В конце декабря в Киеве откроется юбилейная 50-я станция метро – «Выставочный Центр». Участок пути и сама станция построены в рекордно короткие сроки – менее чем за один год.

В этом репортаже я покажу как выглядит станция за 4 недели до открытия, расскажу как строят метро и почему строительство метро на Теремки откладывалась с 80-х годов прошлого века, мы прогуляемся по тоннелю, а также увидим легендарный Зил-130 на железнодорожных колесах.

Это вестибюль новой станции:

Как же происходит прокладка самого тоннеля:

В тоннеле работает роторная машина (ее длина 120 метров, основная ее часть – это передняя головка (9 метров)), которая работает впереди и производит разуплотнение грунта вокруг тоннеля. Весь отработанный грунт вывозится на поверхность. Параллельно строится два тоннеля, в одном из них работает более современный механизированный комплекс «Herrenknecht», а во втором ТПМК «Wirth», более старый, но более надежный и с лучшими показателями проходимости.

Механизированный комплекс-щит должен находится на глубине равной или превышающей размер самого щита. Т.е. если диаметр щита 6 метров, то над ним должно быть как минимум 6 метров. Однако во время строительства этого участка Куреневско-Красноармейской линии во время прохода под Амурской площадью глубина была всего 1,5 м!

Головка комплекса «Herrenknecht»:

И с тыльной стороны – комплекс-щит и забой. Хорошо видны рассекающие перегородки, которые препятствуют вывалу грунта. Слева по окружности можно увидеть домкраты, которые упираются в последнее установленное кольцо и толкают щит вперед по мере разработки грунта.

А так выглядит хвост ручного комплекса:

Тонель состоит из колец, каждое из которых состоит из семи элементов. Круглое кольцо – это самая оптимальная конструкция для строительства тоннеля, значительно превосходящая квадратную форму. «Квадратные» тоннели строятся там, где тоннель строится открытым способом сверху, в Киеве – это метро на Харьковском массиве. Внутренний диаметр тоннеля – 5.4 м, это лучше чем 5.1 м, есть возможность безпроблемно размещать кабельные блоки.

Элементы колец:

Метро строят круглосуточно, на этой линии работают 2500 человек, включая рабочих комбината, а на участке станции и под землей непосредственно 1200 человек.

Легендарный Зил-130, который я видел на картинках до этого и впервые увидел здесь сам, грузовик на железнодорожных колесах смотрится ярко! 🙂 Таких машины 3, они используются для перевозки бетона, также работают два миксера.

Сам бетон загружается с поверхности через специальные скважины:

Наверное один из самых тривиальных вопросов дилетанта метростроевцу – «А встречали ли вы во время прокладки тоннеля что-то необычное и интересное?». «Ничего необычного для нас нет, все, что мы встречаем на пути – это проблемы и препятствия», даже несмотря на имеющиеся карты и схемы подземных коммуникаций, непланируемые препятствия продолжают встречаться. Случались столкновения с железобетонными блоками, происходила поломка машины. А ведь метро строят и под жилыми домами, хотя это скорее исключение из правил при строительстве этого участка.

Юбилейную 50-ю станцию «Выставочный центр» построили всего за один год, что является невероятным показателем, учитывая сложность данного участка. Чтобы успеть в срок было внедрено два нововведения – камера съезда поездов (участок пути, где поезда разворачивается в тоннеле) была спроектирована и построена перед (!), а не после станции. Начали строить станцию в феврале 2011.

Камера съезда:

Также эта станция имеет очень высокий и модернизированный свод, что позволило пройти щитами уже имеющеюся станцию транзитом. Так как она была построена раньше, чем тоннель через нее. Чтобы успеть в срок тоннель, станция и вестибюль строились параллельно. На момент открытия работать будет только одна сторона станции. В час-пик интервал движения будет составлять 50 секунд, что обеспечивается за счет 22 пар поездов на линии.

Вентиляционные установки:

В этом тоннеле есть три типа железнодорожного полотна. Участок полотна (165 м) с использованием шпал (более 800 единиц шпал) размещен на кривой под Амурской площадью, радиус кривой 300 м. На самой станции используются специальные «бетонные подкладки» под рельсы:

Заливка бетоном нижней части тоннеля, где затем происходит прокладка железнодорожного полотна:

Инспекция начальством проводится в 7 утра (!):

Владимир Иванович Петренко - председатель правления открытого акционерного общества «Киевметрострой»:

Наземное или подземное метро?

Метро должно быть подземным, оно не мешает имеющимся коммуникациям и транспортным развязкам, не создает шума для близлежащих домов. Саму станцию нужно закладывать на удобной глубине для пассажиров, эта глубина 12 метров. Наверное, многие замечали, что до и после станции метро уходит вниз. Зачем это сделано? Для экономии электроэнергии, после станции состав уходит вниз, происходит разгон, а подъезжая к станции – поднимается наверх, происходит естественное торможение и поезд выходит на станции на скорости 10 км/ч. Предельно допустимый уклон составляет 0,040 («сорок тысячных») – это 4 см в высоту на 1 метр пути.

Строительство Куреневско-Красноармейской линии в сторону Теремков рассматривалось еще в 1983 году Щербицким, однако было заморожено в связи с очень высокой сложностью строительства участка Лыбедская – Автовокзал, пойти глубоким заложением не представлялось возможным, так как в тот момент не хватало мощности пройти труднодоступные спондиловые глины, а мелким заложением проходить было невозможно из-за необходимости проводить глубокую заморозку грунтов вокруг тоннеля. Заморозка грунтов – это один из способов предотвращения затопления тоннеля и отведения воды, ведь в этом месте протекает речка Лыбидь. И только сейчас новые технологии позволили пройти речку Лыбидь, новые щиты оснащены «грунтовым пригрузом» – это технология, которая позволет делать прижатие забоя таким образом, чтобы не было осадки поверхности, т.е. грунт вокруг тоннеля уплотняется.

По состоянию на декабрь 2011 один щит уже прошел дальше на 400 метров и уже на пол пути к станции «Ипподром», второй щит пересекает ул. Академика Глушкова.

Глубину заложения тоннеля, его длину, расположение и форму определяют исходя из назначения тоннеля, топографических, геологических и климатических условий местности. Строительство тоннеля, или, как говорят строители, проходка тоннеля, производится открытым или закрытым способом. В первом случае работы ведутся на поверхности: разрывается котлован, в котором возводится тоннель. При этом строителям приходится вскрывать асфальтовое дорожное полотно, а также, при необходимости, перекладывать инженерные коммуникации, попадающие в зону работ. Закрытый способ предусматривает, что все работы будут проводиться под землей, не создавая неудобств автомобилистам и пешеходам.

Наиболее распространенным методом строительства тоннелей является так называемый «миланский способ», когда строители возводят стены тоннеля и укладывают перекрытия, по которым сразу же восстанавливается автомобильное движение. А защищенные «крышей» перекрытия строители достраивают тоннель, не мешая движению на поверхности.

При закрытом способе строительства тоннеля существует два метода работ: метод продавливания, когда мощный домкрат «впихивает» каркас тоннеля в толщу грунта, и метод щитовой проходки, когда механизированный тоннелепроходческий комплекс «бурит» тоннель впереди себя. Для строительства тоннеля с четырьмя полосами для движения в одну сторону потребуется щит диаметром 19 метров.

В зависимости от особенностей грунта различаются и технологии, используемые при проходке тоннеля. Если строительство идет в условиях мягких неустойчивых пород, то для начала возводят специальную крепь из арматуры и бетона, а неустойчивые грунты замораживают специальным составом или укрепляют с помощью особого раствора. Например, цементом, жидким стеклом с хлоридом кальция или синтетической смолой.

Когда тоннель проложен, в зависимости от инженерных и геологических условий, сооружают его обделку из монолитного бетона, железобетона, стали или чугуна.

При строительстве длинного тоннеля, в котором форма и размеры будут одинаковыми на всем его протяжении, применяют сборные конструкции. Правда, при этом необходимо с особой тщательностью подходить к вопросу скрепления отдельных блоков между собой. Гораздо проще строить тоннель из монолитных конструкций. Монолитные конструкции отливают прямо на месте, укладывая бетонную смесь новым современным бетонолитным оборудованием. Плюсы такого способа - в отсутствии транспортировки бетонных блоков, а также в отсутствии стыковочных швов между отдельными конструкциями, что делает тоннель более надежным и долговечным.

Конструкция тоннеля может быть разнообразной. Так, помимо собственно автомобильной дороги, в тоннеле могут быть построены автостоянки, пешеходные переходы, торговые центры - все это размещается уже над тоннелем. Каждый тоннель оснащен системой инженерных коммуникаций (водоотвод, вентиляция и пр.), а также служебными и технологическими помещениями. В стенах тоннеля строятся ниши под пожарные и электрические щиты, светильники. А в целях безопасности через каждые 100 м делают эвакуационные выходы на случай чрезвычайных ситуаций.

Водоемы всегда создавали проблемы для инженеров. Сначала, реки были мощными помощниками торговли. Но рано или поздно, людям понадобилось попасть на другую сторону.

Такие лодки как паромы, были самым ранним и наиболее очевидным решением. В конце концов, инженеры начали строить мосты. Вскоре, однако, нашлись люди, которые захотели сделать тоннели под водоемы. Помимо того, что нанимать первоклассную команду кротов и бобров, как это могло быть сделано?

Еще в 1818 г. французский инженер по имени Марк Брюнель изобрел устройство, которое позволяло работникам делать тоннели под реками, не беспокоясь о воде и грязи, которые губят всю работу. “Туннельный щит” Брунеля представлял собой большую прямоугольную железную стену со множеством мелких затворов в ней.

Работники открывали затворы по одному, чтобы прокопать несколько сантиметров грязи. После того, как был достигнут небольшой прогресс, весь щит будет продвинут вперед. За ним строят толстую кирпичную стену, которая станет оболочкой туннеля.

Это конечно была очень трудоемкая работа. Например, его работникам понадобилось девять лет (с 1825 по 1843), чтобы построить тоннель под рекой Темза в Лондоне длиной 365 метров. Он стал первым подводным тоннелем в мире.

Технология продвинулась далеко со времён Брюнеля. Сегодня подводные туннели создаются огромными тоннелепроходными машинами. Эти машины стоят миллионы долларов, но они могут создать большие туннели в очень короткое время.

Круглая пластина с дисковыми резаками вращается, чтобы прорубить скалу сантиметр за сантиметром, медленно и уверенно. Когда машина выкапывает туннель, то помогает укрепить стенки, которые в конечном итоге и являются поддержкой туннеля.

Франция и Англия использовали 11 массивных туннельных бурильных машин, чтобы создать всего через три рекордных года - три трубы, которые и составляют 51-километровый тоннель под Ла-Маншем. Тоннель называют Евро-туннелем или тоннелем под Ла-Маншем. Сейчас эти туннели соединяют две страны под водой.

Другой новый метод создания подводных тоннелей, траншейный метод. Чтобы использовать этот метод, строители роют траншею в русле реки или океана. Потом они топят готовые стальные или железобетонные трубы в траншею. После трубы засыпают толстым слоем породы, рабочие соединяют секции труб и откачивают оставшуюся в них воду.

Этот метод был использован для создания тоннеля Теда Уильямса, который соединяет южную часть Бостона с аэропортом Логан. 12 гигантских стальных труб, которые были потоплены в траншее была каждая 100 метров в длину и помещала в себе уже полностью готовую инфраструктуру!

Инженеры всегда придумывают новые идеи. На основе экспериментальных породо-режущих методов, завтра подводные тоннели могут быть построены с помощью высоконапорной струи воды, лазера или ультразвуковой машины.

Новые технологии могут помочь в строительстве туннелей, которые когда-то казались невозможными. Например, некоторые инженеры хотели бы построить Трансатлантический тоннель, чтобы соединить Нью-Йорк с Лондоном. 4960-километровый туннель мог бы предоставить место поезду, который смог бы проехать со скоростью 8000 километров в час. Путешествие, которое сейчас занимает 7 часов на самолете когда-нибудь может занять менее одного часа!

Как прокладывают тоннели для метро. aslan wrote in September 25th, 2018

По традиции тоннелепроходческим комплексам дают женские имена. Этот обычай появился с лёгкой руки Ричарда Ловата — основателя всемирно известной фирмы LOVAT. Он решил, что щиты его компании будут носить женские имена в честь покровительницы подземных работ святой Барбары. И сегодня тяжёлую мужскую работу в метро выполняют «Алана», «Альмира», «Анастасия», «Наталия», «Клавдия», «Ольга», «Ева», «Светлана», «Виктория», «Полина» и другие «дамы».

В среднем расстояние между станциями — 2-2,5 километра. Поезд проходит их за три минуты, а тоннелепроходческий комплекс преодолевает за сутки 12 метров. Пройти при строительстве тоннеля 350 метров в месяц — хороший показатель. Несмотря на сложные геологические условия, некоторые «леди» справляются быстрее. Например, «Татьяна» прошла больше 2,8 километра пути на несколько месяцев раньше срока, соединив станции «Очаково» и «Мичуринский проспект» правым перегонным тоннелем.

Щит привозят на стройплощадку по частям и собирают уже на месте в специальном котловане, который строители называют монтажной камерой. Её размер не меньше футбольного поля — 60 на 70 метров. Она будет началом нового тоннеля. Машина закончит свой путь в такой же камере, но с другим названием — демонтажная. Там её разберут и увезут на строительство нового тоннеля.

Длина щита, похожего на червя, может достигать 100 метров. Головная часть — это режущий механизм, который называется ротором. На нём — специальные резцы. Они буквально вгрызаются в породу, прокладывая путь. Сразу за ротором находится привод, который запускает режущий механизм.

В щите обязательно есть закрытая ёмкость для цементного раствора, заполняющего пустоты между тюбингами (элемент сборного крепления подземных сооружений (шахтных стволов, тоннелей и проч.).) и грунтом. А ещё — кессонная камера, домкраты, кабина оператора проходческого комплекса и даже комната для отдыха строителей. Последняя тоже не лишняя, потому что работа идёт круглосуточно. Рабочие трудятся в три смены; в сутки один щит обслуживают около 30 человек.

Комплекс прокладывает путь с помощью точнейшей навигационной электроники. Машинист щита постоянно сверяет координаты маршрута, ведь проходческий комплекс может отклониться от заданных параметров не больше чем на восемь миллиметров. Для каждого механизма составляют график, чтобы знать, где он заканчивает проходку, когда перейдёт на следующий этап.

Будущее пространство тоннеля формируют тюбинги — бетонные блоки. Когда он готов, строители укладывают рельсы и подводят инженерные сети. Куда же складывают грунт? Он поступает в специальные карманы щита, оттуда по конвейеру — в вагонетки, курсирующие по временным рельсам, а потом — на поверхность. Вагонетки вывозят грунт и поставляют нужные детали, например тюбинги. На стройплощадке грунт лежит недолго, его отправляют на специальные полигоны. В сутки на один щит требуется 30 грузовиков для вывоза грунта.

Иногда метростроевцам приходится импровизировать. Причина чаще всего в нехватке свободных площадок под строительство. Например, в «Москва-Сити», когда строили станцию «Деловой центр» жёлтой ветки, машину монтировали на пятачке не больше школьного спортзала. Щит пришлось наращивать под землёй, опуская кольцо за кольцом.

А на площадке «Петровского парка» на сборку механизма было очень мало времени. Обычно на монтаж щита уходит месяц-два, и чтобы собрать его быстрее, головную часть весом около 150 тонн не разбирали, а опустили целиком на глубину 28 метров. Для этого на бровке котлована установили 450-500-тонный кран. Специалисты провели много расчётов, чтобы убедиться, что он не обрушит котлован.

Есть у московских строителей и свои изобретения. Они первыми в мире проложили с помощью щитов тоннели под эскалаторы. Ноу-хау применили на станции «Марьина Роща» салатовой ветки. За рубежом эта практика не распространилась, потому что в Европе станции в основном строят на небольшой глубине и тоннели для эскалаторов роют вручную.

Щит «Лилия» работает за двоих — строит тоннель сразу для двух путей. Её вес превышает 1600 тонн, обхват «талии» — больше 10 метров, а «рост» — 66 метров. Один такой тоннелепроходческий механизированный комплекс, или щит, как его называют строители, может заменить два шестиметровых.Её главное преимущество — скорость. Если стандартный шестиметровый щит проходит около 250 погонных метров в месяц, то «Лилия» — 350-400.

Гигант «Лилия» нужен, чтобы строить двухпутные тоннели. Поезда в них едут навстречу друг другу. Если на обычной станции рельсы тянутся с обеих сторон одной платформы, то на новых пути в две стороны пройдут посередине зала, а две платформы разместятся по бокам. Поэтому их и называют двухпутными.

Главное преимущество двухпутного тоннеля в том, что используется один 10-метровый щит-гигант, а не два шестиметровых. Также этот метод строительства позволяет сократить число рабочих на стройке: для проходки двух тоннелей нужны 200 рабочих, а одного — 130. Такая технология снижает затраты примерно на 30 процентов.

Сегодня машины работают в десятки раз быстрее. Тоннели прокладывают ультрасовременные немецкие щиты Herrenknecht, канадские LOVAT и американские Robbins. Кстати, новенькая «Лилия», на создание которой ушёл почти год, тоже немка, как и «Анастасия» с «Альмирой». Её привезли из Германии в апреле.

Первоначально тоннели служили для доставки воды и отвода сточных вод и нечистот; первые тоннели были построены в Римской империи. Для передвижения тоннели начали использовать в XVII веке, включая их в системы каналов. С появлением железных дорог в XIX веке и автомобилей в XX тоннели получили широкое распространение, став более длинными и конструктивно сложными. Наиболее распространенные способы построения тоннеля заключаются в прорытии траншеи и установке настила, создании подводного тоннеля из опускных секций, а также использовании буровой тоннелепроходческой машины.

Шаги

Часть 1

Факторы, учитываемые при строительстве тоннеля

Рассмотрите место, где будет проложен тоннель. От места строительства тоннеля зависят используемые метод и оборудование. Тоннели можно разделить на три типа:

• Тоннели, прорытые в мягких породах. Чтобы такие тоннели не осыпались, их своды дополнительно укрепляют. Как правило, эти тоннели неглубоки; их прокладывают для поездов метро, доставки воды и канализационных стоков.
• Тоннели в каменных породах. Своды таких тоннелей не требуют основательного дополнительного укрепления, нередко оно вообще не нужно. Подобные тоннели строят для автомобильных и железных дорог.
• Подводные тоннели. Как следует из названия, эти тоннели прокладывают по дну рек, озер и каналов; например, под проливом Ла-Манш проходит так называемый Евротоннель. Эти тоннели самые сложные в строительстве, поскольку из них необходимо отводить воду на стадии возведения и при дальнейшей эксплуатации.
• Прокладка тоннеля под городом также сопряжена с немалыми трудностями, так как почва над тоннелем может просесть под весом стоящих над ним зданий. Знание геологии конкретной местности позволяет предсказать, насколько просядет почва, и свести ее проседание к минимуму.

1. Изучите маршрут тоннеля. Длинные прямые тоннели довольно легко прокладываются при помощи буровой тоннелепроходческой машины. Сложнее обстоит дело со строительством искривленных тоннелей.

   • Для прокладывания коротких тоннелей буровая машина не используется, поскольку это нерентабельно.
   • Необходимость использования буров различных диаметров также затрудняет применение тонеллепроходческой машины, поскольку замена бура значительно замедляет работу.
   • Применение буровой машины нерационально также, если тоннель имеет повороты или ответвления.

2. Подумайте о предназначении тоннеля. От этого будут зависеть дополнительные работы, которые необходимо провести после прорытия тоннеля перед тем, как ввести его в эксплуатацию.

   Часть 2

   Прорытие траншеи и установка настила

   1. Выкопайте траншею. Из места, отводимого под тоннель, полностью удаляется порода, после чего над вырытым участком делается крыша. Такой вид тоннелей делается двумя способами:

      Сформируйте стены и крышу тоннеля. Стены и крышу можно сделать уже после того, как тоннель вырыт, либо создать заранее и поместить в тоннель, когда он будет готов. Можно использовать следующие материалы:

      • Гофрированные арки из стали.
      • Арки из бетона, отлитые заранее.
      • Стены, отлитые из бетона.
      • Распыляемый или порошковый бетон. Нередко его используют наряду с предварительно приготовленными арками.

   2. Завершите тоннель. Конкретный способ зависит от использованного вами метода ("снизу вверх" или "сверху вниз").

   Часть 3

   Тоннель из опускных секций

   Выройте траншею в месте пролегания тоннеля. Этот метод похож на предыдущий, однако он используется для создания тоннелей под водой. Выкопайте траншею вдоль всего маршрута, по которому пройдет тоннель.

   Положите в вырытую траншею стальные трубы. Трубы должны быть запечатаны с торцов, чтобы в них не проникла вода. Если тоннель предназначен для автомобильного транспорта, трубы должны содержать построенное заранее дорожное полотно.

   Заполните трубы чем-либо, чтобы они не деформировались под давлением воды на глубине. Например, при строительстве тоннеля Теда Вильямса в Бостоне трубы заполняли полутораметровыми камнями.

   Сняв с торцов труб крышки, соедините их вместе. Фрагменты автомобильной или железной дороги, созданные в трубах заранее, также состыкуются друг с другом.