Главная Минимаркер Мосты и тоннели Минимаркер Строительство тоннелей и метрополитенов Минимаркер Сооружение пилонных станций закрытым способом

Сооружение пилонных станций закрытым способом

Страница 3 из 8

Конструкция пилонной станции допускает независимую проходку параллельных тоннелей кругового сечения с последующим соединением их параллельными проходами. Круговое очертание тоннелей, образующих станционное сооружение, обеспечивает однотипность работ и безопасность их проведения. Поэтому, несмотря на большой объем ручного труда и низкий уровень механизации работ при устройстве проходов между тоннелями, станции такого типа, распространенные в начальный период советского метростроения, продолжают сооружать на метрополитенах страны и до настоящего времени. Естественно, за этот период произошли значительные изменения как в конструктивных решениях станций, так и в методах их возведения.

В начальный период строительства мерополитена применяли горные способы работ с использованием традиционных методов, разработанных для сооружения железнодорожных тоннелей и проходки различного рода выработок в горной промышленности. Отечественная техника подземного строительства еще не располагала необходимыми механизмами и оборудованием. Поэтому станционные тоннели сооружали с разработкой выработок по частям, обделка возводилась из монолитного бетона с внутренней оклеечной гидроизоляцией.

К началу строительства второй очереди Московского метрополитена в сжатые сроки было освоено изготовление чугунных тюбингов и начался выпуск проходческих щитов большого диаметра. Все тоннели пилонных станций этой очереди сооружали щитовым способом со сборной чугунной обделкой. В связи со значительным расходом дефицитного металла строительство станций такого типа в дальнейшем было резко сокращено. Проектировщиками и строителями метрополитенов были разработаны и внедрены в практику строительства новые типы пилонных станций из сборного железобетона.

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

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

  1. Сооружение пилонов и проходов непосредственно после проходки станционных тоннелей. По такой схеме сооружают пилонные станции с обделкой из чугунных тюбингов. В процессе проходки станционных тоннелей в пределах проемной части станции в обделку включают рамные кольца из усиленных и клинчатых тюбингов. Это позволяет разомкнуть кольца при устройстве проходов без дополнительного усиления проемных участков.
  2. Сооружение пилонов и проходов после того, как в предварительно пройденных станционных тоннелях будут выполнены работы по усилению проемных участков. По этой схеме сооружают в большинстве случаев пилонные станции с обделкой из железобетонных элементов. В процессе проходки станционных тоннелей в кольца обделки проемной части станции включают опорные железобетонные блоки, оформляющие пилон. До раскрытия проемов в пределах этой части станции возводят специальные сборные или монолитные конструкции, которые позволяют разомкнуть кольца в пределах проема.
  3. Сооружение пилонов и проходов в штольнях до проходки станционных тоннелей. Обделку проходов и пилоны возводят в этих штольнях из монолитного бетона как единую конструкцию в виде аркады, расположенной вдоль станции в пределах ее проемной части. Затем сооружают станционные тоннели, при этом их разомкнутую в пределах проемной части станции обделку опирают на готовые бетонные конструкции. Существенным недостатком такой схемы является высокая трудоемкость работ и низкий уровень их механизации при сооружении опорных конструкций горным способом. Поэтому она не получила практического распространения, но может быть рекомендована при сооружении многопролетных объединенных пересадочных станций.
  4. Сооружение станционных тоннелей одновременно с сооружением пилонов и проходов. В этом случае при проходке боковых станционных тоннелей сечение забоя разрабатывают с учетом размещения и монтажа сборных пилонов одновременно с сооружением тоннельной обделки. Способ применим в устойчивых полускальных и скальных грунтах. В связи с повсеместным . прекращением строительства пилонных станций в таких грунтах этот способ утратил практическое значение.

В практике отечественного тоннелестроения наибольшее распространение получили станции пилонного типа с чугунной и железобетонной обделкой, сооружаемые соответственно по схемам 1 и 2.

Сооружение станций с обделкой из чугунных тюбингов

Процесс сооружения станции включает проходку трех станционных тоннелей с монтажом обделок разного типа в глухих частях и в проемной части станции и устройство проходов. Для того чтобы в меньшей степени нарушить естественное равновесие горного массива, станционные тоннели сооружают в три последовательных этапа: проходка одного бокового тоннеля, затем с отставанием на 30–50 м – второго и, наконец,– среднего. Иногда с учетом местных условий последовательность проходки изменяют: боковые тоннели проходят после сооружения среднего.

В сложных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях проходка станционных тоннелей может быть выполнена щитовым способом. В благоприятных условиях проходку ведут сплошным забоем, монтируя обделку тоннельным укладчиком. Разработанный грунт грузят при помощи породопогрузочных машин типов 1-ППН-5, ППН-2 и т. п. в большегрузочные вагонетки (1,5 м3) и транспортируют электровозами по готовому тоннелю к шахтному стволу. В конце станции устраивают наклонный помост или переподъемники для перемещения вагонеток на отметку пути откаточных выработок. По этому же пути от ствола в забой транспортируют тюбинги, крепежный материал и сухую смесь для первичного нагнетания. Работы по гидроизоляции (установку асбобитумных шайб, чеканку швов и контрольное нагнетание) ведут с отставанием от забоя на 30 м со специальных подвижных вспомогательных подмостей.

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-тоннеля.

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 тюбингов диаметром D0 (пилот-тоннель), а затем раскрывают выработку до проектного контура диаметром D. Это позволяет разделить значительную по размерам площадь забоя на две выработки меньшего сечения и использовать обделку пилот-тоннеля как надежную опору для крепи основного тоннеля. Если в кровле выработки залегают неустойчивые водонасыщенные грунты, из пилот-тоннеля можно предварительно осушить или искусственно закрепить эти грунты, а затем начинать расширение профиля.

При сооружении тоннелей большого сечения способом пилот-тоннеля возможны две схемы организации работ: параллельная и последовательная. Эти схемы определяют взаимосвязь и последовательность выполнения работ в пилот-тоннеле и в основном тоннеле.

При параллельной схеме работы ведут одновременно с отставанием от забоя основного тоннеля на 12– 15 м. Такая организация работ целесообразна при сооружении протяженных тоннелей, так как сокращаются общие сроки строительства. Однако в этом случае создаются определенные трудности, связанные с одновременной погрузкой грунта в зоне расширения выработки и транспортировкой грунта и материалов в пилот-тоннеле.

Этот недостаток устраняется, если организовать работы по последовательной схеме. В этом случае к работам по расширению выработки приступают после завершения проходки пилот-тоннеля. Именно последовательную схему организации работ обычно используют при сооружении станционных тоннелей метрополитена из-за сравнительно небольшой их протяженности. Вначале при помощи тоннельного укладчика или перегонного щита проходят тоннель диаметром 5,5 м, в котором возводят временную обделку. 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 станционного 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. 5.7). Грунт разрабатывают сверху вниз отбойными молотками или буровзрывным способом (мелкошпуровыми зарядами). Глубину заходки l принимают с таким расчетом, чтобы можно было разобрать кольцо обделки пилот-тоннеля и смонтировать одно-два кольца обделки станционного тоннеля. Кровлю выработки крепят марчеванами (3), один конец которых заводят за кольцо обделки станционного тоннеля, а другой – в штрабу по периметру выработки. Концы марчеван в забое подхватывают кружальной аркой, опертой на вертикальные или наклонные стойки.

Схема сооружения станционного тоннеля по способу пилот-тоннеля (а) и варианты крепления забоя (б)

Рис. 5.7 – Схема сооружения станционного тоннеля по способу пилот-тоннеля (а) и варианты крепления забоя (б): 1 – укладчик обделки пилот-тоннеля; 2 – укладчик обделки станционного тоннеля; 3 – марчеваны; 4 – нагнетатель раствора; 5 – вентиляционная труба; 6 – тележка для контрольного нагнетания; 7 – тележка для чеканочных работ; 8 – передвижная платформа; 9 – породопогрузочная машина; 10 – затяжка лба забоя из досок; 11 – стойки из круглого леса; 12 – стальные балки или трубы; 13 – рошпаны; 14 – стальные пластины

Лоб забоя удерживают досками (10), распирая их на горизонтальные балки или трубы (12), расположенные по высоте с шагом h1, h2, h3 и т. д., либо на радиальные стойки (11), опертые на кольцо обделки пилот-тоннеля. Балки и стойки в местах их опирания на обделку пилот-тоннеля прижимают к забою горизонтальными распорками-рошпанами (13), упирая в стальные пластины (14). Эти пластины устанавливают по периметру кольца, прикрепляя болтами к ребрам тюбингов.

Освободившееся от грунта кольцо обделки пилот-тоннеля разбирают укладчиком (1) и монтируют очередное кольцо постоянной обделки станционным укладчиком (2).

Расстановка рабочей силы, оборудования и механизмов в станционном тоннеле, а также последовательность работ по первичному нагнетанию раствора за обделку и гидроизоляционных работ соответствует обычным приемам проходки.

К особенностям работ по монтажу чугунной обделки станционных тоннелей относится монтаж тюбингов в проемной части станции (рис. 5.8). В местах проходов для оформления проемов укладчиком тоннельной обделки (1) устанавливают кольца с рамными тюбингами (2), а в верхней (при значительном горном и гидростатическом давлении) и в нижней части проема – клинчатые тюбинги (4), образующие перемычки проемов. Проемы в процессе монтажа колец обделки заполняют временными нормальными тюбингами (3), а зазоры между тюбингами и клинчатыми перемычками – временными вкладышами (5). Все элементы рамных колец, окаймляющих проемы пилон-ных станций, укладывают в строгом соответствии с их конструктивной маркировкой и с точным совпадением осей проемов среднего и боковых тоннелей. Описанными способами сооружают все три тоннеля пилонной станции.

Проходка бокового тоннеля пилонной станции с чугунной тюбинговой обделкой без нижних клинчатых перемычек

Рис. 5.8 – Проходка бокового тоннеля пилонной станции с чугунной тюбинговой обделкой без нижних клинчатых перемычек

Особо ответственным этапом в процессе сооружения станции пилонного типа являются работы по устройству проходов. Их начинают, как правило, после окончания проходки всех трех станционных тоннелей. Удаление тюбингов временного заполнения из замкнутых колец обделки, разработка грунта между кольцами смежных тоннелей, устройство конструкции, продольная ось которой располагается перпендикулярно оси главных тоннелей, приводят к существенному изменению характера нагрузок, 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 последовательность раскрытия проемов и сооружения обделки проходов. Очередность этих работ назначают с таким расчетом, чтобы они выполнялись 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. 5.9), которые устанавливают перед проемом в среднем тоннеле. Проем шириной b начинают раскрывать, удаляя лебедками вкладыши и средний верхний тюбинг временного заполнения. Через образовавшуюся в кольцах щель по оси прохода разрабатывают до тюбингов бокового тоннеля ходок высотой h, закрепляя его штольневой крепью (1). Лонгарины (2) устанавливают выше места расположения листов металлической гидроизоляции на толщину обделки прохода и опирают концами на тюбинги. Затем раскрывают калотту на всю длину проема, устанавливая очередные пары лонгарин и затягивая кровлю марчеванами. По мере раскрытия калотты снимают оставшиеся тюбинги временного заполнения в верхней части проема сначала в среднем, а затем и в боковом тоннеле. На этом заканчивается первый этап работ, и проходческая бригада переходит к следующему проему.

Схема сооружения проема пилонной станции с обделкой из чугунных тюбингов

Рис. 5.9 – Схема сооружения проема пилонной станции с обделкой из чугунных тюбингов

В подготовленной калотте устанавливают и сваривают листы металлической 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 сложных гидрогеологических условиях в неустойчивых грунтах работы несколько усложняются. По всей длине проемной части станции должны быть выполнены подготовительные 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 последовательности, но только из проема удаляют минимальное количество тюбингов временного заполнения. Поэтому при разработке калотты обычно извлекают 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 через узкую вертикальную щель при одном разомкнутом кольце обделки. Этим достигается сведение к минимуму деформаций колец обделки станционных тоннелей. Остальные тюбинги временного заполнения проемов извлекают после сооружения 75% всех проемов станции.

Сооружение станций с обделкой из сборного железобетона

Пилонные станции с обделкой из сборного железобетона сооружают в относительно благоприятных инженерно-геологических условиях. Последовательность сооружения станционных тоннелей сохраняется такой же, как и при обделке из чугунных тюбингов: вначале ведут проходку двух боковых тоннелей с опережением забоев на 20–30 м, затем проходят средний тоннель. В дальнейшем в связи с видоизмененной конструктивной схемой станции, предусматривающей усиление проемных участков до устройства проходов, состав строительно-монтажных работ изменяется.

Работы ведут в следующем порядке. При проходке проемного участка станции (рис. 5.10) во всех трех тоннелях чередуют кольца, замкнутые тюбингами временного заполнения (4) с кольцами, замкнутыми мощными железобетонными блоками (3) (один-два кольца), образующими пилоны станции. Особенность монтажа обделки в пределах этого участка заключается также в том, что в кольца боковых тоннелей со стороны оси станции, а в кольца среднего – с двух сторон включают фигурные опорные тюбинги (1). Эти тюбинги имеют срезанные борта на половине длины и образуют в обделке продольные пазы на всем протяжении проемного участка сверху и снизу проемов.

Средний тоннель пилонной станции с обделкой из сборного железобетона

Рис. 5.10 – Средний тоннель пилонной станции с обделкой из сборного железобетона

Способ усиления проемной части станции заключается в том, что в продольные пазы, образованные фигурными опорными тюбингами, укладывают сборные железобетонные балки или заполняют эти пазы монолитным железобетоном, образуя балочную перемычку проемов (2). Такая перемычка позволяет размыкать кольца при сооружении проходов.

Балочную перемычку из сборного железобетона сооружают с помощью лебедок и укладчика тоннельной обделки. Балочные перемычки из монолитного железобетона бетонируют с передвижных или стационарных подмостей. Бетонную смесь подают непрерывно механизированным способом пневмобетоно-укладчиками или бетононасосами и тщательно вибрируют.

Сначала проходят и усиляют 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. При монтаже обделки этого тоннеля в проемном участке станции тюбинги временного заполнения, фасонные опорные тюбинги и железобетонные блоки, образующие пилоны, устанавливают в кольцах по обе стороны от оси тоннеля. Затем устраивают два ряда верхних и два ряда нижних балочных перемычек из сборного или монолитного железобетона.

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. 5.11). Длина участка L захватывает кольца проема шириной В и один пилон шириной b.

Порядок работ по сооружению пилонов и проходов пилонной станции с обделкой из сборного железобетона

Рис. 5.11 – Порядок работ по сооружению пилонов и проходов пилонной станции с обделкой из сборного железобетона: 1, 2, 3 – этапы раскрытия выработки; I, II, III – этапы бетонирования обделки

В этом случае работы выполняют в три этапа. Сначала разрабатывают грунт в верхней правой части (1) прохода и бетонируют свод и верхнюю часть пилона I. После того как уложенный бетон достигнет 75% проектной прочности, разрабатывают грунт в нижней правой части (2) прохода и бетонируют пилон и часть обратного, свода II. К работам третьего этапа приступают только после того, как ранее уложенный бетон достигнет 100% проектной прочности. На третьем этапе разрабатывают сверху вниз левую часть (3) прохода на всю высоту и бетонируют оставшиеся части верхнего и обратного сводов III. Сооружение проходов из среднего в боковой тоннель в одном сечении станции не допускается.


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика