Односводчатая станция метрополитена, размещенная в двухпутном перегонном тоннеле
Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям подземных сооружений станций метрополитена. Односводчатая многоуровневая станция метрополитена глубокого заложения, имеющая строительную систему остановочного пункта подземного транспорта с габаритными размерами, образованными максимальными длиной подвижного состава, высотой вагонов Н, шириной вагонов (базой) Вв, с защитными устройствами гражданской обороны включает конструкции, технические устройства и помещения по обслуживанию и обеспечению безопасности пассажиров и эксплуатационного персонала станции, размещенная в двухпутном перегонном тоннеле. Станция метрополитена выполнена в едином малогабаритном подземном строительном комплексе из строительной системы остановочного пункта с защитными устройствами гражданской обороны и дополнительной системы сооружений, размещенной в вертикальной грунтовой выработке над остановочным пунктом, строительный комплекс с конструкциями внешних несущих стен образует центральный распределительный зал, включающий лестницы для спуска на посадочные платформы к подвижному составу, вентиляционные камеры, служебные помещения, водоотливную установку. Подземный строительный комплекс может соединяться с наземным вестибюлем посредством эскалаторного тоннеля. Каждая посадочная платформа расположена между вагонами подвижного состава и имеет максимально возможную ширину и полезную площадь в плане, зависящие от габаритных размеров подвижного состава и внутреннего диаметра перегонного тоннеля. Посадочные платформы разных направлений разнесены по длине перегонного тоннеля относительно центрального распределительного зала и отделены друг от друга и рельсового пути не своего направления прочной звукопоглощающей стеной, платформы разных направлений отделены от рельсового пути своего направления прочными автоматически убирающимися барьерами безопасности или турникетами, установленными напротив соответствующих дверей вагонов, платформы разных направлений конструктивно связаны между собой лестницами. Посадочные платформы снабжены верхними унифицированными несущими элементами, выполненными в виде профилированных бесшарнирных сводов-перекрытий над платформой и путями, и нижними унифицированными несущими элементами, выполненными в виде профилированных бесшарнирных фундаментных плит для рельсовых путей и, собственно, посадочной платформы, унифицированные несущие элементы шарнирно опираются на внутренние стены перегонного тоннеля и снабжены опорными пятами по линиям контакта. Опорные пяты вблизи защитных устройств гражданской обороны могут быть снабжены тарельчатыми упругопластическими пружинами, выполненными на основе термоупругого демпфирующего титано-никелевого сплава с эффектом памяти формы. Для высадки-посадки пассажиров используется вся ширина Вп посадочной платформы, оцениваемая по зависимости: Вп=a((D2-Н2)0,5-2Ва), где а - эмпирический корректирующий коэффициент, D - внутренний диаметр перегонного тоннеля. Технический результат состоит в обеспечении конструктивного упрощения станции метрополитена, уменьшении строительных и эксплуатационных затрат, снижении негативного влияния процесса сооружения станции подземным способом на земную поверхность и окружающую застройку, обеспечении повышенного удобства и достаточную безопасность обслуживания пассажиров, за счет оптимального размещения переходов, платформы, применения турникетов при обычной эксплуатации метрополитена. 5 ил.
Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям подземных сооружений станций метрополитена.
Односводчатые станции метрополитена, по причинам высокой экономической эффективности и определенной технической простоты, широко применяются на линиях зарубежных метрополитенов, а также в Москве и Санкт-Петербурге. Объемно-планировочные решения станций предусматривают устройство кругового свода, опирающегося на массивные стены или замкнутой конструкции овального сечения из сборных блоков. Ширина односводчатой станции определяется требующейся шириной пассажирской платформы и габаритом приближения [Храпов В.Г., Демешко Е.А., Наумов С.Н., Пирожкова А.Н. Тоннели и метрополитены. М.: Транспорт, 1989, с. 303-308].
Среди ряда односводчатых станций метрополитена, необходимо отметить решения со сборной из отдельных секций вдоль станции замкнутой обделкой, включающей верхний свод, обратный свод и стены. Каждая стена обделки состоит из элементов, наружная поверхность которых очерчена по окружности с центром на продольной оси перегонного тоннеля [SU 530933 А1, МГЖ E02D 29/04, опубл. 05.10.76, Бюл. №37].
Известна также односводчатая станция метрополитена глубокого заложения, включающая сборные из элементов свод, стены и лоток, отличающаяся тем, что каждый элемент стен выполнен с наружным опорным выступом, причем элементы каждой стены, примыкающие к лотку, объединены между собой по длине станции распределительной балкой [SU 855132 А1, МГЖ E02D 29/04, МГЖ E21D 11/08. опубл. 15.08.81, Бюл. №30].
Общим недостатком описанных выше решений является большая величина пролета станции с размещением под общим сводом двух перегонных тоннелей и центральной платформы, обслуживающей оба направления движения, что существенно усложняет конструкцию станции, а также затрудняет ее вписывание в существующую городскую застройку.
Наиболее близким к изобретению по своему техническому решению являются двухсводчатые станции Лондонского метрополитена, которые состоят из двух параллельных тоннелей. В их торцевой части имеются короткие аванзалы с примыкающими к ним эскалаторами [Лиманов Ю.А. Метрополитены. М.: Транспорт, 1971, с. 80 - 81]. Пассажирские платформы, расположенные вдоль всей станции и имеющие ширину около 4 м, служат для организации посадки и высадки пассажиров и их перемещения вдоль платформы. Конструкция станции метрополитена состоит из двух одинаковых тоннелей кругового очертания с обделкой из чугунных тюбингов, имеющей диаметр в свету 7 м. В тоннелях размещаются пути метрополитена и платформы шириной 3,2 - 3,4 м, общей длиной 117 м.
Недостатками описанного технического решения являются высокие строительные и эксплуатационные затраты, технологические неудобства для пассажиров. Данные недостатки определены, например, отсутствием среднего распределительного зала между станционными пассажирскими платформами, необходимостью сооружения двух параллельных тоннелей большого диаметра, увеличением размера зоны физического влияния подземных сооружений станционного комплекса на земную поверхность и сопутствующие среды.
Техническим результатом настоящего изобретения является конструктивное упрощение станции метрополитена, уменьшение строительных и эксплуатационных затрат, снижение негативного влияния процесса сооружения станции подземным способом на земную поверхность и окружающую застройку. Кроме того, данное изобретение предполагает повышенное удобство и достаточную безопасность обслуживания пассажиров, за счет оптимального размещения переходов, платформы, применения турникетов при обычной эксплуатации метрополитена.
Данное изобретение основано на том, что односводчатая многоуровневая станция метрополитена глубокого заложения имеет строительную систему остановочного пункта подземного транспорта. При этом габаритные размеры станции определяются длиной подвижного состава, высотой вагонов, шириной вагонов (базой). Станция может быть снабжена защитными устройствами гражданской обороны, конструкциями, техническими устройствами и помещениями по обслуживанию и обеспечению безопасности пассажиров и эксплуатационного персонала станции и размещается в двухпутном перегонном тоннеле.
Технический результат достигается тем, что станция метрополитена выполнена в едином малогабаритном подземном строительном комплексе из строительной системы остановочного пункта с защитными устройствами гражданской обороны и дополнительной системы сооружений, размещенной в вертикальной грунтовой выработке над остановочным пунктом.
Строительный комплекс с конструкциями внешних несущих стен образует центральный распределительный зал, включающий лестницы для спуска на посадочные платформы к подвижному составу, вентиляционные камеры, служебные помещения, водоотливную установку. Подземный строительный комплекс может соединяться с наземным вестибюлем посредством эскалаторного тоннеля.
Каждая посадочная платформа расположена между вагонами подвижного состава и имеет максимально возможную ширину и полезную площадь в плане, зависящие от габаритных размеров подвижного состава и внутреннего диаметра перегонного тоннеля.
Посадочные платформы разных направлений разнесены по длине перегонного тоннеля относительно центрального распределительного зала и отделены друг от друга и рельсового пути не своего направления прочной звукопоглощающей стеной.
Для повышения безопасности пассажиров платформы разных направлений отделены от рельсового пути своего направления прочными автоматически убирающимся барьерами безопасности или турникетами, установленными напротив соответствующих дверей вагонов.
Платформы разных направлений конструктивно связаны между собой лестницами. Также посадочные платформы снабжены верхними унифицированными несущими элементами, выполненными в виде профилированных бесшарнирных сводов-перекрытий над платформой и путями, и нижними унифицированными несущими элементами, выполненными в виде профилированных бесшарнирных фундаментных плит для рельсовых путей и, собственно, посадочной платформы.
При этом унифицированные несущие элементы шарнирно опираются на внутренние стены перегонного тоннеля и снабжены опорными пятами по линиям контакта.
Опорные пяты вблизи защитных устройств гражданской обороны могут быть снабжены тарельчатыми упругопластическими пружинами, выполненными на основе термоупругого демпфирующего титано-никелевого сплава с эффектом памяти формы, что позволяет при сейсмических ударах пластически деформироваться с поглощением энергии удара [Денисов О.В., Мишин В.А. Устройство демпфирования колебания объекта. Пат. 2073142 РФ, МПК 6F 16Fl/14.-№93054945; заявл. 10.12.93 г.; опубл. 10.02.97, Бюл. №4], а затем восстанавливать исходную форму, например, за счет нагрева электрическим током при техническом обслуживании [Денисов О.В. Применение материалов с эффектом памяти формы для защиты от чрезвычайных ситуаций техногенного характера / ДГТУ (науч. монография) Ростов н/Д, 2013].
В противоударном приспособлении - тарельчатых упругопластических пружинах в качестве упруго-пластического материала может быть использован эквиатомный титано-никелевый сплав, который обладает приемлемой температурой фазовых переходов, необходимых для восстановления формы, инертностью к возможно агрессивной (влажной) окружающей среде и стабильностью механических характеристик в течении всего времени эксплуатации [Эффект памяти формы в сплавах: Пер. с англ. Л.М. Бернштейна / Под ред. В.А. Займовского - М.: Металлургия, 1979 - 472 с.].
Для наиболее эффективного использования посадочной платформы и удобной, быстрой и безопасной высадки-посадки пассажиров используется вся ширина Вп посадочной платформы. Ширину платформы можно оценить по зависимости:
Вп=a((D2-H2)0,5-2Вв), где а - эмпирический корректирующий коэффициент; D - внутренний диаметр перегонного тоннеля; Н - высота вагонов; Вв - ширина вагонов (база).
Сущность изобретения поясняется чертежами, на фиг. 1 изображен план стации в уровне распределительных залов; на фиг. 2 - план стации в уровне посадочных платформ; на фиг. 3 - продольный разрез 1-1 по центральной оси станции; на фиг. 4 - сечение станции 2-2 в ее центральной части с примыкающими сооружениями; на фиг. 5 - сечение станции 3-3, размещенной в двухпутном перегонном тоннеле,
Односводчатая станция метрополитена включает наземный вестибюль 1, через который пассажиры по эскалаторному тоннелю 2 попадают в центральный распределительный зал 3 и далее по лестницам 4 спускаются на правую посадочную платформу 5 к подвижному составу 6, или на левую посадочную платформу 7 к подвижному составу 8. В зоне центрального распределительного зала также расположены вентиляционная камера 9, служебные помещения 10, водоотливная установка 11. Под всей протяженностью посадочных платформ и далее в тоннеле размещен коммуникационный коллектор 12.
Пассажиры, приехавшие на станцию, могут дополнительно подняться по правой торцевой лестнице 13 и через правый распределительный зал 14 выйти далее в вестибюль 1, либо, аналогично, с противоположной стороны движения, попасть в вестибюль 1 через левую торцевую лестницу 15 и левый распределительный зал 16.
Правые и левые посадочные платформы 5,7 и распределительные залы 14,16, коллектор коммуникационный 12 полностью вписаны в сечение двухпутного перегонного тоннеля 17.
Для обеспечения входа на станцию, необходимо выполнение малогабаритного котлована, огражденного «стеной в грунте» 18, через который, до начала его разработки, осуществляется сквозная проходка двухпутного перегонного тоннеля щитовым тоннелепроходческим комплексом.
Ниже приведен пример проекта возможного осуществления изобретения с расчетными значениями геометрических размеров сооружения, представленными подробно на фиг. 1…5. Пример:
Разработка котлована, из-за его малого объема (22х15х20(h)м, объем 6600 м3), может быть выполнена в короткие сроки с дальнейшим восстановлением дорожного движения, если оно было приостановлено. При этом вестибюль 1 выполняется наземным. Такая конструкция значительно упрощает производство строительных работ, создает минимальные проблемы сложившейся городской инфраструктуре, сокращает время строительства, значительно уменьшает его стоимость по сравнению с прототипами и аналогичными станциями.
В качестве подвижных составов 6 и 8 можно применить уже апробированные транспортные средства, например, подземный малогабаритный метротрамвай (возможно Siemens Combino) с максимальным числом пассажиров в одном составе - 530 чел. По сравнению с обычным подвижным составом метрополитена, например, с обычными для России электропоездами с вагонами (81-765/766/767 «Москва»), такое решение позволяет уменьшить размеры платформы со стандартной длины 155 м до 82 м, тем самым дополнительно снизить затраты на строительство и эксплуатацию метрополитена.
Для малогабаритного метротрамвая односводчатая станция метрополитена, сооружаемая подземным способом, по предварительным расчетам, может быть размещена в двухпутном перегонном тоннеле с внутренним диаметром 9,6 м. Боковые посадочные платформы станции выполняются раздельными для каждого направления движения подвижного состава, при этом они разнесены по длине перегонного тоннеля относительно центрального распределительного зала.
Для посадки-высадки пассажиров используется вся ширина посадочной платформы, которая по оценочным расчетам составляет 3,4 м. Такое решение позволяет полностью вписать посадочный комплекс в сечение двухпутного перегонного тоннеля.
Платформы встречных направлений отделяются друг от друга глухой железобетонной стенкой со звукопоглощающими покрытиями.
В целом совокупность предлагаемых решений позволяет снизить себестоимость строительства метрополитена 1,5…2 раза, в зависимости от имеющейся инфраструктуры города, состава грунтов, применяемой проходческой техники, строительных организаций и других параметров. Все это позволит стать проекту рентабельным и достаточно удобным и безопасным для пассажиров, в том числе, для городов с численностью населения порядка 1 млн. человек с соответствующей пропускной способностью за единицу времени.
Односводчатая многоуровневая станция метрополитена глубокого заложения, имеющая строительную систему остановочного пункта подземного транспорта с габаритными размерами, образованными максимальными длиной подвижного состава, высотой вагонов Н, шириной вагонов (базой) Вв, с защитными устройствами гражданской обороны, включающая конструкции, технические устройства и помещения по обслуживанию и обеспечению безопасности пассажиров и эксплуатационного персонала станции, размещенная в двухпутном перегонном тоннеле, характеризующаяся тем, что станция метрополитена выполнена в едином малогабаритном подземном строительном комплексе из строительной системы остановочного пункта с защитными устройствами гражданской обороны и дополнительной системы сооружений, размещенной в вертикальной грунтовой выработке над остановочным пунктом, строительный комплекс с конструкциями внешних несущих стен образует центральный распределительный зал, включающий лестницы для спуска на посадочные платформы к подвижному составу, вентиляционные камеры, служебные помещения, водоотливную установку, подземный строительный комплекс может соединяться с наземным вестибюлем посредством эскалаторного тоннеля, каждая посадочная платформа расположена между вагонами подвижного состава и имеет максимально возможную ширину и полезную площадь в плане, зависящие от габаритных размеров подвижного состава и внутреннего диаметра перегонного тоннеля, посадочные платформы разных направлений разнесены по длине перегонного тоннеля относительно центрального распределительного зала и отделены друг от друга и рельсового пути не своего направления прочной звукопоглощающей стеной, платформы разных направлений отделены от рельсового пути своего направления прочными автоматически убирающимися барьерами безопасности или турникетами, установленными напротив соответствующих дверей вагонов, платформы разных направлений конструктивно связаны между собой лестницами, посадочные платформы снабжены верхними унифицированными несущими элементами, выполненными в виде профилированных бесшарнирных сводов-перекрытий над платформой и путями, и нижними унифицированными несущими элементами, выполненными в виде профилированных бесшарнирных фундаментных плит для рельсовых путей и, собственно, посадочной платформы, унифицированные несущие элементы шарнирно опираются на внутренние стены перегонного тоннеля и снабжены опорными пятами по линиям контакта, опорные пяты вблизи защитных устройств гражданской обороны могут быть снабжены тарельчатыми упругопластическими пружинами, выполненными на основе термоупругого демпфирующего титано-никелевого сплава с эффектом памяти формы, для высадки-посадки пассажиров используется вся ширина Вп посадочной платформы, оцениваемая по зависимости: Вп=a((D2-Н2)0,5-2Ва), где а - эмпирический корректирующий коэффициент, D - внутренний диаметр перегонного тоннеля.
