Методы подземной проходки для чайников — различия между версиями

Материал из Stalkers Encyclopedia Xenobiologica
Перейти к: навигация, поиск
(Продавливание)
(Гидромеханическая проходка)
Строка 75: Строка 75:
 
=Гидромеханическая проходка=
 
=Гидромеханическая проходка=
  
Редко встречающийся в метростроении способ, обычно применяющийся при разработке карьеров, сооружении дамб, каналов и иных надземных сооружений, при строительстве которых требуется провести большой объем земляных работ. В забое устанавливают гидромонитор - дивайс, из которого хлещет вода под большим давлением, она-то и разрушает породу. Иногда используются более сложные устройства, снабженные дополнительными движущимися резцами - как в классическом проходческом щите. В Москве метод использовался в 1940-е при строительстве восточного участка АПЛ.
+
Редко встречающийся в метростроении способ, обычно применяющийся при разработке карьеров, сооружении дамб, каналов и иных надземных сооружений, при строительстве которых требуется провести большой объем земляных работ. В забое устанавливают гидромонитор - дивайс, из которого хлещет вода под большим давлением, она-то и разрушает породу. Иногда используются более сложные устройства, снабженные дополнительными движущимися резцами - как в классическом проходческом щите. В Москве метод использовался в 1930-40-е при строительстве восточного участка АПЛ.
  
 
=Набрызг-бетон=
 
=Набрызг-бетон=

Версия 14:50, 8 ноября 2020

Если для вас диггерство - лишь возможность высосать бател пива с братьями по разуму в разъебанном бомбаре, не читайте эту страницу. Она для тех, кто хотя бы иногда задумывается над тем, как строятся подземные сооружения.

Методика будет рассматриваться на примере строительства метрополитенов. Для простоты изложения в статье опущено большинство профессиональных терминов, а также особенности проходки шахт с целью добычи полезных ископаемых.

Берлинский метод

Строительство берлинского метро берлинским методом в 1927 г.

Он же открытый. Копают большую яму, строят в ней все, что хотели, а потом тупо забрасывают грунтом.

Самый простой метод строительства. Неприменим в случае с глубоким заложением, хотя ксенобиологам известны случаи в мировой практике (например, в Стамбуле), когда этот метод использовался при строительстве станций на глубине до 30 метров, что при сооружении первой очереди метро московского считалось вполне себе глубоким заложением.

Другая особенность - необходимость перекладки всех подземных коммуникаций (телефонные и электрические кабели, трубы водо-, тепло- и газоснабжения), находящихся внутри периметра котлована, а также укрепления фундаментов рядом стоящих зданий. Еще один недостаток - полный срач и бардак на поверхности в месте ведения строительства. Из-за этого открытый метод затруднительно использовать в городских районах с плотной застройкой.

В Москве берлинским методом построены участки первой очереди "Сокольники" - "Комсомольская" и "Кропоткинская" - "Парк Культуры". В последние десятилетия открытым способом строят только станции мелкого заложения. В советское время для строительства станционных и перегонных тоннелей открытым способом использовались щитовые и полущитовые проходческие комплексы, но потом эти таинственные устройства были проданы на металлолом отлетели в метростроевскую Валгаллу, и сейчас лишь легенды о них передают из уст в уста старые рабочие.

Парижский метод

Парижане строят свое парижское метро парижским методом в 1905 г.

Разновидность горного, самого древнего из известных homo sapiens методов подземной проходки. Сперва строят вертикальные шахты, от которых потом на небольшой глубине начинают копать тоннели. Чтобы земля не сыпалась на голову, стенки и потолок укрепляют досками, а потом, когда вырыто столько, сколько нужно, ставят опалубку и бетонируют. Получается дешево и сердито.

Когда строящийся этим методом тоннель имеет большое сечение (как перегонные или станционные тоннели метро), грунт выбирают не сразу по всему объему, а через несколько вспомогательных штолен. Сначала строят стенки, потом отрывают потолок и бетонируют его, затем - пол тоннеля (лоток), и только потом полностью освобождают практически готовый тоннель от грунта посередке.

Наиболее трудоемкий метод, почти не подразумевающий механизации. Он также требует перекладки большинства коммуникаций, однако позволяет избежать нарушения уличного движения на поверхности.

В Москве парижский метод применялся на опытном участке под Русаковской улицей.

В настоящее время практически не используется, за исключением сооружения вспомогательных тоннелей малого сечения: сбоек, фурнелей и ходков.

Давай сделаем это по-бельгийски, детка

Бельгийский метод

Он же метод опертого свода. То же самое, что и парижский, но сначала разрабатывают верхнюю часть будущего тоннеля (калотту) и бетонируют потолок, который опирается прямо на грунт. После этого возводят стены, бетонируют лоток и выбирают сердцевину.

По сути дела, отличие бельгийского метода от парижского знают только специалисты, поэтому их часто путают. Существует также австрийский (и ново-австрийский) метод, но там уже в тонкостях без стакана и вовсе не разберешься.

Лондонский метод

Щит (не путать с "shit") в Лондоне на проходке Central Line в 1898 г.

Он же щитовой. Роют вертикальную шахту, в монтажной камере собирают щит, спереди грунт копают или люди (устар.) или ротор, эректор укладывает блоки обделки (тюбинги), щит толкается от них домкратами и катится дальше, на выходе получается красивый готовый тоннель.

См. подробное описание в статье Проходческий щит.

Самый гуманный и технически продвинутый метод из всех, ныне существующих. Во всем мире сейчас используют преимущественно его, в т.ч. при строительстве тоннелей мелкого заложения.

Хорош также тем, что при грамотном техническом оснащении и правильно проведенной геологоразведке позволяет срать большой кучей на гидрогеологию - современные щиты могут работать практически в любых грунтах.

При этом является и самым дорогостоящим - средняя стоимость одного километра готового тоннеля составляет (не, ну вы прикиньте, поцоны!) около 100 миллионов долларов.

Сооружение тоннеля методом пресс-бетона. Херовины с ушками - опалубка.

Отдельно следует упомянуть метод устройства обделки при щитовой проходке, имеющий аббревиатуру МПБО - монолитно-прессованная бетонная обделка. В этом случае вместо тюбингов между внешней оболочкой щита и установленной внутри него опалубкой нагнетается бетон, который прессуется гидро-домкратами, когда щит едет вперед. Так был построен, в частности, коллектор реки Неглинная под Зарядьем.

Метод, авторы которого при Брежневе получили Госпремию СССР, хорош тем, что не требует специально изготовленных тюбингов, обеспечивает плотное прилегание обделки к породе и более лучше предохраняет от подвижек грунта на поверхности. Однако, как ВНЕЗАПНО! выяснилось впоследствии, тоннели, построенные методом пресс-бетона, плохо ведут себя в условиях постоянной вибрации. А еще хорошо бы иметь бетонный завод сразу за щитом, а не подавать бетон с поверхности загустевшим, как жирная сметана. Совсем хорошо - еще и стальной фиброй его армировать. На этом месте писатели нормативных документов подумали-подумали, да и выкинули нахуй МПБО из СНИПов по строительству метро. Отечественные производители щитов регулярно пытаются инициировать пересмотр этой нормы, но пока у них ни пса не выходит.

Еще один способ избежать нагнетания бетона за обделку придумали питерские. Они назвали его "бла-бла-бла с обжатием в породу". Тоннель за щитом собирается из тех же бетонных блоков, но в качестве последнего элемента кольца вставляется домкрат Фрейсине - такая хрень, которая расширяется, когда в нее заливают бетон. Хрень давит на кольцо, выпучивая ("обжимая") его в породу. Правда, и тут не обошлось без сложностей: метод хорошо работает только в боле-мене стабильных грунтах.

Московский метод

Он же траншейный. "У советских - собственная гордость, на буржуев смотрим свысока" - писал поэт. Московский метод придумали в Москве при строительстве в 1934 году арбатского радиуса первой очереди от полной безнадеги - применить глубокое заложение не позволяли неустойчивые водоносные грунты, а разрыть к ебеням Арбат и Воздвиженку, чтобы пройти под улицами парижским или берлинским методом, не разрешил товарищ Каганович.

Суть траншейного метода заключается в поэтапном рытье (вы только не смейтесь) траншей по трассе будущего тоннеля. Копают их пунктиром на определенном расстоянии друг от друга в зависимости от наличия зданий на поверхности. Допустим, 10 метров траншея - потом 10 метров промежуток, потом опять траншея. В выкопанных траншеях сразу возводят стены тоннеля. Затем разрывают участки, ранее оставленные нетронутыми. Таким образом, пунктир постепенно соединяется, и получаются готовые стены по всей длине. После этого делают перекрытие, затем выбирают грунт по центру и сооружают лоток.

По сути, московский метод является вариацией русской поговорки "Голь на выдумки хитра". У ксенобиологов нет данных о применении данного метода впоследствии.

Буровзрывной метод

Бурение шпуров под взрывчатку при строительстве наклонного тоннеля

Технология явствует из названия: сначала в породе бурят дырки (шпуры), в них закладывают взрывчатку, поджигают фитиль и - ПЫДЫЩ! После этого вывозят породу и крепят выработку - как правило, железобетонными или чугунными тюбингами при помощи укладчика (это не профессия, а машина).

Буровзрывной метод используется обычно в твердых породах, проходка которых иным способом была бы затруднительной. В том случае, когда выработка находится в непосредственной близости от уже существующих подземных сооружений, буровзрывной метод не применяют. Ну, или применяют, но о-о-о-очень осторожно и предварительно трижды перекрестившись.

В Москве буровзрывным методом построены перегонные тоннели на северном участке Серпуховско-Тимирязевской линии, отдельные участки первой очереди и много чего еще.

"Посоны, мы продавили тоннель!"

Продавливание

В основном используется при строительстве трубопроводов, коллекторов, подземных переходов и иных мелкочленных подземных сооружений. Но в специальной литературе изредка встречаются упоминания о применении метода в метростроении - преимущественно для строительства участков перегонов мелкого заложения под автомобильными и железнодорожными магистралями.

Суть, опять же, ясна из названия: трубу (или иной требуемый сегмент) укладывают на геодезически выверенные направляющие и домкратами вдавливают в породу. Грунт, попавший внутрь, удаляют, потом снова вдавливают, затем вставляют новый сегмент, и так до достижения проектной отметки - к слову сказать, метод работает только на расстоянии до 100 метров. Ну ладно, до 126 метров - это вроде бы мировой рекорд, поставленный немцами при строительстве автодорожного тоннеля.

Разработка котлована станции "Измайловский парк", 1939

Гидромеханическая проходка

Редко встречающийся в метростроении способ, обычно применяющийся при разработке карьеров, сооружении дамб, каналов и иных надземных сооружений, при строительстве которых требуется провести большой объем земляных работ. В забое устанавливают гидромонитор - дивайс, из которого хлещет вода под большим давлением, она-то и разрушает породу. Иногда используются более сложные устройства, снабженные дополнительными движущимися резцами - как в классическом проходческом щите. В Москве метод использовался в 1930-40-е при строительстве восточного участка АПЛ.

Набрызг-бетон

Тоннель с обделкой из набрызг-бетона

Вы снова будете смеяться, но тут тоже все понятно. Правда, набрызг-бетон (специалисты обычно пользуются термином торкрет-бетон - так круче звучит) - это, скорее, не метод проходки, а метод устройства обделки тоннеля. Породу разрабатывают проходческим комбайном той или иной модификации, после этого подгоняют спрей-машину, которая под давлением наносит на стенки тоннеля цемент, смешанный с закрепляющими веществами. Такая обделка образует единый монолит с грунтом и обладает высокими водонепроницаемыми свойствами. Недостаток способа заключается в том, что его можно применять только в устойчивых, не обводненных грунтах - в противном случае в один прекрасный день ваш тоннель просто схлопнется от горного давления.

Метод придумали в 1910 году американцы, в России он был впервые применен в 1916-м в горном деле. Учитывая, что в Москве устойчивые грунты встречаются крайне редко, на метрострое набрызг-бетон применялся фрагментарно: при строительстве перегонного тоннеля между станциями "Киевская" и "Парк Победы", а также на северных участках ЛДЛ. По свидетельствам строителей, в Санкт-Петербурге некоторые вспомогательные штольни, где использовался торкрет, пришлось перекладывать на тюбинговую обделку, ибо по ним в какой-то момент поползли трещины, а тихими безлунными ночами явственно слышалось потрескивание. Так-то.

Строительство подводного тоннеля в Детройте, 1930-е.

Подводные тоннели

В некоторых случаях, когда на трассе встречается водное препятствие - река, озеро, залив - бывает проще не подкапываться под него, а проложить ваши тоннели по дну. Для этого собранные заранее готовые секции тоннелей опускают в воду с поверхности и монтируют на дне, с применением кессонов или без оных. Там тоже много всякой замороки, которой мы вас не будем грузить, просто знайте - бывает и такое.

Методы проходки в водонасыщенных грунтах

Отличаются особой сложностью: вода или плывуны (смесь песка, грязи и воды) все время норовят затопить выработку, не дают устраивать обделку, грозят обрушением зданиям на поверхности. Чтобы этого избежать, приходится раскорячиваться по самые помидоры.

Кессонный способ

При помощи компрессоров в выработку нагнетается сжатый воздух, и повышенное давление "отжимает" воду, тем самым осушая грунт и делая проходку легкой и непринужденной.

Шлюзование перед работой в кессоне. 1934 г.

Работа в шахте в условиях повышенного давления требует крепкого здоровья и физической силы. Перед началом работы и после ее окончания необходимо провести какое-то время в шлюзовой камере, так как резкие перепады давления между обычным и повышенным могут вызвать так наз. "кессонную болезнь" - сильную ломоту в суставах и общее ухудшение самочувствия.

Кессонный способ активно использовался при строительстве Первой очереди московского метро. Старые рабочие при этом подшучивали над неопытными комсомольцами-энтузиастами: уверяли тех, что после кессона у них "с бабой ничего не выйдет".

В тех случаях, когда гидростатическое давление (ну, как напор в кране) в плывунах изначально достаточно высокое, кессонная проходка становится неприменимой - все-таки у человеческого организма есть предел, и нагнетать давление в кессоне до бесконечности не выйдет, как бы того ни хотела партия и правительство. Кроме того, повышенное давление создает угрозу пожара - каковой и случился 21 сентября 1933 года при проходке перегонного тоннеля от "Охотного ряда" к "Лубянке". В огне погибло 2 человека.

Весьма забавный фейл произошел в 1960-х в Баку при строительстве метрополитена с использованием кессонного метода: на трассе строящихся тоннелей в историческом центре города стали часто попадаться не указанные ни на одной геоподоснове старые колодцы ("Ай, сюшай, какой-такой колодэц, не знаю ничиво, мой дядя Мамед воду брал, э!"), из которых, как из дырявого футбольного мяча, начал со свистом вырываться сжатый воздух. Предотвратить эти аварии никакой возможности не было, поэтому приходилось, сжав зубы, молча затыкать появляющиеся то тут, то там утечки.

Кессон-тоннель на площади Сен-Мишель в Париже, 1910 г.

Существует также сложная технология кессон-тоннелей: изготовленные на поверхности железобетонные участки тоннелей при помощи сжатого воздуха "вдавливают" в грунт до проектной глубины. Таким способом велось строительство в 1930-е на участке "Комсомольская" - "Красные Ворота". А в 1940-е на перегоне "Автозаводская" - "Павелецкая" в обводненных грунтах рядом с руслом Москвы-реки соорудили с помощью кессон-тоннелей две вертикальные шахты, которые были использованы как монтажные камеры для щитов.

В городе Париже с использованием методики кессон-тоннелей построили две станции - "Сите" и "Сен-Мишель", первая из которых находится на одноименном острове на Сене, а вторая - непосредственно на берегу реки. Металлоконструкции, включающие два "стакана" и станционный тоннель, были целиком собраны на поверхности, после чего под ними была создана зона высокого давления, рабочие вручную (!) вынули грунт, и станции постепенно "ушли" в землю. Аналогичным способом в Москве в конце 1940-х построили промежуточный эскалаторный аванзал на станции "Таганская" Кольцевой линии. Ну, только копали уже не вручную, конечно.

Замораживание

Строительство эскалаторного тоннеля с трубками для подачи охлаждающего раствора по периметру

Рассол

В грунте бурят узкие длинные дырки, в которые запихивают трубки - в них подается специальный охлаждающий рассол (раствор соли хлористого кальция). Постепенно вокруг трубок намерзает лёд, и получается нечто вроде ледяного тоннеля, внутри которого грунт можно колупать практически как твердую породу.

Метод имеет важную особенность - при строительстве тоннеля после замораживания необходимо уделять большое внимание гидроизоляции - в противном случае, когда грунт оттает, по стенам тоннеля потекут веселые ручейки, что и произошло в середине 1980-х на перегоне "Кантемировская" - "Царицыно". Кроме того, замораживание, в силу высоких затрат электроэнергии, по деньгам стоит дороже примерно в 2-3 раза в сравнении с иными способами проходки, а также требует изрядного времени - это ж вам не пельмени в морозилку кинуть.

В Москве в силу перманентно сложных гидрогеологических условий метод используется постоянно, еще со строительства Первой очереди в начале 1930-х. Однако углекислотные холодильные установки, которые в мировой практике подземного строительства обычно применяли для замораживания грунтов, в СССР тогда производились только малой мощности. Недолго думая, отважные метростроители решили заменить их на аммиачные - использующиеся в пищевой промышленности. Одна из них даже была реквизирована с Московской колбасной фабрики.

Дешево и сердито!

Сухой лед

В некоторых случаях, чтоб не возиться с компрессорами, растворами и прочей скучной хренью, в пробуренные скважины тупо засыпают сухой лет. Прикиньте - работает!

Жидкий азот

В особо сложных случаях для создания льдогрунтового массива используется жидкий азот. Впервые такой метод был применён в Ленинграде в 1970-х при строительстве в плывуне перегона между станциями "Лесная" и "Площадь Мужества" для сокращения сроков строительства ("к ноябрьским" сдавали, ну или там к 1 мая, вы же понимаете). Поначалу всё шло отличненько - огромный массив плывуна был заморожен как уши школьника и окончательно оттаял только через два десятка лет. Однако, по причинам организационно-кармического характера (безблагодатность) в перспективе использование этого способа привело к эпическому фэйлу.

Этот же способ был применён в 1986 году в Чернобыле для создания защитного льдогрунтового массива под аварийным реактором. Работы были выполнены сами знаете кем.

Алсо

По распространённой городской легенде грунт под главным зданием Московского государственного университета на Воробьёвых Горах заморожен жидким азотом и постоянно подмораживается с помощью размещенных в глубоких секретных подвалах морозильных установок. Это - пиздёж.

Силикатизация

В грунт закачивают силикат натрия (жидкое стекло) и хлористый кальций, порода твердеет (поручик, отставить!) и ее можно спокойно разрабатывать.

В Москве применялась фрагментарно, в частности, при строительстве сложного участка первой очереди на Моховой улице. Тогда же опытным путем было установлено, что закреплять силикатизацией можно только стабильные грунты. То есть если вы начали копать свой тоннель, а порода расправила плечи и активно задвигалась вам навстречу - уже поздно пить Боржоми.

Цементация

Цементация (джет) - очень похожа на замораживание, но в грунт закачивается под давлением цементный раствор.

Первое применение Джета в Москве отмечено на строительстве Серебряноборского автомобильного тоннеля, когда потребовалось выполнить строительство сбоек между тоннелями в плывуне.

Водопонижение

Название большой группы методов, предполагающих резкое уменьшение количества воды в окрестностях строительства (нет, техническими средствами, а не то, что вы подумали).

В простом случае, чтобы осушить котлован, по периметру роют ямы, в них собирается вода, ее откачивают насосами. Метод является устаревшим и дает плоды далеко не всегда - плывуны шутить не любят.

Иглофильтры водопонижения (синие) по периметру какого-то подземного сооружения

Более современная инкарнация этого способа - "игольчатое водопонижение" - применяется даже для сравнительно глубоко расположенных тоннелей. По периметру котлована или тоннеля бурятся скважины, в них вставляются так называемые "иглофильтры" - металлические трубы с дырками. Через них вода попадает в трубу и откачивается насосом. Этот метод считается даже более эффективным, чем силикатизация.

Самый знаменитый случай применения игольчатого водопонижения имел место на перегоне "Царицыно" - "Кантемировская" в зоне плывуна. После очередного прорыва грунтопесчаной смеси в тоннель стало понятно, что химическое закрепление грунта больше не дает эффекта. Тогда решили организовать постоянное водопонижение: вдоль тоннеля пробурили скважины, а на поверхности огородили площадку, где разместилась будка охраны и два высокопроизводительных насоса, которые работали днём и ночью с 2001 по 2014 год - пока, наконец, все дырки в тоннеле не законопатили окончательно.

На больших глубинах иногда применяется проходка так называемой дренажной штольни - тоннеля небольшого диаметра, расположенного ниже зоны основных работ. Вода сливается в него естественным образом ("дренажная штольня оттягивает воду" - говорят метростроевцы) и затем откачивается в канализацию.



В некоторых особо тяжких случаях описанные выше методы применяются в комплексе, как, например, в 1976-77 г.г. при строительстве перегонного тоннеля между станциями "ВДНХ" и "Ботанический сад". Сложный с точки зрения гидрогеологии участок был разделен на герметичные отрезки льдогрунтовыми стенами, в водоносном слое, не желающем расставаться с накопленной веками водой, создавали высокое давление, а трудолюбивые насосы откачивали отжатую (каламбурчик!) с такими изрядными усилиями воду.