Шуцванды что это в строительстве
Шуцванды что это в строительстве
Библиотека / Как мы строили метро / Пояснение технических терминов, встречающихся в книге
Пояснение технических терминов, встречающихся в книге
Автоблокировка — автоматическая регулировка движения поездов.
Автопост — пост управления автоблокировки.
Аммонал — взрывчатое вещество, применяемое при проходке тоннелей в твердых породах.
Антаблемент — горизонтальная покоящаяся на колоннах часть здания (перекрытие над колоннами).
Армирование лотка — укладка железа в бетон подошвы тоннеля.
Арочный портал — архитектурное оформление отверстия, перекрытое аркой.
Битум — смолистое вещество, получающееся при перегонке угля или нефти.
Блок — железобетонный сегмент для устройства обделки тоннеля при щитовой проходке.
Бремсберг — наклонный рельсовый путь, по которому спускаются и поднимаются на канате груженые вагоны при помощи лебедки.
Бровка котлована — край котлована.
«Бьюк-янкой» — название мрамора, по цвету красно-желтый (месторождение — Крым).
Вентиль — запорный кран.
Венцевое крепление — особый вид деревянного крепления вертикальных шахт.
Верхняк — верхний горизонтальный переклад рамы крепления штольни.
Водовод — водопроводная труба большого диаметра.
Габарит — предельное внешнее очертание.
Геодезия — наука, изучающая размеры и формы земли и способы измерения на ее поверхности.
Геодезическая точка — постоянная точка на поверхности, служащая для геодезических отмеров.
Геология — наука, изучающая строение земли и историю изменений земной коры.
Гидроаккумулятор — аппарат, содержащий воду под давлением.
Гидрогеология — наука, изучающая грунты и влияние на них подземных вод.
Гидроизоляция — защита от воды.
Гидростатическое давление — давление воды, находящейся в состоянии покоя.
Двухсводчатая станция — станция, перекрытая двумя сводами.
Девонские воды — воды, поступающие из древних горных пород девонского возраста.
Деформация — изменение формы.
Диорит — изверженная горная порода.
Дистанция — расстояние, участок работ (на Метрострое дистанция — участок открытых работ протяжением до 500 метров).
Дренаж — способ осушения болот и переувлажненных земель с помощью подземных каналов, труб и каменных засыпок.
Дюккер — участок водо— или газопровода под встречаемыми на пути их прокладки препятствиями (река, канал, дорога и т. д.).
Железобетонная рубашка — внутренняя железобетонная обделка тоннеля, поддерживающая изоляцию.
Желонка — сосуд для извлечения водонасыщенного грунта из буровых скважин.
Забой — стенка горной выработки, в которой производится выемка породы.
Закрытый способ работ — способ сооружения тоннелей без вскрытия поверхности земли (при помощи шахт и подходных штолен).
Замораживание — искусственное превращение водонасыщенных пород в твердый грунт.
«Зонт» — оболочка внутри тоннеля, служащая для стока воды, проникшей в тоннель через наружную обделку.
Зумпф — колодец, служащий для сбора воды.
«Кадыковка» — мрамор желтого цвета (месторождение — Крым).
Калория холода (фригория) — количество тепла, которое нужно отнять от одного килограмма воды при охлаждении на 1 градус Цельсия.
Калотта — верхняя сводчатая часть, разрабатываемая для сооружения свода тоннеля.
Камерон — насос, водоотлив.
Капиллярное натяжение — поверхностное натяжение жидкости в узких сосудах.
Карбонная глина — древняя глина каменноугольного периода.
Каркас — остов конструкции.
Карьер — открытое место разработки известняка, гравия, песка и т. д.
Кессон — а) сооружение для возведения фундаментов под водой и для проходки в водоносных грунтах под сжатым воздухом; б) лепное украшение потолка многогранной формы.
Кессон-тоннель — тоннель, опущенный под землю кессонным способом.
Коелга — белый мрамор с желтыми прослойками или оттенком (месторождение — Урал).
Коллектор — подземный канал, служащий для совместной укладки кабеля, водопроводных труб и т. д.
Компрессор — машина для производства сжатого воздуха.
Конденсация — сгущение паров в жидкость.
Консоли — часть балки, выступающая за опоры.
Контрподкос — дополнительный подкос.
Копер — а) устройство для забивки в грунт свай; б) надшахтное сооружение для подъема клетей.
Кран-укосина — подъемный механизм для подъема грунта из котлована.
Крепь — деревянная или железобетонная конструкция, предохраняющая от обрушения горных пород.
Кружало — конструкция, поддерживающая опалубку.
Кубло — бадья с открывающимся дном.
Культурный (наносный) слой — верхний слой земли позднейшего происхождения.
Лабрадор — гранитный камень черного цвета с синими прожилками.
Лебедка — подъемный механизм.
Лежаны — брусья, укладываемые под стойки в горных выработках.
Летучая арка — способ проходки тоннелей с применением металлического крепления.
Линкруст — материал для обивки стен вагонов (отделочный материал).
Лоток — нижняя часть (подошва) обделки тоннеля.
«Мальчик» — небольшая вертикальная стойка при временном креплении горных выработок.
Марблит — искусственный облицовочный материал из стекла (плитка) черного и молочного цвета.
Маркшейдер — горный землемер, производящий съемки в подземных и открытых горных выработках.
Марчеван, марчеванка — доски крепления подземных выработок.
«Мастерок» — лопатка для набрасывания раствора при штукатурке и кладке.
Мауерлат — деревянный брус, уложенный поверх каменной стены, поддерживающий балки и стропила.
Мергель — горная порода из смеси глины и извести.
Метлахские плитки — искусственный облицовочный материал для пола и стен.
«Метроизол» — изоляционный материал.
Монорельс — однорельсовая подвесная дорога.
Морена — красная глина с валунами ледникового периода.
Наклонный ход — наклонный тоннель, в котором устраиваются эскалаторы.
Обделка — постоянное бетонное, железобетонное или металлическое крепление.
Оксидировка — придание темного цвета путем окисления металла в декоративных целях.
Опалубка — временная конструкция для укладки бетона.
Опускной колодец — колодец, опускаемый в грунт для устройства фундамента.
Открытый способ работ — способ сооружения тоннелей путем вскрытия поверхности.
Пазы шпунта — выемки в шпунтовых брусьях для их соединения.
Пергамин — изоляционный материал.
Перфоратор — инструмент для бурения скважин.
Пилон (архитектурный) — опора для поддержания сводов.
Пилястр (архитектурный) — выступ на стене в виде части колонны.
Пирон — изогнутые куски медной или латунной проволоки.
Плафон (архитектурный) — архитектурное оформление потолка помещения.
Плафон (осветительный) — замкнутый светильник потолочного типа.
Подъемная клеть — металлический ящик для подъема из шахты грузов и людей.
Полигонометрический знак — геодезический знак большой точности.
«Полки» — горизонтальные, деревянные или металлические плоскости в стволах шахт, на которых устанавливаются лестницы и различное оборудование.
Порфир — каменная порода из плотной кристаллической массы, в которую вкраплены большие кристаллы кварца или слюды.
Пропилеи — монументальные ворота, обычно в соединении с колоннами.
Пяты арок — нижняя часть арок.
Рандбалка — балка, ограничивающая конструкцию.
Раскос — наклонная распорная стойка.
Распалубка — снятие опалубки.
Расстрел — горизонтальный распорный брус или балка.
Раструб — расширение тоннеля при подходе к станции (обычно один двухпутный тоннель переходит в два однопутных).
Репер — установленный на поверхности земли столб, от которого при производстве нивелировок ведется отсчет.
Рубероид — изоляционный материал из картона, пропитанный битумом.
«Садахло» — темносерый мрамор с желтой прожилкой.
Сбойка — соединение двух выработок, проходимых навстречу друг другу.
Сетка Рабица — металлическая сетка, подвешиваемая для нанесения штукатурки.
Силикатизация — способ искусственного укрепления грунта путем нагнетания химических растворов, вызывающих окаменение насыщенных водой пород.
Скважина — отверстие небольшого диаметра и большой длины, пробуренное в земле для разведки или нагнетания раствора и т. д.
Скрепер — механизм для выемки и транспорта грунта.
Софит — система скрытого освещения из-за карниза или освещение, скрытое от зрителя специальными щитками.
Софитные лампы — удлиненные цилиндрические лампы на 25, 50, 100 ватт, применяемые при софитном освещении.
Тампонаж — заполнение пустот цементным или глинистым раствором.
Теодолит — геодезический инструмент большой точности для измерения горизонтальных и вертикальных углов.
Термоизоляция — изоляция от холода.
Терразит — цветная штукатурка с мраморной крошкой без применения химических красителей.
Траншейный способ работ — один из способов работ, при котором сначала воздвигаются стены, затем перекрытие, и только после этого извлекается земляное ядро и укладывается лоток.
Трасса — направление, намеченное для постройки дороги, канала, метрополитена и т. д.
Трехсводчатая станция — станция, перекрытая тремя сводами («Охотный ряд» и «Красные ворота»).
Тюбинги — чугунные или стальные сегменты, скрепляемые в кольца и служащие для постоянного крепления тоннелей.
«Уфалей» — темносерый мрамор с черной или белой прожилкой (месторождение — Урал).
Фибролит — искусственный теплоизоляционный материал из стружек.
Филата — горизонтальная доска, укладываемая под клинья при забивке марчеванок.
Форшахта — верхняя расширенная часть шахты.
Фризы — декоративное оформление (живописное или скульптурное) по верхней части стены.
Фурнель — вертикальная выработка небольшого сечения, соединяющая верхнюю и нижнюю штольни.
Футур — станок для гнутья железной арматуры.
Целик — ненарушенный массив грунта или горных пород.
Чугунный сегмент — часть чугунной обделки тоннеля при проходке щитом (см. тюбинг).
Шабровский мрамор — серый мрамор (месторождение — Урал).
Шахта — вертикальная или наклонная горная выработка круглого или прямоугольного сечения.
Шелыга — высшая часть свода.
Швеллер — мощный горизонтальный опорный брус, устанавливаемый при разработке тоннеля (железная балка корытной формы).
Шлюзовой аппарат — изолирующая от наружного воздуха камера для пропуска рабочих и материалов при проходке под сжатым воздухом.
Шопирование — покрытие металлом путем распыления.
Шпальная клетка — клетка из деревянных брусьев, являющаяся временной опорой.
Шпунт — забивная сплошная перемычка — стена, служащая для ограждения выработок от воды и плывунов.
«Шроша» — мрамор красного цвета с темными прослойками (месторождение — Закавказье).
Штендер — вертикальная деревянная стойка при креплении горных выработок.
Штольня — горизонтальная горная выработка небольшого сечения (подземный коридор).
Штрек — поперечная выработка наподобие штольни.
Штробы — выемка (паз) в бетоне или кирпичной кладке.
Штросса — нижняя часть сечения выработки при сооружении тоннелей.
Шуцванд — защитная стенка из кирпича, на которую наклеивается гидроизоляция при открытом способе работ.
Электроворотки — электрические подъемники небольших мощностей.
Электротали — передвижные электрические подъемники.
Эректор (эректорная рука) — механизм при щите для подъема и укладки тюбингов или блоков обделки тоннеля.
Эскалатор — движущаяся лестница.
Юрская глина — плотная глина темного цвета юрского периода.
Заметки о развитии техники строительства Московского метро (статья)
На протяжении сорокатрёхлетнего периода строительства Московского метро вводу каждой новой линии предшествовали исключительно сложные инженерно-гидрогеологические условия, сложность городской застройки. Из года в год многотысячный коллектив Метростроя решал всё новые задачи организации и технологии сооружения тоннелей и станций метрополитена, искал новые методы производства работ, применял новые конструкции, механизмы, материалы. Словом, уверенно шёл по пути технического прогресса.
Сравним два периода — 1935 год, когда было завершено строительство первой очереди Московского метрополитена протяжённостью 11,6 км с тринадцатью станциями при численности коллектива строителей более шестидесяти тысяч человек, и 1975 год, когда а эксплуатацию сдаются две линии Краснопресненского радиуса и ЖКД общей протяжённостью 12,5 км, с семью станциями, а коллектив насчитывает всего десять тысяч человек. Заметим, этот же коллектив ведёт строительно-монтажные работы ещё на двух новых радиусах — Рижском и Калининском — общей протяжённостью 20 километров. Секрет простой — квалифицированных кадров, накопивших огромный опыт строительства тоннелей и станций, становится всё больше, и это позволяет метростроителям достигать всё более высокого технического уровня.
Начальный период метростроения характеризуется применением горных способов работ с использованием традиционных методов возведения тоннельных сооружений при строительстве железнодорожных тоннелей и различного рода подземных выработок в горной промышленности. Эти методы основаны на разработке породы и возведении тоннельных обделок из монолитного бетона по частям (способы работ бельгийский, германский, австрийский и т. п.).
Технический прогресс в тоннельном строительстве на Московском метрострое легко проследить, рассмотрев методы работ и виды конструкций при возведении шахтных стволов перегонных тоннелей, станций и эскалаторных тоннелей.
Содержание
Шахтные стволы
Проходка шахтных стволов велась поначалу главным образом с применением деревянной крепи, основанной на использовании в качестве опорных венцов металлических составных колец из швеллеров с затяжкой их косой или прямой забивной крепью из досок. Применялась также опускная крепь с металлической ножевой частью и с возведением на ней железобетонной монолитной крепи ствола. Был применён и кессонный способ: в днище ствола на глубине, где залегал горизонт слабых водонасыщенных грунтов, устанавливалась железобетонная плита (потолок кессона), под которую подавался сжатый воздух; в этой зоне и велась разработка породы с последующим возведением бетонной обделки ствола.
Применялась также опускная кессонная крепь с возведением обделки на «потолке» кессона. Проходка почти всех стволов, сооружавшихся на первой очереди, сопровождалась значительными осадками поверхности и деформациями зданий вблизи шахт. В связи с этим было начато освоение нового способа проходки с применением искусственного замораживания грунтов. Этот способ был успешно осуществлён около Красных ворот (ныне Лермонтовская площадь). Обделка первого такого ствола была выполнена из монолитного железобетона, который укладывался с применением электроподогрева.
В последующем проходка шахтных стволов способом замораживания получила широкое распространение.
При проходке одной из шахт, расположенной вблизи от Москвы-реки, строители встретились с большими трудностями: произошёл прорыв подземных вод, приток которых составлял свыше 1000 м³ в час. Тут контурное замораживание грунтов было усилено — заморозили и ядро ствола, а затем успешно соорудили его.
В дальнейшем при строительстве шахт Рижского радиуса замораживание грунтов на полную глубину ствола производилось неоднократно: строители знали — им придётся пересекать зоны обильно обводнённых трещиноватых известняков. При проходке четырёх шахт на этом радиусе были достигнуты максимальные скорости — стволы прошли за 1—1,5 месяца. В период замораживания грунтов на шахтах возводился постоянный надшахтный комплекс и армировка стволов, что позволяло немедленно начинать проходку основных выработок. На этих шахтных стволах были впервые применены и механизированные поверхностные эстакады, позволившие устранить ручной труд на всех основных операциях по приёму из шахты породы и доставке к забоям материалов.
Одним из интересных новшеств было бурение шахтных стволов. Не менее интересны и новые способы стабилизации грунтов, окружающих выработку. Так, например, на шахте 502 была проведена цементация пород из ствола через специально пробуренные в толще известняков наклонные скважины с устройством железобетонной подушки в стволе. Давление раствора подняли до 15—20 атм. Дальнейшая проходка шла с незначительным притоком воды. (Первоначальный приток составлял 500—600 м³ в час). При сооружении станции «Фрунзенская» была применена битумизация пород при помощи нагнетания битума, нагретого до 175—220 °C под давлением 80 атм. Битум нагнетался в заранее пробуренные из ствола скважины, также с устройством железобетонных днищ. После этого проходка шла в сухих породах. При проходке ряда других шахт применялись механизированные погрузчики породы типа БЧ-1, а монтаж обделки стволов (к тому времени все стволы сооружались с чугунной обделкой) вёлся при помощи механизированных устройств на подвесном полке.
Много нового появилось и в обустройстве надшахтных сооружений. Так, на первой очереди все надшахтные копры и эстакады сооружались только из дерева. Впоследствии, как шахтные копры, так и бункерные и тельферные эстакады стали делать из сборных инвентарных металлоконструкций, изготовленных в заводских условиях; в эти конструкции также неоднократно вносились усовершенствования. Шахтные копры, например, стали сооружаться из чугунных тюбингов, конструкция которых являлась как бы продолжением шахтного ствола и возвышалась над поверхностью на 14—15 м. Вместо бункерных эстакад, где разгрузка вагонеток производилась вручную, стали применяться круговые механизированные опрокиды с автоматизацией подачи вагонеток от ствола к шахтным клетям. Позже опрокиды оснастили механизмами для очистки вагонеток от породы. Вместо сооружаемых на каждой шахте станционных тельферных эстакад, появились козловые краны грузоподъёмностью 10—15 тонн.
Способы проходки стволов продолжали совершенствоваться. Одним из новшеств можно назвать проходку шахтных стволов в неустойчивых породах с тиксотропной рубашкой. При этом способе, благодаря использованию грейфера для разработки породы в неустойчивых грунтах и заполнению шахтного ствола тиксотропной жидкостью (это удерживает стенки от обрушения) в забое исключается ручной труд. В качестве жидкости — пригруза используется раствор бентонитовой глины. Существенным преимуществом этого способа является отсутствие осадок поверхности, прилегающей к стволу: тиксотропная жидкость становится временной крепью. Вслед за разработкой породы, при помощи системы домкратов, опорой для которых служили металлические конструкции, укреплённые в воротнике — форшахте ствола, опускалась тюбинговая крепь. Наращивание крепи производилось сверху на ранее уложенные кольца. Проходка велась по принципу опускной крепи, трение которой о грунт исключалось, так как стенки ствола соприкасались с тиксотропным раствором. Проходка шахт этим способом резко уменьшила трудовые затраты и стоимость работ, а также значительно ускорила темпы.
Проходка перегонных тоннелей закрытым способом
Начиналась проходка перегонных тоннелей исключительно горным способом с разработкой породы по частям и с применением в большинстве забоев опёртого свода (бельгийский способ). В отдельных случаях при наличии слабых горных пород (особенно в нижней части сечения) применялись опорные стены (германский способ). Оба способа очень трудоёмки и требуют применения только ручной разработки породы. Но в 30-е годы у нас и не было иных механизмов кроме отбойных и бурильных пневматических молотков. Крепление выработок было исключительно деревянное. Разрабатывались они так: сначала проходили нижние штольни, потом верхние, с последующим раскрытием калотт и бетонированием сводов (при бельгийском способе).
Бетонирование сводов производилось вручную с подъёмом бетона в бадьях ручной перекидкой и трамбованием смеси в деревянных кружалах и опалубках. Погрузка тоже шла только вручную. Затем начинались гидроизоляционные работы с устройством железобетонной рубашки.
На одном из участков у Красных ворот, сооружавшемся горным способом, в выработках оказались водоносные неустойчивые породы. В связи с этим здесь, в двухпутном тоннеле, был использован кессонный способ проходки при горном способе работ. Около Каланчёвской (ныне Комсомольской площади) сооружение двухпутного тоннеля длиной 75 метров велось при помощи опускных кессонов. На их металлоконструкциях на поверхности были сооружены участки железобетонных отрезков тоннелей длиной по 25 м каждый (3 тоннеля). Для ускорения опускания кессонов под их «потолком» производилась подработка грунта по контуру кессонов, а когда кессон достигал слабых водонасыщенных пород, в него нагнетали сжатый воздух. Вода отжималась, и разработка породы продолжалась до тех пор, пока кессон не опускался до нужной отметки.
Кессонный способ был применён и на некоторых других участках первой очереди.
Первая проходка перегонных тоннелей со сборной железобетонной обделкой также была осуществлена под сжатым воздухом на участке «Проспект Маркса» — «Дзержинская». Здесь в одном из тоннелей проходка шла при помощи щита, приобретённого в Англии, а в параллельном тоннеле двигался вперёд первый отечественный щит. Внутри блоков сборной железобетонной обделки (состоявшей из 10 элементов) после предварительной гидроизоляции поверхности блоков сооружалась железобетонная рубашка.
Опыт, накопленный при освоении первой щитовой проходки, послужил основой для дальнейшего широкого применения этого метода на всех последующих очередях строительства. Так, например, все перегонные тоннели глубокого заложения на второй и третьей очередях сооружались исключительно щитами. Порода разрабатывалась буровзрывным способом, а в мягких породах (юрская глина, суглинки) вручную, отбойными молотками.
Основными породоуборочными механизмами были скреперные установки. Порода убиралась из зоны забоя скреперным ковшом и по металлическому желобу транспортировалась в вагонетки ёмкостью 0,75 м³.
На некоторых шахтах применялась комплексная механизация всех процессов сооружения тоннелей, позволившая впервые осуществить поточную организацию работ. Здесь были механизированы процессы работ в прищитовой зоне, устройство, вслед за проходкой, жёсткого основания под пути, гидроизоляция.
При сооружении перегонных тоннелей щитовая проходка, как правило, велась с предварительной проходкой передовых штолен, которые использовались для откатки, вентиляции, водоотвода и крепления в них блоков для скреперных установок. Монтаж обделки производился рычажными тюбингоукладчиками (эректорами), сболчивание — ручными гаечными ключами, гидроизоляция швов — асбоцементным шнуром в свинцовой оболочке при помощи пневматических чеканочных молотков, с последующим заполнением швов цементной замазкой. Все ранее установленные при проходке монтажные болты заменялись новыми с гидроизоляционными асбобитумными шайбами. Конструкция обделок состояла из тюбинговых чугунных колец Д-6,0 м при ширине кольца 0,75 м и весе обделки 9,5 тонны на 1 м тоннеля. В дальнейшем применялись тюбинги в 1,0 м шириной, вес их составлял около 7,4 тонны, а количество болтов уменьшилось с 169 до 139 штук.
Затем строители получили ещё более облегчённые тюбинги весом 5,4 тонны с уменьшением внешнего диаметра обделки до 5,5 м. В последнее время применяются тюбинги весом 4,8 т на 1 м тоннеля.
Наиболее тяжёлыми для проходки были участки перегонных тоннелей под Москвой-рекой и на отрезках трассы, соединявшихся с участками открытого способа, когда надо было пересекать слои неустойчивых обводнённых пород. Приток воды на подречных участках обычно составлял свыше 150—200 м³/час, а иногда доходил до 500 м³/час и даже больше. Тогда применялась предварительная цементация пород, через специально пробуренные скважины впереди и по контуру забоя.
Позже проходка перегонных тоннелей в устойчивых породах стала вестись без щитов с разработкой забоя на полное сечение буровзрывным способом, причём вместо огневого производилось групповое электровзрывание; бурились шпуры электробурами.
Откатка породы повсеместно была переведена на электровозную. Ёмкость вагонеток увеличилась до 1,5 м³. Погрузка породы велась при помощи породопогрузочных машин — вначале типа ПМЛ-3 и ПМЛ-5, а в дальнейшем и более производительных ОМ-510 и ППМ-4 м. За последние годы начато применение породопогрузочных машин ППН-1с.
Для монтажа обделок тоннелей стали применяться более совершенные тюбингоукладчики — на шагающем ходу и оснащённые защитой от взрыва. Для сболчивания появились пневматические сболчиватели.
При сооружении тоннелей в малообводнённых породах стала применяться обделка из сборного железобетона без устройства гидроизоляционной рубашки и с плоским лотком. Такой же плоский лоток, но в сочетании с чугунной обделкой, применён на многих участках — он полностью исключил работы по очистке лотка от породы и заменил устройство жёсткого основания под пути.
При проходке тоннелей в устойчивых породах на Мосметрострое был применён механизированный проходческий щит типа 105. Они достигли максимальной скорости проходки — 200 м в месяц — и сократили трудовые затраты в 3—4 раза.
В последние годы в окраинных районах города получило развитие строительство тоннелей мелкого заложения, значительно более экономичное. Частично тоннели стали сооружаться открытым способом, а на отдельных участках появились так называемые «вылетные линии», сооружаемые по поверхности земли между ограждениями.
Переход на мелкое заложение определил дальнейшую тенденцию и в сооружении перегонных тоннелей закрытым способом (так называемый «московский способ»), и в строительстве станций открытым способом, в котлованах.
В связи с этим изменилась вся технология проходки. Снова появились обычные проходческие щиты, но реконструированные с дополнительными горизонтальными рассекающими забой площадками, способствовавшими удержанию лба забоя в неустойчивых породах. Это позволило почти полностью отказаться от деревянного крепления и разработки забоя ручным инструментом. Щит при передвижке врезается в грунт, который ссыпается с площадок к лотку тоннеля, а оттуда убирается породопогрузочными машинами типа ППМ-4. При такой технологии работ скорости проходки резко возросли, достигнув в среднем 200—220, а максимально 430 метров в месяц.
В последние годы были применены новые проходческие агрегаты, специально приспособленные для песчаных пород — механизированные щиты типа ЩМ-17 и ТЩ-Б. При этом на первом из них впервые в неустойчивых грунтах была применена обделка, обжимаемая в породу, что значительно уменьшает осадки поверхности и исключает нагнетание за обделку. На щите ТЩВ была применена монолитно-прессованная бетонная обделка. Она позволила отказаться от нагнетания и чеканки швов; при этом соответственно уменьшились осадки поверхности. Снижение величины осадок позволяет в отдельных случаях избежать перекладки и переустройства городских подземных коммуникаций, которые часто являются серьёзным препятствием для работы тоннелестроителей. При проходке на мелком заложении, когда тоннели пересекают различного рода сооружения, тоже достигнут значительный прогресс.
Широко применяется проходка под действующими магистралями продавливанием щитовой крепью без нарушения движения на этих магистралях. На некоторых участках применялись также уникальные решения, как, например, при проходке под каналом им. Москвы, где в грунт дна канала были уложены секции из труб с подводкой к ним замораживающего раствора. В результате участок канала, находящийся непосредственно над тоннелем, был отлично проморожен и проходка под ним велась обычным щитом.
Таким образом общая тенденция, определяющая развитие техники на проходке перегонных тоннелей закрытым способом, направлена на механизированную проходку с применением облегчённой чугунной или сборной железобетонной обделки (с плоским лотком), с дальнейшим её обжатием в породу. На мелком заложении — с расширением применения сборной обжатой обделки, а также монолитно-прессованной —- всё это исключает осадки поверхности.
Открытый способ
В начальной стадии строительства метрополитена в Москве сооружение тоннелей открытым способом велось в котлованах с креплением их металлическими сваями и расстрелами. В некоторых случаях применялось металлическое шпунтовое крепление. На сильно застроенных участках, например, при сооружении тоннелей под старым Арбатом, применялся широко траншейный способ разработки грунта с подводкой стен и укреплением фундаментов зданий, прилегавших к трассе.
Возведение обделок, как правило, велось только из монолитного железобетона в деревянной опалубке. Гидроизоляция осуществлялась наружная, по поверхности шлакобетонных стенок (шуцвандов) из 3—4 слоёв гидроизола, рубероида и пергамина на горячей битумной мастике. Применялась и покровная изоляция по поверхностям лотковой части тоннеля (в последующем закрываемая слоем бетонной конструкции лотка), а также по готовому перекрытию тоннеля. Разработка грунта в котлованах производилась главным образом вручную, с использованием системы транспортёров и землеподъёмников (типа скипов), а так¬е в бадьях с опрокидывани¬м их в деревянные бункера. Потом начали широко применять экскаваторы с ёмкостью ковша от 0,5 до 1,0 м³, с погрузкой грунта в самосвалы (в первые годы у нас были только бортовые автомашины).
При возведении обделок бетон спускали по лоткам и транспортёрам, а также перекидками вручную.
Технология сооружения тоннелей открытым способом тоже менялась. Разработку грунта стали вести только экскаваторами (с бровки котлована или с его дна), которые тут же загружали автосамосвалы. Котлованы часто разрабатывались без крепления стен (с откосами).
При возведении обделок постепенно переходили на сборные конструкции. Сначала только для перекрытий и средних стен, а потом и для боковых стен и для лотка. Обделка собиралась монтажными кранами стрелового типа, грузоподъёмностью до 10 т, с омоноличиванием стыков. Гидроизоляция стала оклеенной — по готовой конструкции стен, перекрытия и лотка — с последующей защитой кирпичной стенкой и слоем гидроизоляции. Сейчас эта оклеечная гидроизоляция из 3—4 слоев гидроизола на горячем битуме заменена более прогрессивной и менее трудоёмкой. Новая гидроизоляция наносится в два слоя без битума, но с оплавлением пропановыми горелками.
Сооружение станций
Сооружение станций глубокого заложения в начальный период производилось горным многоштольневым способом. В верхней зоне сечения тоннелей обычно залегали довольно неустойчивые юрские глины, над которыми были напластования плывунных пород.
Конструкции обделок станций были монолитные, бетонные с внутренней оклеечной гидроизоляцией. Они состояли из трёх параллельных тоннелей, соединявшихся между собой проёмами с устройством мощных бетонных пилонов. На станциях «Охотный Ряд» (ныне «Проспект Маркса») и «Красные Ворота» (ныне «Лермонтовская») были сооружены все три параллельные тоннеля. При этом на станции «Красные Ворота» было высокое горное давление, что значительно осложняло работы. Это же обстоятельство вынудило соорудить две другие станции глубокого заложения — «Дзержинскую» и «Кировскую» — без среднего тоннеля; они были построены лишь недавно, после почти 40-летней эксплуатации этих станций. Станция «Библиотека имени Ленина» сооружалась односводчатой с обделкой свода из бутовой кладки и с возведением её многоштольневым способом.
На строительстве первой очереди метрополитена сооружение станций горным способом было ограничено, так как в то время наша отечественная техника подземного строительства не располагала необходимыми для этого механизмами. И всё же строительство станций, где применялся горный способ, велось быстрыми темпами; их построили за 2—2,5 года. Правда, работало на них одновременно до полутора-двух тысяч человек.
Все станции, сооружавшиеся на второй очереди и позже, возводились уже с применением сборной чугунной обделки. Отечественная промышленность в очень сжатые сроки освоила изготовление чугунных тюбингов.
Инженерно-геологические условия при сооружении станций в большинстве случаев были крайне неблагоприятными. Однако, несмотря на это, сооружение станций велось быстрыми темпами. В период освоения чугунных сборных обделок все станции строились с помощью проходческих станционных щитов Д-9,5 м с обделкой из колец шириной 0,6 м. В устойчивых породах производились буровзрывные работы. Порода убиралась при помощи скреперных установок с погрузкой в вагонетки ёмкостью 0,75 м³. Все станции сооружались с передовыми штольнями, в лотке которых были забетонированы рельсы, служившие направляющими для проходческих щитов. Особенно тяжёлые условия проходки возникли при сооружении станций «Динамо» и «Площадь Революции». Там сводовая часть залегала в юрских глинах с большим притоком воды. На станции «Площадь Революции», например, пришлось вести проходку с применением кессонного способа и частично в сочетании с замораживанием грунтов через штольни, заложенные над сводом. А на станции «Динамо» с поверхности замораживали сводовую часть по всей длине станции. Станция «Маяковская» тоже сооружалась с замораживанием грунтов в своде.
Конструкция обделок всех станций (кроме «Маяковской») была одинаковой — пилонного типа с 10—12 проходами с каждой стороны. Пилоны возводились путём замены в них породы на бетон. Технология возведения станционных обделок предусматривала первоначальное возведение обычных чугунных тюбингов с последующей их заменой на специальные рамные для обрамления проходов и возведения в них железобетонной рубашки. На станции «Маяковская» сооружалась колонная конструкция, исключавшая устройство проходов с пилонами. Там начали с двух путевых тоннелей, в которых вслед за проходкой устанавливались стальные колонны с прогонами. Затем начиналась разработка сводовой части среднего зала с установкой тюбингов свода и уж после этого разрабатывалось ядро и бетонировался распорный лотковый свод. Для проходки сводовой части тоннеля был применён тогда полущит с тюбингоукладчиком, спуск породы осуществлялся в боковые тоннели по наклонным лоткам. Транспортёры подавали породу в опрокидные вагонетки мкостью 0,75 м³.
По мере освоения техники сооружения станций, в более устойчивых породах сооружение средних тоннелей велось без щитов, горным способом, с разработкой породы на полное сечение или с опережающей калоттой на временном металлическом или деревянном креплении. Так, например, даже станция «Университет», сооружавшаяся в песках, строилась горным способом с применением пилот-тоннеля.
Следует учесть, что щитовая проходка станций требовала предварительного сооружения монтажных и демонтажных камер для щитов. Проходка этих камер, с возведением в них бетонных обделок, вызывала большие трудности; зачастую необходимость разработки породы значительно выше проектного положения свода приводила к усилению горного давления. Помимо того, возведение этих камер и работы в них по монтажу и демонтажу станционных щитов отнимали много времени. А протяжённость щитовой проходки была невелика — в пределах 130 м.
Позже конструкция обделки пилонных станций была усовершенствована: длину колец увеличили до 0,75 м, вес их облегчили, диаметр уменьшили до 8,5 м. При этом тюбинговую обделку возводили одновременно с установкой обрамления проёмов, конструкция которых тоже была облегчена и изменена в связи с увеличением размера тюбингов. Порода из пилона не вынималась, а оставлялась в целике. Одновременно с разработкой грунта в проходе монтировалась его обделка; по контуру проёма устанавливалась заранее армированная металлическая гидроизоляция из стальных листов, которая являлась одновременно стальной арматурой конструкции. Ширина проёмов была несколько увеличена, а размер пилонов уменьшен (с 3,75 м до 3,0 и 2,25 м). Конструкции станций отличались одна от другой. Так, например, на станции «Семёновская» вместо пилонов установлены металлические конструкции парных колонн. На станции «Павелецкая» применена колонная конструкция, аналогичная конструкции станции «Маяковская». Строительство «Павелецкой» заканчивалось в годы войны. Из-за отсутствия конструкций колонн и прогонов, оставшихся на временно оккупированной территории, станция первоначально была введена в эксплуатацию только с двумя путевыми тоннелями без среднего зала. Впоследствии произвели реконструкцию станции, установили колонны по всей длине и соорудили средний зал. Всё было сделано не прерывая движения поездов.
Оригинальной была конструкция станции «Курская»-кольцевая. Там применили другую обделку колонного типа. Колонны при сближенных тоннелях сделали без сооружения пилонов и проходов. Уникальна по объёму станция «Комсомольская»-кольцевая. Её путевые тоннели Д-9,50 м сооружались щитами, а средняя часть, имея свод Д-11,5, разрабатывалась буровзрывным способом с погрузкой породы экскаватором. В девятой пятилетке сооружена спаренная станция колонного типа «Площадь Ногина» (фактически две станции). Особенностью её конструкции являются металлические колонны, которые как и перемычки между ними, возводились одновременно с проходкой путевых тоннелей. Уже после этого приступали к разработке средней части станции с одновременным монтажом в ней перемычек. Характерно в этой конструкции использование для неё тюбингов перемычек пилонных станций, что позволило ограничиться изготовлением только стальных сварных конструкций колонн. Сейчас эта конструкция станции усовершенствована и воплощается на строящихся станциях «Пушкинская» и «Кузнецкий Мост». Средний свод поднят на 1,5 м, а расстояния между колоннами увеличены до 5,25 м. При монтаже обделки этих станций широко применялись тюбингоукладчики, усовершенствованные путём устройства механизма «шагания» для их передвижения и усиления конструкции при монтаже колонн. При проходке станционных тоннелей — она велась уже без передовых штолен — погрузка породы в вагонетки была механизирована с помощью специальных механических поперечных погрузчиков, оснащённых металлическими скребковыми лентами от питателей бункерных эстакад, которые в свою очередь осуществляли передачу породы с забоя к центру тоннеля. Позже погрузка породы велась породопогрузочными ковшевыми машинами ПМЛ-5 и ППМ-4 м, а в последнее время и ПНБ-3к (с загребающими лапами). Иногда в тоннельном забое ставились две машины. После завершения сооружения основных конструкций станций поверхность тюбингов первоначально заполнялась бетоном с предварительной чеканкой швов свинцовым шпуром. Однако полной водонепроницаемости обделки при этом достичь не удавалось, в связи с чем было начато применение железобетонных внутренних водозащитных оболочек—зонтов. Вначале эти конструкции были монолитными и бетонировались на месте работ. Потом стали делать асбоцементные сборные зонты, составленные из отдельных плит заводского изготовления. Эти зонты крепили к тюбингам металлическими стержнями и болтами. В некоторых случаях применялись зонты, не требовавшие последующей штукатурки и окраски, как например, зонты с отфактурованной поверхностью, покрытой полихлорвиниловой краской на станции «Спортивная», или зонт из двух элементов, состоящих из стеклопласта на станции «Тургеневская».
На первой очереди внутренняя конструкция станций (платформы, путевые стены, лотки и т. д.) выполнялась только в монолитном бетоне с бетонированием в деревянной опалубке. Позже был осуществлен переход на полносборные конструкции из деталей заводского изготовления для пассажирских платформ, путевых стен и пустотных блоков для кабельных сетей. На некоторых станциях в проёмах были применены защитные стенки из асбоцементных или тонких железобетонных плит. В лотковой и боковых частях тюбинговых обделок уже в последние годы начато применение сборных железобетонных блоков с плоской поверхностью из чугунных плит, исключающих бетонирование ячеек тюбингов с их предварительной очисткой. При архитектурно-отделочных работах на станциях глубокого заложения начали делать крепление мраморных плит «на относе», без заливки раствором, что позволило значительно увеличить пространство проходов на станциях (например, на станции «Октябрьская»-кольцевая).
Сооружение станций мелкого заложения осуществлялось обычно в котлованах со свайным креплением стен. Конструкция обделки станции состояла первоначально из монолитного железобетона и возводилась после предварительного осушения дна котлована и устройства гидроизоляции из 4-х слоёв рубероида и пергамина; их приклеивали горячей битумной мастикой к бетонному слою лотка, уложенному по дну котлована. Как правило, станции имели два ряда колонн, и лишь немногие («Красносельская», «Сокол») сооружались с одним рядом колонн по центру, а на станции «Аэропорт» вообще нет колонн. Конструкция перекрытий станций выполнялась в виде неразрезных балок. На некоторых станциях были применены «грибовидные» конструкции надколонной части («Сокол», «Автозаводская», «Кропоткинская»).
При сооружении станций в сильно обводнённых грунтах осуществлялось предварительное водопонижение, на некоторых из них применялось сплошное металлическое шпунтовое ограждение с открытым водоотливом («Комсомольская», «Киевская») и замораживание грунтов за стенками котлована («Киевская»). Разработка грунта велась также как и в сооружаемых перегонных тоннелях. Потом было начато применение экскаваторов. Сейчас экскаваторы используются повсеместно. При разработке грунта на станции «Измайловский парк» была применена гидромеханизация.
Наряду с обычного типа колонными станциями из монолитного железобетона с плоским перекрытием сооружалась однопролётная станция «Аэропорт», решённая конструктивно как неразрезная рама, а затем архитектурно оформленная в виде свода. Станция «Измайловский парк» предназначалась для обслуживания проектируемого спортивного комплекса со стадионом. Поэтому на ней три пути и две пассажирские платформы с двумя рядами колонн и шириной всей станции, увеличенной почти на 30 м.
В военные и первые послевоенные годы строительство линий мелкого заложения было ограничено, и новое развитие они получили в 1956 году, после начала осуществления обширной программы жилищного строительства в периферийных районах Москвы. С этого периода широкое распространение получили сборные железобетонные конструкции станций, строящихся открытым способом; сооружение их велось по одному типовому проекту трёхпролетной схемы с двумя рядами колонн при ширине пассажирской платформы 20 м. Но и этот тип станции со временем был несколько усовершенствован: укрупнены некоторые детали весом до 17 т, расстояние между колоннами в продольном направлении увеличилось до 6—8 м. Некоторые мало загруженные пассажиропотоками станции сооружались с шириной платформы, уменьшенной до 8 м. При сооружении станций из сборного железобетона видоизменилась гидроизоляция конструкций, которая производилась по готовым стенам и перекрытию. Есть станции, которые, как исключение, сооружались с частичным применением монолитного железобетона (например, «Ленинский проспект»), а одна из них — «Ленинские горы» — была размещена в конструкции арочного автодорожного моста через Москву-реку.
Техника монтажа колонных станций открытым способом в настоящее время осуществляется с применением крупногабаритных козловых кранов типа ККТС-20 с пролётом 40 м и грузоподъёмностью 20 т — они заменили ранее использовавшиеся 10—12-тонные. Все внутренние конструкции станций (платформенные стены, пассажирские платформы, лестницы) выполняются только в сборном железобетоне. Гидроизоляционные работы (как и на перегонных тоннелях) ведутся с использованием нового материала — гидростеклоизола. Для отделочных работ находят применение и такие новые материалы, как ситалл, пластики и т. п.
Общее направление дальнейшего развития техники при сооружении станций мелкого заложения это, во-первых, переход на большее разнообразие их конструктивных решений, например, однопролётные с плоским или односводчатым перекрытием всего зала, где под одной общей конструкцией по длине станции размещаются все служебные и вспомогательные сооружения. Во-вторых, применение более укрупнённых элементов из сборного железобетона. При конструировании обделок станций должна быть учтена возможность передвижения по станции проходческих механизированных агрегатов, сооружающих перегонные тоннели закрытым способом. Надо максимально применять индустриальные конструктивные детали и панели, исключающие ручной труд на гидроизоляционных и отделочных работах, максимально использовать отфактурованные в заводских условиях элементы.
Эскалаторные тоннели
Сооружение эскалаторных тоннелей в начальный период строительства метрополитена было наиболее сложной инженерной задачей. Опыта возведения подобных сооружений у нас не было. Сложные напластования грунтов, характерной особенностью которых являлись плывунные породы, потребовали при сооружении наклонных тоннелей применять способ замораживания. На первом участке работ у станции «Красные Ворота» было применено импортное холодильное оборудование, купленное у одной из немецких фирм, которая производила замораживание грунтов при проходке калийных шахт на Урале. Позже на всех остальных участках работ применялось отечественное оборудование, оснащённое типовыми аммиачными установками, использовавшимися в холодильной промышленности. Бурение наклонных скважин также производилось с помощью отечественной буровой техники. Сегодня способ замораживания служит для сооружения всех эскалаторных тоннелей метрополитена.
Разработка породы в эскалаторных тоннелях велась обычно вручную, отбойными молотками, затем было начато применение (весьма ограниченное) буровзрывных работ.
Обделка всех эскалаторных тоннелей осуществляется из чугунных тюбингов. Начали с Д-8,2 м (для трёх лент эскалаторов), потом дошли до Д-11,5 м (для 4 лент) — на станциях «Комсомольская» и «Киевская». Ширина колец в обеих случаях составляла 0,75 м. Монтаж обделки сначала производился при помощи лебёдок с приспособлением из дуговых направляющих по её контуру. Затем были применены механические тюбингоукладчики рычажного типа (эректор), специально сконструированные для работ в наклонных тоннелях. Разработка породы в замороженной зоне велась уступным способом с погрузкой её в скип ёмкостью 1,5—2 м³. Иногда проходка шла с предварительно пройденной передовой штольней.
В дальнейшем габарит обделки эскалаторных тоннелей был уменьшен до 7,5 м для 3 лент и 9,5 м для 4 лент. Соответственно была изменена и конструкция механизмов эскалаторов, а также и конструкция обделки тоннеля. Для габарита обделки Д-7,5 м были применены кольца шириной 1 м, для обделки Д-9,5 м использовалась типовая конструкция станционных тоннелей.
На всех эскалаторных тоннелях первого участка кольцевой линии, а также на соединительных тоннелях между пересадочными станциями («Павелецкая», «Курская», «Комсомольская», «Проспект Маркса») были впервые применены тюбинговые кольца из необработанных элементов, то есть без механической острожки их по боковым поверхностям и без сверления боковых отверстий. Технология изготовления чугунных тюбингов без обработки была освоена в литейном цехе Автозавода им. Лихачёва. Быстро реализованное решение применить тюбинги без механической обработки позволило осуществить в установленный срок сооружение всех шести эскалаторных тоннелей первого участка кольцевой линии — от станции «Курская» до «Парка культуры». Гидроизоляция швов обделок эскалаторных тоннелей производилась по всем соприкасающимся между собой плоскостям тюбингов, укладывались свинцовые прокладки, на каждый болт надевались свинцовые втулки и свинцовые шайбы. Потом гидроизоляцию эскалаторных тоннелей начали делать как и в обычной тюбинговой тоннельной обделке — с чеканкой швов расширяющимся цементом (один раз до размораживания пород и вторично после оттаивания поверхности тюбингов). Тюбинги эскалаторных тоннелей на первых очередях строительства закрывались водозащитными зонтами из тонкой листовой стали. Зонты покрывали антикоррозийным лаком. В дальнейшем были применены асбоцементные зонты. Их покрывали слоем штукатурки, а затем красили. Сейчас на эскалаторных тоннелях применяются новые конструкции из сборных дюралюминиевых пластин. Монтаж этих пластин происходит в предельно сжатые сроки (один — полтора месяца); пластины исключают отделочные работы (штукатурка и окраска).
Опорные конструкции, поддерживающие фермы эскалаторов, на первых очередях делались из монолитного железобетона. Теперь это заменено сборной конструкцией с последующим её омоноличиванием.
В исключительных случаях проходка эскалаторных тоннелей в сухих грунтах велась без замораживания, с разработкой грунта на полное сечение уступами (на станциях «Арбатская», «Университет»). Одним из сложных конструктивных элементов эскалаторных тоннелей являлись сопряжения их с конструкциями станционных тоннелей и верхних вестибюлей. На первых очередях строительства эти конструкции выполнялись в монолитном железобетоне с устройством наружной оклеечной гидроизоляции. Потом были применены специальные чугунные конструкции («веерная часть»), состоящие из большого количества разнообразных элементов, соединявшихся на болтах как между собой, так и с кольцами эскалаторного и станционных тоннелей. Но от этой сложной и дорогостоящей конструкции вскоре отказались и на сопряжениях начали применять металлические армированные листы, соединявшиеся между собой в тоннеле с помощью сварки. Свободное пространство, которое оставалось за листами, заполнялось бетоном.
Теперь, когда метро наше проверено временем, явственно видишь, какое огромное значение имела всеобщая борьба метростроевцев за качество, за долговечность, за красоту метро. К этому и сегодня призывает нас Обращение Центрального Комитета КПСС к партии, к советскому народу.