Просмотр кода страницы Комплекс новых высокоэффективных подземных конструкций на Кировско-Выборгской линии (статья)

[[Файл:Статья Новые конструкции на КВЛ, 1.jpg|420px|thumb|right|Рис. 1]]
[[Файл:Статья Новые конструкции на КВЛ, 2.jpg|420px|thumb|right|Рис. 2]]
[[Файл:Статья Новые конструкции на КВЛ, 3.jpg|420px|thumb|right|Рис. 3]]
[[Файл:Статья Новые конструкции на КВЛ, 4.jpg|420px|thumb|right|Участок перегонного тоннеля Кировско-Выборгской линии с обделкой из гладких блоков, обжатых на породу]]
[[Файл:Статья Новые конструкции на КВЛ, 5.jpg|420px|thumb|right|Односводчатая станция «Политехническая»]]

При возведении конструкций станций и перегонных тоннелей глубокого заложения расходуется подавляющее количество материальных и трудовых ресурсов метростроения. Эти сооружения, очевидно, являются главным объектом поиска путей и резервов снижения стоимости и трудоёмкости строительства.

Развитие конструкций возможно двумя путями: совершенствованием существующих (внесением в них дополнений и изменений непринципиального характера) и созданием новых, имеющих существенно отличную статическую схему, реализующих иные конструктивные принципы, полученные на основе новейших данных теоретических и экспериментальных исследований проблемы. В разработке и обосновании комплекса [[Односводчатая станция глубокого заложения|односводчатых]] и [[Колонная станция глубокого заложения|колонных]] станций глубокого заложения и перегонных тоннелей с преднапряжённой сборной обделкой IV участка [[Линия 1 (Кировско-Выборгская линия)|Кировско-Выборгской]] линии [[Петербургский метрополитен|Ленинградского метрополитена]] нашёл воплощение второй подход.

Проектированию этих конструкций предшествовали большие теоретические и экспериментальные исследования и проектные разработки по вопросам статической работы конструкций, создания их новых принципиальных схем, выбора оптимальных форм элементов, сочетания сводов и узлов их опирания, широкого применения сборного высокопрочного железобетона заводского изготовления в условиях подземного строительства.

Реализация принципиально новых решений всех основных конструкций линии, естественно, вызвала большие трудности, связанные с перестройкой производства, созданием новой оснастки, оборудования, технологии изготовления элементов и их транспортировки, методов проходки, монтажа и включения обделки в работу с окружающим массивом горных пород. Однако, как показал опыт строительства IV участка Кировско-Выборгской линии, решительное проведение в жизнь принятого направления дало в итоге технико-экономический эффект, резко превышающий достижения в этой области, открывающий перспективы существенного снижения стоимости и значительного повышения скоростей строительства отечественных метрополитенов.

История совершенствования обделок перегонных тоннелей в направлении снижения их стоимости, металлоёмкости и трудозатрат на возведение развивалась от чугунных конструкций к сборным железобетонным, наиболее эффективными из которых являются собираемые из блоков простой формы с шарнирными продольными соединениями, монтируемые с обжатием в породу.

Поэтому при выборе конструкций для перегонов IV участка Кировско-Выборгской линии было принято направление на использование обжатых в грунт сборных железобетонных обделок. Разработанная к тому времени обжатая конструкция из стандартных тюбингов типа РБ требовала коренного изменения из-за сложной конфигурации ребристых элементов, несовершенства распорного узла, трудности замоноличивания распорных стыков и обеспечения необходимой его прочности, повышенного расхода металла на неинвентарные закладные фиксаторы, остающиеся в обделке. Использование элементов стандартной, так называемой унифицированной блочной обделки, требовало значительного расхода железобетона.

Активный творческий поиск привёл к созданию, а затем к широкому внедрению нового типа обделок перегонных тоннелей (рис. 1) из гладких блоков уменьшенной (по сравнению с унифицированной обделкой) толщины с разжатием из лотковой части и применением клиновых железобетонных вкладышей-фиксаторов. Экспериментальные исследования в натурных условиях подтвердили статическую целесообразность и эффективность новой конструкции. К её преимуществам можно отнести следующее: кольцо обделки собирается только из двух типов блоков, что облегчает их изготовление и монтаж; устройство распорного стыка в лотке с использованием клиновидных вкладышей упрощает его конструкцию, повышает прочность; отсутствие перевязки продольных стыков и устройство распорного узла в лотковой части позволяют механизировать и автоматизировать монтаж обделки и разжатие в лотке.

Новый тип обделки позволил усовершенствовать механизированный проходческий комплекс, дающий возможность значительно повысить скорости проходки перегонных тоннелей. Так, именно с этой обделкой на IV участке Кировско-Выборгской линии была достигнута скорость сооружения готового тоннеля 676 пог. м за 31 рабочий день.

Принципиальная конструктивная схема односводчатой станции глубокого заложения нового типа — со сборным железобетонным многошарнирным обжатым в породу несущим сводом — была разработана у нас в 1961 г. Через два года после её опубликования в Париже было начато проектирование и возведение опытного сооружения (станция «Этуаль»), в котором практически реализованы заложенные в нашей конструкции принципы: многошарнирный преднапряжённый свод, разжимаемый в грунт из шелыги, монтируемый в калоттной прорези и опирающийся на наклонные в основании массивные бетонные стены.

Однако метростроители Парижа при специальном укреплении грунта сделали свод более массивным, переменной толщины и замонолитили его после монтажа и обжатия. Последнее не позволило использовать все преимущества многошарнирной статической схемы свода, утяжелило его. Конструкция же, практически осуществлённая на IV участке Кировско-Выборгской линии, будучи более лёгкой, несёт нагрузку, втрое превышающую соответствующую величину на станции «Этуаль».

Станция (рис. 2) выполняется со сборным железобетонным многошарнирным сводом постоянной толщины, опирающимся на массивные опоры, создаваемые внутри железобетонной тюбинговой обделки наружным диаметром 5,5 м. В нижней части выработки устраивается обратный свод, являющийся одновременно распоркой для боковых опор. В центральной части станции — просторная пассажирская платформа. Под ней и частично в том же уровне располагаются служебные и технические помещения. Такая планировка улучшила эксплуатационные качества сооружения. А раскрытие большого пространства в подземных условиях создало новые возможности для архитектурного оформления станции (освещения, тематического оформления и т. д.).

19-метровый свод монтируется из простых по форме железобетонных блоков, изготавливаемых в заводских условиях. Для центрирования передачи нормальных сил и равномерного обжатия блоков свода по их радиальным плоскостям устанавливаются упруго-пластичные прокладки из винипласта переменной толщины. Особую роль выполняет замковый блок, который состоит из трёх отдельных плит толщиной от 8 до 10 см, высотой 70 и шириной 50 см. В промежутки между плитами замкового блока устанавливаются гидравлические плоские домкраты, с помощью которых свод обжимается в породу и вводится таким образом немедленно в работу.

Предложенная технология позволила свести к минимуму осадки дневной поверхности.

Чёткая организация работ, применение сетевого планирования, высокопроизводительной техники метростроения способствовали сооружению первой односводчатой станции практически вдвое быстрее ранее применявшихся типов конструкций. Высокие темпы проходки и монтажа обеспечил специальный дуговой укладчик. Поточное сооружение станции значительно сократило общее время на её возведение, которое обычно лимитирует сдачу линии в эксплуатацию.

Строительство второй односводчатой станции — [[Политехническая (станция метро, Санкт-Петербург)|«Политехническая»]] — было осуществлено ещё быстрее — с опережением графика первой на 30 %.

Общая экономия (при строительстве двух односводчатых станций) составила 16,5 тыс. т металла при снижении стоимости на 3,6 млн рублей.

Станции колонного типа на Кировско-Выборгской линии — [[Выборгская (станция метро, Санкт-Петербург)|«Выборгская»]], [[Лесная (станция метро, Санкт-Петербург)|«Лесная»]], [[Академическая (станция метро, Санкт-Петербург)|«Академическая»]] — являются сооружениями принципиально новой экономичной конструкции, ранее не применявшейся в мировой практике метростроения.

Колонная станция (рис. 3) включает в себя средний зал, разомкнутые с его стороны боковые тоннели из колец с верхним и нижним опорным элементами, внутренние несущие конструкции, которые в каждом боковом тоннеле на повторяющемся вдоль станции участке содержат двухконсольный прогон, колонну, башмак и бетонный ростверк. При этом верхний прогон жёстко связан с верхним опорным элементом, а башмак — с бетонным ростверком.

При создании этой конструкции ставилась цель уменьшить металлоёмкость станции путём введения элементов, которые бы заставили работать конструкцию по эффективной статической схеме. Кроме этого, в основу было положено создание максимальных удобств для пассажиров, обеспечение более свободного пространства путём уменьшения толщины колонн при изготовлении их из высокопрочных низколегированных сталей.

Следует отметить рациональность взаимного расположения, соотношений жёсткостей и очертаний обделок станционных тоннелей, что в сочетании с применением шарниров в местах опор сводов на верхний и нижний прогоны обеспечило надёжность статической работы обделки в целом без устройства дополнительных распорных конструкций или затяжек.

Сооружение станции колонного типа производилось начиная с проходки и установки обделок боковых тоннелей, после чего бетонировался нижний неразрезной прогон. Установка ригеля и колонн производилась специальным колонноподъёмником в правом и левом боковых тоннелях. После установки колонн и прогонов с опорными элементами начиналась разработка средней части станции с железобетонной обделкой свода.

В следующий цикл операций входили разработка породы для монтажа обделки нижнего свода, монтаж элементов платформы и подплатформенных помещений.

Принятая схема организации работ и последовательность операций коренным образом отличается от сооружения станций колонного типа на первых очередях метрополитена, где требовались значительные трудозатраты на сборку тяжёлых металлоконструкций и чугунных обделок и бетонирование распорной нижней плиты.
Отказ от чугунных обделок боковых тоннелей и среднего свода и замена их на железобетонные даёт существенную экономию чугуна.

Строительство трёх колонных станций позволило сберечь свыше 6 млн руб., сократить расход металла на 24 тыс. т и уменьшить объём разработки грунта на 24 тыс. м³.

Комплекс новых экономичных конструкций с высокими эксплуатационными качествами имеет широкую перспективу в метро- и тоннелестроении.

''О. АНТОНОВ, Г. ФЁДОРОВ, С. ЩУКИН, лауреаты Государственной премии''

== Источник ==
* «Комплекс новых высокоэффективных подземных конструкций на Кировско-Выборгской линии», журнал «Метрострой», № 1, 1979

[[Категория:Библиотека:Статьи]]