Конструкции станций метрополитенов

Конструктивные схемы станций. Подземные станции могут быть одно-, двух-, трех- и многопролетными, иметь сводчатые или плоские перекрытия. Станции со сводчатыми перекрытиями строят при любой глубине заложения, а с плоскими — только на мелком заложении.

Наземные станции могут быть открытыми и закрытыми.

Однопролетные станции представляют собой конструкции со сводчатым или плоским перекрытием, одним пролетом, перекрывающим платформу и пути; сооружаются в благоприятных геологических условиях.

Двухпролетные станции имеют посередине один ряд колонн с прогонами, на которые опираются два свода перекрытий или конструкции плоского перекрытия. В двухпролетных станциях с одной платформой колонны располагают по продольной оси платформы. В таких же станциях с двумя платформами колонны устанавливают в междупутье. Но при этом необходимо устраивать дополнительные переходы с одной платформы на другую.

Трехпролетные станции наиболее распространены. Они отличаются наиболее рациональной конструктивной схемой. Поперечное сечение станции разделено на три части (три нефа). В двух боковых частях размещены посадочные платформы и уложены пути. Средняя часть является распределительным залом для пассажиров, направляющихся к поездам.

Многопролетные станции сооружают при наличии трех или более путей, расположенных в одном уровне.

Наземные станции размещают в закрытом помещении или под навесом, перекрывающим платформу. На станциях с одной (островной) платформой устраивают один двусторонний навес, а на станциях с боковыми платформами — два навеса.

Конструкции станций возводят из сборных (чугунных или железобетонных) обделок и из монолитного бетона или железобетона.

Рис. 21. Основные узлы подземной станции глубокого заложения

Подземная станция метрополитена глубокого заложения имеет следующие основные узлы (рис. 21): — вестибюль 1 на поверхности; эскалаторный тоннель 2, натяжную камеру 3, где установлены эскалаторные механизмы; платформенную (проемную) часть 4 станции; глухую (беспроемную) часть 5 станции; 6 служебно-технические помещения (тягово-понизительная подстанция, санитарные узлы, комнаты обслуживающего персонала); камеры 7 дренажных (водоотливных) перекачек и насосных станций; вентиляционные камеры 8, где установлены вентиляторы.

К внутренним конструкциям станций относятся: пассажирские платформы с подплатформенной частью, путевые стены, внутренние перегородки служебных помещений, а на станциях глубокого заложения — еще и водоотводящие зонты и облицовочная обстройка тоннельной обделки.

Платформой станции служит настил из железобетонных плит, опирающихся со стороны пути на подплатформенные стены, а с противоположной стороны — на балки, уложенные вдоль внутренней стены тоннеля и поддерживаемые бетонными столбиками. В проемах плиты укладывают поперек прохода на балки, опирающиеся на бетонные столбики. Платформенные стены собирают из таких же блоков, как путевые стены. Под платформой среднего тоннеля эти стены образуют служебно-технические помещения. Полы на платформе устраивают из полированных гранитных плит, укладываемых на песчано-цементном растворе.

Путевые стены являются обстройкой обделки станционных тоннелей со стороны пути и предназначены для отделки. Через каждые 50 м в путевой стене делают закрываемые декоративными дверями разрывы для осмотра кабелей, проложенных между обделкой тоннеля и путевой стеной.

Водоотводящие зонты служат для сбора воды, проникающей через обделку тоннеля и отвода ее в дренажную систему. Зонты собирают из асбоцементных или стеклопластиковых листов («картин») кругового очертания, прикрепленных на специальных подвесках к обделке свода тоннеля. Листы зонта стыкуют внахлестку так, чтобы вода не просачивалась через швы. Наружную поверхность асбоцементных зонтов покрывают для гидроизоляции битумом, внутреннюю оштукатуривают, белят или покрывают белой водоотталкивающей краской. Для отвода воды, стекающей с зонта, за путевыми стенами и под платформами устраивают желоба. Водоотводящие зонты из стеклопластиковых листов, а также армо-цементные зонты, собираемые из двух сборных элементов (картин), не требуют трудоемких отделочных работ.

Обстройка тоннельной обделки предназначена для придания архитектурных форм тоннельным конструкциям в пределах станции. В пределах обстройки устанавливают вентиляционные короба и решетки для выпуска воздуха. Обстройка может быть из кирпича, железрбетонных плит, обшитого асбоцементными листами металлического каркаса. На обстройке крепят детали архитектурной отделки станции — облицовочные плиты, витражи, мозаичные панно и т. д.

Перегородки образуют служебно-технические помещения в вестибюлях, под платформой и т. д. Их делают из кирпича, железо-бетонных плит, асбоцементных панелей.

Конструкция станций, сооружаемых закрытым способом. Конструкция односводчатой станции состоит из двух многошарнирных сводов (верхнего и обратного), опирающихся на мощные бетонные опоры (рис. 22). Своды состоят из железобетонных блоков сплошного сечения и одного разжимного блока. Опоры представляют собой массивную бетонную конструкцию, возводимую в специально сооружаемых для этой цели тоннелях. Платформу станции собирают из сборных железобетонных элементов. Под односводчатой конструкцией располагаются платформенный участок и весь комплекс станционных сооружений: тягово-понизительная подстанция, вентиляционная камера, камера водоотливных установок и др. Такие конструкции станций применяют в плотных устойчивых грунтах без притока подземных вод.

Рис. 22. Поперечное сечение односводчатой станции глубокого заложения из сборного железобетона:
1 — бетонные опоры сводов тоннеля; 2 — железобетонные блоки верхнего свода; 3 — прокладки между блоками; 4 — разжимной блок; 5 — платформа; 6 — железобетонные блоки обратного свода

В устойчивых скальных породах применяется односводчатая конструкция станции из монолитного бетона, состоящая из железо-бетонного свода, опирающегося на бетонные стены, замыкаемые обратным сводом или плоским лотком.

Трехсводчатая станция пилонного типа из чугунных тюбингов (рис. 23) состоит из трех параллельных тоннелей, расположенных в одном уровне. В пределах платформенного участка крайние тоннели соединяются со средними проходами. В местах проходов тоннели имеют общие опоры в виде пилонов, на которые опираются своды.

Рис. 23. Схема пилонной станции с чугунной обделкой:
1 — нормальное тюбинговое кольцо в глухой части станции; 2 — железобетонная обделка прохода; .3 — проход; 4 — клинчатая перемычка проемной части станции; 5 — пилон; 6 — во-доотводящнй зонт; 7 — платформа; 8 — обстройка пилонной части; 9 — путевая стена

Для станционных тоннелей этой конструкции применяют обделки кругового очертания диаметром 8,5 м, которые состоят из нормальных колец и колец проемной части.

Для устройства проходов в круговой обделке тоннелей делают проемы (в боковых тоннелях — с одной стороны, а в среднем — с обеих сторон). Для этого в нормальные кольца среднего и боковых тоннелей монтируют специальные проемные рамы. Сверху и снизу проемы перекрыты клинчатыми перемычками, образуемыми специальными фасонными тюбингами, опирающимися на расположенные по бокам проема тюбинги. Верхние и нижние проемные перемычки и боковые тюбинги образуют раму проема, а тюбинги, входящие в раму, называют рамными. Сверху и снизу к раме примыкают тюбинги нормального кольца. Между проемами расположены замкнутые усиленные пилонные кольца, собранные из тюбингов, имеющих среднее ребро жесткости.

Соединительные проходы между тоннелями имеют железобетонную замкнутую обделку с металлоизоляцией.

Конструкция пилонной станции из сборного железобетона (рис. 24) аналогична конструкции станций из чугунных тюбингов и состоит из трех параллельных тоннелей с наружным диаметром 8,5 м. Каждое кольцо обделки состоит из железобетонных ребристых блоков коробчатого сечения. Средний тоннель сообщается с боковыми тоннелями пятью-шестью проходами с каждой стороны шириной по 3 м.

Перекрытие верхней и нижней частей проемов в тоннелях выполнено с помощью монолитных железобетонных балок, опирающихся на специальные дополнительные опорные блоки, устанавливаемые в пилонных кольцах. При строительстве станции вначале сооружают боковые и средний тоннели, после чего бетонируют железобетонные балки (перемычки) и раскрывают проемы.

В строительстве используются две конструктивные схемы трех-сводчатых колонных станций. Первая схема (рис. 25, а) предусматривает опирание разомкнутых обделок на колонны 2 через стандартные арочные тюбинговые клинчатые перемычки 1, входящие в состав колец обделки тоннелей аналогично пилонным станциям. Это делает колонную станцию полносборной. По второй схеме (рис. 25, б) разомкнутые обделки тоннелей опираются на колонны 4 через сплошные прогоны 3, которые устанавливают внутри боковых тоннелей. В обоих случаях свод среднего тоннеля может быть выше и шире, чем своды боковых тоннелей. Примером беспрогонной полносборной колонной станции из чугунных тюбингов (рис. 26) может служить конструкция с использованием в боковых тоннелях типовой чугунной обделки диаметром 8,5 м. В пределах платформенного участка в боковых тоннелях устанавливают спаренные стандартные клинчатые перемычки, опирающиеся на стальные колонны.

Рис. 24. Схема пиленной станции с железобетонной обделкой и перекрытием проемов железобетонными балками:
1 — верхний фасонный тюбинг; 2 — проход из центрального зала к платформе; 3 — верхние монолитные железобетонные балки проема; 4 — бетонная обделка прохода, 5 — нижние железобетонные балки проема; 6 — нижний фасонный тюбинг

Рис. 25. Конструктивные схемы колонных станций: а — с клинчатыми перемычками; б — с прогонами

Рис. 26. Конструкция полносборной колонной станции из чугунных тюбингов:

1 — обделка боковых станционных тоннелей диаметром 8,5 м; 2 — обделка среднего тоннеля диаметром 9,5 м; 3 — пятовый тюбинг, опирающийся на колонну; 4 — колонны; 5 — проемные тюбинги, устанавливаемые между колоннами

Конструкция среднего тоннеля состоит из верхнего и нижнего сводов, собираемых из стандартных тюбингов диаметром 9,5 м и опирающихся на опорные площадки тюбингов клинчатых перемычек.

К конструктивным достоинствам колонных станций этого типа относятся использование типовых стандартных тюбингов, полная сборность, широкая возможность механизации работ и увеличенные объемы среднего зала, что дает возможность устраивать в его торцах наклонные тоннели на четыре эскалатора.

Примером колонной станции с прогонами и колоннами (вторая конструктивная схема) может служить конструкция из сборных железобетонных тюбингов и блоков (рис. 27). Эта конструкция состоит из двух боковых тоннелей 1 с разомкнутыми обделка-ми 2 из железобетонных тюбингов диаметром 8,5 м и среднего тоннеля 3 также с разомкнутой обделкой.

Верхний свод среднего тоннеля образуется из железобетонных тюбингов 4 диаметром 9,8 м и располагается выше сводов боковых тоннелей, а нижний свод 11 — из железобетонных блоков. В местах разрывов обделки опираются на внутренние несущие конструкции, состоящие из стальных двухконсольных прогонов 6, колонн 7, опорных стальных башмаков 8 и нижнего неразрезного монолитного прогона 9. Своды бокового и среднего тоннелей опираются на прогоны и колонны вверху через чугунный тюбинг 5, а внизу — на железобетонный блок 10.

Рис. 27. Поперечное сечение колонной станции из сталежелезобетонных конструкций

Прогоны и колонны изготавливают из высокопрочной толстолистовой стали. Применение такой стали и шарниров позволило уменьшить габаритные размеры металлоконструкций и размещать их в тоннеле диаметром 8,5 м без разборки обделки.

Конструкции станций открытого способа работ. При сооружении станций мелкого заложения, возводимых в котлованах, распространены две конструктивные схемы: однопролетная (главным образом односводчатая) и трехпролетная — колонная с плоским перекрытием.

Конструкция односводчатой станции из монолитного железобетона (рис. 28, а) представляет собой свод 1 с вертикальными участками у опор 2. Свод имеет переменную толщину, увеличивающуюся от замка к опорам, опоры соединены с опорными плитами консолями & и вместе со сводом образуют единую монолитную железо-бетонную конструкцию. Плита-лоток 4 шарнирно соединена с концами опорных плит. В зависимости от грунтовых условий плита-лоток может быть плоской или иметь вид обратного свода с опорой на плиты-консоли.

Другим вариантом односводчатой станции из монолитного железобетона является однопролетная рамная конструкция со сводом-ригелем 1 (рис. 28,6), который имеет переменную толщину и монолитно соединен с вертикальными стенами, уширенными во внутреннюю сторону опорами. Плита-лоток в этой конструкции воспринимает все нагрузки. Распор от свода воспринимается стенами и передается на окружающий грунтовой массив. Пролет станции по наружному очертанию составляет 19 м при общей высоте станции 8-10 м. Под сводом размещаются также понизительная подстанция, вестибюли со служебными помещениями, платформенный участок, вентиляционные камеры.

Односводчатая станция из сборного железобетона — это полно-сборная конструкция, состоящая из шести монтажных элементов (рис. 29). В поперечном сечении станция представляет собой конструкцию с верхним 3 и обратным 4 трехшарнирными сводами, каждый из которых состоит из двух половин, перекрывающих пролет. Своды опираются на объемные стеновые блоки /, которые образуют вдоль станции коллектор, где укладывают проходящие через станцию кабели и трубопроводы. В местах опирания полусводов на стеновые блоки и сопряжения полусводов устанавливают специальные прокладки 2 из винипласта, играющие роль шарниров.

Наиболее распространенной конструктивной схемой станций открытого способа работ является конструкция трехпролетной колонной станции. Она представляет собой трехпролетную раму равных пролетов, состоящую из монолитной железобетонной нижней плиты 1 (рис. 30) и сборных железобетонных элементов: стеновых ребристых блоков 2, блоков перекрытия 5, прогонов 5 и двух рядов колонн 4, опирающихся на башмаки 6. При строительстве станций этого типа в сейсмических районах (рис. 31) делают усиленную монолитную железобетонную плиту основания, в которую защемляют сборные стеновые блоки и основания колонн, а блоки перекрытия обвязывают железобетонными сейсмическими поясами.

Рис. 28. Поперечные сечения односводчатых станций:
а — со сводом полуэллипсного очертания; б — со сводчатым ригелем и вертикальными стенами; / — свод; 2 — пята свода; 3 — плита-консоль; 4 — плита-лоток; 5 — боковая вертикальная стена

С обеих сторон к платформенному участку станции мелкого заложения примыкают вестибюли, которые обычно совмещают с под-уличными переходами. В вестибюлях располагают служебные помещения, необходимые для эксплуатации станции. В поперечном направлении конструкция вестибюля представляет собой двухъярусную трехпролетную раму с двумя рядами колонн, прогонами в середине и стеновыми блоками в крайних пролетах. Этажи вестибюля перекрывают ребристыми плитами перекрытия, опирающимися на стеновые блоки и прогоны.

Рис. 29. Полносборная конструкция односводчатой станции из сборного железобетона

Рис. 30. Поперечное сечение трехпролетной колонной станции мелкого заложения

Рис. 31. Конструкция трехпролетной колонной станции для сейсмических районов:
1 — стеновой блок; 2 — Продольный сейсмический пояс; 3 — ригель; 4 — плита перекрытия; 5 — лотковая плита; 6 — платформа; 7 — колонна

Конструкция переходов состоит из сборных элементов — лотковых стеновых блоков и ребристых блоков перекрытия. В некоторых случаях применяют цельносекционные элементы сборных конструкций на все поперечное сечение перехода.

Контрольные вопросы

Что такое временная крепь и постоянная обделка тоннеля?

Какие конструкции тоннельных обделок применяют при закрытом способе?

В каких условиях применяются чугунные тюбинги?

Какие конструкции обделок применяются при открытом способе?

Чем отличаются конструкции цельносекционных обделок для одного и двух тоннелей?

Какову основные конструктивные схемы станций метрополитена?

Из каких основных узлов состоит конструкция станции глубокого заложения?

Назовите основные конструкции станций открытого способа работ.