Подземное строительство

Московский метрополитен

На протяжении сорокалетнего периода строительства московского метрополитена вводу каждой новой станции или ветки препятствовали весьма сложные инженерно-геологические условия и сложность городской застройки. На протяжении многих лет коллектив проектировщиков, инженеров и архитекторов решал сложные задачи организации и технологии подземного строительства. Специалисты постоянно искали новые методы производства работ, применяли новые механизмы, строительные материалы и конструкции.

Если сравнить два периода в строительстве метрополитена – 1935 и 1975 год, прогресс очевиден. В 1935 году завершилось строительство первой очереди Московского метрополитена длиной 11,6 км. Она включала в себя тринадцать станций (численность коллектива составляла около шестидесяти тысяч человек). В 1975 году в эксплуатацию сдаются две линии Краснопресненского радиуса и ЖКД, их общая протяженность составила 12,5 км. Примечательно, что данные участки включали в себя семь станций, а строительный коллектив составлял всего десять тысяч человек.

Тот же коллектив занимался строительством двух других радиусов – Рижского и Калининского, их общая длина – 20 километров. Дело в том, что квалифицированных кадров с каждым годом становится всё больше, в этой связи строительство метрополитена достигает более высокого технического уровня.

Начальный этап строительства любой станции метро заключается в применении традиционных методов возведения тоннельных сооружений различного рода. Подобные методы основываются на разработке грунта и монтажа обделки из железобетона по частям. Способы проведения работ в современности разделяются на:

• бельгийский;
• австрийский;
• германский.

Технический прогресс в подземном строительстве легко проследить, рассмотрев все современные методы работ и виды конструкций, которые применяются при возведении стволов перегонных тоннелей.

Шахтные стволы

Надо сказать, что изначально проходка шахтного ствола велась с применением крепи. Такие крепи были изготовлены из опорных венцов (металлических колец сплошного сечения). Помимо этого также применялась опускная крепь с ножевой частью из металла. На ней возводилась железобетонная монолитная крепь ствола.

Существовал кессонный метод. Он заключался в том, что в днище ствола, где залегали слабые водонасыщенные грунты, закладывалась железобетонная плита (потолок кессона). Под эту плиту подавался сжатый воздух. Именно в этой зоне и велась разработка грунта, а также возведение бетонной обделки ствола.

Рисунок 1. Строительство метро. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Имел место метод с опускной кессонной крепью. При таком методе обделка возводилась на «потолке» кессона. Однако, проходка всех стволов первой очереди сопровождалась значительными осадками и деформациями. В этой связи было начато освоение нового способа проходки с применением искусственного замораживания грунтов. Данный способ был успешно применен при строительстве станции «Лермонтовская площадь» в Москве. Здесь обделка первого ствола была выполнена из монолитного железобетона. Бетонная смесь после укладки подогревалась методом электропрогрева.

Впоследствии вышеизложенный метод получил широкое распространение в России и за рубежом.

Надо сказать, что при строительстве всей Рижской ветки специалисты сталкивались с замораживанием грунтов. Строители знали, что им придется пересекать зону обильно обводненных известняков. Примечательно, что при проходке некоторых шахт здесь была достигнута максимальная скорость – стволы были пройдены за 1 – 1,5 месяца. В период замораживания грунтов основания возводился надшахтный комплекс, производилось армирование стволов. Это позволяло быстро осуществлять проходку основных выработок.

На данных шахтных стволах впервые были применены механизированные поверхностные эстакады. Они позволили устранить ручной труд во всех основных операциях по приему из шахты породы и доставке строительных материалов.

Подземное строительство закрытым способом

Проходка перегонных участков тоннелей производилась исключительно горным способом. Грунт разрабатывался по частям, нередко с применением опертого свода (бельгийский метод ведения работ). В случаях, когда строители сталкивались со слабыми горными породами, применялись опорные стены (германский метод). Оба вышеупомянутых способа весьма трудоемки и требуют применения исключительно ручной разработки. Однако, в 30-е годы не существовало других механизмов, кроме отбойных и бурильных пневматических молотков. Крепление выработки осуществлялось с помощью дерева.

Разработка производилась следующим образом: сначала проходили нижние штольни, далее – верхние. Впоследствии раскрывались калотты и бетонировались своды (данная технология была заимствована из бельгийского способа).

Рисунок 2. Тоннель метро. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Бетонирование, как и многие другие виды работ, осуществлялось вручную. Бетон поднимался бадьями и перекидывался лопатами. Смесь трамбовалась в деревянных кружалах и опалубках. Погрузка также шла вручную. Бетонные работы сменялись гидроизоляционными, после них следовало устройство железобетонной рубашки.

В случаях, если строители встречали неустойчивые водоносные породы, применялся кессонный метод проходки (в случае горного способа работ). Недалеко от Комсомольской площади строительство двухпутного тоннеля длиной 75 метров велось с помощью опускных кессонов. На их металлоконструкциях сооружались железобетонные участки тоннеля (каждый из них имел длину 25 метров). Для ускорения процесса опускания кессона нередко производили подработку грунтов по контуру кессонов. В момент, когда кессон достигал участка со слабыми водонасыщенными грунтами, в него нагнетали сжатый воздух. Это способствовало отжатию воды, а разработка грунтов продолжалась до тех пор, пока кессон не опускался до проектной отметки.

Примечательно, что кессонный метод применялся и на других участках первой очереди строительства.