Современные объемно-планировочные решения и геотехнический мониторинг при строительстве Санкт-Петербургского метрополитена
Санкт-Петербургский метрополитен по праву можно считать одним из символов современного научно-технического потенциала петербургских проектировщиков и строителей. Главной особенностью проектов, реализуемых здесь, является новый подход к решению архитектурных задач при создании подземных станционных комплексов.
Будущая станция метро «Театральная» в Санкт-Петербурге
Например, для станционных комплексов мелкого заложения, строящихся на северо-западном участке Невско-Василеостровской линии метро и на юго-восточном продолжении Фрунзенского радиуса в районе Дунайского проспекта, разработаны принципиально новые объемно-планировочные решения и конструктивная схема, позволяющая реализовать максимально свободные и комфортные пространства для пассажиров в уровне подземных вестибюлей и посадочных платформ. Особенностями такой конструктивной схемы является многоярусность сооружения, позволяющая оптимально эксплуатировать все подземное пространство, а также минимизация несущих опор, стен и колонн в пассажирской зоне.
На эти объекты будет организована техническая экскурсия в рамках проведения 15-й Всемирной конференции Объединения исследовательских центров подземного пространства мегаполисов ACUUS 2016. Также заслуживают внимания подземные вестибюли метрополитена, проектируемые и строящиеся в настоящее время в историческом центре Санкт-Петербурга. Их бережная интеграция в подземное пространство на территории сформированной исторической застройки выполняется в непосредственной близости от охраняемых памятников архитектуры и объектов культурно-исторического наследия.
Геотехнический мониторинг
Неотъемлемой частью технологического процесса строительства является геотехнический мониторинг, который позволяет в реальном времени получать информацию о состоянии системы и распределении усилий в проектируемых пространственных конструкциях, а также оценивать негативное влияние горных работ на безопасность при строительстве и своевременно предупреждать аварийные ситуации.
Развитие метрополитена глубокого заложения в центральной части Санкт-Петербурга и строительство новых участков метрополитена (но уже мелкого заложения) в спальных районах потребовали внедрения новых технологий, снижающих деформации дневной поверхности. Особенно актуальными эти требования стали для исторического центра города с наличием большого количества зданий и сооружений, представляющих культурную ценность и являющихся памятниками архитектуры. В таких условиях требования нормативных документов по абсолютным деформациям поверхности земли являются очень жесткими.
Инженерно-геологические условия строительства Санкт-Петербургского метрополитена являются весьма сложными. Верхние слои представлены четвертичными водонасыщенными отложениями, грунты совершенно неустойчивы. В этих грунтах располагаются подземные вестибюли и наклонные тоннели. Ниже четвертичных отложений, на глубине 40-60 м находятся кембрийские (протерозойские) глины, в которых располагаются станционные комплексы и перегонные тоннели. За последние два десятка лет были внедрены новые технологии как по onнизании работ, так и по конструктивным решениям крепей и обделок, учитывающие мировой опыт строительства подземных сооружений и разработанные специально для Санкт-Петербургского метрополитена институтом ОАО НИПИИ «Ленметрогипротранс».
Малоосадочные технологии строительства были реализованы при строительстве эскалаторных тоннелей на станциях «Обводный канал», «Адмиралтейская» и «Спасская», которые но классической технологии с замораживанием грунтов вызывали наибольшие деформации поверхности. Также они были применены при строительстве горизонтальных тоннелей на юго-восточном продолжении Фрунзенского радиуса.
В Санкт-Петербурге впервые в отечественном метростроении был построен двухпутный перегонный тоннель между будущими станциями «Южная» — «Дунайский проспект» — «Проспект Славы» Фрунзенского радиуса. Он был создан при помощи тоннелепроходческого механизированного комплекса (ТПМК) с грунтопригрузом, трасса которого прошла в пределах четвертичных отложений.
Новые архитектурные формы, как правило, связаны с разработкой конструктивных решений, отличных от типовых. Для уточнения расчетных схем и выполнения поверочных расчетов на помощь приходят результаты геотехнического мониторинга в части определения напряженно- деформированного состояния горных пород, крепей и обделок подземных сооружений.
Наилучшее представление о формировании напряженно-деформированного состояния крепей и обделок позволяет получить комплексное применение датчиков (деформометров) внутри конструкций и измерение Деформаций внутреннего контура начиная с момента их возведения.
На рис. 1 показано оснащение датчиками поперечного сечения станционного узла мелкого заложения, строящегося по новой для Санкт-Петербургского метрополитена технологии: строительство в открытом котловане с возведением постоянных несущих конструкций сверху вниз.
Рис. 1. Схема размещения датчиков в несущих конструкциях станции мелкого заложения: 1- «стена в грунте»; 2 — несущие конструкции; 3 — датчики.
Сама технология не нова, по ней уже давно возводятся заглубленные части зданий и сооружений, но с учетом размеров станционного узла (180 м в длину и 40 м в ширину) и проходки двухпутного перегонного тоннеля через тело станции в процесее ее строительства этот пример является уникальным.
Станция колонного типа представляет собой многопролетную рамную монолитную конструкцию: т.е. в одном строительном объеме, ограниченном «стеной в грунте», расположены и платформенная часть станции, а также все технологические помещения, кроме подземных переходов, лестничных спусков и вентиляционных каналов.
Сооружение этого типа станции начинается с возведения ограждающих конструкций по периметру станционного узла. Ограждающие конструкции сооружаются методом «стена в грунте». При этом участки «стены в грунте», через которые предполагается проходка тоннеля, выполняются с арматурой из композитных материалов для возможности вырезки указанного участка режущим органом ТПМК.
После завершения работ по сооружению ограждающих конструкций и свай-колонн, а также после прохода ТПМК через тело станции производится разработка грунта с последовательным возведением несущих конструкций.
На рис. 2 представлены графики формирования усилий одного из узлов конструкции перекрытия, по которым можно проследить все технологические этапы последующей разработки грунта на нижних этажах станции и возведения строительных конструкций (рис. 3).
Рис. 2. Характерный график формирования усилий в конструкции перекрытия в сжатой и растянутой зоне бетона
Для протяженных подземных сооружений, таких, например, как перегонные тоннели, сопоставление величин напряжений в обделке с деформациями внутреннего контура для конкретного сечения позволяет с меньшими затратами оценить несущую способность на остальных участках тоннеля, ограничиваясь только контролем деформаций внутреннего контура.
Так, для двухпутного перегонного тоннеля, о котором было упомянуто выше, проведение геотехнического мониторинга позволило назначать наиболее оптимальные технологические параметры ведения ТПМК с грунтопригрузом для безаварий ной проходки по всей трассе. В зону влияния строительства попадали КАД (кольцевая автодорога), ж/д пути, здания и сооружения, трамвайные пути и автомобильные дороги.
Рис. 3. Возведение несущих конструкций станции мелкого заложения
Геотехнический мониторинг решал следующие задачи:
- контроль напряженно-деформированного состояния обделки;
- прогноз инженерно-геологических и гидрогеологических условий впереди забоя;
- контроль качества заполнения заобделочного пространства;
- автоматизированный мониторинг деформаций вмещающего массива;
- определение фактических деформационно-прочностных свойств вмещающего массива;
- геодезический контроль деформации поверхности;
- мониторинг зданий и сооружений в зоне влияния строительства.
Для достоверного и достаточного определения напряженно-деформированного состояния системы «обделка — вмещающий массив» по трассе тоннеля датчики в обделке (рис. 4а) были размещены во всех литологических разностях, пересекаемых тоннелем. Полученные результаты исследований (рис. 4) подтвердили правильность проектных решений.
Рис. 4. (а) Схема размещения датчиков в обделке двухпутноео перегонного тоннеля; (б) характерный график формирования усолов в обделке на внешнем и внутреннем контуре.
Рассмотренный метод исследований был реализован при строительстве многих подземных сооружений с внедрением новых конструктивных, объемно-планировочных и технологических решений. Это строительство наклонных тоннелей Санкт-Петербургского метрополитена при помощи ТПМК: второй вестибюль станции «Спортивная»; комбинированная технология закрепления грунтов и монолитная железобетонная обделка наклонного тоннеля станции «Звенигородская»; строительство горизонтальных выработок с косвенным армированием лба забоя и внедрением набрызг- бетонных обделок и др.
Результаты исследований напряженно- деформированного состояния системы «обделка — вмещающий массив», выполняемых в рамках геотехнического мониторинга. ложатся в основу поверочных расчетов строительных конструкций для корректировки их геометрических и конструктивных параметров и технологии строительства, а также являются одним из важнейших факторов для снижения строительных рисков и рисков при эксплуатации.
ленметрогипротранс, проектирование, транспортная инфраструктура, геологические изыскания, инженерные изыскания
Дополнительные статьи
Выберите интересующую статью:
Новая станция Новосибирского метро прошла экспертизу
18 апреля, 2024
Белград продлил контракт с французской группой RATP
17 апреля, 2024
В Петербурге на станции метро монтируются эскалаторы
16 апреля, 2024
Взрывозащищенный щит CREG готов к отправке на Сицилию
15 апреля, 2024
Заключен контракт на электрификацию Ontario Line
12 апреля, 2024
Президент дал старт проекту ВМС Москва – СПб
11 апреля, 2024
Расскажите о нашей статье своим друзьям,
поделившись ссылкой в социальной сети
Комментарии (0)
Настоящим подтверждаю, что я ознакомлен с политикой конфиденциальности
и согласен на обработку персональных данных. Подробнее