последние годы переход на укрупненные элементы сборных станцион-
ных конструкций еще более осложняет их монтаж при распорном креп-
лении котлована. Поэтому взамен систем крепления с применением
расстрелов для обеспечения устойчивости свай или железобетонных
стен следует использовать более прогрессивную анкерную крепь.
Анкерное крепление котлованов создают из стальных стержней, ко-
торые с определенным шагом вводят в наклонные скважины, пробурен
ные за пределы призмы обрушения грунта (рис. 16.8). Концы стержней
закрепляют в грунте нагнетанием цементно-песчаного раствора- Длину
498
Рис. 16.8. Ликерное крепление котлована-
л^сваю, о —кронштейн
анкеров и шаг установки определяют оаеЧртя.,м
несущей способностью. Расчетами в соответствии с их
Для устройства анкерного крепления испол^™^
дования, состоящий из станков для бурения скваж^°я ПЛеКТ °бору'
приготовления и нагнетания цементно-песчано™ пя ’агрегатов Д™
яы> а также оборудования для
ДЛЯ крепления стен высотой до 10 м в относительно^™™’
ных инженерно-геологических условиях (супесчаим° 6лагопРият-
тыетрунты естественной влажности) может быть пекомеи^™*40'
соб стержневого (нагельного) крепления котлованов Д спо'
способа заключается в следующем (рис J6 гт/. Ущность этого
выемки грунта слоями по 0,8+1,5 м с шагом АН в мягГ ПОСлойной
или вдавливают арматурные стержни Диамегоом 18^28 мТр ИВаЮТ
груятах стержни вдавливают в ранее пробуренные Л ллотнь,х
го чем сечение стержней, размера Стеожни мпг, ? Нь‘ Меньше-
Ив скважины большего диаметра, но предвапиТ^'18 усгановлень'
„«еяжнмраствором (нагельная креп’). ДлинТ^ржтей обычвд
499
1
Рис. 16.9. Устройство анкерного крепления металлических свай
ОПоследовательность выполнения работ по закреплению
отлована стержневой крепью (этапы 1—IV):
1 - контур котлована; 2 - набрызгбетон; 3 — отмостка; 4—
ирующий стержень; 5 — дно котлована
гДе Н — глубина котлована. На вь!СТ^
топкпХ^НЦЬ1 ст®Ржнеа навешивают стальную сетку и наносите
ким сппг^И набрызгбетона толщиной 50-100 мм. Армированная
ом часть массива грунта образует блок-стенку, к°т ?
500
способна выдерживать нагрузку не только собственной массы, но и
от внешних нагрузок и даже динамических воздействий.
Область применения стержневой крепи котлована ограничивается
грунтами, которые в естественном состоянии обеспечивают устойчи-
вость вертикального откоса высотой, равной расчетному шагу стер-
жней по вертикали (0,5-ь0,8 м). При разработке каждого последую-
щего слоя грунта откос такой высоты должен сохранять устойчивость
в течение суммарного времени, необходимого на установку стерж-
ней, навешивание сетки и нанесение набрызгбетона. Соблюдение этих
условий должно быть выявлено на первых двух заходках и служить
критерием целесообразности продолжения работ.
Малоэффективно стержневое крепление в мягких пластичных гли-
нах, поскольку из-за незначительного внутреннего трения и сцепле-
ния со стержнем таких грунтов потребуется высокая плотность раз-
мещения стержней и их значительная длина.
Большой объем работ, выполненных с применением стержневой
крепи котлованов в ФРГ, Франции, США и Канаде, а также опреде-
ленный опыт, накопленный на объекатх строительства отечественного
метрополитена позволяют заключить, что стержневое крепление явля-
ется эффективным способом укрепления крутых (вплоть до верти-
кальных) откосов котлованов. Оно технологично в работе, требует
небольших трудозатрат и незначительного расхода металла по срав-
нению с традиционным свайным креплением.
Оборудование для производства работ имеет сравнительно неболь-
шие габариты; оно мобильно и бесшумно, что является большим
преимуществом в условиях города, где шум и вибрация вызывают
Р езные проблемы. Новая технология позволяет легко приспосаб-
ливаться к изменяющимся по глубине грунтовым условиям, не заме-
оборудования и не нарушая схему организации работ. Усиление
НЯЯ ослабление крепи производят только корректировкой степени
ИЛИ ости установки стержней, их диаметра и длины.
ПЛ°цТе элементы временной крепи котлованов (металлические и
^□бетонные сваи, железобетонные стены, пояса, доски и бревна,
Ж^жкичнабрызгбетонные покрытия, расстрелы, анкерные оттяжки и
за^ятура,сгержневого крепления) должны быть рассчитаны по проч-
ф 'устойчивости и по деформациям под воздействием бокового
Н^леш1Я грунта и временных нагрузок на борту котлована. На осно-
вании этих расчетов составляют паспорт крепления котлована, кото-
является основным документом, определяющим последователь-
ность работ по его разработке и креплению.
501
КОНСТРУКЦИИ
И ИХ ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ
16.3. ВОЗВЕДЕНИЕ • Общие сведения. ра.
u боты по возведению конст-
рукций станции так же, как
и при разработке котлована,
ведут поточным методом. Все технологические процессы выполняют
на соседних участках длиной не менее 6 м. По выровненному и уплот-
ненному основанию укладывают щебеночную или бетонную подготов-
ку толщиной 10-5-15 см. Смесь разравнивают и уплотняют виброрейка-
ми и после отвердения выравнивают цементной стяжкой толщиной
20-5-30 мм. По стяжке устраивают гидроизоляционное покрытие.
Организация дальнейших работ зависит от конструкции обделки
(сборная, сборно-монолитная, монолитная), формы котлована (с от-
косами или вертикальными стенами), конструктивного типа станции
(односводчатая или с плоским перекрытием) и др.
• Монтаж конструкций колонных станций. Последовательность
работ по монтажу конструкций колонной станции из сборных желе-
зобетонных элементов показана на рис. 16.11. Сборные конструк-
ции монтируют, ведя работы на достаточно широком фронте (до
20 м). Это позволяет выполнять все технологические операции в чет-
кой последовательности, добиваясь высокой производительности тру-
да и надлежащего качества работ при среднем темпе возведения кон-
струкции — 50-5-60 м в месяц. Все сборные конструктивные элементы
подают автомобильным транспортом (панелевозами и трейлерами 7)
на площадку под консоль козлового крана 6 марки ККТС-20 и пе-
реносят к месту монтажа. Монтаж конструкций производят снизу
вверх. Вначале на подготовленное основание устанавливают фунда-
ментные 1 (башмаки под колонны) и лотковые 12 блоки, затем сте-
новые блоки 2. Блоки омоноличивают между собой, сваривая выпус-
ки арматуры и укладывая бетонную смесь в стыки, все эти элементы
устанавливают с предварительной подливкой цементно-песчаного
раствора для того, чтобы обеспечить сплошное прилегание опорной
поверхности блоков к основанию. Монтаж последующих элементов
ведут после набора бетоном требуемой по проекту прочности: вначале
устанавливают колонны 3 и внутристанционные конструкции, укла-
дывают ригели 5, а затем и плиты перекрытия 8. Швы между плитами
перекрытия заливают цементно-песчаным раствором. Стеновые бло-
ки, колонны и прогоны удерживают краном до окончания процесса
подклинки сварки закладных деталей. При сборке конструкции ис-
пользуют монтажные тележки 10 и 11, передвигающиеся по лотковой
плите или платформе и предназначенные для выверки положения эле-
502
Рис. 16.11. Схема возведения колонной станции из сборного железобетона в котловане со свайным
креплением (экспликация приведена на 504 с.):
503
/ — подготовка основания; II — укладка лотковых блоков,
башмаков под колонны и установка стеновых блоков; III —.
установка колонн и элементов платформы; IV — установка
прогонов: V — укладка плит перекрытия; VI — обратная засыпка за
стены; VII — устройство гидроизоляции перекрытия; VIII — og.
ратная засыпка конструкции; I — фундаментный блок; 2 — сте-
новой блок; 3 — колонна; 4 — расстрел; 5 — ригель; 6 — козловой
кран; 7 — трейлер; 8 — плиты перекрытия; 9 — каток; 10 — те-
лежка для монтажа стеновых блоков; 11 — тележка для сва-
рочных работ; 12 — лотковый блок; 13 — ограждение котло-
вана; 14 — засыпка местным грунтом; 15 — засыпка песком;
16 — бульдозер
ментов обделки и для соединения их между собой посредством свар-
ки закладных деталей.
В период монтажа все элементы надежно закрепляют. Положение их
фиксируют с помощью геодезических инструментов по высоте и в
плане от реперов и разбивочных осей. После проверки положения эле-
ментов конструкции все швы между ними заливают цементно-песча-
ным раствором марки не ниже М100 или заполняют специальным бе-
зусадочным раствором (СБС) с помощью специального механизма.
Для обеспечения устойчивости конструкции станции до ее засыпки
грунтом устанавливают временные связи из металлических труб и стя-
жек. Общий вид строительства станции в котловане с естественными
откосами показан на рис. 16.12.
• Бетонирование обделки и монтаж конструкций односводча-
тых станций. Организация строительства станций из монолитного же-
лезобетона предусматривает применение индустриальных методов работ
и максимальную механизацию трудоемких процессов. Это достигается
за счет использования инвентарной передвижной металлической опалуб-
ки, механизированного монтажа пространственных каркасов, изготовля-
емых на заводе, механизированной подачи и укладки бетонной смеси.
Обделку станции сооружают в три приема: сначала бетонируют лот-
ковую плиту, затем стены и в завершение — свод перекрытия. Одновре-
менно с лотковой плитой бетонируют опорные части стен. Работы орга-
низуют в такой последовательности (рис. 16.13). До начала работ по
возведению обделки устраивают бетонную подготовку и выравниваю-
щий слой участками по 6,0 м. Затем с отставанием на 6...8 м на подгото-
вленное основание укладывают армокаркасы и бетонируют лотковую
плиту станции и опорные части стен (этап I). После этого приступают к
возведению стен станции (этап II). Для этого используют самоходную
504
Рис. 16.12. Панорама строительства колонной станции из сборного
железобетона в котловане с естественными откосами:
1 — устройство бетонной подготовки и гидроизоляции лотковой
плиты; 11 — бетонирование лотковой плиты; III— установка
подколенников; IV—монтаж стеновых блоков; V — установка колонн,
ригелей, элементов платформы; VI — укладка плит перекрытия
опалубку шпаОССЧ.Лалубка предке,. соб
форму, на которой смонтирована решетчатая пя Мя г^едвижнУю ллат-
равлические цилиндры и винтовые домкраты укреплены ™ Чере3 ™Д~
внутренний борта опалубки. Домкраты позтюля^^а1^Р^НЫи 11
ку в проектное положение при укладке бетонной смеси атак^^5'
вать ее от затвердевшего бетона. На формующей поверхности 0ТрЬ,‘
него борта монтируют короба, которые позволяют получить за^™'
архитектурные элементы стены. Передвигают опалубку с помо ДЗННЫе
гидроцилиндров. Для достижения скорости бетонирования 6 м/cv^ ДОУХ
меняют два комплекта опалубки. После того, как бетон в стенах П^И'
гает проектной прочности (через 28 сут.) и будут закончены оабот^™'
их гидроизоляции, засыпают песком пазухи между стенами облет- П°
бортом котлована. Песок укладывают слоями по 0,2 м, уплотнялипо
505
Рис. 16.13. Последовательность работ (этапы I— V) при
строительстве односводчатой станции из монолитного
железобетона:
] — бетоновод; 2 — передвижная опалубка для бетонирования стен; 3
— передвижная опалубка для бетонирования свода; 4 — обратная
засыпка местным грунтом; 5 — обратная засыпка песком
ливая водой на всю длину стены. Затем монтируют внутри станционные
конструкции (элементы платформы, трубоблоки и т.п.) и укладывают
рельсовый путь под опалубку свода. После выполнения этих работ с
отставанием на 6-ь8 м устанавливают арматурные каркасы (этап III) и
бетонируют свод станции (этап IV). Свод станции сооружают одновре-
менно с архитектурным его оформлением, применяя универсальную
передвижную металлическую опалубку. Основой опалубки служит са-
моходная тележка портального типа с приводом движения и закреплен-
ной на ней фермой с постоянным радиусом кривизны. На опорную
ферму в соответствии с заданной кривизной свода устанавливают фор-
мующие поверхности, а также откидывающиеся закрылки и борта. Такая
технология позволяет вести бетонирование свода со скоростью 50 м в
месяц. Конструкция опалубки позволяет также изменять высоту порталь-
ной рамы. На заключительном этапе V выполняют оклеенную гидро-
изоляцию и производят обратную засыпку конструкции. Общий вид
строительства односводчатой станции показан на рис. 16.14.
Технология сооружения односводчатых станций из сборно-моно-
литного железобетона с использованием ограждающих «стен в грун-
506
Рис. 16.14. Строительство односводчатой станции из монолитного
железобетона:
I__выпуски арматурных каркасов стен; 2 — арматурные каркасы
свода; 3 — передвижная металлическая опалубка; 4 — стены станции;
5 — пассажирская платформа
те» осуществляется по следующей схеме (рис. 16.15). Грунт котло-
вана разрабатывают под защитой железобетонных стен 1, которые в
верхней части закрепляют грунтовыми анкерами 2. После разработки
котлована на проектную глубину подготавливают основание и устра-
ивают гидроизоляцию. ~
Монтаж конструкции производится в три этапа. Сначала на подго-
ном основании монтируют крупноразмерные сборные железо-
товлен эЛементЬ1 Лотка 3, арматурные выпуски из которых свари-
бетоннь с лруГ0М и СТыки 4 омоноличивают, бетонируют зазор
вают ДРУи элементами лотка и монолитными «стенами в грун-
между о стенах обделки монтируют (сборные) или бетонируют
те». Затем всгавки 5, вплотную примыкающие к «стенам в грун-
(монолит ) моНтаж внутристанционных конструкций. На третьем
те». Выполн передвижной опорной рамы 6, оборудованной си-
этапе с помощью
507
Рис. 16.15. Схема сооружения односводчатой станции из сборного железобетона в котловане, закрепленном
«стеной в грунте»
508
стемой гидроцилиндров, осуществляют монтаж крупноразмер-
ных железобетонных элементов свода 7, омоноличивают стыки
между ними, после чего бетонируют зазор между Г-образными
элементами свода и монолитными «стенами в грунте». Средний
темп монтажных работ составляет 24 метра в сутки.
На заключительном этапе выполняют гидроизоляционные работы
по перекрытию и производят обратную засыпку конструкции.
• Гидроизоляция конструкции. Технология гидроизоляцион-
ных работ зависит главным образом от вида гидроизоляцион-
ного материала. В большинстве случаев применяют оклеенную
гидроизоляцию из рулонных материалов на стеклотканевой ос-
нове (гидростеклоизол, стеклобит, стеклорубероид и др.).
Гидроизоляцию выполняют в два-три слоя. Схема устройства
оклеенной гидроизоляции основания, стен и перекрытия стан-
ции приведена на рис. 16.16. При гидроизоляции основания
полотна материала укладывают поперек оси тоннеля на предва-
рительно огрунтованную (битумным лаком) поверхность це-
Рис. 16.16.
]__защитный слой(цементная
стяжка); 2 - арматурные сетки(по
кровле и угловые), 3
гидроизоляция; 4 -разуклонка из
^^и^тно-песчаная стяжка); 8
^ышвнавающий слой (цементная
— выравни о — бетонная
509
ментной стяжки и приклеивают всей плоскостью, оплавляя покров-
ный слой газопламенными горелками. Длину полотен принимают та-
кой, чтобы оставался запас для наклейки на стены. Полотна должны
перекрывать друг друга на 100-120 мм. Второй ряд смещают по от-
ношению к стыкам нижележащего не менее чем наполовину ширины
рулона. После возведения стен оставшиеся концы полотнищ загибают
и наклеивают на стеновые блоки внахлестку. Для защиты изоляции от
механических повреждений при монтаже конструкций ее закрывают
цементно-песчаной стяжкой. Работы по гидроизоляции лотковой пли-
ты станции выполняет звено из 2 чел. Ориентировочные затраты труда
на 100 м2 изолируемой поверхности составляют около 22 чел.-ч.
Изоляцию стен выполняют непосредственно по их наружной по-
верхности в том случае, если станцию возводят в котловане с есте-
ственными откосами или если между стенами котлована и станции
оставлен зазор 0,8-1,2 м. Если же этот зазор менее 0,8 м, то гидро-
изоляцию устраивают по защитной стенке до возведения обделки.
Защитную стенку выполняют из кирпича, бетонных или железобетон-
ных плиток, асбошиферных листов или торкрета по металлической
сетке. Гидроизоляцию выполняет звено из 3 чел. Работы по гидроизо-
ляции стен ведут с передвижных подмостей снизу вверх на всю
высоту, соединяя стыки полотен по длине внахлестку. Для удержания
рулона и перемещения его по стене используют траверсную подвеску
и ручную лебедку. Листы гидроизоляции в сопряжении стен с пере-
крытием следует укладывать внахлестку, заворачивая концы полот-
нищ со стены на перекрытие. Работы по гидроизоляции перекрытия
аналогичны работам, выполняемым при изоляции лотка. Затраты тру-
да на 100 м2 изолируемой поверхности стен двумя слоями стеклобита
составляют 25 чел.-ч, перекрытия — 14 чел.-ч.
По перекрытию станции укладывают защитный слой бетона толщи-
ной 15-20 см, армируя его стальными сетками. Особое внимание
следует уделять при выполнении защитного слоя гидроизоляции на
сводчатых перекрытиях станций. При обратной засыпке таких конст-
рукций смещение грунта по наклонной плоскости вызывает значи-
тельные сдвигающие усилия, которые могут привести к разрыву за-
щитного слоя и нарушению гидроизоляции.
На строительстве объектов метрополитена в Санкт-Петербурге и
Минске устраивают гидроизоляцию, нанося механизированным спо-
собом на^поверхность конструкции защитный слой из раствора спе-
циальной безусадочной смеси. Затвердевший слой этого раствора
покрывают эпоксидно-каменноугольной мастикой
510
Завершают работы ликвидацией стройплощадки, восстановлением
дорожного покрытия и благоустройством территории. К работам по
сооружению входов на станцию можно приступать только после
выполнения обратной засыпки конструкции вестибюля.
• Сооружение станций по технологии сквозной проходки пере-
гонных тоннелей. Рассмотренным выше технологическим схемам
сооружения станций метрополитена открытым способом присущи оп-
ределенные недостатки. Трудоемкими и малопроизводительными явля-
ются работы, связанные с креплением глубоких котлованов. Непроиз-
водительны затраты времени на периодический монтаж и демонтаж
перегонных щитовых комплексов, что не только приводит к простою
дорогостоящего оборудования, но и негативно сказывается на темпах
сооружения перегонных тоннелей. К недостаткам традиционной схемы
строительного процесса, при котором все станционные комплексы на
пусковом участке линии возводятся одновременно, следует отнести и
характерную для экстенсивной технологии потребность в значительных
единовременных материальных ресурсах, большом количестве машин,
механизмов и оборудования. К сказанному следует добавить, что кот-
лованы на трассе строящегося участка линии занимают тысячи квад-
ратных метров городской площади. Одновременное сооружение всех
станций на пусковом участке линии в котлованах больших размеров
существенно осложняет работу наземного транспорта, так как в этом
случае узлы важнейших магистралей города перекрываются одновре-
менно и, как правило, на длительный срок.
Избежать многих отмеченных недостатков традиционного способа
опужения станций на линиях мелкого заложения можно, если в оп-
С° елейных условиях пересмотреть организационно-технологические
реД ения основываясь на поточном методе организации работ на всем
реШе м участке строящейся линии. Суть такой технологии заключа-
пусково * ывной (сквозной) проходке перегонных тоннелей на
етСЯ В ° тяжении пускового участка линии, включающем два-три пе-
всем про ледовательНом сооружении каждого станционного ком-
регона, и пр0ДВижения через него проходческих щитов. Оче-
плекса по ^^^^едьная схема сооружения станций увеличивает
видно, что оителЬства пускового участка и может дать эффект
общие сроки тедьН0М ускорении строительных работ на каждом
только при мплеКсе. Для этого необходимо, чтобы в состав стан-
станционн°м входили элементы обделки тоннелей, пройденных
ционной обд аМИ Этим условиям соответствуют конструкции
перегонными г0 СПособа работ (см.рис. 5.53 и 5.59).
станций полузакр
511
Станцию колонного типа с буронабивными сваями-колоннами со-
оружают в такой последовательности (рис. 16.17). Проходят путевые
тоннели станции 1, в кольца обделки которых по одной линии вмон-
тированы замковые элементы 2. Затем приступают к разработке кот-
лована между этими тоннелями до отметки, соответствующей низу
перекрытия станции. Небольшие по высоте стены котлована крепят
стержневой крепью 3. Со дна котлована бурят скважины и бетониру-
ют сваи-колонны 4. После устройства буронабивных свай приступа-
ют к бетонированию на дне котлована монолитного железобетонного
перекрытия 5. После того, как бетон перекрытия достигнет проектной
прочности, устраивают гидроизоляцию, производят обратную засып-
ку 6, восстанавливают дорожное покрытие над строящейся станцией
и открывают движение городского транспорта. Разработку грунта в
объеме платформенного зала станции, демонтаж элементов временно-
го заполнения обделки путевых тоннелей 8 и бетонирование лотковой
плиты-платформы 7 производят под защитой перекрытия. Эти работы
выполняют из открытой поперечной камеры, расположенной в торце
станционного комплекса.
Рис. 16.17. Последовательность сооружения колонной станции
полузакрытым способом (1—1У~этапыработ)
512
Технология сооружения односводчатой станции довольно проста
(рис. 16.18). После проходки опорных тоннелей 1 (со сдвижкой их
оси в торцевой открытой камере) и бетонирования опор 2 разрабаты-
вают котлован до уровня верха опорных тоннелей. Затем демонтиру-
ют верхнюю часть обделки, сооружают сборный или монолитный же-
лезобетонный свод 3 и производят обратную засыпку, восстанавливая
движение городского транспорта над строящейся станцией. Разработ-
ку грунта в сечении станции производят под прикрытием свода, пос-
ле чего бетонируют обратный свод и устраивают пассажирскую плат-
форму. Выдают грунт, доставляют материалы и элементы конструкций
через поперечные камеры в торце станции, сооруженные ранее при
сдвижке перегонных щитов.
е^ова»5ельность сооружения односводчатой станции
Рис. 16.18. И°с п0Лузакрытым способом
ГЛАВА 17
ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
17.1. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ
СРЕДЫ В ПЕРИОД
СТРОИТЕЛЬСТВА
МЕТРОПОЛИТЕНА
В настоящее время воп-
росам охраны природной
окружающей среды прида-
ется большое значение как
при строительстве линий
метрополитена, так и при их
эксплуатации.
При проектировании линий, электродепо и предприятий метропо-
литена необходимо учитывать законодательные акты и нормативно-
технические документы по вопросам охраны природы и рационально-
го использования природных ресурсов.
Технические решения в проектах должны обеспечивать рациональ-
ное использование и охрану атмосферного воздуха, водных объек-
тов, земель, недр, почв, лесов, ценных природных ландшафтов, жи-
вотного мира.
При пересечении линией метрополитена водных объектов следует
проводить расчеты по обоснованию видов перехода с учетом расчет-
ных гидрогеологических характеристик объекта и инженерных изыс-
каний в соответствии с требованиями СНиП 2.01.14-83 и
СНиП 1.02.07-87, а также Положением о водоохранных зонах рек,
озер и водохранилищ, Правилами охраны поверхностных и подзем-
ных вод и другими нормативными документами.
При разработке проектной документации новой линии метрополи-
тена обязательно должен быть раздел, отражающий экологические
аспекты строительства, на основе выданного задания на проектирова-
ние. топографической съемки района строительства, данных инженер-
но-геологических изысканий с учетом имеющихся нормативных до-
кументов («Правила безопасности при строительстве метрополитенов
и подземных сооружений» и др.).
В этом разделе описывается трасса линии метрополитена, местопо-
ложение вестибюлей и станций, а также других вспомогательных
объектов. Дается краткая характеристика инженерно-геологических и
гидрогеологических условий строительства, приводятся данные о
количестве и глубине пробуренных скважин, каким способом осу-
ществляется их тампонаж. Применительно к данному району города
514
указываются климатические условия, среднемесячная температура,
возможные глубины промерзания различных грунтов, наличие под-
земных вод и их агрессивность.
При строительстве линий метрополитена важным вопросом явля-
ется недопущение загрязненности атмосферного воздуха. Для этого
при проходке и монтажных работах в подземных выработках предус-
матривается приточно-вытяжная вентиляция через все стволы шахт.
Количество воздуха, подаваемого для проветривания подземных
выработок, в соответствии с предельно допустимыми концентрациями
вредных веществ (ГОСТ 12.1.005-88), определяется расчетом по сле-
дующим показателям:
— по наибольшему числу работающих людей в тоннеле;
— по взрывоопасным газам;
— по вредным и ядовитым газам;
— по запыленности;
— по сварочным аэрозолям.
Общее количество воздуха принимается наибольшим из получен-
ных значений.
На стойплощадках, в соответствии с действующими нормами,
должно быть обеспечено на складах безопасное хранение взрывча-
тых, горючих материалов, при возгорании которых возможно загряз-
нение окружающей среды.
Для обеспечения экологической устойчивости геологической сре-
ды при строительстве трассы и сооружений на линии метрополитена
предусматривается проводить выбор трассы, исключающей ее про-
хождение через подземные горизонты пресных вод, обязательно про-
водить цементацию межтрубного пространства при бурении скважин,
обеспечивать изоляцию горизонтов для предотвращения перетекания
подземных вод из одного горизонта в другой.
Для предотвращения загрязнения поверхностных вод от попадания
подземной воды, перекачиваемой из забоев вместе с мелкими части-
цами породы, на стройплощадках должны быть предусмотрены ло-
кальные очистные сооружения с отстойниками.
Из подземных сооружений метрополитена сточные воды необхо-
димо перекачивать насосными установками в систему городской
дождевой канализации, а фекальные воды — в систему городской
канализационной сети.
rfinoc производственных сточных вод в городскую канализацию
производится после предварительной их очистки.
Р При проектировании новых и реконструкции существующих под-
515
земных сооружений следует предусматривать возможность использо-
вания для технических целей грунтовой воды при условии экономи-
ческой целесообразности.
Мероприятия по очистке грунтовых вод обеспечивают снижение
содержания взвешенных частиц до предельно допустимых. Удаление
взвешенных частиц из иловой части отстойника производится пери-
одически в зависимости от наличия осадка, в специальные резерву-
ары-отстойники, а затем транспортируются на специальные свалки.
На стройплощадках также должна производиться мойка колес
автотранспорта, чтобы не вывозить грязь на колесах на улицы города.
Очищенные воды, с содержанием вредных примесей в пределах
допустимых концентраций, удаляются в городские водостоки.
Перед началом инженерно-геологических изысканий выбор мес-
тоположения буровых площадок в обязательном порядке согласовы-
вается с садово-парковым хозяйством города.
Все пробуренные скважины должны располагать ся в местах от-
сутствия зеленых насаждений на свободных, огражденных во время
бурения,участках.
При бурении скважин необходимо исключить загрязнение грунтов
горюче-смазочными материалами и другими вредными веществами,
а все пробуренные скважины должны быть затампонированы для
обеспечения надежной изоляции водоносных горизонтов друг от дру-
га и исключения загрязнения их поверхностными водами.
Оставшийся грунт после тампонажа вывозится на отвалы.
В пределах площадок буровых скважин асфальтовые и грунто-
вые покрытия восстанавливаются и производится рекультивация
территорий.
При строительстве линии метрополитена необходимо по возмож-
ности уменьшить развитие негативных воздействий на окружающую
среду. Это может быть достигнуто путем расположения трассы линии
под проспектами, улицами и незастроенными участками, имеющими
значительную ширину. Принятая технология проходческих работ,
должна практически полностью исключать осадки земной поверхно-
сти над перегонными тоннелями и станциями метрополитена глубоко-
го заложения путем использования сборных «обжатых» в породу
обделок, нагнетания цементных растворов за первое кольцо, приме-
нения опережающей крепи. Для недопущения развития осадок земной
поверхности необходимо обеспечить непрерывный процесс проход-
ческих работ, особенно в сложных инженерно-геологических ус-
ловиях и при наличии напорных подземных вод. При вынужденных
516
остановках требуется производить тщательное крепление кровли и
лба забоя (сплошная затяжка, нанесение набрызгбетона и др.).
В случае строительства наклонных эскалаторных тоннелей и ство-
лов шахт, а также при открытом способе работ предусматривается
использование специальных методов (замораживание, метод «стена в
грунте», цементация и др.), позволяющих уменьшить негативное воз-
действие на окружающую природную среду.
После окончания проходческих работ предусматривается рекуль-
тивация территорий строительных площадок для восстановления на-
роднохозяйственной ценности земной поверхности в границах, отве-
денных для строительства линии метрополитена.
В случае расположения строительных площадок стволов шахт в
существующих массивах, засаженных зелеными насаждениями, до
начала работ предусматривается проведение пересадок ценных зеле-
ных насаждений и вырубка малоценных. Для сохранения плодород-
ного почвенного слоя верхний слой снимается и вывозится в места
временного хранения для последующего использования, после чего,
планировочные отметки площадок восстанавливаются посредством
подсыпки песка и укладки.
Планировка и благоустройство территорий после окончания стро-
ительства выполняются в соответствии с действующими нормами
(СНиП 2.07.01-89 и СНиП Ш-10-75).
Для предотвращения последствий нарушения гидрогеологическо-
го режима земель, затопленных или подтопленных, в результате воз-
можного повышения уровня грунтовых вод, при рекультивации, пре-
дусматривается устройство дренажей и засыпка пониженных участков
рельефа.
Положение строительных площадок и подъездов к ним выбира-
ется из условия максимального сохранения зеленых насаждений.
На стройплощадках, в зависимости от состояния деревьев и кус-
ков предусматривается пересадка ценных и вырубка малоцен-
₽ повод с компенсацией их стоимости владельцу. Деревья, остав-
НЬ\ на стройплощадке и попадающие в зону их возможной порчи,
необходимо обшить досками на достаточную высоту.
неоилидг чаНИИ строительства зеленые насаждения и газоны
По 0К0Н ются в соответствии с проектом благоустройства
восстанавл ии При невозможности их восстановления
городской т рр компенсационные посадки на отведенных го-
предусматриваются
родом тер^е™Рия обычно используются деревья и кустарники, ус-
517
тойчивые к городским загрязнениям. Для газонов применяются семе-
на газонных трав с двойной нормой по бровкам дорожек.
Расстояние от наружной поверхности подземных вестибюлей, на-
клонных ходов и переходов до деревьев и кустарников должно быть
не менее, чем от наружных стен зданий и сооружений до стволов
деревьев и кустарников (СНиП 2.07.01-89).
Существенным негативным фактором, влияющим на окружающую
среду, является шум на строительных площадках.
Источниками шума на строительных площадках являются:
— горные комплексы;
— компрессорные станции;
— вентиляционные установки;
— автотранспорт на стройплощадке.
Для снижения шумового воздействия на жилую застройку пре-
дусматриваются следующие мероприятия:
— максимально возможное удаление стройплощадок от жилой
застройки;
— ограждение стройплощадок сплошными железобетонными за-
борами;
— устройство качественного дорожного покрытия на стройпло-
щадках;
— обшивка горных комплексов шумопоглощающими материала-
ми типа «Сендвич» с локализацией зоны выгрузки грунта из бункера;
— экранирование со стороны жилой застройки основных источ-
ников шума;
— устройство шумоглушителей на вентустановках;
— установка компрессоров и вентустановок на виброизолирую-
щих основаниях;
— применение малошумящих технологий.
17.2. ОХРАНА
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
В ПЕРИОД
ЭКСПЛУАТАЦИИ
МЕТРОПОЛИТЕНА
Сооружения новой ли-
нии метрополитена обору-
дуются системами тоннель-
ной и местной вентиляции,
водоснабжения и водоотве-
дения, оснащенными дис-
петчеризацией.
Система тоннельной вентиляции предусматривает проветривание про-
ектируемых перегонных тоннелей, притоннельных сооружений, тупиков,
станций эскалаторных тоннелей, кассовых залов, коридоров, между пе-
518
ресадочными станциями и служебных веток, а системы местной венти
=ХнаиТ1 ВеН~ “^вых и технологи-
Основными вредными компонентами в воздухе, выбрасываемом
на поверхность системой тоннельной и местной вентиляции, являют
ся углекислый газ, выделяемый пассажирами и обслуживающим
персоналом, а также пыль. Источниками выделения вредных ве-
ществ являются помещения резервных аккумуляторных, располо-
женных у станции.
Воздухообмен аккумуляторных рассчитывается с учетом раство-
рения аэрозолей серной кислоты и водорода до предельно допусти-
мых концентраций. Воздух из аккумуляторных, с допустимыми для
атмосферного воздуха вредностями, выбрасывается на поверхность
системой местной вентиляции через скважины и венткиоски.
Концентрации выбрасываемых на поверхность вредных веществ
системой тоннельной и местной вентиляции не должны превышать
предельно допустимых величин (по ГОСТ 12.1.005-88).
Борьба с пылью осуществляется путем систематической промыв-
ки тоннелей водой в ночное время, проведения влажной уборки плат-
форм, станций, лестниц, вестибюлей и переходов.
Кроме того, значительные объемы воздуха, поступающего с по-
верхности, также снижают процент содержания пыли в воздухе.
Проведение этих мероприятий обеспечивает поддержание в выбра-
сываемом на поверхность воздухе вентиляционной струи выбросной
шахты концентрацию пыли в пределах нормы.
Для водоснабжения потребителей метрополитена предусматривает-
ся объединенная система водопровода, обеспечивающая хозяйствен-
но-бытовые технологические и противопожарные нужды.
Источником водоснабжения сооружений и линий метрополитена
является городской водопровод. От системы водопровода вода пода-
ется ко всем санитарным приборам, пожарным и поливочным кра-
нам к приямкам ногоочистных решеток на выходах в вестибюли и в
"“ТпотешыГс^ружениях метрополитена организована система
которая обеспечивает прием вода, поступающей из грун-
водоотвода, к f гооницаеМости обделок при мойке тоннелей,
та при нарушен воды осуществл ется через
а также при туш п0 оТКрытым лоткам и трубам в водо-
колодцы и траль ’ установок.
сборники в°^ых установках предусматриваются очистные соору-
519
жения с механической очисткой стоков на двухступенчатых фильтрах
в двух камерах отстоя.
На станциях метрополитена существуют приямки с решетками для
приема воды и очистки грязи с обуви пассажиров. Приямки имеют
отстойники, очистка которых осуществляется передвижными агрега-
тами с последующим вывозом пульпы в специальный резервуар-от-
стойник. Из отстойника жидкостная часть поступает на очистные
сооружения, а осушенная — на отведенные городом площадки.
В сооружениях метрополитена предусматривается система быто-
вой канализации для приема и отвода сточных вод от сантехнических
приборов санузлов, душевых, медпунктов и буфетов. Отвод произво-
дится в приемные резервуары канализационных насосных установок,
а затем в городскую канализационную сеть.
Выброс условно чистых вод из водосборников водоотливных
установок осуществляется в городскую сеть дождевой или обще-
сплавной канализации через отстойники.
Охрана поверхностных и подземных вод должна обеспечиваться
путем устройства надежной гидроизоляции всех подземных сооруже-
ний и регулярным отводом сточных вод в городские сети канализации.
На всей трассе проектируемой линии предусматриваются артези-
анские скважины, которые используются для хозяйственно-питьевых
нужд в особых случаях, а при нормальной эксплуатации линии осу-
ществляется только их периодическая пробная прокачка.
Источниками негативных факторов при эксплуатации данного уча-
стка линии метрополитена являются шум и вибрация, в основном
создаваемые движущимися поездами, а также вентиляционным обо-
рудованием и другими механизмами.
Для снижения до нормативных величин на дневной поверхности
уровней звукового давления и вибрации от работы тоннельных вен-
тиляторов в нижних вентузлах устанавливаются пластинчатые шу-
моглушители. При этом расстояние на дневной поверхности от вен-
ткиосков до ближайших зданий должно быть не менее 25 м.
Вентагрегаты устанавливаются на специальных виброоснованиях, а
стены венткамер облицовываются шумопоглощающими материала-
ми. Соединения вентиляторов с воздуховодами выполняются при
помощи мягких вставок.
При проектировании участки линии мелкого заложения должны рас-
полагаться на расстоянии не менее чем на 40 м от ближайших зданий.
Для снижения шума и вибрации, в целях уменьшения воздействия
на пассажиров и на персонал, от движения поездов метрополитена
520
рекомендуется на участке глубокого заложения путь укладывать с
пользованием резиновых амортизаторов, а на участке мелкого за-
ложения применить конструкцию пути на щебне. На станциях путь
обычно укладывается на деревянных полушпалках по бетону.
1 смещения аппаратных и ДСП на станциях облицовываются зву-
копоглощающими материалами.
Необходимо отметить, что стоимость сооружений, оборудования и
системы природоохранных мероприятий должна быть обязательно
отражена при проектировании новых линий метрополитена в сметной
документации.
Перспективным мероприятием, позволяющим существенно сни-
зить вредное воздействие шума на пассажиров и обслуживающий
персонал метрополитена, является использование подвижного соста-
ва на пневмошинах по пути, уложенному на бетонном основании.
Такие поезда впервые в мире стали применяться во Франции на Па-
рижском метрополитене, а затем на метрополитене в Лилле, где об-
ращаются полностью автоматизированные поезда без машиниста.
Поезда на пневматических шинах успешно работают также в метро-
политенах Мехико, Монреаля, Сантьяго, Милана, Саппоро и ряде
других городов мира.
Использование на станциях метрополитена платформенных дверей,
которые образуют завесу между платформой и путями и открываются
синхронно с дверями поезда, позволяет оградить пассажиров от зву-
ковой волны и уменьшить шумовой фон. Такое оригинальное конст-
руктивное решение было впервые применено на 10 станциях Ленин-
градского метрополитена («Маяковская», «Василеостровская»,
«Петроградская», «Парк Победы» и др.). Затем эта идея была исполь-
зована на метрополитенах во Франции и США.
Практический опыт показал эффективное применение различных
ипов конструкций пути свиброзащитными свойствами. Такой путь,
Т женный на участках линий Московского и Новосибирского мет-
УЛ°плитенов, показал хорошие результаты (уровень вибрации на этих
Р°П0Л ах снижен в среднем в 2-2,5 раза). Успешно используются
участк овыми концевыми башмаками, позволяющими резко
шпалы ср J* вИбрацию, на линиях Лондонского метрополитена,
снизить шу сосгав метрополитенов Германии оборудован пневмо-
Подвижн значительно улучшают ходовые свойства и по-
рессорами,к Ршум и вибрацию при движении поезда.
зволяют сниз способствуют снижению шума и вибрации в
пери"*Л“ИМИР0П0ЛИТеНа'
521
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бакулин А.С., Кудринская К.И., Кун П.А. и др. Со-
оружения, устройства и подвижной состав метрополитена. — М.:
Транспорт, 1979.
2. Б у л ы ч е в Н.С. Механика подземных сооружений в примерах
и задачах. — М.: Недра, 1989.
3. Голицы некий Д.М., Фролов Ю.С., Кулагин Н.И. и
др. Строительство тоннелей и метрополитенов /Под ред. Голи-
цы некого Д.М.— М.: Транспорт, 1989.
4. Калиничев В.П. Метрополитены. — М.: Транспорт, 1988.
5. Кравченко Н.Д. Новые конструкции железнодорожного
пути для метрополитенов. — М.: Транспорт, 1994.
6. Кулагин Н.И. Пересадочные узлы на станциях метрополите-
на глубокого заложения. — М.: ТИМР, 2000.
7. Лиманов Ю.А. Метрополитены. — М.: Транспорт, 1971.
8. Маковский Л.В. Проектирование автодорожных и городс-
ких тоннелей. — М.: Транспорт, 1993.
9. П о п о в В.Л. Проектирование строительства подземных соору-
жений. — М.: Недра, 1989.
10. Справочник инженера-тоннельщика /Под ред. М е р к и н а
В.Е., Власова С.Н., Макарова О.Н.. — М.: Транспорт, 1993.
И.Туренский Н.Г., Л е д я е в А.П. Строительство тонне-
лей и метрополитенов. Организация, планирование и управле-
ние: Учебник для вузов /Под ред. Туренского Н.Г. — М.:
Транспорт, 1992.
12. Фролов Ю.С., Иванес Т.В. Механика подземных
сооружений. С.Пб.: ПГУПС, 1997.
13. Ф р о л о в Ю.С., Крук Ю.Е. Метрополитены на линиях мел-
кого заложения. — М.: ТИМР, 1994.
14. Храп о в В.Г.,Демешко Е.А. и др. Тоннели и метропо-
литены: Учебник для вузов /Под ред. Храпова В.Г.— М.: Транс-
порт, 1989.
15. Цо диков В.Я. Вентиляция и теплоснабжение метрополите-
нов —М.: Недра, 1975.
16. Я к у ш к и н И.М. Пассажирские перевозки на метрополите-
нах. — М.: Транспорт, 1982.
522
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение...................................................
Раздел I. МЕТРОПОЛИТЕН — ВНЕУЛИЧНЫЙ ПАССАЖИРСКИЙ
ТРАНСПОРТ КРУПНЫХ ГОРОДОВ...............................5
I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТРОПОЛИТЕНАХ......................5
1.1. Метрополитенв системе городского транспорта......5
1.2. Типы метрополитенов..............................8
13. Трасса и габариты метрополитена................ 19
1.4. Верхнее строение пути...........................25
1.5. Подвижной состав и вагонные депо метрополитенов.36
1.5.1. Под вижной состав....................... 36
1.5.2. Вагонные депо...............................43
2. ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОТЫ МЕТРОПОЛИТЕНА.................46
2.1. Пассажиропотоки и их особенности....................46
2.2. Пассажирооборот.....................................48
2.3. Провозная способность линий метрополитена...........51
2.4. Основные показатели работы метрополитена............52
2.5. Основные положения по проектированию
линий метрополитена.....................................56
2.6. Метрополитены крупнейших городов мира...............62
2.6.1. Краткая история строительства.........
2.6.2. История строительства метрополитенав России
.............72
Раздел П. СООРУЖЕНИЯ НА ЛИНИЯХ МЕТРОПОЛИТЕНА
3 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ МЕТРОПОЛИТЕНА.........
3 1 Состав и назначение сооружений.........
3 2’ Принципы проектирования и требования к проекту....
3. 3.' Материалы обделок подземных сооружений
метрополитена..............................
4 ПУТЕВЫЕ СООРУЖЕНИЯ МЕТРОПОЛИТЕНОВ..........
41' перегонных тоннелей
It кХукцинобделокперегонныхтоннелен,
4.3. Конетру ц закрытым способом...............
сооружав пнолИТного бетона и железобетона ..
4.3.1. Обделки из моноли!
77
77
77
79
86
96
96
101
103
103
523
4.3.2. Комбинированные обделки с использованием
набрызгбетона..................................... 109
4.3.3. Сборные обделки............................. 113
4.4. Конструкции обделок перегонных тоннелей, сооружаемых
открытым способом.................................. 142
4.5. Камеры съездов, тупики и выходы на поверхность.. 145
5. СТАНЦИОННЫЕ КОМПЛЕКСЫ ........................... 158
5.1. Общие сведения и классификация станций.......... 158
5.2. Сооружения станционного комплекса и определение
основных размеров платформенного участка станции..... 161
5.3. Объемно-планировочныерешения станционных
комплексов......................................... 165
5.4. Конструкции промежуточных станций, сооружаемых
закрытым способом.................................. 183
5.5. Конструкции промежуточных станций, сооружаемых
открытым способом...................................228
5.6. Архитектура станций метрополитена...............244
6. СТАТИЧЕСКАЯ РАБОТА КОНСТРУКЦИЙ ПОДЗЕМНЫХ
СТАНЦИЙ МЕТРОПОЛИТЕНА............................... 269
6.1. Выбор и обоснование расчетных схем..............269
6.2. Расчет конструкций станций, сооружаемых закрытым
способом ...........................................276
6.2.1. Определение нагрузок.........................276
6.2.2. Расчетные схемы станций пиленного типа.......279
6.2.3. Расчетные схемы станций колонного типа.......283
6.2.4. Расчетные схемы односводчатых станций........286
6.3. Особенности расчета конструкций станций,
сооружаемых открытым способом.......................287
6.4. Принципы расчета конструкций станций, работающих в ре-
жиме взаимовлияющих деформаций с грунтовым массивом . 291
6.5. Особенности статической работы обделок
эскалаторных тоннелей...............................296
6.6. Прочностные расчеты станционных конструкций.....298
7. СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ СВЯЗИ ПОДЗЕМНЫХ СТАНЦИЙ
МЕТРОПОЛИТЕНА С ПОВЕРХНОСТЬЮ ЗЕМЛИ 305
7.1. Входы и выходы на станциях, подходные коридоры .305
7.2. Вестибюли...................................... 310
524
7.3. Эскалаторный комплекс.....
7.4. Лифтовые подъемники....... ....................
8. НАЗЕМНЫЕ И НАДЗЕМНЫЕ СТАНЦИИ
Раздел III. ПЕРЕСАДКИ НА ЛИНИЯХ МЕТРОПОЛИТЕНА
9. ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫЕ РЕШЕНИЯ
ПЕРЕСАДОЧНЫХ УЗЛОВ....................
9.1. Особенности проектирования пересадочных узлов
9.2. Варианты объемно-планировочных решений и схемы
пересадки................................
9.3. Станции с пересадочными коммуникациями.........
9.4. Объединенные пересадочные станции..............
10. КОНСТРУКЦИИ СООРУЖЕНИЙ НА ПЕРЕСАДОЧНЫХ
УЗЛАХ .......................................
10.1. Конструкции коммуникационных сооружений.......
10.2. Конструкции объединенных пересадочных станций.
Раздел IV. САНИТАРНО-ТЕХНИЧЕСКИЕУСТРОЙСТВА
И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ МЕТРОПОЛИТЕНОВ......................
11. САНИТАРНО-ТЕХНИЧЕСКИЕУСТРОЙСТВА...................
11.1. Вентиляция тоннелей метрополитенов............
11.2. Водоотвод, водоснабжение и канализация........
12. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ МЕТРОПОЛИТЕНОВ...................
Раздел V. СТАНЦИИ МЕТРОПОЛИТЕНА В КОМПЛЕКСЕ
ГОРОДСКИХ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ........................
13. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ
ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА......................
14. МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОДЗЕМНЫЕ
КОМПЛЕКСЫ-МЕТРОПОЛИЦЕНТРЫ..........-.......
Раздел VI. СООРУЖЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ СТАНЦИИ
МЕТРОПОЛИТЕНА............... '""”КПМ
15. СООРУЖЕНИЕ СТАНЦИЙ ЗАКРЫТ
15 1 Сооружение станций пиленного типа.•
15 ? Соопужение станций колонного типа.
15.2. Сооружение тых станциИ.....................
|5.3. СооРУ»— Д нм сп0С0Б0м...............
16. СООРУЖЕНИЕ СТАНЦИИ
.. 318
.. 327
.. 334
.. 340
340
340
345
350
366
372
372
388
397
397
397
412
419
428
428
435
448
449
453
465
477
487
525
16.1. Особенности организации работ....................
16.2. Крепление котлованов и разработка грунта.........
16.3. Возведение конструкций и их гидроизоляция.....502
17. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ...........................514
17.1. Охрана окружающей среды в период строительства
метрополитена.......................................514
17.2. Охрана окружающей среды в период эксплуатации
метрополитена.......................................518
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.....................................523
ОБ АВТОРАХ
ФРОЛОВ ЮРИЙ СТЕПАНОВИЧ
Доктор технических наук, профессор. Окончил факультет «Мое™
и тоннели» Новосибирского института инженеров желмодорожн™
транспорта (1961 г.). Специалист в области тоннеле- и метростроения
Профессор кафедры «Тоннели и метрополитены» Петербургского
сударственного университета путей сообщения. Стаж научно-педаго-
гическои работы 40 лет. Опубликовал в печати 90 научно-методичес-
ких трудов, в том числе — 1 монография, 3 учебника, отраслевые и
энциклопедический справочники, 10 авторских свидетельств.
ГОЛИЦЫНСКИЙ ДМИТРИЙ МИХАЙЛОВИЧ
Доктор технических наук, профессор, академик Академии транс-
порта России, Заслуженный строитель РФ. Окончил факультет «Мосты
и тоннели» Ленинградского института инженеров железнодорожного
транспорта/1954 г.). Специалист в области тоннеле- и метростроения.
Заведующий кафедрой «Тоннели и метрополитены» Петербургского
Государственного университета путей сообщения. Стаж научно-педаго-
гической работы 35 лет. Опубликовал в печати 130 научно-методичес-
ких трудов, в том числе — 2 монографии, 2 учебника, отраслевой и
энциклопедический справочники, 15 авторских свидетельств.
ЛЕДЯЕВ АЛЕКСАНДР ПЕТРОВИЧ
Доктор технических наук, профессор. Окончил факультет «Мосты
и тоннели» Ленинградского института инженеров железнодорожного
транспорта (1967 г.). Специалист в области тоннеле- и метростроения.
Первыйпроректор Петербургского Государственного
путей сообщения. Стаж научно-педагогическои работы 30 лет.
Опубликовал в печати 70 научно-методических трудов, в том
числе — 2 учебника, 3 монографии.