Строительство метро открытым способом этапы
Библиотека / Метрополитены / Организация и основные этапы строительства метрополитенов
Организация и основные этапы строительства метрополитенов
Обоснованием в необходимости строительства нового метрополитена или продления существующей линии служит интенсивность пассажиропотоков, когда провозная способность городского наземного транспорта в этом направлении оказывается недостаточной. Экономически целесообразным считается объем перевозок, составляющий в одном направлении не менее 6-6,5 млн. пассажиров в год на 1 км пути.
Прежде чем начать изыскание, проектирование и строительство метрополитена, разрабатывают технико-экономическое обоснование (ТЭО). Оно определяет необходимость строительства метрополитена, его ориентировочную стоимость и сроки окупаемости; намечает несколько вариантов трассы метрополитена.
Разработке технического проекта предшествуют изыскательские работы, которые включают в себя комплекс мероприятий, обеспечивающих привязку трассы метрополитена к единой общегосударственной триангуляционной системе, проведение инженерно-геологических и гидрогеологических работ.
Геодезические изыскания включают в себя:
топографическую съемку района будущей трассы метрополитена;
наземную триангуляцию, полигонометрию и нивелирование; составляющие геодезическую основу всех съемочных и разбивочных работ.
Трасса будущей линии выбирается в зависимости от плотности городской застройки и наличия подземных городских коммуникаций. В старых густо застроенных частях города строятся трассы глубокого заложения, в новых районах, где четко прослеживаются основные транспортные магистрали, обычно проектируется трасса мелкого заложения и располагается вдоль основных магистралей. Станции строят на местах образования наибольших и концентрированных пассажиропотоков, а расстояния между ними зависят от густоты заселенности кварталов, наличия предприятий. Станции располагают друг от друга на расстоянии 1000-2000 м.
Особое внимание при проведении изысканий уделяют получению инженерно-геологических, гидрологических и климатических данных района строительства метрополитена. Без этого невозможно обоснованно подойти к выбору глубины заложения линии, проектированию плана и профиля трассы, несущих конструкций технологических устройств и к производству работ.
При недостаточно полном изучении района будущего строительства при ведении горных работ может произойти осадка поверхности и расположенных в районе строительства строений, поэтому в относительно простых в геологическом отношении районах строительства бурят три ряда скважин. Расстояние между рядами 50 м. Скважины в рядах располагают через 200 м в шахматном порядке. В сложных условиях расстояния между рядами — 25 м, а между скважинами в ряду — 50 м. В районах расположения станций бурят 6 скважин.
При строительстве и эксплуатации подземных сооружений наличие воды в горной породе, окружающей подземные сооружения, одно из важнейших препятствий, усложняющих ведение горных работ. Большие притоки подземных вод требуют постоянного водоотлива. Вынос водой грунта в забой приводит к увеличению горного давления, просадкам земной поверхности, заливанию тоннелей. Агрессивные подземные воды приводят к разрушению бетона и коррозии металла. Из пробуренных разведочных скважин 1/3 оборудуются фильтрами. Определяется дебет воды, ее химический состав, температура и колебания уровня подземных вод, а также коэффициент фильтрации грунтов. Изыскания позволяют получить полную гидрогеологическую обстановку по трассе намечаемого строительства метрополитена.
Профиль линии метрополитенов определяется в зависимости от гидрогеологических и геологических условий на трассе, способа работ по сооружению тоннелей и эксплуатационных требований.
Линии метрополитенов располагают обычно на глубине, позволяющей вести работы открытым способом (со вскрытием поверхности) при минимальной толщине засыпки над перекрытием, соответствующей глубине промерзания грунта, или закрытым способом при минимальной кровле пород над тоннелем. При этом в основании тоннелей в обоих случаях должны залегать прочные породы.
Глубины заложения и положения линий метрополитена в плане, а также основные технические решения, принимаемые в проектах, обосновывают путем сравнения технико-экономических показателей конкурентных вариантов.
Технический проект должен учитывать новейшие достижения науки и техники, предусматривать возможность широкой индустриализации строительства на базе средств комплексной механизации и автоматизации, а также за счет применения прогрессивных сборных конструкций обделок станционных сооружений и перегонных тоннелей.
Станции метрополитенов в зависимости от геологических и гидрогеологических условий района строительства, густоты застройки и пр. могут иметь глубокое и мелкое заложения или быть наземными. По типам конструктивных форм станции подразделяются на однопролетные, двухпролетные, трехпролетные, многопролетные, односводчатые, двухсводчатые, трехсводчатые и многосводчатые.
Материалами для станционных обделок могут быть монолитный бетон, монолитный железобетон, чугунные тюбинги и стальные балки, железобетонные блоки сплошного и ребристого сечения.
По архитектурному оформлению станции отличаются не только по типам конструктивных форм, но и по стилю оформления.
При сооружении Московского метрополитена молодая Страна Советов строила не просто скоростную подземную рельсовую дорогу, какие были уже во многих городах мира, она строила подземный город — череду нарядных и сверкающих дворцов. В 30-х годах в распоряжении проектировщиков и строителей было не так уж много разновидностей отделочного камня. В настоящее время значительно расширился ассортимент отделочных материалов, открываются все новые месторождения, поэтому еще более красивыми и разнообразными по архитектурному оформлению становятся станции новых линий.
Перегонные тоннели метрополитенов проектируются в зависимости от ожидаемых нагрузок, физико-механических свойств пород и наличия грунтовых вод, и могут иметь обделку из чугунных тюбингов, железобетонных блоков, монолитного бетона или железобетона. Тоннели глубокого заложения имеют обычно круглое сечение, а мелкого заложения — прямоугольное.
Техническим проектом предусматриваются способы производства работ при сооружении станций и перегонных тоннелей. В крепких устойчивых породах применяют горный способ проходки, в легких и недостаточно устойчивых породах щитовой способ.
В тяжелых гидрогеологических условиях проектом предусматриваются различные способы закрепления грунтов: селикатизация, замораживание, «стена в грунте», свайное крепление, водопонижение и нагнетание в грунт цементного раствора.
Технический проект содержит также строительную документацию на электродепо, инженерный корпус и некоторые другие объекты.
После утверждения технического проекта в городе, где намечается строительство метрополитена, создается дирекция строящегося метрополитена, подчиненная главному управлению метрополитенов Министерства путей сообщения. Она осуществляет функции заказчика и финансирует стройку.
Параллельно создаются подрядные строительные организации, подчиненные Главтоннельметрострою Министерства транспортного строительства, которые сооружают все объекты метрополитена и доводят их до сдачи в постоянную эксплуатацию.
Строительство метрополитена, как и других строек, начинается с подготовительных работ. Прежде чем начать строить основные объекты (станции и перегонные тоннели), необходимо вынести инженерные сети с трассы метрополитена и создать строительную базу.
Все работы по выносу инженерных сетей из зоны производства работ (в случае открытого способа строительства), а также по созданию базовых стройплощадок, выполняются специализированными организациями с помощью городских служб, ведающих этими коммуникациями.
Параллельно ведется строительство промышленного узла базы стройиндустрии метростроителей, в который входит завод товарного бетона и сборного железобетона, рассчитанный на проектную потребность, управление механизации, склады базы комплектации и пр.
После сноса зданий и сооружений и выноса коммуникаций метростроители приступают к обустройству базовых площадок. Строятся производственные и бытовые сооружения — шахтный копер с эстакадой для уборки грунта и подачи блоков обделки в забой, санитарно-бытовой корпус, механические мастерские и др. При этом в качестве субподрядчика привлекаются городские стройуправления.
Перед началом проходки шахтных стволов и тоннелей выполняется большой объем работ по закреплению геоподосновы. С высокой точностью после неоднократной проверки разбивается ось метрополитена. Разбивку и закрепление оси делают в основном на цоколях домов и промышленных сооружений, кирпичных или бетонных столбцах с помощью металлических штырей. При каждом тоннельном отряде, строительно-монтажном управлении и тресте создается маркшейдерская служба во главе с главным маркшейдером, которая круглые сутки ведет наблюдение за проходкой стволов и тоннелей. Кроме того, маркшейдеры дают исполнительную съемку проходки тоннелей и сооружения станций, ежемесячно и ежеквартально вместе с инспекторами заказчика готовят ведомости объемов выполненных работ для оплаты. Качество работ по сооружению метрополитенов во многом зависит от квалификации маркшейдеров.
Проходка перегонных тоннелей и сооружение станций глубокого заложения начинается с сооружения вертикального ствола шахты. У основания шахты сооружается околоствольный двор, обходные людские ходки, камеры для складирования различных материалов и конструкций и подходная выработка к оси трассы метрополитена.
По этим выработкам производится спуск людей к месту работ, подача конструкций и материалов, доставка грунта на поверхность. Подходная выработка заканчивается сооружением щитовой камеры на оси тоннеля (при щитовой проходке) или агрегатов для сборки обделки при горном способе работ. После монтажа необходимого оборудования для проходки тоннелей приступают к основным работам по строительству метрополитена: сооружению станций и перегонных тоннелей.
Раньше почти на всех первых линиях Московского метрополитена монолитные бетонные и железобетонные обделки возводились в деревянной опалубке, вручную. Сейчас монолитные обделки возводятся в сухих грунтах с помощью специального проходческого щита.
В устойчивых скальных породах при небольшом горном давлении применяется монолитный набрызгобетон на металлическую сетку, прикрепленную к породе анкерами либо таркретбетон из песчано-цементного раствора, который набрызгивается непосредственно на поверхность.
В настоящее время самой распространенной, позволяющей экономить металл, является сборная железобетонная обделка, которая изготавливается на заводах железобетонных изделий.
При горном и гидростатическом давлении грунтовых вод более 1 кгс/см² возводится обделка из чугунных тюбингов. Она считается самой дорогой из всех обделок. Широкое применение сборных железобетонных и чугунных обделок позволяет механизировать производство работ и сократить сроки строительства. Для тоннелей мелкого заложения, сооружаемых открытым способом, применяется прямоугольная цельносекционная или сборная железобетонная обделка.
Обделку станций выполняют из чугунных тюбингов, железобетонных блоков различной формы и других металлических конструкций.
Источник
Строительство станций метро мелкого заложения
При сооружении станции мелкого заложения большая часть технологических операций выполняется с поверхности земли, отрывая котлован или систему траншей, с последующей обратной засыпкой готового сооружения. Открытым способом сооружают два основных конструктивных типа станций: колонные станции с плоским или сводчатым перекрытием и односводчатые, используя сборные, сборно-монолитные и монолитные железобетонные конструкции.
Станция мелкого заложения московского метрополитена «Лесопарковая»
Состав и порядок выполнения основных технологических операций по сооружению станции, объем земляных и строительно-монтажных работ, выполняемых непосредственно с поверхности земли, зависят от конструктивного решения станции, инженерно-геологических условий и характера городской застройки, а также от интенсивности движения наземного транспорта. При наличии достаточно свободной от застройки территории и возможности переноса транспортных магистралей на соседние улицы станцию возводят на дне предварительно вскрытого котлована. В зависимости от инженерно-геологических условий котлован устраивают с естественными откосами или со специальным креплением стен.
В сложных инженерно-геологических условиях при расположении станции в непосредственной близости от зданий при возведении многоярусных конструкций, а также в условиях интенсивного уличного движения, прерывать которое на длительный период невозможно, порядок выполнения работ может быть изменен. Вначале бурят скважины, роют траншеи и возводят наружные стены и внутренние опорные конструкции будущей станции (промежуточные стены с проемами, колонны и т. п.), используя метод «стена в грунте», буровые сваи и сваи-оболочки.
Затем с поверхности земли между наружными стенами станции частично вскрывают котлован, устраивают перекрытие и производят обратную засыпку грунта. Последующие работы по сооружению станции продолжают под защитой уже возведенного перекрытия. Это позволяет быстро восстановить движение транспорта над строящейся станцией. По такой схеме в слабых грунтах сооружают многоярусные пересадочные станции метрополитена, располагая в первом (от поверхности земли) ярусе систему пешеходных переходов, во втором – распределительные залы, в третьем и последующих – пути и платформы различных линий пересадочного узла, служебные помещения и т. п.
Колонная станция мелкого заложения петербургского метрополитена «Проспект Ветеранов»
В тех случаях, когда необходимо существенно ограничить ширину котлована и снизить трудозатраты на его крепление, для сооружения станции возможно использовать приемы как открытого, так и закрытого способов работ. Закрытым способом сооружают путевые тоннели станции, а открытым – средний зал. Для этого, до раскрытия котлована, по оси станционных путей осуществляют сквозную щитовую проходку перегонных тоннелей с обделкой из чугунных или железобетонных тюбингов.
В тоннелях на участке раскрытия котлована устанавливают временное крепление. Затем разрабатывают котлован на ширину платформы станции, демонтируют обделку путевых тоннелей со стороны оси станции и устанавливают железобетонную плиту основания. На эту плиту станции устанавливают два ряда колонн, объединенных продольными ригелями, на которые укладывают блоки перекрытия станции. Между консольными выступами перекрытия и элементами обделки путевых тоннелей устанавливают опорные элементы и бетонируют распределительные балки. Эти балки способствуют более равномерной передаче усилий от разомкнутой обделки на плиты перекрытия.
После выполнения работ по гидроизоляции производят обратную засыпку и восстанавливают дорожное покрытие или благоустраивают территорию на дневной поверхности. При выборе того или иного способа производства работ и обосновании технологии строительства следует иметь в виду, что простейшим и самым экономичным в настоящее время является котлованный способ работ с откосами. Однако в связи со значительными размерами станционных конструкций при этом способе требуется значительная площадь для строящегося сооружения. Поэтому в условиях плотной застройки центральных районов города устраивают котлованы с вертикальными стенами, закрепленными металлическими сваями или железобетонными конструкциями, возведенными способом «стена в грунте».
Метро Парижа. Источник: dailyint.wordpress.com
Глубина котлована определяется глубиной заложения верха перекрытия станции, ее конструктивным типом и высотой поперечного сечения. Во всех случаях следует стремиться к минимальному заглублению станций от поверхности земли (с учетом расположения городских подземных коммуникаций), так как это упрощает крепление котлована и позволяет избежать устройства эскалаторов, заменив их лестницами, непосредственно примыкающими к тротуарам. Поскольку станции сооружают со вскрытием дневной поверхности, место расположения строительной площадки выбирают на свободной от городской застройки территории, стремясь возможно меньше стеснить сложившиеся условия жизни города.
При устройстве строительных площадок в центральных плотно застроенных районах города возникает необходимость частичного или полного закрытия уличной, как правило, главной магистрали с переключением движения интенсивного потока транспорта на соседние малоприспособленные для этого улицы. В центральных районах усложняются и работы по переносу густой сети подземных коммуникаций. Подземные коммуникации, залегающие на небольшой глубине от поверхности земли и пересекающие станцию, вначале вскрывают и заключают в защитный кожух, а затем по мере разработки котлована подвешивают на временных опорах.
Для этой цели используют крепление котлована (расстрелы), транспортные мосты и т. п. Залегающие более глубоко и проходящие перпендикулярно оси станции подземные коммуникации могут быть переложены под конструкцию или перенесены в сторону. В центральных районах иногда приходится укреплять фундаменты близко расположенных зданий и различного рода сооружений, сносить ветхие здания и т. п.
Строительство станций метрополитена открытым способом ведут по прогрессивной технологии – поточным методом. На участке протяженностью 100–120 м производят работы в последовательности и объемах, охватывающих весь цикл – от забивки свай, выемки грунта и возведения конструкций, до обратной засыпки сооружения с извлечением свай и устройством подводящих инженерных сетей. Фронт работ продвигается по оси станционного комплекса от одного конца к другому.
Во главе строительного потока идут подготовительные работы, включающие усиление фундаментов зданий, перекладку или подвеску подземных коммуникаций и наземных транспортных линий, искусственное водопонижение или замораживание неустойчивых водонасыщенных грунтов. Следом за подготовительными выполняются основные работы: разработка и крепление котлована, возведение конструкций, гидроизоляция и обратная засыпка грунтом, его уплотнение, планировка и восстановление дорожного покрытия, благоустройство территории. Перед монтажом перекрытий выполняют все трудоемкие процессы по монтажу внутристанционных обустройств, связанные с использованием кранового оборудования.
Применение поточного метода при строительстве станций, основанного на равномерности и непрерывности технологического цикла, позволяет максимально использовать крановое оборудование; добиться значительной экономии металлопроката от оборота металлических элементов крепления котлована; снизить непроизводительные затраты на перевозку разрабатываемого грунта в отвал, используя его для обратной засыпки.
Источник
