Способ строительства линии метрополитена закрытого способа производства работ с использованием обделки постоянного поперечного сечения и единым типом применяемого тоннелепроходческого механизированного комплекса
METHOD FOR CONSTRUCTION OF METRO LINE USING TRENCHLESS METHOD WITH PERMANENT CROSS-SECTION CASING AND SINGLE TYPE OF TUNNEL-PENETRATING MECHANIZED COMPLEX

Изобретение относится к подземному строительству и может быть использовано при строительстве линии метрополитена, сооружаемой закрытым способом производства работ независимо от глубины заложения.
Существующие линии метрополитена имеют большой набор выработок отличающихся конструкцией и пролетом обделок, служащих для размещения объектов метрополитена, пролет станционных тоннелей в несколько раз больше пролета перегонных тоннелей, это приводит к применению нескольких типов проходческого оборудования и использованию различных способов проходки, что значительно усложняет строительство метрополитена и ведет к его удорожанию.
Известен двухуровневый тоннель, включающий сборную железобетонную обделку круглого сечения, плиту проезжей части, разделяющую тоннель на расположенные один над другим верхний и нижний отсеки для различных видов транспорта, в том числе рельсового, боковые технологические отсеки и систему жизнеобеспечения, при этом тоннель выполнен с диаметром, обеспечивающим одновременное движение по верхнему и нижнему отсекам, а верхний отсек для движения транспортных средств выполнен с большим или равным сечением, чем нижний (Патент на полезную модель РФ №49901, опубл. 10.12.2005, Бюл. №34.).
Известно, что линии метрополитена в своем составе имеют оборотные тоннели, предназначенные для заезда в них поезда метрополитена и изменения его движения на обратное направление. Для этого в оборотном тоннеле машинист переходит в последний вагон, чтобы вести поезд в обратном направлении. Оборотные тоннели снабжены оборотными устройствами, в виде стрелок, которые позволяют менять направление движения поезда (Поезд разбился о стену //Газета "Коммерсантъ" №122 от 16.07.2014, стр. 1).
Известно, что согласно п. 1.17. «СНиП СТРОИТЕЛЬНЫЕ П-40-80 НОРМЫ И ПРАВИЛА» на линии метрополитена через каждые 6-8 км следует предусматривать оборотные тоннели (или оборотный тупик) для оборота или временного отстоя поездов и возможности ввода линии в эксплуатацию отдельными участками (СНиП И-40-80. Метрополитены // Госстрой СССР, - М.: Стройиздат, 1981. - 64 с).
Известен способ строительства линии метрополитена закрытого способа производства работ с использованием обделки постоянного поперечного сечении и единым типом применяемого тоннелепроходческого механизированного комплекса, включающий проходку тоннелей и формирование зон подземных станционных комплексов с помощью двухроторного тоннелепроходческого механизированного комплекса (ТПМК), которым осуществляют проходку зоны перегонных тоннелей и станционных комплексов, при этом перегонные тоннели и станционные комплексы имеют одинаковую двухсводчатую конфигурацию в поперечном сечении, обусловленную видом тоннелепроходческого механизированного комплекса, при этом линии метрополитена комплектуются рельсовыми путями для вагонов метрополитена, водоотливными установками, технологическими отсеками для систем вентиляции и других инженерных объектов, а в станционных комплексах сооружаются пассажирские платформы (Патент РФ №2514865, опубл. от 10.05.2014, Бюл. №13).
Недостатком данного способа строительства линии метрополитена с единой конфигурацией поперечного сечении обусловленного видом применяемого тоннелепроходческого механизированного комплекса является применение двухроторного тоннелепроходческого механизированного комплекса, что приводит к формированию двухсводчатой конструкции перегонных тоннелей и станционных комплексов, требует больших объемов земляных и бетонных работ по формированию двухпутных (двухсводчатых) перегонных тоннелей и создание островных пассажирских платформ в станционных комплексах, а также возможности значительной деформации дневной поверхности земли над двухсводчатыми линиями метрополитена, вследствие их значительного размера по ширине, и трудностей обустройства оборотных тоннелей для изменения направления движения поездов.
Технический результат, который может быть получен при применении данного изобретения, заключается в уменьшении объемов земляных и бетонных работ, увеличении скорости и снижении стоимости строительства, а также уменьшения деформаций поверхности земли при строительстве линий метрополитена и возможности осуществлять промежуточные пуски в эксплуатацию участков метрополитена без остановки щитовой проходки.
Для достижения данного технического результата в предлагаемом способе строительства линии метрополитена закрытого способа производства работ с использованием обделки постоянного поперечного сечения и единым типом применяемого тоннелепроходческого механизированного комплекса, выполняющего проходку и монтаж обделки линии метрополитена, где предусмотрено размещение станционных комплексов, в которых сооружаются пассажирские платформы и рельсовые пути для пропуска поездов на станционных участках линии, конструкций рельсовых путей для обращения поездов с пассажирами на перегонах между станциями, стрелочных переводов, обеспечивающих оборот поездов по данным путям, водоотливных установок, технологических отсеков для систем вентиляции, электроснабжения и других инженерных объектов, согласно изобретению, обделка линии метрополитена в поперечном сечении имеет круговое очертание диаметром, определенным из условия размещения двух ярусов пассажирских платформ и конструкций рельсовых путей, все элементы линии метрополитена размещаются в тоннеле одного, постоянного диаметра, конструкции станционных комплексов, включающие пассажирские платформы и конструкции рельсовых путей предусмотрены в двухъярусном исполнении, участки линии метрополитена, на которых размещены конструкции пути для обращения поездов с пассажирами на перегонах между станциями, имеют двухъярусную компоновку, при этом конструкции рельсовых путей расположены друг над другом, что позволяет разместить инженерные объекты метрополитена (сантехнические и электротехнические) и отсеки для прокладки технологических коммуникаций вдоль конструкций рельсовых путей, при этом участки линии метрополитена с устройствами стрелочных переводов, обеспечивающих оборот поездов по данным путям, и водоотливными установками (ВОУ) в теле жесткого основания под путь, выполняют с расположением конструкций рельсовых путей в одном уровне.
Введение в состав предлагаемого способа строительства линии метрополитена закрытого способа производства работ с использованием обделки постоянного поперечного сечения и единым типом применяемого тоннелепроходческого механизированного комплекса, размещения в двух уровнях станционных комплексов, в которых сооружаются пассажирские платформы и рельсовые пути в пределах станционных комплексов, путей для обращения поездов с пассажирами на перегонах между станциями, технологических отсеков для систем вентиляции, электроснабжения и других инженерных систем, на участках линии метрополитена с расположением рельсовых конструкций в одном уровне размещения стрелочных переводов, обеспечивающих оборот поездов между станциями по этим путям, и водоотливных установок в теле жесткого основания под путь, при этом размещение всех объектов линии метрополитена, включающих станционные комплексы, участки линии метрополитена с рельсовыми путями для обращения поездов метрополитена на перегонах между станциями и участки линии метрополитена с рельсовыми путями, оборудованными стрелочными переводами, обеспечивающими оборот поездов, и водоотливными установками размещают в обделке постоянного поперечного сечения, кругового очертания, для монтажа которой применяют тоннелепроходческий механизированный комплекс с диаметром, определенным из условия размещения двух ярусов пассажирских платформ и конструкций рельсовых путей в станционных комплексах, позволяет получить новое свойство, заключающееся в размещении всех объектов метрополитена в пределах обделки одного сечения кругового очертания, что обеспечивает высокую степень механизации процесса разработки грунта, применении однотипной обделки при проходке линии метрополитена и уменьшение количества отдельных сооружений на линии метрополитена, а также уменьшение объемов земляных и бетонных работ, увеличение скорости строительства и уменьшение осадки уровня поверхности земли при строительстве линий метрополитена, а возможность расположения стрелочных переводов, обеспечивающих оборот поездов в пределах одного диаметра обделки линии метрополитена, позволяет осуществлять промежуточные пуски в эксплуатацию участков метрополитена без остановки щитовой проходки.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, на фиг. 1 представлена схема компоновки конструкций станционного комплекса метрополитена в пределах обделки линии, на фиг. 2 представлена схема компоновки конструкций путей для обращения поездов с пассажирами на перегонах между станциями в пределах обделки линии, на фиг. 3 представлена схема компоновки конструкций путей с размещением стрелочного перевода, обеспечивающего оборот поездов в пределах обделки линии, и размещением водоотливной установки, где:
1 - обделка линии метрополитена;
2 - пассажирская платформа верхнего уровня станционного комплекса;
3 - пассажирская платформа нижнего уровня станционного комплекса;
4; 5 - конструкции рельсовых путей;
6 - отсеки для прокладки технологических коммуникаций;
7 - раздвижные двери для прохода пассажиров в вагоны;
8 - боковой инженерный отсек верхнего уровня перегона;
9 - боковой инженерный отсек нижнего уровня перегона;
10 - водоотливная установка (ВОУ) в теле бетонного основания;
11 - железобетонная плита, отделяющая рельсовый путь от ВОУ;
12 - стрелочный перевод, обеспечивающий оборот поездов;
13 - бетонное основание пути на участках расположения стрелочных переводов и ВОУ;
14 - проемы для установки раздвижных дверей нижнего уровня станционного комплекса;
15 - монолитная железобетонная стена нижнего уровня станционного комплекса, служит опорой для конструкций верхнего уровня станции;
Предлагаемый способ строительства линии метрополитена закрытого способа производства работ с использованием обделки постоянного поперечного сечении и единым типом применяемого тоннелепроходческого механизированного комплекса реализуется следующим образом.
Предлагаемую линию метрополитена с размещением всех объектов метрополитена, включая станционные комплексы, в которых сооружаются пассажирские платформы, путей для обращения поездов с пассажирами на перегонах между станциями, стрелочных переводов, обеспечивающих оборот поездов по данным путям, технологических отсеков для систем вентиляции, электроснабжения и других инженерных объектов, в пределах сечения обделки одного диаметра выполняют в следующей последовательности. ТПМК ведет проходку и монтаж обделки линии метрополитена 1 диаметром, определенным из условия нормативного размещения пассажирских платформ 2 и 3 и конструкций рельсовых путей 4 и 5. По мере продвижения щита в соответствии с проектным расположением объектов метрополитена выполняется бетонирование указанных конструкций.
В станционных комплексах линии метрополитена пассажирские платформы 2 и 3 размещены в двух уровнях, конструкции станции выполняются из железобетона. Конструкции рельсовых путей 4 и 5 расположены также в двух уровнях. В технологических отсеках 6 на верхнем уровне и под нижней платформой 3 расположены технологические коммуникации. Обделка линии метрополитена 1 выполнена из сборных железобетонных блоков, монтируемых ТПМК, диаметр ТПМК определен из условия размещения в пределах тоннеля двухуровневых пассажирских платформ и конструкций рельсовых путей в соответствии с требованиями СНиП. С целью повышения безопасности эксплуатации линии метрополитена, на пассажирских платформах предусмотрено размещение раздвижных дверей 7 для прохода пассажиров в вагоны, проемы 14 для установки раздвижных дверей в железобетонной стене 15 в пределах пассажирской платформы выполняются с шагом равным шагу дверей в вагонах.
Участки линии метрополитена, где размещены конструкции пути для обращения поездов с пассажирами между станционными комплексами, имеют двухъярусную компоновку, расположенные на перегонах рельсовые пути 4 и 5 располагаются в двух уровнях, что дает возможность разместить инженерные объекты метрополитена в боковых инженерных отсеках 8 и 9; вдоль рельсовых конструкций в пределах сечения обделки линии метрополитена 1.
На участках линии метрополитена, где размещены стрелочные переводы 12, обеспечивающие оборот поездов, и устройства водоотливных установок (ВОУ) 10, конструкции рельсовых путей 4 и 5 располагаются в одном уровне. Конструкции рельсовых путей 4 и 5 отделены от ВОУ 10 железобетонной плитой 11.
Внутренние конструкции станционных комплексов, конструкции рельсовых путей на перегонных участках линии, обеспечивающих обращение поездов, конструкции инженерных отсеков, а также участки размещения стрелочных переводов, обеспечивающих оборот поездов, а также конструкции ВОУ выполняются из монолитного железобетона.
Включение в линию метрополитена участков размещения стрелочных переводов 12, обеспечивающих оборот поездов, позволяет осуществлять промежуточные пуски в эксплуатацию участков метрополитена без остановки щитовой проходки, ускорить строительство метрополитена, снизить расход материалов и стоимость линии, уменьшить количество дополнительных выработок и строительных площадок на линии метрополитена.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Патент на полезную модель РФ №49901, опубл. 10.12.2005, Бюл. №34.
2. Поезд разбился о стену // Газета "Коммерсантъ" №122 от 16.07.2014, стр. 1.
3. СНиП П-40-80. Метрополитены // Госстрой СССР, М.: Стройиздат, 1981. - 64 с.
4. Патент РФ №2514865, опубл. от 10.05.2014, Бюл. №13 - прототип.