Как строят метро

Фото: Herrenknecht, auto-medienportal.net

Надо сказать, первая конструкция, в которую оформилась гениальная идея Брюнеля, могла бы появиться в России – если бы Александр I не передумал строить тоннель под Невой. Зато тоннель появился под капризной Темзой. Это был триумф для Брюнеля и его изобретения – чугунного проходческого щита, который проталкивался под землей домкратами, углубляясь в породу. Этот способ с годами усовершенствовался, но принципиально не изменился. А вообще метро, конечно, на этом не ограничивается – его строительство включает несколько этапов

ЭТАП 1: ВЫБОР МЕСТА

Метрополитен возводят для людей, причем для большого их количества, так что при выборе места для будущих станций приоритет имеют отдаленные районы, где живет много народу, где строится и будет строиться много жилья, где есть предприятия и большие бизнес-центры, куда каждый день ездят на работу сотрудники. Так что как бы ни хотелось петербуржцам добираться до аэропорта на метро, станция «Пулково» появится у нас только после 2040 года, а вот, скажем, «Кудрово» и «Богатырская» – в ближайшую пятилетку.

ЭТАП 2: ИНЖЕНЕРНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ

Второй этап строительства метро включает геодезические, геологические, экологические и гидрометеорологические изыскания. Инженеры детально изучают рельеф, границы водоемов и сооружений, выясняют, благоприятна ли местная экологическая обстановка, исследуют почвы и грунтовые воды, оценивают климатические условия. После всех этих исследований специалисты рекомендуют оптимальный вариант расположения станции, ее глубину, характер размещения инженерных сетей, строительные материалы. Все это включается в технико-экономическое обоснование проекта и рабочую документацию.

Главные враги метростроевцев – плывуны: насыщенные водой грунты (как правило, пылеобразный песок с примесью глины), которые разжижаются при механическом воздействии. Именно плывун в 1974 году стал причиной размыва в ленинградском метро, между станциями «Лесная» и «Площадь Мужества», и он же снова начал разрушать этот тоннель в 1995-м, после чего его вообще пришлось закрыть и затопить. Сейчас мы ездим по новому, обходному тоннелю, который построен с учетом аварийного опыта: он имеет резиновые сочленения и может колебаться вместе с почвой. Чтобы плывун не мешал строительству, его замораживают с помощью специальных холодильных установок (и, пока он тает, новый тоннель успевают «отгородить» и как следует укрепить) либо цементируют (буквально: в грунт под напором пускают цементный раствор).

ЭТАП 3: ПРОЕКТИРОВАНИЕ

При проектировании появляется «маршрут» нового перегона, утверждается место расположения будущей станции, ее глубина (зависит от объектов на поверхности: под магистралями метро уходит вниз менее чем на 20 м, а под жилыми домами ему необходима большая глубина) и типы конструкций; составляется смета. Проект учитывает, что создание новой станции не должно повредить зданиям на поверхности, паркам и архитектурным памятникам. Одновременно разрабатываются методы защиты соседствующих сметро сооружений– от вибрации, шума и блуждающих токов, которые возникают при строительстве и работе метрополитена.

ЭТАП 4: СТРОИТЕЛЬСТВО

Тоннели метрополитена прокладывают либо закрытым способом – прорывая их под землей и никак не влияя на «поверхностную» жизнь, либо открытым – тогда выкапываются траншеи, которые потом снова засыпаются. Закрытый способ предполагает варианты: щитовой, горный и способ сплошного забоя; друг от друга они отличаются характером разработки грунта (последовательно или на полное сечение) и устройством тоннельной обделки. Вне зависимости от этих тонкостей «закрытое» строительство начинается прокладкой шахтного ствола для лифта, который доставляет строителей и оборудование к фронту работ. Вокруг ствола вырывается большая площадка: от нее и начинается прокладка тоннеля. Открытый способ используется при строительстве неглубоких линий (10–15 м от поверхности). В этом случае все работы ведутся в открытых котлованах, которые потом засыпают грунтом. Варианты открытых способов – котлованный и траншейный (когда котлован разрабатывают по частям). Конечно, открытый способ строительства намного дешевле.

Метро не обходится без инноваций: например, сегодня среди рабочих инструментов строителей – алмазные сверла, фрезы и жала, которые ускоряют работы в разы, а удорожают их всего на 10–15 %.

Главный друг и помощник метростроителей – проходческий щит, давнее изобретение Брюнеля: сборная металлическая конструкция, которая не только «выгрызает», как червь, грунт, но и сооружает в получившемся тоннеле крепь. Самые первые щиты продвигались вперед с помощью винтовых домкратов, а рабочие выбирали грунт вручную и вывозили его на вагонетках. Современные щиты – это уже не щиты, а огромные тоннелепроходческие комплексы: острейшие лезвия срезают породу, автоматические ковши перемещают грунт, механические манипуляторы армируют тоннель стальной сеткой, специальный робот на месте цементирует стенки. От грунта (и вероятных деформаций) станцию отгораживают чугунные тюбинги. После завершения проходческих работ следует гидроизоляция. В Петербургском метро уже несколько лет трудятся проходческие щиты немецкой фирмы Bayer, которые могут идти в обе стороны. Эта технология применяется при прокладывании практически всех тоннелей.

В метро Сан-Франциско работает проходческий щит по имени «Мама Чанг». Фото: SFMTA, sfmta.com

ЭТАП 5: ВОЗВЕДЕНИЕ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Сама станция и переходы к ней строятся одновременно с тоннелем, далее прокладываются коммуникации и монтируются эскалаторы: на станциях мелкого залегания они будут поэтажными, а на глубоких станциях эскалаторы устанавливаются в длинных наклонных тоннелях.