Logo name

Колонные станции глубокого заложения (статья)



Материал из Энциклопедия нашего транспорта

Перейти к: навигация, поиск
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
Рис. 4

На II участке Ждановско-Краснопресненского диаметра завершается строительство двух колонных станций глубокого заложения: «Пушкинская» и «Кузнецкий Мост». Таким образом, начиная с 1976 г. на Московском метрополитене будут эксплуатироваться 9 станций колонного типа глубокого заложения.

Основная особенность колонных станций, сооружённых до 1970 г., заключалась в том, что в них стальные прогоны и колонны устанавливались в заранее пройденных боковых тоннелях диаметром 9,5 м. Кроме того, на таких станциях как «Маяковская», «Комсомольская» (кольцевая) и «Павелецкая» (радиальная) необходимо было раскрывать средний зал на всю длину сооружения: недостаточная (в соответствии со СНиПом) ширина посадочной платформы в боковых тоннелях не позволяла эксплуатировать глухие участки, как на станциях пилонного типа.

В 1970 г. по проекту Метрогипротранса Московским Метростроем (СМУ-8) сооружены колонные станции на площади Ногина, конструкция которых существенным образом отличалась от возведённых ранее. При этом прогоны были заменены сдвоенными клинчатыми перемычками, входящими в состав обделок среднего и боковых тоннелей. Элементы перемычек вместе с колоннами либо тюбингами временного заполнения проёмов устанавливались одновременно с монтажом очередного кольца обделки.

Таким образом, впервые в практике отечественного метростроения была запроектирована и построена колонная станция на основе типовой обделки диаметром 8,5 м. В дальнейшем при проектировании станций «Пушкинская» и «Кузнецкий Мост» за основу принята конструкция станции «Площадь Ногина». Здесь путём введения дополнительного элемента в клинчатую перемычку увеличен шаг колонн. Кроме того, были увеличены высота и ширина проходов, высота и ширина среднего зала. Расширение среднего зала позволило разместить натяжную камеру и наклонный тоннель для трёх-четырех эскалаторов в пределах посадочной платформы при меньшем раскрытии среднего тоннеля.

Рассмотрим подробнее конструкции колонных станций на Московском метрополитене.

Конструкция каждой из колонных станций «Маяковская» (рис. 1), «Комсомольская»-кольцевая и «Павелецкая»-радиальная представляет собой два боковых тоннеля с обделкой из чугунных тюбингов наружным диаметром 9,5 м, объединённых сводом среднего зала, выполненным из чугунных тюбингов наружным диаметром 9,5 либо 11,5-м. Своды среднего и боковых тоннелей через специальные фасонные тюбинги передают нагрузку на металлические прогоны и колонны. Стальные колонны, верхние и нижние прогоны (или фундаментные опоры) устанавливались в заранее пройденных замкнутых боковых тоннелях.

Конструктивная особенность станций «Курская»-кольцевая и «Семёновская» (рис. 2) заключается в том, что в поперечном сечении разомкнутые кольца среднего и боковых тоннелей одного диаметра опираются через металлические прогоны на стальные колонны. Раскрытие станции осуществлялось путём перекрепления загруженной обделки на стальные конструкции внутреннего каркаса, образующего проёмы.

Каждая из колонных станций «Площадь Ногина», «Пушкинская» (рис. 3) и «Кузнецкий Мост» — в поперечном сечении представляет собой замкнутую конструкцию, состоящую из двух боковых тоннелей, объединённых верхним и нижним сводами среднего зала в единый контур. Сопряжения сводов среднего и боковых тоннелей через клинчатые перемычки опираются на стальные колонны. Последние в зависимости от типа перемычки устанавливаются вдоль станции с шагом 4,5 или 5,25 м.

При строительстве станции «Площадь Ногина» впервые осуществлён предложенный в проекте способ проходки тоннелей с установкой стальных колонн одновременно с монтажом тюбинговой обделки. Последний производился специальным тюбингоукладчиком новой конструкции, приспособленным также для подъёма и установки колонн в проектное положение.

При проходке боковых тоннелей замкнутые кольца тюбинговой обделки, расположенные в проёмной части между опорами, воспринимают на себя нагрузку от развивающегося горного давления, снимая тем самым часть нагрузки, приходящейся на колонны. В этой стадии сооружения станции они не работают или работают незначительно.

Проходка среднего тоннеля ведётся с раскрытием на полный профиль и с монтажом обделки верхнего и нижнего сводов специальным тюбингоукладчиком. При этом в первую очередь монтируются тюбинги обратного свода, что создаёт надёжную устойчивость колонн при передаче на них давления от верхнего свода среднего и боковых тоннелей.

Сооружение среднего зала станций типа «Площадь Ногина» должно осуществляться только на полный профиль, так как в противном случае, например, при способе проходки «уступом», колонны воспримут нагрузку от горного давления и «сползут» с наклонной поверхности тюбингов боковых тоннелей. Это недостаток данной конструкции: в неустойчивых породах увеличение ширины среднего зала связано с определённым риском.

Конструкция колонных станций типа «Площадь Ногина» требует повышенного качества монтажа обделки. Исследования, проведённые ЦНИИСом, показали, что некоторые колонны не имели плотного соприкасания с поверхностью тюбингов, в результате чего увеличивался эксцентриситет приложения нагрузки. Непараллельность боковых тоннелей в плане приводила к тому, что при сооружении среднего зала колонны смещались, и в двух случаях произошёл срез болтов. Это не повлияло на прочность конструкции: шарнирное закрепление колонн в обделке позволяет перераспределять в ней усилия. Однако некачественный монтаж требует дополнительных затрат — замену болтов, установку дополнительных металлических стяжек в боковых тоннелях и др.

Несмотря на отмеченные выше недостатки, опытом проектирования и строительства доказано, что исключение стальных прогонов и фундаментов из станционной конструкции и установка клинчатых перемычек и колонн одновременно со сборкой очередного кольца обделки тоннеля позволяет существенно сократить сроки и стоимость строительства. Кроме того, введение колонн и клинчатых перемычек в состав кольца способствует более равномерному распределению усилий в элементах конструкции.

На рис. 4 изображены поперечные сечения и продольные разрезы колонных станций.

Ниже приводится таблица технико-экономических показателей колонных станций. Из таблицы видно, что внедрение плоского железобетонного лотка и боковых железобетонных блоков с чугунными гидроизолирующими плитами на станции «Пушкинская» (предложение инженеров СМУ-7 и Метрогипротранса) позволило новым конструкциям колонных станций по удельному расходу металла успешно конкурировать с типовой пилонной станцией, имеющей тюбинговую обделку наружным диаметром 8,5 м.

Статья Колонные станции глубокого заложения 5.jpg

Расчёт колонных станций типа «Площадь Ногина» производился на ЭВМ БЭСМ-4 по программе, составленной проф. МИИТа Н. Н. Шапошниковым. Эта программа впервые в расчётной практике позволила учесть одновременную работу всех трёх станционных тоннелей. Методом перемещений решалась задача в плоскости в предположении, что каждое сечение станции имеет колонны. Однако такая расчётная схема правильно отражает работу только замкнутых станционных колец. В действительности конструкция работает пространственно, причём клинчатые перемычки преимущественно работают вдоль оси станционных тоннелей, а замкнутые и разомкнутые кольца среднего и боковых тоннелей — поперёк продольной оси станции. Применив расчётный метод конечных элементов, можно достаточно правильно оценить пространственную работу конструкции колонной станции. Такой подход к выбору расчётной схемы позволит рационально расположить материал в станционной обделке. А именно: в плоскости колонн поперёк станции замкнутые кольца среднего и боковых тоннелей до горизонтального диаметра необходимо собирать из тяжёлых тюбингов типа 85НВ, а в разомкнутых кольцах устанавливать облегчённые тюбинги типа 85НЛО.

Таким образом, вдоль станции образуются жёсткие замкнутые кольца, которые работают поперёк продольной оси. Разомкнутым кольцам отводится как бы вспомогательная роль. Они, воспринимая нагрузку, передают её на клинчатые перемычки и на замкнутые кольца. Вдоль станции между жёсткими замкнутыми кольцами образуются разгружающие своды в породном массиве. Такой конструктивный приём позволяет сократить расход чугуна в целом на станцию примерно на 3-5 %.

В заключение необходимо отметить следующее:

дальнейшее совершенствование колонных станций необходимо проводить в направлении уменьшения потребности фасонных тюбингов, а также максимального применения железобетона в основных конструкциях, где элементы обделки преимущественно работают на сжатие;
следует рационально располагать материал в замкнутых и разомкнутых кольцах среднего и боковых тоннелей с учётом пространственной работы конструкции колонной станции;
при проведении исследовательских работ необходимо определить граничные значения эксцентрицитета в колоннах в различных гидрогеологических условиях, а также установить соотношение величины нагрузок, приходящихся на средний и боковые тоннели. В эксплуатационной стадии: определить работу сдвоенных клинчатых перемычек колонных станций в сопоставлении её расчётных предпосылок с натурными измерениями.

Источник

  • Инженер Е. БАРСКИЙ, «Колонные станции глубокого заложения», журнал «Метрострой», № 1, 1975


[1 наблюдающий участник] 
Эта страница последний раз была изменена 1 мая 2015 в 16:03, автор изменения — участник Энциклопедия нашего транспорта Anakin. В создании приняли участие: участник Энциклопедия нашего транспорта Workweek
info2008 ≤co-бa-кa≥ nashtransport.ru
«Наш транспорт» © 2009—2017
Rambler's Top100