Трехсводчатая станция метрополитена без боковых платформ

Полезная модель относится к области строительства тоннелей, в частности к строительству станций метрополитена закрытого способа производства работ, в основном глубокого заложения.
Известна колонная трехсводчатая станция метрополитена без боковых платформ по патенту РФ №2410495, опубл. 27.01.2011 по классу МПК E02D 29/00, включающая средний зал с пассажирской платформой, разомкнутые со стороны среднего зала боковые тоннели перегонного диаметра без пассажирских платформ, со стенами-колоннами, разделенными проемами, шаг которых равен шагу дверей в вагонах поезда, боковые тоннели выполнены из разжатых на породу сборных железобетонных колец стандартной ширины (1 м), включающих верхний и нижний металлические фигурные тюбинги в пределах габаритов кольца, имеющие в средней части треугольное углубление на всю ширину кольца и соединенные через шарнирные устройства с верхним и нижним железобетонными прогонами, которые жестко связаны с железобетонными стенами-колоннами, при этом на спинке фигурного тюбинга выполнены отверстия для закрепления стальной приставки под пяты верхнего и обратного сводов среднего зала станции в процессе его сооружения.
Известна трехсводчатая станция метрополитена колонного типа по патенту РФ №2510444, опубл. 27.03.2014 по классу МПК E02D 29/055, включающая боковые станционные тоннели из сборных обделок кругового очертания, средний станционный тоннель с постоянной арочной обделкой свода с затяжкой и плоским лотком, опорные конструкции из колонн и внутренних продольных неразрезных перемычек на колоннах, установленных в объеме боковых станционных тоннелей, и пассажирскую платформу. Опорные конструкции установлены по краям платформы. Снаружи боковых станционных тоннелей установлены внешние продольные неразрезные опорные балки, элементы сопряжения боковых станционных тоннелей и среднего тоннеля, включающие внутренние продольные неразрезные перемычки на колоннах, блоки сборных обделок кругового очертания и внешние продольные неразрезные опорные балки, выполнены конгруэнтными.
В качестве прототипа принята конструкция станции метрополитена глубокого заложения по авторскому свидетельству СССР №106244, опубл. в 1957 г., являющаяся наиболее близкой по совокупности существенных признаков, и которая была реализована при строительстве многих станций метрополитена в Санкт-Петербурге. В станции метрополитена глубокого заложения путевые тоннели выполнены такого же поперечного сечения, как и перегонные тоннели, и отделены от пассажирского зала стенами в непосредственной близости от габаритов приближения строений, имеющими проемы, расположенные в соответствии с расположением дверей вагонов поезда для входа (и выхода) в вагоны только через эти проемы, которые в свою очередь снабжены открывающимися дверями. Боковые тоннели станций выполнены из усиленных сборных железобетонных тюбингов высотой бортов 0,25 метра, в состав колец со стороны среднего станционного тоннеля включены фасонные чугунные тюбинги, опорные площадки которых выступают за контур кольцевой обделки и усложняют ее сборку. Между опорными тюбингами расположены сборные чугунные стены, в них предусмотрены проемы шириной 1,85 м для прохода пассажиров в вагоны поезда. Шаг проемов принят 4,61 м, что соответствует шагу дверей в вагонах поезда. Проемы обрамлены сверху и снизу сборными чугунными перемычками из фасонных тюбингов.
Недостатками прототипа являются:
1) трехпролетная конструкция станции предусматривает опирание верхнего и обратного сводов на стены, выполненные из чугунных тюбингов. Учитывая узлы опирания и проемы в стенах для прохода пассажиров в вагоны, в конструкции станции используется большое число фасонных чугунных тюбингов индивидуального изготовления.
2) Ширина среднего зала станции фиксированная и определяется размерами имеющихся тюбингов, что ограничивает возможность его изменения при необходимости.
3) Ширина тюбингов обделки станционных тоннелей зависит от шага дверей в вагонах поездов метрополитена, поэтому принята 768 мм.
4) Чугун является дорогостоящим материалом и при расположении станций в грунтах необводненных, протерозойских глинах его применение экономически не оправдано.
Технической проблемой заявляемой полезной модели является разработка конструкции трехсводчатой станции без боковых посадочных платформ, обеспечивающей снижение стоимости и трудоемкости сооружения станции, повышение технологичности, скорости строительства и безопасности эксплуатации.
Поставленная техническая проблема решается за счет конструкции трехсводчатой станции метрополитена закрытого способа производства работ без боковых посадочных платформ, содержащей средний зал с пассажирской платформой, верхний свод которого выполнен из монолитного железобетона, разомкнутые со стороны среднего зала боковые тоннели без пассажирских платформ, выполненные из сборных железобетонных тюбингов, опорные блоки, монтируемые одновременно с обделкой боковых тоннелей и на которые шарнирно опирается свод среднего зала, а к нижним граням опорных блоков прикреплены с помощью болтов металлические балки обрамления проемов, которые в свою очередь шарнирно опираются на несущие монолитные железобетонные стены, выполненные в виде единой конструкции с основанием под путь, причем в верхней части несущей монолитной стены, расположенной выше уровня пассажирской платформы, выполнены проемы, шаг которых равен шагу дверей в вагонах поезда, ширина проемов обеспечивает гарантированный проход пассажиров при ручном или автоматическом ведении поездов, проемы снабжены ограждающими конструкциями в виде раздвижных дверей, лотковую плиту среднего зала с полигональным очертанием, выполненную из монолитного железобетона и опирающуюся на тюбинги боковых тоннелей.
В подплатформенном пространстве станции могут быть расположены служебные и технические помещения.
За счет отсутствия боковых посадочных платформ значительно уменьшается ширина конструкции всей станции, что приводит к снижению стоимости ее сооружения, повышению технологичности, скорости строительства, а также к увеличению несущей способности всей станции.
Полезная модель поясняется чертежами (фиг. 1, 2, 3), где 1 - средний зал; 2 - пассажирская платформа; 3 - боковые тоннели; 4 - обделка из железобетонных тюбингов; 5 - опорный блок; 6 - металлические балки обрамления проемов; 7 - монолитные балки нижнего обрамления проемов и стены; 8 - проем для посадки пассажиров в вагоны; 9 - раздвижные двери; 10 - тюбинги временного заполнения; 11 - монолитный железобетонный свод среднего зала станции; 12 - лотковая железобетонная плита среднего тоннеля; 13 - основание под путь.
Трехсводчатая станция метрополитена закрытого способа производства работ без боковых посадочных платформ содержит средний зал 1 с пассажирской платформой 2. Разомкнутые со стороны среднего зала 1 боковые тоннели 3, выполненные без пассажирских посадочных платформ и из сборных железобетонных тюбингов 4. Верхний свод 11 среднего зала 1 выполнен из монолитного железобетона и шарнирно опирается на опорный блок 5. Опорный блок 5 с помощью болтов соединен с металлической балкой 6. Металлическая балка 6 шарнирно опирается на несущие монолитные железобетонные стены 7, выполненные в виде единой конструкции с основанием под путь 13. В верхней части несущей монолитной стены 7, расположенной выше уровня пассажирской платформы 2, выполнены проемы 8, шаг которых равен шагу дверей в вагонах поезда, а ширина проемов обеспечивает гарантированный проход пассажиров при ручном или автоматическом ведении поездов. Для обеспечения безопасного прохода пассажиров проемы 8 снабжены раздвижными дверями 9. Лотковая плита 12 с полигональным очертанием среднего зала 1 выполнена из монолитного железобетона. Лотковая плита 12 опирается на тюбинги 4 боковых тоннелей 3. В подплатформенном пространстве станции могут быть расположены служебные и технические помещения.
Трехсводчатую станцию метрополитена без боковых платформ возводят следующим образом.
Боковые станционные тоннели 3 сооружают из сборной обделки, которая состоит из железобетонных тюбингов 4. После сооружения боковых тоннелей 3 в верхней части обделки 4 к опорным блокам 5 монтируют металлические балки 6. Опорный блок 5 монтируют в составе обделки 4. Боковые тоннели целесообразно выполнять с внутренним диаметром 5,5-6 метров из условия размещения опорного блока 5 и обеспечения удобства монтажа металлических балок 6. Железобетонные тюбинги 4 монтируют без перевязки швов между ними, чтобы обеспечить проектное положение блока 5. Опорный блок 5 может быть изготовлен из железобетона или чугуна. К опорному блоку 5 крепятся с помощью болтов металлические балки 6, выполненные в виде разрезной сварной металлической балки.
В несущих стенах 7, расположенных в боковых тоннелях 3, выполнены проемы 8, шаг которых равен шагу дверей в вагонах поезда. Проемы целесообразно выполнять шириной от 2-х до 2,2 метра для обеспечения гарантированного прохода пассажиров в вагоны поезда при ручном или автоматическом ведении состава. Несущие стены 7 представляют собой единую конструкцию с основанием под путь 13. Часть несущей стены 7, расположенную ниже уровня платформы 2, армируют и бетонируют совместно с основанием под путь 13. Нижние балки и стойки рамы проема 8 армируют в теле стены 7. Верхние балки 6 проемов 8 шарнирно опираются на стены 7. В проемах 8 установлены раздвижные двери 9, что повышает безопасность нахождения пассажиров на платформе 2 при посадке и высадке из вагона.
После набора расчетной прочности конструкции боковых тоннелей сооружают средний станционный тоннель. На первом этапе разрабатывают породу верхней части сечения станции и возводят временную крепь, что позволяет механизировать разработку грунта. Затем бетонируют монолитный железобетонный свод 11.
Монолитная конструкция верхнего свода позволяет изменять его радиус и пролет при проектировании независимо от имеющихся в наличии размеров тюбингов.
При разработке породы нижней части станционного сечения демонтируют тюбинги временного заполнения 10 в боковых тоннелях 3. После чего бетонируют полигональную лотковую плиту 12, которая опирается непосредственно на тюбинги 4 боковых тоннелей 3.
За счет опирания лотковой плиты 12 на тюбинги 4 не требуется применения специальных опорных блоков или других переходных элементов при монтаже тюбингов 4 боковых тоннелей 3, что существенно упрощает конструкцию станции и снижает трудоемкость ее возведения. Выполнение лотковой плиты 12 полигональной формы значительно упрощает разработку грунта лотковой части станции.
Нагрузка от верхнего свода 11 передается через опорный блок 5 на металлические балки 6, затем на несущие монолитные железобетонные стены 7, которые опираются на железобетонные тюбинги 4, на которые в свою очередь опирается лотковая плита 12 в нижней части конструкции. Шарнирное соединение пят верхнего свода 11 среднего зала с опорными блоками 5, металлических балок 6 с несущими монолитными железобетонными стенами 7 значительно уменьшает изгибающий момент на несущие стены 7 при возникновении неизбежных деформаций конструкции в процессе строительства станции и поэтому не требуется повышенного запаса прочности и расхода материала.
Таким образом, заявляемая трехсводчатая станция без боковых посадочных платформ представляет собой надежное соединение всех элементов конструкции между собой, являющаяся быстровозводимой с невысокой себестоимостью строительства и безопасной при эксплуатации.
Бетонирование основных конструкций станции практически полностью выполняется на строительной площадке, что снижает издержки на доставку конструктивных элементов.
Упрощение производства работ при строительстве станции за счет бетонирования основных конструкций станции практически полностью на строительной площадке, монолитности конструкции верхнего свода, отсутствия боковых платформ, конструкции лотковой плиты полигональной формы способствует существенному снижению трудоемкости и стоимости строительства трехсводчатой станции. Высокая безопасность эксплуатации станции обеспечивается за счет отсутствия боковых посадочных платформ, на которых обычно находится обслуживающий персонал и большое количество пассажиров, находящихся в непосредственной близости к движущимся поездам, что в свою очередь исключает возможность получения травм и поражения током высокого напряжения при падении на станционные пути, а также снижения восприятия уровня шума от движения поездов. Изолированный от путевых тоннелей средний зал значительно меньше загрязняется обычной и металлической пылью, поступающей из тоннельных перегонов, поэтому система вентиляции для такого типа станций значительно упрощается, что также снижает стоимость строительства трехсводчатой станции без боковых платформ.