BG4502U1 - Тунелна връзка между разположени на различни нива метротунели – горен в експлоатация и долен новопостроен - Google Patents

Abstract

Тунелната връзка ще намери приложение в подземното строителство и в метростроенето, като се избегне спирането на подземния и на наземния трафик, както и допълнителното укрепване на временните изкопи, при максимална сигурност на изграждането. Връзката има три тунела, от които един наклонен тунел (3), съставен от горна хоризонтална част (31), свързана с наклонен участък (32), завършващ с долна хоризонтална галерия (33). Горната част (31) е свързана чрез портал на нова подпорна конструкция (43) към съществуваща метростанция (4) на метротунела в експлоатация (1) и е свързана странично с хоризонтален проходен тунел (5) с асансьорна шахта (51). Успоредно на долната галерия (33) и свързан с нея има хоризонтален тунел (6), обхващащи заедно горна разрушена част (21) от новопостроения метротунел (2) и свързани с мостова плоча (61), фундирана върху микропилоти (62).

Description

Област на техниката

Тунелната връзка между метротунели - горен в експлоатация и долен новопостроен ще намери приложение в подземното строителство и в метростроенето, по-специално когато е необходимо да бъде осъществено свързване на метротунели, разположени на различни нива при сложна геоложка структура и инженерна и транспортна инфраструктура.

Предшестващо състояние на техниката

От практиката е известна тунелна връзка, която включва монолитни под, стени и покрив, оформящи необходимото сечение за движение на пътници. Стените са едновременно и подпорни стени, което значително усложнява конструирането и строителството им. Тази връзка се осъществява след разкриване на заемната основа и изграждане на самата конструкция на връзката на открито. Всички работи се извършват след тотално спиране на подземния и надземен трафик в зоната, в която следва да се изгради тунелната връзка, като се демонтират съществуващите съоръжения, например подлез и други, и тунелната връзка се изпълнява по открит метод, след което се извършва обратна засипка, провеждат се изпитания и се възстановява подземния и надземния трафик.

Недостатъците на известното решение са, че се спира подземният и надземният трафик, засяга се значителен обем от околната съществуваща инфраструктура и се налага разрушаване на съществуващи съоръжения. Това води до разход на значителни средства за възстановяване на трафика, както и до необходимост от допълнително укрепване на временните изкопи, в които да се извърши изграждането на новата тунелна връзка.

Техническа същност на полезния модел

Проблемът, който се решава с новосъздаденото решение е да се създаде конструкция на тунелна връзка, с която да се избегне спирането на подземния и на наземния трафик, както и допълнителното укрепване на временните изкопи, при максимална сигурност на изграждане на връзката.

Проблемът е решен с тунелна връзка между разположени на различни нива метротунели - горен в експлоатация и долен новопостроен, която включва три тунелни конструкции, от които един наклонен тунел, съставен от горна хоризонтална част, свързана с наклонен участък, завършващ с долна хоризонтална галерия. При това горната хоризонтална част е свързана чрез портал на нова подпорна конструкция към съществуваща метростанция на метротунела в експлоатация и има под на нивото на перона на съществуващата метростанция. Към горната хоризонтална част на наклонения тунел е свързан странично хоризонтален проходен тунел, завършващ с асансьорна шахта до ниво под на долната хоризонтална галерия на наклонения тунел. При това успоредно на долната хоризонтална галерия на наклонения тунел и свързан с нея е изграден хоризонтален тунел, обхващащ заедно с долната хоризонтална галерия горна разрушена част от новопостроения метротунел. Долната хоризонтална галерия и хоризонталния тунел имат хоризонтален под, представляващ мостова плоча, фундирана върху микропилоти и свързана странично към горната разрушена част от новопостроения метротунел.

Всяка от трите тунелни конструкции - наклоненият тунел, хоризонталният проходен тунел с асансьорна шахта и хоризонталният тунел - включва първична облицовка и вторична облицовка, между които е фиксиран хидроизолационен слой.

В предпочитано изпълнение първичната облицовка е изпълнена от пръскан бетон, армиран поне с армоферми и е с дебелина не по-малка от 25 cm, а вторичната облицовка е предвидена с дебелина 20-30 cm и е изпълнена от пръскан или кофражен бетон от подходящ клас, армиран с 2 реда носеща армировка.

Препоръчително е първичните облицовки да са изградени под защитно инжекционно уплътнение.

Асансьорната шахта има първична облицовка от пръскан бетон, армиран поне с рамки от арматурна стомана и с дебелина минимум 30 cm, както и вторична облицовка от армиран бетон с дебелина поне 20 cm и разположен между тях хидроизолационен слой, като е използван крепеж от стоманени рамки с профил НЕА 100.

Тунелната връзка е подходяща в случаите, когато е необходимо без прекъсване на трафика да бъде осъществена връзка на пешеходен подлез с асансьор, както и за свързване на функциониращ и строящ се метротунел. Тунелната връзка се изгражда след като и двата тунела са реализирани. Основните предимства се състоят във възможността за контролиране на риска при изпълнение на строителството поради прокарването на връзката подземно. Създадена е възможност за използване по време на строителството на подвижния състав на тунела в експлоатация. Тунелната връзка е разположена по начин, по който не се засяга функционирането на съществуващия подземен и надземен трафик, като позволява работите да се извършват изцяло подземно. Създадена е възможност за изграждане и когато са налице слаби земни пластове и подпочвени води, без това да компрометира изградените в близост функциониращи съоръжения.

Пояснение на приложените фигури

Фигура 1 представлява план на тунелната връзка, съгласно полезния модел;

фигура 2 - надлъжен разрез по В-В от фиг. 1;

фигура 3 - напречен разрез по А-А от фиг. 1;

фигура 4 - напречен разрез по D-D от фиг. 1;

фигура 5 - напречен разрез по Е-Е от фиг. 1;

фигура 6 - напречен разрез на тунел, с облицовка, изпълнена съгласно полезния модел;

фигура 7 - надлъжен разрез по С-С от фиг. 1 при изпълнен наклонен тунел, съгласно полезния модел.

Примери за осъществяване на решението

Тунелната връзка е предвидена да се реализира между разположени на различни нива метротунели - горен 1 в експлоатация и долен новопостроен 2 (фиг. 2) при запазване на съществуващата инфраструктура 7. Тунелната връзка включва три тунелни конструкции, от които един наклонен тунел 3, съставен от горна хоризонтална част 31, свързана с наклонен участък 32, завършващ с долна хоризонтална галерия 33. Горната хоризонтална част 31 е свързана чрез портал 34 на нова подпорна конструкция 43 към 3 съществуваща метростанция 4 на метротунела 1 в експлоатация и има под 311 на нивото на перона 41 на съществуващата метростанция 4. В примера е показана съществуващата метростанция 4 с перон 41 между двете посоки на движение на метровлаковете. Към горната хоризонтална част 31 на наклонения тунел 3 е свързан странично хоризонтален проходен тунел 5, завършващ с асансьорна шахта 51 до ниво под на долната хоризонтална галерия 33 на наклонения тунел 3. Успоредно на долната хоризонтална галерия 33 на наклонения тунел 3 и свързан с нея е изграден хоризонтален тунел 6, обхващащ заедно с долната хоризонтална галерия 33 разрушена част 21 от новопостроения метротунел 2. Долната хоризонтална галерия 33 и хоризонталния тунел 6 имат хоризонтален под, представляващ мостова плоча 61 (фиг. 2 и фиг. 5), фундирана върху микропилоти 62 и свързана странично към разрушената част 21 от новопостроения метротунел 2.

Всяка от трите тунелни конструкции - наклоненият тунел 3, хоризонталният проходен тунел 5 и хоризонталният тунел 6 - включва първична облицовка I и вторична облицовка II, между които е фиксиран хидроизолационен слой III, като за всеки от трите тунела 3, 5, 6 облицовките са изпълнени, както следва.

Първичната облицовка I на наклонения тунел 3 е изпълнена от пръскан бетон, например клас С25/30 или друг, определен за конкретния проект, армиран с рамки от арматурна стомана - заводски изработени армоферми Iа, обединени с един ред вързани стоманени мрежи. Общата дебелина на пръскания бетон е добре да е не по-малка от 25 cm. Разстоянието между армофермите Iа е определено при конкретното проектиране, като например е подходящо 0.3 m в надлъжна посока. Армофермите Iа са укрепени по подходящ начин, за предпочитане - с обтегачи. В показания пример, армофермите Iа са изготвени от армировъчна стомана, например от клас AI и Ahi и са съставени от отделни секции, свързани с болтова връзка и усилени от двете страни с дублиращи армировъчни пръти. Армофермите Iа имат изцяло затворена форма, което означава, че са монтирани и в зоната под основите на съществуваща градска структура 7.

Вторичната облицовка II е предвидена с дебелина 20-30 cm и е изпълнена от пръскан или кофражен бетон от подходящ клас, например С25/30, армиран с два реда носеща армировка.

Между първичната I и вторичната облицовка II е монтирана хидроизолация III за защита на тунела от подземни води.

Хоризонталният проходен тунел 5 има по-малка височина и ширина от наклонения тунел 3, като използваните за него армоферми Iа са по крива с постоянен радиус, а първичната му облицовка I е с помалка дебелина от тази на наклонения тунел 3, например мин. 20 cm.

Първичните облицовки на тунелите 3, 5 и 6 са изградени под защитно инжекционно уплътнение.

Хоризонталният тунел 6 има еднаква ширина с хоризонталния проходен тунел 5, но е с по-голяма височина, тъй като е определен от габарита на зададения пешеходен проход към метростанцията на новопостроения метротунел 2. Горният сводов участък на този хоризонтален тунел 6 е по-плосък, поради по-голямата му височина (фиг. 4). В примерното изпълнение са използвани валцувани профили, например НЕА 160 и, съответно, по-голяма дебелина на първичната облицовка I.

В конструктивно отношение асансьорната шахта 51 е аналогична на тунелите. Дебелината на първичната й облицовка е за предпочитане 30 cm, а на вторичната - поне 20 cm. Крепежът е от стоманени рамки, например с профил НЕА 100. Всяка рамка е съставена от две части с шарнирно -болтова връзка. Рамките са сглобявани последователно след достигане на забоя.

Тунелната връзка се изгражда в следната последователност.

Отначало се провежда подготвителен етап в три фази, следван от изграждане на наклонения тунел 3, последвано от изграждане на хоризонталния проходен тунел 5 и на хоризонталния тунел 6. Подготвителният етап се състои в преподпиране на съществуващата метростанция 4 в местата на стени 42, 421, които стени са шлицови. Този подготвителен етап включва като първа фаза изграждане на нова фундаментна конструкция от стенни ивици с вградени в тях колони, анкерирани към фундамента на съществуващата метростанция 4, след което във втора фаза се изгражда монолитна стоманобетонна плоча на нивото на перона 41 в съществуващата метростанция 4, подпряна върху изградените стенни ивици. В третата фаза се изгражда нова подпорна конструкция 43 от монолитен стоманобетон над монолитната стоманобетонна плоча, изградена във втората фаза. Най-малко 14 дни след бетониране на новата подпорна конструкция 43 се извършва последователно пробиване на шлицовите стени до габарит, необходим за изграждане на наклонения тунел 3 и на хоризонталния проходен тунел 5. След пробиването на първата шлицова стена 42 започва изграждането на наклонения тунел 3 с гранцово крепене до около 3 m след първата шлицова стена 42 до достигане на втората шлицова стена 421 и при изпълнение на запълнително инжектиране на трасето на горната хоризонтална част 31 на наклонения тунел 3. През втората шлицова стена 421 се изпълняват определени в зависимост от земната основа редове инжекционни сондажи, последвано от пробиването на втората шлицова стена 421 и навлизане в инжектираната зона с преобладаващо гранцово крепене под защита на изпреварващ крепеж от набити стоманени пръти и предпазен чадър с временни инжекционни пасивни анкери, за чието изпълнение се използват временни работни площадки. При това се изпълнява двупластовата облицовка на наклонения тунел 3. Изграждането на хоризонталния проходен тунел 5 става с гранцово крепене и с първична облицовка с дебелина мин. 20 cm, като се използват пасивни анкери и се извършва инжекционно уплътнение от четири реда уплътнителни инжекции в предвиденото тунелно сечение на хоризонталния проходен тунел 5 и 14 до 18 реда инжекционно уплътняване в зоната на хоризонталния проходен тунел 5 и на асансьорната шахта 51. След прокарване на цялата дължина на хоризонталния проходен тунел 5 се оформя тръбобетонен чадър с максимално допустима дължина. Асансьорната шахта 51 се изпълнява отгоре надолу след направа на отвор в първичната облицовка на дъното на хоризонталния проходен тунел 5, като отначало се изкопава част от шахтата и се сглобяват стоманените рамки, за чиито монтаж се използват набивни стоманени водачи, на които се подпира дървена обшивка, служеща за временен крепеж до изпълнение на първичната облицовка на асансьорната шахта 51. През това време продължава изграждането на наклонения участък 32 и на долната хоризонтална галерия 33 на наклонения тунел 3, като в зоната на пресичане с новопостроения метротунел 2 се изграждат микропилоти 62. В този участък става дрениране на остатъчни след инжектирането води, като откопаната пръст се изнася. След изграждането на микропилотите 62 и на първичната облицовка на долната хоризонтална галерия 33 на наклонения тунел 3 се откопава повърхността на новопостроения метротунел 2 и долната хоризонтална галерия 33 се подпира върху откопаната му повърхност и на микропилотите 62. Тогава, странично на долната хоризонтална галерия 33 на наклонения тунел 3 се пробива отвор 12, от който започва изграждането на хоризонталния тунел 6, като е предвиден предпазен чадър от пасивни анкери. Хоризонталният тунел 6 се изпълнява с гранцово крепене посредством армоферми Iа, като горната му част също се подпира върху откопаната повърхност на 5 новопостроения метротунел 2 и на микропилотите 62. След изпълнението на трите тунела 3, 5 и 6 се извършва разрушаване на обхванатата от долната хоризонтална галерия 33 и от хоризонталния тунел 6 горна част 21 на новопостроения метротунел 2 в следните стъпки, включващи:

- проверка за непрекъснатост на преминаване и подпиране на горните части на долната хоризонтална галерия 33 и хоризонталния тунел 6 върху новопостроения тунел 2;

- експериментална проверка на безопасност срещу изплуване на обединените конструкции;

- проверка на свързването с микропилотите 62 с горните части на долната хоризонтална галерия 33 и хоризонталния тунел 6;

- изработване на временна стоманена укрепваща конструкция 13 във вътрешността на новопостроения тунел 2 и насипване на земен контрабаласт от откопаните земни маси в зоната на пресичане на новопостроения тунел 2;

- разрушаване на част 21 под форма на дъга от новопостроения тунел 2, обхваната от горните части на долната хоризонтална галерия 33 и хоризонталния тунел 6;

- направа на мостовата плоча 61, подпираща и затваряща контура на новопостроения тунел 2, след което насипаният контрабаласт се извежда и временната стоманена укрепваща конструкция 13 се демонтира. С това тунелната връзка е готова за провеждане на довършителни работи и експлоатация.

Claims (1)

1. Тунелна връзка между разположени на различни нива метротунели - горен в експлоатация и долен новопостроен, характеризираща се с това, че включва три тунелни конструкции, от които един наклонен тунел (3), съставен от горна хоризонтална част (31), свързана с наклонен участък (32), завършващ с долна хоризонтална галерия (33), при което горната хоризонтална част (31) е свързана чрез портал (34) на нова подпорна конструкция (43) към съществуваща метростанция (4) на метротунела в експлоатация (1) и има под (311) на нивото на перона (41) на съществуващата метростанция (4), а към горната хоризонтална част (31) на наклонения тунел (3) е свързан странично хоризонтален проходен тунел (5), завършващ с асансьорна шахта (51) до ниво под на долната хоризонтална галерия (33) на наклонения тунел (3), при което успоредно на долната хоризонтална галерия (33) на наклонения тунел (3) и свързан с нея е изграден хоризонтален тунел (6), обхващащ заедно с долната хоризонтална галерия (33) горна разрушена част (21) от новопостроения метротунел (2), като долната хоризонтална галерия (33) и хоризонталния тунел (6) имат хоризонтален под, представляващ мостова плоча (61), фундирана върху микропилоти (62) и свързана странично към горната разрушена част (21) от новопостроения метротунел (2)