Односводчатые станции

В начальный период развития советского метростроения первая односводчатая станция глубокого заложения была осуществлена с обделкой из монолитного бетона (рис. 50).
Такая станция с единой островной платформой шириной 8 м имеет внутреннюю гидроизоляцию в виде так называемого зонта, выполненного из монолитного железобетона. Конструкция зонта состоит из арок с жесткой арматурой, расположенных через 1,66 м и закрепленных штырями в бетонной свод станции. Пролеты между арками перекрыты железобетонной плитой толщиной 7 см. Просачивающаяся через бетонную обделку вода стекает в водоотводную канавку тоннеля по покрытой двумя слоями оклеечной гидроизоляции поверхности зонта со стороны обделки. Сооружение этой станции, расположенной в неустойчивых породах, осуществлялось методом опорного ядра с применением деревянного крепления. Вначале была пройдена нижняя штольня, из которой затем через подходные штреки последовательно пройдены три яруса штолен с последующим их бетонированием, в результате чего возведены стены обделки. Следующими этапами работ были проходка верхней штольни, разработка калотты и бетонирование свода. Заключительным этапом работ были разработка ядра и возведение обратного свода.

Подобные конструкции односводчатых станций широко распространены на Парижском метрополитене. Конструкция таких станций (рис. 51) имеет две боковые платформы шириной по 4 и и выполняется из монолитной бетонной кладки. Высота свода станции над уровнем платформы принята 5 м. В качестве гидроизоляции служит слой цементной смазки толщиной около 3 см, нанесенный на внутреннюю поверхность станционного тоннеля. Облицовка стен выполнена из керамиковых и глазурованных плиток.
Сооружение станций Парижского метрополитена осуществлялось описанным выше методом опорного ядра.

Приведенные типы конструкций станций с обделками из монолитной кладки требуют большого расхода строительных материалов, отличаются большой трудоемкостью работ по их возведению, так как невозможно их механизировать должным образом.
Позднейшие типы конструкций создаются на основе применения сборных железобетонных элементов, обеспечивающих высокий уровень индустриализации строительства (например, станция «Этуаль» Парижского метрополитена). Станция «Этуаль» длиной 225 м имеет две боковые платформы шириной по 7 м, перекрытые вместе с путями одним сводом пролетом в свету 20,87 м (рис. 52, а), опирающимся на две монолитные массивные стены, сооруженные заранее. Станция расположена в толще мергельно-известковых пород вблизи трех действующих линий метрополитена.

Конструкция свода станции, очерченного по круговой кривой, образована из многошарнирных арок, собранных с перевязкой стыков. Каждая арка состоит из 13 сборных железобетонных блоков шириной 0,8 м и толщиной в замке 0,6 м, в пятах — 1 м. Блоки имеют цилиндрические стыки, поверхность которых перед их установкой была покрыта специальным полимерным клеем, состоящим из каменноугольной смолы, антраценового масла, эпоксидной смолы и отвердителя, добавляемого перед нанесением клея на торец блока.
Блоки изготовлялись в металлических формах (с точностью ±2 мм) на заводе. С одной стороны арки в блоках имелись выступы, а с другой — впадины. В блоках были предусмотрены отверстия для нагнетания цементного раствора за свод и в стыки между арками.
Сооружение станции было начато с проходки выработок под опоры свода и последующего их бетонирования. Проходка станции в пределах сводовой части осуществлялась отбойными молотками заходками по 0,80 м. Породу в кровле крепили металлическими балками (с промежутками 1 м), опирающимися одним концом на последнюю уложенную арку свода; другой конец заглубляли в породу.
Арки монтировали специально созданным комплексом (рис. 52,б), состоящим из подвижной кружальной арки 1 и подъемного механизма 2, который располагали во вновь разработанной заходке. Очередной блок по монорельсу доставлялся к забою и устанавливался на каретку 3, которая затем поднималась между двумя, помещенными в пределах разработанной заходки ветвями кружальной арки при помощи укрепленного на ней подъемного механизма. Затем блок перемещался вниз по арке до соприкосновения с ранее уложенным блоком.
После установки таким образом всех двенадцати нормальных блоков ветви кружальной арки раздвигали в направлении их оси гидравлическим домкратом 4, одновременно с этим поднимая уложенные на них блоки. Затем в верхней части арки устанавливали замковый блок с включенными в него двумя плоскими домкратами системы Фрейсине. Переставными домкратами, упиравшимися в забой, собранную арку - прижимали вплотную к уложенной ранее, а затем производилось нагнетание цементного раствора за эту обделку. Обжатие сборной железобетонной арки в породу осуществлялось путем нагнетания пластичного цементного раствора сначала в один, а затем другой домкрат Фрейсине; сжимающее усилие в арке доводили до 360 Т. Раствор нагнетали также и в стыки между соседними арками. Клей из эпоксидной смолы, полимеризуясь, закреплял радиальные стыки в течение нескольких дней.
Затем заполняли эпоксидной смолой поперечные швы обделки,, чтобы обеспечить ее монолитность.
Другая современная конструкция односводчатой станции, расположенной в слабых породах и полностью выполняемой индустриальными методами, приведена на рис. 53.

При сооружении станции вначале перегонными механизированными щитами проходили боковые тоннели, устраивали железобетонную обделку наружным диаметром 5,5 м, в поперечном профиле станции совпадающие с ее опорами. Затем производили бетононасосами заполнение бетоном внутреннего пространства тоннелей с образованием в каждом из них кругового очертания отверстия диаметром около 2—3 м на длину всей станции. Заполненные бетоном боковые тоннели служат опорами свода станционного тоннеля. Оставленное в боковых тоннелях опорах пространство используется в качестве кабельно-вентиляционных каналов станции.
Следующий этап состоит в разработке специальной машиной калотного профиля на длину одной заходки и установке блокоукладчиками сборных железобетонных блоков свода. Блоки свода, имеющие постоянную высоту 0,5 м, ширину 0,6 м, сопрягаются друг с другом посредством цилиндрических стыков. Так же как и на станции «Этуаль», стыки при сборке покрывают специальным клеем и распирают домкратами в породу. По сравнению со станцией «Этуаль», расположенной в более крепких породах, размеры опор приняты большими, что полностью обеспечивает передачу на их подошву всего горного давления, действующего на конструкцию станции; поэтому обратный свод, возводимый после разработки ядра сечения, не является несущим.
Пролет свода в свету, принятый равным 18,9 м, обеспечивает возможность устройства одной островной платформы шириной 11,6 м и примыкания к ней четырех и даже более лент эскалаторов.
Односводчатые станции имеют преимущества по сравнению с другими типами. В несущем своде стремятся исключить растягивающие напряжения, а следовательно, возможность появления трещин растяжения, и лучше использовать положительное свойство бетона — высокую прочность при сжатии. Приведенные соображения приводят к необходимости проведения широких исследований в части дальнейшего развития конструкций односводчатых станций глубокого заложения и разработки более прогрессивных методов работ по их возведению.