Logo name

Мы строим метро (книга, часть 2)



Материал из Энциклопедия нашего транспорта

Перейти к: навигация, поиск

Часть 1

Содержание

История первого проекта

В. Л. Маковский

Автор В. Л. МАКОВСКИЙ, доктор технических наук, профессор, лауреат Государственной премии СССР

История разработки и претворения в жизнь первого проекта Московского метрополитена открывает летопись его строительства. Разработка проекта городской подземной электрической железной дороги в Москве в чрезвычайно неблагоприятных гидрогеологических условиях, при тесно застроенной городской территории, густой сети подземных сооружений и коммуникаций, интенсивном уличном движении представляла собой крайне сложную инженерную проблему. Зарубежный опыт подземного строительства в городах мог быть использован лишь частично, так как при сооружении линий метрополитенов в других странах подобные трудности встречались не в таких масштабах и сочетаниях. В ходе проектирования советские инженеры вели творческие поиски новых эффективных решений по целому ряду наисложнейших вопросов строительства, транспорта, градоустройства, архитектуры, экономики, эксплуатации и т. п.

Основная задача заключалась в том, чтобы создать новую транспортную систему, которая удовлетворяла бы потребности в перевозках городского населения и отвечала бы более высоким требованиям безопасности, комфорта и качества, чем принятые за рубежом. Прежде всего была начата перспективная разработка схемы сети метрополитена, которая проектировалась в непосредственной связи с архитектурным планом развития столицы, исходя из исторически сложившейся радиально-кольцевой системы городской планировки. Линии метрополитена трассировались по направлениям наиболее напряжённых уличных артерий, проходящих через центр города, и по кольцевой магистрали. Они должны были обеспечивать транспортную связь между городскими вокзалами, крупнейшими предприятиями и жилыми массивами. Общая протяжённость линий первоначальной сети предположительно составляла 80,3 км.

Линия первой очереди метрополитена протяжённостью 11,6 км включила участки Сокольники — Крымская площадь длиной 8,9 км и «Станция имени Коминтерна» (ныне «Калининская») — Смоленская площадь длиной 2,7 км. На основе изысканий и инженерно-геологических исследований был разработан первый вариант эскизного проекта тоннелей мелкого заложения. Тоннели должны были пройти в разнообразных напластованиях глинистых, преимущественно слабых, неустойчивых водонасыщенных грунтов плывунного характера. Необходимо было укрепить основания и фундаменты зданий, осуществить перекладку сооружений подземного хозяйства.

Для изучения особенностей сооружения тоннелей закрытым способом в натурных условиях на Русаковской улице, вблизи Митьковского железнодорожного путепровода, был заложен опытный участок. Работы велись с применением способа опёртого свода при временном деревянном креплении. Постоянная обделка тоннеля выполнялась из бутовой кладки на цементном растворе. В процессе проходки штольневых выработок возникла осадка поверхности земли и лопнула труба водонапорной магистрали, что привело к затоплению выработок. Кирпичное здание, расположенное рядом с трассой, получило деформации. Уроки строительства опытного участка показали, что проходка тоннелей мелкого заложения даже в устойчивых моренных породах сопряжена с опасностью серьёзных повреждений расположенных поблизости сооружений.

Несмотря на то что на некоторых участках трассы начались работы по раскрытию котлованов для возведения тоннельных конструкций, было внесено предложение, отвергающее вариант проекта, предусматривающий строительство тоннелей мелкого заложения. В предложении доказывалась необходимость глубокого заложения тоннелей и станций метрополитена в коренных устойчивых породах, что позволяло бы вести сооружение метрополитена без нарушения нормальной жизни города. Было предложено использовать щитовой способ строительства и возводить сборную обделку из железобетонных блоков.

Группа инженеров — первых строителей Московского метрополитена

Среди учёных и инженеров развернулась дискуссия по вопросу глубины заложения тоннелей метрополитена. Этот вопрос рассматривался в МГК ВКП(б) и в Мосссовете. Было принято решение о срочной разработке к 16 мая 1932 г. второго варианта проекта строительства метрополитена, основанного на глубоком заложении перегонных и станционных тоннелей. Группа специалистов Метростроя в семидневный срок разработала новый вариант эскизного проекта, который был своевременно представлен в МГК ВКП(б) и в Моссовет.

Для оценки обоих вариантов проекта линии метрополитена было принято решение провести их экспертное рассмотрение в период с июня по сентябрь 1932 г.. С этой целью были созданы советская, а также германская, французская и английская экспертные комиссии. В составе советской комиссии было образовано четыре секции, в которые вошли крупнейшие специалисты и видные учёные: в секцию геологии и гидрогеологии — профессора А. В. Бобков, П. И. Бутов, Ф. П. Саваренский и другие; в горную секцию — профессора А. М. Терпигорев, А. А. Скочинский, П. М. Цимбаревич, Г. И. Маньковский, В. Д. Слесарев и другие; в строительную секцию — профессора А. В. Ливеровский, Н. Н. Давиденков, В. М. Келдыш, А. Н. Пассек и другие; в транспортную секцию — профессора Л. В. Белоусов, В. Н. Образцов, Н. А. Лепешинский и другие. Возглавлял советскую экспертную комиссию выдающийся учёный академик И. М. Губкин.

В процессе работы комиссии выяснилось, что иностранные специалисты в своих оценках исходили из известного им опыта проектирования и строительства метрополитенов методами, утвердившимися в каждой из стран. Так, участники германской комиссии предлагали проектировать для Москвы метрополитен мелкого заложения при использовании способа работ, требующего вскрытия дневной поверхности и широко применяемого при сооружении метрополитена в Берлине. Французские специалисты считали целесообразным разработать для Москвы проект тоннелей среднего заложения, сооружаемых закрытым горным способом, при временном деревянном креплении, с постоянной обделкой из бутовой кладки на цементном растворе. Члены английской комиссии полностью поддерживали проект глубокого заложения перегонных и станционных тоннелей, сооружаемых щитовым способом с обделкой из чугунных тюбингов, как в Лондонском метрополитене.

Иностранные эксперты подтвердили правильность основных положений, принятых в представленных вариантах проекта линии первой очереди Московского метрополитена, однако их рекомендации были односторонними и не могли быть в полной степени использованы для целей дальнейшего проектирования.

Советская комиссия всесторонне изучила основные аспекты проекта. В результате был сделан ряд основополагающих выводов и даны рекомендации по многогранному комплексу вопросов проектирования тоннельных сооружений метрополитена. На этой основе оказалось возможным уверенно вести дальнейшие разработки.

Учитывая топографические, инженерно-геологические, градостроительные и транспортные условия, а также данные технико-экономических расчётов и особенности эксплуатационных требований, советская экспертная комиссия сделала вывод о необходимости проектирования тоннелей как глубокого, так и мелкого заложения.

Для участков линии между станциями «Красные Ворота» (ныне «Лермонтовская») и «Библиотека имени Ленина», «Комсомольская» и «Красные Ворота», «Библиотека имени Ленина» и «Дворец Советов» (ныне «Кропоткинская») были рекомендованы глубокое заложение тоннелей и закрытый способ производства работ. Строительство тоннелей между станциями «Сокольники» и «Комсомольская», а также «Дворец Советов» и «Парк культуры» было рекомендовано вести открытым способом. В дальнейшем при сооружении Арбатского радиуса было принято решение вести проходку на ряде участков между «Станцией имени Коминтерна» (ныне «Калининская») и станцией «Смоленская» непосредственно под домами траншейным способом.

В конце 1932 г. наступил новый ответственный этап проектирования — разработка технического проекта и составление рабочих чертежей. На трассе начались проходка шахтных стволов, подходных подземных выработок, оборудование горных комплексов и т. д.

В эти дни к начальнику Метростроя Павлу Павловичу Ротерту приехал с визитом известный английский писатель Герберт Уэллс, который чрезвычайно интересовался вопросами проектирования и строительства метрополитена для Москвы. Он крайне скептически отнёсся к возможности решить задачу собственными ресурсами, в частности без английских щитов и тюбингов. Уэллс назвал планы строительства московского метро попыткой с негодными средствами, чуть ли не советской утопией. П. П. Ротерт убедительно доказал писателю, что наши проекты не утопия, а воплощающаяся в жизнь реальность, пригласил его спуститься в забои тоннелей, которые сооружают по трассе. Хотя Уэллс заявил, что с удовольствием принимает любезное приглашение, однако не воспользовался им.

Никакие доводы иностранных специалистов не могли изменить смелого и решительного курса на создание наиболее совершенного технического проекта первенца советского метростроения. По всей трассе развернулись геологоразведочные работы. Велись изыскания и научные исследования, связанные с проектированием и решением производственных проблем.

Впервые в нашей стране проектировался сложный комплекс тоннельных сооружений, включавший подземные станции крупных сечений, эскалаторные, перегонные однопутные и двухпутные, подводные тоннели, раструбы, переходные камеры переменного сечения, камеры вентиляции, санитарно-технических и электротехнических устройств и т. п. Проектирование этих сооружений требовало творческих поисков, создания разнообразных видов подземных конструкций и методов работ, обусловленных необходимостью преодоления природных трудностей, не имевших прецедентов взарубежной практике.

К решению ответственных задач, возникавших в ходе проектирования сооружений метрополитена, необходимо было привлечь широкие круги научной и инженерно-технической общественности Советского Союза. Огромную роль сыграл специально организованный Комитет научно-технического содействия Метрострою под председательством академика Г. М. Кржижановского.

Обсуждению развёрнутого плана деятельности комитета предшествовало сообщение Г. М. Кржижановского, который отметил: «Всем ясно, что мы здесь имеем дело с таким сооружением практического значения, которое важно не только для Москвы, но и для всей нашей страны. Это строительство такого масштаба, что на него обращено внимание не только нашей страны, но и всего мира. Трудности, конечно, у нас большие, но мы должны ещё помнить, что мы находимся в обстановке, когда надо экономить и средства и силы, поэтому задача инженеров — подойти к этому вопросу не только с точки зрения технического решения вопросов, но и с точки зрения экономической».

Комитет оказал огромную научно-техническую помощь проектировщикам и строителям метро. Трудами таких крупнейших учёных, как А. А. Скочинский, А. М. Терпигорев, Н. Н. Давиденков, В. М. Келдыш, А. В. Ливеровский, В. Л. Николаи, А. Н. Пассек, П. П. Ротерт, Ф. П. Саваренский, П. М. Цимбаревич и другие, были заложены научные основы, определившие направления развития отечественного метростроения. Особая роль в проектных работах принадлежит первому начальнику и главному инженеру Метростроя П. П. Ротерту, предложившему целый ряд исключительно ценных ключевых инженерных решений, оказавших определяющее влияние на ход проектирования метрополитена и эффективность его строительства.

Передовики труда Г. А. Стаханов, М. Д. Дюканов, К. Г. Петров среди строителей станции «Маяковская», 1935 г.

Основные идеи и концепции, предложенные и разработанные советскими учёными и инженерами и принятые для проектирования, были успешно реализованы в процессе строительства. Большое горное и гидростатические давление при значительном притоке грунтовых вод, разнообразные напластования неустойчивых водонасыщенных отложений пород, эродированных подземными староречьями, диктовали необходимость применения специальных технических средств, создания эффективных методов работ.

Так, весьма сложным было проектирование односводчатой, заложенной в неустойчивых песчаных отложениях станции «Библиотека имени Ленина» с пролётом 19,8 м и высотой 11,7 м. При сооружении станции успешно применили модернизированный горный метод опорного ядра. На участке, где трасса пересекает неустойчивые плывунные грунты, заполняющие подземное староречье реки Ольховки, на переходном участке от мелкого заложения тоннелей к глубокому с учётом расположения на поверхности вблизи трассы многоэтажных зданий были запроектированы специальные методы работ в виде горизонтальной проходки горным способом под сжатым воздухом в сочетании с искусственным замораживанием грунтов. Эти методы применялись и на ряде других участков трассы, например, у здания Московского университета на Моховой улице (ныне проспект Маркса).

С исключительными трудностями была связана задача сооружения наклонных эскалаторных тоннелей с обделкой из чугунных тюбингов. Впервые в практике метростроения было предпринято бурение наклонных замораживающих скважин. При этом значительных отклонений от проектного положения не наблюдалось. Таким образом создавали замкнутый льдогрунтовый цилиндр для защиты выработки от прорыва в неё окружающих водоносных неустойчивых грунтов в период проходки. Успешное проведение работ методом наклонного замораживания позволило в дальнейшем широко применять его в отечественном метростроении.

Для участка трассы протяжённостью 81 м, пересекающего мощную толщу плывунов, был разработан и реализован проект опускания с поверхности земли трёх кессонов-тоннелей длиной 25 м. Железобетонные конструкции кессонов массой 5 тыс. т каждая были опущены под сжатым воздухом при давлении 2 атм до проектной отметки на известняк.

Сооружение двух перегонных тоннелей через плывунные отложения, заполнявшие подземное староречье реки Неглинной под Театральной площадью (ныне площадь Свердлова), было запроектировано впервые в Советском Союзе с применением проходческих щитов под сжатым воздухом, с устройством сборной обделки из железобетонных блоков и внутренней гидроизоляционной оболочки. При рассмотрении этого проекта иностранные эксперты утверждали, что скорость щитовой проходки тоннеля в указанных условиях не превысит 0,75 м/сут. Однако метростроевцы комсомольской шахты № 12 достигли скорости 4,5 м/сут.

Американский инженер Джордж Морган вынужден был признать: «Мои расчёты в отношении грунта, самого щита, давления сжатого воздуха подтвердились, но я недооценил человеческий материал — я ошибся в людях. Я должен отметить смелость и энергию молодёжи, работавшей под давлением 2,3 атм в смешанных грунтах (плывуны в кровле и известняки в основании — наихудшая комбинация для проходческих работ). Они шли вперёд, не уменьшая скорости и не ослабляя борьбы за качество готового тоннеля».

При проходке тоннелей вблизи некоторых многоэтажных домов было запроектировано химическое укрепление оснований и фундаментов по методике, разработанной на основе научных исследований Б. А. Ржаницына. На трассе «Сокольники»«Комсомольская» и «Дворец Советов» (ныне «Кропоткинская») — «Парк культуры» работы по сооружению тоннелей и станций велись открытым способом, с применением искусственного понижения уровня грунтовых вод. Несущие конструкции тоннелей и станций выполнялись из монолитного бетона с внешней оклеечной гидроизоляцией для обеспечения их водонепроницаемости.

Приведённые примеры далеко не исчерпывают круга сложнейших проблем, решение которых стало вехами истории строительства целого ряда тоннельных объектов и сооружений линий первой очереди Московского метрополитена. Часто, несмотря на тщательность разработки проектов и творческую инициативу строителей, возникали неожиданные ситуации, связанные с непредвиденными трудностями. В этих случаях проектировщики и производственники вносили коррективы в проекты, иногда изменяя их коренным образом, изыскивали и внедряли эффективные технические средства. В процессе проектирования и строительства формировались новые идеи, создавались высокопроизводительные методы работ.

Проектирование линий первой очереди метрополитена велось силами коллектива института Метропроект, организованного в 1932 г. на базе технического отдела Метростроя. Активно участвовали в проектировании В. Л. Николаи, И. С. Шелюбский, А. Д. Алексеев, Г. В. Арбузов, В. И. Бутескул, В. П. Волков, И. В. Гликин, Г. С. Голомбик, В. А. Гольберт, А. М. Горьков, А. Ф. Денищенко, С. И. Жуков, Я. Л. Капланский, Н. А. Кабанов, И. К. Катцен, Н. М. Комаров, В. Л. Маковский, А. Н. Пирожкова, А. Х. Поляков, В. А. Ратнер, М. А. Рудник, Р. А. Шейнфайн и другие.

Использование для станций метрополитена массивных несущих конструкций потребовало выразительных архитектурных и художественных средств. Всё должно было способствовать преодолению пассажирами ощущения, что они находятся под землёй. Одна из основных задач проектирования — создание максимального комфорта для пассажиров. Эти требования послужили основой для формирования архитектуры подземных сооружений. Были организованы конкурсы архитектурных проектов с привлечением лучших архитекторов нашей страны.

Сооружение линий первой очереди Московского метрополитена осуществлялось невиданными в истории подземного строительства темпами. Только за 1934 г. было выполнено 85 % физического объёма основных работ, что в 3 раза превышало скорость строительства линий метрополитенов за рубежом.

Первая линия метрополитена была введена в эксплуатацию 15 мая 1935 г. В канун её пуска состоялось торжественное заседание Московского Совета депутатов трудящихся, на котором присутствовали члены Политбюро ЦК ВКП(б) и Советского правительства. Среди приглашённых были и иностранные специалисты, принимавшие участие в экспертном рассмотрении проекта. Они подтвердили, что запроектированный и сооружённый советскими специалистами без иностранной помощи Московский метрополитен по своим строительным, архитектурным и эксплуатационным качествам является лучшим в мире.

Проектирование трасс метрополитена

А. М. Горьков

Автор А. М. ГОРЬКОВ, инженер

Первые трассы линий Московского метрополитена прокладывали, исходя из принципов наиболее удобного для пассажиров их размещения, наименьшего нарушения существующей застройки и планировки города, с учётом ширины городских проездов и площадей и наличия подземных коммуникаций, а также топографических, геологических и гидрогеологических условий.

Начальный этап работ — создание перспективной схемы сети метрополитена — ориентировался на существующие и ожидаемые потоки пассажиров. Так было принято направление линий первой очереди строительства — Сокольники, Комсомольская площадь, улица Кирова, площадь Дзержинского, площадь Свердлова, улицы Моховая, Волхонка, Кропоткинская, Крымская площадь, то есть Кировско-Фрунзенский диаметр протяжённостью 8,9 км с десятью станциями и Арбатский радиус протяжённостью 2,7 км с тремя станциями.

Анализ вариантов проекта показывал, что в центральной части города, с условием сохранения зданий, представляющих историческую и художественную ценность, в целях уменьшения объёмов перекладки подземных коммуникаций и сокращения помех работе наземного транспорта, наиболее целесообразна прокладка трассы при глубоком заложении тоннелей, а на периферийных участках, где это возможно, — при мелком заложении тоннелей и открытом способе работ. Были созданы технические условия на проектирование, более прогрессивные по сравнению с принятыми для зарубежных метрополитенов. Впоследствии они были заменены СНиПом, лёгшим в основу проектирования отечественных метрополитенов.

Внутренние габариты тоннелей для перегонов и станций допускают пропуск вагонов шириной 2,7 м и высотой 3,7 м при ширине колеи 1524 мм, укладку контактного рельса для нижнего токосъёма, размещение оборудования и возможность прохода по тоннелю обслуживающего персонала. Внутренний диаметр однопутного тоннеля кругового очертания для прямой и кривой радиусом 200 м принят равным 5,1 м. Наибольшая длина поезда установлена в восемь вагонов, исходя из чего длина платформы принята равной 156 м.

Станции на линиях первой очереди строительства Московского метрополитена были размещены на расстояниях 800—1250 м одна от другой и располагались на прямых с уклоном 0,002—0,003. Станции зарубежных метрополитенов нередко располагаются в кривых малых радиусов, что небезопасно для входа и выхода пассажиров по причине больших зазоров между платформой и вагоном.

Ввиду незначительной протяжённости Арбатского радиуса независимая эксплуатация его была нецелесообразна, поэтому временно, до продления линии, движение поездов производилось посредством ответвления от Кировско-Фрунзенского диаметра. Для этого были запроектированы две однопутные ветки с ответвлением от путей Фрунзенского радиуса за станцией «Охотный Ряд». Примыкание веток к двухпутному тоннелю Арбатского радиуса было осуществлено под Манежной улицей. Часть поездов следовала от станции «Сокольники» до станции «Парк культуры», часть — от станции «Сокольники» до станции «Охотный Ряд» и далее до станции «Смоленская». После соединения Арбатского радиуса с Покровским и продления линии к площади Революции и Курскому вокзалу движение на ответвлении было отменено.

Для оборота подвижного состава на станциях «Сокольники», «Парк культуры» и «Комсомольская» были запроектированы двухпутные тупики с перекрёстными съездами. В целях упрощения работ по удлинению линий главные пути сооружались на длину тупиков, что позволяло размещать в них на отстой в ночное время большое количество поездов. Для обслуживания подвижного состава в районе Краснопрудной улицы были сооружены депо и мастерские, которые за станцией «Комсомольская» соединили с тупиками однопутной веткой, пересекающей главный путь на разных уровнях. Для передачи с одной линии на другую порожнего подвижного состава проектировались двухпутные или однопутные ветки. В ряде мест на линии предусматривались в эксплуатационных целях съезды с одного пути на другой.

На концевых участках Кировского радиуса (от станции «Комсомольская» до станции «Сокольники») и Фрунзенского (от улицы Фрунзе до Крымской площади) трасса была запроектирована в двухпутных тоннелях. Над верхом перекрытия предусматривалась засыпка величиной, зависящей от продольного профиля и рельефа местности. На этих участках размещены станции «Сокольники», «Красносельская», «Комсомольская», «Кропоткинская» и «Парк культуры». Центральный участок линии на большом протяжении сооружён закрытым способом при глубоком заложении тоннелей. Он включает станции «Лермонтовская», «Кировская», «Дзержинская», «Проспект Маркса» и «Библиотека имени Ленина».

Сооружение Арбатского радиуса под улицей Арбат и улицей Коминтерна (ныне проспект Калинина) от Моховой улицы до Арбатской площади закрытым способом при неглубоком заложении тоннелей требовало перекладки крупных подземных коммуникаций, а также значительных работ по подводке фундаментов и укреплению жилых зданий. Ввиду этого трасса была проложена под жилыми кварталами с неплотной застройкой при мелком заложении тоннелей, сооружаемых в основном траншейным способом.

Трасса Арбатского радиуса начинается двухпутным тоннелем. Наличие зданий Манежа, Кутафьей башни, Библиотеки имени В. И. Ленина, многоэтажной застройки по улицам Моховой и Коминтерна заставило проложить линию по кривой с минимальным радиусом 120 м и соорудить «Станцию имени Коминтерна» (ныне «Калининская») на кривой радиусом 800 м, с боковыми платформами и двухпутными тоннелями на подходах к ней.

Сложность проектирования трассы в центральной части города обусловила применение в отдельных случаях кривых радиусами до 250—300 м, хотя обычно они составляли 400 м и более, а радиусы сопрягающих кривых равнялись 1500 м. Предельный уклон был установлен 0,033 и применён только в трёх местах; как правило, уклоны продольного профиля составляли 0,002—0,015. Станции, тупики для оборота и отстоя поездов располагались на уклонах 0,002.

Ещё до пуска в эксплуатацию линий первой очереди, в 1934 г., началась разработка проектов строительства Арбатского радиуса (от станции «Смоленская» до Киевского вокзала) протяжённстью 1,7 км с одной станцией, Покровского радиуса (от «Станции имени Коминтерна» — ныне «Калининская» — до Курского вокзала протяжённостью 3,5 км с двумя станциями и Горьковского радиуса (от площади Свердлова до развилки Ленинградского проспекта с Волоколамским шоссе) протяжённостью 9,6 км с шестью станциями. Входы на станции глубокого заложения проектировались, как правило, с доведением верха эскалатора до уровня тротуара и размещением наземных вестибюлей по красным линиям застройки. Исходя из этого, трасса на участках глубокого заложения прокладывалась по кратчайшему направлению не только под городскими проездами, но и под застроенными кварталами. Реку Москву на Арбатском радиусе трасса пересекает по метромосту.

В целях увеличения скорости движения и сокращения стоимости строительства расстояние между станциями на линиях второй очереди Московского метрополитена было намечено увеличить в среднем до 1,5 км. Вместе с тем в проектах плана и профиля трассы Горьковского радиуса была предусмотрена возможность сооружения дополнительных станций.

На участках глубокого заложения Покровского радиуса минимальные радиусы кривых приняты равными 400 м, длины переходных кривых увеличены примерно в 3 раза, элемент проектирования в профиле увеличен с 75 до 150 м, а радиусы сопрягающих кривых — с 1500 до 3 тыс. м. Это позволило повысить техническую скорость при большой плавности движения поездов. Расстояния между станциями оставили в среднем 1,66 км (от 1 км до 2,33 км).

При строительстве линий второй очереди впервые было уложено бетонное подрельсовое основание и установлены раздельные скрепления, что значительно упростило содержание пути и тоннелей. Раздельные скрепления нового типа с небольшим количеством деталей обеспечивали быструю смену рельсов.

Строительство второй очереди Московского метрополитена было завершено в 1937—1939 гг. Протяжённость его сети составила 26 км. В 1940 г. объём перевозок достиг 1020 тыс. пассажиров в сутки.

Запроектированная третья очередь Московского метрополитена включала продление Покровского радиуса (от станции «Курская» до района Измайлово) протяжённостью 7,4 км с четырьмя станциями и Замоскворецкий радиус (от станции «Площадь Свердлова» до автозавода) протяжённостью 6,5 км с тремя станциями. Конечные станции — «Измайловский парк» и «Завод имени Сталина» (ныне «Автозаводская») — были запроектированы мелкого заложения, с сооружением тоннелей для оборота составов.

Строительство третьей очереди завершилось в годы Великой Отечественной войны. В труднейших условиях метростироевцы довели протяжённость сети Московского метрополитена, состоящей из трёх диаметров, пересекающих центральную часть города, до 40 км. К этому времени объём перевозок превысил 1,7 млн человек в сутки, что вызывало перегрузку пересадочных узлов в центре города.

Проект четвёртой очереди Московского метрополитена предусматривал строительство кольцевой линии с прокладкой её южной и восточной части вдоль Садового кольца, а северной и западной — через основные железнодорожные вокзалы. Кольцевая линия метрополитена обеспечила связь между всеми вокзалами Москвы, кроме Савёловского и Рижского, а также позволила производить пересадки, минуя центральные пересадочные узлы. Протяжённость кольцевой линии — 19,4 км. На ней сооружено 12 станций. Линия имеет глубокое заложение. Она вводилась в эксплуатацию тремя этапами в 1950—1954 гг.

Как правило, линии пересекаются между собой под углом, близким к прямому. Соединение станционных залов под землёй требует создания длинного пересадочного коридора (часто протяжённостью более 100 м). Время, затрачиваемое пассажирами на пересадку, составляет около 3,5 мин.

Сокращение пути пересадки достигается рациональной планировкой пересадочного узла. Так, торец вновь сооружаемой станции, примыкающий к действующей станции, не должен быть занят наклонных ходом для входа. Пересечение осуществляется перегонными тоннелями, проходящими под станционными тоннелями или над ними. Возможность пересадки при таком решении обеспечивается путём незначительного удлинения среднего зала, установки малых эскалаторов от уровня платформы до переходных мостиков на действующей станции, устройства коротких ходов и лестницы высотой около 3 м. Затраты времени на пересадку в этом случае составляют 1,2—1,5 мин. Выходы на каждой станции сооружаются самостоятельными и располагаются в разных местах.

Такой тип пересадки применён на нескольких станциях кольцевой линии. Станция «Белорусская»-кольцевая впервые на Московском метрополитене сооружена под станцией «Белорусская»-радиальная. Такое решение позволило соединить центры станций при помощи переходов, лестничных спусков и трёх эскалаторов. Время на пересадку сократилось до 1,5 мин.

Впервые для пересадки между станциями «Комсомольская»-радиальная и «Комсомольская»-кольцевая сооружён наклонный ход для размещения четырёх эскалаторов. Стоимость этого наклонного хода была примерно в 2 раза больше стоимости наклонного хода диаметром 8,5 м, с тремя эскалаторами. Исходя из перспектив развития линии, было признано необходимым соорудить наклонный ход для четырёх эскалаторов. В дальнейшем были разработаны конструкции эскалаторов меньших габаритов, что позволило уменьшить диаметр наклонного хода для четырёх эскалаторов до 9,5 м и для трёх эскалаторов — до 7,5 м.

Для поездов кольцевой линии не требуется оборотных устройств, так как составы движутся по замкнутому кольцу (внутреннему — по часовой стрелке и наружному — в обратном направлении). Вагонное депо было запроектировано с западной стороны кольца в районе Краснопресненской заставы. Оно соединено с линией двумя однопутными ветками, примыкающими к каждому из путей съездов у станций «Белорусская» и «Краснопресненская». Ветки со съездами позволяют без манёвров заполнять и освобождать линию. Пути отстоя поездов были сооружены у станции «Курская» (для поездов наружного кольца) и «Парк культуры» (для поездом внутреннего кольца).

Значительный рост потоков пассажиров определил необходимость развития пересадочного узла станции «Киевская». Были сооружены пересадочные устройства между станциями глубокого заложения «Киевская»-кольцевая и «Киевская»-радиальная и вход на привокзальную площадь со станции «Киевская»-кольцевая.

Одновременно со строительством кольцевой линии велись работы по развитию пересадочных устройств узла станций «Проспект Маркса»«Площадь Свердлова»«Площадь Революции», а также «Библиотека имени Ленина»«Калининская». Между станциями «Проспект Маркса» и «Площадь Свердлова» был сооружён подземный коридор, установлены четыре эскалатора и построены лестничные спуски. Пересадочный подземный коридор соединил станцию «Площадь Революции» с южным торцом станции «Площадь Свердлова». На станции «Площадь Революции» был сооружён второй вход из наземного вестибюля, расположенного в Куйбышевском проезде.

Несмотря на развитие пересадочных устройств, продолжающийся непрерывный рост пассажиропотоков в центральном пересадочном узле (с 800 тыс. человек в сутки в 1954 г. до 975 тыс. человек в сутки в 1968 г.) потребовал разработки дополнительного проекта, и в 1974 г. было завершено строительство ещё двух подземных пересадочных коридоров, примыкающих к северному торцу станции «Площадь Свердлова» и к западному торцу станции «Площадь Революции», с устройством в них лестниц и эскалаторов. Благодаря этому все пересадочные потоки минуют вестибюли. На станции «Библиотека имени Ленина» в центре платформы были дополнительно сооружены лестницы, ведущие в подземный коридор для пересадки пассажиров, а также переходы под улицами с лестничными входами на станцию.

В период строительства кольцевой линии был сооружён Арбатский радиус глубокого заложения (от станции «Площадь Революции» до Киевского вокзала) протяжённостью 4 км со станциями «Арбатская», «Смоленская» и «Киевская», две из которых пересадочные.

Последующее сооружение линий метрополитена велось с учётом больших пассажиропотоков, ожидаемых в связи со строительством крупных жилых массивов на окраинах города. Удлинялись действующие диаметральные линии, от кольцевой линии в периферийные районы велись радиальные линии. Станции мелкого заложения на вновь строящихся линиях проектировали с двумя входами. Это не вызывало существенного удорожания, так как подземные вестибюли размещались в пределах ширины самой станции, но создавало значительные удобства для пассажиров. Переходы от подземных вестибюлей станций к тротуарам городского проезда проектировались так, чтобы их можно было также использовать для перехода улиц.

В 1970 г. были сооружены участок Калужского радиуса (от станции «Октябрьская» до станции «Площадь Ногина») протяжённостью 3,9 км при глубоком заложении тоннелей со станциями «Новокузнецкая» и «Площадь Ногина» и участок Ждановского радиуса (от станции «Таганская» до станции «Площадь Ногина») протяжённостью 2,3 км.

На совмещённой станции «Площадь Ногина» удалось ещё более сократить время на пересадку. В пределах каждой из станций, расположенных параллельно одна другой, поезда движутся в одном направлении по разным линиям. Пассажир, который пересаживается на линию с совпадающим направлением движения поездов, должен только пересечь платформу, затратив на это 15—20 с. Пассажиру пересаживающемуся на линию с несовпадающим направлением движения, необходимо подняться и спуститься по трём лестницам и пройти по короткому коридору, затратив около 1 мин.

Пересечение путей производится перегонными тоннелями перед станцией и за ней. Подобные проектные решения станций целесообразно применять, когда линии пересекаются между собой под острым углом. Станциями такого же типа являются «Каширская» и «Новокузнецкая» Калужско-Рижского и Калининско-Киевского диаметров.

В разработке проекта линии от станции «Киевская» до Кунцева использовался находящийся на консервации участок Арбатского радиуса мелкого заложения (от станции «Калининская» до станции «Киевская»). Учитывая возможность прокладки этой линии вне застроенной территории (вдоль полосы отвода Киевского направления и Окружной железной дороги, набережной Москвы-реки, зоны железнодорожной станции Фили), а также экономя средства на строительство, линию запроектировали наземной, с пересечением городских проездов и железнодорожных путей в разных уровнях. Её протяжённость — 14,9 км. Она была открыта для эксплуатации в 1964 г. Стоимость строительства наземной линии составила примерно треть стоимости строительства линии при мелком заложении тоннелей.

При проектировании трасс линий Московского метрополитена кроме подводных пересечений рек Москвы и Яузы и Обводного канала предусмотрены мостовые переходы: на Фрунзенском радиусе — в районе Ленинских гор с расположением в верхнем ярусе моста проезжей части Комсомольского проспекта; на Замоскворецкой радиусе — в районе Кожухово — Нагатино с прокладкой на мосту, кроме линии метрополитена, проезжей части Пролетарского проспекта; на Кировском радиусечерез реку Яузу.

Для создания удобств при пересадке между станцией метрополитена «Ждановская» и одноимённой железнодорожной платформой Рязанского направления конечный участок линии был выведен на поверхность и платформа железной дороги запроектирована совмещённой с платформой метрополитена. Чтобы снизить стоимость строительства, наземным сооружён и участок от пересечения линией метрополитена Окружной железной дороги до станции «Тексильщики».

С годами к проектированию линий предъявляются всё более жёсткие требования. Это объясняется повышением скоростей движения до 100 км/ч, увеличением минимальных радиусов кривых до 500 м, удлинением переходных кривых, увеличением радиусов сопрягающих кривых до 3000—5000 м. Расстояния между станциями более 2 км в центральной части города, на линиях Горьковского и Покровского радиусов, признаны неудовлетворительными с точки зрения обслуживания "пассажиропоток"ов. Для улучшения условий перевозок в одном узле были сооружены станции «Горьковская» и «Пушкинская». Планируется строительство станции «Хмельницкая» — пересадочной между Арбатско-Покровской, Ждановско-Краснопресненской и Калужско-Рижской линиями — и станции «Большая Полянка» на Калужском радиусе. Ждановско-Краснопресненская линия протяжённостью 36,5 км стала первой, достигшей границ города. Она пересекает столицу с запада на восток.

Протяжённость действующих линий Московского метрополитена на 1 января 1983 г. составляет 193 км. На них расположено 115 станций. Подземные магистрали перевозят более 6 млн пассажиров в сутки, что составляет 30 % всех перевозок пассажиров городским транспортом. Пассажирооборот центрального пересадочного узла Московского метрополитена, включающего станции «Проспект Маркса», «Площадь Свердлова» и «Площадь Революции», достигает 1 млн человек в сутки. По перевозкам пассажиров Московский метрополитен значительно превосходит все крупнейшие метрополитены мира (Нью-Йорк, Лондон, Париж), несмотря на большую длину их сетей.

Метрострой в годы Великой Отечественной войны

А. С. Чесноков

Автор А. С. ЧЕСНОКОВ, инженер, бывший заместитель начальника Метростроя

К концу 30-х гг., менее чем за десятилетие своего существования, советское метростроение достигло выдающихся успехов в области как техники сооружения подземных магистралей, так и их оснащения совершенным эксплуатационным оборудованием. В 1941 г. в Москве завершилось строительство третьей очереди метрополитена — Замоскворецкого радиуса — с прокладкой тоннелей под Москвой-рекой. Началось строительство четвёртой очереди — Большого кольца. Оно велось в трудных инженерно-геологических условиях.

1 января 1941 года было принято решение о строительстве метрополитена в Ленинграде. Ленметрострой был полностью укомплектован инженерно-техническим составом и высоковалифицированными опытными рабочими кадрами всех специальностей из Москвы. За пять месяцев до начала войны ленметростроевцы прошли 15 стволов, начали проходку горизонтальных выработок, уложили 14 тыс. м³ бетона, 800 т тюбингов.

Начавшаяся война, ставшая тяжким испытанием для всего советского народа, выявила лучшие качества отряда метростроевцев — мужество и сплочённость, способность мобилизовать силы для выполнения сложнейших работ в суровых условиях военного времени. Событием политического и морального значения для советских людей, а для москвичей в особенности, стало решение продолжать строительство линий Московского метрополитена. Это было в то время, когда фашистские войска рвались к столице. Такое решение ещё больше укрепило уверенность народа в неизбежной победе над врагом.

Крупные отряды метростроевцев были направлены на возведение оборонных сооружений в Москве, Ленинграде, Сталинграде, Горьком, на Валдае. Велись работы на Урале, в Сибири и на Дальнем Востоке, сооружались железнодорожные тоннели на Кавказе и на востоке страны. Метростроевцам были поручены работы в Подмосковном угольном бассейне.

Мобильная и хорошо оснащённая организация Метростроя в Ленинграде начала возводить оборонительные рубежи города. Начальник Ленметростроя И. Г. Зубков в течение суток сформировал десять батальонов, немедленно приступивших к строительству противотанковых рвов, надолб, блиндажей, портовых сооружений. Под бомбардировками возводили мосты через Неву, прокладывали железные дороги и другие коммуникации для осаждённого города.

6 ноября 1941 г. на станции «Маяковская»Московского метрополитена состоялось торжественное заседание, посвящённое 24-й годовщине Великой Октябрьской социалистической революции. Это событие придало сил воинам на фронте, советским людям в тылу.

В первые дни войны тысячи метростроевцев ушли на фронт, в народное ополчение. Поредевшие ряды пополнили женщины, число которых в Метрострое составляло теперь 65—70 %. Женщины работали в забоях, на уборке породы. Они становились взрывниками, бурильщиками, нагнетальщиками, машинистами подъёмов, изолировщиками, крепильщиками, чеканщиками, машинистами электровозов. В бригадах проходчиков было, как правило, четверо мужчин и восемь женщин. Комсомольско-молодёжным бригадам поручались самые тяжёлые и ответственные работы.

В дни, когда усилились налёты на Москву, начались бомбардировки, возникла необходимость срочно приспособить все имеющиеся и строящиеся тоннели под бомбоубежища. В суточный срок на всех линиях были выделены участки тоннелей, где можно было принимать и размещать население.

Пуск линии Замоскворецкого радиуса в годы войны

Работы по сооружению новых линий и станций метро продолжались. В суровые для Москвы и всей нашей Родины дни вступили в эксплуатацию станции «Новокузнецкая», «Павелецкая», «Завод имени Сталина» (ныне «Автозаводская»), «Сталинская» (ныне «Семёновская»), «Бауманская», «Электрозаводская», «Измайловская». На мемориальных досках, установленных в вестибюлях этих станций, высечено: «Сооружена в дни Великой Отечественной войны». За годы войны построено 13,5 км перегонных тоннелей и семь станций.

1 января 1943 г. открылась третья очередь Московского метрополитена — был принят в эксплуатацию участок длиной 6,5 км (от станции «Площадь Свердлова» до станции «Завод имени Сталина»). В 1944 г. вступил в строй участок от Курского вокзала до Измайловского парка длиной 7 км с четырьмя станциями: «Бауманская», «Электрозаводская», «Сталинская», «Измайловский парк». В 1944 г. продолжалось строительство четвёртой очереди метро — Большого кольца длиной 19,4 км. В марте 1945 г. закончилась проходка одной из самых сложных шахт на кольцевой линии у Краснохолмского моста — приток воды в этой шахте составлял 2200—2500 м³/ч. За образцовую работу в условиях военного времени коллектив московского Метростроя награждён орденом Трудового Красного Знамени.

Более 250 заводов страны поставляли московскому Метрострою оборудование, механизмы, кабельную продукцию и т. п. В связи с временной оккупацией части территории страны, особенно её юга, возникли чрезвычайные трудности в материально-техническом снабжении. Недостающее оборудование начали изготовлять на заводах Москвы. В этой работе участвовали сами метростроевцы. Тюбинги делали в специально организованном цехе ЗИСа, а также на заводе № 5 Метростроя в Черкизове, где был построен тюбинговый цех. В год московскому метро требовалось более 130 тыс. т тюбингов. Метрострой начал изготовление железобетонных блоков для тоннельных обделок, сборных конструкций из железобетона. Для чеканочных работ организовали изготовление расширяющегося цемента, используемого вместо свинцового шнура.

На третий день после освобождения Днепропетровска от фашистских захватчиков были приняты меры для организации выпуска там тюбингов. Производство восстановили в течение месяца и вновь стали выпускать тюбинги для перегонных тоннелей.

Для покрытия годовой потребности Метростроя в 100 тыс. м³ лесоматериалов были организованы леспромхозы в районе рек Печоры и Северной Двины. Расходуемые при строительстве песок в объёме более 150 тыс. м³ в год, гравий, щебень и бут в объёме до 300 тыс. м³в год каждый добывались в специально организованных карьерах. Из городов Вольск, Подольск, Новомихайловск и др. получали цемент, годовая потребность которого достигала 150 тыс. т. Во время войны московскому Метрострою был передан бетонный завод Дворца Советов. В связи с прекращением поставок гранита и мрамора с Кавказа и Урала силами Метростроя была организована разработка месторождений этих материалов на Урале, в Узбекистане, в Сибири и на Алтае. Для доставки материалов Метрострой имел специальный отдел железнодорожных перевозок.

Наравне с производственниками с полной мобилизацией сил работали учёные и проектировщики. Неизмерим вклад работников Метрогипространса (ранее Метропроект) в проектирование перегонных тоннелей и станций. Все объекты Метростроя в любом уголке нашей страны сооружались по проектам и по технологии Метрогипротранса. Развитие конструкций оборудования для горнопроходческих работ — также результат инженерного творчества работников Метрогипротранса.

Весомый вклад в науку тоннелестроения, в развитие средств механизации и создание научного задела на перспективу внёс ЦНИИС.

Метрострой по праву гордится своими воспитанниками, снискавшими боевую славу на полях сражений. В организованном Метростроем аэроклубе велась подготовка лётчиков. Более 40 из них впоследствии получили звание Героя Советского Союза. В их числе Анна Егорова, метростроевка, штурман 805-го авиационного полка. Слесарь авторемонтного завода Метростроя Константин Самсонов водрузил знамя Победы над рейхстагом. Это знамя он нёс на параде Победы на Красной площади в Москве.

Строительство метрополитена и других объектов народнохозяйственного значения в период Великой Отечественной войны показало, что в московском Метрострое в предвоенные и военные годы сложился сплочённый коллектив высококвалифицированных специалистов и рабочих, способных решать большие и трудные задачи. Опыт, накопленный в дни войны, позволил метростроевцам успешно выполнять задания послевоенных пятилеток, овладевать новейшими достижениями научно-технического прогресса.

Свой 50-летний юбилей метростроевцы встретили с чувством глубокого удовлетворения: они выполнили свой гражданский долг перед Родиной в предвоенные годы, в годы Великой Отечественной войны, как выполняют его и в условиях мира, внося свой вклад в экономику страны.

Большое подземное кольцо

Н. А. Губанков

Автор Н. А. ГУБАНКОВ, бывший начальник московского Метростроя, доктор технических наук, лауреат Государственной премии СССР

В дни, когда московский метрострой отмечал своё 50-летие, протяжённость его магистралей приблизилась к 200 км. Прокладываются всё новые и новые линии. Каждая из них несёт огромную нагрузку, обеспечивая всё возрастающие объёмы перевозок.

Среди этих линий одна особая. Она пересекает все радиальные лучи, соединяя их, с тем чтобы распределять в узловых точках скрещивающиеся пассажиропотоки. Создание подземного кольца было закономерно, так как строительство столичного метрополитена осуществлялось в соответствии с Генеральным планом реконструкции Москвы, в основу которого была положена сложившаяся веками радиально-кольцевая схема улиц столицы, расходящихся от центра и пересекаемых концентрическими кольцевыми магистралями. Подземное кольцо часто называют Большим кольцом, так как оно опоясывает исторически сложившиеся наземные магистрали — Бульварное кольцо и Садовое кольцо.

Кольцевая линия московского метро длиной 19,4 км с 12 станциями (все они, кроме «Добрынинской» и «Новослободской», являются пересадочными) расположена в густонаселённой части города под крупнейшими площадями и улицами столицы и соединяет семь из девяти железнодорожных вокзалов Москвы. С восьмым — Рижским вокзалом — она связана через станцию «Рижская» Калужско-Рижской линии, пересекающей кольцевую линию на станции «Проспект Мира».

Тоннель с обделкой из сборного железобетона

С пуском в 1983 г. Серпуховского радиуса станция «Добрынинская» также станет пересадочной. Наконец, запланированное на двенадцатую пятилетку строительство Тимирязевского радиуса включает сооружение станции «Савёловская» вблизи Савёловского вокзала, который через станцию Большого кольца «Новослободская» будет связан со всей сетью линий метрополитена. А пока кольцевая линия принимает огромные потоки пассажиров с 12 площадей и 17 улиц Садового кольца.

Строительство трёх первых очередей Московского метрополитена было осуществлено в виде шести радиальных линий, пересекающихся в центре города. В результате пересадочные станции «Площадь Свердлова», «Охотный Ряд» (ныне «Проспект Маркса») и «Площадь Революции» оказались самыми загруженными, а вскоре и перегруженными. Для разгрузки радиальных линий и центральных пересадочных узлов, а также для наиболее целесообразного составления маршрутов наземного городского транспорта создание Большого кольца стало настоятельной необходимостью. Оно было начато сразу же после окончания строительства третьей очереди, в 1944 г.

14 марта 1954 г. кольцевая линия вступила в эксплуатацию. Если совместить её контур и план Садового кольца, то можно видеть, что она работает в едином ритме с наземным транспортом, обслуживая главнейшие улицы и площади города, распределяя пассажиропотоки по всем направлениям. Ежедневно экспрессы перевозят по кольцевой линии в расчёте на 1 км трассы в 2—2,5 раза больше пассажиров, чем в среднем по всей сети метрополитена.

Кольцевая линия по праву считается выдающимся инженерным сооружением как по масштабам и сложности строительства и техническому оснащению, так и по архитектурно-художественному оформлению. Гидрогеологические и топографические условия вдоль трассы были весьма неблагоприятными. Линия пересекает в четырёх местах водные преграды. На отдельных участках приток воды в забой достигал 2500 м³/ч. На всём протяжении трассы геологическая обстановка характеризуется массовым распространением карстов, особенно в районах пересечения линией рек Москвы и Яузы, наличием древних размывов и плывунов, почти повсеместно залегающих над известняками и глинами.

Погрузка породы экскаватором на строительстве «Комсомольской»-кольцевой

Впервые в практике отечественного метростроения на станции «Таганская» подземный промежуточный вестибюль был построен на поверхности, а затем опущен до проектной отметки. На многих участках трассы проходку вели непосредственно под тоннелями и станциями действующих радиальных линий («Комсомольская», «Киевская», «Павелецкая»). Важные усовершенствования технологии работ при сооружении кольцевой линии позволили повысить уровень механизации и индустриализации строительства.

В сложных геологических условиях на участке между станциями «Краснопресненская» и «Киевская» впервые были произведены производственные испытания механизированного щита, которым было пройдено 207 пог. м тоннеля. Эти испытания стали первым шагом в создании отечественных механизированных щитов для грунтовых условий Москвы, выявившим основные конструктивные достоинства и недостатки таких щитов.

На кольцевой линии впервые были применены полное обуривание забоя и массовое электропаление в тоннелях большого сечения в городских условиях, что резко повысило безопасность взрывных работ, значительно сократило время вентиляции забоев; впервые разработаны и внедрены инвентарные конструкции для крепления кровли и лба забоя. Первое применение в метростроении получили мощные породопогрузочные машины и экскаваторы, электровозная откатка в большегрузных вагонетках, полная механизация сбалчивания тюбингов, сократившая время сбалчивания в 3,5 раза и ликвидировавшая тяжёлый ручной труд по затяжке болтов, установленных в количестве 12 млн. Были механизированы основные работы на шахтных площадках. Широко применялись специальные способы работ — водопонижение, проходка под сжатым воздухом, замораживание грунтов. Впервые в практике метростроения было применено искусственное замораживание горизонтальных выработок.

Была значительно усовершенствована конструкция тюбинговой отделки станций путём увеличения ширины кольца с 600 до 750 мм, что дало снижение веса металла на 26 %, сэкономило около 1 млн комплектов болтовых скреплений, сократило длину швов, требующих чеканки, на 17,5 %. Впервые была освоена получившая в дальнейшем широкое распространение в тоннелестроении чеканка швов тюбинговой обделки расширяющимся цементом, давшая большую экономию свинца. В первый раз использовались новые гидроизоляционные шайбы, исключавшие необходимость повторного сбалчивания тюбинговых колец.

Смена резцов на механизированном щите при проходке тоннеля Большого кольца

Ширина пилонов станций уменьшилась с 3,8 до 3 м, ширина проходов между ними увеличилась с 3,4 до 3,75 м. Станции «Комсомольская» и «Курская» были сооружены в виде конструкций колонного типа, отличающихся по сравнению со станциями пилонного типа уменьшением расхода металла на 21,4 % и большими удобствами в эксплуатации. Улучшились конструкции узлов сопряжения наклонных ходов со станциями, что снизило расход металла на 23,2 %.

Впервые в практике метростроения были сооружены четырёхленточные эскалаторные тоннели диаметром 11,5 м на станциях «Комсомольская» и «Киевская». Также впервые на станциях широко применили асбоцементные водозащитные зонты общей площадью 300 тыс. м². Было осуществлено широкое внедрение сборных железобетонных конструкций для сооружения пассажирских платформ, подземных служебных помещений, кабельных блоков в стенах станционных тоннелей.

Новая техника использовалась на монтаже тяговых и понизительных подстанций систем блокировки, сигнализации и централизации, управление которыми было автоматизировано, что повысило безопасность движения. Индустриализация работ, применение новых механизмов и освоение эффективных методов работ обеспечили увеличение скорости проходки перегонных тоннелей в среднем на 21 % и станционных — на 37 %, повышение производительности труда на 33 % и значительное снижение стоимости строительства.

При проходке тоннелей этого грандиозного сооружения, трасса которого включает множество горизонтальных и вертикальных кривых и сложнейших сопряжений с радиальными линиями, высокое мастерство проявили маркшейдеры, обеспечившие уникальную точность сбоек встречных забоев в плане и профиле. 10 августа 1953 г. на последней сбойке перегонного тоннеля между станциями «Краснопресненская» и «Киевская» под Дорогомиловской набережной раздались один за другим три мощных взрыва, и последняя стена породы в тоннелях Большого кольца рухнула. Кольцевая линия столичного метрополитена замкнулась со снайперской точностью — до 7 мм в плане и профиле.

Выдающееся архитектурное и художественное оформление станций кольцевой линии, отражающее темы боевой славы советского народа в Великой Отечественной войне и мирного созидательного труда, является большим вкладом в созданную советскими зодчими и художниками новую отрасль архитектуры — архитектуру метро.

Образцы самоотверженного труда на строительстве Большого кольца продемонстрировали бригады проходчиков. Примером в работе служили бригады, добившиеся сокращения сроков монтажа эскалаторов с 80 дней (на предыдущих очередях) до 40 дней. Большую школу мастерства прошли на строительстве кольцевой линии тысячи рабочих, инженеров, техников, архитекторов, проектировщиков, служащих. Более 400 рабочих стали инженерами и техниками, 17 тыс. строителей повысили свою квалификацию.

Каждый участник строительства Большого кольца заслуженно гордится тем, что внёс свою долю в создание этого выдающегося сооружения.

«Курская»-кольцевая

П. С. Сметанкин

Автор П. С. СМЕТАНКИН, бывший главный инженер московского Метростроя, лауреат Государственной премии СССР, заслуженный строитель РСФСР

Переход к индустриальным методам строительства открыл возможность творческий инициативы перед проектировщиками и строителями. Это особенно заметно при сравнении конструкций пассажирских станций первой и последующих очередей метрополитена и методов их сооружения. Станции Кировско-Фрунзенского диаметра первой очереди строительства («Дзержинская», «Кировская», «Проспект Маркса») трёхсводчатые. Построены они из монолитного железобетона и бетона. Каждый станционный тоннель проходился горным способом с применением деревянного крепления.

На второй очереди станции сооружались уже с применением щитов. Это обеспечило индустриальную разработку грунта и монтаж чугунной обделки, позволило сохранить сооружения на поверхности. Именно на этой очереди, кроме трёхсводчатых станций пилонного типа («Курская», «Площадь Революции», «Площадь Свердлова», «Белорусская», «Динамо») впервые была построена станция глубокого заложения колонного типа. Это «Маяковская», прекрасный подземный зал которой и поныне считается одним из лучших достижений метростроителей.

Трёхсводчатая пилонная станция глубокого заложения состоит из трёх параллельно расположенных тоннелей, соединённых проходами шириной до 3 м каждый. Своды тоннелей опираются на пилоны шириной до 3,5 м. Обычно такие станции, несмотря на высокие качества, создают известные неудобства для пассажиров, особенно на пересадочных узлах — средний зал станции и боковые её нефы-платформы разобщены пилонами. От этого недостатка свободна станция «Маяковская», где все три нефа слиты в один объём.

Однако для строительства станции «Маяковская» потребовалась очень сложная металлическая конструкция, состоящая из колонн, прогонов с криволинейным поясом, поперечных связей и фасонных чугунных отливок. При проходке кроме обычных станционных щитов для боковых тоннелей пришлось применить полущит специальной конструкции для средней части станции. Всё это удорожало строительство.

Творческая мысль метростроителей продолжала поиск. Требовалось улучшить конструкции и методы производства работ так, чтобы снизить стоимость строительства и обеспечить удобство пассажиров. При разработке конструкции и строительстве колонной станции «Курская»-кольцевая на первом участке Большого кольца было найдено оптимальное решение посадки и пересадки пригородных пассажиров и городских жителей, при этом был до минимума сокращён их путь. Потребности пассажиров учли при проектировании и строительстве всех сооружений станции: посадочных и пересадочных устройств вестибюлей, переходов, эскалаторных ходов, входов, объединяющих в один комплекс две станции метрополитена и пассажирские платформы Курского вокзала.

Станция «Курская»-кольцевая

Конструктивной основой станции «Курская»-кольцевая служат три параллельных тоннеля диаметром 9,5 м и два ряда стальных колонн и прогонов, установленных по линии стыков крайних тоннелей со средним тоннелем. Станционные тоннели были сближены. Верхние прогоны, передающие нагрузку от сводов тоннелей на стальные колонны, установили наклонно. Они как бы продолжают тюбинговую отделку. Горное давление передаётся от сводов через колонны на стальные башмаки колонн и фундаментные балки, опирающиеся в свою очередь на лотковые чугунные тюбинги.

Общая железобетонная плита связывает фундаментные балки и башмаки каждого ряда колонн и передаёт нагрузку на грунт. Стальная конструкция верхнего прогона позволила опереть своды на колонны, не пользуясь дорогостоящими фасонными тюбингами. Вся чугунная обделка образована из стандартных станционных тюбингов. В каждом пролёте составлены для клёпаных прогона, запроектированных из чередующихся двухконсольных элементов и подвесных балок. Это дало возможность после подводки консольных элементов и колонн, обеспечивавших прочную опору сводам, раскрывать проём на полную ширину и заводить в него подвесной элемент прогона.

Сближенность тоннелей требовала коренного изменения методов работ. Вопреки действовавшим в то время техническим условиям и установившимся традициям, строители вместо тяжёлых станционных щитов впервые применили на проходке трёх тоннелей станции специально сконструированные для этой цели эректоры с выдвижными площадками. Для погрузки грунта в забоях использовались погрузочные машины новой конструкции с поперечными транспортёрами, обеспечившие уборку и погрузку в вагоны до 85 % грунта. Замена щитов специальными эректорами обеспечила необходимую точность сборки обделки, гарантировавшую доброкачественное стыкование её со стальными прогонами и колоннами.

Для сборки металлоконструкций изготовили подъёмные рамы с выдвижными каретками, оборудованными 20-тонными домкратами. Монтаж выполнялся сверху вниз, с выверкой и опрессовкой колонн домкратами, каждый из которых развивал давление до 400 тс. Это обеспечивало передачу горного давления на весь каркас станции.

Сооружением «Курской»-кольцевой была доказана возможность проходить сближенные тоннели и раскрывать их в один общий объём. Замена пилонов колоннами повысила коэффициент использования площади платформы с 68 до 97 % и позволила увеличить ширину платформы до 19,8 м (напомним, что ширина платформы станции «Маяковская» около 11 м).

Для узловых станций метрополитена большое значение имеют пересадочные устройства. В комплексе станции «Курская»-кольцевая удачно решены переходной коридор между двумя станциями и его сопряжение с серединой среднего зала. Сопряжение достигается сводом большого пролёта, опирающимся на тюбинговую обделку трёх станционных тоннелей, с усилением пересечения свода железобетонными опорами. Просторный переходной коридор для двустороннего движения пассажиров и оригинальное сопряжение перехода со станцией дают возможность большому потоку пассажиров (станция ежедневно обслуживает сотни тысяч людей) ориентироваться и передвигаться в нужном направлении. Этому способствует и решение наземных входов, подземных вестибюлей, наклонных эскалаторных тоннелей. Большой подземный круглый вестибюль станции естественно разделяет потоки людей, следующих в разных направлениях. Перекрытие вестибюля плоское, с одной несущей колонной по центру.

На этой же станции впервые в практике Метростроя была применена новая конструкция гидроизоляции — стальные листы, смонтированные в сопряжениях тюбинговой тоннельной обделки с металлическими конструкциями, соединённые в стыках электросваркой, с креплением к тюбингам специальными полыми болтами.

Архитектура станции «Курская»-кольцевая (архитекторы Г. В. Захаров, З. С. Чернышёва) в 1950 г. отмечена Государственной премией СССР. Авторам удалось найти выразительную художественную форму для всех сооружений, преодолеть ощущение подземности, создать впечатление лёгкости и насыщенности сооружений светом и воздухом. При этом не потребовалось увеличивать объём отделочных работ, он оказался значительно меньшим, чем у станций пилонного типа.

Маркшейдеры Метростроя

В. Г. Афанасьев

Автор В. Г. АФАНАСЬЕВ, заслуженный строитель РСФСР

С первых дней строительства Московского метрополитена на геодезическо-маркшейдерскую службу была возложена огромная ответственность. В течение всего периода строительства, начиная с проходки первого шахтного ствола и сооружения подходных выработок до выхода на трассу и прокладки станционных и перегонных тоннелей, маркшейдеры ведут сложные, требующие высокой точности работы по созданию геодезической и маркшейдерской основы на поверхности и под землёй.

Труд маркшейдера под землёй, где нет обычных ориентиров, чрезвычайно сложен. Правильно задать направление выработки можно только по знакам, оставляемым в готовом тоннеле. Требуются тончайшие измерения — ведь ошибка на несколько миллиметров или угловых секунд может привести к расхождению встречных забоев. Ещё труднее осуществлять сбойку при строительстве тоннелей специальными способами (например, устройства проходки под сжатым воздухом крайне осложняют работу маркшейдера). Тяжёлые геологические условия, большая влажность, плохая видимость ограничивают возможность применения даже самых современных приборов и инструментов.

При строительстве первой очереди метро мы не располагали кадрами маркшейдеров, обладавших необходимым опытом. Вопрос о кадрах решался путём привлечения к маркшейдерскому делу инженеров и техников, которым приходилось осваивать и выполнять новые для себя работы, приобретая необходимые знания непосредственно в процессе труда.

Первый щит, использованный на строительстве московского метро, был доставлен из Англии. Проходку вели английские инженеры. За несколько месяцев отклонение щита от проектной трассы составило более 1 м. На первых линия по трассе вначале проводили специальные передовые штольни, и только после проверки правильности разбивки трассы приступали к строительству перегонных, станционных и других основных подземных сооружений. В дальнейшем, когда маркшейдеры накопили необходимый опыт, был осуществлён переход к строительству глухими забоями, без передовых штолен, что дало большую экономию во времени и трудозатратах.

Задавая направление подземным выработкам, маркшейдер не имеет возможности узнать результат своей работы до момента сбойки, поэтому его работа связана с огромным нервным напряжением. Сложность и увеличение размеров подземных сооружений потребовали от маркшейдеров значительного повышения точности, а следовательно, и ответственности при выполнении проходки. И сейчас основная роль осуществления сложной геометрии сооружений метро принадлежит инженерам, техникам и геодезистам на поверхности и маркшейдерам под землёй.

Перед началом строительства второй очереди метрополитена была разработана техническая инструкция по производству геодезическо-маркшейдерских работ. Этот документ был составлен на основании опыта работы советских маркшейдеров, а также научных достижений в геодезии. Из года в год работа маркшейдеров Метростроя продолжает совершенствоваться. Блягодаря чёткому научному обоснованию маркшейдерская служба Метростроя не знает случаев несбоек встречных тоннелей.

Вернёмся к началу советского метростроения. Маркшейдерская служба при Управлении московского Метростроя была создана в сентябре 1932 г. Первыми организаторами геодезическо-маркшейдерской службы Московского метрополитена были профессор геодезии Н. П. Афанасьев, А. Н. Баранов, К. И. Егунов. С 1953 до 1981 г. начальником и главным маркшейдером Метростроя был автор настоящей статьи. Московский Метрострой стал школой подготовки многочисленных кадров маркшейдеров для строительства метрополитенов в Киеве, Ленинграде, Тбилиси, Баку, Ташкенте, Харькове, Ереване и в других городах.

С самого начала строительства Московского метрополитена много лет работали на Метрострое главными маркшейдерами шахт А. О. Алексеев, А. П. Егоров, П. Г. Евтихов, А. П. Журавлёв, А. Н. Курдюков, Н. А. Савельев, В. С. Фетисов, А. И. Чистяков (этот список можно продолжить). На их счету десятки построенных подземных станций и перегонных тоннелей. В своей работе они не знали слов «плохая сбойка тоннелей». Это настоящие подземные штурманы, воспитавшие целое поколение молодых инженеров, успешно работающих на ответственных участках маркшейдерской службы во многих городах страны. Наша маркшейдерская служба способна решать самые сложные технические задачи в области подземного строительства. Уникальным сооружением московского метро является Большое кольцо, соединяющее семь крупнейших московских вокзалов и пересекающее 18 районов столицы. На строительстве Большого кольца в полной мере проявились высокое мастерство и замечательное искусство подземных штурманов. Сто восьмая, замыкающая Большое кольцо, сбойка была произведена пионерами строительства столичного метро главными маркшейдерами С. С. Моргуновым и Н. А. Савельевым на участке «Киевская»-кольцевая«Краснопресненская». Сбойка была выполнена с высочайшей точностью.

Кольцевая линия сооружалась при наличии радиальных линий метрополитена, причём пересечения требовалось осуществлять при непосредственной близости тоннелей эксплуатируемых и строящихся станций. Считалось необходимым оставлять значительный целик нетронутой породы между горными выработками в плане и особенно в профиле. Однако условия сооружения станции «Курская»-кольцевая не позволяли выполнить это требование. Между крайними и средними тоннелями был оставлен массив шириной всего 20 см. Затем убрали и этот целик, заменив его колоннами. Это значительно осложнило задачу соблюдения правильных геометрических очертаний тоннелей.

Перед строителями станции «Белорусская»-кольцевая стояла ещё более ответственная задача — соорудить новую станцию под действующей при отсутствии между ними породы в профиле. Расстояние между сводом новой станции и лотком старой равнялось всего 0,9 м. Задача, требующая столь высокой степени точности, впервые ставилась перед советскими инженерами. Обычно пересечение существующей трассы производили при расстоянии между подземными выработками по глубине 10 м и более. Для условий, в которых предстояло строить «Белорусскую»-кольцевую, щитовой способ проходки считался неприемлемым, так как был связан с угрозой опасных осадок на действующей станции. Однако проходка новых тоннелей была выполнена так, что при незначительных деформациях на действующей станции даже чеканка швов тюбингов не была нарушена.

Начальнику строительства Л. Ф. Возианову, главному инженеру В. Д. Полежаеву, главному маркшейдеру — автору этой статьи, начальникам участков К. И. Крюкову, П. С. Бурцеву и другим инженерам, работавшим на строительстве, впервые в истории советского метростроения пришлось решать ряд весьма ответственных задач, связанных с проходкой под действующей станцией, в непосредственной её близости.

Обычно маркшейдерские сбойки встречных тоннелей завершаются задолго до укладки постоянных путей. По-иному осуществлялись работы на строительстве второго участка Фрунзенского радиуса. Ещё не были произведены все сбойки, а на многих участках трассы уже приступили к рихтовке и бетонированию пути. Это был риск, так как при больших отклонениях осей встречных вырвботок во время сбоек даже допустимые нормативами отклонения потребовали бы больших работ по переустройству пути. Однако маркшейдеры Метростроя имели основания быть уверенными, что переделывать путь не придётся, хотя расстояния до мест сбоек превышали 1,5 км. Результаты сбоек подтвердили точность расчёта — тоннели разошлись всего на 12 мм в плане и на 4 мм по высоте.

На участке Ленинских гор (правый берег Москвы-реки) впервые в строительстве Московского метрополитена тоннели закладывались в оползневом склоне. Знаки геодезической наземной основы, определённые в 1956 г. Метрогипротрансом, на протяжении всего периода строительства деформировались, так как склон Ленинских гор медленно сползал в сторону реки, унося с собой реперы и полигонометрические знаки. Величины деформаций по отдельным участкам достигали 100 мм в плане и по высоте. Это обстоятельство чрезвычайно осложнило работу маркшейдеров. У них буквально не было твёрдой почвы под ногами. Портальные части тоннелей деформировались вместе со склоном. Закрепить в них направление осей тоннелей на длительное время не представлялось возможным. Поэтому приходилось производить многократные передачи направлений через реку с левого берега в портальные части тоннелей или через кессонные шлюзовые перемычки в зону сжатого воздуха. Таких передач было выполнено по левому тоннелю шесть и по правому — восемь. За последние 15—20 лет многое изменилось в технике и технологии метростроения. Внедрены в производство новые механизированные щитовые проходческие комплексы, в широких масштабах применяются тоннельные обделки из сборного железобетона, повысились скорости проходки. Всё это обусловило разработку новых способов геодезическо-маркшейдерских работ, использование новейших приборов и технологии.

По сути дела, коренным образом изменена технология решения одной из самых ответственных и сложных задач в подземном строительстве — ориентирования подземных выработок, то есть определения под землёй исходного направления проходки и положения проектной оси подземного сооружения. Для выполнения этой работы раньше требовалась остановка всех работ в шахтном стволе на две или две с половиной смены, а на ориентировании была занята бригада маркшейдеров в 14—16 человек.

Внедрение в производство гироскопического ориентирования, основанного на использовании сложных приборов — гиротеодолитов, в 4—5 раз сократило время, необходимое для выполнения этой работы. Да и бригада состоит из четырёх-пяти человек. Существенный выигрыш во времени и значительное повышение точности работ позволили получить всё более широко используемые светодальномеры, оптические теодолиты, нивелиры с самоустанавливающейся линией визирования и другие новейшие приборы.

При непосредственном участии маркшейдеров ведутся работы по внедрению в производство лазеров как средства для задания направления проходки, разбивочных осей, для ведения проходческих машин по заданной трассе.

В настоящее время высококвалифицированно трудится на самых разных участках производства отряд маркшейдеров второго поколения — специалисты, пришедшие в Метрострой в начале 50-х гг. Им пришлось многое внедрять в производство, они внесли заметный вклад в совершенствование геодезическо-маркшейдерских работ на подземном строительстве. Это Д. Г. Кислицын, Б. И. Гойдышев, В. Л. Калашников, Р. А. Матюхов, С. К. Раков, В. К. Сокол, Н. С. Ластовченко, И. А. Иванов, П. В. Пряхин, А. В. Кирин, В. С. Нестеров, А. М. Карпов, Ю. П. Лунёв, А. Г. Герасимов, Н. И. Соколов и многие другие. Все они обеспечивают безошибочное ведение горнопроходческих и строительно-монтажных работ на самых разных стройках, география и масштабы которых за последние годы значительно расширились.

Рождение метода искусственного замораживания грунтов

Н. Г. Трупак

Автор Н. Г. ТРУПАК, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, лауреат Государственной премии СССР

Год 1932-й. Невиданная борьба инженерных идей вокруг ключевых вопросов проекта сооружения первой очереди Московского метрополитена завершается принятием основных технических направлений строительства. Нерешённым остаётся важный вопрос — как сооружать наклонные эскалаторные тоннели в водонасыщенных грунтах-плывунах. Иностранные эксперты не могут дать на этот счёт никаких рекомендаций, так как опыта строительства метро в столь сложных условиях у них не было.

Проектом предусматривалось сооружение эскалаторных тоннелей к станциям метро «Дзержинская», «Кировская» и «Красные Ворота» (ныне «Лермонтовская»). Проходку этих наклонных тоннелей необходимо было вести в мощном слое плывунных грунтов. В зоне проходки плотная городская застройка и сложное подземное коммунальное хозяйство. Советские инженеры предложили применить способ искусственного замораживания грунтов с помощью наклонных замораживающих скважин.

С целью проверки способа в инженерно-геологических условиях Москвы, освоения и подготовки к сооружению наклонных стволов его применили вначале для проходки вертикального ствола шахты № 20. За 30 дней плывуны были превращены в ледяной массив. Вместе с проходкой все работы заняли 50 дней. Успешное применение способа позволило управлению Метростроя принять решение об использовании замораживания при сооружении эскалаторных тоннелей станций «Дзержинская», «Кировская» и «Красные Ворота».

Однако нужно было решить ещё ряд сложных проблем, прежде всего заново разработать технологию бурения скважин в водонасыщенных грунтах, создать квалифицированные кадры буровиков. Дополнительные трудности для выполнения буровых работ возникали из-за наличия многочисленных подземных коммуникаций, оживлённого автомобильного и трамвайного движения на улице Кирова и площади Дзержинского. Особенно сложной была обстановка при производстве буровых работ для эскалаторного тоннеля к станции «Кировская» (тоннель располагался под площадью). Буровые работы для эскалаторного тоннеля к станции «Красные Ворота» выполнялись под жилым зданием.

Вначале применяли ударный способ бурения — практически ручной, с очень медленным темпом работ. Первую наклонную скважину глубиной 60 м пробурили таким способом за 30 суток. Затем стали пользоваться механическим способом вращательного бурения, значительно ускорившим производство буровых работ, так что последние скважины бурили уже за семь-восемь суток. Отметим, что в настоящее время такие скважины бурят с помощью специально разработанных совершенных станков наклонного бурения за одни сутки.

Вокруг каждого наклонного тоннеля бурили 48 замораживающих скважин средней глубиной 55 м. Для всех тоннелей пробурили более 8 тыс. м наклонных скважин. Не менее важным был вопрос о замораживающих трубах. Специальных замораживающих труб в СССР в то время не изготовляли. Было решено применить обычные, в том числе газовые, трубы, способные выдержать внутреннее давление до 30 атм. Благодаря принятым мерам в ходе работ не произошло ни одной аварии, охлаждающий рассол не вытекал и не просачивался из замораживающих труб.

Важнейшей проблемой было также получение холодильных установок для замораживания грунтов. К этому времени в нашей стране замораживание грунтов использовали при проходке вертикальных шахтных стволов — калийного в Соликамске и угольного в Кузбассе. Работы выполняли подрядчики — иностранные фирмы. В обоих случаях применяли углекислотные холодильные установки, которые в СССР выпускались только малой холодопроизводительности.

Взамен углекислотных было предложено применить аммиачные холодильные установки, изготовляемые в нашей стране. Это предложение многие встретили с недоумением и скептически: как можно применять для замораживания грунтов установки, предназначенные для использования в пищевой промышленности? Тем не менее на всех объектах были использованы аммиачные холодильные установки, а на одном из них — даже холодильная установка, взятая с Московской колбасной фабрики. В настоящее время аммиачные холодильные установки для замораживания грунтов применяют не только на строительстве метрополитенов страны, но и в других областях промышленного строительства, в частности шахтного.

Наклонные тоннели сооружались в водонасыщенных грунтах при очень высоком горном давлении. В этих условиях известные виды крепи из бетона и железобетона были неприемлемы. Для крепления выработок эскалаторных тоннелей была предложена чугунная тюбинговая крепь, которую впервые и применили на Метрострое. Изготовление тюбингов было поручено Днепропетровскому металлургическому заводу.

Внимание, которое уделялось партией и правительством делу метростроения, обеспечило возможность выполнения трудной задачи — сооружения эскалаторных тоннелей меньше чем за год.

На второй очереди строительства Московского метрополитена замораживание грунтов применяли при сооружении 12 наклонных эскалаторных тоннелей. Число замораживающих скважин вокруг тоннелей сократили до 40. И в дальнейшем, на всех последующих очередях Московского метрополитена основным способом проходки эскалаторных тоннелей был способ замораживания грунта при различном расположении замораживающих скважин.

Замораживание грунтов применяли и при сооружении горизонтальных выработок под жилыми домами или вблизи них на Каланчёвской и Моховой (ныне проспект Маркса) улицах. На Каланчёвской улице тоннель сооружали в русле подземной реки Ольховец кессонным способом. При приближении фронта работ к пятиэтажному жилому дому с населением 1 тыс. человек на участке тоннеля протяжённостью 91 м применили способ замораживания грунта. При этом пробурили 325 наклонных и вертикальных замораживающих скважин общей глубиной 6100 м. На участке горизонтального тоннеля протяжённостью 125 м, сооружаемого открытым способом вблизи Киевского вокзала, также осуществили замораживание грунтов. Большие объёмы работ с использованием способа замораживания грунтов были выполнены при сооружении станции «Динамо». Здесь, кроме двух глубоких наклонных стволов, замораживание применили при сооружении двух щитовых камер.

За 50 лет строительства метрополитенов в нашей стране способом замораживания пройдено около 100 эскалаторных тоннелей, в том числе в Москве, Киеве, Баку, Тбилиси, Харькове. Опыт замораживания грунтов, приобретённый на строительстве Московского метрополитена, использован на многочисленных объектах в шахтном, гидротехническом и промышленном строительствах, а также при строительстве многих подземных сооружений.

Из опыта применения замораживания грунтов на строительстве метрополитена

Я. А. Дорман

Автор Я. А. ДОРМАН, доктор технических наук, профессор, лауреат Государственной премии СССР

В процессе строительства линий первой и второй очередей московского метро был технически отработан, проверен на практике и усовершенствован метод проходки с замораживанием грунтов. Можно с уверенностью сказать, что по сравнению с зарубежным методом это был новый метод. Прежде всего в 2—3 раза было увеличено расстояние между замораживающими скважинами, в результате чего стоимость и сроки работ без ущерба для их качества удалось сократить в 3—4 раза. Была изменена технология буровых работ, внедрено бурение наклонных замораживающих скважин без обсадных труб, благодаря чему скорость бурения значительно увеличилась.

Советские инженеры изменили и упростили оборудование, аппаратуру, коммуникации скважин, ввели новую систему питания замораживающих колонок холодом, обеспечивающую равномерность и безаварийность работ. Был разработан и внедрён точный научный контроль с помощью специальных приборов за процессом замораживания грунтов. Импортные холодильные углекислотные машины заменили машинами отечественного производства. Новый метод проходки в мощных плывунах позволил по меньшей мере в 3 раза сократить сроки проходки наклонных тоннелей по сравнению с зарубежной практикой.

В 1937 г. при Метрострое была организована контора специальных способов работ, в функции которой входили кроме замораживания искусственное понижение уровня грунтовых вод, буровые работы и геологоразведочные изыскания с применением бурения. В начале работ на третьей очереди метро и в годы Великой Отечественной войны конторе было поручено строительство новых угольных шахт в Подмосковном угольном бассейне и на Урале. Шахты были пройдены способом замораживания грунтов. Одновременно велись работы по замораживанию при сооружении наклонных ходов на станциях «Площадь Свердлова», «Маяковская», «Белорусская». Во время войны способом замораживания были пройдены эскалаторные тоннели станций «Новокузнецкая», «Павелецкая», «Сталинская» (ныне «Семёновская»), «Бауманская», «Электрозаводская».

На кольцевой линии московского метро проходка всех стволов эскалаторных тоннелей, строительство подземных вестибюлей, а также участка тоннеля на выходе в Краснопресненское депо тоже осуществлялись с применением искусственного замораживания плывунов и неустойчивых пород. В ряде случаев производилось водопонижение. Новым этапом развития способа замораживания грунтов и одновременно значительным вкладом в технику тоннелестроения явилось освоение таких сложнейших объектов строительства, как проходка наклонных ходов диаметром 11,5 м в плывунных грунтах на станциях «Киевская»-кольцевая и «Комсомольская»-кольцевая.

Способом искусственного замораживания грунтов на кольцевой линии построено более 34 объектов, в том числе 17 эскалаторных тоннелей, девять стволов шахт, три подземных вестибюля, две камеры съездов, переходы и горизонтальные участки тоннелей. Для выполнения этого объёма работ было пробурено около 100 тыс. пог. м замораживающих скважин и свыше 25 тыс. пог. м разведочных скважин. Объёмы работ, выполненных способом замораживания при строительстве кольцевой линии московского метро, превысили соответствующие объёмы на линиях первой, второй и третьей очередей, вместе взятых.

Значительные трудности представляла проходка крупных котлованов, запроектированных для подземных вестибюлей. Сложное многоярусное крепление, обычно устраиваемое внутри котлована, загромождает его сечение, ограничивает применение машин и механизмов и удорожает строительство. Была исследована и выявлена возможность использования искусственно замороженных грунтов в качестве строительного материала для создания несущих конструкций, ограждающих котлован. Разработка и широкое внедрение замораживания в плывунных грунтах без применения креплений относятся к числу значительных усовершенствований в области использования искусственно замороженных грунтов.

Решение проблемы было основано на обобщении большого практического опыта и использовании теории механики мёрзлых грунтов. В творческом содружестве с Институтом мерзлотоведения имени В. А. Обручева Академии наук СССР были изучены физические и механические свойства искусственно замороженных грунтов как строительного материала. Изучалось распространение холода в грунтах различных минеральных составов и исследовались вопросы рационального температурного режима замораживания для создания ограждающих несущих конструкций. Результаты исследований позволили разработать технологию процесса замораживания. Было изучено также поведение глин в мёрзлом состоянии, влияние наружной температуры воздуха и солнечной радиации на оттаивание замороженных обнажённых стенок котлована, определены возможные деформации грунтов под влиянием их вспучивания при замораживании, разработаны методы регулирования процесса замораживания и соответствующая контрольно-измерительная аппаратура.

Разработка котлована методом замораживания для вестибюля станции «Красные Ворота» (ныне «Лермонтовская») рядом со строящимся высотным зданием

Новый способ разработки котлованов впервые был применён при строительстве высотного здания у Красных ворот в Москве (ныне площадь Лермонтова). В подземной части здания сооружался второй вход на станцию метрополитена, включавший малый и большой эскалаторные тоннели и промежуточный вестибюль, к которому в плане примыкает центральная часть здания высотой 138,5 м. Для сооружения подземного комплекса необходимо было разработать котлован длиной 30,2 м и шириной 21,1 м в плывунных грунтах мощностью 16 м.

Применение способа замораживания дало возможность параллельно вести строительство высотного здания и сложного подземного комплекса, расположенного в мощном слое плывунных грунтов, впервые в практике строительства раскрыть большой котлован без применения крепления внутри его, вести работы широким фронтом при максимальной механизации, обеспечить безопасность работ и высокую производительность труда, получить значительную экономию материалов и снизить стоимость работ на 5,5 млн руб., предохранить от деформации основание как высотного здания, так и расположенных поблизости строений, сократить благодаря параллельному ведению подземных и наземных работ сроки строительства на 12 месяцев.

При строительстве высотного здания под руководством автора статьи был разработан способ регулирования процесса деформаций сооружений при применении метода искусственного замораживания грунтов.

Новый способ разработки котлованов был применён на строительстве ряда сооружений: подземного переходного вестибюля, эскалаторного тоннеля, переходного коридора станции «Комсомольская», вестибюля станции «Белорусская» в Москве, вестибюлей станций «Арсенальная» и «Завод Большевик» в Киеве и др. Способ широко внедрён в практику строительства подземных сооружений.

Разнообразие условий, в которых сооружают тоннели метрополитенов, диктует необходимость постоянного совершенствования методов производства работ. Модифицированный способ замораживания был применён на трассе одной из веток длиной 256 м, которая соединяет кольцевую линию с депо. Она прокладывалась в тяжёлых гидрогеологических условиях, под территорией, плотно застроенной жилыми и промышленными зданиями. Было принято решение расположить замораживающие скважины под жилыми домами с разными углами наклона, веерообразно, с целью образования «шатров» над тоннелями. Такое расположение скважин позволило обойтись без сноса некоторых зданий. Всего таким образом было пробурено около 18 тыс. пог. м замораживающих скважин.

В сложных гидрогеологических условиях велось и строительство перегонных тоннелей между станциями «Вокзальная» и «Университетская» в Киеве. Тоннели почти полностью проходили в слабовлажных мелкозернистых песках, покрытых тонким слоем глины, на которой располагалась большая толща водонасыщенных песков. На трассе одного из участков находилось здание действующей теплоэлектростанции с градирнями, бассейном и т. п. Любая деформация могла вывести электростанцию из строя. Сложная техническая задача была решена с помощью искусственного замораживания грунтов при веерообразном расположении замораживающих колонок, наклонно, в форме «шатра».

В 1954 г. на ряде объектов впервые в СССР был применён способ ступенчатого замораживания грунтов. В условиях, когда неустойчивые водонасыщенные грунты залегали на некоторой глубине от поверхности, верхнюю часть ствола проходили обычным горным способом в глинах и сухих песках. Проходка нижней части ствола в неустойчивых грунтах осуществлялась с применением ступенчатого замораживания. Бурение скважин и замораживание грунтов производили из камеры, сооружённой на требуемой глубине. Этот способ позволил значительно сократить сроки строительства, удешевить работы, уменьшить количество материалов. Локальное замораживание грунтов с глубинных уровней выработок нашло применение и на ряде других объектов.

Стволы шахт № 512, 513, 515 и 517 Рижского радиуса Московского метрополитена должны были пересечь устойчивые породы с большим притоком подземных вод. В этом случае было решено произвести предварительное замораживание пород на полную глубину стволов. Это позволило выполнить работы без водоотлива, что значительно облегчило условия труда проходчиков, повысило производительность труда. Стволы шахт с замороженным на полную глубину грунтом были пройдены в 3 раза быстрее, чем при подобных условиях с водоотливом на четвёртой очереди строительства Московского метрополитена.

Сооружение перегонных тоннелей Краснопресненского радиуса под каналом имени Москвы, в непосредственной близости их от свода дна канала, представляло собой сложную инженерную задачу. Песчаное дно канала подстилали крепкие водонасыщенные известняки, ниже залегали глины. Взрывные работы при проходке известняков могли нарушить устойчивость кровли тоннелей. Был принят вариант создания вдоль дна канала защитной льдогрунтовой плиты толщиной 4 м посредством укладки в дне замораживающих секций с засыпкой их печаным грунтом.

Проходка перегонных тоннелей Кировско-Выборгской линии Ленинградского метрополитена велась в дельте Невы в древних глубоких размывах. На участке тоннеля длиной 400 м осуществили замораживание грунтов сплошным массивом, для чего было пробурено 1900 вертикальных скважин. Для замораживания зоны размыва вся трасса была разбита на несколько участков, с учётом мощностей холодильных установок и других ресурсов. На этой трассе впервые в Метрострое для замораживания перемычки был применён жидкий азот.

Большая разница отметок поверхности на некоторых участках метрополитена в Киеве вызвала необходимость устройства на некоторых станциях двухмаршевых эскалаторных входов с промежуточными подземными вестибюлями. На станции «Арсенальная» такой вход состоит из двух эскалаторных тоннелей и имеет промежуточный вестибюль.

Гидрогеологические условия представлены мощными слоями сильно водонасыщенных грунтов. Вблизи выработки расположены многоэтажные жилые дома и городские подземные коммуникации, а непосредственно над ней проходит основная городская магистраль с интенсивным движением транспорта. Проходка в таких трудных условиях могла быть выполнена только при искусственном замораживании грунтов.

При сооружении верхнего наклонного тоннеля толща глин, принятая за водоупор, оказалась неустойчивой, и остановленные в ней замораживающие скважины не создали замкнутости контура снизу. В результате при подходе к этому слою в наклонный ход прорвался плывун, а на поверхности образовалась воронка. Дальнейшая проходка эскалаторного тоннеля была осуществлена способом горизонтального замораживания грунтов.

При сооружении промежуточного вестибюля станции «Арсенальная» наиболее рациональным оказался способ опускания с поверхности земли до необходимой отметки готовой железобетонной конструкции под защитой замороженного льдогрунтового цилиндра, мёрзлый грунт которого служил в качестве несущей ограждающей конструкции. Опыт строительства подтвердил целесообразность принятого способа, который был внедрён и на других объектах киевского Метростроя.

Строительство нижнего эскалаторного тоннеля станции «Арсенальная» (второго марша) также представляло собой сложную техническую задачу, так как наклонный тоннель необходимо было соорудить, начиная со значительной глубины, в мощном слое водонасыщенных грунтов. Наиболее рациональным оказалось ведение замораживания грунтов из промежуточного подземного вестибюля (способ подземного замораживания). Этот способ был внедрён также на станциях «Завод Большевик» и «Крещатик» (второй эскалаторный тоннель). Подземное бурение было организовано из промежуточного вестибюля, опущенного на проектную отметку. Строительство тоннелей способом подземного замораживания осуществлено впервые в мировой практике.

Ведение проходческих работ с применением замораживания грунтов позволяет значительно сокращать сроки сооружения тоннелей в сложных инженерно-геологических условиях, вести разработку грунта на полное сечение тоннелей больших диаметров, обеспечивать безопасность ведения работ, осуществлять работы при интенсивном движении городского транспорта, а также при наличии сложного подземного коммунального хозяйства, жилых и промышленных зданий.

Специальные способы работ в метростроении

С. А. Зукакянц

Автор С. А. ЗУКАКЯНЦ, инженер, заслуженный строитель РСФСР

Творческая деятельность советских учёных и инженеров, ещё в 30-е гг. оценивших огромные возможности методов искусственного замораживания грунтов и понижения уровня грунтовых вод, проявивших настойчивость в их внедрении, совершенствовании и теоретическом обосновании, определила создание в нашей стране особой отрасли техники подземного строительства.

Искусственное замораживание грунтов, при котором видоизменяется их структура, обеспечивает надёжность проходки в условиях, когда другие способы неэффективны или технически неосуществимы. Водопонижение — сложная комплексная задача гидрогеологического и инженерного характера — требует обязательного предварительного проведения обширных инженерно-геологических изысканий, организации гидрогеологических наблюдений и контроля в процессе производства работ. Применение того или иного специального способа зависит от многих факторов и обусловлено прежде всего инженерно-геологическими условиями.

Расположение водозаборных сооружений и противофильтрационных устройств определяется конкретными инженерно-геологическими условиями, величинами требуемого понижения уровня грунтовых вод, а также технико-экономическими соображениями. В Москве, Харькове, Минске строительство метро велось преимущественно в переслаивающихся грунтах с различными фильтрационными свойствами. В основном эти грунты состояли из отложений речных долин. Величины зон размывов разных слоёв по глубине изменялись от десятков сантиметров до многих метров. Выработки часто вскрывают полную мощность водоносных отложений, что значительно затрудняет осушение котлованов и тоннелей.

Трасса метрополитена мелкого заложения в Тбилиси проходит в отложениях межгорной долины, представленных суглинистыми слоями с прослойками и линзами щебня, характеризующимися низкими фильтрационными свойствами. Потребовалось проведение дополнительных мероприятий по интенсификации водоотбора. В Ереване линия метрополитен проходит в галечниковых отложениях, в мощном предгорном бассейне подземных вод. Осушение пласта в этих условиях было бы невозможно без водопонизительных скважин со значительными дебитами, до 250 м³/ч на каждую скважину. В Горьком линия первой очереди метро проходит в песчаных аллювиальных отложениях. Почти по всей трассе тоннели сооружают с применением искусственного понижения уровня грунтовых вод. С 60-х гг. в строительстве метрополитенов наметилась тенденция к интенсивному переходу от глубокого заложения линий к мелкому. Сооружение тоннелей мелкого заложения, проходящих преимущественно в четвертичных отложениях — песках, суглинках и глинах, при сравнительно высоких уровнях грунтовых вод значительно увеличило объёмы работ, выполняемых специальными способами. Из вспомогательных эти способы превратились в одни из основных в технике метростроения.

За последние 10—15 лет объём использования специальных способов в метростроении возрос почти в 6 раз. За этот период под защитой замороженных грунтов в нашей стране было сооружено более 40 эскалаторных тоннелей, более 80 стволов шахт и около 4 км горизонтальных выработок. С применением искусственного понижения уровня подземных вод было сооружено 15 км тоннелей, для чего потребовалось пробурить и оборудовать погружными насосами более 1 тыс. водопонизительных скважин, установить более 40 тыс. иглофильтров и 500 иглофильтровых установок типа ЛИУ. Общая стоимость работ, выполненных с помощью специальных способов, в 1970—1980 гг. превысила 100 млн руб.

В настоящее время примерно 30—35 % общей протяжённости строящихся линий метрополитенов сооружают с применением специальных способов. Стоимость работ с использованием таких способов составляет более 20 % общей стоимости строительства участков. В ближайшие годы намечается дальнейшее увеличение объёмов работ с применением специальных способов, особенно в Москве, Ленинграде, Баку, Минске. В Баку решается уникальная по сложности инженерная задача — понижение уровня грунтовых вод на 40 м для кессонной проходки на большой глубине. Несмотря на трудности реализации такого решения, в ходе работ подтверждается правильность принятой схемы защиты выработки в процессе проходки.

Тоннели между станциями «Тушинская» и «Сходненская» Краснопресненского радиуса Московского метрополитена были сооружены под деривационным каналом, в массиве породы, где уровень грунтовых вод располагался на 5 м выше лотка тоннеля. Водоонижение осуществлялось двумя рядами глубоких скважин, расположенных на береговых дамбах канала перпендикулярно оси тоннеля. Высокая точность устройства скважин позволила обеспечить снижение уровня грунтовых вод ниже лотка тоннеля в створе середины канала, а также бесперебойную работу водопонизительной системы. Была исключена необходимость применения дополнительных средств в виде установок УЗВМ и наклонных скважин, предусмотренных проектом.

При продлении Рижского радиуса тоннели проходили в слое глин. Непосредственно под лотком тоннеля, а на некоторых участках в пределах его габарита залегали глинистые пески с водоносным горизонтом до 30 м. Проектом предусматривалась кессонная проходка с предварительным понижением уровня грунтовых вод. Строители предложили более рациональную схему водопонижения — пробурить водопонизительные скважины в песке и нижележащем известняке. При водоотборе из слоя песков могло произойти перераспределение напоров грунтовых вод, что способно было изменить пути фильтрации. Появился бы дополнительный источник питания слоя песков через слой известняков (локальные литологические окна).

Путём устройства шести скважин в известняке удалось значительно снизить напор грунтовых вод, а восемь скважин в песке понизили напор на величину, значительно превышавшую предусмотренную проектом, что позволило пройти тоннель без применения кессона. На отдельных участках для снятия остаточного гидростатического давления в песках применили водопонижение непосредственно из тоннеля через тюбинговые отверстия в лотке, с использованием иглофильтров, установленных за проходческим щитом.

Станция «Щукинская» и примыкающие к ней тоннели второй очереди Краснопресненского радиуса Московского метрополитена также построены под защитой водопонижения. Сложность проходки котлована, в котором монтировали конструкции станции, заключалась в том, что выработкой вскрывались водоносные пески, ниже которых залегал второй слой песков, содержащий напорный водоносный горизонт. Первоначальной схемой предусматривались понижение уровня грунтовых вод в верхней толще песков с помощью системы лёгких иглофильтровых установок и снятие остаточного столба воды открытым водоотливом по боковым траншеям. Уменьшения гидростатического давления в нижней толще песков предполагалось достичь водопонижающими скважинами с погружными насосами типа ЭЦВ.

Осуществление такой сложной схемы потребовало бы значительных трудовых и материальных затрат и не исключало возможных осложнений в процессе проходки. Детальное изучение геологического разреза и дополнительная разведка в ходе производственного бурения позволили упростить схему водопонижения путём объединения фильтровых колонн водопонизительгных скважин верхнего и нижнего водоносных горизонтов. Это обеспечило одновременный забор воды с двух горизонтов и успешное осушение котлована и тоннеля. Были исключены установка 2300 иглофильтров и прокладка 2500 м всасывающих коллекторов, что дало экономию 14 тыс. машино-смен работы установок ЛИУ-5 и около 3 тыс. машино-смен работы насосов открытого водоотлива.

Установка для бурения наклонных скважин

На строительстве пяти глубоких эскалаторных тоннелей Кировско-Выборгской линии Ленинградского метрополитена были значительно усовершенствованы техника и технология бурения наклонных скважин. Эскалаторный тоннель станции «Площадь Мужества» пересекает толщу слабых пылеватых песков и супесей, что значительно осложнило бурение с помощью станков КАМ-500 и ЗИФ-300 и не дало положительных результатов. После выхода из направляющих кондукторов скважины на длине 30—40 м отклонялись от заданного направления на 6—7 м.

Была применена новая технология бурения с применением специальных буровых установок наклонного бурения ТУНБ-150, разработанных метростроевцами совместно со специалистами Главтоннельметростроя и созданных Барнаульским заводом геологоразведочного оборудования. Новая технология позволила решить задачу непрерывного бурения в крайне неблагоприятных инженерно-геологических условиях. Она явилась большим вкладом в совершенствование работ по искусственному замораживанию грунтов.

Установка ТУНБ-150 отличается высоким уровнем механизации основных и вспомогательных работ. В отличие от бурового станка КАМ-500 она позволяет производить принудительную механизированную подачу в скважины обсадных труб диаметром до 273 мм с одновременным вращением их, механизировать свинчивание и развинчивание бурильных и обсадных труб, а также осуществлять подъём труб весом до 250 кг с поверхности земли на стеллаж и мачту. Установка оснащена оптическим наклонометром, позволяющим ориентировать её в заданном направлении и осуществлять контроль за её стабильностью в процессе бурения.

Благодаря установке ТУНБ-150 применена новая технология сооружения наклонных замораживающих скважин, совмещающая бурение с монтажом и опусканием замораживающих колонок. Это достигается производством бурения непосредственно замораживающей колонкой, на которой закреплено долото с открытым верхним концом, входящее в полость колонки. Верхний конец долота соединён с пробкой, смонтированной на нижнем перфорированном конце подводящего патрубка. По окончании бурения пробку навинчивают посредством патрубка на верхний конец долота, достигая таким образом герметизации конуса замораживающей колонки. Внедрение буровых установок ТУНБ-150 позволило сократить сроки бурения в 4—5 раз и уменьшить его стоимость почти вдвое. С помощью установок ТУНБ-150 было осуществлено замораживание грунтов в 19 наклонных эскалаторных тоннелях в разных городах страны, где строятся новые линии метрополитенов.

В проектах новых линий метрополитенов начали предусматривать организацию опытно-производственных участков. Значение этого нововведения трудно переоценить. Практика использования специальных способов работ показывает, что природные условия не могут быть учтены в полной мере, очень часто в процессе расчёта они в значительной степени схематизируются. Организация опытно-производственных участков играет особую роль в проведении водопонизительных работ, когда производится пробная откачка на полную мощность и в расчётную схему вносятся необходимые поправки. Опытно-производственные участки закладываются с опережением общестроительного графика, чтобы предусмотреть время на корректировку проекта, если она потребуется. С устройства опытных участков начинались работы на строительстве некоторых линий мелкого заложения в Баку, Москве, Харькове, Тбилиси, Ереване, Киеве. После анализа работы опытно-производственных участков иногда значительно менялась расчётная схема водопонижения.

На строительстве первой очереди Харьковского метрополитена проектом предусматривалось осуществить водопонижение главным образом с помощью эжекторных иглофильтров, причём было предусмотрено всего шесть водопонизительных скважин. Это обусловливалось близким залеганием водоупора и наличием грунтовых вод на глубине 3—7 м. После проведения опытно-производственного водопонижения от эжекторов пришлось отказаться (к этому времени их установили всего 200 из 2 тыс., предусмотренных проектом). Основным средством водопонижения стали водопонизительные скважины в сочетании лёгкими иглофильтрами и открытым водоотливом.

Тоннели первой линии метрополитена в Ереване на участке протяжённостью 1 км проходят в обводнённых и валунно-галечных отложениях. Необходимо было понизить уровень грунтовых вод по отношению к статическому на 12,5—13 м. Проектом предусматривалось водопонижение при помощи двухрядной системы скважин с расположением их вдоль тоннелей на всём протяжении трассы. Работа опытно-производственного участка на станции «Площадь Ленина» подтвердила возможность корректировки водопонизительной схемы. Не отклоняясь от основных положений проекта, выявили возможность вести работы по водопонижению с помощью опорных кустов в виде групп водопонизительных скважин, расположенных в трёх пунктах по трассе. Это значительно сократило количество скважин, позволило избежать сноса части городской застройки, а также необходимости прокладки водоотливного трубопровода.

Изучив многолетний опыт работы по водопонижению на Горьковском, Ждановском и Краснопресненском радиусах Московского метрополитена и опираясь на данные, полученные на опытно-производственных участках, учёные и инженеры пришли к выводу, что большая металлоёмкость и высокие трудовые затраты, связанные с применением эжекторных иглофильтров, могут быть исключены. Выявились и другие недостатки установок с эжекторными иглофильтрами — сравнительно низкий КПД, стоимость, в 2 раза превышающая стоимость водопонижения скважинами, оборудованными погружными насосами, энергоёмкость, почти в 6 раз превышающая энергоёмкость скважин. Во многих случаях эжекторные иглофильтры были заменены водопонизительными скважинами, оборудованными погружными насосами различных типоразмеров.

Несмотря на значительный прогресс в развитии техники специальных способов работ в метростроении в последние годы, технический уровень этих работ пока ещё не соответствует новым требованиям. Стоимость специальных способов работ всё ещё остаётся высокой, техника бурения и механизация работ ждут совершенствования, экспериментальные и теоретические исследования проводятся недостаточно интенсивно, объём инженерно-геологических изысканий недостаточен, проектирование в ряде случаев ведётся без достаточного изучения гидрогеологических режимов и химического состава грунтовых вод.

Специализированные организации Министерства транспортного строительства СССР в содружестве с ЦНИИС, Метрогипротрансом и другими научно-исследовательскими и проектными организациями ведут активную работу по преодолению этих недостатков, создавая и широко внедряя прогрессивные технические средства и технологию. Внедряются мобильные иглофильтровые установки различных конструкций и погружные электронасосы, совершенствуются методы расчёта водопонизительных установок, расширяется сфера применения метода замораживания грунтов.

Отработана прогрессивная технология бурения водопонижающих скважин вращательным способом с обратной промывкой. Проведены экспериментальные работы по проходке скважин методом вибропогружения и виброизвлечения труб, внедряется скоростное замораживание с применением жидкого азота и химического закрепления грунтов. Завершаются работы по изготовлению новейшей буровой установки горизонтального и наклонного бурения. Для обеспечения квалифицированного технического руководства и контроля за ведением работ, рассмотрения и корректировки проектных решений, обобщения данных наблюдений создана гидрогеологическая и маркшейдерская служба.

Необходимо более широко привлекать ведущие проектные организации, конструкторские бюро, заводы к созданию и внедрению новых специализированных машин и оборудования для метростроителей. Следует усилить научные исследования в области статических, теплотехнических и гидрогеологических расчётов и прогнозов, повысить уровень проектирования за счёт улучшения качества и увеличения объёмов инженерно-геологических изысканий, а также более тщательного изучения гидрогеологических режимов и химического состава грунтовых вод.

Сооружение тоннелей проходческими щитами

В. И. Размеров

Автор В. И. РАЗМЕРОВ, кандидат технических наук, заслуженный строитель РСФСР, лауреат Государственной премии СССР

Строительство первой очереди Московского метрополитена характеризовалось широким применением классического горного способа проходки с разработкой сечения тоннеля по частям. Этому способу присущи высокая степень использования ручного труда во всех производственных процессах, теснота рабочего пространства, лишающая возможности механизировать работы.

Устройство монолитной бетонной обделки, сооружаемой по частям, чрезвычайно трудоёмко, требует большого количества деревянной опалубки и крепёжного леса для сложного временного крепления. Бетонная конструкция обделки тоннелей обусловливала сложный комплекс гидроизоляционных работ — устройство оклеечной гидроизоляции и сооружение поддерживающей железобетонной рубашки. Технологическая необходимость последовательного выполнения операций по сооружению тоннеля затрудняла возможность совмещения трудоёмких процессов во времени, ограничивая темпы проходки и возможности механизации.

Затраты труда на основные процессы по сооружению перегонного тоннеля первой очереди строительства равнялись 646 чел.-ч на 1 пог. м, а приведённая скорость проходки — 0,2 пог. м в сутки. В период наибольшего развёртывания работ общая численность занятого персонала составляла около 75 тыс. человек.

Первая очередь Московского метрополитена стала своеобразной лабораторией. На опытных участках испытывались почти все известные в то время способы проходки, в том числе и щитовой способ сооружения тоннелей. Этим способом сооружали участок перегонного тоннеля от Театральной площади (ныне площадь Свердлова) до станции «Дзержинская». В работе находилось два щита. Один был поставлен из Англии, другой — изготовлен отечественной промышленностью.

Сооружение тоннелей с помощью проходческого щита показало полную техническую и экономическую целесообразность такого способа работ. Разработка забоя на полное сечение, исключение тяжёлого ручного труда по устройству временного деревянного крепления, применение для устройства обделки бетонных блоков, а позднее чугунных тюбингов вместо монолитного бетона, то есть, по существу, замена сооружения обделки её монтажом, резко снизившая трудоёмкость работ и позволившая полностью механизировать их с помощью специальных укладчиков блоков и тюбингов, значительное уменьшение трудоёмкости гидроизоляционных работ — таковы важнейшие преимущества щитового способа проходки.

Результаты опытных работ с использованием щитовой проходки на строительстве первой очереди Московского метрополитена позволили принять решение — начиная со второй очереди строительства проходческие работы вести в перегонных и станционных тоннелях метрополитена в основном щитовым способом. Для практической реализации этого решения требовалось 42 проходческих щита, а в распоряжении строителей было только два. 40 щитов (28 перегонных диаметром 6 м и 12 станционных диаметром 9,5 м) — такой огромный заказ должен был быть выполнен менее чем за два года.

Созданная за годы первых пятилеток отечественная промышленность сумела успешно справиться с этой задачей. Партия и правительство уделяли большое внимание Метрострою. За выполнением заказа лично следил нарком тяжёлой промышленности Серго Орджоникидзе. Станционные щиты изготовляли в Ленинграде и Новокраматорске, перегонные — в Горловке и Коломне. Производство станционных тюбингов было поручено Уральскому заводу тяжёлого машиностроения, перегонных тюбингов — Днепропетровскому машиностроительному заводу.

Пока на заводах велось изготовление щитов, метростроевцы проводили подготовительные работы, готовили квалифицированные бригады монтажников. Инженеры, техники и рабочие-тоннельщики знакомились с конструкцией проходческих щитов и технологий щитовой проходки. Были созданы две бригады по 20 человек с учётом четырёхсменной круглосуточной работы. Начальником монтажных работ назначили Е. П. Солдатова, опытного мастера-монтажника. Его высокая квалификация, отличные организаторские способности способствовали успешной работе монтажных бригад. Скорость монтажа щитов была доведена с месяца до двух недель.

Радикальные изменения, которые щитовой способ проходки внёс в технологию сооружения тоннелей, позволили резко повысить производительность труда тоннелестроителей. Затраты труда на основные процессы по сооружению 1 пог. м перегонного тоннеля снизились 646 чел.-ч на первой очереди до 249 чел.-ч на второй очереди, то есть более чем в 2,5 раза. По мере освоения щитового способа на второй очереди строительства скорости проходки перегонных тоннелей возросли с 2 пог. м в месяц в начале работ до 45—50 пог. м в конце работ. Изменив коренным образом основные процессы проходки, щитовой способ потребовал механизации остальных процессов.

При новом соотношении трудоёмкости основных процессов возрос удельный вес таких операций, как разработка забоя, погрузка породы, её транспортировка, остававшихся ручными. Эти операции стали узким местом в общей технологической цепи, ограничивая развитие и темпы строительства. Главной задачей дальнейшего совершенствования производства работ на строительстве третьей и особенно четвёртой очередей Московского метрополитена стала механизация разработки породы, её погрузки и транспортировки.

Проходческий щит ЩМ-17

Массовое внедрение породопогрузочных машин, электровозной откатки, механических сбалчивателей тюбингов, механизация поверхностного шахтного комплекса: опрокидывателей вагонеток, выталкивателей гружёных вагонеток из шахтной клети и другого оборудования — обеспечили дальнейшее снижение трудоёмкости сооружения тоннелей и повышение производительности труда на четвёртой очереди строительства в 4 раза по сравнению с первой очередью. При возведении перегонного тоннеля между станциями «Арбатская» и «Смоленская» в начале 50-х гг. в тяжёлых гидрогеологических условиях, под сжатым воздухом с помощью проходческого щита сооружали более 6 пог. м тоннеля в сутки, то есть выполняли 167 % нормы.

В 60-х гг. при проходке перегонного тоннеля на Ждановском радиусе Московского метрополитена, а позже на Замоскворецком радиусе в песках естественной влажности московские метростроевцы, разрабатывая забой проходческим щитом, временное крепление забоя поручили песку, превратив его из врага в помощника, по образному замечанию начальника СМУ. Угол естественного откоса песка обеспечивал временную устойчивость лба забоя, а гидравлический напор щитовых домкратов помогал выполнять разработку забоя. Когда появились небольшие глинистые прослойки, затруднявшие проходку, конструкторы совместно со строителями создали специальные лопастные рыхлители, которые были установлены на площадках щита и включались в работу, способствуя разработке породы. Так был создан механизированный щит ЩМ-17, который использовали при строительстве Краснопресненского радиуса Московского метрополитена на проходке участка перегонного тоннеля длиной 1800 м в песках естественной влажности со средней скоростью 117 пог. м в месяц. Другой такой щит используется на строительстве Горьковского метрополитена.

На линиях второй и третьей очередей строительства Московского метрополитена щитовой способ проходки тоннелей с применением сборной чугунной обделки оставался единственным для всех забоев, независимо от гидрогеологических условий. Позже, на линиях четвёртой очереди, щитовую проходку использовали только в забоях со сложными гидрогеологическими условиями и при слабоустойчивых породах. Одновременно продолжалась дальнейшая механизация и рационализация отдельных процессов проходки. Создание и внедрение механических сбалчивателей позволило во всех забоях перегонных, станционных и эскалаторных тоннелей полностью исключить тяжёлый ручной труд по монтажу обделки и повысить производительность труда на этом процессе почти в 3 раза по сравнению с третьей очередью строительства. Тяжёлый и малопроизводительный труд по ручной очистке лотка тоннеля перед его бетонированием был исключён благодаря внедрению плоского лотка. Всё это позволило превысить установленные проектом четвёртой очереди скорости проходки перегонных и станционных тоннелей.

Как показывает практика строительства, наиболее эффективное совершенствование методов разработки породы в забое и комплексная механизация процессов сооружения тоннелей могут быть достигнуты только путём создания и внедрения специальных механизированных щитов — тоннельных комбайнов, позволяющих полностью устранить ручной труд в трудоёмких процессах тоннельных работ и значительно повысить скорости сооружения тоннелей.

Много лет проектировщиками и метростроителями проводится большая работа по разработке конструкций, созданию и внедрению в практику строительства механизированных проходческих щитов. Специалистами Главтоннельметростроя созданы механизированные щиты для разнообразных условий работы в породах различной крепости. Первым вариантом такой конструкции был щит, использованный в Ленинграде. Результаты испытаний оказались настолько успешными, что была изготовлена партия из шести щитов, используемых на проходке перегонных тоннелей с 1949 г. С помощью этих щитов сооружено около 70 км перегонных тоннелей. Ленинградский механизированный щит имеет планетарный привод мощностью 80 кВт, режущий рабочий орган из четырёх дисков-фрез, каждая из которых оснащена 12 стержневыми резцами, армированными твёрдым сплавом; подача на забой гидравлическая.

Создание механизированных щитов для разнообразных и сложных гидрогеологических условий сооружения тоннелей в Москве представляет собой более трудную задачу. Первый механизированный щит для строительства Московского метрополитена был создан в 1953 г. Он предназначался для механического разрушения горных пород крепостью до 175—200 кгс/см² и был выполнен по типу ленинградского механизированного щита, с планетарным режущим органом — двумя рабочими дисками по 24 резца на каждом. Щит прошёл заводские и производственные испытания. С его помощью были построены 623 м перегонного тоннеля на Рижском радиусе.

Проходческий щит ЩМР-1

К концу 50-х гг. было принято решение сооружать тоннели Московского метрополитена в основном мелкого заложения. Большую часть перегонных тоннелей должны были проходить в моренных глинах, суглинках, супесях, песках естественной влажности. Созданный для этих условий механизированный щит имел плоскую планшайбу, оснащённую ножами. Каменистые включения размером более 250 мм вынимались вручную, для чего в планшайбе были предусмотрены специальные отверстия. Этим щитом были сооружены два участка перегонного тоннеля длиной 900 м вблизи станции «Профсоюзная». Проходка велась со средней скоростью 118 пог. м и максимальной скоростью 187 пог. м в месяц. Участок тоннеля длиной 450 м вблизи станции «Первомайская» был пройден со средней скоростью 80 пог. м и максимальной скоростью 132 пог. м в месяц.

Более удачным по конструкции и эксплуатационным качествам был созданный в 1961 г. механизированный щит ЩМ-8 диаметром 3,6 м с гидроприводом и рабочим органом в виде конической планшайбы, оснащённой пластинчатыми ножами и стрежневыми резцами, для проходки гидротехнических и коллекторных тоннелей в породах крепостью от 20 до 250 кгс/см² (мягкие вязкие глины, карбонные глины, мергели, суглинки, лессы, слабые известняки).

На основе опыта использования механизированных щитов М-105, 105Т, ЩМ-4, ЩН-1 для широкого диапазона устойчивых пород крепостью от 20 до 400 кгс/см² был создан механизированный щит ЩМР-1. При разработке конструкции были значительно улучшены основные параметры щита. Привод выполнен на постоянном токе, что позволяет в широких пределах регулировать работу щита, изменяя обороты рабочего органа в зависимости от крепости пород. Значительно увеличена мощность привода, она составляет 320 кВт (2×160). Двухмоторный привод позволяет регулировать мощность отключением одного из двигателей при проходке слабых мягких пород. Благодаря упрочнённым стержневым резцам улучшено резание крепких пород.

При испытании щита в Киеве на проходке участка в спондиловых глинах было сооружено более 3 тыс. м перегонного тоннеля, в том числе 2190 м с обделкой, обжатой в породу. При этом достигнута скорость 262 м в месяц, 14 м в сутки и 6,03 м в смену. Второй щит ЩМР-1 был использован в Москве на проходке участка перегонного тоннеля в породах средней крепости (карбонные глины и известняки). Было пройдено 1370 м, максимальная скорость составила 147 пог. м в месяц.

Ленинградские механизированные щиты, проработавшие более 25 лет, в настоящее время заменяются новыми механизированными щитами КТ-1-5,6, созданными и изготовленными на Ясиноватском машиностроительном заводе. Щиты КТ-1-5,6 оснащены рабочим органом щелевого типа. Он состоит из четырёх лучевых баров со стержневыми резцами, разрабатывающими кольцевые концентрические щели, и устройством, ломающим остающиеся кольцевые выступы породы. Мощность привода щитов 200 кВт, то есть в 2,5 раза больше, чем щитов предыдущей модели, а наибольшее усилие подачи 50 тс, т.е в 6 раз больше прежнего. Средняя скорость проходки при использовании этих щитов 330—350 пог. м в месяц. Рекордная скорость проходки 1250 пог. м в месяц превышает мировой рекорд для тоннелей этого диаметра.

С внедрением механизированных щитов ЩМ-17, КТ-1-5,6 и ЩМР-1 может быть осуществлена комплексная механизация проходки перегонных тоннелей метрополитена, залегающих в породах диапазоном от песков естественной влажности до слабых известняков и песчаников.

Для комплексной механизации проходческих работ при строительстве перегонных тоннелей метрополитена открытым способом создан специальный щит. Он представляет собой комплекс проходческого оборудования, включающий щит прямоугольной формы — металлическое передвижное крепление котлована под двухпутный тоннель. В передней изолированной части комплекса ведётся разработка породы экскаватором с погрузкой её в автотранспорт, позади производится монтаж цельносекционной обделки при помощи 20-тонного козлового крана ККТС-20. Комплекс позволяет обеспечить полный проходческий цикл при значительном сокращении вскрышных работ.

Двукратные испытания комплекса в обычных и тяжёлых условиях строительства показали его высокую производительность. Достигнутая скорость проходки составила 6 пог. м двухпутного тоннеля в сутки. Проходка тоннеля с применением щита открытого способа работ была начата в конце 1979 г. в Киеве.

Работы по совершенствованию конструкций механизированных щитов и созданию новых щитов продолжаются. Ведутся разработки щита со сменными рабочими органами, экскаваторным рабочим органом, а также работы по ряду других направлений.

Огромная доля участия в ведущихся более чем четверть века поисках наиболее совершенных конструкций механизированных щитов принадлежит Московскому механическому заводу (ранее завод № 5 Метростроя), который изготовил восемь моделей таких щитов в количестве 24 экземпляров, со всем оборудованием проходческого комплекса. С помощью щитовых комплексов, включая ленинградские механизированные щиты, сооружено более 120 км тоннелей метрополитенов во многих городах нашей страны.

Научный фундамент отечественного метростроения

В. С. Пикуль

Автор В. С. ПИКУЛЬ, кандидат технических наук, доцент

Ретроспективный взгляд на конструкции и сооружения первых линий Московского метрополитена позволяет убедиться, что они во многом не уступают современным. На первых линиях были отработаны едва ли не все методы и приёмы строительства, получившие дальнейшее совершенствование и развитие в отечественной практике. Это стало возможным благодаря тому, что с самого начала метрополитен рассматривался как крупный научно-исследовательский объект, хотя на первых этапах его строительства не было не только специальных институтов, лабораторий, кадров учёных-метростроителей, но и опытных инженерно-технических работников.

Когда в конце 1931 г. приступили к сооружению первого в СССР опытного тоннеля Московского метрополитена закрытым способом, к делу привлекли специалистов по гражданскому строительству, инженеров-горнопроходчиков, не имевших опыта работ в условиях подземной проходки в большом городе. Руководитель Метропроекта профессор В. Л. Николаи писал, что в результате работ на первой очереди метрополитена из гражданских строителей, мостовиков, горняков сформировался новый тип специалиста — инженер-метростроитель.

Первым руководителем проектирования советского метрополитена был учёный, и это не случайно. Первый начальник Метростроя замечательный инженер-строитель П. П. Ротерт считал, что с самого начала проектирование и сооружение столичного метрополитена следует вести на строго научной основе. П. П. Ротерт возглавлял такие крупные стройки, как Днепрогэс, строительство Дома промышленности в Харькове и др. Он хорошо понимал, что сооружение первоклассного метрополитена на высоком техническом уровне немыслимо без надёжного научного фундамента. П. П. Ротерт сам был крупным учёным, ему одному из первых в нашей стране были присвоены степень доктора технических наук, звание профессора.

Для работы в Метрострое были приглашены крупнейшие инженеры-учёные, как, например, профессор С. Н. Розанов, принимавший участие в строительстве Парижского метрополитена. Все идеи и решения, воплощавшиеся в жизнь на первых участках московского метро, рождались в результате исследований, экспериментов, изобретательской деятельности, всестороннего анализа, продуманного инженерного риска. Все существенные вопросы решались с помощью научных сил.

Теоретические и экспериментальные исследования вели специалисты — строители, горняки, работавшие в техническом отделе Метростроя и Метропроекта и постепенно вырабатывавшие навыки новой инженерной профессии. Техническую помощь метростроевцам оказали зарубежные специалисты, в том числе В. М. Разнощик, участвовавший в разработке исходных положений метода «кольцо в упругой среде», Г. В. Морган, П. Ф. Вайнер, Ф. Барретт, содействовавшие проектированию и освоению некоторых технологических процессов. За ценную помощь на первых этапах строительства Московского метрополитена инженеры Г. В. Морган и Ф. Барретт были удостоены высоких советских правительственных наград.

Для консультаций привлекали крупнейших учёных — специалистов по механике грунтов, строительным конструкциям, стройматериалам, расчёту сооружений и т. д., работавших в высших учебных заведениях и научно-исследовательских организациях. Творческое сотрудничество специалистов позволило создать в 1932 г. Комитет научного содействия Метрострою, который возглавляли такие учёные, как академик Г. М. Кржижановский и первый в нашей стране специалист по железобетону профессор А. Ф. Лолейт. После окончания Великой Отечественной войны аналогичный комитет функционировал и на Ленметрострое. В него входили профессора Д. Д. Бизюкин, Б. Д. Васильев, А. Н. Пассек, Н. А. Цитович и другие.

Для обсуждения вариантов проекта линий первой очереди Московского метрополитена были созданы советская, германская, французская и английская экспертные комиссии, работа которых в совокупности стала многогранным научным исследованием.

Советские инженеры и учёные, критически анализируя зарубежный опыт, разрабатывали новые, соответствующие имевшимся условиям и высоким требованиям технические решения с проверкой их теоретическим и экспериментальным путём. Сразу же пришлось столкнуться с проблемой внешних нагрузок и расчёта обделки в конкретных инженерно-геологических условиях Москвы.

Известные в то время теории горного давления относились к горным тоннелям или к горнорудным подземным выработкам глубокого заложения. Лишь некоторые из них применялись в метростроении, как, например, теории Сюке и Коммереля, использованные в Париже для для расчёта монолитных бетонных и бутобетонных обделок. Профессор С. Н. Розанов критически пересмотрел эти теории и создал новую расчётную схему, использованную им при проектировании бутобетонной обделки первого опытного тоннеля в Москве. В отличие от ранее применявшихся методов расчёта тоннельных сооружений как свободных конструкций, подверженных воздействию только внешней нагрузки от грунта, без учёта его влияния как окружающей среды, С. Н. Розанов ввёл учёт дополнительных сил трения по подошве стен обделки и влияния пассивного бокового отпора грунта. Это позволило значительно облегчить обделку.

Рассматривая этапы совершенствования тоннельных конструкций в отечественном метростроении, можно видеть их прямую зависимость от постоянно углубляющихся теоретических исследований. Сначала тоннели рассчитывали как обычные сооружения, подверженные только воздействию внешней нагрузки, без учёта взаимодействия с окружающим грунтом. Эти расчёты приводили к созданию довольно громоздких конструкций, пригодных, скорее, для работы в наземных условиях. Даже при использовании впервые на перегоне между площадью Дзержинского и площадью Свердлова щитовой проходки тяжёлые железобетонные блоки соединяли в единую тоннельную трубу специальными стальными тяжами. Опыт показал, что установка тяжей была не везде выполнима. Там же, где они отсутствовали, обделка не обрушивалась. Это объяснялось тем, что окружающий грунт взаимодействовал с деформирующимся кольцом, помогая обделке сохранять устойчивость.

Комиссия по рассмотрению технического проекта второй очереди Московского метрополитена указала на настоятельную необходимость разработки нового метода расчёта тоннельных обделок с учётом упругого отпора грунта для создания экономичных конструкций индустриального изготовления. Исходя из этого требования, в отделе типового проектирования Метропроекта усилиями главным образом Б. Ф. Матэри, Б. П. Бодрова, С. Г. Пояркова, Л. И. Горелика был разработан оригинальный метод расчёта «кольцо в упругой среде». Этот метод, применимый к профилям такой сложной конструкции, как станционные тоннели (например, станция «Маяковская»), позволил создать замечательные по конструкции и экономичности сооружения отечественных метрополитенов.

Отдел типового проектирования Метропроекта в период сооружения линий первой и второй очередей проделал огромную работу научно-исследовательского характера, отражённую в ряде теоретических публикаций, в частности посвящённых разработке проблемы «кольцо в упругой среде» методами строительной механики, тригонометрических рядов и дифференциальных уравнений, расчёту внутренних гидроизоляционных оболочек кругового и коробового очертаний. Были выпущены сборники «Горное давление на тоннельные сооружения», «Расчёт сводов тоннельных обделок с учётом влияния деформации опор» и др. Создание сборников велось с участием и при консультациях таких крупнейших учёных, как М. М. Филоненко-Бородич, И. П. Прокофьев, Н. Н. Давиденков, В. М. Келдыш, П. Л. Пастернак, Б. Н. Жемочкин и другие.

При проектировании и строительстве линий первой очереди Московского метрополитена, наряду с теоретическими, было выполнено много научно-экспериментальных исследований. Они концентрировались в созданном в 1933 г. научно-исследовательском секторе (НИС) Метростроя, который также привлекал к разработке проблемных вопросов учёных. Некоторые исследования проводились непосредственно в производственных условиях, другие (испытания бетонных образцов, гидроизоляционных материалов и т. п.) — на лабораторных установках.

Для обоснования методов расчёта тоннельных обделок и уточнения реальных величин действующих на них нагрузок Ленинградский институт сооружений в 1933 г. провёл натурные измерения горного давления в шахтах Метростроя так называемым струнно-акустическим методом профессора Н. Н. Давиденкова. Этот метод основан на явлении резонанса при изменении тона звучания струны, натянутой на напряжённом, а затем искусственно ослабленном волокне крепи. Впоследствии Н. Н. Давиденков разработал специальные акустические мессдозы, позволяющие непосредственно измерять давление грунта за обделкой без разгрузки крепи. Н. Н. Давиденков и его сотрудники часто бывали на шахтах Метростроя, и проходчики в шутку прозвали их музыкантами.

Серьёзные теоретические и экспериментальные работы по определению нагрузки и расчёту тоннельных конструкций выполнили С. С. Давыдов, Г. Г. Зурабов, О. Е. Бугаева, Г. И. Покровский, Я. Г. Галкин, К. А. Вахуркин, Б. Н. Виноградов, С. А. Орлов, К. В. Руппенейт.

Натурные исследования по отработке новых технологических методов и приёмов сооружения тоннелей метрополитена были начаты ещё в 1932 г. в опытном тоннеле на Русаковской улице в Москве и продолжались последовательно на каждом новом объекте, охватывая основные способы сооружения тоннелей — с монолитной обделкой открытым и закрытым способами, с временной деревянной крепью, при постепенном раскрытии профиля по частям; проходкой щитовым способом на полное сечение, со сборной чугунной и железобетонной обделкой, при комплексной механизации тоннельных работ; с массовым внедрением индустриальных конструкций. Все эти ступени технического прогресса в отечественном метростроении неразрывно связаны с научными разработками.

Практика научной и производственной деятельности выявила острую необходимость в подготовке и повышении квалификации кадров инженеров-метростроителей. До Великой Октябрьской социалистической революции в отечественных высших учебных заведениях такая дисциплина, как тоннелестроение, отсутствовала — в дореволюционное время сооружение тоннелей велось по подрядам зарубежными фирмами, а русские инженеры-строители осуществляли лишь технический надзор за производством работ. В 1918 г. были введены факультативные курсы лекций по тоннелям и частично метрополитенам в МИИТе (профессор В. К. Дмоховский), в 1919 г. — в Ленинградском политехническом институте (профессор С. Н. Розанов) и в 1924 г. — в МВТУ.

В 1933 г. по инициативе Метростроя в МИИТе организовали факультет и кафедру метростроения. Первым заведующим кафедрой был назначен профессор С. Н. Розанов, после смерти которого эту должность занял профессор В. Л. Николаи, заложивший основы методики высшего образования инженеров-тоннелестроителей в СССР. Он привлёк к преподаванию опытных специалистов Метростроя В. Л. Маковского, В. П. Волкова, А. И. Барышникова, Г. В. Арбузова и других. В 1934 г. при кафедре метростроения МИИТа были организованы курсы повышения квалификации производственников и проектировщиков Метростроя.

Вскоре кафедры по подземному строительству были созданы в ЛИИЖТе (профессор Ю. А. Лиманов), ТБИИЖТе (профессор М. И. Дандуров) и в других высших учебных заведениях. Они стали пополнять кадры тоннелестроителей. Сотрудниками кафедр втузов написано много учебников и учебных пособий, выполнено большое число исследований, значительно способствовавших прогрессу метростроения не только в СССР, но и за рубежом.

В 1950 г. в составе ЦНИИС было организовано отделение тоннелей и метрополитенов. ЦНИИС является ведущим институтом по метростроению .Его специалистами созданы уникальные стендовые установки, обеспечивающие проведение исследований на высоком научном уровне. Научные работники, занимающиеся проблемами метростроения, тесно связаны с производством. Многие, получив учёную степень, продолжают работать на стройках, другие пришли в науку непосредственно с производства.

С самых первых шагов отечественного метростроения все проблемные и текущие вопросы техники и технологии строительства решались учёными в тесном контакте с инженерно-техническими работниками непосредственно в производственных условиях. Свой рабочий день П. П. Ротерт, как впоследствии и другие руководители Метростроя, начинал с посещения шахт. Очень часто в тоннелях метро можно было видеть академиков А. А. Скочинского, А. М. Терпигорева, Л. Д. Шевякова. Член-корреспондент Академии наук СССР Г. И. Маньковский отрабатывал на Мосметрострое метод бурения шахтных стволов, профессор А. Н. Пассек изучал проявления интенсивного горного давления на станции «Дзержинская». На Ленметрострое профессор Ю. А. Лиманов исследовал в натуре особенности осадок грунта при проходке тоннелей. О тесном контакте тоннельной науки и производства свидетельствует и тот факт, что при научно-техническом совете Министерства транспортного строительства СССР активно функционирует секция строительства тоннелей и метрополитенов.

В 1956 г. была создана Академия строительства и архитектуры СССР, в которую вошли выдающиеся учёные и производственники, внесшие вклад в разработку важнейших вопросов метростроения. Действительными членами академии стали А. И. Барышников, С. С. Давыдов, В. М. Келдыш, Б. Г. Скрамтаев, Н. С. Стрелецкий, членами корреспондентами — Н. А. Губанков, М. И. Дандуров, К. А. Кузнеуов и другие. Участием таких специалистов в работе академии подчёркивалась значимость метростроения как сложной инженерной отрасли, развитие которой невозможно без масштабной науки. В состав комиссий по приёмке всех новых линий метрополитенов обязательно входят крупные учёные. За участие в разработке новых конструкций, технологических процессов, повышающих эффективность и технико-экономические показатели тоннельного строительства, многие научные работники удостоены звания лауреата Государственной премии СССР.

Советскими учёными выпущено немало книг, диссертаций, сборников научных трудов, статей, рекомендаций, нормативных документов, содержащих ценнейшие данные исследовательских работ в области метростроения. Научные вопросы метростроения постоянно находят отражение в изданиях института ВПТИтрансстрой, на страницах журнала «Транспортное строительство». С 1932 г. выходит журнал «Метрострой», являющийся единственным в мире научно-информационным сборником, специально посвящённым метростроению. Большую работу по систематизации мирового опыта метростроения проводит отдел транспорта Всесоюзного института научной и технической информации Госкомитета Совета Министров СССР по науке и технике и Академии наук СССР, издающий специализированные выпуски экспресс-информации, реферативный журнал, сборники «Итоги науки и техники».

Благодаря внедрению на строительстве метрополитенов самых совершенных конструкций и технологии производства работ в нашей стране значительно возрос технический уровень сооружения горных транспортных и гидротехнических, коммунальных и других тоннелей. Многие проблемы мирового тоннелестроения решаются при использовании научно-технических достижений этой отрасли в Советском Союзе.

Часть 3



[1 наблюдающий участник] 
Эта страница последний раз была изменена 1 мая 2015 в 17:18, автор изменения — участник Энциклопедия нашего транспорта Anakin. В создании приняли участие: участники Энциклопедия нашего транспорта E69 и Workweek
info2008 ≤co-бa-кa≥ nashtransport.ru
«Наш транспорт» © 2009—2017
Rambler's Top100