Logo name

Рождение первого тоннеля. К 50-летию Мосметростроя (статья)



Материал из Энциклопедия нашего транспорта

Перейти к: навигация, поиск
Рис. 1. Обделка опытного тоннеля, тип А-I-а-1
Рис. 2. Расчётные схемы обделки
Рис. 3. Фазы разработки тоннеля способом «опёртого свода»: а) нижняя и верхняя штольни; б) расширение калотты; в) установка кружал и кладка свода; г) разработка штроссы; д) кладка стены; е) устройство лотка
Рис. 4. Наклонная эстакада-бремсберг к тоннелю
С. Н. Розанов (слева) и Е. Т. Абакумов
Рис. 5. Клетьевой подъём на шахте № 29
Рис. 6. Вариант гидроизоляции тоннеля
Рис. 7. Разработка тоннеля с бетонированием стен в колодцах
Рис. 8. Готовый тоннель и автор проекта производства строительных работ В. С. Пикуль

Подобно разлившейся мощной реке, начинающей жизнь из маленького родника, отечественное метростроение берёт своё начало от небольшого тоннеля, теперь затерявшегося в 200-километровой сети Московского метрополитена. Длина этого тоннеля немногим более одной тысячной общей протяжённости линий, поезда минуют его менее чем за 15 секунд, а из пассажиров едва ли кто знает, где он проходит.

Но в истории нашего поступательного движения значение этого первенца первой пятилетки не меньше, чем других знаменитых сооружений, реликвий и памятников. Вот уже полстолетия тоннель, положивший начало отсчёту протяжённости и времени существования всех наших метрополитенов, исправно несёт свою службу. Его начали строить почти одновременно с организацией Метростроя, ещё даже не создавшего проекта первой трассы.

Не прошло и двух месяцев, как на месте будущего первого тоннеля началось освоение строительной площадки.

Как же возник проект этого тоннеля? Почему явилось необходимым и возможным начать работы до появления и утверждения основной проектной документации? Почему тоннель оказался звеном действующей трассы, ещё окончательно не выбранной в натуре?

Первый начальник Московского метростроя Павел Павлович Ротерт, руководивший ранее строительством таких выдающихся сооружений, как Днепрострой, Дом промышленности в Харькове (первое высотное здание в стране), Дом правительства в Москве, считал необходимым сразу же поставить осуществление метрополитена на прочную научно-техническую основу. Не удивительно, что в числе первых специалистов оказались люди высокой квалификации, в том числе и профессора. Среди них Виктор Леопольдович Николаи, назначенный в 1931 г. начальником технического отдела Метростроя, и Семён Николаевич Розанов, работавший на 1 очереди консультантом, заместителем начальника технического отдела, а затем главным инженером Метростроя по тоннельным работам.

Исполнителями проектных и изыскательских работ (это входило в функции технического отдела) на будущей трассе были все, от маститых до молодых ещё специалистов, в число которых входил и автор статьи. Работали много, часто уходили домой за полночь. Если требовалось, профессор не чурался копировки чертежей, не говоря уже о конструировании или расчётах.

Вначале полагали, что грунты в верхних слоях Москвы достаточно устойчивые и необводнённые, подходящие для того, чтобы строить тоннели открытым способом, тем более, что срок начала строительства предписан очень близкий. Своей специальной тоннелепроходческой техники, например, щитов, ещё не было, а при устройстве котлованов можно было применять имеющееся обычное землеройное оборудование — экскаваторы, скреперы, свайное ограждение. Всю трассу 1 очереди — от Сокольников до Крымской площади — начали проектировать под мелкое заложение. На некоторых участках, где могла возникнуть необходимость проходки без вскрытия поверхности, намечалось применять закрытый «парижский» способ на временном деревянном креплении. Почему же «парижский» (ранее известен как «бельгийский», а впоследствии стал называться способом «опёртого свода»)?

Опыт производства земляных работ, по своему характеру близких к открытому способу, имелся у многих наших инженеров. А один из них — И. С. Шелюбский — до поступления в Метрострой работал на постройке линий Берлинского метро.

Но вот с закрытым способом сооружения тоннелей мелкого заложения знакомы были далеко не все. «Парижский» способ хорошо знали В. Л. Николаи и С. Н. Розанов.

В 1900 г. к открытию Всемирной выставки в Париже пущена 1 линия метрополитена. Как лучший из студентов-выпускников, Виктор Леопольдович был в 1900 г. командирован Петербургским институтом инженеров путей сообщения (его имя — единственного из 177, окончивших в 1901 г., занесено на мраморную доску) в Париж для ознакомления с этой первой линией метрополитена от ворот Майо до Венсена. По возвращении Николаи составил подробный отчёт об этом сооружении, свидетельствующий о всестороннем изучении вопроса. Как он сам писал позднее, «работы по метро чрезвычайно заинтересовали меня».

Вскоре, уже будучи на строительстве Московской Окружной железной дороги, он был приглашён на заседание московской городской Думы, состоявшееся 7(20) августа 1902 г. На этом заседании выступил инженер П. И. Балинский с первым проектом метрополитена в Москве. По его проекту путь почти по всему городу должен был идти на металлических эстакадах, не исключая и Красной площади, подобно тому, как это сделали накануне нашего столетия американцы в Чикаго, Нью-Йорке и Бостоне.

Учившийся в одном потоке с Николаи С. Н. Розанов после окончания института работал инженером Юго-Восточной железной дороги, где в октябре 1905 г. принял активное участие в революционном движении в качестве председателя революционного железнодорожного Комитета Восточно-Донецкой линии Юго-Восточной железной дороги. Как руководитель забастовки он был арестован и заключён в тюрьму. Не имея шансов продолжать работу в царской России после освобождения из заключения, он в 1906 г. эмигрировал во Францию, где принял деятельное участие в сооружении Парижского метрополитена в должностях инженера по производству работ и начальника технических служб метрополитена.

По возвращении в 1917 г. в Россию Розанов оказался единственным у нас специалисток, в совершенстве знакомым с практикой строительства городских тоннелей. Он возобновляет работу на железной дороге, а в 1919 г. переезжает в Ленинград, где занимается научно-преподавательской деятельностью в политехническом институте им. Калинина по специальности метростроения.

С 1924 г. и до перехода в 1931 г. в Метрострой С. Н. Розанов работал в Управлении Московских городских железных дорог, или МГЖД (так тогда называлась московская трамвайная сеть), где ему официально поручили разработать строительную часть первого советского проекта московского метрополитена. Одновременно С. Н. Розанов возглавлял кафедру подземных и подводных сооружений инженерно-строительного факультета Московского Высшего Технического училища (ныне имени Н. Э. Баумана).

В МГЖД был разработан обстоятельный проект метрополитена в Москве, включая трассу 1 очереди, которая на участке между Сокольниками и площадью Свердлова почти полностью совпала с первым вариантом линии мелкого заложения, составленным техническим отделом Метростроя в начале 1932 г. Это и не удивительно: основные авторы проекта МГЖД — С. Н. Розанов, К. С. Мышенков, М. Н. Мошков, В. Г. Цирес, А. М. Горьков, Л. В. Миткин, А. Д. Алексеев стали сотрудниками Управления Метростроя с первых дней его организации и при исключительно сжатых сроках на подготовку к началу строительства обратились к уже выполненным в 1930 г. разработкам.

Среди таких разработок был сводчатый двухпутный тоннель типа А-I-а-1 (рис. 1), запроектированный С. Н. Розановым. По трассе МГЖД местоположение этого тоннеля предусмотрели на перегоне между будущими станциями «Сокольники» и «Красносельская». Чтобы не прерывать железнодорожного движения, проходка тоннеля под путепроводом и на прилегающем отрезке общей длиной около 240 м намечалась закрытым «парижским» способом, рекомендованным Розановым.

Когда задумываешься, заимствовали ли русские при этом французский опыт, учитывая непосредственный вклад Розанова в постройку Парижского метрополитена, хочется сказать совсем наоборот…

Профессор Розанов шёл своим путём. Он критически воспринял практиковавшиеся в Париже расчёты обделок по методам Коммереля и Сюке и предложил свою схему. При расчёте тоннельных стен Коммерель не учитывал сил трения, развивающихся по основанию стены, поворачивающейся под воздействием распора свода. Розанов учёл эти силы S1 (рис. 2) и уточнил распределение напряжений отпора грунта, что позволило облегчить обделку. Метод Розанова блестяще оправдался на практике в конструкции тоннеля А-I-а-1, находящегося в хорошем состоянии до сих пор.

Начали с опытного участка. Ротерт считал, что «скоростное» проектирование можно вести только параллельно с исследованием в производственных условиях наименее изученных операций, познавая московские грунты в процессе строительства.

Для консультации в Метрострой был приглашен ленинградский профессор Александр Николаевич Пассек, известный специалист по сооружению горных тоннелей. Со 2 по 4 ноября 1931 г. он осматривает трассу по намечаемому направлению и приходит к выводу, что наилучшим местом и объектом для организации опытного участка с целью изучения особенностей проходки закрытым способом в натурных условиях будет тоннель А-I-а-1. Местоположение его соответствовало проекту МГЖД, а проектирование производства работ уже велось в Метрострое. Это проектирование, с его дальнейшими модификациями, осуществлялось автором статьи при консультациях С. Н. Розанова и А. Н. Пассека.

Для опытных работ решили применить двухштольневой способ опёртого свода («бельгийский»), а свод и даже всю обделку выполнить из бутовой кладки (рис. 3). Зарезервировали карьеры бутового камня в Подольске и гравия в деревне Поярково у станции Сходня. Предпочтение бутовой кладке перед бетоном было оправдано возможностью более быстрого раскружаливания свода.

Тоннель круто, под уклоном 35 ‰, спускался под насыпь, имея над сводом слои насыпного грунта, песка и моренной глины.

Первоначально длину опытного участка назначили в 100 м. На стройплощадке в ноябре 1931 г. появились первые рабочие, принявшиеся сооружать деревянную эстакаду и наклонный бремсберг (рис. 4) для подъёма с помощью лебёдки и троса гружёных вагонеток с уровня рельсовых путей нижней штольни. Таким образом, никакого сооружения, напоминающего вертикальную шахту, сначала не было. Да и деления объектов на «шахты» тогда ещё не было. По первому варианту мелкого заложения, предложенному Метростроем в Моссовет 15 декабря 1931 г., трасса делилась на «строительные участки», самый большой из которых — 5-й между Сокольниками и Каланчёвской площадью (так именовали тогда Комсомольскую площадь), включал опытный тоннель.

Первые лопаты грунта из заглублявшегося в землю бремсберга были вынуты 10 декабря 1931 г. в присутствии руководителей Московского областного и городского комитетов ВКП(б) и Моссовета.

Наклонный бремсберг достиг подошвы нижней штольни тоннеля к январю 1932 г. Необходимо было опробовать многие варианты, выдвигаемые жизнью. Проходку вели на подъём.

Коллектив Метростроя набирал силу. К 1 января 1932 г. он насчитывал 365 человек, из которых примерно ⅓ приходилась на опытный участок, включая 70 горняков из Донбасса.

Первые 20 м нижняя штольня имела однопутное сечение подобно наклонному бремсбергу, затем перешли, согласно проекту, к двухпутной штольне. Проходка стала трудной, так как, вопреки прогнозу, низ штольни оказался на 30 см не в глинах, а в водоносных песках. Пришлось установить 3 насоса, но откачку грунтовой воды из зумпфа постоянно осложняло засорение дренажной канавки песком. Вследствие деформации крепи произошёл разрыв расположенной выше водопроводной трубы, и штольню затопило. После перекрытия трубы и откачки воды, длившейся почти сутки, произошла осадка поверхности.

Из нижней штольни, продвижение которой приостановили, через каждые 8 м (из расчёта 4-м «колец», по которым раскрывали калотты) пробили фурнели и начали проходку верхней штольни в сухой моренной глине. Скорость достигла 2,5 м/сутки — на 0,5 м больше предусмотренной графиком. Так как отрезок нижней штольни был небольшим, вскоре стало неудобно транспортировать грунт, ссыпаемый через фурнели по нижнему горизонту, и верхнюю штольню соединили с наклонным бремсбергом. Кладку бутового свода и подводку стен в шахматном порядке осуществляли на цементном растворе 1:3.

Приток грунтовой воды ставил вопрос о необходимости устройства надёжной изоляции тоннеля. Необходимость этого была усилена и тем, что развернувшаяся вскоре проходка неглубоких шахт по трассе от Комсомольской площади в сторону центра неожиданно показала, что город подстилают мощные прослойки плывунов.

В марте 1932 г. статьёй инженера Маковского в «Правде» началась дискуссия об изменении методов проходки и полном переходе на глубокое заложение. Были организованы иностранные экспертизы проекта Метростроя, давшие предложения каждая на свой лад (английская — за глубокое заложение и щитовой способ, германская — мелкое с открытым способом, французская — за мелкое с закрытым горным способом). Английские эксперты в июне осмотрели опытный участок на Русаковской улице. В связи с возможным переходом на глубокое заложение только что развернувшиеся опытные работы были приостановлены.

Возникла опасность выпадения опытного тоннеля из первоочередной линии.

Могло бы получиться так, как в Лондоне: отсчёт строительства метрополитена ведётся там с 1860 г., когда начали строить «дорогу в ад» с паровозной тягой, хотя за 20 лет до этого Брюнелем был закончен тоннель под Темзой, впоследствии, в 1869 г., включённый в систему Лондонского метрополитена.

Но начатый постройкой первый тоннель мелкого заложения в Москве устоял на трассе. Это произошло благодаря решению партии о комбинированном производстве работ на линии 1 очереди: от Красных Ворот (ныне Лермонтовская) до площади Свердлова — закрытым способом глубокого заложения, от Красных Ворот до Сокольников — открытым способом с частичной проходкой этого участка закрытым способом.

Проходка опытного тоннеля на трассе была возобновлена. Теперь он имел вертикальную шахту с клетьевым подъёмом и откаткой на обе стороны (рис. 5), получившую номер 29. В связи с переходом на «комбинированный» способ строительные участки на открытых работах стали именоваться «дистанциями», а на закрытых — «шахтами» (свой далёкий номер шахта первого тоннеля получила потому, что отсчёт на трассе вёлся от площади Свердлова в сторону Сокольников).

Начальником шахты № 29 был назначен опытный инженер-горняк Ф. И. Кузьмин. Непосредственное наблюдение за всеми горными работами осуществлял С. Н. Розанов. К тому времени Метрострой уже имел большое пополнение: на 1 мая 1933 г. его коллектив превышал 6,7 тыс. чел., а в результате массового призыва комсомольской молодёжи он увеличился в этом месяце более чем в 8 раз! Благодаря приходу молодых энтузиастов шахта № 29 стала перевыполнять месячные планы. В июне 1933 г. тоннель имел полную готовность на длине 50 м.

Сохранились чертежи, где представлены первые варианты изоляции обделки опытного тоннеля.

Аварийное происшествие в феврале 1932 г. подсказало, что, несмотря на обнаружение грунтовой воды только в нижней части, обделка должна быть заизолирована по всему контуру. Прежде всего задались целью создать наружную гидроизоляцию, охраняющую само тело тоннеля. Однако при горном способе производства работ на временном деревянном креплении это связано с большим перебором грунта и многодельностью. Были рассмотрены варианты наружной изоляции из слоёв гудронированного толя, асфальтированного войлока, оцинкованного железа, свинцового цинка.

Вариант № 4 (рис. 6) представлял собой изоляцию внутренней поверхности обделки, поддерживаемую специальной железобетонной оболочкой, рассчитанной на воспринятие гидростатического давления воды. В опытном тоннеле железобетонная оболочка, поддерживающая несколько слоёв оклеенной гидроизоляции, имеет толщину 17 см. Это вызвало необходимость изменения габаритов и формы обделки А-I-а-1.

По примеру опытного тоннеля на участках глубокого заложения в однопутных и двухпутных тоннелях 1 очереди, сооружённых закрытым горным (и даже щитовым) способом, была сделана многослойная оклеечная изоляция, поддерживаемая железобетонными оболочками толщиной 20 см, а в станционных тоннелях — в 35 см.

Опасения обрушения крепей и обделки опытного тоннеля в неустойчивом грунте потребовали изменения порядка возведения стен и полного раскрытия профиля. Если ранее, надеясь на устойчивость грунта, стены подводили в шахматном порядке под готовый свод из раскрытой центральной штроссы, то в изменившейся гидрогеологической обстановке её решили не раскрывать и бетонировать стены в колодцах.

Такой вариант (рис. 7), отработанный в тоннеле шахты № 29, нашёл в скором времени применение на плывунном участке, начинающем заглубление трассы от Комсомольской площади в сторону центра. Там же, в условиях проходки под сжатым воздухом, внедрена модификация этого варианта с проходкой внутри тоннеля вспомогательных штолен среднего горизонта.

В январе 1934 г., когда по Мясницкому (Кировскому) радиусу были сооружены все шахты глубокого заложения, проходка в тоннеле общей длиной 224 м близилась к концу. 25 января комсомольцы нагрузили грунтом последнюю вагонетку и, пригласив начальника строительства в тоннель, сказали: «Кати, товарищ Ротерт, к стволу!» Март был рекордным, работали круглосуточно. К 1 апреля 1934 г. тоннель был полностью закончен. В нём уложили путь, включая опытный третий рельс (рис. 8).

После завершения в июле 1934 г. строительства первой на Метрострое станции «Красносельская» открылся сквозной путь от «Сокольников» до «Комсомольской», находившихся ещё в лесах. Утром 15 октября 1934 г. совершил первый учебный рейс состав из двух вагонов красного цвета: моторного № 0001 и прицепного № 1001.

Сквозные пусковые рейсы по всей первой линии начались 6 февраля 1935 г. Это стало возможным после того, как первый советский щит закончил 16 декабря 1934 г. проходку 428-м перегона между площадями Дзержинского и Свердлова.

15 февраля 1935 г. состоялись многолюдные собрания метростроителей, посвящённые окончанию 1 очереди, а 15 мая 1935 г. метрополитен, как известно, был официально открыт для нормальной эксплуатации.

* * *

Путешествие по трассам метро — это путешествие по страницам его истории.

Одни участки сооружены открытым способом, другие — закрытым горным или щитовым, наиболее близкие к нам по времени — самыми эффективными методами с применением индустриальных конструкций и высокопроизводительной тоннелепроходческой техники.

По сравнению с участками 1 очереди трудозатраты снизились, а скорости проходки возросли во много раз. Тяжёлые работы легли на плечи мощной техники. Но первопроходцы такой техникой ещё не располагали. Они проявляли смелость, а зачастую и героизм, вручную преодолевая сопротивление Земли. Первым всегда труднее. И мы не должны забывать об этом, ибо они начинали движение вперёд.

В. ПИКУЛЬ, кандидат технических наук

Источник

  • «Рождение первого тоннеля. К 50-летию Мосметростроя», журнал «Метрострой», № 7, 1980

[1 наблюдающий участник] 
Эта страница последний раз была изменена 1 мая 2015 в 16:04, автор изменения — участник Энциклопедия нашего транспорта Anakin. В создании приняли участие: участник Энциклопедия нашего транспорта Workweek
info2008 ≤co-бa-кa≥ nashtransport.ru
«Наш транспорт» © 2009—2017
Rambler's Top100