Материалы и конструкции станций метрополитенов

Материалы станционных обделок:

Материалами для станционных обделок могут быть кирпич, камень, монолитный бетон, монолитный железобетон, чугун (в виде тюбингов) и сталь (в виде балок). В настоящее время сооружают станции со сборными обделками из железобетонных блоков сплошного и ребристого сечения.

Стальные тюбинги применяли в практике строительства станций метрополитенов, но всегда как элементы временного крепления выработок, которые впоследствии заполняли бетоном и которые входили в состав постоянных железобетонных обделок станции как всякая другая оставляемая при бетонировании обделок временная крепь подземных выработок.

Станционные обделки сооружают как из однородных, так и из разнородных материалов. По этому признаку они подразделяются на обделки из однородных материалов и комбинированные из различных материалов.

К станционным обделкам из однородных материалов относятся обделки из каменной или кирпичной кладки, из монолитного бетона или железобетона, из чугунных тюбингов или железобетонных блоков.

К станционным обделкам, комбинированным из различных материалов, относятся обделки из каменной кладки, монолитного бетона и монолитного железобетона, из монолитного бетона и чугунных тюбингов, из монолитного бетона и железобетонных элементов или блоков, из монолитного железобетона и железобетонных элементов.

Примеры применения различных материалов для станционных обделок приведены далее при рассмотрении конструктивных решений станций.

Конструктивные схемы станций:

Подземные станции могут быть одно-, двух-, трех- и многопролетными, иметь сводчатые или плоские перекрытия. Станции со сводчатыми перекрытиями строят при любой глубине заложения, а с плоскими — только на мелком заложении. Наземные станции могут быть открытыми и закрытыми.

Однопролетные станции представляют собой конструкции со сводчатым или плоским перекрытием, одним пролетом, перекрывающим платформу и пути; сооружаются в благоприятных геологических условиях.

Двухпролетные станции имеют посередине один ряд колонн с прогонами, на которые опираются два свода перекрытий или конструкции плоского перекрытия. В двухпролетных станциях с одной платформой колонны располагают по продольной оси платформы. В таких же станциях с двумя платформами колонны устанавливают в междупутье. Но при этом необходимо устраивать дополнительные переходы с одной платформы на другую.

Трехпролетные станции наиболее распространены. Они отличаются наиболее рациональной конструктивной схемой. Поперечное сечение станции разделено на три части (три нефа). В двух боковых частях размещены посадочные платформы и уложены пути. Средняя часть является распределительным залом для пассажиров, направляющихся к поездам.

Многопролетные станции сооружают при наличии трех или более путей, расположенных в одном уровне.

Наземные станции размещают в закрытом помещении или под навесом, перекрывающим платформу. На станциях с одной (островной) платформой устраивают один двусторонний навес, а на станциях с боковыми платформами — два навеса.

Конструкции станций возводят из сборных (чугунных или железобетонных) обделок и из монолитного бетона или железобетона.

Рисунок 7.4. Основные узлы подземной станции глубокого заложения

Подземная станция метрополитена глубокого заложения имеет следующие основные узлы (рисунок 7.4): — вестибюль 1 на поверхности; эскалаторный тоннель 2, натяжную камеру 3, где установлены эскалаторные механизмы; платформенную (проемную) часть 4 станции; глухую (беспроемную) часть 5 станции; 6 служебно-технические помещения (тягово-понизительная подстанция, санитарные узлы, комнаты обслуживающего персонала); камеры 7 дренажных (водоотливных) перекачек и насосных станций; вентиляционные камеры 8, где установлены вентиляторы.

К внутренним конструкциям станций относятся: пассажирские платформы с подплатформенной частью, путевые стены, внутренние перегородки служебных помещений, а на станциях глубокого заложения — еще и водоотводящие зонты и облицовочная обстройка тоннельной обделки.

Платформой станции служит настил из железобетонных плит, опирающихся со стороны пути на подплатформенные стены, а с противоположной стороны — на балки, уложенные вдоль внутренней стены тоннеля и поддерживаемые бетонными столбиками. В проемах плиты укладывают поперек прохода на балки, опирающиеся на бетонные столбики. Платформенные стены собирают из таких же блоков, как путевые стены. Под платформой среднего тоннеля эти стены образуют служебно-технические помещения. Полы на платформе устраивают из полированных гранитных плит, укладываемых на песчано-цементном растворе.

Путевые стены являются обстройкой обделки станционных тоннелей со стороны пути и предназначены для отделки. Через каждые 50 м в путевой стене делают закрываемые декоративными дверями разрывы для осмотра кабелей, проложенных между обделкой тоннеля и путевой стеной.

Водоотводящие зонты служат для сбора воды, проникающей через обделку тоннеля и отвода ее в дренажную систему. Зонты собирают из асбоцементных или стеклопластиковых листов («картин») кругового очертания, прикрепленных на специальных подвесках к обделке свода тоннеля. Листы зонта стыкуют внахлестку так, чтобы вода не просачивалась через швы. Наружную поверхность асбоцементных зонтов покрывают для гидроизоляции битумом, внутреннюю оштукатуривают, белят или покрывают белой водоотталкивающей краской. Для отвода воды, стекающей с зонта, за путевыми стенами и под платформами устраивают желоба. Водоотводящие зонты из стеклопластиковых листов, а также армо-цементные зонты, собираемые из двух сборных элементов (картин), не требуют трудоемких отделочных работ.

Обстройка тоннельной обделки предназначена для придания архитектурных форм тоннельным конструкциям в пределах станции. В пределах обстройки устанавливают вентиляционные короба и решетки для выпуска воздуха. Обстройка может быть из кирпича, железрбетонных плит, обшитого асбоцементными листами металлического каркаса. На обстройке крепят детали архитектурной отделки станции — облицовочные плиты, витражи, мозаичные панно и т. д.

Перегородки образуют служебно-технические помещения в вестибюлях, под платформой и т. д. Их делают из кирпича, железо-бетонных плит, асбоцементных панелей.

Конструкция станций, сооружаемых закрытым способом:

Конструкция односводчатой станции состоит из двух многошарнирных сводов (верхнего и обратного), опирающихся на мощные бетонные опоры (рисунок 7.5). Своды состоят из железобетонных блоков сплошного сечения и одного разжимного блока. Опоры представляют собой массивную бетонную конструкцию, возводимую в специально сооружаемых для этой цели тоннелях. Платформу станции собирают из сборных железобетонных элементов. Под односводчатой конструкцией располагаются платформенный участок и весь комплекс станционных сооружений: тягово-понизительная подстанция, вентиляционная камера, камера водоотливных установок и др. Такие конструкции станций применяют в плотных устойчивых грунтах без притока подземных вод.

Рисунок 7.5. Поперечное сечение односводчатой станции глубокого заложения из сборного железобетона: 1 — бетонные опоры сводов тоннеля; 2 — железобетонные блоки верхнего свода; 3 — прокладки между блоками; 4 — разжимной блок; 5 — платформа; 6 — железобетонные блоки обратного свода

В устойчивых скальных породах применяется односводчатая конструкция станции из монолитного бетона, состоящая из железо-бетонного свода, опирающегося на бетонные стены, замыкаемые обратным сводом или плоским лотком.

Трехсводчатая станция пилонного типа из чугунных тюбингов (рисунок 7.6) состоит из трех параллельных тоннелей, расположенных в одном уровне. В пределах платформенного участка крайние тоннели соединяются со средними проходами. В местах проходов тоннели имеют общие опоры в виде пилонов, на которые опираются своды.

Рисунок 7.6. Схема пилонной станции с чугунной обделкой:
1 — нормальное тюбинговое кольцо в глухой части станции; 2 — железобетонная обделка прохода;.3 — проход; 4 — клинчатая перемычка проемной части станции; 5 — пилон; 6 — водоотводящнй зонт; 7 — платформа; 8 — обстройка пилонной части; 9 — путевая стена

Для станционных тоннелей этой конструкции применяют обделки кругового очертания диаметром 8,5 м, которые состоят из нормальных колец и колец проемной части.

Для устройства проходов в круговой обделке тоннелей делают проемы (в боковых тоннелях — с одной стороны, а в среднем — с обеих сторон). Для этого в нормальные кольца среднего и боковых тоннелей монтируют специальные проемные рамы. Сверху и снизу проемы перекрыты клинчатыми перемычками, образуемыми специальными фасонными тюбингами, опирающимися на расположенные по бокам проема тюбинги. Верхние и нижние проемные перемычки и боковые тюбинги образуют раму проема, а тюбинги, входящие в раму, называют рамными. Сверху и снизу к раме примыкают тюбинги нормального кольца. Между проемами расположены замкнутые усиленные пилонные кольца, собранные из тюбингов, имеющих среднее ребро жесткости.

Соединительные проходы между тоннелями имеют железобетонную замкнутую обделку с металлоизоляцией.

Конструкция пилонной станции из сборного железобетона (рисунок 6.7) аналогична конструкции станций из чугунных тюбингов и состоит из трех параллельных тоннелей с наружным диаметром 8,5 м. Каждое кольцо обделки состоит из железобетонных ребристых блоков коробчатого сечения. Средний тоннель сообщается с боковыми тоннелями пятью-шестью проходами с каждой стороны шириной по 3 м.

Перекрытие верхней и нижней частей проемов в тоннелях выполнено с помощью монолитных железобетонных балок, опирающихся на специальные дополнительные опорные блоки, устанавливаемые в пилонных кольцах. При строительстве станции вначале сооружают боковые и средний тоннели, после чего бетонируют железобетонные балки (перемычки) и раскрывают проемы.

 

Вопросы для текущего контроля и зачёта.

1. Из каких материалов сооружают станционные обделки?

2. Применялись ли стальные тюбинги как постоянная крепь станционных обделок?

3. В каких случаях возводится трёхпроцентная станция?

4. Перечислите основные узлы станций метрополитена глубокого заложения

5. Что относится к внутренним конструкциям станций?

6. Для чего служат водоотводящие зонты?

7. Опишите конструкцию односводчатой станции

8. Опишите конструкцию пилонной станции с чугунной обделкой

9. Каким образом устраивают проходы(проёмы) между тоннелями пилонной станции

 

 

В строительстве используются две конструктивные схемы трех-сводчатых колонных станций. Первая схема (рисунок 7.8, а) предусматривает опирание разомкнутых обделок на колонны 2 через стандартные арочные тюбинговые клинчатые перемычки 1, входящие в состав колец обделки тоннелей аналогично пилонным станциям. Это делает колонную станцию полносборной. По второй схеме (рисунок 7.8, б) разомкнутые обделки тоннелей опираются на колонны 4 через сплошные прогоны 3, которые устанавливают внутри боковых тоннелей. В обоих случаях свод среднего тоннеля может быть выше и шире, чем своды боковых тоннелей. Примером беспрогонной полносборной колонной станции из чугунных тюбингов (рисунок 7.9) может служить конструкция с использованием в боковых тоннелях типовой чугунной обделки диаметром 8,5 м. В пределах платформенного участка в боковых тоннелях устанавливают спаренные стандартные клинчатые перемычки, опирающиеся на стальные колонны.

Рисунок 7.7 Схема пилонной станции с железобетонной обделкой и перекрытием проемов железобетонными балками:
1 — верхний фасонный тюбинг; 2 — проход из центрального зала к платформе; 3 — верхние монолитные железобетонные балки проема; 4 — бетонная обделка прохода, 5 — нижние железобетонные балки проема; 6 — нижний фасонный тюбинг

Рисунок 7.8. Конструктивные схемы колонных станций: а — с клинчатыми перемычками; б — с прогонами

Рисунок 7.9. Конструкция полносборной колонной станции из чугунных тюбингов: 1 — обделка боковых станционных тоннелей диаметром 8,5 м; 2 — обделка среднего тоннеля диаметром 9,5 м; 3 — пятовый тюбинг, опирающийся на колонну; 4 — колонны; 5 — проемные тюбинги, устанавливаемые между колоннами

Конструкция среднего тоннеля состоит из верхнего и нижнего сводов, собираемых из стандартных тюбингов диаметром 9,5 м и опирающихся на опорные площадки тюбингов клинчатых перемычек.

К конструктивным достоинствам колонных станций этого типа относятся использование типовых стандартных тюбингов, полная сборность, широкая возможность механизации работ и увеличенные объемы среднего зала, что дает возможность устраивать в его торцах наклонные тоннели на четыре эскалатора.

Примером колонной станции с прогонами и колоннами (вторая конструктивная схема) может служить конструкция из сборных железобетонных тюбингов и блоков (рисунок 7.10). Эта конструкция состоит из двух боковых тоннелей 1 с разомкнутыми обделка-ми 2 из железобетонных тюбингов диаметром 8,5 м и среднего тоннеля 3 также с разомкнутой обделкой.

Верхний свод среднего тоннеля образуется из железобетонных тюбингов 4 диаметром 9,8 м и располагается выше сводов боковых тоннелей, а нижний свод 11 — из железобетонных блоков. В местах разрывов обделки опираются на внутренние несущие конструкции, состоящие из стальных двухконсольных прогонов 6, колонн 7, опорных стальных башмаков 8 и нижнего неразрезного монолитного прогона 9. Своды бокового и среднего тоннелей опираются на прогоны и колонны вверху через чугунный тюбинг 5, а внизу — на железобетонный блок 10.

Рисунок 7.10. Поперечное сечение колонной станции из сталежелезобетонных конструкций

Прогоны и колонны изготавливают из высокопрочной толстолистовой стали. Применение такой стали и шарниров позволило уменьшить габаритные размеры металлоконструкций и размещать их в тоннеле диаметром 8,5 м без разборки обделки.