Строительство станции метро закрытым способом

Основные способы. Линии метрополитенов в основном строят способами, которые можно объединить в две группы — закрытые (подземные) и открытые способы.

Закрытые способы применяют при сооружении метрополитенов глубокого и мелкого заложения. При этом все работы по строительству метрополитена ведут в подземных условиях, без нарушения уличного движения. Для транспортирования разработанного грунта, доставки различных материалов, конструкций и оборудования служат специально устраиваемые шахтные стволы, которые оборудуют подъемными машинами, клетями и бадьями для подъема и опускания людей и груза.

Для ведения проходческих работ и возведения тоннельных конструкций в подземных условиях при закрытом способе в зависимости от инженерно-геологических условий и размеров тоннелей используют различные способы работ:

щитовой способ, основанный на применении щита — передвижной металлической крепи, под защитой которой производится разработка грунта в забое на полное сечение (профиль) и осуществляется возведение тоннельной обделки;

способ сплошного забоя, состоящий в разработке грунта в тоннеле сразу на полное сечение (профиль) с установкой временного деревометаллического крепления, служащего защитой на время устройства тоннельной обделки;

горный способ, основанный на последовательной разработке грунта в тоннеле по частям с установкой временного деревометаллического крепления, под защитой которого также по частям возводят тоннельную«обделку.

Открытые способы применяют при сооружении линий метрополитена мелкого заложения (проходящих на глубине 10—15 м от поверхности земли), при этом все работы по возведению тоннельных конструкций выполняют в открытых котлованах, которые после завершения строительства засыпают грунтом. При строительстве метрополитена этими способами необходимо перекладывать подземные коммуникации, переносить из района строительства линии трамвая, троллейбуса и автобуса, иногда укреплять грунты под фундаментами зданий. Поэтому в последнее время при строительстве городских метрополитенов только мелкого заложения в Минске, Горьком, Ташкенте, Новосибирске применяют комбинированный способ, при котором станции метрополитена возводят в котлованах открытым способом, а перегонные тоннели между станциями сооружают закрытым способом.

В число открытых способов входят:

котлованный способ, состоящий в том, что на полную ширину тоннеля до уровня подошвы будущего тоннеля раскрывают котлован, стены которого оставляют без крепления (под углом естественного угла откоса грунта) или поддерживают временной крепью (если они вертикальны); обделку тоннеля сооружают в котловане, а затем засыпают грунтом;

траншейный способ, при котором котлован разрабатывают по частям (в этом случае для устройства вертикальных стен тоннеля используют способ «стена в грунте»);

использование передвижной металлической крепи прямоугольного сечения (щит открытого способа) для крепления стен котлована и устройства тоннельной обделки.

Специальные способы. В сложных инженерно-геологических условиях строительства — в водоносных песчано-глинистых грунтах, плывунах, в сильно трещиноватых скальных грунтах с большим притоком подземных вод — применяют специальные способы, целью которых является укрепление неустойчивых грунтов, ликвидация поступления воды или временное осушение грунтов. К числу таких специальных способов относятся: водопонижение, замораживание грунтов, применение сжатого воздуха (кессонный способ), цементация грунтов, химическое закрепление.

Наземные линии метрополитена, расположенные на поверхности земли или на эстакадах (мостах), сооружают методами, применяемыми при строительстве железных дорог и мостов, позволяющими широко использовать высокопроизводительную землеройную технику для возведения земляного полотна, применять индустриальные сборные железобетонные конструкции для устройства эстакад, вести работы широким фронтом.

Источник

Подземные тайны: как строят станции Большой кольцевой линии метро

Число действующих станций Большой кольцевой линии выросло до 12. В начале апреля для пассажиров открылись станции «Народное Ополчение» и «Мневники». Каким получился новый участок, все желающие могут оценить сами — достаточно спуститься в метро. Предлагаем заглянуть дальше и узнать, как прокладывают тоннели для поездов на самом сложном участке, какой из объектов БКЛ войдет в Книгу рекордов Гиннесса, как будут отапливать новые платформы и чем отличается открытый способ строительства от закрытого.

Сети тоннелей для самой глубокой станции БКЛ

Путь от «Савеловской» до «Марьиной Рощи» по Большой кольцевой линии займет менее пяти минут. Пока это только в планах, реализацией которых уже третий год занимаются несколько сотен строителей. Этих людей можно смело назвать героями, ведь северо-восточный участок — самый сложный в проекте БКЛ. Расстояние между строящейся и действующей станциями «Марьина Роща» всего несколько метров, поэтому строителям приходится работать очень аккуратно, не используя крупногабаритную технику. Чтобы исключить нарушение конструкций, было решено сначала сделать так называемые пилот-тоннели диаметром шесть метров, а затем уже расширить их до необходимых 8,5 метра. Работы ведутся вручную, за сутки строителям удается пройти около метра, тогда как тоннелепроходческие комплексы обычно продвигаются в 10 раз быстрее.

Надеваем каски, жилеты и спускаемся под землю, чтобы своими глазами увидеть, как идет строительство одной из самых сложных станций московской подземки. Около минуты в открытом железном лифте, толчок — и мы внизу. Здесь тоннель заметно расширен, чтобы было удобнее грузить вагонетки и складывать необходимое оборудование. Через несколько шагов он разделяется на два диаметром поменьше. На первый взгляд кажется, что это та самая развилка будущих путей перед новой платформой, но это впечатление ошибочно. Впереди еще десятки метров по деревянному настилу технического хода до пересечения с основными тоннелями БКЛ.

Строители объясняют, что для станции понабилась целая сеть подземных ходов. Основных тоннелей три — два боковых для движения поездов и центральный, где потом смонтируют платформу. Остальные тоннели, проложенные перпендикулярно, нужны для вывоза грунта и поставки оборудования, а в дальнейшем — для подвода инженерных коммуникаций.

Расширение правого станционного тоннеля завершено, уже летом здесь начнется подключение к электросетям. Пока же работы сосредоточены в левом тоннеле. Для ускорения сроков строители идут навстречу друг другу. Укладчик демонтирует временную железобетонную отделку, затем с использованием средств малой механизации рабочие расширяют тоннель и убирают лишнюю породу, а следом специальный укладчик монтирует постоянные стены из чугунных тюбингов.

«Тюбингоукладчик работает на гидравлике: опускается вниз, как телескоп выдвигается и специальным захватом цепляет тюбинг, а затем поднимает и ставит на место, куда нужно монтировать. Строители вручную закручивают болты», — рассказывает о процессе переборки тоннеля наш провожатый Павел Клочко, заместитель начальника участка № 3 ООО «СМУ-8 Метростроя».

Тюбинги укладывают кольцами, фиксируя на монтажные болты. Средняя скорость — кольцо в сутки. Выполненную работу обязательно осматривают проверяющие — маркшейдеры, чтобы исключить сужения и перекосы. Если геометрия кольца соблюдена, болты меняют на постоянные, с сэвиленовыми шайбами.

«После завершения проходки тоннель герметизируют. Чеканятся швы между тюбингами — вся грязь вычищается, швы проходят пескоструйную обработку, затем забивается свинцовая проволока и сверху покрывается специальной быстроусадочной смесью, которая эту проволоку защищает. И вода, которая за тюбингом, потом не просачивается в тоннель», — добавляет Павел.

Проходка центрального зала также близится к завершению. Еще немного — и строители соединят тоннель с эскалаторным наклоном и вестибюлем. Пока же спуск из вестибюля упирается в тупик. Попасть на место будущей станции можно через шахту для отвода руды и неприметную дверцу между тюбингами соседнего подземного коридора. Внутри такой же тоннель, еще без платформы, только на стенах намечены арочные проемы, выложенные фигурными тюбингами — «гитарами». Когда начнется монтаж платформы, эти арки раскроют, образуя проходы. Оставшиеся колонны после отделки будут напоминать пузатые фарфоровые чайники.

Работы также осложняет экстремальная глубина тоннелей, в некоторых местах достигающая 75 метров. Новая станция «Марьина Роща» расположена более чем в 70 метрах под землей. Таким образом, она станет самой глубокой на Большой кольцевой линии и второй в Москве (глубже только «Парк Победы» — 84 метра).

На такой глубине достаточно твердая порода — известняк и мергель, поэтому по согласованию с Ростехнадзором при строительстве применяют буровзрывные работы. Чтобы погрузить породу в вагонетки, используются обычные лопаты и механизм ППМ-1. «Это самая маленькая из подобных машин, прозванная “копейкой”. Она пневматическая, что позволяет отказаться от электричества или дизеля, обезопасив строителей при подземных работах», — уточняет Павел Клочко.

Опустить технику на такую глубину и оперативно вывезти большое количество породы также проблематично. Чтобы ускорить работы, были созданы три вертикальные шахты (стволы) и несколько технических тоннелей с рельсами для вагонеток.

«На всей протяженности строительства станционного комплекса есть три ствола глубиной порядка 87 метров. Весь грунт, который мы при разработке получаем, грузится в вагонетки, под землей дизелевоз везет их к стволам, и затем они поднимаются наверх. Этот цикл занимает очень много времени, поэтому станцию нельзя построить быстрее, чем хотелось бы», — добавляет уже на поверхности заместитель главного инженера ООО «СМУ-8 Метростроя» Дмитрий Файзрахманов.

В лифт входит только одна вагонетка, поэтому работа по отгрузке грунта практически не останавливается. Наверху тележку опустошают и снова отправляют вниз. При перевозке грунта лифтер подает сигнал в два гудка. Если же гудка четыре, то лифт поднимает рабочих. Каждый из них перед спуском и при выходе на поверхность отмечается в специальном журнале.

По словам Дмитрия, строительство продолжалось даже в период пандемии, потому что своевременный ввод участка метро важен для горожан. Ответственный подход строителей позволит уже в этом году завершить все проходческие работы и приступить к отделке станции.

«На данный момент строительством станции занимаются 350 человек в сутки (вместе с субподрядными организациями). К концу этого — началу следующего года число людей планируется увеличить до 680. Строительство ведется круглосуточно, люди работают в сменном режиме, цикл полностью замкнут», — добавляет Дмитрий Файзрахманов.

Полностью завершить строительство «Марьиной Рощи» планируется в 2022 году. Ее откроют одновременно со станциями БКЛ «Рижская» и «Сокольники». Сегодня их общая готовность составляет 65 процентов.

Станция «Марьина Роща» построена на 64 процента. Если внизу изменения еще не заметны, то наземный вестибюль почти готов. Здесь выполнена черновая отделка, начат монтаж оборудования и инженерных систем, а также сделан наклонный ход для самого большого эскалатора. Его вид завораживает и пугает одновременно, ведь даже при работающем освещении пространство внизу еле различимо. Спускаться же вниз по узким ступеням без страховки строго запрещено.

«Наклонный ход протяженностью 130 метров самый длинный не только в России, но и в мире. Он номинирован в Книгу рекордов Гиннеса, — подчеркивает заместитель главного инженера. — Уже начались работы по монтажу декоративного зонта, через два месяца специалисты начнут монтировать фермы будущего эскалатора».

По его словам, вестибюль станции также будет технически уникальным. Трансформаторную подстанцию, вентиляционные установки и некоторое другое оборудование, которое обычно расположено внизу, вынесли на поверхность. Это позволило сократить число подземных работ.

Вестибюль будет светлым и просторным благодаря панорамному остеклению. Его изюминкой станут декоративные сферы из нержавеющей стали диаметром 2,5 метра. Одна часть шара расположится внутри помещения, а вторая — снаружи. Пространство центра зала визуально расширится благодаря сводчатому потолку и декоративной подсветке. А чтобы дизайн перекликался с соседней станцией — «Савеловской», на стенах тоннелей оставят тюбинговую отделку.

Источник

Строительство линий метро глубокого заложения

Строительство «глубокого» метро начинается с проходки шахтного ствола для размещения клети (лифта), который будет доставлять рабочих и необходимое оборудование под землю на площадку. С околоствольной площадки начинается прокладка тоннеля. Здесь же на поверхность поднимают отработанный грунт. Проходка и укрепление тоннелей осуществляется чугунными или железобетонными тюбингами, а также водонепроницаемыми железобетонными блоками обделки.

Двухпутный щит S-782

Буровзрывной метод

Основан на разрушении массива скального грунта зарядами взрывчатого вещества заложенного в пробуренные шпуры по площади забоя на определённую глубину. Разработанный грунт выбирается из забоя породопогрузочными машинами, сборная чугунная или железобетонная обделка монтируется специальными укладчиками, а монолитная укладывается за опалубку бетононасосами.

Новоавстрийский способ

Предполагает возведение первичной обделки из набрызг-бетона небольшой толщиныс анкерами или арками, и вторичной – из монолитного железобетона с применением передвижной опалубки. Разработка грунта ведётся буровзрывным способом или комбайнами.

Механизированная проходка

Предполагает использование тоннелепроходческих щитов с роторными рабочими органами, оборудованными шарошками и резцами для разработки грунта. Комплекс собирается на дне монтажной камеры — котлована, который служит началом тоннеля и по окончании работ засыпается грунтом. В передней части комплекса находятся резцы для разработки породы. Машина начинает разрабатывать грунт и принимает нагрузку на себя, защищая тоннель от обрушения. По мере прохождения тоннеля ТПМК укрепляет его кольцами из тюбингов или блоками путем нагнетания цементно-песчаных растворов.

При помощи гидравлических домкратов ТМПК продвигается вглубь тоннеля, отталкиваясь от уже уложенных колец. Специальный конвейер либо трубопровод удаляет отработанный грунт за пределы комплекса. В сложных инженерно-геологических условиях в неустойчивых и водонасыщенных грунтах применяются ТПМК с активным пригрузом забоя, который обеспечивается давлением на забой бентонитового раствора (гидропригруз) или измельченного грунта (грунтопригруз), что обеспечивает безопасность ведения работ. Чтобы ТМПК не кренился из-за вращения рабочей части щита, за пределы корпуса выдвигаются специальные элероны. Положение ТМПК в тоннеле определяется с помощью лазерных приборов.

Строительство станции метро «Адмиралтейская» в Санкт-Петербурге

Метод продавливания

Применяется в случае невозможности вскрытия поверхности земли на локальных участках – автодорогами, железнодорожными путями, объектами инженерной инфраструктуры. В данном случае в котловане сооружается тоннельная секция и с помощью домкратов под защитой трубного экрана производится продавливание секции в грунтовый массив.

На линиях метрополитена в центральных густозаселенных районах крупных городов наиболее распространены станции глубокого заложения, которые также сооружают закрытым способом, т. е. без вскрытия земной поверхности. Закрытым способом сооружают станции трех типов: пилонные, колонные и односводчатые.

Станции глубокого заложения всегда строят в устойчивых коренных грунтах, оставляя над сводом кровлю этих грунтов толщиной 5–10 м, что позволяет вести проходку без применения сложных и дорогостоящих специальных способов. Над этой кровлей в большинстве случае залегают мощные слои слабых водонасыщенных грунтов. Поэтому при раскрытии выработок большого сечения в таких условиях требуется особая осторожность.

Сложность работ при строительстве станции закрытым способом заключается в том, что в ряде случаев приходится разрабатывать смежные или одиночные выработки большого сечения общим пролетом 25–30 м и площадью поперечного сечения до 200–250 м кв. Разработка таких объемов грунта под землей неизбежно вызывает смещение массива над станцией, что приводит к осадкам поверхности и повреждению зданий и других наземных сооружений. Срок строительства станции закрытым способом, как правило, определяется продолжительностью выполнения горнопроходческих работ в основных сооружениях станционного комплекса.

Пилонные станции

Конструкция пилонной станции допускает независимую проходку трех параллельных тоннелей кругового сечения с последующим соединением их параллельными проходами. Круговое очертание тоннелей, образующих станционное сооружение, обеспечивает однотипность работ и безопасность их проведения. В практике отечественного тоннелестроения наибольшее распространение получили станции пилонного типа с чугунной и железобетонной обделкой. Способы сооружения пилонных станций отличаются большим разнообразием соответственно вариантам конструктивного исполнения этих станций. Отличаются они главным образом очередностью, с которой возводят пилоны с проходами и станционные тоннели.

В соответствии с этим характерным признаком можно выделить четыре основные технологические схемы возведения станций пилонного типа:

Сооружение пилонов и проходов непосредственно после проходки станционных тоннелей. По такой схеме сооружают пилонные станции с обделкой из чугунных тюбингов. В процессе проходки станционных тоннелей в пределах проемной части станции в обделку включают рамные кольца из усиленных и клинчатых тюбингов. Это позволяет разомкнуть кольца при устройстве проходов без дополнительного усиления проемных участков.
Сооружение пилонов и проходов после того, как в предварительно пройденных станционных тоннелях будут выполнены работы по усилению проемных участков. По этой схеме сооружают в большинстве случаев пилонные станции с обделкой из железобетонных элементов. В процессе проходки станционных тоннелей в кольца обделки проемной части станции включают опорные железобетонные блоки, оформляющие пилон. До раскрытия проемов в пределах этой части станции возводят специальные сборные или монолитные конструкции, которые позволяют разомкнуть кольца в пределах проема.
Сооружение пилонов и проходов в штольнях до проходки станционных тоннелей. Обделку проходов и пилоны возводят в этих штольнях из монолитного бетона как единую конструкцию в виде аркады, расположенной вдоль станции в пределах ее проемной части. Затем сооружают станционные тоннели, при этом их разомкнутую в пределах проемной части станции обделку опирают на готовые бетонные конструкции. Существенным недостатком такой схемы является высокая трудоемкость работ и низкий уровень их механизации при сооружении опорных конструкций горным способом. Поэтому она не получила практического распространения, но может быть рекомендована при сооружении многопролетных объединенных пересадочных станций.
Сооружение станционных тоннелей одновременно с сооружением пилонов и проходов. В этом случае при проходке боковых станционных тоннелей сечение забоя разрабатывают с учетом размещения и монтажа сборных пилонов одновременно с сооружением тоннельной обделки. Способ применим в устойчивых полускальных и скальных грунтах. В связи с повсеместным прекращением строительства пилонных станций в таких грунтах, этот способ утратил практическое значение.

Поперечный разрез станции «Маяковская», Алексей Селезнев и Александр Попов. Источник: artlebedev.ru

Колонные станции

Станции колонного типа сооружают в достаточно широком диапазоне инженерно-геологических условий. В скальных необводненных трещиноватых грунтах их возводят с обделкой станционных тоннелей из монолитного бетона и железобетона, в обводненных сильнотрещиноватых скальных и малоустойчивых грунтах – из чугунных тюбингов, а в плотных сухих глинах – из сборного железобетона. Разнообразие условий строительства определило большое число вариантов конструктивного исполнения колонных станций и соответственно способов их сооружения.

Общая особенность этих способов состоит в выполнении следующих основных этапов работ:

проходка двух путевых (боковых) тоннелей станции с оставлением целика грунта между ними;
возведение в боковых тоннелях вдоль станции внутренних несущих конструкций, основным элементом которых являются колонны;
сооружение среднего станционного тоннеля с обделкой в виде верхнего свода, опирающегося на внутренние несущие конструкции, и обратного свода или лотковой плиты.

Колонная станция представляет собой единую большепролетную пространственную конструкцию, которая включает значительное число различных по форме и материалу элементов.

Поэтому последовательность выполнения производственных операций при ее сооружении должна быть такой, чтобы обеспечить совместную работу всех элементов конструкции как в поперечном, так и в продольном сечении станции.Важным условием является также одновременное включение в работу колонн, расположенных в одном поперечном сечении станции. Кроме того, в процессе сооружения станции должны быть сведены до минимума смещения опорных узлов сопряжения обделки среднего и боковых тоннелей.

Малейшее отступление от заданной технологии может привести к деформациям конструкции и смещению грунтового массива. Общее для всех станций глубокого заложения правило последовательности раскрытия выработок сохраняется. Сначала сооружают боковые тоннели с опережением забоев в 25–50 м, а затем средний тоннель. Проходка боковых тоннелей не имеет каких-либо особенностей. Параллельно с прокладкой тоннеля строится сама станция и система переходов, затем в метро прокладываются коммуникации и монтируются эскалаторы.

Пример односводчатой станции метро

Односводчатые станции глубокого заложения

Сооружение односводчатой станции глубокого заложения предусматривается в устойчивых сухих грунтах типа протерозойских или спондиловых глин, часто встречающихся при строительстве метрополитенов в Ленинграде и Киеве. В Москве сооружена только одна односводчатая станция — «Тимирязевская» на Серпуховско-Тимирязевской линии. Эти станции экономичны, позволяют разнообразить архитектурные решения, а также имеют эксплуатационные преимущества на пассажиронапряженных станциях. Свод станции составлен из отдельных арок, представляющих собой железобетонные блоки, опирающиеся на монолитные опоры. Для того, чтобы избежать изгибающих моментов, а арках свода применено близкое к шарнирному соединение блоков, без связей растяжения в стыках.

Сразу после монтажа, собранная из отдельных блоков большепролетная арка, обжимается в грунт. Для этого в замковый блок, при его изготовлении, заложены два плоских гидравлических домкрата. Величину усилия разжатия можно регулировать, в зависимости от конкретных условий строительства, добиваясь стабилизации горного давления и уменьшения осадок поверхности.

Обратный свод, так же как и верхний, выполнен из не связанных друг с другом арок циркульного очертания, составленных из железобетонных блоков. Конструкция односводчатой станции может быть продолжена за пределы посадочных платформ для размещения в этой удлиненной части станционной тяговой понизительной подстанции, вентиляционных камер, водоотливных установок и других обустройств для обеспечения эксплуатации линии, что исключает строительство отдельных камер для указанных обустройств и снижает затраты труда. Обделка станции, обжатая в грунт, снижает до минимальных размеров оседание грунта. На станциях метро глубокого заложения для связи с дневной поверхностью, сооружаются наклонные эскалаторные тоннели, в которых монтируются эскалаторы, длина которых зависит от глубины залегания станции.

Источник