- •Ю.С.Фролов Проектирование станций метрополитена
- •Содержание
- •1. Состав и содержание проекта
- •Примерное содержание пояснительной записки
- •1. Исходные данные для проектирования.
- •2. Исходные данные для проектирования
- •Анализ инженерно-геологических условий
- •4. Определение основных размеров станционного
- •Объемно - планировочное решение станционного комплекса
- •6. Проектирование конструкций станций
- •6.1 Общие требования к проекту
- •6.2. Материалы конструкций станций.
- •6.3. Конструкции станций, сооружаемых закрытым способом
- •6.4. Конструкции станций, сооружаемых открытым способом
- •Выбор и обоснование варианта конструктивного решения платформенного участка станции.
- •Оценка несущей способности станционных конструкций
- •7.1. Нагрузки и воздействия
- •7.2. Расчет конструкций станции.
6.4. Конструкции станций, сооружаемых открытым способом
Конструкции станций открытого способа могут выполняться из сборного или монолитного железобетона, или сборномонолигными. При выборе типа станции из сборного железобетона необходимо стремиться к применению полносборных конструкции, уменьшению числа типовых элементов за счет увеличения их размеров и веса в пределах грузоподъемности современного подъемно-транспоргного оборудования (до 20 т). Если станция сооружается из монолитного железобетона, ее конструкция должна обеспечивать применение индустриальной технологии укладки бетона с использованием передвижных металлических опалубок. При этом следует предусматривать заводское изготовление арматурных каркасов.
Станции открытого способа работ проектируются как с плоскими перекрытиями, так и сводчатые, и могут быть одно-, двух- и трехпролетными или одно-, двух- и трехсводчатыми. (Наибольшее распространение па линиях метрополитена получили трехпролетные колонные станции с плоскими или сводчатыми перекрытиями и односводчатые ([1], стр 228-238).
Принципы построения внутреннего очертания обделки сохраняются такими же, которые были изложены в рекомендациях по проектированию колонных станций, сооружаемых закрытым способом. Основой для определения минимальных размеров поперечного сечения станции является расчетная ширина платформы Вк и габарит приближения строений Смс. С учетом линии приближения колонн.
Типовой конструкцией станции является колонная трехпролетная станция из сборного железобетона (табл.6.5а) с плоскими перекрытиями 2, уложенными ну стеновые блоки 1 и ригели 3. С целью снижения номенклатуры изделий перекрытия шаг колонн 4 в поперечном сечении lк принимают так, чтобы все три пролета перекрыть однотипными элементами. Шаг колонн в продольном направлении в зависимости от величины нагрузки на конструкцию принимается равным 4,5; 6 или 7,5 м, что соответствует действующему строительному модулю (1,5) для конструкций, сооружаемых открытым способом. Монолитными в этих станциях выполняют только лотковые плиты, которые проектируют индивидуально с учетом характеристик грунтов в основании конструкции, однако, и они могут быть собраны из сборных элементов с последующим омоноличиванием стыков.
В зависимости от инженерно-геологических условий, нагрузок и архитектурных форм станции возможны различные конструктивные решения блоков перекрытия, стеновых блоков, ригелей и узлов опирания колонн на лотковую плиту.
Колонные станции могут сооружаться и сборномонолитными (табл.6.5б). В этом случае, как правило, стены 1 и колонны 3 выполняют из сборных железобетонных элементов, по которым устраивается плоское перекрытие из монолитного железобетона в виде поперечных ребристых плит 2, перекрывающих все сечение станции, либо из монолитного бетона устраивают куполообразные перекрытие только среднего зала.
В особо сложных геологических условиях (водонасыщенные супеси и суглинки) и при ограниченной рабочей зоне (фундаменты зданий находятся в непосредственной близости от бровки котлована) стены станции могут выполняться из монолитного железобетона методом «стена в грунте» (табл.6.5в). Для отсечения водоносного горизонта нижняя часть стены 1, должна быть заглублена на величину Н2 ниже дна котлована с учетом проникновения стены в водоупор не менее, чем на 2 метра. Общая высота стены в грунте не должна превышать 15 метров. Образованные таким образом стены служат не только надежной крепью котлована, но и могут быть включены в состав конструктивных элементов станции при условии обеспечения надежной внутренней гидроизоляции.
Таблица 6.5
Конструктивные схемы станций открытого способа работ
Колонные |
Односводчатые |
а)
|
д)
|
б)
|
е)
|
в)
|
ж)
|
г)
|
з)
|
В стесненных условиях строительства, когда станция расположена в непосредственной близости от фундаментов зданий, а также в условиях интенсивного уличного движения, прерывать которое на длительный период затруднительно или невозможно, часть технологических операций по сооружению станции выполняется открытым способом, а часть без вскрытия земной поверхности. В табл.6.5.г показан вариант конструктивной схемы платформенного участка колонной станции, путевые тоннели 1 которой, пройденны перегонными щитовыми комплексами ([3], стр 138-141, 232-237). Эти тоннели предназначены только для размещения в них подвижного состава. Колоннами станции служат буронабивные сваи 2, основание которых заглублено ниже лотковой плиты 3, служащей одновременно пассажирской платформой.
Расстояние между сваями-колоннами в поперечном сечении lк назначается таким образом, чтобы они были максимально приближены к линии приближения колонн, обозначенной габаритом приближения строений Смс. Величина заглубления свай lсв определяется расчетом их по несущей способности. На сваи - колонны опирается двухконсольная плита перекрытия 4, консоли которой омоноличены с обделкой путевых тоннелей.
Такая конструкция обладает рядом преимуществ по сравнению с ранее известными:
повышается коэффициент использования подземной выработки (отношение полезного объема станции к объему разработанного грунта) за счет сооружения путевых тоннелей без вскрытия земной поверхности;
конструкция позволяет осуществлять сквозную проходку перегонных тоннелей на линии;
обделка перегонных тоннелей, возведенная на протяжении станции, является ее конструктивным элементом;
станция может сооружаться в условиях плотной городской застройки вследствие уменьшения ширины котлована примерно вдвое.
Односводчатые станции выполняются как из монолитного, так и сборного железобетона ([1]стр.238-242). Принципы построения внутреннего очертания обделки сохраняются такими же, которые были изложены в рекомендациях по проектированию односводчатых станций, сооружаемых закрытым способом. Основой для определения размеров поперечного сечения станции является расчетная ширина платформы Во и габарит приближения строений Смс.
Односводчатые станции из монолитного железобетона представляют собой замкнутые конструкции, конфигурация которых зависит от инженерно- геологических условий и технологии ведения работ. Наиболее распространенная конструктивная форма обделки односводчатой станции из монолитного железобетона представляет собой пологий свод (f/L < 0,25) переменной толщины, омоноличенный с вертикальными стенами (Нст) в основании стены омоноличенны с железобетонной плитой переменной толщины. (табл.6.5д). Толщина свода в замке принимается hз = 400 ÷ 500 мм, а в пяте и стенах увеличивается до h = 700 ÷ 800 мм. Толщина лотковой плиты 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 котловане, закрепленном железобетонными стенами, возведенными способом «стена в грунте» или секущимися сваями, железобетонное крепление котлована должно быть включено в конструкцию станции как несущий элемент.
Так, пологий свод (f/L < < 0,25) односводчатых станций может быть омоноличен с верхом железобетонных стен толщиной hст = 800мм, образуя замкнутую раму (табл.6.5е). Такое решение целесообразно при сооружении станции в плотных связных грунтах, способных оказывать сопротивление перемещениям стен от распора слишком пологого свода. При этом стены должны быть заглублены значительно ниже отметки основания котлована на глубину Н2, для того , чтобы обеспечить защемление нижней части стены после разработки котлована до проектной отметки, а в водонасыщенных грунтах еще и войти в водоупор на 2-3м.
В слабых несвязных водонасыщенных грунтах при креплении котлована способом «стена в грунте» или секущимися сваями целесообразно рассмотреть вариант односводчатой станции с обделкой из сборных железобетонных элементов (табл.6.5ж). Обделка станции монтируется между железобетонными стенами толщиной hст = 600мм 1 и состоит их четырех основных сборных железобетонных элементов двух типоразмеров, отличающихся только армированием. Угловые элементы 2 верхнего и обратного сводов имеют двутавровое сечение, средние 3 - таврового. Вертикальные вставки 4 между элементами свода и лотка позволяют регулировать высоту сечения платформенного участка станции. Зазор между угловыми блоками и стенами заполнен бетоном.
Рациональное распределение усилий и жесткость системы «обделка-железобетонные стены» существенно снижают расход бетона и арматурной стали по сравнению с выше рассмотренной конструкцией К числу несомненных достоинств конструкции относится минимальная номенклатура сборных железобетонных изделий при максимальной сборности. Независимый монтаж элементов обделки с зазором от «стен в грунте» позволяет устроить замкнутую гидроизоляцию обделки в водонасыщенных грунтах. «Гибкое» конструктивное решение, основанное на возможности изменения высоты конструкции за cчeт вертикальных вставок 4 различной высоты, позволяет все пристанционные сооружения, включая вестибюли, разместить в единой унифицированной обделке.
Новые возможности для выбора оптимальных конструктивных и технологических решений открываются при полузакрытом способе сооружения односводчатой станции, обделка которой представляет собой пологие верхний и обратный своды, опирающиеся на массивные опоры кругового очертания (табл.6.5з). При залегании в основании станции прочных грунтов обратный свод следует заменить лотковой плитой. Полые опоры свода выполнены из монолитного бетона в тоннелях кругового очертания с внутренним радиусом R = 2450мм, пройденных перегонными щитовыми комплексами, со сдвижкой щитов в поперечных котлованах на ось опорных тоннелей по торцам платформенного участка станции На рисунке показаны варианты конструкции односводчатой станции с монолитным (слева от оси станции) и сборным (справа от оси станции) исполнением верхнего свода. Более подробно материал об односводчатых станциях , сооружаемых на линиях мелкого заложения методом сквозной проходки, изложен в [2] (стр. 144-146, 237-239).
В отличие от традиционных конструкций односводчатых станций, сооружаемых из монолитного бетона открытым способом, в этом варианте значительно снижен расход арматурной стали за счет замены густоармированных стен опорами из монолитного бетона. Кроме того, массивные опоры существенно снижают степень воздействия вибрации и шума на расположенные вблизи здания и сооружения. Наличие полостей в опорах позволяет использовать их для создания эффективной системы вентиляции.