Покоряя глубины: прокладка тоннелей для Московского метро

Основным строителем московской подземки является холдинг «Мосметрострой». В него входят 20 крупных строительных компаний, 15 из них — общестроительного профиля. Некоторые организации специализируются только на горных работах или на проходке тоннелей механизированными комплексами или на строительстве станций открытым способом. Например, УММ в основном ведет горнопроходческие работы и возводит металлоконструкции, «Тоннель-2001» прокладывает тоннели глубокого заложения.

Для рытья тоннелей глубокого заложения используют тоннелепроходческие механизированные комплексы, сокращенно ТПМК. Эти гигантские механизмы состоят из вращающейся режущей головки, которая прорывает почву или горную породу. Вынутый материал транспортируется по конвейерной системе на поверхность. Вес таких комплексов – от 450 до 1600 т. Диаметр режущей головки – 6 м.

Основатель фирмы – производителя тоннелепроходческих щитов Ричард Ловат когда-то захотел, чтобы все его машины носили женские имена в честь покровительницы подземных работ святой Барбары. Московские метростроевцы с уважением отнеслись к его пожеланию.

Средняя скорость прохода комплексов – 250–300 м в месяц. Они имеют два режима работы: сначала разрабатывают грунт, а затем монтируют блоки и возводят обделку.

Московские строители первыми в мире стали использовать тоннелепроходческие щиты для наклонных тоннелей эскалаторных зон. Именно так проложен самый глубокий тоннель для эскалатора — на станции «Марьина Роща» Большой кольцевой линии. Высота подъема — 64,5 м.

На сегодня Большая кольцевая линия — самое протяженное подземное кольцо в мире. Над ее строительством трудились свыше 20 тыс. человек, протяженность составила более 70 км, на ней разместилась 31 станция, открылись 20 пересадок с уже действующими станциями.

Массы пропитанного водой песка – самая большая проблема при строительстве тоннелей. Они способны поглотить тоннелепроходческий комплекс. С 30-х годов для прохождения таких неустойчивых грунтов использовалась заморозка. Старейший метод – с помощью жидкого аммиака и фреона.

По контуру выработки пробуривали скважины диаметром 15–20 см. В скважины опускались замораживающие колонки, состоящие из двойных труб. Замораживающий рассол хлористого кальция поступал по внутренней трубке, а по наружной выводился после естественного нагрева в грунте и возвращался в холодильную машину. Так удавалось получить двухметровую толщину грунта с температурой -12 °C.

Прослойка выдерживает давление горных пород и защищает от грунтовых вод. Позднее вместо аммиака стали использовать жидкий азот. Сегодня оба метода применяют редко, только для наклонных эскалаторных тоннелей.

Основным методом укрепления неустойчивых грунтов стала технология струйной цементации. Метод основан на перемешивании грунта высоконапорной струей цементного раствора. В результате формируются сваи из грунтобетона диаметром 0,6–2 м.

Для струйной цементации грунтов используются бетононасосное оборудование, машины для распыления бетона, миксерные станции и буровые установки.

Далее для укрепления и защиты тоннелей используются различные технологии и материалы. Одно из самых интересных решений – облицовка тоннелей специальными блоками. Это могут быть чугунные блоки, которые называются тюбингами, или водонепроницаемые железобетонные конструкции. Они защищают тоннели от горного давления и подземных вод. Каждый из тюбингов весит больше тонны. Арматуру для железобетонных блоков производит столичная компания «Армикон».

При проектировании планируется и защита наземных сооружений от шума, вибрации и блуждающих токов. Для этого тоннель обкладывают подбалластными матами, акустическими панелями, системами катодной защиты. Так под деловым центром «Москва-Сити» поезда ходят по установленной на специальных пружинах плите, чтобы уменьшить колебания на поверхности.

О том, как проектируется столичное метро, читайте в статье «С чего начинается развитие главной транспортной системы столицы», а о строительстве станций, наземных павильонов и прокладке коммуникаций – в нашей следующей публикации.