Метро можно сооружать по-разному, а не только инопланетными технологиями :о) "Что в лоб, что по лбу" тут не прокатывает.

Здравствуйте, уважаемые читатели!

Как вы полагаете, сколько существует способов сооружения метро? Если не принимать во внимание такие высокие технологии, как вырезание лазерными болгарками и резонансное мантрание, их можно по пальцам перечесть. И все они были изпользованы при строительстве московского метро в первой половине прошлого века.

В общем-то, когда город с миллионным населением начинает страдать от толчеи и сутолок на улице, когда дорога из пункта А в пункт Б удлиняется по времени в разы, городским властям волей-неволей приходится искать выход из положения и решать транспортную проблему. Когда эту проблему пришлось решать Москве, некоторые европейские столицы уже успели её решить. Их опыт вдохновлял, но кое-чему учил. Так, например, в Нью-Йорке проблему освобождения поверхности земли от пассажиропотока решили, выстроив новые дороги поверх существующих улиц, для чего построили эстакадные пути для пассажирских поездов.

Таковое решение оказалось не слишком удачным, поскольку поезда, дымящие и осыпающие сажей окрестности, стуча по рельсовым стыкам на металлических эстакадных конструкциях, очень досаждали горожанам, да и вид улиц существенно поплохел:

Ведь мало кому доставляет удовольствие любоваться небом в клеточку или решёточку.

Небольшой экскурс. Один из проектов метро, от которого яростно отбивались думцы, содержал именно такой способ размещения путей.

Битва за проект была занимательной

Оживление возникло, когда разговор зашёл о деньгах

Церковь в стороне не осталась, и выкатила свой "рояль".

Ясное дело, орудийными залпами проект обстреливала и пресса. В конце концов идею создания в Москве метрополитела удалось благополучно похоронить

Но вернёмся к тому, как можно было соорудить метро. Ещё одним способом высвободить уличную поверхность было помещение пассажирского транспорта под землю. В таком случае ни шума, ни пыли поезда городу уже не доставляли, а сократить разстояние из пункта А в пункт Б могли существенно. Этот способ имеет три пути воплощения: 1) мелкое заложение туннелей (такое решение с древних времён выполнялось открытым способом), 2) глубокое заложение, выполненное горным способом, и 3) глубокое заложение, выполненное с помощью щита.

Открытый способ (берлинский)

Он осуществляется путём прокладки сплошного котлована-траншеи глубиной от 12 до 15 метров вдоль улицы. Встречающиеся по пути подземные коммуникации (разного рода электрические кабели, газопроводы, водопроводы и водостоки, канализационные трубы и т.д.), то есть то, что скрыто в любом городе под верхними покровами улиц, подвешивается по бокам котлована при помощи особых скоб. После этого выкладывают основание котлована, на котором укладывают рельсовые пути. Стены обшивают водонепроницаемой изоляцией и одевают железобетоном для укрепления. строящийся тоннель перекрывают балками из стали и делается кровля, которая содержит гидроизоляцию. Поверх кровли насыпают песок и землю, а далее поверхность облагораживают.

Рытьё котлована обычно связано с осушением грунта. Это делается при помощи пробуренных скважин и особых труб с фильтрами. Если встречается плывун, осушка - весьма сложная и трудоёмкая операция, так как мелкие илистые частицы и песчинки норовят быть выкаченными вместе с водой и способны проникнуть в скважины при недостаточно мелких отверстиях фильтра. В таком случае в грунте образуются пустоты, становящиеся причиной обвалов и оседания почвы.

Начало берлинского метро

Этот способ - наиболее дешёвый. Тоннель получается сухим, легко вентилируемым. А неглубокое залегание не требует сооружения длинных лестниц для доступа пассажиров к платформам станций. Но есть у способа существенные недостатки: опасность для устойчивости домов, находящихся поблизости, длительный перерыв движения транспорта на время строительства. Способ применим лишь для улиц прямых и широких, но не годится для извилистых и узких улочек. Кроме того, насыщенность недр подвалами и фундаментами, многие из которых уже и забыты из-за многочисленных перестроек, сложные сети коммуникаций - всё это очень затрудняет работу строителей. Так в Москве пришлось приподнимать трубу, по которой на предприятия подавался ядовитый газ, которую перекрыть было просто нельзя, а поднимать следовало ювелирно.

Шахтный способ (парижский)

Работы ведутся на сравнительно небольшой глубине без вскрытия улицы с устройством отдельных шахт. Тоннель прокладывают с применением временной деревянной крепи, затем обделывают его ствол камнем или железобетоном. Этот способ также предполагает перекладку городских подземных коммуникаций. Пожалуй, основным его неудобством является второе - возможность устройства лишь внутренней изоляции. Из-за этого тоннели обычно оказываются сырыми.

Сооружение парижского метро

Третий метод постройки (лондонский)

Тоннель прокладывают на больших глубинах (глубокое залегание - 20-60 м). Работы выполняют либо горным способом (проходку крепят деревянной крепью), либо при посредстве так называемого щита. Щит представляет собой громадный стальной цилиндр, диаметр которого соответствует диаметру туннеля. Щит для однопутного тоннеля в начале 20-го века весил более 130 тонн.

Продвигался щит, вдавливаясь в породу, при помощи мощных гидравлических домкратов. Попавшая в него земля удалялась вагонетками. Оболочка щита имеет прочную конструкцию и во время проходки рабочих от обвалов породы. Действие щита цикличное, шаг проходки зависит, в первую очередь, от параметров домкратов. По мере продвижения щита вперёд, стенки пройденного им тоннеля облицовываются бетоном или чугуном. Щит - устройство универсальное, потому одинаково применимо как в сухих, так и в водонасыщенных грунтах. В случае насыщения грунтов водой иногда применяются непроницаемые переборки и воздушные шлюзы. Тогда тоннельщики производят работу в камере, в которой с помощью компрессоров давление доводится до 2- 3 атмосфер. Работа при помощи щита требует большого опыта и высокой квалификации рабочих. Естественно, что стоимость щитов для проходки одноколейных тоннелей превышала 100 тыс. золотых руб., а щиты, предназначавшиеся для более сложных конфигураций тоннелей, например, для станционных сооружений обходились свыше 150 тыс. золотых рублей.

Надо сказать, что щиты - изобретение сравнительно недавнее.

Marc Isambard Brunel

Проходческий щит - это защитная конструкция, изпользуемая при рытье больших туннелей. При выемке мягкого, жидкого или иного нестабильного грунта, из-за падающих материалов или обрушения существует потенциальная опасность для здоровья и жизни рабочих и самого объекта. Туннелирующий щит может быть изпользован в качестве временной опорной конструкции, она находится на одном месте, как правило, это короткий промежуток времени от момента, когда секция туннеля выкапывается, до сооружения постоянной опорной конструкции. Постоянная конструкция может состоять, в зависимости от условий, из кирпича, бетона, чугуна или стали.

Хотя современные щиты обычно имеют цилиндрическую форму, первый «щит», разработанный Марком Исамбардом Брюнелем (Marc Isambard Brunel), патент GB 4204/1818. В 1825-1841 годах Марк и его сын изпользовали щит для строительства туннеля под Темзой. Щит представлял собой большую прямоугольную чугунную конструкцию, напоминающую подмостки, с тремя уровнями и двенадцатью секциями с твёрдой несущей верхней поверхностью.

Щит был прямоугольный. Полки сверху, снизу и по бокам поддерживали крышу, пол и стены туннеля до тех пор, пока не была установлена постоянная кирпичная облицовка. Рабочая поверхность (критическая зона) поддерживалась большим количеством небольших "пробивных досок", удерживаемых на поверхности забоя небольшими индивидуальными винтами, опирающимися на каркас щита. Сам щит состоял из 12 отдельных рам, каждая из которых могла выдвигаться независимо от других. Высота была 22 фута 3 дюйма: ширина 37 футов 6 дюймов.

Выемка грунта (А - упорные доски в новом положении, В - снятая упорная доска, С - доски в прежнем положении, D - винты, удерживающие упорные доски в их положении)

Проходка шла постепенно. В процессе работы шахтеры снимали по одной брикетной доске за раз, копали перед ней, а затем заменяли ее в новом переднем положении со смещением вперёд примерно на 6 дюймов. Это повторялось со следующей доской выше или ниже, и последовательная выработка продолжалась до тех пор, пока земля на всю высоту одной из 12 секций не была удалена. Винты доски для этой секции были сдвинуты, чтобы опираться на соседние рамы, освобождая раму продольного давления. Затем секцию можно было ввинчивать (выдвигать) вперёд на величину опережения, винтами, опирающимися в задней части щита на законченную кладку. Таким образом, шаг за шагом туннель продвигался медленно, наибольший недельный прогресс составлял 14 футов.

Видео на английском языке о сооружении тоннеля под Темзой

В 1864 году Питер Барлоу, запатентовал усовершенствованный щит (патент GB 2207/1864). Основные нововведения Барлоу заключались в придании щиту круглой формы, увеличении его прочности и устройстве облицовки ствола туннеля после щита чугунными кольцами вместо кирпичной кладки Брюнеля, чугунная рубашка была прочнее и быстрее монтировалась. Хотя эта версия щита была запатентована только именем Барлоу, считается, что важную роль в разработке конструкции сыграл ученик Брюнеля - Грейтхед (Greathead). Патент Грейтхеда 1874 года ещё больше улучшил щит, изпользованием воды или воздуха для выталкивания мусора с поверхности щита в туннель. Для движения щита применялись гидравлические домкраты, а для дальнейшего снижения риска обрушения очень мягкого грунта, изпользовался сжатый воздух.

Немеханизированный проходческий щит

С помощью туннельного щита Джеймса Генри Грейтхеда лондонские инженеры смогли проложить туннель под городом, не разрушая полностью улицы наверху. Круглый железный щит Грейтхеда поддерживал мягкую почву, когда он продвигался вперёд и вырезал идеально круглую дыру в сотнях футов под шумными городскими улицами Лондона. Внутри щита рабочие туннеля прокладывали встык чугунные сегменты. Эти сегменты в конечном итоге образовывали жесткую водонепроницаемую трубу, идеально подходящую для метро. Следуя примеру Лондона, Нью-Йорк, Бостон, Будапешт и Париж вскоре смогли похвастаться собственными подземками.

Джеймс Грейтхед

Массивные машины для проходки туннелей с компьютерным управлением, изпользуемые для сооружения лондонской линии метро Элизабет, по-прежнему основываются на принципах, заложенных Грейтхедом.

До начала строительства московского метро щиты у нас не производились, и их пришлось импортировать. Однако уже в 1934 г. на участке площадь Свердлова —площадь Дзержинского, наряду с импортным английским щитом, успешно действовал и щит советской конструкции. Опыт работ, полученный при сооружении первой очереди метро показал необходимость максимального применения механизированных методов, вследствие чего сооружение тоннелей и станций на линиях второй очереди уже в основном выполнялось при помощи щитов. Это позволило метростроевцам чрезвычайно ускорить темпы строительства.

Лондонский способ глубокого заложения, обычно изпользуемый в устойчивых породах, позволяет вовсе не нарушать уличного движения, не задевать подземных сооружений и коммуникаций, не тревожить зданий. Но есть и свои издержки. Глубокое залегание тоннелей требует устройства лифтов для пассажиров или же применения эскалаторов. Кроме того, работа этим способом, особенно в тех случаях, когда прокладка идет в водонасыщенных неустойчивых грунтах, обходится почти вдвое дороже, чем сооружение туннеля мелкого заложения.

В соответствии с гидрогеологическими условиями участков, для сооружения Кировского радиуса метрополитена изпользовали лондонский способ, Остоженского - берлинский, Арбатского - парижский.

Кстати, в год Олимпиады мне довелось попасть в нутро прокладывающегося на БАМе Северомуйского тоннеля. Ребята, там проходку осуществляли щитом Robbins. В тот момент его ремонтировали, и он был недвижим. С "потолка" капала вода, отделка стенок была различной.

(продолжение следует)

Предыдущая статья