Проектирование подземной линии метрополитена

метки: Строительство, Мостовая, Авиадук, Тоннель, Работа, Котлован, Метрополитен, Здание

Территория большого современного города имеет сотни квадратных километров. Рост населения, объем пассажирских перевозок и обеспечение надёжной связи между отдельными районами города требуют огромного количества транспортных средств. Наземный транспорт не в состоянии полностью разрешить транспортную проблему, т. е. обеспечить необходимую на сегодняшний день пропускную способность (и это положение со временем будет усугубляться).

Возникает необходимость перехода на внеуличный транспорт, т. е. переход на метрополитен — развитие сети московского метрополитена: строительство новых и продление действующих линий, придание метро роли общедоступного и общегородского транспорта.

Значение метрополитена как городского вида транспорта также очень велико в экологическом аспекте — при его эксплуатации токсичные выбросы и другие вредные воздействия на окружающую среду практически отсутствуют.

Метрополитеном называют внеуличный электрифицированный рельсовый транспорт, оборудованный надёжными системами безопасности движения и предназначенный для скоростных массовых пассажирских перевозок. Линии метрополитена подразделяются на надземные, наземные и подземные.

Надземные линии метрополитенов располагают на эстакадах на высоте, определяемой габаритами наземного транспорта, рельефом местности и условиями городской застройки. Сегодня надземные линии не строятся, а уже построенные заменяют подземными. Хотя в некоторых случаях устройство надземных участков линий метрополитенов оправдывается топографическими особенностями города, особенно при пересечении рек, автомобильных и железных дорог.

Наземные линии метрополитенов, т. е. расположенные на поверхности земли, существуют во многих городах мира, и их проектируют в настоящее время для концевых участков отдельных линий метрополитенов. Как правило, наземные линии располагают в малонаселённых районах города, на его окраинах и чаще всего в выемках, позволяющих в будущем, при развитии города, превратить эти линии в подземные. Наземные линии метрополитенов отличаются от обычных железнодорожных линий пригородного сообщения главным образом способом питания электроэнергией.

Подземные линии являются основным видом линий метрополитенов и имеют преимущественное распространение. В большинстве городов мира сеть метрополитенов состоит только из подземных линий (от 5 до 60 м и более от поверхности земли).

1. Геологическая часть.

Новые конструкции станций метрополитена на линиях мелкого заложения

... условий жизни города и особенно его наземной транспортной системы. 2. Новая концепция строительства метрополитена на линиях мелкого заложения ... осложняет работу наземного транспорта. Так как в этом случае узлы важнейших магистралей города перекрываются одновременно ... опыта эксплуатации линий метрополитена мелкого заложения следует, что они более удобны для пассажиров, чем линии глубокого заложения. ...

1.1 Общие сведения об участке работ

Участок строительства — перегонные тоннели от станции «Борисово» до станции «Шипиловская», включая станцию «Шипиловская» — находится на юге Москвы, являясь продолжением Марьинской линии метрополитена в южном направлении от станции «Марьино». Трасса изучена путём топографической съёмки, бурением инженерно-геологических и гидрогеологических скважин.

Трасса линии метрополитена на участке начинается на левобережной пойменной террасе р. Москвы, пересекает реку, а далее, на правобережье — Братеевский бугор, долину реки Городни и юго-восточный склон Теплостанской возвышенности. Рельеф участка строительства имеет перепад абсолютных отметок поверхности от 122,0 до 160,0 м.

Климат в районе умеренно континентальный. По данным многолетних наблюдений годовая амплитуда температур составляет + 28 C. Среднегодовая температура + 3,8 C, максимальная — в июле до + 37 C и минимальная — в январе до — 42 C.

Заморозки начинаются в конце сентября и заканчиваются в середине мая, безморозный период 141 сутки. Среднегодовое количество осадков 540 — 650 мм. Относительная среднесуточная влажность составляет 64% в мае и 86% в декабре, годовое изменение атмосферного давления незначительно и составляет около 748 мм с октября по февраль и 746 мм в летние месяцы. Ветры возможны во всех направлениях, но в жаркое время преобладают северо-западные, а в холодное — юго-западные.

Трассу пересекает река Городня. Она протекает в нешироком русле овражного типа и до начала строительства будет взята в коллектор (ПК 0208+35) в месте пересечения с линией метрополитена.

Для обеспечения строительства электроэнергией и водой строительная площадка подключается к городской сети электроснабжения и водопровода. Для подвоза строительных и топливных материалов используется хорошо развитая сеть городских дорог. Связь осуществляется через телефонную сеть.

Инженерно-геологические изыскания для технико-экономического обоснования строительства участка Люблинской линии от станции Марьино до станции Зябликово проведены институтами Метрогипротранс и Гипротрансмост (в пределах проектируемого мостового перехода через Москву-реку) в 1987 — 1988 гг. Пробурено 110 разведочных скважин глубиной от 15 до 55 м (суммарно более 2,5 тыс. м), выполнен необходимый комплекс полевых и лабораторных исследований грунтов.

В составе фондовых материалов для проектирования привлечены материалы инженерно-геологических изысканий к проекту и рабочей документации, строящегося автодорожного моста, а также материалы изысканий для жилищно-административного строительства вдоль улиц Мусы Джалиля, Ясеневой и Орехового бульвара.

Объём работ и качество материалов изысканий соответствуют требованиям «Инструкции по инженерно-геологическим изысканиям для проектирования и строительства метрополитенов, горных железнодорожных и автодорожных тоннелей» ВСН 190−78 Минтрансстроя.

1.2 Орогидрография

В геологическом строении района принимает участие отложения четвертичной, меловой и юрской систем.

«Проект головной нефтеперекачивающей станции» содержит 84 страницы ...

... С целью обеспечения увеличения поставок нефти на российские НПЗ и на экспорт предусматривается дальнейшее развитие мощности ВСТО (строительство новых НПС). Основные направления деятельности [1 ... обеспечивать Хабаровский край нефтепродуктами, производимыми на нем. В качестве проектируемого объекта в рамках выпускной квалификационной работы выбрана головная нефтеперекачивающая станция участка «ТС ВСТО ...

Четвертичные отложения представлены современными насыпными и аллювиальными грунтами, а также средне-верхнечетвертичными покровными и средне-четвертичными озёрно-ледниковыми, флювиогляциальными и ледниковыми грунтами.

Современные засыпные грунты распространены по всей территории рассматриваемого участка (ПК 0203+92 ПК 0217+75).

Мощность насыпного слоя составляет в долине р. Городни (ПК 0204 ПК 0212) достигает 15 м, а на остальных участках не превышает 2 — 3 м. На участке в составе насыпных преобладают суглинистые грунты.

Современные аллювиальные отложения р. Городни (вместе с останками её надпойменных террас) имеют мощность от 3 до 12 м и представлены сложным чередованием линз слабозаторфованных суглинков, супесей и песков разной крупности. Неровная подошва отложений на отметках от 105,5 до 130,0 м.

Средне-верхнечетвертичные покровные отложения распространены на склоне Теплостанской возвышенности (ПК 0211 ПК 0225), где они залегают с поверхности, либо под небольшим насыпным слоем, имеют мощность до 7 м, подошву на отметках от 141,0 до 168,5 м и представлены оподзоленными суглинками с растительными остатками.

Среднечетвертичные флювиогляциальные и озёрно-ледниковые отложения московской эпохи залегают в этом же районе под покровными суглинками, имеют мощность до 7 м. Подошву на отметках от 134,0 до 163,0 м и представлены мелкими и пылеватыми песками с редкими линзами суглинков и супесей.

Среднечетвертичные ледниковые суглинки днепровской эпохи залегают под московскими песками и увеличиваются в мощности по мере повышения поверхности земли с 3 — 9 м в начале до 10 — 23 м в конце участка. Подошва на отметках от 127,0 до 146,0 м.

Среднечетвертичные озёрно-ледниковые суглинки пиквинской эпохи в виде отдельных останцев небольшой мощности подстилают днепровскую морену.

Меловые отложения распространены только на правобережье р. Городни (ПК 0212 ПК 0217+75), где представлены мелкими и пылеватыми песками с линзами супесей и глин неокомского надъяруса. Мощность 8 — 16 м, подошва на отметках 120,5 — 132,7 м.

Юрские отложения развиты повсеместно. На склоне Теплостанской возвышенности они начинаются нижними слоями волжского яруса — тёмноцветными супесями и суглинками с фосфоритами в подошве, и на отметках от 117,0 м до 124,0 м подстилаются глинами оксфордского яруса. Суммарная мощность юрских отложений не менее 40 м. В долине р. Городни (ПК 0204 ПК 0212) юрские отложения размыты до середины оксфордского яруса (105,5 м абс. высоты).

В районе строительства развиты верховодка и горизонт грунтовых вод.

На период проведения инженерно-геологических изысканий верховодка встречена на правобережье Москвы-реки только в нижней части склона Теплостанской возвышенности, где она приурочена к мелким и пылеватым пескам московской эпохи, выполняющим эрозионные ложбины в суглинках днепровской морены. Максимальная мощность обводнённых песков до 3 м. Воды не агрессивны к бетонам.

Горизонт грунтовых вод по составу водовмещающих грунтов, условиям питания и разгрузки существенно различен.

В долине р. Городни (ПК 0204 ПК 0212) он приурочен к насыпным грунтам и современному аллювию. Грунты имеют существенно глинистый состав и невысокое значение коэффициента фильтрации (3 — 7 м/сутки).

Мощность от 3 до 17 м. Нижним водоупором служат глины оксфордского яруса.

В связи с изменением русла Городни (отвод р. Городни в месте пересечения с линией метрополитена в коллектор), срезкой Братеевского бугра и последующей планировкой долины уровень грунтовых вод поднимется до отметок 125,0 м.

В пределах склона Теплостанской возвышенности горизонт грунтовых вод заключён в неокомских и волжских песках и супесях, залегающих между суглинками днепровской морены и глинами оксфордского яруса. Мощность горизонта увеличивается от долины р. Городни в сторону водораздела с 3 — 10 м до 25 — 28 м. Низкое гипсометричексое положение днепровских суглинков в подножии склона создаёт подпор грунтового потока. Напоры достигают 4 — 6 м. Значения коэффициента фильтрации 3 — 5 м/сутки. Грунтовые воды гидрокарбонатно-сульфатно-кальциево-магниевого и гидрокарбонатно-сульфатно-кальциево-натриевого типов, местами обладают слабой сульфатной агрессивностью к бетонам марки W-4.

1.3 Инженерно-геологические условия строительства

Результаты лабораторных исследований грунтов и данные архивных материалов изысканий для проектирования и строительства автодорожного моста и жилищно-административных зданий по улицам Мусы Джалиля и Ясеневой свидетельствуют о том, что показатели физико-механических свойств основных типов грунтов близки их нормативным значениям, полученным на других участках строительства в Москве, а также приведённым в СНиП 2.02.01−83 «Основания зданий и сооружений». Это даёт возможность применения при проектировании метода инженерно-геологических анологий.

Классификационные показатели использованы при построении гидрогеологических разрезов по участку линии.

Перегонные тоннели будут сооружаться открытым способом в котлованах глубиной до 13 — 14 м.

На участке от станции Борисово до ПК 0210 котлованами в свайном креплении будут вскрываться супесчано-суглинистые слабозаторфованные насыпные и аллювиальные грунты, водоносные с глубиной 2 — 7 м. В основаниях тоннелей встречаются сильносжимаемые глинистые грунты, расчётное давление на которые находится в пределах 1,2 — 1,5 кГс/см ² .

В данных сложных гидрогеологических условиях целесообразно применение свай, организация открытого водоотлива и, как вспомогательного мероприятия, способствующего повышению устойчивости грунтов после отрытия котлована — устройство противофильтрационных завес.

В целях максимально возможного уменьшения создаваемого противофильтрационными завесами барражного эффекта предусматривается выемка глинобетона до уровня сводов сооружений и обратная засыпка чистым песком.

На участке от ПК 0210 до ПК 0213 перегонные тоннели будут сооружаться открытым способом в аналогичных грунтах. Уровень грунтовых вод располагается от 7,0 м выше лотков тоннелей в начале до 4 — 5 м в конце участка. Водопонижение предполагается организовать двухъярусными установками лёгких иглофильтров.

Грунтовые воды обладают слабой сульфатной агрессивностью к бетонам марки W-4.

На участке от ПК 0213 до станции Шипиловская в котлованах, ограждённых «стеной в грунте», будут разрабатываться покровные тугопластичные суглинки, флювиогляциальные мелкие пески и полутвёрдые суглинки днепровской морены. Последние повсеместно будут встречены и в основаниях сооружений. Расчётное давление на грунты основания составляет 2,5 — 3,0 кГс/см ² . Флювиогляциальные пески, заполняющие углубления в кровле моренных суглинков, местами содержат верховодку. Применение несущей «стены в грунте» упрощает их осушение зумпфами с насосами открытого водоотлива.

Станция Шипиловская и пристанционные сооружения будут сооружаться в котловане, ограждённым «стеной в грунте», полутвёрдой консистенции, разделённых маломощным (до 2,5 м) прослоем мелких маловлажных песков. Расчётное давление на грунты основания 3,0 кГс/см ² .

Сооружение насосных камер в районе вестибюлей повлечёт вскрытие меловых мелких водоносных песков. Водопонижение осуществляется установками лёгких иглофильтров.

Грунтовые воды не агрессивны к бетону.

Выводы

Инженерно-геологические условия строительства участка сложные.

Неблагоприятные гидрогеологические условия строительства перегонных тоннелей от станции Борисово до станции Шипиловская требуют применения комплекса мероприятий: водопонижения, открытого водоотлива, устройства ограждающей «стены в грунте» и, в качестве дополнительного средства для повышения устойчивость грунтов — противофильтрационных завес.

Вскрытие зумпфами водотливных установок станции Шипиловская вызывает необходимость организации строительного водопонижения в котлованах.

Показатели физико-механических свойств грунтов

N п/п	Стратигр. индекс	Описание грунтов	Плотн. p, т/м 3	Показ. текуч. J 1 , д.е.	Коэфф. порист.	Модуль деформ. Е, МПа	Удельн. сцепл. С, кПа	Угол внутр. трения, ц, град.	Расчетн. сопрот. R 0 , кПа	Коэффиц. фильтр. К, м/сут.
	t-Q IV	Насыпной грунт	1,60	;	;	;	;	;		;
	a-Q IV	Песок мелкий	1,80	;	0,68					6,40
		Песок крупный	1,73	;	0,64		;
		Супесь	1,89	0,17	0,59					0,20
		Суглинок	1,90	0,55	0,68					0,01
	P R -QII-III	Суглинок	1,89	0,35	0,79					0,01
	gl-Q II D	Суглинок	2,10	0,60	0,55					;
	fgl-Q II O-D	Песок мелкий	2,01	;	0,65					1,80
		Песок крупный	2,04	;	0,60		;			11,5
		Суглинок	2,09	0,42	0,55					;
	K 1 nc	Песок мелкий	2,03	;	0,60					2,0
	J 3 v	Суглинок	2,03	0,69	1,20					0,01
	J 3 ox	Глина	1,65	0,16	1,42					0,001

2. Организация строительства

2.1 Введение

В связи с необходимостью выполнения большого числа взаимосвязанных работ и операций при строительстве стройка должна быть обеспечена комплексным рабочим проектом организации строительства, позволяющим определить оптимальную технологическую направленность производственных процессов с увязкой всех строительных, проходческих и монтажных работ. Это дает возможность динамично, на протяжении всего срока строительства вносить необходимые коррективы в первоначально принятые решения. В основу организации строительства положены следующие принципы:

1. поточная организация строительства;

2. рациональное использование рабочей силы и оборудования;

3. соблюдение ТБ и требований охраны труда.

На продолжительность строительства влияют очень многие факторы, такие как правильные и полные геологические изыскания, своевременная обеспеченность техникой и материалами и подбор квалифицированных кадров. Принимая во внимание весь этот перечень факторов, необходимо уложиться в нормальные сроки строительства, так как увеличение времени строительства связывает материальные и трудовые ресурсы.

2.2 Строительная площадка

Строительная площадка расположена на пересечении улиц Шипиловская и Мусы Джалиля. Расположение станции выбрано с учётом основных пассажирообразующих пунктов, перспективы развития городской застройки, расположения подземных коммуникаций, инженерно-геологических условий строительства и требований по охране окружающей среды.

Зелёные насаждения ценных пород деревьев и кустарников на участке практически отсутствуют. Сток поверхностных вод осуществляется в ближайшую водосточную сеть. Возводимые сооружения закладываются выше уровня существующих коммуникаций, и поэтому надобность в специальных охранных мероприятиях отсутствует.

Геометрические размеры строительной площадки в плане составляют 150 м на 90 м. Соответственно, её общая площадь составляет 13 500 м ² .

Строительная площадка функционирует в течение всего периода строительства. На ней размещаются необходимые технологические и производственно-бытовые здания и сооружения:

• здание административно-бытового комбината (АБК);
• склад горюче-смазочных материалов (ГСМ);
• арматурный цех;
• механические мастерские;
• электроцех;
• трансформаторная подстанция;
• прорабская;
• склад железобетонных изделий;
• диспетчерская и т. д.

По периметру площадка ограждена железобетонным забором: в основании находятся сборные бетонные блоки ФБС 24.4.6-т; ограждением служит профнастил Н75−750−08, закреплённый на стойках — стальных трубах Ш 58×4. По периметру площадки на заборе находятся красные сигнальные фонари, закреплённые на стойках через 9,6 м (4 секции забора).

На территорию площадки ведут два прохода для машин (один — въезд, другой, соответственно выезд), въезд на стройплощадку со стороны Шипиловской улицы. Движение автомашин организовано по кругу с телег, чтобы предотвратить встречное движение (в целях безопасности и возможности более быстрого перемещения) и сэкономить пространство площадки на отведение места для разворота транспорта. Ширина временных автодорог 4,75 м, которые выполняются из сборных (отбракованных) железобетонных плит ПД-2 длинной 3 м, шириной 1,75 м и толщиной 0,15 м).

Плиты с помощью автокрана укладываются на спланированный грунт.

Через дорогу от площадки ведется разработка котлована шириной 37−45 м и глубиной 12 м. Крепление котлована с помощью стены в грунте. Монтаж станционных конструкций ведется с помощью козлового крана ККТС-20 на рельсовом ходу. Вход в котлован устроен со стороны внутриплощадочной дороги и представляет из себя маленькую забетонированную площадку и лестницу.

В связи с фактической невозможностью вести монтаж конструкций станционного комплекса полностью «с колёс» на строительной площадке предусматривается отведение площадок под складирование строительных материалов (железобетонных блоков, арматурных сеток и каркасов и т. д. ).

Складирование материалов, использование или монтаж которых будет вестись в первую очередь, производится в рабочей зоне козлового крана. Материалы, доставка которых на площадку значительно опережает время их монтажа, целесообразно складировать отдельно.

Складирование организовано штабелями с оставлением между ними зазоров не менее 0,8 м. В целях лучшей организации работ в один штабель укладываются изделия только одного вида. Расположение блоков и других материалов выбирают таким, чтобы их маркировка была обращена в сторону проходов и проездов. Для сохранности складируемых элементов их прокладывают деревянными брусками.

Для электроснабжения строительства выполняется отдельная кабельная сеть напряжением 10 кВ. Эта сеть подключается к ближайшей районной подстанции Мосэнерго. Для обеспечения районных переключений и защиты кабельной сети строительства на её вводах от подстанции Мосэнерго устанавливаются на строительной площадке наружные устройства КРУ4−10. Напряжение на стройплощадке принято 380 В. У КТПН и в водосборниках подземных выработок устанавливаются контуры заземления, к которым присоединяются контуры заземления стройплощадки.

Для освещения площадки используются галогеновые прожекторы типа ИО 04−500−002.

Мероприятия и работы по охране окружающей среды ведутся в соответствии с соответствующими главами СНиП 301−85 и СНиП 3.02.01−87.

Складирование строительного мусора и прочих отходов осуществляется в специально предусмотренном контейнере с последующим его вывозом в установленные места. Мойка колёс выезжающих со строительной площадки автомашин осуществляется в предусмотренном для этого месте вблизи выезда с площадки.

После окончания строительных работ территория строительства очищается от строительного мусора, а её благоустройство осуществляется в полном объёме с восстановлением всех нарушенных зелёных насаждений.

2.3 Подготовительный период

перегонный тоннель строительство геологический Подготовительным периодом называется срок, в течение которого производят все строительно-монтажные работы, обеспечивающие нормальное ведение работ по строительству станции в основной период строительства.

До начала основного строительства выполняется комплекс подготовительных (внешнеи внутриплощадочных) работ, включающий:

1) ограждение строительной площадки;

2) переустройство (перекладку или подвеску) подземных коммуникаций;

3) подводку к строительной площадке от городских источников сетей электроснабжения, водопровода, тепла, связи, водостока, канализации;

4) сооружение подъездных путей к строительной площадке и дорог на её территории (для автотранспорта).

5) в подготовительный период производят сборку, опробование и наладку строительных машин и механизированных установок, подготовку монтажных и такелажных приспособлений, используемых в основном периоде строительства.

Важное значение имеет выполнение работ нулевого цикла. Нулевым циклом называется комплекс строительных и монтажных работ ниже условной нулевой отметки поверхности. В работы нулевого цикла входят: земляные работы по отрывке траншей и котлованов, устройство фундаментов под постоянные и временные здания и сооружения, прокладка подземных коммуникаций.

В подготовительный период имеет место следующий порядок производства работ:

1. Перед началом строительства на территории будущей стройплощадки производится срезка и штабелёвка растительного слоя грунта и, его сохранением для последующего благоустройства стройплощадки после окончания строительства.

2. Ограждение строительной площадки забором.

3. Следующий вид работ — планировка площадки. По её окончании осуществляется геодезическая привязка и разбивка осей зданий и сооружений.

4. После установки обносок, фиксации основных точек зданий и сооружений производится работы по освещению стройплощадки.

5. После этого разрабатывают траншеи для подземных коммуникаций и прокладывают сами коммуникации. Одновременно с этим устраиваются внутриплощадочные дороги (с временным покрытием).

6. Создание общеплощадочного складского хозяйства.

7. Далее производится отрывка котлованов под сооружения, идёт строительство их подземной части и их гидроизоляции [https:// , 13].

8. Завершаются работы возведением наземной части зданий и сооружений.

9. Оборудование стройплощадки противопожарным инвентарем, схемами движения транспорта.

2.4 Электроснабжение и освещение строительной площадки

Электроснабжение в течение всего времени строительства осуществляется от существующих городских линий электропередачи. На стройплощадке сооружается временная электроподстанция и прокладываются временные электролинии к объектам строительства. По мере освоения стройплощадки переключаются на ближайшую районную подстанцию.

Расчет мощности временной электроподстанции производится по установленной мощности одновременно работающих механизмов с электродвигателями в момент наибольшего развития строительно-монтажных работ:

• где 865 кВт — установленная мощность потребителей напряжения, кВт (см. таблицу);
• K — коэффициент спроса, равный 0,8.

Определяем мощность трансформаторов:

• где Q — реактивная мощность потребителей, кВт;
• где ц — коэффициент мощности, ц = 0,75;

тогда Таблица потребителей электроэнергии

Потребитель	Общая мощность, кВт
Осветительная сеть
Глинистое хозяйство
Сварочный пост
Административно-бытовой комбинат
Прочие

Одним из важнейших вопросов организации стройплощадки является её освещение.

Осветительная сеть выполняется из проводов, подвешенных на деревянных или железобетонных опорах. Для освещения используются светильники наружного освещения, устанавливаемые на опорах, а также прожекторы, устанавливаемые на зданиях.

Средняя освещенность площадки должна быть не менее 5 — 10 люкс (лк) на 1 м ² территории.

Количество светильников N, необходимое для освещения территорий, определяется исходя из средней освещённости по формуле:

где К ₁ — коэффициент потерь светового потока по сторонам, К ₁ = 1,15 — 1,5 = 1,2;

К ₂ — коэффициент запаса, учитывающий потерю света от загрязнения стекла ламп и прожекторов, К ₂ = 1,2 — 1,5 = 1,2;

S — освещаемая площадь; S = 13 500 м² ;

E _ср — принятая средняя освещённость, Е _ср = 5 лк/м² ;

F _пр — световой поток светильников, 12 100 лм.

Для галогеновых прожекторов ИО 04−500−02 на каждый 1 Вт мощности приходится 24,2 лм. Следовательно, для 500-ватного прожектора световой поток равняется 12 100 лм. Найдём общее количество светильников:

Для стройплощадки площадью 13 500 м ² — 4 галогеновых прожекторов ИО 04−500−02.

Правильный выбор освещённости обеспечивает увеличение производительности труда и высокий уровень техники безопасности на стройплощадке.

Высота подвески светильников находится по формуле:

где Еmin — минимальное горизонтальное освещение, Еmin = 1 лк.

2.5 Снабжение строительства теплом для обогрева зданий

Расход тепла на обогрев здания АБК:

где V _н — объём здания по наружному размеру, V _н = 3750 м³ ;

q _о — удельная тепловая характеристика здания, Вт (м³

• K), q _в = 0,9;

t _нар — расчетная температура наружного воздуха, t _нар = — 28;

t _вн — температура внутри помещения, t _вн =18;

• б — коэффициент, учитывающий климатические условия, =1;

q _в — удельная тепловая характеристика для вентиляции здания, Вт (м³

• K), q _в = 0,9;

2.6 Водоснабжение строительства

При строительстве станции вода расходуется на производственные, санитарно-бытовые и противопожарные цели. Для водоснабжения стройплощадки применяется смешанная система водоснабжения, состоящая из постоянных внешних подводящих и временных разводящих сетей.

Перед началом строительства водопровода производится подсчет необходимого для обеспечения строительной площадки количества воды. Расход воды на производственные, санитарно-бытовые и противопожарные нужды определяется как сумма расходов по отдельным потребителям.

Ориентировочные расходы воды на производственные нужды приведены в таблице:

Наименование потребителя	Удельный расход воды, q л	Производительность (объём) работ, Ф
Приготовление 1 м 3 бетонной смеси		20 м 3 /сут
Приготовление 1 м 3 глинистого раствора		20 м 3 /сут
Заправка, питание, промывка одной автомашины: — грузовой — легковой
Экскаваторы (краны) с двигателем внутреннего сгорания в сутки
Механические мастерские на 1 станок
Слесарно-механичесике мастерские
Столярные мастерские

Водоснабжение строительства предусмотрено от городских водопроводных сетей. Расход воды на производственные нужды (л/с) определяется по формуле:

л/с

где Ф — суточная производительность механизмов, установок или объем производимых работ данного вида (см. таблицу);

• q — норма расхода воды, q = 1810;

k _z — коэффициент неравномерности потребления воды в течение смены;

1,2 — коэффициент на неучтенные потребности;

• n — число часов работы механизмов (установок), n = 18.

Наименование потребителя	Коэффициент k z
Производство строительных работ
Строительные и транспортные машины
Силовые установки	1,1
Производственные предприятия	1,25
Бытовые расходы на строительной площадке	2,7

Расход воды на санитарно-бытовые нужды определяют по формуле:

• где q — средняя норма расхода воды на человека, q = 40 л;
• N — число работающих (определяется в разделе «Экономическая часть»), N = 90;
• Kz — коэффициент характера расхода воды, Kz = 2,7;
• n — часы работы, n = 18.

Ориентировочный расход воды на бытовые нужды

Наименование потребителя	Средний расход воды, л
Столовая на одного посетителя	10−15
Вода в душе на 1 моющегося	20−30

Расчетный секундный противопожарный расход q _пож ориентировочно принимают: для строительных площадок до 30 га — 10 л/с, на каждые дополнительные 5 га — по 5 л/с. Так как у нас строительная площадка меньше 30 га то принимаем 10 л/с.

Максимальный расход воды q _макс на строительстве устанавливают для 2-ух случаев:

1) если q _пр + q_хоз < 2q_пож , то q_макс = q_пож + 0,5(q_пр + q_хоз );

2) если q _пр + q_хоз ? 2q_пож , то q_макс = q_пр + q_хоз ;

P _пр + P_б = 0,31 + 0,15 = 0,47 л/с < 2

• 10 = 20 л/с;

значит q _макс = 10 + 0,5

• (0,31 + 0,15) = 10,24 л/с.

Все строительные и монтажные работы по устройству водопровода, а также опробование и сдачу магистралей и сетей осуществляют в соответствии с нормами СНиП 3.05.04−85

2.7 Архитектурно-строительные решения

Административно-бытовой корпус представляет собой трёхэтажное кирпичное здание с каркасом из монолитных железобетонных элементов. Относительная отметка заложения подвала — 2,950 м. За относительную отметку 0,000 принят уровень пола первого этажа. Относительная отметка пола второго этажа 3,350 м, третьего — 6,730 м, крыши здания — 9,840 м. В плане АБК представляет собой правильный прямоугольник размерами 24×12 м. Площадь застройки 288 м ² .

ГОСТ 23 275–85

Стены подвала запроектированы из сборных бетонных блоков ФБС 24.6.6-т (ГОСТ 13 579−78*) по сборным железобетонным плитам ФЛ 20.24−3 (P = 4 т) на цементно-песчаном растворе М 100 с перевязкой швов через каждые 300 мм. Фундаментные блоки выкладываются на выровненную песчаную подготовку толщиной 50 мм с равномерным уплотнением. Места, некратные размерам блоков, заделываются бетоном класса В 7,5. Вертикальную гидроизоляцию выполнять обмазочной горячим битумом за 2 раза. Горизонтальную гидроизоляцию стен выполнять 2 слоями гидроизола на битумной мастике. Обратная засыпка пазух фундаментов выполняется чистым талым грунтом с трамбованием.

Наружные стены здания — кирпичные облегчённой кладки из керамического пустотелого кирпича КП-0/100/15.

ГОСТ 530–95

Межэтажные перекрытия — монолитные железобетонные плиты покрытия, уложенные с помощью опалубки (опалубочный стол).

Кровля здания — рулонная плоская с внутренним водостоком. Кровля состоит из сборных железобетонных плит покрытия толщиной 220 мм, 1 слоя пароизоляции (филизол марки «Н»), слоя утеплителя, керамзита для создания уклонов и двухслойной гидроизоляции из наплавляемого филизола марок «Н» и «В» на стяжке из цементно-песчаного раствора М 100.

Оконные блоки — пластиковые с тройным остеклением. Наружные двери — пластиковые, внутренние — деревянные (ГОСТ 6629−88).

2.8 Технологический расчет при строительстве административно-бытового здания

перегонный тоннель строительство геологический

Выбор

Земляные работы на поверхности комплекса подземного сооружения производятся комплексно-механизированным способом, в соответствии со СНиП III-8−76. Их выполнение производится в начале строительства, когда на площадке отсутствуют здания и сооружения, что способствует выбору наиболее рациональной организации земляных работ, осуществлению наиболее оптимального баланса грунтовых масс, сокращает расстояния перемещения грунта, повышает эффективность работы оборудования и транспортных средств.

Земляные работы производятся только после проведения подготовительных работ: определения постоянных и временных отвалов, очистки территории от деревьев и кустарников, переноса существующих коммуникаций, снятия и складирования природного слоя почвы, выполнения геодезических и разбивочных работ по выносу в натуру проектируемых сооружений.

Выбор типа землеройных машин и механизмов в каждом конкретном случае зависит от объема работ, срока их выполнения, рельефа местности, размеров выемки или насыпи, условий перемещения или выгрузки грунта и т. д.

Экскаваторы находят на строительстве наибольшее применение. При проектировании работы экскаваторов и выборе их необходимо, прежде всего, рассчитать экскаваторный забой. Экскаваторным забоем называется рабочая зона экскаватора, включающая его рабочее место, часть массива грунта, отрываемого с одной стоянки, площадку для укладки грунта или место для стоянки или маневрирования транспортных средств.

Различают два вида забоев:

• лобовой (торцевой) — выемку разрабатывают на полную ширину;
• боковой — полная ширина, выемка получается путем последовательной разработки ряда, проходки.

Размеры забоя (ширина и глубина) зависят от:

• рабочих параметров принятого типа экскаватора;
• расположения и габаритов подъездных путей;
• типа применяемых транспортных средств;
• категории и влажности грунта.

Принимаем одноковшовый экскаватор с прямой лопатой Э-303. Его технические характеристики:

• ёмкость ковша — 0,3 м ³ ;

• наибольший радиус резания — 5,9 м;
• наибольшая высота разгрузки — 4,0 м;
• наибольший радиус разгрузки — 5,4 м;
• высота разгрузки при наибольшем радиусе разгрузки — 2,66 м;
• наибольшая высота резания — 5,96 м;
• наибольший радиус резания на уровне стоянки — 3 м;
• вес экскаватора — 9,62 т;
• среднее давление на грунт — 0,55 кг/см ² ;

• усилие на блоке ковша 6000 кг;
• продолжительность цикла при угле поворота 90 ⁰ и работе в отвал — 15 сек;

• Найдём длину рабочей передвижки — расстояние между двумя последовательными стоянками экскаваторами. Для прямой лопаты:

L _п = R_р — R_ст = 5,9 — 3 = 2,9 м, где R_р — наибольший радиус резания;

R _ст — наибольший радиус резания на уровне стоянки.

Определим ширину забоя поверху (в данном случае — лобовой забой, прямая лопата, транспортные средства и экскаватор располагаются на одном уровне):

= = 15,65 м.

Наибольшая глубина забоя при разработке выемок прямой лопатой не должна превышать высоты резания H _р = 5,96 — что достаточно в нашем случае.

Выбор и определение количества

Транспортирование разрабатываемого экскаваторами грунта может осуществляться с помощью автосамосвалов, тракторов с прицепами, железнодорожного транспорта широкой и узкой колеи, конвейеров и гидротранспорта. Окончательно принять тот или иной тип транспорта можно только после тщательного расчета. Необходимо, чтобы количество и ёмкость транспортных средств соответствовали производительности экскаватора и ёмкости его ковша, скорость транспортирования была максимальной, погрузка — непрерывной.

Количество транспортных средств определяют из условий непрерывной погрузки:

;

t _п — расчетное производительность погрузки;

;

;

• n — (табл.) количество циклов черпания в 1мин при рабочем оборудовании, n = 3;

M — количество ковшей грунта, загружаемого в кузов:

;

• объемный вес грунта, = 1,6 — 1,9 т/м ³ ;

• Q — грузоподъемность транспортного средства, Q = 6 т;

q — геометрическая емкость ковша, q = 0,3 м ³ ;

К ₁ — коэффициент перехода от объема разрыхленного грунта к объему плотного грунта:

;

К _n — коэффициент наполнения, принимается по таблице (песок влажный, прямая лопата), К_n = 0,9 — 0,92;

К _р — коэффициент разрыхления грунта (песок средний) К_р = 1,14 — 1,2.

Так как ёмкость ковша экскаватора 0,3 м ³ принимаем автомобиль самосвал МАЗ-5549 грузоподъемностью 6 т.

Определяем расчетную продолжительность пробега, приняв среднюю скорость движения V _ср = 30 км/ч = 0,5 км/мин при L = 0,5 км.

мин.

Определяем расчетную продолжительность разгрузки. По данным практики, принимаем ее равной 0,35 мин.

Определяем продолжительность маневрирования самосвала. По данным практики, принимаем t _м = 0,5 мин.

Определяем потребное количество самосвалов:

самосвалов.

Производитель ность одноковшового экскаватора

Сменная производительность:

Ц = T 60 q n K ₁ K_в (м³ ) = 7600,330,790,68 = 200 м³ /смену.

Т — продолжительность смены 7 часов;

q — геометрическая емкость ковша, q = 0,3 м ³ ;

K ₁ = K_н /К_р — коэффициент наполнения ковша разрыхленным грунтом в плотном теле.

Величина коэффициента использования (K _в ) сменного времени зависит от потерь на передвижения экскаватора, условий подачи транспортных средств и т. п. К_в обычно принимают равным (в лобовом забое) 0,68.

К _н — коэффициент наполнения, принимается по таблице (песок влажный, прямая лопата) К_n = 0,9 — 0,92;

К _р — коэффициент разрыхления грунта (песок средний) К_р = 1,14 — 1,2.

Монтажные

При выборе монтажного крана необходимо учитывать возможность установки этим краном самого тяжелого конструктивного элемента в наиболее высокую и отдаленную точку монтируемого здания или сооружения; перемещения монтажного крана без его демонтажа от одного объекта к другому; методы монтаж; вид сооружения и условия его сооружения; обеспечение хорошей видимости рабочего места.

Выбор монтажного крана целесообразно начинать с определения показателя монтажного веса. Этот показатель характеризует равновесность сборных элементов здания или сооружения. Чем меньше количество типов и типоразмеров конструкций в сооружении и ближе их весовые характеристики, тем полнее используется кран по грузоподъемности и другим параметрам.

Кран подбирают по наибольшей массе элемента конструкции. Мелкие элементы целесообразно укрупнять (пакетировать) до уровня весовой характеристики наибольшего элемента. Если нельзя добиться укрупнения элементов, то применяют несколько кранов разной грузоподъемности: для легких и тяжелых элементов. Показатель монтажного веса К определяется как отношение усредненной массы элемента Q _ср к максимальной массе Q_нб элемента в этой группе.

Наименование элементов	Монтажная масса 1-го элемента, т	Количество элементов в здании, шт.	Общая масса элементов, т
сборные железобетонные плиты ФЛ 20.24−3
сборные бетонные блоки ФБС 24.6.6-т
опалубка для колонн (1 каркас)	0,2
опалубка для перекрытий (1 секция)	0,3		21,6
инвентарные подмости (1 секция)	0,2		7,2
Итого:			391,8
Усреднённая масса элемента	1,4

Q _ср (средняя масса элемента) равна 391,8/273 = 1,4.

Тогда К = 1,49/4 = 0,36. Такое значение К позволяет обойтись одним краном. Примем пневмоколёсный кран КС-5363 (характеристики крана на рис.).

Грузоподъемность крана

Q = Q _э + g_тп + g_к + g_м (т) = 4 + 0,1 + 0,1 + 0,1 = 4,3 т

g _м — масса навесных монтажных приспособлений;

g _к — масса конструкций усиления;

g _тп — масса такелажного приспособления;

Q _э — наибольшая масса поднимаемого элемента, 4 т.

Минимальная н еобходимая высота подъема крюка

H _кр = h_о + h_э + h_з + h_с + h_п = 10 + 0,6 + 1 + 2 + 1,5 = 15,1 м.

где h _о — превышение опоры монтируемого элемента над уровнем стоянки монтажного крана, м;

h _э — высота монтируемого элемента, м;

h _з — запас по высоте, необходимой для заводки элемента над местом установки или переноса через ранее установленные элементы, м;

h _с — высота строповки, м;

h _п — высота полиспаста в стянутом состоянии, м.

Минимальный вылет стрелы

Определяем по формуле:

м.

Здесь d =0,5 м; e = 0,2 м; b/2 = 1,5/2=0,75.

Максимальн ая длина стрелы

м.

Для монтажа конструкций станционного комплекса и перегонных тоннелей используется козловой кран ККТС-20.

Характеристики ККТС — 20

максимальная грузоподъёмность, т
высота подъёма крюка от уровня головки рельс, м
глубина опускания крюка ниже уровня головки рельс, м

Козловой кран ККТС-20

Пневмоколёсный кран КС-5363

Таблица характеристик крана КС-5363

3. Технология строительства перегонного тоннеля

3.1 Общие сведения о способах строительства

Линии метрополитена располагают чаще всего ниже земной поверхности. Различают два вида подземного заложения тоннелей — мелкое и глубокое. Глубина заложения тоннелей метрополитена назначается исходя из существующей застройки и планировки города, ширины городских проездов, расположения подземных коммуникаций, а также топографических, геологических и гидрогеологических условий строительства.

При сооружении линий метрополитенов мелкого заложения, главным образом для городских магистралей, применяют открытый способ работ, имеющий несколько разновидностей. Открытым способом на линиях мелкого заложения сооружают перегонные тоннели (однопутные или двухпутные), станции, раструбы камеры съездов, тупики и все притоннельные и пристанционные сооружения (вентиляционные камеры и канаты, перекачки, совмещённые тягово-понизительные подстанции и др.).

При сооружении тоннелей открытым способом могут быть применены три способа работ — котлованный, траншейный и щитовой.

Котлованным принято называть такой способ работ, при котором возводимое сооружение опирается на дно предварительно разработанного котлована, после чего котлован засыпают.

Траншейный способ применяют в тех случаях, когда линия мелкого заложения проходит под сравнительно узкой улицей или вблизи от зданий и когда время перерыва движения городского должно быть максимально сокращено. Этот способ заключается в том, что в первую очередь сооружают стены тоннеля в узких траншеях, а затем вскрывают поверхность на всю ширину и на небольшую глубину и быстро сооружают перекрытие, опирающееся на готовые стены. Остальное ядро выбирают позже под защитой перекрытия.

Щитовой способ предназначается для сооружения перегонных тоннелей мелко заложенных линий с цельносекционной обделкой при помощи комплекса оборудования, состоящего из проходческого щита прямоугольного сечения, технологической платформы, механизмов для выемки грунта и козлового крана.

3.2 Котлованный способ

Котлованным принято называть способ работ, при котором конструкцию подземного сооружения возводят в предварительно вскрытом на полную глубину котловане. После монтажа конструкции подземного сооружения и устройства гидроизоляции осуществляют обратную засыпку котлована и восстанавливают дорожное покрытие или благоустраивают поверхность земли.

Форма и размеры котлованов в плане и их глубина зависят от формы и габаритов подземного сооружения, особенностей городской застройки и инженерно-геологических условий.

В зависимости от вышеназванных условий стены котлованов могут быть с естественными откосами , вертикальными стенами и комбинированными.

Котлованы с естественными откосами применяют в устойчивых грунтах при наличии достаточно свободной городской территории (на незастроенном или малозастроенном участке города или на очень широких улицах).

Широкий котлован выгодно отрывать с откосами, чтобы избежать большого расхода материалов на крепление стен. Крутизна склонов котлована определяется его глубиной и физико-механическими свойствами грунтов.

Котлованы с вертикальными стенами применяют при невозможности устройства котлованов с естественными откосами. Чаще всего такую конструкцию котлованов используют при строительстве подземных сооружений вблизи зданий в условиях плотной городской застройки.

Если позволяет планировка территории, то стены котлованов могут быть комбинированными. Комбинированные стены применяют для частичной разгрузки откосов и в том случае, если грунты по глубине котлована неоднородны. Такие конструкции позволяют уменьшить материалоемкость крепи котлованов.

Для крепления вертикальных стен котлованов, разрабатываемых в грунтах с естественной влажностью, чаще всего применяют металлические сваи. В качестве свай используют стальные балки двутаврового сечения № 30 — № 60 или трубы диаметром 200 — 400 мм. Кроме того, в качестве свай могут быть использованы железобетонные или бетонные (буронабивные) сваи.

Наиболее распространено временное крепление вертикальных стен котлована металлическими сваями. Металлические сваи забивают на глубину 3 — 5 м ниже основания конструкции тоннеля и погружают вдоль котлована или траншеи на расстоянии 1 — 1,5 м одна от другой. Профиль двутавровых балок зависит от ширины и глубины котлована и числа рядов расстрелов между ними. Наибольшее распространение имеют двутавры № 40 — 55.

Металлические сваи забивают молотами, вибропогружателями, дизель-молотами. Вибропогружателями и вибромолотами обычно оснащают краны-экскаваторы, имеющие большую маневренность. Реже в качестве базовой машины применяют копровые установки. Молот для забивки свай выбирают по методике, изложенной в СНиП III-9−74 «Основания и фундаменты». В данном случае — копровой установкой КО-16. Если расчётная длина свай превышает стандартную, их выполняют сварными из нескольких стандартных секций.

По мере разработки котлована между сваями за полки двутавров закладывают доски — забирки (толщиной 5 — 7 см), передающие боковое давление грунта на сваи. Их закрепляют клиньями и рейками, загоняемыми между доской и полками двутавров. Для придания устойчивости сваи распирают в зависимости от глубины котлована и интенсивности бокового давления одним, двумя или тремя рядами расстрелов.

Применяют расстрелы металлические различных сечений: швеллерные, состоящие из швеллеров № 30 или № 40 с накладками из стальных листов через 0,8 — 1,2 м; трубчатые диаметром 15 — 20 см или и редких случаях в виде сквозных ферм.

Для равномерного распределения усилий в местах опирания расстрелов к сваям прикрепляют продольные пояса из швеллеров № 24 или № 26.

На одном или двух концах расстрел имеет выдвижные части длиной 1,7 м из двух швеллеров, которые служат для раскрепления его на сваи посредством металлических клиньев и вкладышей. Боковое давление грунта, воспринимаемое промежуточными сваями, передается на подкосы, имеющиеся по концам расстрелов. Расстояние между расстрелами в продольном направлении составляет обычно 3,6 — 4,5 м, но может быть увеличено до 10 м при условии усиления продольных поясов.

Устройство котлованов с применением временной крепи включает следующие технологические операции: подготовительные работы, забивку свай, разработку грунта, планировку дна котлована, устройство бетонной подготовки, гидроизоляцию лотка, монтаж обделки, гидроизоляцию стен и перекрытия, обратную засыпку конструкции и планировку, извлечение свай.

Различают параллельную и последовательную схемы осуществления работ (в зависимости от последовательности выполнения технологических операций).

В первом случае одновременно выполняют все технологические операции на различных участках. Такая схема организации работ возможна, если подземный объект имеет длину более 100 — 150 м.

Во втором случае каждую технологическую операцию выполняют после завершения предыдущей на всей длине объекта. Такую схему организации работ применяют при строительстве сравнительно коротких подземных объектов (менее 100 — 150 м) или при невозможности раскрытия широкого фронта работ.

При последовательной схеме ведения работ сокращается длина технологического участка, уменьшается потребность в рабочей силе, однако несколько замедляется скорость строительства.

В нашем случае применяем параллельную схему осуществления работ. Независимо от организации работ основные технологические операции выполняют аналогичным образом.

При строительстве подземных сооружений в городских условиях к подготовительным работам относят: перекладку подземных коммуникаций, мероприятия по обеспечению сохранности зданий, фундаменты которых расположены в зоне обрушения котлована, устройство водоотводных канав или отвалообразований, предохраняющих котлован от затопления ливневыми дождями или талыми водами. Для установки свайного ограждения вдоль бровок будущего котлована вскрывают контрольные траншеи глубиной до 1,5 — 2 м и шириной 0,5 — 0,8 м для уточнения мест расположения подземных городских коммуникаций.

Расстояние от места забивки свай до расположения действующих коммуникаций (газопровод, водопровод, канализация и т. д. ) должно составлять не менее 3 м, а в зимний период — не менее 5 м.

При значительном (на 1 м и более) сезонном промерзании грунта целесообразно перед забивкой свай предусмотреть бурение лидерных скважин на глубину промерзания.

В некоторых случаях во избежание шума и вибрации, сопровождающих забивку свай, их устанавливают в заранее пробуренные скважины, закрепляя в донной части (до уровня дна котлована) бетоном. Пространство между стенками скважины и сваей засыпают песком.

При устройстве котлована с вертикальными стенами его ширину принимают на 0,3 — 0,5 м больше ширины возводимого сооружения на случай отклонения свай при забивке (погружении) и для того, чтобы при их извлечении не повредить обделку тоннеля. При сборной обделке полное уширение котлована может доходить до 2,2 — 2,4 м по условию устройства гидроизоляции.