Московские власти очень гордятся количеством и темпами строительства новых станций метро. В ближайший год они планируют открыть ещё шесть. Сейчас завершаются работы на станциях «Тропарёво», «Румянцево» и «Саларьево», которые продлят Сокольническую линию на юго-запад. Их откроют или в конце 2014-го, или в начале 2015 года.

Следующие в очереди - три станции на Люблинско-Дмитровской линии после «Марьиной рощи». По планам мэрии, их введут в эксплуатацию в 2015 году. Но строители не называют точные сроки. Дело в том, что, в отличие от большинства строящихся сейчас станций, «Бутырская», «Фонвизинская» и «Петровско-Разумовская» будут расположены глубоко под землёй. Такой способ строительства и сложнее, и дороже мелкого заложения. Власти стараются отказаться от него там, где это возможно. Кроме станций Люблинско-Дмитровской линии, в будущем планируют открыть только одну станцию глубокого заложения - «Нижнюю Масловку» на Втором кольце (ТПК). The Village побывал на станции «Фонвизинская» и узнал, что такое «сказочный грунт» и «переболтёжка» и как украинский кризис сказался на темпах строительства.

Фотографии

Иван Анисимов

«Фонвизинская» расположится в пяти-десяти минутах ходьбы от метро «Тимирязевская», на пересечении Огородного проезда, улиц Фонвизина и Милашенкова, ровно под станцией монорельса «Улица Милашенкова». Пересесть с одного вида транспорта на другой можно будет через специальный переход.

Планируемый пассажиропоток в часы пик - семь тысяч человек в час. Всего за день - 55 тысяч человек. Рядом со станцией построят транспортно-пересадочный узел, многофункциональные комплексы с офисными центрами, многоуровневые и перехватывающие парковки и надземную пешеходную зону.

Ведёт работы «Мосметрострой» под контролем единого оператора строительства метро «Мосинжпроекта». Они начались в 2011 году с прохождения шахтного ствола. Это капитальная горная выработка с выходом на поверхность. С её помощью пробивают дорогу к подземной части станции. По ней потом поднимают и спускают породу, материалы и оборудование. Строители тоже спускаются на станцию по стволу на специальном лифте.

После спуска попадаешь в лабиринт тоннелей. Он появился в результате проведения проходческих работ. По словам начальника участка Павла Калимуллина, сейчас на «Фонвизинской» они завершены уже на 91 %. Осталось поставить 30 колец в левом тоннеле (около 22,5 метра) и в так называемом наклонном ходе. Там будут располагаться эскалаторы. По плану установка колец завершится к 15 ноября. Одно кольцо в среднем устанавливают три дня. Чтобы его установить, породу взрывают, а потом вывозят на специальных тележках.

Калимуллин утверждает, что на «Фонвизинской» грунт «как в сказке». Поэтому проходческие работы завершили практически за год, что считается небывалым успехом для такого типа станций. Повезло, что тут очень крепкий известняк, обрушений почти не бывает, мало воды. А вот на строящейся по соседству второй «Петровско-Разумовской» вода однажды залила станцию почти по колено. Бригадир слесарей-монтажников горнопроходческого оборудования Сергей Тюрин вспомнил, что около 30 лет назад при проведении взрывных работ на «Полянке» рабочие нарвались на водяную линзу. Это небольшое подземное озеро. Воды было столько, что людей пришлось эвакуировать и выбираться со станции чуть ли не вплавь. Оборудование затопило. Тогда проблему устранили, протянув туда трубопровод большого диаметра. Глубинные насосы выкачивали воду и выплёвывали её в Москву-реку.

Проходческие работы - это первый этап строительства. Второй - гидроизоляция. Гидроизоляция состоит из трёх частей: чеканки, контроля нагнетания и переболтёжки. Сейчас на некоторых участках идёт именно этот процесс - замена болтов. Сначала ставят жёсткие металлические шайбы, чтобы не было деформации. А потом меняют их на асбобитумные, которые не пропускают воду. Сейчас дно станции практически полностью в воде. Её выкачают, и после проведения гидроизоляционных работ она туда попадать перестанет.

На «Фонвизинской» гидроизоляция уже идёт, но пока не очень активно. Начальник работ пожаловался The Village, что к Новому год ему нужно набрать 150 чеканщиков, чтобы работать сразу на всех участках станции.

Одновременно идёт «раскрытие проёмов». Сейчас площадка строительства разбита на три части - правую, среднюю и левую станции. Средняя - это то место, где будет расположена платформа. Правая и левая - место будущих путей. На станции их диаметр - 8,5 метра, в перегонах - 5,49. Проёмы будут расположены между ними, чтобы пассажиры могли попадать с платформы в поезда.

Третий этап строительства после гидроизоляции - возведение основных конструкций. Сюда входят отделка станции, подведение путей, установка эскалаторов - всё, что приведёт станцию в привычный пассажирам вид.

Но кое-что останется за кадром. Например, блок технических помещений. Он идёт параллельно с одним из тоннелей на протяжении 150 метров. Там находится сердце станции - трансформаторы, подстанции и всё, что необходимо для её функционирования.

Не видны пассажирам и чугунные тюбинги - чуть ли не главный элемент для строительства метро. Ими отгораживают станцию от грунта, и они отвечают за отсутствие деформаций. Тюбинги производят в Днепропетровске. Когда на Украине начался кризис, из-за задержки поставок строительство остановилось на 15−20 дней. Сейчас темпы восстановлены. Поэтому, по словам Павла Калимуллина, «Фонвизинскую», скорее всего, успеют сдать в 2015 году. Если, конечно, непредсказуемые подземные недра не преподнесут какой-нибудь сюрприз. Вот как она должна выглядеть:

Щит «Лилия» работает за двоих — строит тоннель сразу для двух путей. Эта машина и крупнее, и быстрее своих «сестёр», тоже носящих женские имена: «Альмира», «Ольга», «Светлана», «Виктория», «Анастасия»... Современная техника, конечно, не чета кирке и лопате, которыми строились первые станции московской подземки в 1930-е годы.

Её вес превышает 1600 тонн, обхват «талии» — больше 10 метров, а «рост» — 66 метров. Эта «дама»-гигант носит имя Лилия, которое скорее напоминает о цветке или хрупкой женщине, но никак не о железной машине. «Лилия» прокладывает тоннели для метро. Один такой тоннелепроходческий механизированный комплекс, или щит, как его называют строители, может заменить два шестиметровых. В преддверии 2017 года Лилия начала проходку тоннеля между станциями «Косино» и «Юго-Восточная» .

Метростроевцы считают это событие знаковым. Комплекс для Москвы уникален: он превосходит остальные не только размерами, но и умениями. «Лилия» прокладывает , по которому в разные стороны пойдут сразу два поезда. Её главное преимущество — скорость. Если стандартный шестиметровый щит проходит около 250 погонных метров в месяц, то «Лилия» — 350-400.

Мощные машины с «хрупкими» именами

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», «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 , соединив станции «Очаково» и «Мичуринский проспект» правым перегонным тоннелем.

Навигационная электроника и комната отдыха в железном «черве»

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 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.

Нестандартный подход: наращённый щит и тоннель для эскалатора

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.

Секрет двухпутных тоннелей

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.

Такие тоннели щиты проходят медленнее, чем обычные, шестиметрового диаметра. Зачем же их строят? Во-первых, срок проходки всё же короче, потому что прокладывают один тоннель вместо двух. Во-вторых, такая технология снижает затраты .

В Москве за три года построят таких тоннелей. Два двухпутных участка появятся на Кожуховской линии метро и ещё два — на Третьем пересадочном контуре, на севере и востоке Москвы. Этот способ используют во всём мире. Например, в Мадриде таким образом построены 90 процентов всех тоннелей. К слову, и саму технологию называют испанской.

Как червь помог изобрести тоннелеп роходческую машину

По легенде, английский инженер Марк Брюнель создал машину для прокладки тоннелей, присмотревшись к корабельному червю. Его голова покрыта жёсткой раковиной, с помощью которой червь буравит дерево и оставляет на стенках хода слой извести.

Российский император Александр I просил изобретателя спроектировать тоннель под Невой и проложить его с помощью такой машины, но планы не сбылись. Император решил построить в намеченном месте мост, и щит впервые проложил тоннель не в Петербурге, а в Лондоне.

Московские рекорды

В арсенале московских метростроевцев поначалу было лишь восемь лошадей и один грузовик, даже лопаты приходилось брать у дворников. Впервые в Москве проходческий щит спустился под землю в 1933-1934 годах, когда строился участок между Лубянкой и Театральной площадью. Под его защитой строить тоннели на глубине стало не только легче, но и безопаснее. Американский инженер Джордж Морган, консультировавший строителей, предупреждал, что щит не может проходить больше 75 сантиметров в сутки. Но московские рабочие установили рекорд: им удалось увеличить скорость и пройти больше 4,5 метра за 24 часа.

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.

Этапы строительства метро:

Выбор места расположения

В первую очередь метро прокладывают в отдаленные районы столицы. При этом учитывается, сколько там проживает людей и сколько жилья построят в будущем, а также есть ли в районе промышленные предприятия, бизнес-кластеры и большие офисные центры, в которые ежедневно люди приезжают на работу. На выбор места для новой станции влияет и такой фактор, как заселенность соседних районов и даже Подмосковья. Зачастую станцию решают строить там, где движение автомобилей наиболее плотное.

Инженерные изыскания

На этом этапе происходит сбор сведений, необходимых для дальнейшей разработки технико-экономического обоснования проекта и рабочей документации на строительство. В состав инженерных изысканий для строительства метро должны входить геологические, геодезические, экологические и другие виды изысканий по необходимости.

Проектирование

На этом этапе определяются глубина заложения, типы конструкций и способ проходки подземных тоннелей, составляется проектно-сметная документация. Проще говоря, проектировщики определяют оптимальный «маршрут» подземной дороги и место заложения станции.

Проект готовится таким образом, чтобы строительство не повредило архитектурные памятники, здания на поверхности, парки и скверы и при этом стоило бюджету как можно меньше затрат. Если трасса тоннеля проходит вблизи уже существующих объектов, то при необходимости разрабатываются методы инженерной защиты этих сооружений от шума, вибраций и блуждающих токов, возникающих при строительстве и эксплуатации линий метрополитена.

Строительство

От того, какие объекты расположены на поверхности, главным образом зависит, как глубоко уйдет новая станция. Под уличными магистралями метро может «спрятаться » совсем на небольшой глубине - менее 20 метров. Это самый экономичный вариант, который выбран для большинства новых станций. Если сверху - жилые дома, то «спускаться» придется глубже.

Различают закрытый способ строительства, без вскрытия поверхности, и открытый способ, при котором тоннели и станции строятся, соответственно, в разрытых траншеях и котлованах и после засыпаются грунтом.

Закрытый способ применяется при строительстве линий глубокого заложения, станции мелкого заложения строятся преимущественно открытым способом.

Строительство «глубокого» метро начинается с прокладки шахтного ствола для клети (лифта), который будет доставлять метростроевцев и необходимое оборудование «на рабочее место». Площадку, которая вырывается вокруг ствола, можно сравнить с огромной лестничной клеткой. Отсюда начинается прокладка тоннеля. На той же клети после бурения ежедневно на поверхность вывозятся десятки тонн грунта.

Чем глубже станция, тем она дороже и требует больше ресурсов. В 2011 году в Москве было решено большинство новых станций прокладывать открытым способом. Достаточно выкопать котлован, установить бетонные конструкции, выполнить обратную засыпку и уже внутри полученного коридора укладывать пути. Это не только дешевле, но и гораздо быстрее, чем строить станции глубокого заложения.

Проходка и укрепление тоннелей осуществляется чугунными тюбингами или водонепроницаемыми железобетонными блоками обделки.

Монтаж эскалаторов

Параллельно с прокладкой тоннеля строится сама станция и система переходов, затем в метро прокладываются коммуникации и монтируются эскалаторы.

На станциях метро глубокого залегания эскалаторы устанавливаются в длинных наклонных тоннелях - выходах. Большая длина таких эскалаторов накладывает особые требования к прочности их конструкции и надежности тормозов.

При мелком заложении используются поэтажные эскалаторы. Что важно - все новые станции также оборудуются лифтами для людей с ограниченными физическими возможностями.

Внутреннее оформление

Столичный метрополитен по праву считается красивейшим в мире. В большинстве стран станции утилитарны и неотличимы одна от другой. Несмотря на то что теперь станции Московского метрополитена строятся по типовым проектам, для каждой из них разрабатывается свое, особенное архитектурное и дизайнерское решение.

Проекты дизайна строящихся станций московского метрополитена можно посмотреть .

Типовые проекты:

Для станций мелкого заложения используются три основных типа:

• сводчатая станция, с открытой, без колонн, платформой;
• двухпролетная с колоннами посередине платформы (для станций мелкого заложения);
• трехпролетная (для станций мелкого заложения).

В центре Москвы, ввиду плотности исторической застройки, используется старый тип станций глубокого заложения двух видов - колонные и пилонные.

Технологии в помощь метростроевцам

Тоннелепроходческие комплексы

В 30-е годы первые станции московского метро строились вручную: киркой и лопатой. Сегодня же в арсенале метростроителей - передовые технологии. Для прокладки тоннелей метро используют полностью автоматизированную сверхпрочную конструкцию под названием «проходческий щит». Наверное, ее можно сравнить со «стальным червем», который просверливает путь в толще породы, оставляя за собой готовый тоннель.

По легенде, изобретатель первого в мире «проходческого щита» англичанин Марк Брунель действительно придумал такую конструкцию после того, как пригляделся к «работе» обыкновенного корабельного червя, когда служил на флоте. Он заметил, что голова моллюска покрыта жесткой раковиной, с помощью зазубренных краев которой червь буравил дерево, оставляя за собой на стенках хода гладкий защитный слой извести.

Идея машины, которая в разы упростила прокладку тоннелей, оформилась в конструкцию в 1817 году, когда русский император Александр I обратился к Брунелю с просьбой спроектировать тоннель под Невой в Санкт-Петербурге. Правда, в России инженеру поработать так и не удалось - император в конечном итоге решил возвести в намеченном месте мост.

Тем не менее в 1818 году первый щит Брунеля был запатентован, а в 1825 году с его помощью началось строительство тоннеля под Темзой.

В первой машине грунт выбирали сразу 36 шахтеров, располагавшихся каждый в своей ячейке. После выемки грунта на несколько сантиметров щит сдвигали немного вперед. Это была непростая работа, учитывая постоянно просачивающуюся воду (дно реки располагалось всего в нескольких метрах выше сводов этого двойного тоннеля). Несколько наводнений в забое унесли жизни семи рабочих, а однажды чуть не погиб сын Брунеля. Более того, на подземной стройке не раз вспыхивал болотный газ. И всё же работа завершилась триумфом.

В первый же день после открытия удивительного сооружения через тоннель прошли 15 тысяч человек. С тех пор Великобритания заслуженно считается пионером щитовой проходки, а сам щитовой метод в специальной литературе получил название «лондонский».

В нашей стране в метростроении проходческий щит был впервые использован в 1934 году для проходки сложного участка первой очереди московского метро между Театральной площадью и Лубянкой. А при строительстве второй очереди московского метро на трассах одновременно уже работало 42 щита - рекорд по объему используемой техники. С тех пор по этой технологии сооружено более 70% метротоннелей столицы.

На первых щитах, как уже отмечалось, грунт выбирался рабочими вручную с помощью отбойного молотка и удалялся через уже построенный тоннель на вагонетках. Для движения щита вперед использовались винтовые домкраты, которые упирались в готовый участок тоннельной обделки и толкали машину вперед.

Размеры тоннелей росли, совершенствовалась и конструкция «червя»: в передней его части появились горизонтальные площадки, которые позволили рабочим разрабатывать грунт одновременно с двух (а иногда и более) ярусов. Однако из-за большого количества ручного труда и частых аварий скорость проходки оставляла желать лучшего.

Значительно ускорило процесс использование сборной обделки из крупных элементов - первоначально - чугунных тюбингов. Гигантские кольца, формирующие тоннели, стали собирать из нескольких элементов.

Следующим этапом «эволюции» тоннелепроходческих комплексов стала разработка конструкций с так называемым «грунтопригрузом». При работе такого щита порода подается сначала в герметичную камеру, из которой грунт по принципу «мясорубки» удаляется с помощью шнекового конвейера.

Сегодня тоннели строятся в самых сложных инженерно-геологических условиях, и современные щиты рассчитаны на проходку тоннелей в различных грунтах, в том числе и в неустойчивых. Комплексы работают в два цикла: сначала разрабатывают грунт, затем возводят обделку, производя монтаж блоков. Средняя скорость «проходки» щитов сегодня - 250 - 300 м в месяц, средняя стоимость - 13 - 15 млн евро.

Московские строители первыми в мире с помощью тоннелепроходческих щитов стали прокладывать наклонные тоннели для эскалаторных зон . По заказу Мосметростроя канадская фирма Lovat разработала и изготовила тоннелепроходческий комплекс с наружным диаметром 11 м. Именно с его использованием столичные метростроевцы впервые совершили щитовую проходку тоннеля для эскалаторов. Это произошло на станции «Марьина роща» Люблинско-Дмитровской линии метро.

Кстати, будни метростроителей вовсе не лишены романтики: когда-то Ричард Ловат, основатель всемирно известной фирмы-изготовителя тоннелепроходческих щитов LOVAT, решил, что все комплексы, произведенные его компанией, будут носить женские имена в честь покровительницы подземных работ святой Барбары. С его легкой руки родилась традиция - присваивать щитам женские имена. Вот почему в Москве трудятся машины с именами «Клавдия», «Катюша», «Полина» и «Ольга».

Решение геологических проблем

Самый коварный враг проходчиков подземных шахт - это плывуны: массы почти пылеобразного песка с примесью 10 - 15% глины, как губка пропитанного водой.

Еще в 30-е годы прошлого века, когда в столице строилось первое метро, метростроители столкнулись с очень непростыми гидрогеологическими условиями. Тогда же была применена система против обрушения грунта и других типичных проблем, угрожающих тоннелям, которая по сей день считается одной из самых продуманных и надежных. Речь идет о заморозке грунта, основанной на простой, но эффективной системе.

Различают несколько способов замораживания, старейший из них - так называемый «рассольный» .

Он состоит в том, что место работ отгораживается от общей массы водоносного грунта стеной из мерзлоты. Замороженный грунт в метр-два толщиной при температуре -12 градусов практически выдерживает любое давление горных пород и прекрасно противостоит проникновению грунтовых вод. Как же заставить холод спуститься под землю? Это получается с помощью искусственных приспособлений из специальных холодильных машин.

Холодильная машина основана на том, что хладагент (жидкий аммиак, фреон и т.д.), который из цистерн пускают в подготовленные замораживающие колонки, при своем испарении отбирает у окружающей среды теплоту. Его пары вновь сжижаются с помощью компрессора и конденсатора, а холод, образовавшийся в испарителе, идет на охлаждение незамерзающего рабочего рассола хлористого кальция. Рассол при температуре -25 градусов поступает в охлаждающую систему. Для ее установки по контуру выработки пробуриваются скважины диаметром 150 - 200 миллиметров на расстоянии одного метра друг от друга. В скважины опускаются замораживающие колонки, состоящие из двойных труб. Замораживающий рассол поступает по средней трубе, а по наружной трубе после естественного нагрева в грунте возвращается в холодильную машину. Таким образом, циркуляция рассола происходит непрерывно.

Примерно через месяц работы холодильной машины грунт вокруг отдельных замораживающих колонок смерзается в монолитную массу, защищающую место выработки от проникновения грунтовых вод и осыпания стенок. Теперь холодильная машина должна лишь поддерживать кольцо мерзлоты до тех пор, пока не будут произведены выработка и закрепление ее стенок.

Более современный способ - низкотемпературное замораживание с использованием жидкого азота . Он представляет собой бесцветную жидкость, температура испарения которой очень низка (при атмосферном давлении она равна -195,8 о С).

Получают жидкий азот на специальных заводах путем сжижения атмосферного воздуха при низких температурах и последующего разделения его на жидкий азот и кислород, имеющие разные температуры испарения. Жидкий азот транспортируют в специальных емкостях (танках).

В отличие от других промышленных хладагентов (аммиака, фреона), которые можно использовать только в замкнутой системе холодильной установки, жидкий азот используют однократно (испаряющийся газ выпускают в окружающую среду).

Способ низкотемпературного замораживания с применением жидкого азота обладает рядом преимуществ по сравнению с обычным (рассольным) замораживанием. При замораживании жидким азотом не нужны замораживающие станции, а также сети трубопроводов. Доставленный на стройплощадку жидкий азот из цистерн пускают сразу в замораживающие колонки. Скорость замораживания увеличивается, что особенно важно при больших скоростях фильтрации грунтовых вод, а также при поступлении термальных и минерализованных вод. На замораживание 1 м 3 грунта с содержанием воды до 30% расходуется 1000 л жидкого азота. Жидкий азот взрыво- и пожаробезопасен и нетоксичен.

Однако оба этих способа в последнее время применяются достаточно редко. Жидкий азот - удовольствие неоправданно дорогое, к тому же на «схватку» грунта уходит более месяца. Поэтому заморозка сегодня используется лишь при проходке наклонных эскалаторных тоннелей.

Для прочих случаев есть более совершенная и достаточно экономичная альтернатива - технология струйной цементации грунтов, или jet grouting . Это метод закрепления грунтов, основанный на одновременном разрушении и перемешивании грунта высоконапорной струей цементного раствора. В результате струйной цементации грунта в нем образуются цилиндрические колонны диаметром 600 - 2000 мм.

Технология появилась практически одновременно в трех странах - Японии, Италии, Англии. Инженерная идея оказалась настолько плодотворной, что в течение последнего десятилетия она мгновенно распространилась по всему миру.

Сущность технологии заключается в использовании энергии высоконапорной струи цементного раствора для разрушения и одновременного перемешивания грунта с цементным раствором в режиме mix-in-place (перемешивание на месте). В результате в грунтовом массиве формируются сваи из нового материала - грунтобетона - с достаточно высокими несущими и противофильтрационными характеристиками.

Устройство свай из грунтобетона выполняется в два этапа: производство прямого (бурение скважины) и обратного хода буровой колонны. В процессе обратного хода производят подъем колонны с одновременным ее вращением.

С помощью jet grouting получают очень прочный котлован, строят надежные основания под любые строения. В шахматном порядке создают свайное поле, одна свая перекрывает другую, и получается монолит - скала. И на ней можно строить что угодно. Эта технология особенно эффективна, когда приходится возводить объекты в песчаном грунте, в мягкопластичной глине или в других мягких грунтах.

Благодаря этим технологиям сегодня метростроевцы могут работать в самых сложных геологических условиях, прокладывая тоннели, которые приводят метро в новые районы столицы.

«Драгоценные » инструменты

Не обошлось в метростроении и без нанотехнологий. Сегодня строители могут использовать инновационные инструменты - алмазные рабочие сверла, фрезы и жала .

Изначально это ноу-хау использовалось для сверления железобетонов и других строительных материалов и оказалось настолько удобным, что стало использоваться для сложных горнопроходческих работ в скальном грунте. Она значительно повышает уровень безопасности работ и скорость проходки - строительство ускоряется буквально в разы. Интересно, что стоимость "алмазного" оборудования не намного выше обычного - разница в цене составляет всего 10 - 15%.

Традиционные морально устаревшие инструменты не в состоянии обеспечить такое количество технологических преимуществ. Так, алмазное сверло может делать отверстия в любой плоскости и под любым углом, при помощи контурного метода можно получить правильные прямоугольные отверстия любой нужной величины, при этом получается идеальный контур. "Драгоценные" инструменты позволяют работать в самых узких и тесных пространствах, им под силу материал любой твердости. Что немаловажно - метод бесшумен и экологичен.

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?

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!