Как да построим тунел под река. От кирка до диамантена бормашина: как се полагат тунелите на метрото. Инженерни системи в тунели

В началото на 20 век, поради увеличаването на автомобилния, железопътния и други видове транспорт, възниква въпросът за намаляване на трафика и създаване на допълнителни транспортни възли. По това време започва интензивно строителство на транспортни тунели: метрото в Москва, Санкт Петербург, Нижни Новгород и много малки земи, подземни конструкции.

Технология за изграждане на транспортни тунели

Тунелите са най-сложният тип пътна конструкция. За реализирането на проекта са необходими геолози, геодезисти, проектанти, скъпа техника и оборудване, квалифицирани работници.

Изборът на метод на строителство, дълбочина, дължина зависи от климатичните, топографските и геоложките условия на района. Подземният път може да пресече всякакви трудни участъци от маршрута. Тунелите минават през непреодолими теренни препятствия, под вода, където мостовете биха пречили на навигацията, под градски сгради (метрополитен), в скалисти почви.

Изграждането на транспортни тунели се извършва по открит и затворен метод. Понякога двата метода се комбинират.

Отворен път

Този метод се използва за плитки тунели на дълбочина 10-15 м. Той е по-евтин и по-малко трудоемък от затворения метод. Технологията включва изкопаване на яма, укрепване на стените и засипване. В допълнение към основните строителни дейности е необходимо също така да се преместят съществуващите инсталации и да се укрепи почвата над тунела.

Има няколко често срещани метода. Те включват:

Ямков метод.Най-малко трудоемкият метод, който осигурява най-благоприятните условия за втвърдяване на бетона и полагане на хидроизолация. Съгласно технологията се изкопава яма по цялата дължина на тунела, а по дъното на ямата се забиват пилоти на стъпки от 1-2 m. Стените на ямата се оставят под ъгъл на естествен покой без закрепване (ако теренът позволява) или се укрепват вертикално с временна опора. Облицовката се издига по стандартния начин, след което цялата конструкция се покрива с пръст. Възможност за полагане в готов вид монолитни конструкциипо цялата дължина на тунела. Методът е използван при строителството на метрото в Берлин, поради което понякога го наричат "Берлин".
Метод на щита.При изграждане на тунел се използва подвижен щит с и без механизми за изкопаване на почвата. В последния случай разработването се извършва ръчно, а оборудването служи като работно скеле и подвижна опора. Механизмът най-често е цилиндрично тяло, под чиято защита се извършва работа. Формата на щита съответства на бъдещото напречно сечение на тунела.
Окопен метод.Състои се от прокопаване на тунел на части. За вертикални стени се използва методът „стена в почвата“. Същността му се състои в това, че преди да започне работа, по периметъра на бъдещата подземна структура се пробиват малки траншеи с ширина 0,4-1 m и до водопровода. Празнините в окопите са запълнени с глинен разтвор, който укрепва стените. По време на изграждането на опора глинестият разтвор се заменя с монолитни или сглобяеми стоманобетонни конструкции.

В случай на силно напоени почви, напукани скалисти почви, песъчливо-глинести почви и други нестабилни геоложки условия се използва специално укрепване на почвата. Укрепването включва: понижаване на водата, замръзване на почвата, циментиране на скали, химическа консолидация, метод със сгъстен въздух и др.

Затворен метод

Затвореният метод е по-трудоемък и опасен. С този метод сондажите се извършват на дълбочина 20 m, ако е невъзможно да се извърши работа отворен метод- при плитки наноси проникванията са 10-15 m. Строителството се извършва едновременно на няколко участъка от бъдещия изкоп, което ускорява въвеждането в експлоатация. Разработването на почвата и облицовката се извършват от краищата на всеки ствол, докато се срещнат със съседни стволове, т.е. преди разбиване на отделни секции.

Методът включва създаване на изкоп - изкуствена празнина в земята, укрепване на стените с роспани (напречна греда, свързваща рамките) и хидроизолационни работи. След полагането на тунела вътрешните му стени са облицовани с чугун, стомана или подсилени със стоманобетон или бетон.

За извършване на тунелни работи, в зависимост от размера на тунела и инженерните условия, се използват различни методи:

Метод на щита.Според технологията се използва мобилен щит от механизиран или немеханизиран тип изкоп. Немеханизираният метод е по-малко продуктивен и се използва в тунели с дължина до 1-1,5 km.

В процеса на подреждане на подземна конструкция се извършва механично изкопаване, изкопаната почва пада върху ротор с фрези, след това върху конвейер и се транспортира до колички. Скоростта на механизирания изкоп е до 1200 м на месец. В агресивни и нестабилни среди се използват щитове с активни натоварвания. По време на работа облицовката на тунела се укрепва. Това може да стане чрез подаване на бетон, сгъстен въздух или уплътняване на почвата. Създава се активно натоварване в зоната около сондажа.

справка.Първият тунелен щит е проектиран през 1825 г. по време на строителството на метрото под Темза. Създаден е от Марк Брунел, когато той наблюдава корабен червей. Изобретателят забеляза, че главата на червея е покрита с черупка. С помощта на назъбена челюст той проби в дървото. Докато червеят навлизаше по-дълбоко, оставяше след себе си защитен слой вар по стените на прохода.

Метод на твърдо клане.Изкопаването на почвата се извършва незабавно до пълното напречно сечение на тунела, към стените се закрепват дървено-метални закрепвания за временна защита, докато се изгражда обшивката на тунела.
Планински метод, базиран на последователно изкопаване на почвата на части с монтаж на дървени крепежни елементи. Облицовката на тунела също е изградена под защитата на крепежните елементи.

В зависимост от съществуващата почвена скала се избира една или друга технология.

Методи за изграждане на транспортни тунели за устойчиви скалисти и средно твърди почви:

Минен метод с използване на сондажно-взривна технология.Лицето е пробито с взривни отвори, съдържащи експлозиви. След експлозията разрушената скала се транспортира на повърхността. Монтира се временна опора, върху която се полага слой от стоманена арка и стоманобетон или бетонна облицовка.
Комбиниран метод.Различава се по начина на развитие на почвата. Изкопът се извършва частично със специални комбайни с различни видовеножове за трошене.
Нов австрийски метод.Най-икономичният и широко разпространен метод, характеризиращ се с нисък разход на материали. Той е широко приложим за местни градски тунели. След създаването на проникването започва работа с формирането на временна опора върху съседната почвена маса: укрепване с анкери в шахматен ред, армировка. Основното натоварване се поема от почвената маса. В този случай постоянната облицовка (нанасяне на вътрешен слой бетон чрез пръскане с дебелина 10-35 cm и нанасяне на външен слой бетон с дебелина 5-15 cm) може да започне на значително разстояние от лицето, след като временната опора се изчерпи . Бетонните работи се извършват незабавно по цялото напречно сечение на тунела.

В слабо напоени, агресивни среди е приложимо:

Метод на щита с помощта на тежест в областта на лицето.
Използване на сгъстен въздух, замразяване, бетониране на почвата, изпомпване на подземни води в зоната на изкопа.

За нестабилни, склонни към надигане, силно напукани почви се използва следното:

Панелен метод с използване на механизирано разтоварване на почвата.
Нов австрийски метод с използване на гъвкава арка.

В планините най-разпространеният метод за добив е използването на сондажни и взривни операции и тунелни машини в щитове. Използват се подводни, спускаеми или щитови секции. В рамките на града най-приемливият отворен метод. При нестандартни условия се използва методът за натискане на проникването, фиксиране с химически реагенти или понижаване на вода, замразяване на почвата.

Облицовката на пътните транспортни тунели е изработена от метал (чугун, стомана) или монолит (стоманобетон, бетон). Сводести очертания - най-често се изпълняват от торкрет бетон или бетониране в кофраж. Кръглите облицовки се съединяват от отделни метални или стоманобетонни елементи с оребрено или плътно напречно сечение. Правоъгълните облицовки са изградени под формата на рамкови конструкции от сглобяем или монолитен стоманобетон. При надземните тунели на мястото на началния и крайния портал се монтират ограждащи и носещи подпорни стени, като се проектират архитектурно. Подводните пътни и градски тунели в повечето случаи са проектирани под формата на рампови конструкции с променлива височина.

Характеристики на транспортните тунели

Основен спецификациитранспортни тунели:

размер на надлъжен профил, дължина;
брой ленти (2,3, 4, 7, 6, 8);
ъгъл на наклон (от 3 до 40‰, изключително рядко до 60‰);
форма на напречното сечение на прохода (кръгла, сводеста, правоъгълна);
траектория на движение по обекта (права, крива с минимален радиус на кривина 250-400m);
дълбочина на поява (плитки до 10m, дълбоки над 10-12m).

Размерът и формата се избират в съответствие с GOST 24451-80, като се вземат предвид използваните механизми, разположението на работните устройства и близостта на сградите.

Инженерни системи в тунели

Всеки тунел е проектиран с инженерни системи за непрекъсната и безопасна работа. Това:

захранваща и смукателна вентилация, отстраняване на дим;
газов анализатор;
електрическо осветление; управление на електрическо осветление;
противопожарна защита;
дренажна помпена станция за отвеждане на водата;
система за размразяване;
система за сигурност и управление на трафика;
обмен на данни чрез оптичен кабел от контролера до контролния център.

Съвременните системи са проектирани да бъдат автоматизирани. Могат да се управляват дистанционно и ръчно.

Освен това, съгласно правилата за безопасност, в стените на тунелите са изградени ниши за противопожарни средства, аларми, електрически табла и на всеки 100 м са направени аварийни изходи.

справка.Въздухообменът на тунелите достига няколко хиляди m3 в секунда. Например в пътния тунел Gotthard въздушният поток е 2150 m3/sec, което се равнява на 1850 автомобила, пресичащи тунела на час.

Най-дългите и дълбоки тунели

Най-дългият тунел в света е акведуктът Делауеър, който се намира в щата Ню Йорк, САЩ и е построен през 1945 г. Дължината му е 137 000 м. Това е основният водоснабдителен тунел на щата, който е пробит през скални образувания .

Тунел Готард, Швейцария (57 091 м) – най-дългият тунел за автомобилен транспорт в света. От северния край се излиза при село Ерстфелд, а южният изход се намира при село Бодьо. Благодарение на новата транспортна линия времето за пътуване от Цюрих до Милано е намалено с 1 час. Състои се от 2 успоредни линии за двупосочно движение, свързани с галерии. Отворен през 2016 г

Най-дългото метро в света е Гуанджоу, построено в Китай през 2010 г. Дължината му е 60 400 m.

В Русия най-дългият подземен път е Московското метро. Дължината му е 37 800 м. Считано е за най-дългото метро в света от 1978 до 1984 г., от 1990 до 1995 г.

Пътният тунел Eiksund се смята за най-дълбокия в света. Той минава по дъното на Storfjord в норвежката провинция Møre og Romsdal, свързвайки градовете Eiksund и Rjanes.Тунелът е с дълбочина 287 m.

Как се полагат тунелите на метрото. аслан написано на 25 септември 2018 г

Традиционно тунелопробивните машини носят женски имена. Този обичай се появи с леката ръка на Ричард Ловат, основателят на световноизвестната компания LOVAT. Той решава щитовете на компанията му да носят женски имена в чест на покровителката на подземния добив Света Варвара. И днес тежката мъжка работа в метрото се извършва от „Алана“, „Алмира“, „Анастасия“, „Наталия“, „Клавдия“, „Олга“, „Ева“, „Светлана“, „Виктория“, „Полина“. “ и други „ дами.

Средно разстоянието между станциите е 2-2,5 километра. Влакът ги минава за три минути, а тунелопробивният комплекс преодолява 12 метра за 24 часа. Ходете 350 метра на месец по време на строителството на тунел - добър показател. Въпреки трудните геоложки условия, някои „дами“ се справят по-бързо. Например „Татяна“ покри повече от 2,8 километра коловоз няколко месеца предсрочно, свързвайки станциите „Очаково“ и „Мичурински проспект“ с десен тунел.

Панелът се доставя на строителната площадка на части и се сглобява на място в специална яма, която строителите наричат монтажна камера. Размерът му не е по-малък футболно игрище- 60 на 70 метра. Това ще бъде началото на нов тунел. Автомобилът ще завърши пътя си в същата камера, но с друго име - разкомплектоване. Там той ще бъде демонтиран и закаран за изграждането на нов тунел.

Дължината на червеобразния щит може да достигне 100 метра. Главната част е режещият механизъм, наречен ротор. Има специални резци. Те буквално се впиват в скалата, проправяйки пътя. Непосредствено зад ротора има задвижване, което управлява режещия механизъм.

Щитът трябва да има затворен контейнер за циментов разтвор, който запълва кухините между тръбите (елемент на сглобяемо закрепване на подземни конструкции (минни шахти, тунели и др.)) и почвата. И също така - камера за кесон, крикове, кабина на оператора на тунелен комплекс и дори стая за почивка на строители. Последното също не е излишно, защото работата върви денонощно. Работниците работят на три смени; Един панел се обслужва от около 30 души на ден.

Комплексът проправя пътя с помощта на високоточна навигационна електроника. Операторът на щита постоянно проверява координатите на маршрута, тъй като тунелният комплекс може да се отклони от зададените параметри с не повече от осем милиметра. За всеки механизъм се прави график, за да се знае къде завършва разкопките и кога преминава към следващия етап.

Бъдещото пространство на тунела е оформено от тръби - бетонни блокове. Когато е готов, строителите полагат релсите и свързват инсталациите. Къде се поставя почвата? Той отива в специални джобове на щита, оттам по конвейер в колички, движещи се по временни релси, и след това на повърхността. Количките транспортират почвата и доставят необходимите части, като например тръби. Почвата не остава дълго на строителната площадка, тя се изпраща на специални депа. Един щит изисква 30 камиона на ден за отстраняване на почвата.

Понякога строителите на метрото трябва да импровизират. Причината най-често е липсата на свободни терени за строителство. Например в Москва, когато строяха станция Деловой център на жълтата линия, колата беше монтирана на площ, не по-голяма от училищен физкултурен салон. Щитът трябваше да бъде построен под земята, спускайки пръстен след пръстен.

И на площадката на Петровски парк имаше много малко време за сглобяване на механизма. Обикновено монтирането на щита отнема месец-два, а за да се сглоби по-бързо, тежащата около 150 тона челна част не е разглобявана, а е спусната изцяло на дълбочина 28 метра. За целта на ръба на ямата е монтиран 450-500-тонен кран. Експертите направиха много изчисления, за да се уверят, че няма да срути фундаментната яма.

Московските строители също имат свои изобретения. Те бяха първите в света, които изградиха тунели под ескалатори с помощта на щитове. Ноу-хауто е приложено на гара Марина Роща на светлозелената линия. Тази практика не се е разпространила в чужбина, тъй като в Европа гарите се строят предимно на малка дълбочина, а тунелите за ескалатори се копаят ръчно.

Щитът Lily работи за двама души - изгражда тунел за два пътя едновременно. Теглото й надхвърля 1600 тона, обиколката на талията й е повече от 10 метра, а височината й е 66 метра. Един такъв механизиран тунелопробивен комплекс, или щит, както го наричат строителите, може да замени два шестметрови.Основното му предимство е скоростта. Ако стандартен шестметров щит покрива около 250 линейни метра на месец, тогава „Лили“ - 350-400.

Гигантът Лили е необходим за изграждане на двурелсови тунели. Влаковете в тях пътуват един срещу друг. Ако на обикновена гара релсите се простират от двете страни на една платформа, тогава на новите коловози в две посоки те ще се движат в средата на залата, а две платформи ще бъдат разположени отстрани. Затова се наричат двупистови.

Основното предимство на двурелсовия тунел е, че се използва един 10-метров гигантски щит, а не два шестметрови. Този метод на строителство също така намалява броя на работниците на строителната площадка: два тунела изискват 200 работници, а един изисква 130. Тази технология намалява разходите с около 30 процента.

Днес машините работят десетки пъти по-бързо. Тунелите са положени от ултрамодерни немски щитове Herrenknecht, канадски LOVAT и американски Robbins. Между другото, новата „Лили“, чието създаване отне почти година, също е немска, както и „Анастасия“ и „Алмира“. Донесена е от Германия през април.

Етапи на изграждане на метрото:

Избор на място

На първо място, метрото се полага в отдалечени райони на столицата. Това отчита колко хора живеят там и колко жилища ще бъдат построени в бъдеще, както и дали има такива индустриални предприятия, бизнес клъстери и големи офис центрове, където хората идват на работа всеки ден. Изборът на място за нова станция също се влияе от фактори като населението на съседните райони и дори района на Москва. Често те решават да построят гара там, където движението на автомобили е най-натоварено.

Инженерно проучване

На този етап информацията, необходима за по-нататъшното развитие на предпроектното проучване на проекта и работна документацияза конструкция. Част инженерни проучванияза изграждането на метрото трябва да бъдат включени геоложки, геодезически, екологични и други видове проучвания, ако е необходимо.

Дизайн

На този етап се определят дълбочината, видовете конструкции и начинът на прокопаване на подземни тунели и а проектно-сметна документация. Просто казано, дизайнерите определят оптималния „маршрут“ на подземния път и местоположението на станцията.

Проектът се изготвя по такъв начин, че строителството да не уврежда архитектурни паметници, сгради на повърхността, паркове и обществени градини и в същото време да струва бюджета възможно най-малко. Ако маршрутът на тунела минава близо до вече съществуващи съоръжения, след което, ако е необходимо, се разработват методи за инженерна защита на тези конструкции от шум, вибрации и блуждаещи токове, възникващи по време на изграждането и експлоатацията на метролиниите.

Строителство

Кои обекти са разположени на повърхността, основно определя колко дълбоко ще бъде новата станция. Под уличните магистрали метрото може да се „скрие“ на много малка дълбочина - по-малко от 20 метра. Това е най-икономичният вариант и се избира за повечето нови станции. Ако отгоре - жилищни сгради, тогава ще трябва да "слезете" по-дълбоко.

Има затворен метод на строителство, без отваряне на повърхността, и отворен метод, при който тунелите и станциите се изграждат съответно в изкопани окопи и ями и след това се покриват с пръст.

Затвореният метод се използва при изграждането на линии Дълбок, плитките станции се изграждат предимно по открит начин.

Изграждането на „дълбоко“ метро започва с полагането на минна шахта за клетка (асансьор), която ще доставя метростроителни работници и необходимото оборудване „за работно място" Платформата, която се простира около багажника, може да се сравни с огромно стълбище. Тук започва тунелирането. На същия стенд след сондиране всеки ден на повърхността се изнасят десетки тонове почва.

Колкото по-дълбока е станцията, толкова по-скъпа е тя и толкова повече ресурси изисква. През 2011 г. в Москва беше решено повечето нови станции да бъдат построени по открити методи. Достатъчно е да се изкопае яма, да се монтират бетонни конструкции, да се насипе и да се полагат пътеки вътре в получения коридор. Това е не само по-евтино, но и много по-бързо от изграждането на дълбоки станции.

Пробиването и укрепването на тунелите се извършва с чугунени тръби или водоустойчиви стоманобетонни облицовъчни блокове.

Монтаж на ескалатори

Успоредно с изграждането на тунела се изграждат самата станция и преходната система, след това се полагат комуникации в метрото и се монтират ескалатори.

В дълбоките метростанции ескалаторите са монтирани в дълги наклонени тунели - изходи. Голямата дължина на такива ескалатори налага специални изисквания към здравината на тяхната конструкция и надеждността на спирачките.

За плитки инсталации се използват подови ескалатори. Важното е, че всички нови станции са оборудвани и с асансьори за хора с увреждания.

Вътрешен дизайн

Столичното метро с право се смята за най-красивото в света. В повечето страни станциите са утилитарни и неразличими една от друга. Въпреки факта, че московските метростанции сега се строят според типови проекти, за всеки от тях е разработено свое специално архитектурно и дизайнерско решение.

Могат да се видят дизайнерски проекти за строящи се московски метростанции.

Типични проекти:

За плитки станции се използват три основни типа:

сводеста станция, с отворена платформа без колони;
двупролетен с колони в средата на платформата (за плитки станции);
три обхвата (за плитки станции).

В центъра на Москва, поради гъстотата на историческите сгради, се използва старият тип дълбоки станции от два вида - колона и пилон.

Технологии в помощ на строителите на метрото

Тунелопробивни комплекси

През 30-те години първите московски метростанции са построени на ръка: с кирка и лопата. Днес строителите на метрото разполагат с модерни технологии в своя арсенал. За полагане на тунели на метрото се използва напълно автоматизирана, тежка структура, наречена „пробивен щит“. Вероятно може да се сравни с „стоманен червей“, който пробива път през скалата, оставяйки след себе си завършен тунел.

Според легендата, изобретателят на първия в света „минен щит“, англичанинът Марк Брунел, всъщност е измислил такъв дизайн, след като е разгледал по-отблизо „работата“ на обикновен корабен червей, когато е служил във флота. Той забеляза, че главата на мекотелото е покрита с твърда черупка, с помощта на назъбените ръбове на която червеят пробива дървото, оставяйки след себе си гладък защитен слой вар по стените на прохода.

Идеята за машина, която значително опрости изграждането на тунели, се оформи през 1817 г., когато руският император Александър I поиска от Брунел да проектира тунел под Нева в Санкт Петербург. Вярно е, че инженерът така и не успя да работи в Русия - императорът в крайна сметка реши да построи мост на предвиденото място.

Въпреки това през 1818 г. първият щит на Брунел е патентован, а през 1825 г. с негова помощ започва изграждането на тунел под Темза.

В първата машина почвата беше избрана от 36 миньори наведнъж, всеки разположен в собствената си клетка. След изкопаване на пръстта на няколко сантиметра, щитът беше преместен леко напред. Това не беше лесна работа, предвид постоянното просмукване на вода (дъното на реката се намираше само на няколко метра над сводовете на този двоен тунел). Няколко наводнения в мината отнеха живота на седем работници, а веднъж синът на Брунел едва не загина. Освен това блатен газ е пламвал повече от веднъж на подземна строителна площадка. И все пак работата завърши триумфално.

В първия ден след откриването на удивителната структура през тунела преминаха 15 хиляди души. Оттогава Великобритания заслужено се счита за пионер на щитовото тунелиране, а самият щитов метод в специализираната литература е наречен „Лондон“.

У нас тунелен щит е използван за първи път в строителството на метрото през 1934 г. за изкопаване на труден участък от първия етап на московското метро между Театралната площад и Лубянка. А по време на строителството на втория етап на московското метро 42 щита вече работеха едновременно по маршрутите - рекорд за обема на използваното оборудване. Оттогава повече от 70% от тунелите на столичното метро са изградени по тази технология.

На първите панели, както вече беше отбелязано, почвата беше ръчно избрана от работници с помощта на възвратен чук и извадена през вече изграден тунел на колички. За придвижване на щита напред бяха използвани винтови крикове, които се опираха на готовия участък от облицовката на тунела и избутваха машината напред.

Размерът на тунелите нараства, а дизайнът на „червея“ също се подобрява: в предната му част се появяват хоризонтални платформи, които позволяват на работниците да разработват почвата едновременно от два (а понякога и повече) нива. Въпреки това, поради голямото количество ръчен труд и честите инциденти, степента на проникване остави много да се желае.

Процесът беше значително ускорен чрез използването на предварително изработени облицовки от големи елементи - първоначално чугунени тръби. Гигантските пръстени, които образуват тунелите, започнаха да се сглобяват от няколко елемента.

Следващият етап от „еволюцията“ на комплексите за пробиване на тунели беше разработването на конструкции с така нареченото „натоварване на почвата“. При работа с такъв щит скалата първо се подава в запечатана камера, от която почвата се отстранява с помощта на принципа на "месомелачка" с помощта на винтов транспортьор.

Днес тунелите се изграждат в най-трудните инженерни и геоложки условия, а съвременните щитове са предназначени за тунелиране в различни почви, включително нестабилни. Комплексите работят в два цикъла: първо разработват почвата, след това изграждат облицовката, монтират блоковете. Средната скорост на "проникване" на панелите днес е 250 - 300 m на месец, средна цена- 13 - 15 милиона евро.

Московските строители бяха първите в света, които изградиха наклонени тунели за ескалаторни зони, използвайки тунелопробивни щитове. По поръчка на Mosmetrostroy канадската компания Lovat разработи и произведе тунелопробиващ комплекс с външен диаметър 11 м. С негова употреба строителите на столичното метро за първи път извършиха щитови тунели за ескалатори. Това се случи на станция "Марьина роща" на метрото "Люблинско-Дмитровская".

Между другото, ежедневието на строителите на метрото изобщо не е лишено от романтика: веднъж Ричард Ловат, основателят на световноизвестния производител на тунелопробивни щитове LOVAT, реши всички комплекси, произведени от неговата компания, да носят женски имена в чест на покровителката на подземния труд Света Варвара. С неговата лека ръка се роди традиция - присвояване на женски имена на щитове. Ето защо в Москва има машини с имената „Клаудия“, „Катюша“, „Полина“ и „Олга“.

Решаване на геоложки проблеми

Най-коварният враг на подземните миньори е плаващият пясък: маси от почти прашен пясък, смесен с 10 - 15% глина, като гъба, напоена с вода.

Още през 30-те години на миналия век, когато се строеше първото метро в столицата, метростроителите бяха изправени пред много трудни хидрогеоложки условия. В същото време е използвана система срещу срутване на почвата и други типични проблеми, които застрашават тунелите, която и до днес се счита за една от най-обмислените и надеждни. Говорим за замразяване на почвата, базирано на проста, но ефективна система.

Има няколко метода за замразяване, най-старият от които е така наречената "саламура".

Състои се във факта, че работната площадка е оградена от общата маса водоносна почва със стена от вечна замръзналост. Замръзналата почва с дебелина метър или два при температура от -12 градуса на практика може да издържи всякакъв скален натиск и перфектно да устои на проникването на подземни води. Как да накараме студа да отиде под земята? Това се постига с помощта на изкуствени устройства от специални хладилни машини.

Хладилната машина се основава на факта, че хладилният агент (течен амоняк, фреон и др.), който се освобождава от резервоарите в подготвени колони за замразяване, отнема от заобикаляща средатоплина. Неговите пари отново се втечняват с помощта на компресор и кондензатор, а студът, образуван в изпарителя, се използва за охлаждане на незамръзващия работен разтвор на калциев хлорид. Разсолът с температура -25 градуса постъпва в охладителната система. За да го инсталирате, по контура на изкопа се пробиват кладенци с диаметър 150 - 200 милиметра на разстояние един метър един от друг. Замразяващите колони, състоящи се от двойни тръби, се спускат в кладенците. Замръзващата саламура постъпва през средната тръба, а през външната тръба след естествено нагряване в земята се връща в хладилната машина. По този начин циркулацията на саламура става непрекъснато.

След около месец работа на хладилната машина, почвата около отделните замразяващи колони замръзва в монолитна маса, предпазваща площадката на мината от проникване на подпочвени води и разрушаване на стените. Сега хладилната машина трябва само да поддържа пръстена от вечна замръзналост, докато стените му бъдат изкопани и обезопасени.

По-модерен метод е нискотемпературното замразяване с течен азот.. Това е безцветна течност, чиято температура на изпарение е много ниска (при атмосферно налягане е -195,8 o C).

Течният азот се произвежда в специални инсталации чрез втечняване на атмосферния въздух при ниски температури и след това разделянето му на течен азот и кислород, които имат различни температури на изпарение. Течният азот се транспортира в специални контейнери (цистерни).

За разлика от други индустриални хладилни агенти (амоняк, фреон), които могат да се използват само в затворена хладилна система, течният азот се използва еднократно (изпаряващият се газ се отделя в околната среда).

Методът на нискотемпературно замразяване с течен азот има редица предимства в сравнение с конвенционалното замразяване (саламура). При замразяване с течен азот не са необходими замразяващи станции и тръбопроводни мрежи. Течният азот, доставен на строителната площадка от резервоарите, се освобождава директно в колоните за замразяване. Скоростта на замръзване се увеличава, което е особено важно при високи скорости на филтриране на подпочвените води, както и при притока на термални и минерализирани води. За замразяване на 1 m 3 почва с водно съдържание до 30% се изразходват 1000 литра течен азот. Течният азот е взриво- и пожароустойчив и нетоксичен.

Въпреки това и двата метода напоследъксе използват доста рядко. Течният азот е неоправдано скъп и отнема повече от месец, за да „втвърди“ почвата. Следователно замразяването днес се използва само при изкопаване на наклонени ескалаторни тунели.

За други случаи има по-модерна и доста икономична алтернатива - технологията на струйно фугиране на почви или струйно фугиране. Това е метод за укрепване на почвата, базиран на едновременното разрушаване и смесване на почвата със струя циментова замазка под високо налягане. В резултат на струйна циментация на почвата в нея се образуват цилиндрични колони с диаметър 600 - 2000 mm.

Технологията се появява почти едновременно в три страни – Япония, Италия, Англия. Инженерната идея се оказа толкова плодотворна, че през последното десетилетие мигновено се разпространи по целия свят.

Същността на технологията е да използва енергията на струя циментов разтвор под високо налягане за разрушаване и едновременно смесване на почвата с циментовия разтвор в режим mix-in-place (смесване на място). В резултат на това в почвената маса се формират пилоти от нов материал - почвобетон - с достатъчно висока товароносимост и противопросмукващи характеристики.

Изграждането на почвени бетонни пилоти се извършва на два етапа: директно (пробиване на кладенец) и обратно движение на сондажната колона. По време на обратния ход колоната се повдига, като едновременно с това се върти.

С помощта на струйно фугиране се получава много издръжлива яма и се изграждат надеждни основи за всяка конструкция. Създава се пилотно поле в шахматен ред, една купчина се припокрива с друга и резултатът е монолит - скала. И можете да изградите всичко върху него. Тази технология е особено ефективна, когато е необходимо да се вграждат обекти песъчлива почва, в мека глина или други меки почви.

Благодарение на тези технологии днес строителите на метрото могат да работят в най-трудните геоложки условия, изграждайки тунели, които водят метрото до нови райони на столицата.

« Скъпоценен » инструменти

Строителството на метрото не би могло без нанотехнологиите. Днес строителите могат да използват иновативни инструменти - диамантени свредла, фрези и накрайници.

Първоначално това ноу-хау се използва за пробиване на стоманобетон и др строителни материалии се оказа толкова удобно, че започна да се използва за сложни минни работи в скалиста почва. Значително повишава нивото на безопасност при работа и скоростта на проникване - строителството буквално се ускорява няколко пъти. Интересно е, че цената на "диамант" оборудването не е много по-висока от обикновено - разликата в цената е само 10 - 15%.

Традиционните наследени инструменти не са в състояние да осигурят толкова много технологични предимства. По този начин диамантената бормашина може да направи дупки във всяка равнина и под всякакъв ъгъл; използвайки метода на контура, можете да получите правилни правоъгълни отвори с всякакъв размер, което води до идеален контур. „Скъпоценните“ инструменти ви позволяват да работите в най-тесните и тесни пространства, те могат да се справят с материали с всякаква твърдост. Важното е, че методът е безшумен и екологичен.

Ако няма да правите тайна от хода, можете да копаете по „берлинския“ начин: изкопава се изкоп, в него се изграждат стените и покрива на бъдещия ход и след това всичко се запълва. Но съседите ще дойдат да гледат, всеки ще иска същия, само че по-голям и накрая някой случайно ще разрови ада. По-добре е да копаете незабелязано, като използвате "парижкия" метод: изкопава се вертикален кладенец и от него настрани се извежда навес.

Къде да копая

Пясъчните почви са идеални. По едно време те направиха възможно прокопаването на проходи под Берлинската стена, включително известния „Тунел 29“ с дължина 140 метра. Глината е трудна за копаене и има по-голям шанс да попаднете на междинна вода. Полезно е предварително да пробиете кладенци по цялата траектория и да разберете с какво ще се сблъскате.

Как да подсилим

Ако изкопавате проход без укрепване на стените и тавана, поставете отгоре плоча с дати на живот. Когато сте претоварени, семейството ви ще може да се ограничи до блок маса. Но е по-добре да подсилите прохода на всеки половин метър с опора - рамка, изработена от катранени дъски. Когато е готово, е необходимо стените и таванът да бъдат старателно обковани с дъски или дори бетонирани, както правят палестинците в тайните тунели от ивицата Газа до Израел.

Как да подредите

За да запазите тунела сух, той трябва да бъде направен надолу. Препоръчително е да се организира принудителна вентилация: вентилатор на входа и тръби с отвори по цялата дължина на конструкцията. Един от проблемите на „тунела на живота“ в Сараево, през който хората излизаха от обсадения град, беше липсата на вентилация. В резултат на това се наложи да вземем кислородни маски.

Как да не заспя

Можете да копаете подземен проход само в собствената си земя. В противен случай, ако бъде открит, ще бъде заровен и вие ще платите за събитието. Преди да започнете процеса, разберете дали има кабели, нефтопроводи или ракетни силози по пътя. Дълбочинният скенер ще ви помогне с това. И подземните газови анализатори за въглероден диоксид и метан няма да бъдат повредени, иначе тунелът ще бъде различен - с полет към ярка светлина и усещане за благодат.

Щитът Lily работи за двама души - изгражда тунел за два пътя едновременно. Тази машина е едновременно по-голяма и по-бърза от своите „сестри“, които имат и женски имена: „Алмира“, „Олга“, „Светлана“, „Виктория“, „Анастасия“... Съвременните технологии, разбира се, не могат да се мерят за кирката и лопатата, с които са построени първите станции на московското метро през 30-те години.

Теглото й надхвърля 1600 тона, обиколката на талията й е повече от 10 метра, а височината й е 66 метра. Тази гигантска „дама” носи името Лили, което повече напомня на цвете или крехка жена, но не и на желязна машина. "Лили" строи тунели за метрото. Един такъв механизиран тунелопробивен комплекс или щит, както го наричат строителите, може да замени два шестметрови. В навечерието на 2017 г. Лилия започна да копае тунел между станциите Косино и Юго-Восточная.

Строителите на метрото смятат това събитие за значимо. Комплексът е уникален за Москва: той превъзхожда другите не само по размери, но и по умения. „Лили” прокарва пътека, по която различни странидва влака ще тръгват едновременно. Основното му предимство е скоростта. Ако стандартен шестметров щит покрива около 250 линейни метра на месец, тогава „Лили“ - 350-400.

Мощни коли с крехки имена

Традиционно тунелопробивните машини носят женски имена. Този обичай се появи с леката ръка на Ричард Ловат, основателят на световноизвестната компания LOVAT. Той решава щитовете на компанията му да носят женски имена в чест на покровителя на подземния добив.Барбара. И днес тежката мъжка работа в метрото се извършва от "Алана", "Наталия", "Клавдия", "Олга", "Ева", "Светлана", "Виктория", "Полина" и други "дами".

Средно разстоянието междугари - 2-2,5 километра. Влакът ги минава за три минути, а тунелопробивният комплекс преодолява 12 метра за 24 часа. Ходенето на 350 метра на месец по време на строителството на тунел е добър показател. Въпреки трудните геоложки условия, някои „дами“ се справят по-бързо. Например „Татяна“ измина повече от 2,8 километра, свързвайки станциите „Очаково“ и „Мичурински проспект“ с десен тунел.

Навигационна електроника и стая за почивка в железния червей

Панелът се доставя на строителната площадка на части и се сглобява на място в специална яма, която строителите наричат монтажна камера. Размерът му е не по-малък от футболно игрище – 60 на 70 метра. Това ще бъде началото на нов тунел. Автомобилът ще завърши пътя си в същата камера, но с друго име - разкомплектоване. Там той ще бъде демонтиран и закаран за изграждането на нов тунел.

Щитът трябва да има затворен контейнер за циментов разтвор, който запълва празнините между тръбите и почвата. И също така - камера за кесон, крикове, кабина на оператора на тунелен комплекс и дори стая за почивка на строители. Последното също не е излишно, защото работата върви денонощно. Работниците работят на три смени; Един панел се обслужва от около 30 души на ден.

Бъдещото пространство на тунела е оформено от тюбинги - бетонни блокове. Когато е готов, строителите полагат релсите и свързват инсталациите. Къде се поставя почвата? Той отива в специални джобове на щита, оттам по конвейер в колички, движещи се по временни релси, и след това на повърхността. Количките транспортират почвата и доставят необходимите части, като например тръби. Почвата не остава дълго на строителната площадка, тя се изпраща на специални депа. Един щит изисква 30 камиона на ден за отстраняване на почвата.

Нестандартен подход: удължен щит и тунел за ескалатор

Тайната на двурелсовите тунели

Такива щитови тунели преминават по-бавно от обикновените с диаметър шест метра. Защо се строят? Първо, срокът за разкопки е все още по-кратък, защото те строят един тунел вместо два. Второ, тази технология намалява разходите.

Такива тунели ще бъдат построени в Москва след три години. Два двурелсови участъка ще се появят на линията на метрото Kozhukhovskaya и още два на Третия обменен кръг, в северната и източната част на Москва. Този метод се използва по целия свят. Например в Мадрид 90 процента от всички тунели са построени по този начин. Между другото, самата технология се нарича испанска.

Как един червей помогна за изобретяването на тунела ходеща машина

Според легендата английският инженер Марк Брунел създава машина за прокарване на тунели, като се вглежда по-отблизо в корабния червей. Главата му е покрита с твърда черупка, с помощта на която червеят пробива дърво и оставя слой вар по стените на прохода.

Руският император Александър I поиска от изобретателя да проектира тунел под Нева и да го построи с помощта на такава машина, но плановете не се сбъднаха. Императорът решава да построи мост на определеното място, а щитът за първи път построява тунел не в Санкт Петербург, а в Лондон.

Московски записи

Първоначално московските метростроители имаха само осем коня и един камион в арсенала си, дори лопатите трябваше да бъдат взети от уличните чистачи. За първи път в Москва тунелен щит влезе под земята през 1933-1934 г., когато се строеше участъкът между Лубянка и Театралния площад. Под нейната защита изграждането на тунели в дълбочина стана не само по-лесно, но и по-безопасно. Американският инженер Джордж Морган, който съветва строителите, предупреди, че щитът не може да изминава повече от 75 сантиметра на ден. Но московските работници поставиха рекорд: успяха да увеличат скоростта си и да изминат повече от 4,5 метра за 24 часа.

Категории

Избор на редакторите