Краткие сведения о метрополитенах

Метрополитеном называется городская электрическая железная до­рога, проходящая, как правило, под землей в тоннелях. Метрополитен служит для быстрой перевозки больших масс пассажиров и строится в крупных городах с населением более миллиона человек и с интенсив­ным движением наземного транспорта. Метрополитен включает в себя: тоннели с обычным железнодорожным путем; станции с наземными и подземными вестибюлями, лестницами и эскалаторами для подъема и опускания пассажиров; вентиляционные установки; отопительные уст­ройства, насосные станции; тяговые и понизительные подстанции, депо и мастерские для стоянки и ремонта вагонов.

Тоннели метрополитенов глубокого заложения возводятся круглого и сводчатого профиля. Тоннели мелкого или полузакрытого типа имеют прямоугольное поперечное сечение. Тоннели метрополитена выполняются с бетонной, железобетонной и чугунной обделкой.

При постройке метрополитена на месте сооружения каждой станции и каждого перегона сначала разрабатывают шахтные стволы, используемые впоследствии для вентиляции. Шахты размещают в стороне от трассы и соединяют с тоннелями подходными выработками, которые в процессе строительства используются для транспортных целей, а затем для разме­щения вентиляционного оборудования. В местах примыкания подходных выработок к оси будущих тоннелей возводятся камеры, в кото­рых монтируются проходческие щиты и другое оборудование для разра­ботки грунта и устройства обделки. В трудных геологических условиях

(плывуны, водоносные грунты) применяются специальные методы со­оружения тоннелей: горизонтальная проходка под сжатым воздухом (кессонные работы), предварительное искусственное закрепление грун­тов (силикатизация, цементация, замораживание). Станции метрополи­тенов отличаются большим разнообразием конструктивно-технологиче­ских и архитектурно-планировочных решений в зависимости от их рас­положения на линиях метрополитена, количества пропускаемых пасса­жиров, глубины заложения и инженерно-геологических условий. В 1960-х гг. в Советском Союзе разработана уникальная технология сооружения тоннелей щитовым способом с монолитно-прессованной бетонной обдел­кой. В 1980-х гг. при строительстве перегонных тоннелей метрополите­нов в сложных гидрогеологических условиях стали применять высоко­точную водонепроницаемую обделку. Технология изготовления таких об­делок обеспечивает получение элементов из водонепроницаемого бетона с высокой степенью точности (± 0,5 мм), а герметизация стыков достигается применением специальных резиновых прокладок, устанавливаемых по всему периметру сборного элемента. Наиболее сложными среди конст­рукций обделки транспортных тоннелей являются обделки станций метрополитенов глубокого заложения; большинство таких станций имеют трехсводчатую обделку. В наиболее сложных геологических ус­ловиях применяется конструкция пилонного типа, при которой стан­ционные тоннели располагаются на определенном расстоянии друг от друга, а между ними остаются целики породы (пилоны); тоннели объе­диняются между собой проходами (рис. 10.16). В конструкции колонно-

Рис. 10.16. Конструкция пилонной станции метрополитена:

1 — путевые тоннели станции; 2 — тоннель вестибюля станции; 3 — целики

породы — пилоны; 4 — проходы, соединяющие между собой тоннели станции

Рис. 185. Конструкция колонной станции метрополитена:

1 — станционные боковые тоннели; 2 — средний станционный тоннель;

3 — колонны; 4 — тюбинги обделки

го типа свод среднего тоннеля пересекается со сводами боковых тонне­лей, а нагрузка, собираемая со свода, передается на колонны (рис. 10.17). В последние годы XX в. широкое применение на строительстве метрополитена в Санкт-Петербурге и позднее в Москве получили одно-сводчатые станции глубокого заложения. В этой конструкции свод об­делки представлен многошарнирной аркой, предварительно напряжен­ной обжатием в грунтовой массе.

Раздел 3

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ИСКУССТВЕННЫХ

СООРУЖЕНИЙ

Глава 11

СОДЕРЖАНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ.

ПРОДЛЕНИЕ СРОКА ИХ СЛУЖБЫ

Общие положения

Назначение искусственных сооружений — быть надежной опорой и защитой пути для безопасного и бесперебойного движения поездов. Построенные сооружения в установленном порядке передаются эксплу­атационным организациям. Приемка сооружения оформляется актом, в котором содержатся сведения о конструкции, объеме выполненных ра­бот, качестве применяемых материалов, допущенных отклонениях, ре­зультаты осмотра и испытаний. Вся техническая документация предъ­является приемочной комиссии, а после оформления приемки передает­ся организации, которая будет эксплуатировать сооружение. На желез­ных дорогах Российской Федерации искусственные сооружения нахо­дятся в ведении службы пути соответствующих дорог. В службах пути отдельных дорог имеются отделы искусственных сооружений. На ли­нии работой по эксплуатации искусственных сооружений руководят начальники дистанций пути и их заместители, дорожные и мостовые мастера; работы выполняются мостовыми, тоннельными и путевыми бригадами.

Состав работ и распределение обязанностей путевых работников указаны в Инструкции по содержанию искусственных сооружений ЦП628-1999.

Для обеспечения безопасности движения, своевременного обнару­жения и устранения неисправностей в сооружениях осуществляется их текущее содержание и ремонт. Текущее содержание включает в себя обеспечение систематического надзора на протяжении всего периода

эксплуатации сооружения, текущие и периодические осмотры, обсле­дования и испытания, специальные наблюдения и осмотры. При этом ведется наблюдение за состоянием пути на искусственных сооружени­ях, отводом воды, чистотой сооружения и пожарной безопасностью.

Текущий осмотр проводится для наблюдения за общим состоянием сооружения, для выявления дефектов и объемов работ по их устране­нию, для контроля выполняемых работ и инструктирования работников, ведущих постоянный надзор. Деревянные мосты и тоннели осмат­риваются не реже 1 раза в месяц, остальные искусственные сооружения — не реже 1 раза в 2 месяца. В результате текущего осмотра выявляют­ся дефекты, требующие немедленного устранения, и определяются объ­емы ремонтных работ.

Данные текущего осмотра сооружения заносятся бригадиром пути и дорожным мастером в книгу проверки пути и стрелочных переводов, а старшим дорожным мастером и мостовым мастером — в книгу искусст­венных сооружений.

Периодический осмотр проводится не реже 2-х раз в год (после про­пуска весенних вод и окончания ремонтных работ). Детальный осмотр всех элементов сооружения с инструментальной съемкой плана и про­филя главных ферм пролетных строений, выявлением дефектов конст­рукций и назначением мер по их устранению, проверка качества вы­полненных работ производятся под руководством начальника дистан­ции пути или его заместителя не реже 1 раза в год. Наиболее сложные и ответственные сооружения, а также имеющие серьезные дефекты об­следуются мостоиспытательными станциями, которые производят рас­чет прочности сооружения, измеряют напряжения, прогибы, переме­щения, колебания, осадки в различных частях сооружения от испыта­тельной нагрузки, дают заключение о необходимом ремонте и условиях эксплуатации.

При капитальном ремонте и усилении сооружений заменяются де­фектные пролетные строения и все мостовые брусья, устраиваются смотровые приспособления, устраняется негабаритность, возобновляет­ся окраска и гидроизоляция, усиливаются отдельные слабые элементы, цементируется кладка опор и выполняются другие работы.

Для эксплуатируемых искусственных сооружений установлены три вида технической документации: карточка, книга и дело искусственного сооружения. Карточки и книги содержат технические характеристики, основные данные о сооружении; они ведутся мостовыми мастерами. На

дистанции пути или в службе пути ведется дело искусственного соору­жения, в котором содержатся все технические материалы по данному сооружению.

Для оценки технического состояния сооружения установлены четы­ре категории неисправностей:

• нулевая категория (сооружение не требует ремонта);

• первая категория (сооружение имеет неисправности, устранение
которых возможно при текущем содержании);

• вторая категория (сооружение требует капитального ремонта);

• третья категория (сооружение требует неотложных работ по замене или переустройству).

Для пропуска ледохода предусматриваются меры по предотвраще­нию повреждения опор льдом, образования заторов льда и размыва ру­сел рек. До начала ледохода подготавливаются инструмент, инвентарь и материалы. Перед ледоходом лед вокруг опор окалывается в виде лен­точных прорубей шириной 0,5 м. В местах, где возможны заторы льда, устанавливается непрерывное дежурство рабочих с баграми, а также дежурство взрывников с готовыми к употреблению зарядами взрывча­тых веществ.

Противопожарное оборудование на мостах и меры по защите конст­рукции от возгорания применяются согласно действующим нормам. На деревянных, металлических и железобетонных мостах, где путь уложен на мостовых брусьях, устанавливаются противопожарные средства в виде кадок с водой вместимостью 200 л, ящиков с песком вместимо­стью 0,25 м³, огнетушителей, гидропультов и других приспособлений. Эти средства устанавливаются в определенном порядке и количестве, согласованном со службой пожарной безопасности дороги.

Для безопасности обслуживающего персонала на мостах длиной бо­лее 50 м устраиваются площадки, располагаемые в шахматном порядке через 50 м.

На путепроводах и пешеходных мостах, распложенных над элект­рифицированными путями, устанавливаются вертикальные предохра­нительные щиты (сетки) для ограждения частей контактного провода. На пешеходных мостах и путепроводах, расположенных в населенных пунктах, и на мостах длиной более 300 м устраивается электрическое освещение.

Мосты через судоходные реки оборудуются судоходной сигнализа­цией. Высоковольтные линии электропередач, газопроводы, нефтепро-223

воды располагать на мостах запрещается. Из коммуникаций укладывать на мостах разрешается линии связи, иногда сети теплофикации и водо­провода.

Эксплуатация массивных опор

В процессе эксплуатации массивных опор мостов (каменных, бетон­ных, и железобетонных) обязательным является наблюдение за их со­стоянием, что позволяет своевременно обнаруживать появляющиеся дефекты: выветривание, трещины, выщелачивание, застой воды на под-ферменных площадках, растрескивание сливов, сколы и др.

Простейшие наблюдения за трещинами могут вестись с помощью цементных «маяков»; более точные наблюдения за изменением ширины трещин ведутся с помощью лупы со шкалой, микроскопа с делениями, тензометра, индикатора, трещиномера, штангенциркуля, пластинок с делениями. Все обнаруженные трещины зарисовываются на эскизных чертежах конструкции с указанием времени появления трещин, даты и температуры воздуха, при которой измерялась величина раскрытия тре­щины (рис. 11.1, 11.2). На самом сооружении масляной краской отмеча­ются границы распространения трещины. При наличии выкрошившихся швов или трещин паводковые и дождевые (при косом дожде) воды про­никают в кладку, выщелачивают раствор и ослабляют прочность кладки опоры. Все трещины во избежание попадания в них воды заделываются полимерцементным или другим раствором.

Рис. 11.1. Некоторые виды трещин в кладке опор: а — трещины под подферменниками в шкафной части устоя; б — наблюдение за трещиной в кладке опоры; в — трещина в кладке промежуточной опоры (бы­ке); г — установка маяков для наблюдения за трещиной в кладке опоры

Подферменные площадки должны содержаться в чистоте и в полной исправности. Одним из признаков неисправности подферменных пло­щадок является появление следов выщелачивания раствора кладки в виде белых потеков и влажных пятен на опорах ниже карниза. В устоях выщелачивание может быть вызвано отсутствием или неисправностью гидроизоляции балластного корыта и неудовлетворительным состояни­ем дренажа. За дефектными подферменниками должно быть установле­но соответствующие наблюдение. В дефектных опорах иногда может наблюдаться неравномерная осадка — наклон (крен). Такие деформа­ции вызываются различными причинами: недостаточной глубиной за­ложения фундамента, подмывом опор. Деформацию легко заметить по положению рельсового пути над опорой. Крен опоры вызывает искрив­ление рельсовых нитей в плане. При наличии явлений, указывающих на деформацию, за опорами устанавливается тщательное наблюдение пу­тем периодической нивелировки подферменников. Наблюдение за кре­ном опоры можно вести при помощи теодолита, отвеса, двух взаимно перпендикулярных уровней и другими способами. Опоры могут повре­ждаться и ниже уровня воды. К таким повреждениям относятся: вывал облицовочных камней, нарушение обшивочных швов, разрушение бе­тонной поверхности опоры с оголением арматуры и др.

Так как обрезы фундамента многих опор заложены на глубине 0,5— 1,5 м от меженного горизонта, то для их осмотра пользуются ящиком со стеклянным дном. Ящик укладывается стеклом на воду, чем снимается рябь и блики с воды, видимость резко улучшается; иногда через стекло производится фотографирование дефектов опоры.

Рис. 11.2. Дефекты в массивных опорах: а — под подферменниками; б — в шкафной части устоя

Ремонт и усиление опор. Ремонт кладки опор включает в себя: рас­шивку выкрошившихся швов, заделку трещин, смазку сливов, штука­турку выветрившихся поверхностей, частичную перекладку.

Расшивка (зачеканка) выкрошившихся швов облицовки производит­ся цементным раствором 1:2. Все дефектные швы облицовки тщательно расчищаются на глубину 5—6 см и промываются водой под напором. Раствор наносится на шов и разделывается специальным инструментом — расшивником. Швы расшиваются (углубляются) на 6—10 мм.

Заделка стабильных трещин производится полимерцементными рас­творами или краской. Предварительно поверхность с трещинами очи­щают механическими щетками, скребками и продувают воздухом, пос­ле этого наносятся полимерцементные покрытия при помощи краско­распылителей или кистей.

Ремонт сливов на подферменных площадках делается цементным раствором состава 1:2. Все неровности и углубления выравниваются ра­створом.

Ремонт облицовки заключается в замене отдельных негодных кам­ней на новые облицовочные камни с расщебенкой пустот и с заливкой их цементным раствором. Выветрившаяся облицовка ремонтируется по­средством штукатурки по металлической сетке из проволоки диаметром 2—4 мм и ячейками 5—10 см. Поверхность выветрившейся облицовки очищается, на ней производится насечка, в швы облицовки забиваются костыли, к которым и крепится сетка. Слой штукатурки из цементного раствора составом 1:2 наносится толщиной 2—3 см.

Перекладка опор мостов производится при неудовлетворительном их состоянии: большом количестве глубоких трещин, наклоне шкафной стенки, развале обратной стенки, отколе передней стенки и др. Эта ра­бота производится при устройстве разгрузочного моста, на который пе­реводится движение. Старая кладка с негодным раствором разбирается, новая кладка устраивается с правильной перевязкой швов.

Железобетонные пояса для усиления кладки опор мостов делаются высотой 1,0—1,5 м и толщиной 25—40 см. Арматура пояса прикрепля­ется к кладке опоры металлическими штырями диаметром 20—25 мм. Пояса выполняются из бетона класса не ниже В15 в опалубке. В случае необходимости поверхность опоры между поясами штукатурится по металлической сетке (рис. 11.3).

Железобетонные рубашки (оболочки) применяются для усиления кладки опор на всю их высоту. По условиям бетонирования в опалубке толщина оболочки делается не менее 12—15 см. Оболочки армируются металлической сеткой, прикрепленной к штырям, заделанным в кладку. Штыри диаметром 12—20 мм заделываются в шпурах, про-226

буренных в кладке на глубину не менее 8— 10 диаметров штыря. Сетка размерами яче­ек 10—20 см изготовляется из проволоки-катанки диаметром 5—10 мм и привя­зывается к штырям вязальной проволокой. Нижняя часть оболочки упирается в обрез фундамента, а верхняя доходит до карниз­ных (кордонных) камней.

Усиление подферменников в случае по­явления в них трещин выполняется посред­ством постановки металлических хомутов или устройством железобетонных обойм.

Рис. 11.3. Усиление опоры железобетонными поясами: 1 — кладка опоры; 2 — же­лезобетонные пояса

Цементация заключается в нагнетании под давлением цементного молока в трещи­ны кладки через пробуренные в ней сква­жины. Скважины размещаются в шах­матном порядке на расстоянии 0,9—1,5 м друг от друга. Направление скважин на­клонное, под углом 10° к горизонту. Глубина скважин зависит от разме­ров сооружения. Скважины промываются водой под давлением 2—4 атм, после чего продуваются сжатым воздухом (2 атм). Для цементации применяется цемент­ное молоко без примеси песка состава 1:10 до 1:1 (от 10 до 100 частей цемента на 100 частей воды по весу). Цемент марки не ниже 300. Кроме цемента и воды, в состав входят плас­тифицирующие добавки (0,2—0,25 % сульфа-та-спиртовой барды или 0,075—0,1 % мыло­нафта).

Рис. 11.4. Усиление под­водной части кладки опор: 1 — шпунтовая перемыч­ка; 2 — распорка; 3 — же­лезобетонная рубашка

Усиление подводной части опоры может осуществляться с помощью устройства водо­непроницаемых перемычек, забивки ме­таллического шпунта, опусканием ряжевых или металлических оболочек, внутри которых после удаления воды производится усиление кладки опоры (железобетонные рубашки, инек-цирование кладки) (рис. 11.4). По окон-

чании работы перемычки разбираются. Ремонт подводной части опоры может производиться и без устройства перемычек, путем опускания же­лезобетонной или металлической оболочки и бетонирования простран­ства между оболочкой и опорой подводным способом.