Тоннельный переход у метро «Купчино» — новые специальные способы строительства

Проектирование объектов подземного строительства на протяжении последних пяти лет является основным направлением деятельности отдела тоннельных сооружений института «Ленгипроинжпроект». Недавним объектом, на котором были реализованы сложные проектные и технологические решения, стал пешеходный переход во Фрунзенском районе Санкт-Петербурга у станции метро «Купчино». В настоящее время строительство новых тоннелей для пешеходов успешно завершено.

Подземные пешеходные переходы у станции метро «Купчино» во Фрунзенском районе Санкт-Петербурга были построенны в 1974 г. Они служили для пропуска пассажиров метрополитена и подземного железнодорожного пункта «Купчино», а также для обеспечения прохода из Московского района во Фрунзенский, которые разделяют железнодорожные пути. По пропускной способности сечение тоннелей на входе давно перестало соответствовать современным требованиям, не обеспечивая должного пропуска существующих пассажиропотоков. На выходах из переходов на Балканскую площадь возникали заторы, особенно в часы пик.

Соответственно, было принято решение о расширении существующих переходов, о проектировании и строительстве пешеходных тоннелей рядом с существующими (Северным и Южным). Тоннели проходят под двумя железнодорожными «нитками» Пушкинского направления на расстоянии 1,5 м от подошвы рельсов.

Условия и расчеты

По техническим условиям Октябрьской железной дороги, осуществить строительство тоннелей было необходимо без перерыва железнодорожного движения и переноса путей, в связи с чем потребовалось применение специальных способов строительства.

Требовалось также учитывать сложное геологическое строение участка, включающее в себя следующие факторы:
 четвертичные отложения, представленные насыпными грунтами, не однородными по составу и плотности;
 ледниковые отложения залегают непосредственно под насыпными грунтами и представлены супесями пылеватыми с включением гравия и гальки мягкопластичных, ниже — суглинками легкими пылеватыми с включением гравия, обломков песчаника мягкопластичной и тугопластичной консистенции.

Гидрогеологические условия рассматриваемой территории характеризуются наличием грунтовых вод, приуроченных к насыпным грунтам и верхней вневетренной зоне ледниковых отложений.

Тоннели на глубине около 5 м залегают в супесях и суглинках, соответственно.
Проходка тоннелей производилась закрытым способом под железнодорожными путями с применением опережающей крепи из стальных труб, заполненных бетоном с армокаркасами (экран из труб).

Конструктивным назначением экрана являлось предупреждение и минимизация деформаций и просадок железнодорожного полотна, расположенного над сводом пешеходного тоннеля, в период его проходки, а также временного и постоянного креплений. В связи с этим следовало выполнить сложные расчеты.

Расчет напряженно-деформи-рованного состояния временного крепления тоннеля был произведен с помощью конечноэлементного программного пакета Plaxis 3D Tunnel. Моделировалась половина тоннеля по длине. В состав крепления смоделированного участка входит 32 трубы и 7 рам. Трубы смоделированы в виде замкнутых тонкостенных цилиндрических оболочек, рамы — в виде узких пластин шириной 20 см. Существующий тоннель смоделирован из объемных элементов.

Грунты задавались в соответствии с геологической колонкой, над тоннелем смоделированы насыпь и нагрузка от подвижного состава интенсивностью 75 кПа. В процессе расчета учитывался поэтапный характер сооружения тоннеля и формирования нагрузок.

Расчет показал, что принятая конструкция крепления удовлетворяет требованиям к прочности. В частности, при воздействии веса подвижного состава на временное крепление ожидаемые деформации ограждения из труб составили 6–10 мм.

На основании расчетов было принято решение о применении труб экрана диаметром 325 х 12 мм и длиной 19,7 м, а в качестве рам временного крепления — сдвоенных двутавров № 24 с шагом 1600 мм.

Процесс проходки тоннеля

До начала работ по сооружению экрана из труб было необходимо:
1) В соответствии с требованиями ТСН 50-302-2004 для обеспечения сохранности зданий и сооружений на весь период проведения строительно-монтажных работ осуществлять мониторинг их состояния, а именно:
 верхних строений железнодорожных путей на втором и третьем главном пути;
 конструкций существующих тоннелей;
 железнодорожных платформ наземной станции «Купчино»;
 торговых павильонов на Балканской площади.
2) Согласно техническим условиям железной дороги, смонтировать разгружающие пролетные строения (пакеты) на втором и третьем главном пути.
3) Установить временное подкрепление в существующем тоннеле.
4) Произвести вынос инженерных коммуникаций из зоны строительства.
5) Соорудить котлован в шпунтовом ограждении.

Для устройства экрана использовалась установка ГНБ фирмы DitchWitch JT 4020, смонтированная в котловане. В первую очередь производилось бурение горизонтального экрана из труб с установкой арматурного каркаса и заполнением бетоном со стороны котлована. Бурение вертикального экрана производилось сверху вниз. До начала проходки тоннеля производилось омоноличивание экрана из труб со стороны рабочего котлована и существующего тоннеля Южного перехода.

Проходка велась из рабочего котлована уступным способом отбойными молотками, с опережением верхнего уступа на 1,5 м и высотой 2 м. Крепление лба забоя осуществлялось телескопическими трубами с забиркой из досок. Разработка грунта нижнего уступа велась отбойными молотками по частям с подводкой стоек рам временного крепления. Грунт из тоннеля загружался в рабочий котлован с помощью порододоставочной машины  ПТ-4.

По мере проходки производилась сварка межтрубного пространства экрана металлическими полосами. После проходки участка тоннеля под первой железнодорожной «ниткой» устраивалась гидроизоляция, вязалась арматура, выставлялась опалубка, и производилось бетонирование обделки. Аналогично сооружалась оставшаяся часть тоннеля.

При сооружении тоннеля просадка железной дороги составила 10 мм, что соответствует проектному расчету. Таким образом, поставленная задача была решена успешно.

ГУП «Ленгипроинжпроект»
196105 Санкт-Петербург,
Кузнецовская д. 52, корп. 1
Тел. (812) 373-4142
Факс  (812) 373-3995
Е-mail: lgip@lgip.spb.ru