СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ НОВЫХ ПЕРЕГОННЫХ ТОННЕЛЕЙ ГЛУБОКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ МЕЖДУ ДВУМЯ СТАНЦИЯМИ МЕТРОПОЛИТЕНА ПОСЛЕ АВАРИЙНОГО РАЗРУШЕНИЯ СТАРЫХ ПЕРЕГОННЫХ ТОННЕЛЕЙ Российский патент 1998 года по МПК E21D9/14 E02D29/00 

Изобретение относится к строительству метрополитенов, непосредственно к реконструкции их отдельных участков в случае возникновения необходимости.

Задачей изобретения является исключение проходки тоннелей через аварийную зону размыва для обеспечения безопасности и бесперебойной работы метрополитена.

Задача способа сооружения новых перегонных тоннелей глубокого заложения между двумя станциями метрополитена после аварийного разрушения старых перегонных тоннелей решается за счет того, что новые перегонные тоннели сооружают, опускаясь от первой станции под тальвег размыва, с сохранением защитной толщины над ними, причем продольную ось нового, правого по ходу, перегонного тоннеля, как и совпадающую с ней в плане продольную ось нового железнодорожного пути, на всем протяжении между концом и началом двух станционных посадочных платформ, размещают в одной вертикальной плоскости с продольной осью старого правого железнодорожного пути перегонного тоннеля, после чего назначают расстояние, необходимое для вписывания двух нормативных кривых; одной круговой для сопряжения смежных элементов продольного профиля и другой переходной в плане, от начала станционной платформы второй станции до второй, новой, вертикальной плоскости, нормальной к первой и пересекающей оба предстанционных пути, а на прямой линии пересечения этих двух плоскостей выделяют вертикаль, соединяющую две точки; одну внизу, принадлежащую оси нового правого пути, другую вверху, принадлежащую оси существующего правого станционного пути, проводят горизонтальную нормаль, лежащую во второй вертикальной плоскости, через нижнюю точку вертикали и ограничивающую эту нормаль центром круговой кривой приемлемого и нормативного для железнодорожного пути радиуса, затем от нижней точки вертикали описывают ось нового правого пути тем же радиусом по правой однооборотной спирали от нижней к верхней точке вертикали, где ее ограничивают, соединив ось нового правого пути перегонного тоннеля с правым станционным путем второй станции, и прокладывают промежуточный элемент продольного профиля от нижней точки начала подъема нового правого пути перегонного тоннеля, за которую принимают конец нормального элемента продольного профиля с минимальным уклоном, соединяющего два смежных с ним других элемента, к началу однооборотной спирали, связывая в единый однообразный уклон, определяющий минимальную крутизну подъема спирали, а новый левый перегонный тоннель сооружают так, что продольную ось его пути назначают параллельной оси правого тоннеля на прямых и концентричной ему на кривых участках пути и совпадающей с правой осью пути своими высотными отметками в продольном профиле при ширине междупутья, равной междупутья на второй станции.

Описанная совокупность признаков обеспечивает получение следующего технического результата.

Выбранный способ строительства, точно повторяющий в плане старую трассу перегонных тоннелей от первой до второй станции с расположенным справа от последней однооборотным спиральным подъемом к ней, исключает необходимость проектных работ по составлению технико-экономического обоснования и проектного задания, а позволяет сразу составлять рабочие чертежи. Способ решает единственную задачу связи в единое целое линий метрополитена.

Такая трасса новых перегонных тоннелей практически исключает необходимость длительных инженерно-геологических изысканий.

Спуск от первой станции под тальвег размыва и подъем к второй по правому пути (по левому спуск от второй станции и подъем к первой) увязаны между собой так, что предельный по крутизне уклон чередуется с уклоном в два раза меньшим, что согласуется с требованием норм проектирования метрополитенов, СНиП П-40-80, п.3.12.

Это позволяет избежать перегрева реостатов на подвижном составе при спуске в тормозном, генераторном режиме двигателей и их перегрузки на подъеме.

Перегонные тоннели на всем протяжении находятся в плотных, однородных, водонепроницаемых протерозойских глинах, наилучшей среде для проходки механизированными щитами (средняя скорость сооружения, так и эксплуатации тоннелей и сокращение времени производства всех работ.

Высотные отметки станций и тальвега размыва с их взаимными привязками в плане, в случае стандартных обходов старой трассы этого перегона между станциями слева или справа, устанавливают практически одинаковую длину как этих двух обходов, так и предлагаемого способа при условии применения одинаковой максимальной крутизны уклонов. При этом неизбежно будет использоваться часть спирального кольца. Для обхода слева она будет большой, а справа малой, но длина новых перегонов будет одинаковой, как и для перегона со спиральным кольцом.

На фиг. 1 показан план участка по продольным осям железнодорожного пути новых и старых перегонных тоннелей с двумя станциями; на фиг. 2 продольный профиль старых перегонных тоннелей и совмещенных по поперечным осям новых правых и левых перегонных тоннелей.

В способе сооружения новых перегонных тоннелей 1 глубокого заложения между двумя станциями 2 и 3 метрополитена после аварийного разрушения старых перегонных тоннелей 4 станции 3 и 3 должны быть соединены новыми перегонными тоннелями 1 после разрушения старых, эксплуатируемых до аварии перегонных тоннелей 4, пройденных в слабых, неустойчивых, водонасыщенных грунтах зоны размыва 5 с искусственным замораживанием. Новые перегонные тоннели исключают проходку через зону размыва. Их сооружают, опускаясь от первой станции под тальвег размыва 6, с сохранением защитной толщи протерозойских глин над ними так, что продольную ось нового, правого по ходу, переходного тоннеля, как и совпадающую с ней в плане продольную ось нового железнодорожного пути 7, на всем протяжении между концом 8 и началом 9 двух станционных посадочных платформ, размещают в одной вертикальной плоскости с продольной осью старого правого перегонного тоннеля, также совпадающую с его осью железнодорожного пути 10.

Таким образом, новый перегонный тоннель идет от одной станции к другой самым коротким и старым путем, но намеренно много ниже, поэтому прямо подниматься к уровню станционного пути второй станции невозможно из-за большой разницы по высоте.

Затем назначат расстояние, необходимое для вписывания двух нормативных кривых: одной круговой для сопряжения смежных элементов продольного профиля, и другой переходной в плане, от начала станционной платформы второй станции до второй, новой, вертикальной плоскости, нормальной к первой и пересекающей оба предстанционные пути.

На прямой линии пересечения двух вертикальных плоскостей выделяют вертикаль, соединяющую две точки: одну 11 внизу, принадлежащую оси нового правого пути, другую 12 вверху, принадлежащую оси существующего правого станционного пути. Затем соединяют горизонтальной нормалью 13, лежащей во второй вертикальной плоскости, нижнюю точку вертикали и ограничивают эту нормаль центром 14 круговой кривой приемлемого и нормативного для железнодорожного пути радиуса.

Затем от нижней точки вертикали описывают ось нового правого пути тем же радиусом по правой однооборотной спирали, которая от нижней приведет к верхней точке вертикали, где ее ограничивают, соединив ось нового правого пути перегонного тоннеля с правым станционным путем второй станции.

Верхняя точка вертикали 15 (фиг. 1) в плане совмещает в себе начало и конец замкнутой на себя круговой кривой железнодорожного пути с точками разрыва внизу и соединения составной касательной наверху, совпадающей в плане как с осью нового пути внизу, так и с осью старого пути наверху.

Длину промежуточного элемента между тальвегом и нижней точкой вертикали можно определить из условия известного значения всей суммы длин элементов продольного профиля между точками примыкания нового правого пути за первой станцией и перед второй, а поскольку новые и старые оси пути лежат в одной плоскости, то прямым следствием этого оказывается то, что какими бы длинами элементов профиля и их уклонами мы не сопрягали начало и конец нового перегона, его длину между этими точками будет равна длине старого.

При этом нужно иметь ввиду ограничение верхнего предела крутизны уклона. Она не должна превышать 0,055, т.е. 55 м на 1000 м длины по горизонтали или быть больше 3^o00', так как при этом значения тангенса и синуса практически совпадают, а длина катета может приравняться гипотенузе.

В пределах первой вертикальной плоскости (фиг. 2) лежат продольные оси трех элементов продольного профиля и частично четвертого элемента нового правого перегонного тоннеля. Длина и уклон первых трех элементов заданы нами. Продольная ось четвертого элемента пересекает вертикаль 11-12, т.е. прямую пересечения первой и второй вертикальных плоскостей. Отсюда новый правый перегонный тоннель выходит из общей плоскости со старым и далее совершает полный и точный оборот на 360^o с подъемом к второй станции по спирали.

Сам подъем практически начинается с точки 16, конца нормативного элемента 17, сопрягающего два смежных элемента спуска 18 и подъема 19.

Полную длину и крутизну элемента непрерывного подъема 20 можно определить, зная расстояние между станциями из рабочих чертежей участка линии и назначенных нами точек совпадения осей нового правого перегонного тоннеля со старыми пристанционными осями. У первой станции это точка 21, а у второй - точка 12 (точка начала и конца однооборотной спирали).

Таким образом, известна длина и высота отметки трех элементов профиля 22, 18 и 17. У элемента 19 известна только длина как разница между точками совпадения осей новых и старых перегонных тоннелей между станциями и протяженностью трех известных элементов.

Чтобы получить полную длину элемента подъема до второй станции, к длине элемента 19 следует добавить длину окружности, радиус которой также известен. Крутизну этого подъема можно получить, зная разность известных высотных отметок между точками 12 и 16.

Именно такие подсчеты сделаны далее.

Поэтому последняя операция предлагаемого способа состоит в том, что новый левый перегонный тоннель сооружают так, что продольную ось его пути назначают параллельной оси пути правого тоннеля на прямых и концентричной ему на кривых участках пути и совпадающей с правой осью пути своими высотными отметками в продольном профиле при ширине междупутья, равной междупутью на второй станции.

Новые перегонные тоннели глубокого заложения между двумя станциями метрополитена после аварийного разрушения старых перегонных тоннелей сооружают, опускаясь от первой станции под тальвег размыва. Продольную ось нового, правого по ходу от первой станции, тоннеля на всем протяжении размещают в одной вертикальной плоскости с продольной осью старого правого пути. Затем назначают расстояние для вписывания двух нормативных кривых: круговой для сопряжения элементов продольного профиля и переходной в плане, от начала станционной платформы второй станции до второй вертикальной плоскости, нормальной к первой. На линии пересечения этих плоскостей выделяют вертикаль, соединяющую две точки: одну - внизу, принадлежащую оси нового правого пути, другую - вверху, принадлежащую оси существующего правого станционного пути. Горизонтальную нормаль во второй вертикальной плоскости ограничивают центром круговой кривой нормативного для железнодорожного пути радиуса. От нижней точки вертикали описывают ось нового правого пути тем же радиусом по правой однооборотной спирали к верхней точке вертикали и соединяют с правым станционным путем второй станции. Промежуточный элемент продольного профиля прокладывают от конца нормативного элемента продольного профиля с минимальным уклоном, соединяющего элемента спуска и подъема, к началу однооборотной спирали, связывая в единый уклон, определяющий минимальную крутизну подъема спирали. Новый левый тоннель сооружают параллельно оси правого тоннеля на прямых и концентричной ему на кривых участках при ширине междупутья, равной междупутью на второй станции. 2 ил.

Способ сооружения новых перегонных тоннелей глубокого заложения между двумя станциями метрополитена после аварийного разрушения старых перегонных тоннелей, в котором новые перегонные тоннели сооружают, опускаясь от первой станции под тальвег размыва, с сохранением защитной толщи над ними, причем продольную ось нового, правого по ходу, перегонного тоннеля, как и совпадающую с ней в плане продольную ось нового железнодорожного пути, на всем протяжении между концом и началом двух станционных посадочных платформ, размещают в одной вертикальной плоскости с продольной осью старого правого железнодорожного пути перегонного тоннеля, после чего назначают расстояние, необходимое для вписывания двух нормативных кривых: одной круговой для сопряжения смежных элементов продольного профиля и другой переходной в плане, от начала станционной платформы второй станции до второй, новой, вертикальной плоскости, нормальной к первой и пересекающей оба предстанционных пути, а на прямой линии пересечения этих двух плоскостей выделяют вертикаль, соединяющую две точки: одну внизу, принадлежащую оси нового правого пути, другую вверху, принадлежащую оси существующего правого станционного пути, проводят горизонтальную нормаль, лежащую во второй вертикальной плоскости, через нижнюю точку вертикали и ограничивают эту нормаль центром круговой кривой приемлемого и нормативного для железнодорожного пути радиуса, затем от нижней точки вертикали описывают ось нового правого пути тем же радиусом по правой однооборотной спирали от нижней к верхней точки вертикали, где ее ограничивают, соединив ось нового правого пути перегонного тоннеля с правым станционным путем второй станции, прокладывают промежуточный элемент продольного профиля от нижней точки начала подъема нового правого пути перегонного тоннеля, за которую принимают конец нормативного элемента продольного профиля с минимальным уклоном, соединяющего два смежных с ним других элемента спуска и подъема, к началу однооборотной спирали, связывая в единый однообразный уклон, определяющий и минимальную крутизну подъема спирали, а новый левый перегонный тоннель сооружают так, что продольную ось его пути назначают параллельной оси правого тоннеля на прямых и концентричной ему на кривых участках пути и совпадающей с правой осью пути своими высотными отметками в продольном профиле при ширине междупутья, равной междупутью на второй станции.