Строительство тоннелей мелкого заложения под дорогами, насыпями, дамбами, а также на застроенных городских территориях открытым способом сопряжено с необходимостью устройства объездных дорог, длительным закрытием пересекаемых магистралей и другими нарушениями поверхностных условий.
С целью минимизации этих нарушений в практике тоннелестроения находит применение траншейный вариант полуоткрытого способа, предусматривающий, в первую очередь, возведение конструкций по технологии «стена в грунте», на которые опирают перекрытие тоннеля. После обратной засыпки перекрытия восстанавливают поверхностные условия, а затем закрытым способом разрабатывают грунтовое ядро и возводят лотковую плиту .
С применением траншейного способа построены многочисленные транспортные тоннели и подземные сооружения мелкого заложения в крупных городах Европы, Америки и Японии. В г. Москве таким способом сооружены автотранспортные тоннели на Ленинском проспекте и проспекте Мира, подземный гараж на улице Эйзенштейна, многофункциональные подземные комплексы на Манежной площади и Софийской набережной и др. .
В последние десятилетия разработаны новые модификации полуоткрытого способа, основанные на использовании плоского или сводчатого перекрытия, опирающегося непосредственно на грунт, фундаменты из свай или массив закрепленного грунта. Под защитой перекрытия по технологии горного способа раскрывают тоннельную выработку и возводят обделку из набрызг-бетона, усиленного сплошными или решетчатыми арками. На рис. 11 показана технологическая последовательность сооружения тоннеля полуоткрытым способом.
Рис. 11 Технологическая последовательность сооружения тоннеля полуоткрытым способом: 1 - вскрытие котлована; 2 - устройство защитного свода; 3, 4, 5 - поэтапное раскрытие выработки
Такой способ сочетает в себе достоинства и недостатки открытого и закрытого способов работ и наиболее эффективен и экономичен в полускальных и мягких грунтах средней и слабой устойчивости при глубине заложения тоннеля от 2 до 12 м, причем с ее увеличением стоимость строительства снижается примерно на 25%.
В плотных и устойчивых грунтах, позволяющих опереть на них свод тоннеля, весьма эффективна разновидность полуоткрытого способа - так называемый «кернтнерский» способ, получивший наибольшее распространение в Австрии и Германии .Последовательность технологических операций при «кернтнерском» способе представлена на рис. 12.
Рис. 12 Последовательность технологических операций при «кернтнерском» способе: 1 - котлован;2 - свод; 3 - грунт обратной засыпки; 4 - грунтовое ядро; 5 - обделка стен и обратного свода
При глубине заложения тоннеля свыше 2 - 3 м и значительных нагрузках устраивают сводчатое перекрытие переменной жесткости с усиленными пятами. Его бетонируют на грунте или с использованием опалубки. В первом случае котлован разрабатывают вначале до шелыги свода, а затем профилируют в соответствии с очертанием последнего. Такую технологию применяют в достаточно плотных грунтах, способных воспринимать давление от свода и обратной засыпки. При наличии мягких слоев их удаляют, заменяя тощим бетоном. До бетонирования перекрытия на грунт укладывают пластиковую пленку, чтобы предотвратить сцепление с ним бетона, и ставят арматурные каркасы. Если несущая способность грунтов недостаточна для восприятия давления от свода, котлован вскрывают до уровня пят свода и устанавливают стационарную или передвижную опалубку. После набора бетоном требуемой прочности выполняют гидроизоляцию свода, засыпают оставшимся от вскрытия котлована грунтом и восстанавливают дорожную одежду над тоннелем. Дальнейшие работы ведут под сводом по технологии нового австрийского способа. Грунт разрабатывают экскаватором или тоннельной машиной со стреловым рабочим органом и удаляют автомобилями-самосвалами. Калотту проходят с опережением штроссы на 20 - 40 м.
По мере раскрытия профиля тоннеля наносят покрытие из набрызг-бетона, армированного стальными сетками или арками. После стабилизации деформаций контура выработки, определяемых приборами, разрабатывают лотковую часть и бетонируют обратный свод. Своевременное замыкание контура выработки значительно повышает степень ее устойчивости. В последнюю очередь возводят вторичную обделку из набрызг-бетона или монолитного бетона в передвижной опалубке.
Для повышения надежности сопряжения свода со стенами тоннеля под его пяты до бетонирования укладывают стальную ленту и прокладки из стир опора; после бетонирования во время раскрытия выработки устанавливают стальные арки, сопрягая их с арматурным каркасом пят.
В соответствии с вышеизложенной технологией полуоткрытого способа строительства многократно меняются условия статической работы свода, что необходимо учитывать при его расчете. Так, после его возведения конструкция практически не испытывает напряжений. Если свод устраивают в опалубке, в нем возникают напряжения от массы конструкции, а по окончании засыпки - от массы грунта и временной нагрузки. После разработки калотты свод работает, в основном, в поперечном направлении как бесшарнирная арка с упругим опиранием на грунт. В процессе разработки штроссы происходит перераспределение напряжений в своде и его работа приобретает пространственный характер. После возведения оболочки из набрызг-бетона вновь изменяется напряженное состояние свода: к продольным напряжениям (по мере твердения бетона) добавляются поперечные.
Впервые эту разновидность полуоткрытого способа применили в 1978 - 1979 гг. при строительстве автотранспортного тоннеля в г. Кернтене (Австрия). Четыре участка длиной 30 -50 м и площадью поперечного сечения 85 - 125 м 2 пройдены под защитой сводчатого перекрытия. По этой же технологии сооружены автотранспортные тоннели в гг. Бохуме, Бад-Бертрихе и Зингене, а также тоннели метрополитена в г. Кельне(Германия) .
В г. Бохуме тоннель проложен в разрушенных от тектонических воздействий песчаниках и сланцах. На глубине до 4,5 м сверху располагался культурный слой, песок, щебень и грубый шлам. Работы вели на четырех участках общей длиной 350 м. Аналогично вели проходку тоннелей в гг. Бад-Бертрихе и Зингене. При строительстве метрополитена в г. Кельне на участке длиной 505 м (410 м перегонных и 95 м станционных тоннелей) прежде всего по технологии «стена в грунте» устраивали ограждение котлована, под защитой которого разрабатывали грунт на глубину 4 м от поверхности земли и бетонировали перекрытие; под его защитой после обратной засыпки и восстановления движения транспортных средств проходили тоннели.
В слабоустойчивых грунтах применяют так называемый метод «рамной крепи», при котором для опирания пят свода устраивают искусственные фундаменты из стальных или железобетонных свай, по верху которых возводят обвязочную балку. Разработанный известным австрийским ученым Г. Зауэром метод предусматривает поэтапное строительство подземных сооружений мелкого заложения в следующей технологической последовательности (рис. 13).
На I этапе на участке длиной 50 - 100 м вскрывают неглубокий котлован с естественными откосами или креплением стен до низа перекрытия подземного сооружения. Дно котлована может быть плоским или криволинейным в соответствии с очертанием перекрытия, которое чаще всего выполняют арочной формы. В первом случае конструкция свода бетонируется в специальной опалубке, а во втором - непосредственно на грунте.
Работы II этапа включают устройство фундаментов сводчатого перекрытия из наклонных буровых свай, располагаемых по направлению радиуса кривизны свода в его пятовых сечениях. Конструкция и параметры свай определяются необходимой несущей способностью с учетом действующих нагрузок и прочностно-деформационных свойств грунтов в основании.
Рис. 13
На III этапе устанавливают арматурные каркасы и бетонируют свод на грунтовой или деревометаллической опалубке. После необходимой выстойки бетона свод покрывают гидроизоляционным и защитным слоями и засыпают грунтом, восстанавливая поверхностные условия над строящимся подземным сооружением.
Работы IV этапа предусматривают проходку подземной выработки под сводом закрытым способом. В зависимости от свойств грунтов и размеров поперечного сечения подземного сооружения могут быть реализованы технологии сплошного или ступенчатого забоя, нижнего уступа или нового австрийского способа (НАТМ).
По мере разработки и удаления грунта возводят обделку из монолитного бетона или набрызг-бетона, усиленного в случае необходимости сплошными или решетчатыми стальными арками. Таким образом, основные работы по проходке подземной выработки ведутся по хорошо известной и отработанной технологии с повышенной степенью безопасности под прикрытием ранее забетонированного свода, что благоприятно отражается на темпах строительства. Так, по данным практики, темпы возведения свода составляют 200 - 400 м/мес., а проходки - 150 - 300 м/мес.
Однако основные достоинства метода «рамной крепи» заключаются в том, что достигается быстрое восстановление движения транспортных средств над строящимся подземным сооружением, сводятся к минимуму перекладки подземных коммуникаций, нарушения грунтового массива и поверхности земли, сокращаются сроки производства работ. Это технически простое и эффективное решение впервые было применено на строительстве тоннеля у г. Бад-Бетриха. Под пяту свода заранее подвод или фундаменты из буровых свай с обвязкой, которую объединяли со сводом.
В настоящее время по такой технологии сооружаются отдельные участки железнодорожного тоннеля Дернбах длиной 3,3 км .На северном участке тоннеля, проходящем на мелком заложении, в перемежающихся песчаниках и кварцитах с прослойками глины и ила, железобетонный свод опирали на буронабивные сваи длиной до 30 м и диаметром 1 м. Свод возводили в котловане с естественными откосами, с одной стороны, и ограждающей заанкеренной в грунт стенкой, с другой стороны.
Аналогичным образом сооружали центральный участок тоннеля под автомагистралью А48 на глубине от 4до 8 м. Движение транспортных средств было прервано на две недели. На южном участке свод тоннеля также опирали на буровые сваи диаметром 1 м и длиной до 30м.
В ряде случаев свод опирают на наклонные микросваи диаметром 0,4 - 0,6 м и длиной 4 - 6 м, устраиваемые по дну котлована. Сваи предназначены не только для восприятия усилий со свода, но и для крепления стен тоннеля во время подземной экскавации грунта. Такую технологию применили при строительстве тоннелей метрополитена вг. Бразилиа (Бразилия) в сложных инженерно-геологических условиях (сжимаемые и неустойчивые водоносные грунты) при глубине заложения около 3 м .
Микросваи из стальных двутавровых балок высотой 20,32 см и длиной 5 - 9 м погружали вибратором, закрепленным на стреле экскаватора. Свод бетонировали на грунте и частично в опалубке. Выработку раскрывали сплошным и ступенчатым забоем и закрепляли стальными арками и набрызг-бетоном.
При строительстве тоннелей в неустойчивых грунтах свод опирают на массив из закрепленного глубинным инъецированием грунта (цементным раствором, жидким стеклом с хлоридом кальция или синтетической смолой). При недостаточном боковом отпоре грунта, а также смещениях свода в горизонтальном и вертикальном направлениях свыше допустимых величин, последний закрепляют стальными затяжками, что возможно только при бетонировании его в опалубке. После завершения всех работ затяжки снимают.
Для устройства опорных элементов весьма перспективен метод струйной цементации, обеспечивающий быстрое и надежное закрепление как связных, так и несвязных неустойчивых грунтов.
При заложении тоннелей на глубине 2 - 4 м вместо сводчатого часто устраивают плоское перекрытие, устойчивость которого повышают, опирая его концы на короткие наклонные буровые сваи или столбы из искусственно закрепленного грунта. Таким образом, можно сооружать одно- и двухпролетные тоннели. В последнем случае по мере раскрытия профиля выработки в средней части устанавливают промежуточный ряд колонн или сплошную стенку. Схемы сооружения однопролетного и двухпролетного тоннелей с плоским перекрытием представлены на рис. 14.
Новая разновидность полуоткрытого способа - «зиллертальский» способ - был разработан и реализован австрийской фирмой «Бетон и Мониербау» на строительстве тоннеля Бретфол длиной1,33 км на трассе федеральной автомагистрали В169 (Германия) . На южном участке тоннеля длиной 60 м свод из монолитного железобетона опирали на стены из буросекущихся свай, которые доходили до поверхности земли, что позволило сократить размеры котлована.
Технологическая последовательность работ показана на рис.15. В первую очередь возводили стены из буросекущихся свай, а затем вскрывали котлован с криволинейной подошвой до низа сводчатого перекрытия.
Рис. 14 Схема сооружения тоннелей с плоским перекрытием: а - однопролетный тоннель; б - двухпролетный тоннель; 1 - бетонирование перекрытия; 2 - вскрытие котлована; 3 - устройство наклонных стенок; 4 - тоннельная выработка; 5 - плита перекрытия; 6 - обратная засыпка
Последнее возводили из монолитного железобетона, упирая его в стены из буро-секущихся свай. Далее работы вели по традиционной технологии полуоткрытого способа, разрабатывая грунтовое ядро и бетонируя обратный свод.
«Зиллертальский» способ предусматривает иную статическую работу конструкции тоннеля по сравнению с «кернтнерским». Распор свода передается на стены из буровых свай, компенсируя активное боковое давление грунта в верхней части стен. После разработки грунтового ядра свод удерживается силами трения. Для увеличения сил трения между сводом и стеной в последнюю заделывают стальные стержни диаметром 36 мм и длиной 60 мм.
Рис. 15 Технологическая последовательность работ при «Зиллертальском» способе строительства: 1 - конструкция, выполненная по технологии «стена в грунте»; 2 - котлован; 3 - свод; 4 - грунтовое ядро; 5 - внутренняя обделка тоннеля
Таким образом, перекрытие тоннеля, а также обратный свод работают как арочные распорки, что исключает необходимость заанкеривания стен в грунт.
Опыт применения различных модификаций полуоткрытого способа работ показал его надежность и безопасность. Основные горнопроходческие операции выполняются открытым способом под защитой перекрытия с высокой степенью жесткости и несущей способности как в продольном, так и в поперечном направлениях.
Скорость строительства составляет 200 - 400 м/мес. при устройстве перекрытия и 150 - 300 м/мес. При проходке и креплении выработки. Достигается быстрое восстановление движения транспортных средств над строящимся тоннелем, сводятся к минимуму перекладка подземных коммуникаций, нарушения грунтового массива и поверхности земли, уровень шума и вибрации, сокращаются сроки производства работ. Несмотря на некоторые недостатки, полуоткрытый способ может составить конкуренцию традиционным - открытому и закрытому, особенно при сооружении тоннелей мелкого заложения в слабоустойчивых грунтах.
Московские власти очень гордятся количеством и темпами строительства новых станций метро. В ближайший год они планируют открыть ещё шесть. Сейчас завершаются работы на станциях «Тропарёво», «Румянцево» и «Саларьево», которые продлят Сокольническую линию на юго-запад. Их откроют или в конце 2014-го, или в начале 2015 года.
Следующие в очереди - три станции на Люблинско-Дмитровской линии после «Марьиной рощи». По планам мэрии, их введут в эксплуатацию в 2015 году. Но строители не называют точные сроки. Дело в том, что, в отличие от большинства строящихся сейчас станций, «Бутырская», «Фонвизинская» и «Петровско-Разумовская» будут расположены глубоко под землёй. Такой способ строительства и сложнее, и дороже мелкого заложения. Власти стараются отказаться от него там, где это возможно. Кроме станций Люблинско-Дмитровской линии, в будущем планируют открыть только одну станцию глубокого заложения - «Нижнюю Масловку» на Втором кольце (ТПК). The Village побывал на станции «Фонвизинская» и узнал, что такое «сказочный грунт» и «переболтёжка» и как украинский кризис сказался на темпах строительства.
Фотографии
Иван Анисимов
«Фонвизинская» расположится в пяти-десяти минутах ходьбы от метро «Тимирязевская», на пересечении Огородного проезда, улиц Фонвизина и Милашенкова, ровно под станцией монорельса «Улица Милашенкова». Пересесть с одного вида транспорта на другой можно будет через специальный переход.
Планируемый пассажиропоток в часы пик - семь тысяч человек в час. Всего за день - 55 тысяч человек. Рядом со станцией построят транспортно-пересадочный узел, многофункциональные комплексы с офисными центрами, многоуровневые и перехватывающие парковки и надземную пешеходную зону.
Ведёт работы «Мосметрострой» под контролем единого оператора строительства метро «Мосинжпроекта». Они начались в 2011 году с прохождения шахтного ствола. Это капитальная горная выработка с выходом на поверхность. С её помощью пробивают дорогу к подземной части станции. По ней потом поднимают и спускают породу, материалы и оборудование. Строители тоже спускаются на станцию по стволу на специальном лифте.
После спуска попадаешь в лабиринт тоннелей. Он появился в результате проведения проходческих работ. По словам начальника участка Павла Калимуллина, сейчас на «Фонвизинской» они завершены уже на 91 %. Осталось поставить 30 колец в левом тоннеле (около 22,5 метра) и в так называемом наклонном ходе. Там будут располагаться эскалаторы. По плану установка колец завершится к 15 ноября. Одно кольцо в среднем устанавливают три дня. Чтобы его установить, породу взрывают, а потом вывозят на специальных тележках.
Калимуллин утверждает, что на «Фонвизинской» грунт «как в сказке». Поэтому проходческие работы завершили практически за год, что считается небывалым успехом для такого типа станций. Повезло, что тут очень крепкий известняк, обрушений почти не бывает, мало воды. А вот на строящейся по соседству второй «Петровско-Разумовской» вода однажды залила станцию почти по колено. Бригадир слесарей-монтажников горнопроходческого оборудования Сергей Тюрин вспомнил, что около 30 лет назад при проведении взрывных работ на «Полянке» рабочие нарвались на водяную линзу. Это небольшое подземное озеро. Воды было столько, что людей пришлось эвакуировать и выбираться со станции чуть ли не вплавь. Оборудование затопило. Тогда проблему устранили, протянув туда трубопровод большого диаметра. Глубинные насосы выкачивали воду и выплёвывали её в Москву-реку.
Проходческие работы - это первый этап строительства. Второй - гидроизоляция. Гидроизоляция состоит из трёх частей: чеканки, контроля нагнетания и переболтёжки. Сейчас на некоторых участках идёт именно этот процесс - замена болтов. Сначала ставят жёсткие металлические шайбы, чтобы не было деформации. А потом меняют их на асбобитумные, которые не пропускают воду. Сейчас дно станции практически полностью в воде. Её выкачают, и после проведения гидроизоляционных работ она туда попадать перестанет.
На «Фонвизинской» гидроизоляция уже идёт, но пока не очень активно. Начальник работ пожаловался The Village, что к Новому год ему нужно набрать 150 чеканщиков, чтобы работать сразу на всех участках станции.
Одновременно идёт «раскрытие проёмов». Сейчас площадка строительства разбита на три части - правую, среднюю и левую станции. Средняя - это то место, где будет расположена платформа. Правая и левая - место будущих путей. На станции их диаметр - 8,5 метра, в перегонах - 5,49. Проёмы будут расположены между ними, чтобы пассажиры могли попадать с платформы в поезда.
Третий этап строительства после гидроизоляции - возведение основных конструкций. Сюда входят отделка станции, подведение путей, установка эскалаторов - всё, что приведёт станцию в привычный пассажирам вид.
Но кое-что останется за кадром. Например, блок технических помещений. Он идёт параллельно с одним из тоннелей на протяжении 150 метров. Там находится сердце станции - трансформаторы, подстанции и всё, что необходимо для её функционирования.
Не видны пассажирам и чугунные тюбинги - чуть ли не главный элемент для строительства метро. Ими отгораживают станцию от грунта, и они отвечают за отсутствие деформаций. Тюбинги производят в Днепропетровске. Когда на Украине начался кризис, из-за задержки поставок строительство остановилось на 15−20 дней. Сейчас темпы восстановлены. Поэтому, по словам Павла Калимуллина, «Фонвизинскую», скорее всего, успеют сдать в 2015 году. Если, конечно, непредсказуемые подземные недра не преподнесут какой-нибудь сюрприз. Вот как она должна выглядеть:
Если не собираешься делать из хода тайну, можно копать «берлинским» способом: роется траншея, в ней строятся стены и крыша будущего хода, после все засыпается. Но соседи придут посмотреть, каждый захочет такой же, только побольше, в итоге кто-то случайно выкопает ад. Лучше копай незаметно, по «парижскому» методу: роется вертикальный колодец, а из него ведут штольню вбок.
Где копать
Песчаные почвы - идеальный вариант. В свое время они позволили нарыть ходов под Берлинской стеной, в том числе знаменитый «Туннель 29» длиной 140 метров. Глину тяжело копать, к тому же выше шанс наткнуться на межпластовые воды. Полезно заранее пробурить скважины по всей траектории хода и выяснить, с чем будешь иметь дело.
Как укрепить
Если роешь штольню, не укрепляя стены и потолок, положи сверху плиту с датами жизни. Когда тебя завалит, родные смогут ограничиться фуршетом. Но лучше укрепляй ход каждые полметра крепью - рамой из просмоленных досок. Когда он будет готов, надо основательно обшить досками стены и потолок или даже забетонировать их, как делают палестинцы в тайных туннелях из сектора Газа в Израиль.
Как обустроить
Чтобы в туннеле было сухо, его надо делать под уклон. Желательно устроить и принудительную вентиляцию: вентилятор у входа и трубы с отверстиями по всей длине сооружения. Одной из проблем «туннеля жизни» в Сараеве, по которому люди выбирались из осажденного города, было отсутствие вентиляции. В итоге пришлось добывать кислородные маски.
Как не засыпаться
Копать подземный ход можно только в своей земле. Иначе в случае обнаружения его засыплют, а оплачивать мероприятие будешь ты. Перед началом процесса выясни, нет ли на пути кабелей, нефтепроводов и ракетных шахт. В этом поможет глубинный сканер. А под землей не повредят газоанализаторы на углекислый газ и метан, иначе туннель будет другой - с полетом к яркому свету и чувством благодати.
Как маскировать
Недавно пойманный колумбийский наркобарон Гусман выводил свои подземные ходы в канализацию, и это ему до поры помогало. Врезаться в общие коммуникации - незаконно, но можно применить сам принцип и замаскировать выход под привычную часть пейзажа - дощатый туалет, пляжную раздевалку или корпоратив с Нагиевым.
Глубину заложения тоннеля, его длину, расположение и форму определяют исходя из назначения тоннеля, топографических, геологических и климатических условий местности. Строительство тоннеля, или, как говорят строители, проходка тоннеля, производится открытым или закрытым способом. В первом случае работы ведутся на поверхности: разрывается котлован, в котором возводится тоннель. При этом строителям приходится вскрывать асфальтовое дорожное полотно, а также, при необходимости, перекладывать инженерные коммуникации, попадающие в зону работ. Закрытый способ предусматривает, что все работы будут проводиться под землей, не создавая неудобств автомобилистам и пешеходам.
Наиболее распространенным методом строительства тоннелей является так называемый «миланский способ», когда строители возводят стены тоннеля и укладывают перекрытия, по которым сразу же восстанавливается автомобильное движение. А защищенные «крышей» перекрытия строители достраивают тоннель, не мешая движению на поверхности.
При закрытом способе строительства тоннеля существует два метода работ: метод продавливания, когда мощный домкрат «впихивает» каркас тоннеля в толщу грунта, и метод щитовой проходки, когда механизированный тоннелепроходческий комплекс «бурит» тоннель впереди себя. Для строительства тоннеля с четырьмя полосами для движения в одну сторону потребуется щит диаметром 19 метров.
В зависимости от особенностей грунта различаются и технологии, используемые при проходке тоннеля. Если строительство идет в условиях мягких неустойчивых пород, то для начала возводят специальную крепь из арматуры и бетона, а неустойчивые грунты замораживают специальным составом или укрепляют с помощью особого раствора. Например, цементом, жидким стеклом с хлоридом кальция или синтетической смолой.
Когда тоннель проложен, в зависимости от инженерных и геологических условий, сооружают его обделку из монолитного бетона, железобетона, стали или чугуна.
При строительстве длинного тоннеля, в котором форма и размеры будут одинаковыми на всем его протяжении, применяют сборные конструкции. Правда, при этом необходимо с особой тщательностью подходить к вопросу скрепления отдельных блоков между собой. Гораздо проще строить тоннель из монолитных конструкций. Монолитные конструкции отливают прямо на месте, укладывая бетонную смесь новым современным бетонолитным оборудованием. Плюсы такого способа - в отсутствии транспортировки бетонных блоков, а также в отсутствии стыковочных швов между отдельными конструкциями, что делает тоннель более надежным и долговечным.
Конструкция тоннеля может быть разнообразной. Так, помимо собственно автомобильной дороги, в тоннеле могут быть построены автостоянки, пешеходные переходы, торговые центры - все это размещается уже над тоннелем. Каждый тоннель оснащен системой инженерных коммуникаций (водоотвод, вентиляция и пр.), а также служебными и технологическими помещениями. В стенах тоннеля строятся ниши под пожарные и электрические щиты, светильники. А в целях безопасности через каждые 100 м делают эвакуационные выходы на случай чрезвычайных ситуаций.
В этом году Московскому метро исполняется 80 лет. Официальный день рождения столичной подземки отмечается 15 мая (тогда метро впервые открылось для жителей города), но первый технический состав прошел уже в феврале. Любопытный факт: в первый год с момента открытия стоимость проезда постоянно снижалась. Сперва с 50 копеек до 40, а затем и вовсе до 30.
Строительство первой линии било не то что мировые рекорды, оно выходило за пределы человеческих возможностей. Ветку общей протяжённостью 11,6 км, с 13 станциями и всем комплексом сооружений, было решено построить за три года. Для адских и авральных работ было привезено несколько тысяч заключенных, хотя и без них нашлось немало людей, готовых внести лепту в амбициозное сооружение. Все операции в шахтах — разработка, погрузка и размельчение породы, откатка вагонеток — производились без помощи машин. Сегодня эти первые станции красной ветки — одни из самых красивых и величественных, настоящее сердце московского метрополитена.
А как происходит рождение новых станций сегодня? Конечно, никто не ставит коммунистических рекордов, и не привлекает к работам осужденных. Тем не менее, строительство тоннелей глубоко под землей остается сложнейшей задачей. Об этом я подготовил большой и интересный пост.
Для начала стоит пояснить: станции метро бывают двух типов — мелкого и глубокого заложения. Первые строят в открытом котловане, для вторых роют шахту, и ведут все работы на большой глубине. Под катом я покажу оба типа на примере будущих станций московского метро — Петровского парка и Фонвизинской…
Станция Петровский парк — мелкого заложения. Видно, что глубина котлована не более 4-х этажей, некоторые подземные парковки находятся куда глубже. Распорки между противоположными стенами котлована называются расстрелы, они предотвращающую осыпание во время строительства:
Место для эскалатора. Хотя, судя по высоте, тут могли бы обойтись и ступеньками:
Станция планируется двухэтажной. Балконы по сторонам платформы чем-то напоминают те, что на Комсомольской:
Петровский парк — строящаяся станция будущего Второго кольца метро, которое пересечет все существующие радиальные ветки, но ближе к окраинам Москвы:
Тоннель метро сооружается тонеллепроходческим механизированным комплексом (ТПМК), работа которого напоминает движение червя под землей. По легенде, на идею изобретения проходческого щита английского инженера Марка Брюнеля навели наблюдения за движениями корабельного червя, прокладывающего себе дорогу в дубовой щепке. Изобретатель заметил, что только лишь голова моллюска покрыта жесткой раковиной. С помощью ее зазубренных краев червь буравил дерево. Углубляясь, он оставлял на стенках хода гладкий защитный слой извести. Взяв этот принцип за основу, Брюнель запатентовал большой чугунный проходческий щит, который проталкивают под землей домкратами. Затем тоннель обкладывают тюбингом — это такой элемент крепления подземных сооружений:
Тюбинг для станций мелкого залегания представляет собой изогнутые бетонные плиты. Состыковка абсолютно герметична:
Землю вывозят специальным составом:
Кажется, по техническим рельсам особенно не накатаешься, но даже у такой элементарной «электротележки» куча элементов управления:
По словам строителей – на этом участке в основном глинистая почва:
Краном цепляют каждый вагон и поднимают на поверхность:
Землю высыпают в специальную яму, откуда несколько раз в день ее увозят на грузовиках.
Если не вдаваться в детали, на этом технология строительства мелких станций и заканчивается: щит прокладывает тоннель, а в открытом котловане в это время идет обустройство платформы и технических помещений будущей станции. Другое дело — станция глубокого заложения…
Станция Фонвизинская сегодня выглядит так. Это «дырка» в земле, на дне которой угадываться туннель будущего эскалатора:
Схема станции и линий метро на городской схеме:
Строительная площадка очень компактная. Это не удивительно — главная стройка идет под землей:
Желтое здание стоит прямо над стволом шахты. Этот колодец ведет прямиком к подземным работам:
Как видно на схеме (вид сверху), ствол шахты находится не над самой станцией, а немного в стороне. Колодец опускается метров на 60, и копают его вручную. Удивительно, но других технологий нет, только отбойный молоток и лопата.
Технические тоннели (выработки). Метро не начинают строить сразу с платформы станции. Сначала роют временные тоннели, которые идут вокруг будущей станции. По этим тоннелям вывозят землю и заводят оборудование.
Станционные тоннели. По ним будет ходить подвижной состав. Тоннелей два — в одну сторону, и в другую.
Платформа. Большой и высокий тоннель, из которого впоследствии сделают платформу станции. Его края граничат с тоннелями поездов.
Тягово-понизительная подстанция (ТПП). Важнейший стратегический элемент всего метрополитена, который подает напряжение на рельсы и, собственно, обеспечивает движение поездов.
Начальник участка подробно объясняет устройство станции на проекте, после чего мы спускаемся по землю, чтобы увидеть все своими глазами:
Левая и права клеть — это лифты в колодце шахты. По ним поднимают и людей, и оборудование:
Лифтами управляют люди из соседнего здания, где установлена гигантская лебедка. Обратите внимание на тормозные барабаны, очень похожи на автомобильные:
Клеть опускается и поднимается очень быстро — 3 метра в секунду. Дверей нет, есть ручки за которые можно держаться при движении. Кнопок, как в домашнем лифте тут нет, все управляется вручную людьми (все-таки, не в подвал спуститься):
Под землей работает от 800 до 1000 человек. Каждый сотрудник имеет свой номер и фишку на общем стенде. При спуске он обязан повернуть фишку красной стороной, а при выходе — зеленой. Таким образом, в случае ЧП можно моментально определить сколько человек находится в шахте и кто именно:
Мобильники под землей не работают, вся связь ведется через такие аппараты — шахтофоны. Выглядит просто и надежно, как советский танк:
Внизу этот аппарат выглядит так. Сомневаюсь, что через восьмерку можно выйти на межгород:
Первое, что видим, спустившись под землю — технологический тоннель. Его, а также все остальные подходные выработки засыпят после окончания строительства. Все временные тоннели оснащаются рельсами; грузы, инструменты и землю перевозят по ним:
Секции с рельсами собираются словно детская железная дорога. Да и выглядят примерно так же, только в масштабе 1:1
По миниатюрным рельсам движутся миниатюрные электропоезда. Если в детстве вы фанатели от железной дороги — обязательно приходите сюда работать 🙂
Питаются они, как трамваи от электропровода, и лучше к нему не притрагиваться руками:
Вагончики носятся довольно энергично:
Рельсы ведут прямо в лифты, откуда вагон можно отправить на поверхность. Есть технический отсек, куда поднимают вагончики и опорожняют в специальный контейнер (его потом увозят на утилизацию). Огромный ершик слева сгребает грязь с поворотного механизма:
Еще один технологический тоннель опоясывает станцию. Его тоже ликвидируют на финальном этапе, а пока тут ездят тележки:
По нему мы попадаем в главную зону — будущую платформу станции. В отличие от станции мелкого заложения, тут используют не бетонный тюбинг, а чугунный, способный выдержать сильнейшее давление:
Стягиваются элементы вот такими болтами:
Три тоннеля, соединенных между собой проходами — скелет будущей платформы станции:
Центральный тоннель, в котором будет перрон немного больше, чем тоннели с поездами:
Станции глубокого залегания не «копают», а прокладывают с помощью направленных взрывов. Тонеллепроходческий щит на этой станции бесполезен, грунт очень плотный.
Это конец платформы, откуда пойдет эскалатор на поверхность:
Хоть на фото непонятно, это диагональный тоннель эскалатора, который ведет вверх:
Справа чугунные трубы, через которые пойдет электрика:
Самый высокий тоннель — ТПП, высотой на три этажа:
Женщины под землей не работают. Спуститься могут лишь в одном случае, если женщина — маркшейдер (специалист по проведению пространственно-геометрических измерений в недрах земли):
Перед тем как вернуться в лифт, нужно обмыть сапоги от грязи:
А это станция Котельники. Она почти готова, осталось только навести финальный марафет. Уже этой весной она примет первых пассажиров:
Турникеты. Пока есть возможность проходить без карточки:
Эскалаторы. С одной стороны идут отделочные работы:
С другой стороны уже все готово:
Освещение работает «вполсилы», но с открытием станции тут станет намного светлее:
Поскольку станция неглубокая, платформенная ее часть похожа на железобетонную коробку:
При этом перегонный тоннель круглый и выложен бетонным тюбингом (он прокладывался с помощью проходческого щита):
Все стены в коммуникациях и проводах:
ТПП есть и в Котельниках. Это святая святых, строго режимный объект. Пока он не работает, нам разрешили войти внутрь. Внешне этот узел, откуда подается ток на ближайшие линии, ничем не примечателен. Потолки низкие, часто приходилось идти в три погибели:
Это конечная станция, и тут происходит разворот составов. Я представлял себе некоторую линию полукругом, на которой поезда разворачиваются в обратную сторону. В реальности, конечно, все происходит иначе:
Поезд заходит в тупик, машинист выходит из головы состава и идет по технической платформе в другой конец. Вот и весь «поворот».
В час пик, когда много людей и требуется максимальная частота движения, машинисты меняются еще быстрее: в прибывший состав садится машинист предыдущего, а тот, что вышел — идет в другой конец, чтобы сменить следующего:
Вдалеке уже горит свет платформы:
И наконец главный вопрос, который меня волновал долгое время — где ночуют поезда? Оказывается, составы выстаиваются в шеренгу от тупика, и растягиваются аж на три станции метро от конечной!
P.S. По словам руководства Стройкомплекса, в этом году планируется построить не менее 12 км новых линий метро, и открыть 8 новых станций (Котельники и Фонвизинская в их числе). Подробно с планами строительства новых станций можно ознакомиться тут http://stroi.mos.ru/metro
