Власов С.Н., Торгалов В.В., Виноградов Б.Н. Строительство метрополитенов
Подождите немного. Документ загружается.
бункер и$опорную раму для фиксации бетонолитных труб с$приспособлением для
удержания их$в$подвешенном состоянии при демонтаже очередного звена.
Перед бетонированием очередной захватки в$нее опускают арматурные каркасы.
Арматурные каркасы обычно имеют большую длину, поэтому их$собирают
из$отдельных секций прямо на$строительной площадке. Вначале опускают в$траншею
нижнюю секцию и$подвешивают ее$к$оголовку траншеи, затем приваривают к$ней вторую
секцию, опускают ее$и$приваривают третью. Для обеспечения постоянного защитного
слоя бетона каркасы опускают по$направляющим рейкам, отделяющим каркас от$стенки
траншеи.
В$арматурных каркасах оставляют специальные проемы для спуска и$подъема трубы
бетонолитной установки. Если в$захватку опускают два каркаса, то$бетоновод вводят
в$зазор между ними.
В$процессе бетонирования следят за$тем, чтобы оно было непрерывным
и$не$происходило прорыва глинистого раствора в$бетоновод. По$мере бетонирования
бункер с$бетоноводом периодически поднимают так, чтобы труба оставалась
заглубленной в$бетон в$пределах от$0,8$до$1,2 м. Бетонирование одной захватки следует
вести без перерывов.
Стены тоннеля или станции бетонируют выше уровня будущего перекрытия или
пяты свода. В$последующем избыточный слой бетона, загрязненный глинистым
раствором, скалывают до$требуемой отметки.
Если тоннель перекрывается сборными железобетонными элементами, то$по$верху
стен устраивают продольные монолитные железобетонные пояса. После выстойки бетона
и$разработки грунта между стенами до$уровня перекрытия тоннеля устанавливают
железобетонные элементы перекрытия, соблюдая определенное расстояние между ними.
При разработке грунта в$пределах сечения тоннеля эти элементы служат распорками для
стен.
По$окончании разработки грунта выполняют планировку дна котлована
и$бетонируют лоток. По$мере бетонирования лотка ведут укладку железобетонных
элементов перекрытия в$оставленных промежутках с$омоноличиванием мест примыкания
их$к$продольным поясам и$швов между ними. После этого устраивают гидроизоляцию
перекрытия, укладывают защитный слой и$производят обратную засыпку котлована.
Односводчатые станции со$стенами, возводимыми методом «стена в$грунте»,
сооружают с$монолитным железобетонным сводом и$лотком. Разработаны варианты
конструкций со$сводом и$лотком из$укрупненных железобетонных элементов,
омоноличиваемых в$процессе их$монтажа.
В$конструкции пространственных арматурных каркасов стен станций
предусматривают штрабы и$специальные элементы для сопряжения стен со$сводом
и$лотком станции. Кроме того, каркасы оборудуют соединительными элементами
замкового типа для обеспечения жесткости конструкции и$герметичности стыков
отдельных участков стен. При бетонировании свода используют инвентарные
передвижные опалубки.
На$время разработки котлована стены раскрепляют расстрелами или удерживают
анкерами, заделанными в$грунт. Отдельные неровности и$изъяны на$внутренней
поверхности стен заделывают торкретированием.
Контрольные вопросы
В$каких условиях применяют открытый способ работ при строительстве
метрополитенов?
Каковы основные его преимущества и$недостатки по$сравнению с$закрытым
способом?
Какими машинами и$в$какой последовательности ведут разработку котлованов?
Как выполняют крепление котлованов?
В$какой последовательности ведут работы по$возведению сборных конструкций
станций метрополитенов, сооружаемых открытым способом?
Как сооружают перегонные тоннели с$обделкой из$цельных секций при помощи
проходческого комплекса КМО 2×5?
В$чем сущность способа «стена в$грунте» и$какова последовательность сооружения
тоннелей и$станций с$применением этого способа?
Глава XIX. ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ РАБОТЫ
Виды гидроизоляции
Гидроизоляция предназначена для предохранения тоннелей, станций и$других
сооружений метрополитенов от$попадания в$них подземных вод. В$зависимости
от$гидрогеологических условий, напора и$агрессивности подземных вод и$конструкции
обделки для гидроизоляции применяются: нагнетание растворов за$обделку, зачеканка
швов и$заполнение гидроизоляционными материалами отверстий в$сборных
конструкциях, нанесение на$поверхность обделки слоя оклеечной гидроизоляции или
обмазочной гидроизоляции, металлоизоляция; торкретирование поверхности обделки.
Нагнетание растворов за$обделку тоннелей при их$сооружении выполняется
с$целью: во-первых, заполнить пустоты между внешней поверхностью обделки
и$выработкой для обеспечения совместной работы конструкции с$породой, равномерного
распределения давления грунтов на$тоннель, предупреждения осадок подземных
и$наземных сооружений и$уменьшения деформаций самой обделки; во-вторых,
обеспечить повышенную водонепроницаемость обделки тоннеля, уменьшить ее$коррозию.
Нагнетание растворов ведут в$два этапа: сначала первичное, а$затем контрольное.
В$тех случаях, когда после завершения первичного и$контрольного нагнетания нужная
водонепроницаемость обделки не$достигнута, дополнительно делают уплотнительное
нагнетание.
Для первичного нагнетания применяют цементно-песчаный раствор состава 1:2-1:3,
для контрольного — цементный раствор. Тип и$марку цемента выбирают в$зависимости
от$агрессивности подземных вод.
Для уплотнительного нагнетания применяют,бентонитовые, зольные или цементно-
бентонитовые и$цементно-зольные растворы. Для улучшения технологических свойств
раствора, снижения расхода цемента, повышения плотности и$водонепроницаемости
затвердевшего слоя в$нагнетаемые растворы вводят химические добавки. Так, для
повышения прочности цементного камня, его водонепроницаемости и$стойкости против
растворов солей в$качестве добавки используют мылонафт, золу уноса тепловых
электростанций или хлорид кальция в$смеси с$хлорным железом.
Правильный подбор состава раствора для нагнетания и$добавок к$нему оказывает
существенное влияние не$только на$улучшение качества гидроизоляции обделки,
но$и$на$повышение ее$долговечности.
Оклеенная гидроизоляция представляет собой оболочку, выполненную
из$пластичного водрнепроницаемого материала, состоящего из$нескольких слоев
рулонного гидроизоляционного ковра, проклеенного битумной мастикой. Число слоев
устанавливается проектом. Различают внутреннюю и$наружную гидроизоляцию.
Внутреннюю гидроизоляцию (рис.$149, а) наклеивают на$внутреннюю поверхность
тоннельной обделки 1, она поддерживается железобетонной оболочкой 5, рассчитанной
на$гидростатическое давление подземных вод. Внутренняя гидроизоляция состоит
из$выравнивающего слоя 2, гидроизоляционного ковра 3$на$битумной мастике и$защитной
цементной стяжки 4. Наружную гидроизоляцию 9$(рис.$149,6) применяют при открытом
способе работ; ее$наклеивают на$наружную поверхность собранной в$котловане
конструкции 5$поверх устроенного на$перекрытии выравнивающего слоя 6$и$покрывают
цементно-песчаной стяжкой 7$по$уложенной металлической сетке. С$боков
гидроизоляционный ковер 9$защищается стенкой 10$яз$кирпича, шлакоблоков или тонких
железобетонных плит с$заполнением зазора 11$цементно-песчаным раствором. Основным
гидроизоляционным материалом при устройстве оклеечной гидроизоляции являются
битум и$пропитанные им$различные рулонные материалы (стеклорубероид, гидроизол,
гидростеклоизол, фольгоизол и$др.).
В$строительстве используют в$основном нефтяные битумы, которые в$зависимости
от$температуры размягчения подразделяют на$пять марок. В$качестве приклеивающей
мастики при температуре сооружения в$эксплуатационных условиях не$выше +15?С
применяют битум марки III, а$при более высоких температурах — смесь битумов марок III
и$IV$или битум марки V. В$последнее время стали применять тепло-, морозостойкий
битум (пластбитум), предотвращающий оплавление покрытий стен в$летнее время
и$образование трещин в$зимнее время. Битумные мастики готовят на$месте работ
в$специальных закрытых котлах и$в$бидонах с$крышками подают к$месту работ.
Рис.$149. Схема устройства оклеечной гидроизоляции: а$— внутренней;$б o—
наружной
Рис.$150. Стыкование гидроизоляционного ковра:
а — вразбежку (по$коротким сторонам полотнищ);$б — в$вилку; в$— в$двойную вилку (размеры
в$сантиметрах)
Гидроизол — это рулонный материал, имеющий негниющую основу— асбестовую
бумагу, пропитанную битумом. Гидростекло-изол — это материал, у$которого
армирующей основой является высокопрочная негорючая стеклоткань или стеклосетка,
пропитанная тепло-, морозостойким битумом; стеклорубероид имеет армирующую основу
из$стеклохолста. Он$применяется как подкладочный материал, укладываемый
на$бетонную поверхность в$качестве дополнительного слоя. Гидростеклоизол
и$стеклорубероид приклеивают без мастик; битумный покровный слой его оплавляют
с$помощью воздушно-пропановых нагревательных горелок ГВПН или многофорсуночных
нагревательных устройств ГВАЛ.
Полотнища рулонного материала выпускают шириной 1$м$и$длиной
до$10$м$(гидростеклоизол) и$до$19$м (гидроизол). Наклеивают полотнища внахлестку
с$перекрытием не$менее чем на$10$см.$Стыки каждого последующего слоя смещают вдоль
тоннеля на$
1
/
3
$ширины полотнища. Стыкование по$коротким сторонам полотнищ
выполняют вразбежку, в$вилку или в$двойную вилку (рис.$150) в$зависимости от$места
расположения стыка. Число наклеиваемых слоев обычно от$двух до$четырех. Поверхность
последнего слоя покрывают битумной мастикой.
Обмазочная гидроизоляция применяется для повышения водонепроницаемости
элементов сборных и$монолитных железобетонных конструкций и$в$качестве
антикоррозионного покрытия спинок чугунных тюбингов. В$качестве материала для
обмазки используют гидроизоляционные битумы, асфальтобитумные мастики,
эпоксидные и$каменноугольные смолы и$другие пластмассы, наносимые методом
набрызга. Материал обмазки можно наносить на$поверхность элементов обделки
в$заводских условиях при их$изготовлении, а$также в$условиях строительства, для чего
на$стройплощадке устраивают специальный полигон или цех. Повреждения изоляции,
появившиеся при транспортировке или монтаже элементов обделки, необходимо
устранить. Поврежденный слой восстанавливают в$забое при монтаже обделки.
Металлическая гидроизоляция применяется на$участках тоннелей, проходимых
в$особо сложных гидрогеологических условиях с$высоким гидростатическим напором,
а$также для изоляции наиболее ответственных узлов и$элементов конструкций: проемов
и$торцовых стен станционных тоннелей, мест сопряжения тоннелей различного диаметра,
зумфов дренажных перекачек и$др. В$качестве материала для металлической
гидроизоляции используют листовую сталь толщиной от$8$до$12 мм. Отдельные листы
соединяют электросваркой в$сплошную оболочку.
Изоляция из$стальных листов может быть использована в$качестве конструкции,
повышающей несущую способность обделки, а$также вместо опалубки при
бетонировании. Обделка при этом получается комбинированной и$значительно меньшей
толщины, чем при оклеечной гидроизоляции. Конструктивные решения металлической
гидроизоляции могут быть различны (рис.$151).
Торкретирование поверхностей (нанесение на$поверхности слоя набрызгбетона)
применяют при незначительных притоках подземных вод как дополнительное средство
повышения водонепроницаемости бетонной обделки (в$тех случаях, когда применение
оклеечной гидроизоляции нецелесообразно по$техническим или экономическим
соображениям), а$также как антикоррозионное покрытие металлоизоляции.
Процесс торкретирования заключается в$нанесении на$изолируемую поверхность
растворной или бетонной смеси под давлением сжатого воздуха через сопло, к$которому
подводят раздельно сухую смесь цемента с$заполнителем и$воду. Высокая скорость
поступления смеси из$сопла обеспечивает ее$плотную укладку. В$качестве материалов
используют цемент и$песок или цемент, песок и$мелкий щебень. До$нанесения торкрета
(набрызгбетона) покрываемую поверхность готовят: делают насечки на$бетоне, очищают
его поверхность пескоструйным аппаратом и$тщательно промывают.
Рис.$151. Металлическая гидроизоляция:
а —для круговых обделок;$б — для торцовых стен тоннелей; 1$— стержни арматурного каркаса; 2$—
стальная обЬлочка;, 3$— покрытие по$металлоизоляции; 4$— зигзагообразная арматура; 5$— стальной лист
Рис.$152. Схема устройства гидроизоляции болтовых соединений тюбингов:
а — чугунных;$б — железобетонных; 1$— соединяемые тюбинги; 3$— болт; 3$— металлическая шайба; 4$—
асбобитумная шайба; 5$— чеканочная канавка; 6$— канавка, заполненная цементом или битумом; 7$—
асбобитумное заполнение болтового отверстия
При гидростатическом давлении более 0,05$МПа к$обделке прикрепляют
арматурную сетку из$проволоки диаметром 3-5$мм. Покрытие состоит из$нескольких
слоев набрызгбетона. Каждый новый слой покрытия наносят после затвердения
предыдущего слоя. Воду в$.местах ее$фильтрации отводят по$трубкам, чтобы
не$размывался наносимый слой набрызгбетона.
В$последнее время торкретирование стали применять также для заполнения стыков
между сборными железобетонными элементами обделок.
Гидроизоляция сборных обделок осуществляется путем зачекан-ки швов (стыков)
между сборными элементами и$уплотнением болтовых отверстий и$отверстий для
нагнетания. В$сборной чугунной обделке швы между тюбингами зачеканивают замазкой
из$водонепроницаемого расширяющегося цемента (марки ВРЦ), гипсогли-ноземистого
расширяющегося цемента или быстросхватывающейся уплотняющейся смесью (БУС).
При сильной течи канавки заполняют сухим цементом или БУСом.
При большом притоке подземных вод и$значительном гидростатическом напоре
гидроизоляцию швов выполняют с$применением свинцовой проволоки. В$этом случае
чеканочную канавку на$
1
/
3
$глубины зачеканивают свинцом, а$остальную часть заполняют
замазкой из$БУСа или цемента.
Для гидроизоляции болтовых отверстий применяют болтовые комплекты, в$которые
входят сферические стальные шайбы с$асбобитумным заполнителем (рис.$152). При
завертывании гайки сферические шайбы выпрямляются и$вдавливают асбобитумную
массу в$коническое углубление («зенковку») в$тюбингах и$в$кольцевой зазор между
болтом и$отверстием.
В$последнее время взамен шайб с$асбобитумным заполнителем стали применять
пластмассовые шайбы (из$полиэтилена). В$болтовой комплект в$этом случае входят
металлические сферические шайбы и$конические пластмассовые шайбы. Процесс
заполнения зазора такой$же, как описан выше. Пластмассовые шайбы обладают большей
упругостью и$более просты в$изготовлении, чем асбобитумные.
Отверстия для нагнетания изолируют ввертыванием резьбовых металлических
пробок с$плоскими асбобитумными кольцами, которые, разжимаясь, герметизируют
отверстие.
В$сборной железобетонной обделке швы между блоками или тюбингами
зачеканивают замазкой из$цемента марки ВРЦ, а$также из$БУСа. Отверстия для
первичного нагнетания и$для монтажных связей зачеканивают такой$же замазкой в$2-
3$слоя. Болтовые отверстия постоянных связей в$железобетонных блоках (тюбингах)
изолируют так$же, как и$в$чугунных тюбингах (см.$рис.$152).
Производство работ погидроизоляции
тоннельных обделок
Первичное нагнетание. Нагнетание цементно-песчаного раствора за$сборную;
обделку тоннеля должно производиться непрерывно в$процессе проходки за$каждое
последнее уложенное кольцо в$такой последовательности.
Нагнетание за$обделки из$чугунных тюбингов и$железобетонных блоков со$связями
растяжения ведут последовательно снизу вверх по$кольцу во$все отверстия в$спинках
блоков или тюбингов по$обе стороны от$вертикальной оси обделки тоннеля. Инъектор
поочередно переставляют с$одной стороны на$другую (рис.$153).
Нагнетание за$сборные обделки из$железобетонных блоков без связей растяжения
выполняют одновременно по$обе стороны вертикальной оси обделки в$два симметрично
расположенных отверстия, переставляя инъекторы снизу вверх (см.$рис.$153). Нагнетание
ведут до$тех пор, пока нагнетаемый раствор не$заполнит все пустоты за$обделкой
до$уровня отверстий, расположенных выше. Затем инъекторы переставляют в$следующие
по$направлению отверстия, и$нагнетание продолжают вплоть до$замковой части свода.
Отверстия, через которые нагнетание выполнено, после снятия инъекторов закрывают
деревянными пробками.
Рис.$153. Очередность нагнетания раствора в$отверстия элементов сборных обделок:
1’-7’ — очередность нагнетания за$обделки с$болтовыми связями; 1-4$— то$же за$блоки без связей
Рис.$154. Схема узла пневматического торового устройства одиночного Действия:
1$— оболочка щита; 2$— штуцер питающего шланга, вставленный в$резьбовое отверстие; 3$—
воздухопроводный канал; 4$— отверстие в$обрезанной капроновой ткани; 5, 6$— торовое устройство; 7$—
рабочая полость торового устройства; 8$— грунт стенки выработки; 9$— зона нагнетания раствора; 10$—
обделка тоннеля; 11$— щитовой гидроцилиндр
Зазоры между внешней поверхностью обделки и$оболочкой щита или грунтом перед
первичным нагнетанием раствора должны быть заполнены уплотняющим материалом
(стружкой, паклей) или закрыты устройством, не$пропускающим раствор. Швы между
сборными элементами обделки тщательно законопачивают.
При щитовой проходке для предотвращения вытекания нагнетаемого раствора в$зоне
щита следует применять специальное металлическое кольцо, подвешиваемое на$щитовые
домкраты (гидроцилиндры) и$снабженное деревянными планками и$резиновым фартуком,
или торовое устройство (рис.$154)-пневматическое надувное кольцо, закрывающее зазор.
Торовое устройство представляет собой надувную конструкцию, выполненную
из$воздухонепроницаемого прорезиненного эластичного материала, прикрепляемого
к$оболочке щита. В$момент, когда собранное кольцо обделки сходит с$оболочки щита,
пневматическое устройство заполняют сжатым воздухом, который распирает его между
грунтом и$кольцом обделки, надежно закрывая зазор между ними. Это позволяет
устранить вытекание раствора и$качественно выполнить его нагнетание в$заобделочное
пространство.
В$устойчивых и$плотных грунтах нагнетание допускается производить вначале
до$уровня горизонтального диаметра последнего собираемого кольца, а$на$всю высоту
кольца — с$отставанием по$своду не$более чем на$три кольца.
Нагнетание раствора за$монолитную обделку тоннелей следует вести на$участках
длиной до$30$м$по достижении бетоном обделки проектной прочности. Ведут нагнетание
в$скважины, расположенные продольными рядами по$обе стороны от$вертикальной оси
обделки тоннеля. Раствор нагнетают одновременно в$два отверстия, симметрично
расположенные по$обе стороны вертикальной оси обделки.
Контрольное нагнетание. Такое нагнетание за$сборные обделки следует вести
не$пределов механизированного горнопроходческого комплекса и$после завершения всех
строительных работ на$примыканиях к$обделке притоннельных сооружений, но$не$ближе
30— 40$м$от$забоя.
При тюбинговой чугунной обделке контрольное нагнетание ведут перед
гидроизоляцией болтовых отверстий и$зачеканкой швов. Контрольное нагнетание
за$обделки из$сборного железобетона выполняют после чеканкц швов и$отверстий для
первичного нагнетания, а$также после гидроизоляции болтовых отверстий и$отверстий
для установки шпилек в$ребрах блоков.
Скважина для контрольного нагнетания должна быть забурена до$грунта
(в$чугунных обделках — через отверстия в$спинках тюбингов, в$железобетонных обделках
— в$местах пересечения швов — «крестовинах»). Скважины для контрольного нагнетания
за$монолитную обделку следует бурить до$грунта между скважинами для первичного
нагнетания как в$продольном, так и$поперечном направлении.
Контрольное нагнетание в$пробуренные отверстия ведут через инъекторы, имеющие
специальные уплотнения для герметизации устья отверстия, и$продолжают до$тех пор,
пока не$прекратится поглощение раствора при предельном давлении. Для бетонных
монолитных обделок максимально допустимое давление при контрольном нагнетании
не$должно быть более 1000$кПа.
Нагнетание песчано-цементного раствора ведут со$специальной передвижной
тележки, перемещающейся укладчиком. Тележка оснащена насосами и$оборудованием
для подъема контейнеров и$вагонов с$раствором или сухой смесью. Такие$же тележки
используют и$при контрольном нагнетании.
Растворы для нагнетания готовят в$смесителях на$месте производства работ. Песок
и$цемент подают в$закрытых контейнерах, имеющих внутреннюю перегородку для
разделения песка и$цемента, или в$вагонетках с$разделительной стенкой.