Logo name

Железная дорога под Волгой (статья)



Материал из Энциклопедия нашего транспорта

Перейти к: навигация, поиск
Рис. 1. Схема расположения подводного тоннеля у Нижнего Новгорода
Рис. 2. Обделка подводного участка, сооружаемого щитовым способом: 1 — слой прессованной глины или тощего бетона; 2 — сборная обделка из бетонных блоков; 3 — внутренняя железобетонная (или облегчённая тюбинговая) оболочка; 4 — оклеенная гидроизоляция; 5 — стяжные металлические рамы
Рис. 3. Организация производства работ при щитовой проходке: 1 — домкраты для прессования уплотнения за обделкой: 2 — слой прессованной глины или бетон; 3 — бетонные блоки; 4 — металлические рамы в швах; 5 — забойные домкраты; 6 — эректор; 7 — вспомогательная тележка; 8 — щитовые домкраты; 9 — внутренняя железобетонная оболочка для поддержки гидроизоляции
Рис. 4. Тоннелепроходческий щит
Рис. 5. Титульный лист пояснительной записки к проекту тоннеля у Нижнего Новгорода
Рис. 6. Варианты проектов подводных тоннелей у Саратова: I — Вишницкого; II — ГУГСа; III — Фролова

Не успела ещё Россия прийти в себя от последствий Дальневосточной войны 1904—1905 гг. и внутренних потрясений, как на Европейском континенте стали сгущаться тучи глобальной битвы. Пришлось думать об усилении транспортной связи между европейской и азиатской частями государства с устройством надёжных пересечений грандиозного водного рубежа — Волги.

Вопросами развития железнодорожной сети в широтном направлении перед Первой мировой войной занималось Правление Казанского округа путей сообщения. И не удивительно, что разработка нового для нас, более защищённого, чем мост, варианта подводного пересечения, была поручена Обществу Московско-Казанской железной дороги. В то время её управляющим был инженер-путеец А. И. Антонович — один из авторов первого проекта метрополитена в Москве.

В этом Обществе сконцентрировалась группа талантливых инженеров путей сообщения, с интересом воспринявших небывалое задание.

К тому времени отечественный опыт проектирования и строительства крупнейших мостов через водные преграды уже имелся, а вот подводных железнодорожных тоннелей наши инженеры ещё не создавали. Проекты подводных переправ через Неву в Санкт-Петербурге были выдвинуты ещё в прошлом столетии М. И. Брюнелем (1814 г.) и нашим инженером Я. К. Ганнеманом (1893 г.), но они были предназначены для экипажно-пешеходного движения.

Среди специалистов Общества Московско-Казанской дороги оказались выпускники Петербургского института инженеров путей сообщения старшего поколения — Р. В. Вишницкий (начальник технического отдела Общества), B. И.Голубов (зав. отделом Нижегородского узла), В. А. Саханский, Л. Н. Бернацкий, М. Н. Мошков, К. Ю. Цеглинский, К. С. Мышенков и ещё молодые инженеры Н. С. Стрелецкий, А. П. Юрловский. Уместно напомнить, что среди их товарищей по учёбе в институте в 90-е годы были В. Л. Николаи, C. Н.Розанов, А. Ф. Эндимионов, Г. С. Каханов, А. М. Фролов, Н. М. Герсеванов, В. Н. Образцов, B. К. Дмоховский, Н. Н. Давиденков, C. П.Тимошенко, а из молодых, почти одногодок со Стрелецким — А. Н. Пассек, В. И. Бутескул и другие. В своём общении эти специалисты не только давали полезные советы проектировщикам подводного тониеля, но, как подтвердилось впоследствии, оказали большое влияние на развитие отечественного тоннеле- и метростроения.

Работы начали с выбора целесообразного места перехода Волги в направлении от Нижнего Новгорода к Перми.

Натурные изыскания и изучение естественных условий режима Волги возглавлял инж. В. А. Саханский. Из 8 рассмотренных Обществом вариантов инженерный Совет с участием представителей военного ведомства одобрил переход в сторону Котельнича (рис. 1).

Предчувствуя назревание военного конфликта, Особая Комиссия по устройству Нижегородского узла под председательством тайного советника Б. А. Риппаса (выпускника Путейского института 1864 года) постановила: «Переход р. Волги на линии Нижний Новгород — Котельнич предпочтительнее устроить не мостом, а подводным тоннелем». Это направление, когда уже был закончен эскизный проект тоннеля, было утверждено министром путей сообщения 10 июня 1914 г. — менее, чем за 2 месяца до вступления России в мировую войну.

В текущем году исполняется 80 лет со дня завершения основополагающих разработок этого первого в России проекта подводного железнодорожного тоннеля, прерванных внезапным началом мировой войны.

Условия строительства тоннеля были сложными: глубина реки в различное время года менялась от 2 до 6 м; русло подстилает песок с примесью ила на глубину 20 м до контакта с материковой глиной. Предвоенный период, использовать который наши стратеги опоздали, охарактеризовался принятием варианта трассы однопутного тоннеля с уклонами до 10 ‰ при двойной тяге паровозами. Тревожное состояние того времени привело к тому, что «по экономическим соображениям» устройство двухпутного тоннеля или его электрификацию признали невыгодным делом.

И всё же эскизный проект тоннеля под Волгой у Нижнего Новгорода представляет собой замечательное инженерное творение.

Вследствие неизученности проблемы было произведено обобщение имевшегося зарубежного опыта с обстоятельным анализом и конкретными рекомендациями. Эту работу выполнил 26-летний старший инженер Н. С. Стрелецкий, впоследствии известный учёный.

В проекте были разработаны 3 варианта сооружения тоннеля: щитовым способом, опускными кессонами и заводными секциями.

Остановимся на основном из них — щитовом. При этом варианте протяжённость участка щитовой проходки составила 2150 м, а всего перехода около 5,7 км; минимальное заглубление под дном Волги — 4,6 м.

Оригинальным решением оказалась конструкция тоннельной обделки (рис. 2): в ней были заложены такие прогрессивные для нас идеи, как сборная труба из бетонных блоков, наружная монолитно-прессованная оболочка, внутренняя оболочка для поддержания слоя оклеечной гидроизоляции. Проектировщики не побоялись рекомендовать блочную обделку для такого ответственного сооружения, как подводный тоннель, ещё до того, как О’Рурк реализовал свою идею в Бруклине в 1929 г.

Особенностью «обжатой» обделки («для обеспечения её надёжной устойчивости в грунте») является применение блоков различной толщины в замке свода (25 см) и в лотке (40 см). Казалось бы, нужно сделать утолщение обделки наоборот — не внизу, а вверху. Но тогдашние инженеры (да будет о них сказано доброе слово) не были схоластами и прежде всего думали о работе сооружения в эксплуатационной стадии. Их беспокоила выносливость конструкции при динамических воздействиях движущихся воинских и грузовых эшелонов, которая могла быть обеспечена усилением продольной жёсткости тоннеля, как это было, например, в подводных Гудзонских тоннелях, расположенных в слабых илистых грунтах. Проектировщики тоннеля под Волгой предусмотрели даже вероятное усиление обделки дополнительной железобетонной балкой жёсткости, рассчитав её по формулам однокашника по институту С. П. Тимошенко, приобретшего уже тогда известность в научных кругах. Для обеспечения продольного и поперечного соединения блоков были предусмотрены специальные закладные металлические рамы с уголками, стягиваемые продольными связями.

Технология возведения обделки за щитом (рис. 3) предусматривалась следующая. Монтаж её производился двумя рычажными эректорами, закреплёнными на щите. Ими же собирались промежуточные металлические рамы с расстояниями 1 м. После соединения их элементов и уголков между ними закладывали блоки и стягивали рамы болтами, пропускаемыми между продольными стыками обделки. Таким образом «бентонитовые камни» (блоки) оказывались зажатыми между поясными уголками рам. Замковый блок специальной конструкции расклинивался, в результате чего уплотнялись продольные стыки сборного кольца. Диафрагмы рам имеют прямоугольные отверстия, благодаря чему при нагнетании в швы цементного раствора образуется как бы монолитная обделка. Уплотнение поперечных швов производится щитовыми домкратами при передвижке. Плотность контакта с окружающим грунтом обеспечивается запрессовкой специальными домкратами на щите наружного слоя глины или пластичного бетона толщиной до 30 см. Таким образом, обделка «сама себя держит», и вследствие отсутствия каких-либо внутренних крепей по внутренней поверхности блоков можно наносить слой оклеенной гидроизоляции, которая поддерживается внутренней железобетонной оболочкой. Вместо оклеенной изоляции может быть применено кольцо из облегчённых тюбингов (в проекте разработаны варианты чугунных или стальных сборных обделок из тюбингов).

Разработка забоя предусматривалась из ячеек щита с применением забойных домкратов и шандор. Проходка — под сжатым воздухом, для чего в тоннеле была запроектирована воздухонепроницаемая диафрагма с горизонтальными материальными и людским шлюзовыми аппаратами, а также спасательное оборудование.

В соответствии с избранным сечением обделки щит имел эллиптическое, вытянутое по вертикальной оси очертание (рис. 4), а для возможности образования наружного прессованного слоя имел не одинарную, а двойную оболочку, передвигаемую двумя рядами домкратов. Таким образом, эта оригинальная конструкция представляет собой как бы «комбинацию двух щитов».

За исключением щита столь необычной конструкции, запроектированная технология была почти полностью использована на перегоне между Театральной и Лубянской площадями I очереди строительства Московского метрополитена. Вместо специальных рам в швах блочной обделки была предпринята, правда, неудачная, попытка упрощённой стяжки колец продольными болтами, пропускаемыми через отверстия в самих блоках (предложение инж. М. А. Рудника).

Материалы эскизного проекта тоннеля под Волгой у Нижнего Новгорода были изданы типографским способом в виде объёмистой (около 600 стр.) пояснительной записки (рис. 5) с анализом имевшегося опыта, данными о бытовом режиме Волги, описанием различных вариантов перехода как на подводном, так и на подходных участках, расчётами конструкций, пропускной способности и др., а также с крупноформатным атласом чертежей. Несмотря на антикварную редкость, эти материалы в какой-то степени сохранились благодаря дублированию их в книге проф. А. Н. Пассека «Подводные тоннели», изданной в 1933 г.

Как показали события мировой войны, а особенно годы интервенции и гражданской войны, мосты оказались наиболее уязвимыми объектами. В России было выведено из строя более 3 тыс. крупных мостов с металлическими фермами, не говоря уже о десятках тысяч малых деревянных. Об этом лучше других мог бы рассказать организатор Комитета научного содействия строительству I очереди Московского метрополитена А. Ф. Эндимионов: в 1918 г. он возглавлял восстановление крупнейшего в мире Сызранского моста через Волгу. Помнятся последние дни его жалкого существования в ЦНИИСе.

В трудные годы гражданской войны вновь поднялся вопрос о подземном пересечении великого водного рубежа между западом и востоком страны. На этот раз место перехода выбрали у Саратова. Здесь достаточно полно были проведены предварительные изыскания, начало которых относится ещё к 1892 г. Вплоть до 1919 г. обсуждались главным образом мостовые варианты, но в ноябре представители НКПС, ВСНХ и Геологического комитета пришли к выводу, что лучшим решением для железнодорожного сообщения будет подводный тоннель, а для городского — трансбордер. Результаты голосования при повторном рассмотрении вариантов показали, что большинство представителей было за железнодорожный тоннель: 23 за при 9 против, а за мост на Увеке — 16 за и 15 против. Чтобы окончательно решить вопрос о тоннеле, продолжили геологические изыскания. В 1922 г. появился вариант инж. М. Е. Кнорре, предлагавшего построить подводный тоннель в осушаемом открытом котловане, но более обстоятельными оказались проекты инженеров Вишницкого, Фролова и ГУГС со щитовой проходкой (рис. 6).

Первый из указанных проектов принадлежал инженеру путей сообщения Рихарду Владиславовичу Вишницкому, который возглавлял проектирование аналогичного тоннеля у Нижнего Новгорода. Имеются сведения, что его новый проект не уступал предыдущему, но условия разрухи и гражданской войны не позволили должным образом оформить проектные материалы, и они затерялись. Однопутный тоннель под рекой в пределах переката Ширшок предназначался для движения поездов с электротягой. Подходы к тоннелю были запроектированы двухпутными.

В состав перехода общей протяжённостью 4700 м входили:

эстакады по обе стороны Волги — 350 м;
галереи — 670 м;
бетонная и железобетонная трубы — 1180 м;
щитовая часть подводного тоннеля — 2500 м.

Принятое минимальное заглубление тоннеля под дном реки в 3,20 м комиссия считала недостаточным.

По варианту проектного отдела ГУГСа в состав перехода длиной 5920 м включались:

эстакады — 460 м;
подземная галерея — 450 м;
бетонная и железобетонная трубы — 2130 м;
щитовая часть — 2880 м.

По проекту инж. Фролова полная длина перехода составляла 6,3 км при щитовом участке 5,2 км.

Сопоставление показателей по упомянутым вариантам приведено в таблице.

Статья Железная дорога под Волгой, 7.jpg

Фролов был экстраординарным профессором Петроградского Политехнического института. Именно он помог в годы разрухи и безработицы приступить здесь к чтению лекций по тоннеле- и метростроению вернувшемуся из эмиграции С. Н. Розанову.

В 1930—34 гг. на Увеке был построен железнодорожный мост. Такое же надводное сооружение было возведено и у Нижнего Новгорода.

Подземное пересечение Волги — это ещё одна проблема будущего.

Источник

  • В. ПИКУЛЬ, кандидат технических наук, «Железная дорога под Волгой», журнал «Метро», № 2, 1994


[1 наблюдающий участник] 
Эта страница последний раз была изменена 1 мая 2015 в 16:02, автор изменения — участник Энциклопедия нашего транспорта Anakin. В создании приняли участие: участник Энциклопедия нашего транспорта Workweek
info2008 ≤co-бa-кa≥ nashtransport.ru
«Наш транспорт» © 2009—2017
Rambler's Top100