§ 128. РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ КОНСТРУКЦИЙ, СООРУЖАЕМЫХ ЗАКРЫТЫМ СПОСОБОМ (ч. 1)

Для станции пилонного типа характерной особенностью является наличие у нее средней проемной части, где все три тоннеля соединяются обделками проходов, и глухих частей боковых тоннелей, не имеющих проходов.

Наиболее определенна работа обделки глухой части. Здесь боковые тоннели разделены большим целиком породы, достигающим 10 м и более, и работа их обделок происходит независимо друг от друга. Поэтому в качестве расчетной схемы обделки тоннеля глухой части станции может быть принята схема одиночного тоннеля кругового очертания. Расчетные схемы таких конструкций подробно изложены в главе 19.

Рассмотрим особенности статической работы средней проемной части станции. Здесь станция образуется из типовых секций благодаря равномерному чередованию проемов и пилонов. Для анализа работы обделки в проемной части достаточно рассмотреть работу одной проемной секции. Другие секции при неизменных геологических условиях и одинаковом способе сооружения будут работать так же.

До раскрытия проемов эта часть обделки работает аналогично обделке глухой части станции, с той лишь разницей, что зона нарушенной при проходке породы будет большей ширины, общей для трех станционных тоннелей, тогда как для каждого из тоннелей глухой части область нарушенных пород одного тоннеля не накладывается на область другого. После раскрытия проемов вступает в работу типовая секция: цилиндрическая конструкция, ослабленная боковыми отверстиями, с одной стороны у крайних тоннелей и с обеих сторон — у среднего тоннеля.

Расчетные схемы таких секций, учитывающие пространственную работу конструкции, показаны на рис. 470, а для бокового тоннеля и на рис. 470, б для среднего станционного тоннеля. Нагрузка q равномерно распределена по площади горизонтальной проекции секции и измеряется в тс/м2. На поперечных сечениях A—A обозначены углы, ограничивающие безотпорную зону αi.

Для бокового тоннеля со стороны пилона принята величина α1 большая, чем α. Если боковая поверхность пилона мала или порода целика слабая, то отпор по пилону не учитывается. В этом случае безотпорная зона пилона ограничивается углом α2. Для среднего тоннеля безотпорная зона симметрична и ограничивается углом 3 или 4.

Типовая секция может быть выделена не только сечениями по осям пилонов, но и сечениями по осям проходов, а также одним сечением по оси пилона, а другим—по оси прохода. Торцы секций (в плоскостях условного сечения) имеют плавающую заделку; она не препятствует вертикальным перемещениям в плоскости заделки, но не допускает углового перемещения заделанного сечения. Такие же деформации в плоскости, проходящей через середину пилона, имеет и реальная конструкция; примыкающие друг к другу торцы смежных секций препятствуют повороту этого сечения, но могут перемещаться по вертикали вследствие деформаций обделки и подстилающей породы под действием вертикального горного давления.

Рассмотренные расчетные схемы отличаются от упрощенных плоских схем, применяемых для расчета станционных конструкций, тем, что отражают пространственную работу обделки станции. Они еще не применялись в расчетной практике ввиду их сложности. Однако расчет этих и подобных систем в настоящее время при использовании вычислительных машин возможен.

Обделки крайних и среднего тоннелей уже после их сооружения соединяют конструкциями проходов. Такой порядок сооружения позволяет считать, что к моменту устройства обделки прохода соседние тоннели уже восприняли нагрузку от горного давления и имеют деформации, которые остаются в течение всего времени их существования. В этих условиях присоединение обделок проходов не может вызвать существенных изменений в работе обделок тоннелей. Это позволяет назначить для конструкции пилонной станции из чугунных тюбингов сравнительно простую расчетную схему, в которой статическая работа отдельных тоннелей проходит независимо друг от друга (см. рис. 470).

В качестве упрощенных схем используют плоские расчетные схемы станционных тоннелей, в которых не учитывается работа конструкции в продольном направлении. В этом случае для типовой секции, как и для обделки кругового очертания, принимают схему кольца переменной жесткости, работающего в упругой среде. На таких схемах в виде многоугольников (см. на рис. 470, а и б справа) на участках пилонов упругие опоры и боковая нагрузка показаны штриховыми линиями, так как в этих областях упругий отпор породы и боковое давление имеют особый характер, и для того, чтобы гарантировать проявление этих факторов, необходимо провести специальные работы по укреплению целика породы или замене его монолитным бетоном.

Расчетная схема бокового тоннеля пилонной станции и среднего тоннеля
Рис. 470. Расчетная схема:
а — бокового тоннеля пилонной станции; б — среднего тоннеля

Волков В.П., Наумов С.Н., Пирожкова А.Н., Храпов В.Г. Тоннели и метрополитены