6.4. Конструкции станций, сооружаемых открытым способом

Конструкции станций открытого способа могут выпол­няться из сборного или монолитного железобетона, или сборномонолигными. При выборе типа станции из сборного железобетона необходимо стре­миться к применению полносборных конструкции, уменьше­нию числа типовых элементов за счет увеличения их разме­ров и веса в пределах грузоподъемности современного подъемно-транспоргного оборудования (до 20 т). Если стан­ция сооружается из монолитного железобетона, ее конструк­ция должна обеспечивать применение индустриальной техно­логии укладки бетона с использованием передвижных метал­лических опалубок. При этом следует предусматривать завод­ское изготовление арматурных каркасов.

Станции открытого способа работ проектируются как с плоскими перекрытиями, так и сводчатые, и могут быть одно-, двух- и трехпролетными или одно-, двух- и трехсводчатыми. (Наибольшее распространение па линиях метрополите­на получили трехпролетные колонные станции с пло­скими или сводчатыми перекрытиями и односводчатые ([1], стр 228-238).

Принципы построения внутреннего очертания обделки сохраняются такими же, которые были изложены в рекомендациях по проектированию колонных станций, сооружаемых закрытым способом. Основой для определения минимальных размеров поперечного сечения станции является расчетная ширина платформы В_к и габарит приближения строений С_мс. С учетом линии приближения колонн.

Типовой конструкцией станции является колонная трехпролетная станция из сборного железобетона (табл.6.5а) с плоскими перекрытиями 2, уложенными ну стеновые блоки 1 и ригели 3. С целью снижения номенклатуры изделий перекрытия шаг колонн 4 в поперечном сечении l_к принимают так, чтобы все три пролета перекрыть однотипными элементами. Шаг колонн в про­дольном направлении в зависимости от величины нагрузки на конструкцию принимается равным 4,5; 6 или 7,5 м, что соответствует действующему строительному модулю (1,5) для конструкций, сооружаемых открытым способом. Монолитными в этих станциях выполняют только лотковые плиты, которые проектируют ин­дивидуально с учетом характеристик грунтов в основании конструкции, однако, и они могут быть собраны из сборных элементов с последующим омоноличиванием стыков.

В зависимости от инженерно-геологических условий, на­грузок и архитектурных форм станции возможны различные конструктивные решения блоков перекрытия, сте­новых блоков, ригелей и узлов опирания колонн на лотковую плиту.

Колонные станции могут сооружаться и сборномонолит­ными (табл.6.5б). В этом случае, как правило, стены 1 и колонны 3 выполняют из сборных железобетонных элементов, по которым устраивается плоское перекрытие из монолитного железо­бетона в виде поперечных ребристых плит 2, перекрывающих все сечение станции, либо из монолитного бетона устраивают куполообразные перекрытие только среднего зала.

В особо сложных геологических условиях (водонасыщенные супеси и суглинки) и при ограни­ченной рабочей зоне (фундаменты зданий находятся в непосредственной близости от бровки котлована) стены станции могут выполняться из монолитного железобетона методом «стена в грунте» (табл.6.5в). Для отсечения водоносного горизонта нижняя часть стены 1, должна быть заглублена на величину Н₂ ниже дна котлована с учетом проникновения стены в водоупор не менее, чем на 2 метра. Общая высота стены в грунте не должна превышать 15 метров. Образованные таким образом стены служат не только надежной крепью котлована, но и могут быть включены в состав конструктивных элементов станции при условии обеспечения надежной внутренней гидроизоляции.

Таблица 6.5

Конструктивные схемы станций открытого способа работ

Колонные	Односводчатые
а)	д)
б)	е)
в)	ж)
г)	з)

В стесненных условиях строительства, когда станция расположена в непосредственной близости от фундаментов зданий, а также в условиях интенсивного уличного движения, прерывать которое на длительный период затруднительно или невозможно, часть технологических операций по сооружению станции выполняется открытым способом, а часть без вскрытия земной поверхности. В табл.6.5.г показан вариант конструктивной схемы платформенного участка колонной станции, путевые тоннели 1 которой, пройденны перегонными щитовыми комплексами ([3], стр 138-141, 232-237). Эти тоннели предназначены только для размещения в них подвижного состава. Колоннами станции служат буронабивные сваи 2, основание которых заглублено ниже лотковой плиты 3, служащей одновременно пассажирской платформой.

Расстояние между сваями-колоннами в поперечном сечении l_к назначается таким образом, чтобы они были максимально приближены к линии приближения колонн, обозначенной габаритом приближения строений С_мс. Величина заглубления свай l_св определяется расчетом их по несущей способности. На сваи - колонны опирается двухконсольная плита перекрытия 4, консоли которой омоноличены с обделкой путевых тоннелей.

Такая конструкция обладает рядом преимуществ по срав­нению с ранее известными:

• повышается коэффициент использования подземной вы­работки (отношение полезного объема станции к объему разработанного грунта) за счет сооружения путевых тонне­лей без вскрытия земной поверхности;

• конструкция позволяет осуществлять сквозную проход­ку перегонных тоннелей на линии;

• обделка перегонных тоннелей, возведенная на протяже­нии станции, является ее конструктивным элементом;

• станция может сооружаться в условиях плотной город­ской застройки вследствие уменьшения ширины котлована примерно вдвое.

Односводчатые станции выполняются как из монолитного, так и сборного железобетона ([1]стр.238-242). Принципы построения внутреннего очертания обделки сохраняются такими же, которые были изложены в рекомендациях по проектированию односводчатых станций, сооружаемых закрытым способом. Основой для определения размеров поперечного сечения станции является расчетная ширина платформы В_о и габарит приближения строений С_мс.

Односводчатые станции из монолитного железобетона представляют со­бой замкнутые конструкции, конфигурация которых зависит от инженерно- геологических условий и технологии ведения работ. Наиболее распространенная конструктивная форма обделки односводчатой станции из монолитного железобетона представляет собой пологий свод (f/L < 0,25) переменной толщины, омоноличенный с вертикальными стенами (Н_ст) в основании стены омоноличенны с железобетонной плитой переменной толщины. (табл.6.5д). Толщина свода в замке принимается hз = 400 ÷ 500 мм, а в пяте и стенах увеличивается до h = 700 ÷ 800 мм. Толщина лотковой плиты принимается с учетом прочностных характеристик грунтов в основании станции. При наличии в основании станции слабых водонасыщенных грунтов и гидростатического напора лотковую часть станции устраивают в виде обратного свода.

В том случае, если односводчатая станция сооружается в котловане, закрепленном железобетонными стенами, возведенными способом «стена в грунте» или секущимися сваями, железобетонное крепление котлована должно быть включено в конструкцию станции как несущий элемент.

Так, пологий свод (f/L < < 0,25) односводчатых станций может быть омоноличен с верхом железобетонных стен толщиной h_ст = 800мм, образуя замкнутую раму (табл.6.5е). Такое решение целесообразно при сооружении станции в плотных связных грунтах, способных оказывать сопротивление перемещениям стен от распора слишком пологого свода. При этом стены должны быть заглублены значительно ниже отметки основания котлована на глубину Н₂, для того , чтобы обеспечить защемление нижней части стены после разработки котлована до проектной отметки, а в водонасыщенных грунтах еще и войти в водоупор на 2-3м.

В слабых несвязных водонасыщенных грунтах при креплении котлована способом «стена в грунте» или секущимися сваями целесообразно рассмотреть вариант односводчатой станции с обделкой из сборных железобетонных элементов (табл.6.5ж). Обделка станции монтируется между железобетонными стенами толщиной h_ст = 600мм 1 и состоит их четырех основных сборных железобетонных элементов двух типоразмеров, отличающихся только армированием. Угловые элементы 2 верхнего и обратного сводов имеют двутавровое сечение, средние 3 - таврового. Вертикальные вставки 4 между элементами свода и лотка позволяют регулировать высоту сечения платформенного участка станции. Зазор между угловыми блоками и стенами заполнен бетоном.

Рациональное распределение усилий и жесткость системы «обделка-железобетонные стены» существенно снижают расход бетона и арматурной стали по сравнению с выше рассмотренной конструкцией К числу несомненных достоинств конструкции относится минимальная номенклатура сборных железобетонных изделий при максимальной сборности. Независимый монтаж элементов обделки с зазором от «стен в грунте» позволяет устроить замкнутую гидроизоляцию обделки в водонасыщенных грунтах. «Гибкое» конструктивное решение, основанное на возможности изменения высоты конструкции за cчeт вертикальных вставок 4 различной высоты, позволяет все пристанционные сооружения, включая вестибюли, разместить в единой унифицированной обделке.

Новые возможности для выбора оптимальных конструктивных и технологических решений открываются при полузакрытом способе сооружения односводчатой станции, обделка которой представляет собой пологие верхний и обратный своды, опирающиеся на массивные опоры кругового очертания (табл.6.5з). При залегании в основании станции прочных грунтов обратный свод следует заменить лотковой плитой. Полые опоры свода выполнены из монолитного бетона в тоннелях кругового очертания с внутренним радиусом R = 2450мм, пройденных перегонными щитовыми комплексами, со сдвижкой щитов в поперечных котлованах на ось опорных тоннелей по торцам платформенного участка станции На рисунке показаны варианты конструкции односводчатой станции с монолитным (слева от оси станции) и сборным (справа от оси станции) исполнением верхнего свода. Более подробно материал об односводчатых станциях , сооружаемых на линиях мелкого заложения методом сквозной проходки, изложен в [2] (стр. 144-146, 237-239).

В отличие от традиционных конструкций односводчатых станций, сооружаемых из монолитного бетона открытым способом, в этом варианте значительно снижен расход арматурной стали за счет замены густоармированных стен опорами из монолитного бетона. Кроме того, массивные опоры существенно снижают степень воздействия вибрации и шума на расположенные вблизи здания и сооружения. Наличие полостей в опорах позволяет использовать их для создания эффективной системы вентиляции.