Способ сооружения новых перегонных тоннелей, соединяющих две соседние станции метрополитена глубокого заложения после катастрофы с затоплением старых тоннелей

 

Изобретение относится к области тоннелестроения и может быть использовано при необходимости сооружения новых перегонных тоннелей на старой линии метрополитена, разорванной надвое. Согласно первому варианту способ сооружения новых перегонных тоннелей, соединяющих две соседние станции метрополитена глубокого заложения после катастрофы с затоплением старых тоннелей, включает встречное против обычного попутного примыкание новых перегонных тоннелей ко второй станции, применение нормативных стрелочных переводов для приема и отправления поездов ко второй станции, увязывающих встречное движение поездов действующих перегонных тоннелей второй станции со стороны эксплуатируемого отрезанного участка линии метрополитена, оборот поездов на второй станции, обратный направлению прибытия, исключающий какие-либо неудобства для пассажиров, удлинение новых перегонных тоннелей в плане по направлению старых перед началом их поворота ко второй станции, сохраняющее возможность подъема к ней при пересечении тальвега размыва снизу практически в том же разведенном створе старых тоннелей. Способ включает также двухмаршевые, минимально необходимые по длине спуски по левому железнодорожному пути от второй станции к тальвегу размыва и подъемы по правому железнодорожному пути от тальвега размыва ко второй станции с промежуточным оборотом поездов на горизонтальной площадке между первым и вторым маршами. Технический результат заключается в расположении новых перегонных тоннелей в плотных однородных водонепроницаемых протерозойских глинах - наилучшей среде для механизированной скоростной проходки обычными щитами на всем их протяжении между станциями. Такая среда - наилучшая и для их эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Область техники Способ сооружения новых перегонных тоннелей, соединяющих две соседние станции метрополитена глубокого заложения после катастрофы с затоплением старых тоннелей, относится к строительству метрополитенов, а непосредственно к необходимости сооружения новых перегонных тоннелей на старой линии метрополитена, разорванной надвое.

До сих пор этот разрыв называли и называют аварией. Аварию, однако, можно ликвидировать с восстановлением нарушенных и использованием сохраняющихся сооружений. На сейчас совершенно ясно, что восстановление старых перегонных тоннелей не только невозможно, но более того, любая возможная проходка новых тоннелей потребует дополнительных строительных работ у этих двух станций.

2. Уровень техники Как было отмечено выше, заявителю неизвестны налоги изобретения по п. 1.

Известно, что на основании разработок института Ленметрогипротранс принят вариант строительства новых тоннелей, опять-таки в том же размыве по соседству со старыми, но с проходкой новых тоннелей щитами с закрытой грудью забоя итальянской фирмы.

Сборная железобетонная обделка этих тоннелей будет уплотнена в продольных и поперечных швах ее колец до полной герметизации швов резиновыми прокладками, срок службы которых по гарантии фирмы 100 лет. По истечении этого срока потребуется снова затопить эти тоннели и сооружать точно такие же новые, если это не случится много раньше.

Основная задача изобретения по п. 1 - указать на возможность сооружения перегонных тоннелей и в новых, крайне усложненных условиях на всем протяжении в среде плотных однородных протерозойских глин обычными механизированными щитами. При этом будут выдержаны самые оптимальные условия и для строительства, и для их эксплуатации, что характерно практически для всей сети метрополитена Петербурга.

3. Сущность изобретения В описании и формуле изобретения присутствуют понятия "старые" и "новые" перегонные тоннели.

Первое - опирается на имеющиеся рабочие чертежи, по которым были выполнены станции и перегонные тоннели в плане и продольном профиле. Совмещение новых перегонных тоннелей со старыми в плане, т.е. совмещение их продольных осей в одной вертикальной плоскости, позволяет судить и об инженерно-геологических условиях, уже определенных ранее с высокой точностью. Кроме того, нормативная крутизна уклонов продольного профиля от нуля до максимума для ж. д. путей в тоннелях такова, что отвечающие им в этих пределах любые наклонные линии в проекции с вертикальной плоскости на горизонтальную (гипотенузы и катеты), по малости углов наклона к ней, практически равны между собой, как равны тангенсы и синусы этих углов. Это позволяет точно привязывать новые перегонные тоннели в плане и продольном профиле к старым рабочим чертежам. При этом на прилагаемых чертежах продольного профиля вертикальный масштаб, по сравнению с горизонтальным, увеличен, как обычно, в десять раз, чтобы их можно было прочитать.

Так как подход новых перегонных тоннелей ко второй станции снизу, из-под размыва обычным способом, исключен огибающим ее справа и слева глубоким размывов, единственным решением остается примыкание этих тоннелей со стороны, противоположной размыву. Для этого необходимы, во-первых, - возможность подъема новых тоннелей ко второй станции вдоль борта размыва, не задевая его до начала поворота к станции, а во-вторых, - возможность приема и отправления поездов с необычным оборотом в обратную сторону после прибытия и стоянки на станции.

Первая возможность, в известной мере, обеспечивается совмещением в плане продольных осей новых и старых перегонных тоннелей на их прямом участке между концом круговой кривой за первой станцией и началом кривой перед второй станцией, у самого размыва, с продлением второй станции.

Вторая возможность обеспечивается сооружением на обоих ж.д. путях перед посадочной платформой второй станции камер съездов и укладкой в них нормативных стрелочных переводов. Они и будут осуществлять работу по приему и отправлению поездов на второй станции с оборотом в обратную сторону после прибытия.

Такие операции требуют на этом перегоне одновременной работы двух машинистов, одного - в голове, а другого - в хвосте поезда.

Существенные признаки изобретения Встречное, против обычного попутного, примыкание новых перегонных тоннелей ко второй станции.

Применение нормативных стрелочных переводов для приема и отправления поездов на второй станции, увязывающих встречное движение поездов действующих перегонных тоннелей второй станции со стороны эксплуатируемого отрезанного участка линии метрополитена.

Оборот поездов на второй станции, обратный направлению прибытия, исключающий какие-либо неудобства для пассажиров.

Удлинение новых перегонных тоннелей в плане по направлению старых тоннелей перед началом их поворота ко второй станции сохраняет возможность подъема к ней при пересечении тальвега размыва снизу, практически в том же разведенном створе старых тоннелей.

Описанная совокупность признаков обеспечивает получение следующего технического результат.

Новые перегонные тоннели на всем протяжении размещаются в плотных однородных и водонепроницаемых протерозойских глинах - наилучшей среде механизированной скоростной проходки тоннелей и неограниченной по времени их эксплуатации, с не сравнимо меньшей стоимостью строительства со специальными способами сооружения тоннелей в водонасыщенных неустойчивых грунтах четвертичных отложений с применением щитов с закрытой грудью и обделки, обеспечивающей долговременную полную герметичность, в пределах того же размыва, где были серьезные аварии при строительстве в апреле 1974 г., июле 1975 г. и произошла финальная катастрофа с затоплением старых тоннелей.

На фиг. 1 и фиг. 2 показан продольный профиль и план участков перегона между станциями 1 и 2 по продольным осям ж.д. пути старых перегонных тоннелей 3 и 4 (соответственно правый и левый ж.д. пути) и новых перегонных тоннелей 5 и 6 (правый и левый ж.д. пути), которые должны быть сооружены взаимен затопленных старых. При этом оси ж.д. путей и продольные оси самих тоннелей всегда совпадают в плане.

На продольных осях старых ж.д. путей у второй станции устанавливают со стороны, противоположной движению по правому пути, расстояние, отвечающее требованиям строительных правил, между посадочной платформой и центрами 7 и 8 нормативных стрелочных переводов марки 1:9, как начала боковых ответвлений их прямых продольных осей 9 и 10 под углом к ж.д. путям в плане, соответствующим марке крутизны стрелочных переводов.

После этого на обоих станционных путях сооружают камеры съездов 11 и 12 для последующей укладки в них стрелочных переводов, к которым должны примкнуть правый и левый ж.д. новых перегонных тоннелей.

Затем сооружают новые перегонные тоннели, опускаясь от первой станции к тальвегу 13 размыва 14 с сохранением защитной грунтовой толщи 15 над ними и с предельной нормативной крутизной уклона 0,045, допускаемой в трудных условиях для продольного профиля ж. д. путей в тоннелях метрополитена, но сначала только в пределах участка совмещения в плане продольных осей новых перегонных тоннелей в тех же вертикальных плоскостях, где лежат и продольные оси старых перегонных тоннелей. В этот участок входят круговые кривые за первой станцией, начала кривых которых 16 и конец 17, и две параллельные прямые продольных осей старых тоннелей до начала круговых кривых 18, поворота ко второй станции перед тальвегом размыва.

Далее определяют положение продольных осей новых перегонных тоннелей с их удлинением в плане строго по направлению прямых продольных осей этого участка настолько, чтобы касательно к ним определить, как точки начала двух новых круговых кривых по правому пути 19 и по левому пути 20, которые направляют в плане ко второй станции со стороны, противоположной размыву, так и их концов соответственно 21 и 22, касательно прямых продольных осей боковых ответвлений стрелочных переводов в сооруженных для них камерах съездов у второй станции.

После того продолжают сооружать оба новых перегонных тоннеля на спуск к первому перелому 23 продольного профиля под тальвегом размыва как начала промежуточного нормативного элемента продольного профиля между спуском и подъемом ко второй станции и далее, до его конца 24, второго перелома профиля.

От этого второго перелома сначала определяют длину подъема нового правого перегонного тоннеля, показанного обделкой и головкой рельса 25, до последнего перелома профиля 26 на уровне его примыкания к правому станционному пути у камер съезда второй станции, а затем и крутизну уклона, зависящую лишь от разности отметок в уровнях этих двух переломов, и после этого сооружают до самого конца только новый правый перегонный тоннель.

Затем устанавливают длину и минимально возможную крутизну уклона подъема ко второй станции нового левого перегонного тоннеля, показанного на фиг. 1 и фиг. 2 только его головкой рельса 27, от того второго перелома, что и нового правого тоннеля, на котором левый тоннель был остановлен, до следующего перелома профиля 28 в точке пересечения 29 в плане его продольной оси с продольной осью действующего правого тоннеля у второй станции так, чтобы левый тоннель прошел над действующим тоннелем с целью исключить опасность проходки не только под ним, но и под сооруженным новым правым тоннелем. При этом известна длина элемента между двумя переломами профиля с его нижней отметкой и отметка головки рельса в правом действующем тоннеле в точке пересечения продольных осей двух тоннелей.

Теперь определяют длину и крутизну уклона подъема последнего элемента продольного профиля нового левого тоннеля между переломом профиля в точке пересечения осей и последним переломом профиля 30 на уровне левого станционного пути второй станции у камер съезда с известной разницей отметок между ними.

Следует отметить, что на чертеже фиг. 2 показана привязка к продольному профилю нового левого тоннеля с головкой рельса его ж.д. пути и положений поперечной оси 31 посадочной платформы второй станции с ее двумя действующими перегонными тоннелями в отметках трех их переломов профиля 32, 33 и 34, смещенных влево на величину укорочения длины пути в плане по левому перегонному тоннелю в сравнении с правым перегонным тоннелем и привязанной к нему положению поперечной оси 35 второй станции по правому пути.

Показанный поперечник правого действующего тоннеля 36 на вертикали его пересечения с новым левым перегонным тоннелем находится дальше от второй станции, чем точка пересечения 37 левого действующего тоннеля с новым левым перегонным тоннелем, что гарантирует проход нового тоннеля над этим действующим тоннелем.

Нужно указать также, что в точке пересечения продольных осей 38 новых правого и левого перегонных тоннелей новый левый перегонный тоннель, чей поперечник 39 в этом месте показан на фиг. 2, лежит значительно выше правого тоннеля.

Вслед за последней операцией способа - проходкой нового левого тоннеля в обоих тоннелях укладывают ж.д. пути и стрелочные переводы в обеих камерах съездов.

Завершается способ вводом в эксплуатацию нового перегона, связанного теперь со второй станцией работой стрелочных переводов. На правом пути - прием поездов с отклоненного нового и отправление по прямому старому пути. На левом пути - прием с прямого старого и отправление по отклоненному новому пути.

Оборот поездов в обратном направлении после обычных операций высадки и посадки исключает какие-либо неудобства для пассажиров.

Новая организация движения требует на этом перегоне работы двух машинистов - одного в голове, а другого в хвосте поезда.

4. Перечень фигур и чертежей.

К описанию изобретения по п. 1 приложены два листа чертежей: фиг. 1 - продольный профиль и план 1-го участка перегона по продольным осям ж.д. пути старых и новых перегонных тоннелей; фиг. 2 - продольный профиль и план 2-го участка перегона по продольным осям ж. д. пути старых и новых перегонных тоннелей с разверткой продольного профиля новых перегонных тоннелей.

Из-за большой длины перегона и при самом мелком масштабе чертежей 1: 10000 оказалось невозможным обойтись одним листом чертежа. Поэтому фиг. 1 содержит первую, а фиг. 2 - вторую часть одного перегона между станциями.

Кроме того, расстояние между продольными осями правого и левого перегонных тоннелей в плане, в этом масштабе всего 1,46 мм, и его пришлось увеличить, примерно, в три раза, чтобы было ясно существо решения в деталях.

5. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Как отмечалось выше в описании изобретения, показанные на чертежах продольного профиля и плана старые перегонные тоннели между станциями соответствуют их рабочим чертежам, что позволяет достаточно точно определить положение новых перегонных тоннелей в продольном профиле и плане, поскольку они показаны совместно и с учетом того, что вертикальный масштаб продольного профиля в 10 раз больше, чем масштаб плана. Известные отметки уровня переломов профиля за первой и второй станциями, а также отметка тальвега размыва в месте его пересечения с трассой тоннелей позволяют увязать в единую систему элементы плана и профиля, продолжая на фиг. 1 и 2 разбивку пикетажа рабочих чертежей старого перегона.

За условный ноль отсчета уровня отметок головок рельса в продольном профиле перегонных тоннелей принять уровень Гдовского горизонта 40 на фиг. 1 и 2 как граница перехода протерозойских отложений в водонасыщенные песчаники. Этот нулевой горизонт лежит на глубине 140 м от уровня моря, уровня Кронштадтского футштока.

Соответственно отмечена тальвега размыва - 25 м.

Отметки уровня примыкания новых перегонных тоннелей по правому и левому ж.д. путям к первой станции - 66,80 м, ко второй - 83,05 м.

Пикетаж переломов профиля в месте примыкания новых тоннелей к станционным путям: у первой станции пк 171 + 00 мм у второй станции пк 215 + 80 м по правому пути у второй станции пк 213 + 10 м по левому пути.

Пикетаж поперечных осей посадочных платформ:
первая станция пк 169 + 30 м
вторая станция пк 190 + 75 м по старому пути затопления
вторая станция пк 217 + 70 м по новому правому пути
вторая станция пк 213 + 10 м по новому левому пути.

Для правого и левого пути новых перегонных тоннелей приведен план трассы с нормативной круговой кривой радиуса 400 м перед второй станцией. Показатели по новому правому перегонному тоннелю.

Длину перегона определяет разность пикетажа поперечных осей двух станций, которая растет на фиг.1 и фиг. 2 слева направо, а поперечные оси обозначены - первой станции - 41, второй станции - 35 при длине перегона:
пк 217 + 170 - пк 169 + 30 = 4840 м.

Суммарную длину всех назначенных элементов продольного профиля составит разность между первым переломом профиля 42 за первой станцией и последним переломом 26 перед второй станцией:
пк 215 + 80 - пк 171 + 00 = 4480 м
Теперь остается провести проверку сопряжения этих элементов по указанной длине в соответствии с упомянутыми нормативными требованиями к крутизне элементов продольного профиля, отмеченных выше в описании изобретения, чтобы выполнить требования этого пункта описания.

Отметки, длины, крутизна уклонов элементов продольного профиля:
Элемент 43 - 66,80 м; 1200 м; 0,045
Разность отметок начала и конца элемента: 1200 · 0,045 = 54,00 м
Отметка конца элемента: 66,80 - 54,00 = 12,80 м
Элемент 44 - 12,80 м; 200 м; 0,003
Разность отметок начала и конца элемента: 200 · 0,003 = 0,60 м
Отметка конца элемента: 12,80 + 0,60 = 13,40 м
Элемент 45 - 13,40 м; 3080 м; 0,0226
Разность отметок начала и конца элемента: 3080 · 0,0226 = 69,25 м
Отметка конца элемента: 13,40 + 69,25 = 83,05 м
Очевидно, что эти три элемента профиля имеют в сумме общую длину 4480 м и позволяют прийти от отметки 66,80 м у первой станции к отметке 83,05 м у второй.

При этом уклон 0,045 для элемента 43 разрешен для применения в трудных условиях пунктом 3.12.

СНиП II - 40-80 "Строительных норм и правил проектирования метрополитенов".

Необходимость промежуточного элемента 44 определена п.3.14 того же СНиП II - 40 - 80.

Уклон элемента 45 зависит только от разницы отметок в начале и конце этого элемента.

Показатели по новому левому перегонному тоннелю.

Известны отметки и их пикетаж на первом переломе продольного профиля 42 за первой станцией и последним переломом 30 перед второй станцией, где они одинаковы с отметкой правого тоннеля. Здесь элементов профиля не три, а четыре, в связи с необходимостью подняться выше двух действующих тоннелей за второй станцией.

Суммарную длину всех названных элементов продольного профиля составит разность:
213 + 10 м - 71 + 00 м = 4210 м
Длину перегона определит разность пикетажа между поперечными осями 42 первой станции и 31 - второй станции:
215 + 00 м - 169 + 30 м = 4570 м
При этом длина левого перегонного тоннеля на 270 м меньше длины правого тоннеля, что показано смещением на эту величину в сторону первой станции от станции второй - 31 на том же чертеже фиг. 2.

Проверка сопряжения всех вошедших в общую сумму элементов продольного профиля приведена ниже и она аналогична проверке по правому пути.

Отметки, длины, крутизна уклонов элементов продольного профиля:
Элемент 43 - 66,80 м; 1200 м; 0,045
Разность отметок начала и конца элемента: 1200 · 0,045 = 54,00 м
Отметка конца элемента: 66,80 - 54,00 = 12,80 м
Элемент 44 - 12,80 м; 200 м; 0,003
Разность отметок начала и конца элемента: 200 · 0,003 = 0,60 м
Отметка конца элемента: 12,80 + 0,60 = 13,40 м
Элемент 46 - 13,40 м; 2300 м; 0,02929
Разность отметок начала и конца элемента: 2300 · 0,02929 = 67,37 м
Отметка конца элемента: 13,40 + 67,37 = 80,77 м
Элемент 47 - 80,77 м; 510 м; 0,0045
Отметка конца элемента: 80,77 + 2,28 = 83,05 м
Очевидно, что эти четыре элемента имеют в сумме длин, подсчитанных выше, общую длину 4210 м и позволяют прийти от отметки 66,80 м у первой станции к отметке 83,05 м у второй, что и требовалось показать.

Необходимо отметить на продольном профиле положение вертикали совмещения 48 одинакового уровня отметок головок рельса правого перегонного тоннеля от нулевого горизонтального уровня на фиг. 1 и фиг. 2.

2. Описание изобретения п. 2
1. Область техники.

Способ сооружения новых перегонных тоннелей, соединяющих две соседние станции метрополитена глубокого заложения после катастрофы с затоплением старых тоннелей относится к строительству метрополитенов, а непосредственно к необходимости сооружения новых перегонных тоннелей, чтобы соединить разорванную надвое линию метрополитена.

2. Уровень техники.

Изобретение по п. 2 - развитие и альтернатива способу по п. 1, который по чисто формальному принципу (упрощение заявки) принят в качестве аналога способа по п. 2.

Этот способ также не имеет известных автору аналогов, как и способ по п. 1, а потому и заявлен одновременно с последним под общим названием и формулой изобретения. Кроме того, у них и одинаковая поставленная задача - размещение новых перегонных тоннелей в однородной среде плотных водонепроницаемых глин протерозойских отложений.

Ограничительные признаки формулы изобретения по п. 2, присутствующие в аналоге, следующие:
сооружение камер съездов и укладка в них нормативных стрелочных переводов перед второй станцией на ее правом и левом ж.д. путях;
сооружение новых перегонных тоннелей на спуск к тальвегу размыва от первой станции, с предельно допускаемой крутизной уклона в трудных условиях, до начала круговых кривых поворота ко второй станции, при совмещении их продольных осей в плане с осями старых тоннелей, в одних и тех же вертикальных плоскостях;
аналогичные показатели работы стрелочных переводов у второй станции по приему, отправлению и обороту поездов.

Новые существенные признаки изобретения по п. 2 позволяют устранить два главных недостатка способа аналога. Первый - необходимость инженерно-геологичнских изысканий вдоль трассы новых тоннелей после пересечения тальвега размыва, чтобы установить возможность подъема ко второй станции вне зоны размыва. Второй - слишком большая длина нового перегона, которая может значительно возрасти при смещении трассы тоннелей от тальвега размыва в сторону второй станции.

3. Сущность изобретения.

Способ по п. 2 отличается от способа по п. 1 тем, что сооружение новых обоих тоннелей на спуск от начала и до конца их круговых кривых перед второй станцией, при совмещении продольных осей новых тоннелей, в их вертикальных плоскостях с осями старых тоннелей, продолжают только до конца нормативного элемента продольного профиля между спуском и подъемом ко второй станции.

Там проходку останавливают для определения положения в плане и продольном профиле лишь левого перегонного тоннеля по оси его левого ж.д. пути, на спуске от второй станции по кратчайшему направлению к концу промежуточного элемента профиля перед тальвегом размыва. Это возможно только с разделением такого спуска на два марша горизонтальной площадкой, на которой предусматривают сооружение нормативного двухпутного тоннеля с перекрестным съездом под оборот подвижного состава с пассажирами на перегоне в его двух тупиках. Уровень головки рельсов тупиков принимают за уровень горизонтальной площадки.

Первый марш-спуск в обратном направлении от размыва по прямой продольной оси ответвления от центра стрелочного перевода на левом станционном пути к первому оборотному тупику с предельно допускаемой крутизной уклона в обычных условиях.

Второй марш-спуск с таким же уклоном к тальвегу размыва со второго оборотного тупика, что требует сооружения камеры перехода перед двухпутным тоннелем, от меньшей ширины междупутья двух тупиков и перекрестного съезда, к большей ширине между обделками перегонных тоннелей первого и второго марша, в уровне их горизонтальных диаметров на плоскости портала камеры перехода, за счет малой круговой нормативной кривой в пределах камеры.

Эта кривая позволяет соединить прямую продольную ось спуска второго марша, при точках ее касания малой круговой кривой на втором оборотном тупике и круговой кривой нового левого перегонного тоннеля перед второй станцией.

Установленное положение в плане и продольном профиле новых левых перегонных тоннелей на двух маршах спуска от второй станции к тальвегу размыва целиком определяет положение в плане и продольном профиле новых правых перегородок тоннелей, на двух маршах подъема от тальвега размыва ко второй станции, их зеркальная симметрия, относительно продольной оси посадочной платформы второй станции, удлиненной в направлении двухпутных оборотных тоннелей.

После этого на горизонтальных площадках сооружают сначала камеры перехода, примыкают к ним проходкой двухпутных тоннелей и от концов промежуточного элемента продольного профиля за тальвегом размыва сооружают на подъем щитовой проходки одновременно оба правых и левых перегонных тоннеля, сначала к горизонтальным площадкам, а потом и к камерам съездов на правом и левом станционных путях второй станции.

Существенные признаки изобретения.

Самая короткая длина нового перегона с учетом перепробега оборота на горизонтальной площадке в сравнении с любыми возможными вариантами по п. 1.

Двухмаршевые подъем и спуск на правом и левом новых перегонных тоннелях.

Промежуточный оборот поездов с пассажирами на горизонтальной площадке между маршами на перегоне.

Трасса новых перегонных тоннелей на участке от первой станции до конца круговых кривых перед второй станцией совмещена в плане со старой их трассой, а далее тоннели расходятся строго симметрично вправо и влево от продольной оси посадочной платформы второй станции - от 7,3 м в начале до 150 м в конце тупиковых оборотных тоннелей, которые целиком находятся в зоне проведенных ранее инженерно-геологических изысканий.

Двухмаршевый подъем-спуск на длине 1,5 км, который практически исключил на этом участке применение круговых кривых.

Приведенная выше совокупность признаков обеспечивает получение следующего технического результата.

Новые перегонные тоннели на всем протяжении размещаются в плотных однородных водонепроницаемых протерозойских глинах - наилучшей среде для механизированной щитовой проходки тоннелей и эксплуатации перегонных и стационарных тоннелей, при минимально возможной длине нового перегона и полностью разведанной его трассой в инженерно-геогогическом отношении, исключающей встречу с какими-либо размывами.

Стоимость строительства по п. 2 в несколько раз меньше прочих, требующих специальных способов проходки тоннелей в водонасыщенных и неустойчивых грунтах в пределах того же размыва, где ранее были серьезные аварии при строительстве этого перегона, а через 20 лет эксплуатации произошла финальная катастрофа.

На фиг. 3 и фиг. 4 показаны продольный профиль и план участков перегона между станциями 1 и 2 по продольным осям ж.д. пути старых перегонных тоннелей 3 и 4 (соответственно правый и левый пути) и новых перегонных тоннелей 5 и 6 (также правый - нечетный, левый - четный пути).

Способ по п. 2 включает следующие операции и признаки, заимствованные из способа по п. 1:
сооружение на станционных путях второй станции камер съездов 7 и 8 с укладкой в них стрелочных переводов с их центрами 9 и 10;
сооружение новых перегонных тоннелей в пределах участка совмещения продольных осей новых перегонных тоннелей в тех же вертикальных плоскостях, где лежат и продольные оси старых перегонных тоннелей от начала круговых кривых 11 за первой станцией до начала круговых кривых 12 перед второй станцией, с последующей проходкой под тальвегом 13 размыва 14 с сохранением защитной толщи грунтов 15 над ними, с той же предельной нормативной крутизной уклона, допускаемой в трудных условиях;
аналогичные прием, отправление и оборот поездов на второй станции, обратный направлению прибытия, исключающий какие-либо неудобства для пассажиров, при встречном, против обычного попутного, примыкании новых перегонных тоннелей ко второй станции.

Способ по п. 2 отличается от способа по п. 1 тем, что продольные оси новых перегонных тоннелей на протяжении всей круговой кривой перед второй станцией до ее конца 16 совмещают в тех же вертикальных плоскостях, где лежат и продольные оси старых тоннелей, и продолжают сооружение обоих новых тоннелей на спуск к первому перелому 17 продольного профиля под тальвегом размыва и далее до второго перелома 18 - конца нормативного промежуточного элемента 19 продольного профиля между спуском и подъемом, где их проходку останавливают.

Затем строго по прямой продольной оси бокового ответвления стрелочного перевода от его центра, на левом станционном пути второй станции, определяют направление продольной оси нового левого перегонного тоннеля, как части кратчайшего спуска к тальвегу размыва, с максимально допускаемой нормативной крутизной уклона в обычных условиях, что возможно только с разделением спуска на два марша.

Первый марш-спуск перегонного тоннеля, с головкой рельса 20, в противоположном направлении от размыва на горизонтальную площадку 21 под оборот поездов с пассажирами на 180 градусов, и второй марш-спуск к тальвегу размыва от этой площадки, на которой предусматривают сооружение нормативного оборотного двухпутного тоннеля 22 с перекрестным съездом 23, и приемом на первый, прямой до конца, тупиковый путь с головкой рельса 24 или на второй тупиковый путь 24', которому оставлен тот же одинаковый номер, т.к. оба они относятся только к левому, т.е. четному, второму ж.д. пути на этом перегоне в отличие от правого первого нечетного пути.

При этом уровень головок рельсов с оборотных тупиков принимают за уровень горизонтальной площадки с длиной, обеспечивающей размещение за перекрестным съездом на его безопасную останову до отбойного бруса тупиков в конце тоннеля. В обычных условиях оборота поездов на конечных станциях без пассажиров длина защитного участка составляет 40 м. Здесь она увеличена в три раза - до 120 м.

Перед двухпутным оборотным тоннелем предусматривают камеру перехода 25 от меньшей ширины междупутья, перекрестного съезда к междупутью продольных осей новых левых перегонных тоннелей первого и второго марша скоростей портала 26 камеры перехода в уровне горизонтальных диаметров соседних обделок перегонных тоннелей за счет нормативной круговой кривой малой длины и малого угла ее поворота, размещенной в пределах камеры перехода. Новую необходимую ширину междупутья увязывают с радиусом и положением в плане этой кривой так, чтобы ее начало 27 определяло точку касания к продольной оси второго, параллельного первому, тупикового пути двухпутного тоннеля, а ее конец 28 определял бы положение нового конца 29 старой круговой кривой перед второй станцией и на продольной оси левого перегонного тоннеля второго марша-спуска.

При этом длина старой круговой кривой несколько возрастет и сместится ко второй станции за счет увеличения угла поворота в плане к левому перегонному тоннелю 30 второго марша-спуска.

Положение в плане и продольном профиле новых правых перегонных тоннелей на двух маршах подъема от тальвега размыва ко второй станции целиком определяется их зеркальной симметрией в плане и продольном профиле относительно продольной оси 31 посадочной платформы второй станции, удлиненной в сторону двухпутных оборотных тоннелей, с новыми левыми перегонными тоннелями на двух маршах спуска от второй станции к тальвегу размыва с той разницей, что новый конец 32 старой круговой кривой по правому пути перед второй станцией сместится точно на такое же расстояние по этой кривой, как и по левому пути, но в обратную сторону, за счет уменьшения ее угла поворота в плане к правому перегонному тоннелю 33 первого марша подъема, равного его увеличению по левому пути второго марша спуска.

Далее на горизонтальных площадках сооружают сначала камеры перехода и после этого проходят к ним двухпутные оборотные тоннели.

От концов промежуточных элементов продольного профиля у тальвега размыва сооружают на подъем новые правые и левые перегонные тоннели одновременно к своим горизонтальным площадкам, а от них так же и на подъем к камерам стрелочных переводов у второй станции.

Укладывают в тоннелях ж.д. пути два перекрестных съезда и тем завершают строительство по способу п. 2.

4. Перечень фигур и чертежей.

К описанию изобретения по п. 2 приложены два листа чертежей:
фиг. 3 - продольный профиль и план 1-го участка перегона по продольным осям ж.д. пути старых и новых перегонных тоннелей;
фиг. 4 - продольный профиль и план 2-го участка перегона по продольным осям ж.д. пути старых и новых перегонных тоннелей.

5. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

За условный ноль отсчета уровня отметок головок рельса в продольном профиле перегонных тоннелей принят уровень Гдовского горизонта 34 на фиг. 3 и 4. Этот горизонт лежит на глубине 140 м от уровня моря.

Соответственно отметка тальвега размыва - 25 м.

Отметки примыкания новых перегонных тоннелей, одинаковые для правого и левого тоннелей по головкам рельса ж.д. пути, на первой станции - 66,80 м, на второй - 83,05 м.

Пикетаж поперечных осей посадочных платформ двух станций, чья разность дает длину перегона, одинаков для обоих путей и обозначен на чертежах фиг. 3 и фиг. 4 как 35 для первой станции с пк 169 + 30 м, а для второй - 36 с пк 204 + 30 м.

Не показанный на фиг. 3 и фиг. 4, но определенный и подсчитанный пикетаж возрастает вдоль пути слева направо.

Пикетаж переломов профиля в местах примыкания новых тоннелей к путям станций - 37 у первой с пк 171 + 00 м и 38 - у второй станции с пк 202 + 40 м.

Показатели по обоим новым перегонным тоннелям.

Длину нового перегона определяет разность: пк 204 + 30 м - пк 169 + 30 м = 3500 м, при этом сюда не вошел пробег поезда туда и обратно на горизонтальной площадке.

Общая длина двухпутного оборотного тоннеля с камерой перехода - 435 м. Из них на пробег восьмивагонного состава с длиной 155 м перед и за перекрестным съездом с защитным участком 120 м туда и обратно затрачивается дважды по 305 м.

Отсюда полной длиной перегона следует считать: 3500 + 610 = 4110 м.

Длина всех элементов продольного профиля между первым и последним переломами профиля за первой и второй станцией составит:
пк 202 + 40 м - пк 171 + 00 м = 3140 м
В их число последовательно входят элементы 39; 19; 40; 41 и 42, из которых следует пояснить определение длины элемента 41.

По рабочим чертежами известен старый пикетаж этого перелома - пк 192 + 65, который отделяет от перелома 18 расстояние пк 192 + 62 м - пк 185 + 00 м = 765. От перелома 18 идет до второй станции непрерывный подъем с крутизной уклона 0,040. Но пк 192 + 65 м теперь совпадает с пк 202 + 40 см, чью длину определяет непрерывное продолжение по прямой в одну сторону от перелома 18 до отметки 83,05 и по горизонтали, с удаленной отметкой перелома примыкания нового тоннеля перед второй станцией. Теперь остается только определить отметку уровня горизонтальной площадки, от которой, в той же вертикальной плоскости, следует повернуть на 180 градусов второй марш подъема ко второй станции.

Сейчас перелом профиля 38 удален от перелома 18 на 765 м. Разность отметок этих переломов составляет 765 · 0,041 = 30,6 м, добавив к ней 13,40, получим отметку 30,60 + 13,40 = 44,00 м. Разность отметок 83,05 - 44,00 = 39,05 м достаточно поделить пополам, что составит 19,525 м, и добавить ее к 44,00 м (или вычесть из 83,05 м).

Это дает отметку на уровне 63,55 м - уровне горизонтальной площадки.

Длину элемента 41 определит величина 19,525 : 0,040 = 488,125 м.

Длину элемента 40 даст сумма 765,00 + 488,125 = 1253, 125 м.

Сейчас можно проверить увязку всех элементов продольного профиля от первой до второй станции.

Отметки, длины, крутизна уклонов элементов продольного профиля:
Элемент 39 - 66,80 м; 1200 м; 0,045
Разность отметок начала и конца элемента: 1200 · 0,045 = 54,00 м
Отметка конца элемента: 66,80 - 54,00 = 12,80 м
Элемент 19 - 12,80 м; 200 м; 0,003
Разность отметок начала и конца элемента: 200 · 0,003 = 0,60 м
Отметка конца элемента: 12,80 + 0,60 = 13,40 м
Элемент 40 - 13,40 м; 1253, 125 м; 0,040
Разность отметок начала и конца элемента: 1253, 125 · 0,040 = 50,125 м
Отметка конца элемента: 13,40 + 50,125 = 63,525 м
Элемент 41 - 63,525 м; 488,125 м; 0,040
Разность отметок начала и конца элемента: 88,125 · 0,040 = 19,525 м
Отметка конца элемента: 63,525 + 19,525 = 83,050 м
Элемент 42 определяет только длину пробега поезда туда и обратно, равную 610 м. Длина перегона между первой и второй станцией, как было определено выше, составила 4110 м.

Разницу в длине нового перегона по способу п. 1 и способу п. 2 даст разница:
4810 м - 4110 м = 730 м
Необходимо отметить на продольном профиле положение вертикали совмещения 43 одинакового уровня отметок головок рельсов правого перегонного тоннеля от нулевого горизонтального уровня 34.

Формула изобретения

1. Способ сооружения новых перегонных тоннелей, соединяющих две соседние станции метрополитена глубокого заложения после катастрофы с затоплением старых тоннелей в размыве, который огибает расположенную за ним вторую станцию так, что обычное примыкание к ней новых тоннелей вне размыва практически исключено, где перед посадочной платформой второй станции со стороны, противоположной размыву, на продольных осях правого и левого железнодорожных станционных путей устанавливают положение центров нормативных стрелочных переводов, как начала боковых ответвлений вправо и влево их прямых продольных осей, под углом в плане нормативной марки этих переводов, и сооружают под их укладку камеры съездов от станционных путей, а новые перегонные тоннели сооружают со стороны первой станции, спускаясь от нее под тальвег размыва, с сохранением над ними защитной грунтовой толщи с предельной нормативной крутизной уклона, допускаемых в трудных условиях для продольного профиля метрополитена, в пределах участка совмещения в плане продольных осей новых перегонных тоннелей со старыми затопленными, в одних и тех же вертикальных плоскостях от начала круговых кривых за первой станцией до начала круговых кривых перед второй станцией, далее определяют положение продольных осей новых перегонных тоннелей с их удлинением в плане строго по направлению прямых продольных осей этого участка настолько, чтобы касательно к ним определить, как точки начала двух новых нормативных круговых кривых по правому и левому перегонным тоннелям, которые направляют в плане ко второй станции со стороны, противоположной размыву, так и их концов, касательно прямых продольных осей боковых ответвлений стрелочных переводов, в сооруженных для них камерах съездов перед второй станцией, затем продолжают сооружение обоих новых тоннелей на спуск к первому перелому продольного профиля под тальвегом размыва и далее до конца этого нормативного промежуточного элемента профиля между спуском и подъемом сооружаемых тоннелей, ограниченного вторым своим переломом, от которого определяет длину подъема до последнего перелома профиля на уровне примыкания к правому станционному пути в камерах съезда у второй станции с его крутизной, зависящей лишь от разности отметок уровней этих двух переломов, после этого сооружают до самого конца только новый правый перегонный тоннель, затем устанавливают длину и минимально возможную крутизну уклона подъема ко второй станции нового левого перегонного тоннеля от второго перелома профиля промежуточного элемента, на котором он был остановлен, до следующего перелома профиля в точке пересечения в плане его продольной оси с продольной осью действующего правого перегонного тоннеля у второй станции так, чтобы левый тоннель прошел над действующим тоннелем, с целью исключения опасности проходки не только под ним, но и под сооруженным новым правым тоннелем, при этом известны длина элемента между двумя переломами профиля с его нижней отметкой и отметкой головки рельса в правом действующем тоннеле в точке пересечения осей двух тоннелей, после этого определяют длину и крутизну уклона подъема элемента продольного профиля левого тоннеля между переломом в точке пересечения двух осей и последним переломом на уровне левого станционного пути второй станции в камерах съезда с известной разностью отметок между ними, и сооружают до конца, с примыканием к камерам съезда левого станционного пути второй станции нового левого перегонного тоннеля от места его остановки за тальвегом размыва, после чего укладывают в тоннелях железнодорожные пути, стрелочные переводы в камерах съездов и завершают способ вводом в эксплуатацию нового перегона, связанного со второй станцией работой стрелочных переводов, на правом пути - приемом поездов с отклоненного нового и отправлением по прямому старому железнодорожному пути, а на левом пути - приемом с прямого старого и отправлением по отклоненному новому железнодорожному пути, при обороте поездов в обратном направлении со станции после обычных операций высадки и посадки пассажиров.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что продольные оси новых перегонных тоннелей на протяжении всей круговой кривой перед второй станцией до ее конца совмещают в тех же вертикальных плоскостях, где лежат продольные оси старых тоннелей, и продолжают сооружение обоих новых перегонных тоннелей на спуск к первому перелому продольного профиля под тальвегом размыва и далее до второго перелома - конца нормативного промежуточного элемента между спуском и подъемом ко второй станции, где сооружение тоннелей останавливают, затем строго по боковому ответвлению прямой продольной оси от центра стрелочного перевода на левом станционном пути второй станции определяют направление продольной оси нового левого перегонного тоннеля, как части кратчайшего спуска под тальвег размыва от второй станции с максимально допустимой нормативной крутизной уклона в обычных условиях, что возможно лишь с разделением такого спуска на два марша: первый марш-спуск в противоположном направлении от размыва на горизонтальную площадку с оборотом поездов с пассажирами на 180^o и второй марш - спуск к тальвегу размыва от этом площадки, на которой предусматривают сооружение нормативного оборотного двухпутного тоннеля с перекрестным нормативным съездом, позволяющим прием поездов как на первый, так и на второй оборотные тупики, уровень головок рельсов которых принимают за уровень горизонтальной площадки с длиной, обеспечивающей размещение за перекрестным съездом подвижного состава с необходимым защитным участком на его безопасную остановку до отбойного бруса тупиков в конце тоннеля, перед которым предусматривают камеру перехода от меньшей ширины междупутья перекрестного съезда к междупутью продольных осей новых левых перегонных тоннелей первого и второго марша, в плоскости портала камеры перехода в уровне горизонтальных диаметров соседних обделок перегонных тоннелей за счет нормативной круговой кривой малой длины и малого угла ее поворота, размещенной в пределах камеры перехода, новую необходимую ширину междупутья увязывают с радиусом и положением в плане этой кривой так, чтобы ее начало определяло точку касания к продольной оси второго тупикового пути двухпутного тоннеля, а ее конец определял положение нового конца старой круговой кривой перед второй станцией и на продольной оси нового левого перегонного тоннеля второго марша спуска, при этом длина старой круговой кривой несколько возрастет и сместится вперед ко второй станции за счет увеличения ее угла поворота в плане к левому перегонному тоннелю, положение в плане и профиле новых правых перегонных тоннелей на двух маршах подъема от тальвега размыва ко второй станции целиком определяется его зеркальной симметрией в плане и продольном профиле относительно продольной оси посадочной платформы второй станции, удлиненной в сторону двухпутных оборотных тоннелей, с новыми левыми перегонными тоннелями на двух маршах спуска от второй станции к тальвегу размыва с той разницей, что новый конец старой круговой кривой по правому пути перед второй станцией сместится точно на такое же расстояние по этой кривой, как и по левому пути, но в обратную сторону, за счет уменьшения угла поворота в плане к правому перегонному тоннелю первого марша подъема, равного его увеличению по левому пути второго марша спуска, после этих построений на горизонтальных площадках сооружают сначала камеры перехода, примыкают к ним проходкой двухпутных оборотных тоннелей и от концов промежуточных элементов продольного профиля на правых и левых тоннелях за тальвегом размыва сооружают на подъем одновременно щитовой проходкой оба новых перегонных тоннеля, сначала к горизонтальным площадкам, а потом и к камерам съездов на правом и левом станционных путях, способ завершают укладкой в сооруженных тоннелях железнодорожного пути и двух перекрестных съездов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4