Cum se construiește un tunel sub un râu. Modalități eficiente de a construi tuneluri

-=Report despre metrou=-

Anul acesta, metroul din Moscova împlinește 80 de ani. Ziua de naștere oficială a metroului capitalei este sărbătorită pe 15 mai (atunci metroul s-a deschis prima dată pentru locuitorii orașului), dar primul personal tehnic a trecut deja în februarie. Un fapt interesant: în primul an de la deschidere, tariful a fost redus constant. Mai întâi, de la 50 de copeici la 40 și apoi la 30.

Construcția primei linii nu numai că a doborât recordurile mondiale, ci a depășit limitele capacităților umane. S-a decis construirea unei linii cu o lungime totală de 11,6 km, cu 13 stații și întreg complexul de structuri, în trei ani. Câteva mii de prizonieri au fost aduși pentru lucrări infernale și de urgență, deși chiar și fără ei erau mulți oameni care erau gata să contribuie la construcția ambițioasă. Toate operațiunile din mine - exploatarea, încărcarea și zdrobirea rocilor, rularea cărucioarelor - au fost efectuate fără ajutorul mașinilor. Astăzi, aceste prime stații ale liniei roșii sunt una dintre cele mai frumoase și maiestuoase, adevărata inimă a metroului din Moscova.

Cum se nasc noile posturi astăzi? Desigur, nimeni nu stabilește recorduri comuniste și nimeni nu atrage condamnații la muncă. Cu toate acestea, construirea de tuneluri adânc în subteran rămâne o sarcină descurajantă. Am pregătit o postare mare și interesantă despre asta.

În primul rând, merită clarificat: există două tipuri de stații de metrou - puțin adânci și adânci. Primii construiesc într-o groapă deschisă, pentru cei din urmă sapă un puț și efectuează toată lucrarea la mare adâncime. Sub tăietură voi arăta ambele tipuri folosind exemplul viitoarelor stații de metrou din Moscova - Parcul Petrovsky și Fonvizinskaya...

Stația Petrovsky Park este puțin adâncă. Se poate observa că adâncimea gropii nu este mai mare de 4 etaje, unele parcări subterane sunt mult mai adânci. Distanțierele dintre pereții opuși ai gropii se numesc suporturi, acestea împiedică prăbușirea în timpul construcției:

3.

Loc pentru o scară rulantă. Deși, judecând după înălțime, ar fi putut face trepte:

4.

Gara este planificată să aibă două etaje. Balcoanele de pe părțile laterale ale platformei amintesc oarecum de cele de pe Komsomolskaya:

5.

Parcul Petrovsky este o stație în construcție pe viitorul al doilea inel de metrou, care va traversa toate liniile radiale existente, dar mai aproape de periferia Moscovei:

6.

Tunelul de metrou este construit de un complex mecanizat de foraj de tunel (TBMC), a cărui funcționare seamănă cu mișcarea unui vierme în subteran. Potrivit legendei, ideea de a inventa un scut de tunel a fost inspirată de observațiile inginerului englez Mark Brunel despre mișcările unui vierme de navă care își făcea drum prin așchii de stejar. Inventatorul a observat că numai capul moluștei este acoperit cu o coajă tare. Folosindu-și marginile zimțate, viermele a găurit în copac. Pe măsură ce mergea mai adânc, a lăsat un strat protector neted de var pe pereții pasajului. Luând ca bază acest principiu, Brunel a brevetat un scut mare de tunel din fontă, care este împins în subteran cu cricuri. Apoi tunelul este căptușit cu tuburi - acesta este un element de fixare a structurilor subterane:

7.

Tuburile pentru stațiile de mică adâncime constă din plăci curbate de beton. Conexiunea este absolut etanșă:

8.

Solul este îndepărtat cu o compoziție specială:

9.

Se pare că nu poți călători cu adevărat pe șine tehnice, dar chiar și un „cărucior electric” atât de simplu are o grămadă de comenzi:

10.

Potrivit constructorilor, acest site are în mare parte sol argilos:

11.

Fiecare mașină este agățată cu o macara și ridicată la suprafață:

12.

13.

Pământul este turnat într-o groapă specială, de unde este luat cu camionul de mai multe ori pe zi.

Fără a intra în detalii, aici se termină tehnologia de construire a stațiilor mici: scutul construiește un tunel, iar în cariera în acest moment se amenajează platforma și încăperile tehnice ale viitoarei stații. Un alt lucru este o stație adâncă...

14.

Stația Fonvizinskaya arată așa astăzi. Aceasta este o „gaură” în pământ, în partea de jos a căreia puteți ghici tunelul viitoarei scări rulante:

15.

Diagrama stației și liniilor de metrou pe harta orașului:

16.

Şantierul este foarte compact. Acest lucru nu este surprinzător - construcția principală merge în subteran:

17.

Clădirea galbenă se află chiar deasupra puțului de mine. Această fântână duce direct la lucrări subterane:

18.

După cum se poate observa în diagramă (vedere de sus), puțul minei nu este situat deasupra stației în sine, ci ușor în lateral. Fântâna coboară 60 de metri și este săpată manual. În mod surprinzător, nu există alte tehnologii, doar un ciocan pneumatic și o lopată.

Tuneluri tehnice (lucrări). Construcția metroului nu începe imediat de la peronul stației. În primul rând, sunt săpate tuneluri temporare care înconjoară viitoarea stație. Prin aceste tuneluri, pământul este îndepărtat și sunt instalate echipamente.

Tunelurile stației. Materialul rulant va circula de-a lungul lor. Există două tuneluri - într-un sens și altul.

Platformă. Un tunel mare și înalt, din care ulterior se va face peronul gării. Marginile sale se învecinează cu tunelurile de tren.

Substație de tracțiune și coborâre (TSS). Cel mai important element strategic al întregului metrou, care alimentează șinele cu tensiune și, de fapt, asigură circulația trenurilor.

19.

Managerul de șantier explică în detaliu proiectarea stației pe proiect, după care coborâm la pământ pentru a vedea totul cu ochii noștri:

20.

Cuștile din stânga și din dreapta sunt lifturi în puțul minei. Ele ridică atât oameni, cât și echipamente:

21.

Lifturile sunt operate de oameni dintr-o clădire din apropiere unde este instalat un troliu uriaș. Atenție la discurile de frână, foarte asemănătoare cu cele auto:

22.

Cușca coboară și se ridică foarte repede - 3 metri pe secundă. Nu există uși, există mânere de care vă puteți ține în timp ce vă deplasați. Nu există butoane aici, ca într-un lift de acasă, totul este controlat manual de oameni (la urma urmei, nu este ca și cum ai coborî la subsol):

23.

24.

Între 800 și 1.000 de oameni lucrează în subteran. Fiecare angajat are propriul său număr și cip pe un stand comun. La coborâre, el trebuie să întoarcă chip-ul cu partea roșie, iar la ieșire, cu partea verde. Astfel, în caz de urgență, puteți determina instantaneu câți oameni sunt în mină și cine exact:

25.

Telefoanele mobile nu funcționează în subteran; toate comunicațiile se efectuează prin astfel de dispozitive - telefoane cu arbore. Pare simplu și fiabil, ca un tanc sovietic:

26.

Sub acest dispozitiv arată așa. Mă îndoiesc că este posibil să accesezi traseul interurban prin figura opt:

27.

Primul lucru pe care îl vedem când mergem în subteran este un tunel tehnologic. Acesta, precum și toate celelalte lucrări de abordare, vor fi completate după finalizarea construcției. Toate tunelurile temporare sunt echipate cu șine; mărfurile, uneltele și terenul sunt transportate de-a lungul acestora:

28.

Secțiunile cu șine sunt asamblate ca o cale ferată pentru copii. Da, și arată cam la fel, doar la scară 1:1

29.

Trenurile electrice în miniatură se deplasează de-a lungul șinelor miniaturale. Dacă erai un fan feroviar în copilărie, nu uitați să veniți să lucrați aici :)

30.

Ele sunt alimentate, ca tramvaiele, de la un fir electric și este mai bine să nu-l atingeți cu mâinile:

31.

Trăsurile se repezi destul de energic:

32.

Senile duc direct la lifturi, de unde mașina poate fi trimisă la suprafață. Există un compartiment tehnic în care remorcile sunt ridicate și golite într-un container special (este apoi luată pentru eliminare). Peria uriașă din stânga zgârie murdăria de pe mecanismul de rotație:

33.

Un alt tunel tehnologic înconjoară gara. De asemenea, va fi eliminat în etapa finală, dar deocamdată există cărucioare care circulă pe aici:

34.

De-a lungul lui ne aflăm în zona principală - viitorul peron al gării. Spre deosebire de stația de mică adâncime, acestea nu folosesc tuburi de beton, ci fontă, care poate rezista la presiuni extreme:

35.

Elementele sunt strânse cu următoarele șuruburi:

36.

Trei tuneluri conectate prin pasaje - scheletul viitorului peron al stației:

37.

38.

Tunelul central, care va avea o platformă puțin mai mare decât tunelurile de tren:

39.

Stațiile adânci nu sunt „sapă”, ci sunt așezate folosind explozii direcționate. Scutul tunelului de la această stație este inutil, solul este foarte dens.

Acesta este capătul platformei unde scara rulantă va ieși la suprafață:

40.

Deși nu este clar în fotografie, acesta este un tunel de scară rulantă în diagonală care duce în sus:

41.

42.

În dreapta sunt țevi din fontă prin care vor trece electricitatea:

43.

Cel mai înalt tunel este TPP, cu trei etaje:

44.

Femeile nu lucrează în subteran. Ele pot coborî doar într-un singur caz, dacă femeia este geodez (specialist în efectuarea măsurătorilor spațiale și geometrice în intestinele pământului):

46.

Înainte de a vă întoarce la lift, trebuie să vă spălați cizmele de murdărie:

47.

Și aceasta este gara Kotelniki. Este aproape gata, nu mai rămâne decât să facem ultimele retușuri. Primăvara aceasta își va primi primii pasageri:

48.

Turnichete. Deși este posibil să intri fără card:

49.

Scări rulante. Pe de o parte, lucrările de finisare sunt în curs:

50.

Pe de altă parte, totul este deja gata:

51.

Iluminatul funcționează la jumătate din capacitate, dar odată cu deschiderea stației va deveni mult mai luminos aici:

52.

Deoarece stația este puțin adâncă, partea sa de peron arată ca o cutie de beton armat:

53.

În acest caz, tunelul de distilare este rotund și căptușit cu tuburi de beton (a fost așezat folosind un scut de tunel):

54.

Toți pereții sunt acoperiți cu comunicații și fire:

55.

În Kotelniki există și o Cameră de Comerț și Industrie. Aceasta este sfânta sfintelor, o facilitate strict sigură. Cât timp nu funcționa, ni s-a permis să intrăm înăuntru. În exterior, acest nod, de unde este furnizat curentul către cele mai apropiate linii, este neremarcabil. Plafoanele sunt joase, de multe ori trebuia să treci la trei pericole:

56.

Aceasta este stația finală și aici trenurile se întorc. Mi-am imaginat un fel de linie în semicerc, pe care trenurile se întorc în sens invers. În realitate, desigur, totul se întâmplă diferit:

57.

Trenul ajunge într-o fundătură, șoferul părăsește capul trenului și merge de-a lungul peronului tehnic până la celălalt capăt. Asta e toată „turna”.

În orele de vârf, când este multă lume și este necesară frecvența maximă de mișcare, șoferii se schimbă și mai repede: șoferul celui precedent se urcă în trenul care sosește, iar cel care a coborât se duce în celălalt capăt pentru a-l înlocui. urmatorul:

58.

În depărtare, lumina platformei arde deja:

Și în sfârșit, întrebarea principală care m-a îngrijorat multă vreme - unde petrec trenurile? Se pare că trenurile se aliniază din fundătură și se întind până la trei stații de metrou de la capăt!

60.

P.S. Potrivit conducerii Complexului de Construcții, în acest an este planificată construirea a cel puțin 12 km de linii noi de metrou și deschiderea a 8 stații noi (printre care Kotelniki și Fonvizinskaya). Puteți afla mai multe despre planurile pentru construcția de noi stații

Autoritățile de la Moscova sunt foarte mândre de numărul și ritmul de construcție a noilor stații de metrou. Ei plănuiesc să mai deschidă șase în anul viitor. Lucrările sunt în curs de finalizare la stațiile Troparevo, Rumyantsevo și Salaryevo, care vor extinde linia Sokolnicheskaya spre sud-vest. Acestea se vor deschide fie la sfârșitul lui 2014, fie la începutul lui 2015.

Următoarele pe linie sunt trei stații de pe linia Lyublinsko-Dmitrovskaya, după Maryina Roshcha. Conform planurilor primăriei, acestea vor fi puse în funcțiune în 2015. Dar constructorii nu dau date exacte. Cert este că, spre deosebire de majoritatea stațiilor aflate în construcție în prezent, Butyrskaya, Fonvizinskaya și Petrovsko-Razumovskaya vor fi situate adânc în subteran. Această metodă de construcție este atât mai complexă, cât și mai costisitoare decât construcția de mică adâncime. Autoritățile încearcă să o abandoneze acolo unde este posibil. Pe lângă stațiile liniei Lyublinsko-Dmitrovskaya, în viitor intenționează să deschidă o singură stație adâncă - „Nizhnyaya Maslovka” pe al doilea inel (TPK). Satul a vizitat stația Fonvizinskaya și a aflat ce sunt „pământul de basm” și „discursul excesiv” și cum a afectat criza ucraineană ritmul construcției.

Fotografii

Ivan Anisimov

„Fonvizinskaya” va fi situat la o plimbare de cinci până la zece minute de stația de metrou „Timiryazevskaya”, la intersecția străzilor Ogorodny Proezd, Fonvizin și Milashenkova, exact sub stația de monorail „Ulitsa Milashenkova”. Se va putea trece de la un tip de transport la altul printr-un pasaj special.

Fluxul de pasageri planificat în orele de vârf este de șapte mii de persoane pe oră. În total, 55 de mii de oameni pe zi. În apropierea gării vor fi construite un nod de transport, complexe multifuncționale cu centre de birouri, parcări cu mai multe niveluri și de interceptare și o zonă pietonală ridicată.

Lucrarea este efectuată de Mosmetrostroy sub controlul operatorului unic de construcții de metrou Mosinzhproekt. Au început în 2011 cu trecerea unui puț de mine. Aceasta este o operațiune de exploatare capitală cu acces la suprafață. Cu ajutorul lui, fac drum spre partea subterană a gării. Roca, materialele și echipamentele sunt apoi ridicate și coborâte de-a lungul ei. Constructorii coboară și la stație de-a lungul puțului într-un lift special.

După ce cobori, te trezești într-un labirint de tuneluri. A apărut ca urmare a lucrărilor de săpătură. Potrivit managerului de șantier, Pavel Kalimullin, acum sunt 91% complete la Fonvizinskaya. Rămâne de plasat 30 de inele în tunelul din stânga (aproximativ 22,5 metri) și în așa-numitul pasaj înclinat. Acolo vor fi amplasate scările rulante. Conform planului, instalarea inelelor va fi finalizată până pe 15 noiembrie. În medie, instalarea unui inel durează trei zile. Pentru a-l instala, roca este sablata si apoi transportata pe carucioare speciale.

Kalimullin susține că solul de la Fonvizinskaya este „ca într-un basm”. Prin urmare, lucrările de tunel au fost finalizate în aproape un an, ceea ce este considerat un succes fără precedent pentru acest tip de stație. Avem noroc că calcarul de aici este foarte puternic, aproape că nu există prăbușiri și apă este puțină. Dar la cea de-a doua stație Petrovsko-Razumovskaya, care este construită alături, apa a inundat odată stația aproape până la genunchi. Maistrul instalatorilor de echipamente miniere Serghei Tyurin a reamintit că în urmă cu aproximativ 30 de ani, în timp ce efectuau lucrări de sablare la Polyanka, muncitorii s-au lovit de o lentilă de apă. Acesta este un mic lac subteran. Era atât de multă apă încât oamenii au trebuit să fie evacuați și aproape să iasă înot din stație. Echipamentul a fost inundat. Apoi problema a fost eliminată prin extinderea unei conducte cu diametru mare acolo. Pompele de adâncime au pompat apă și au scuipat-o în râul Moscova.

Lucrările de tunel reprezintă prima etapă a construcției. Al doilea este impermeabilizarea. Hidroizolația constă din trei părți: gofrare, controlul presiunii și reșuruburi. Acum, în unele zone, acest proces este în desfășurare - înlocuirea șuruburilor. Mai întâi, instalați șaibe metalice rigide pentru a preveni deformarea. Și apoi le schimbă în azbest-bitum, care nu lasă apa să treacă. Acum partea de jos a stației este aproape complet în apă. Va fi pompat, iar după efectuarea lucrărilor de hidroizolație nu va mai ajunge acolo.

La Fonvizinskaya, hidroizolarea este deja în curs, dar încă nu foarte activ. Directorul de lucru s-a plâns The Village că, până la Anul Nou, trebuie să recruteze 150 de mineri pentru a lucra în toate secțiunile stației deodată.

În același timp, deschiderile sunt în curs de deschidere. Acum șantierul este împărțit în trei părți - stații din dreapta, mijloc și stânga. Cel din mijloc este locul unde va fi amplasată platforma. Dreapta și stânga sunt locul căilor viitoare. La stație diametrul lor este de 8,5 metri, în etape - 5,49. Între ele vor fi amplasate deschideri pentru ca pasagerii să poată ajunge de la peron la trenuri.

A treia etapă de construcție după hidroizolație este construcția structurilor principale. Aceasta include finisarea stației, așezarea căilor, instalarea scărilor rulante - tot ceea ce va aduce stația în forma familiară pasagerilor.

Dar ceva va rămâne în culise. De exemplu, un bloc de spații tehnice. Este paralel cu unul dintre tuneluri pe 150 de metri. Acolo se află inima stației - transformatoare, substații și tot ce este necesar pentru funcționarea acesteia.

Tuburile din fontă, aproape elementul principal pentru construcția metroului, nu sunt, de asemenea, vizibile pentru pasageri. Ei îngrădesc stația de la sol și sunt responsabili pentru absența deformărilor. Tuburile sunt produse în Dnepropetrovsk. Când a început criza în Ucraina, construcția s-a oprit timp de 15-20 de zile din cauza întârzierilor în aprovizionare. Acum ritmul a fost restabilit. Prin urmare, potrivit lui Pavel Kalimullin, Fonvizinskaya va fi finalizată cel mai probabil în 2015. Cu excepția cazului în care, bineînțeles, intestinele subterane imprevizibile prezintă o surpriză. Iată cum ar trebui să arate:

Construcția în cariera de tuneluri de mică adâncime sub drumuri, terasamente, baraje, precum și în zonele urbane construite implică necesitatea construirii de drumuri ocolitoare, închiderea pe termen lung a autostrăzilor care se intersectează și alte perturbări ale condițiilor de suprafață.

Pentru a minimiza aceste încălcări, versiunea de șanț a metodei semi-deschise este utilizată în practica de construcție a tunelului, care implică, în primul rând, construirea de structuri folosind tehnologia „perete în sol”, pe care este susținut tavanul tunelului. . După umplerea pardoselilor, condițiile de suprafață sunt restaurate, apoi miezul solului este dezvoltat folosind o metodă închisă și se ridică o placă cu tavă.

Folosind metoda șanțurilor, în orașele mari din Europa, America și Japonia au fost construite numeroase tuneluri de transport și structuri subterane de mică adâncime. La Moscova, tunelurile pentru vehicule au fost construite în acest fel pe Leninsky Prospekt și Mira Prospekt, un garaj subteran pe strada Eisenstein, complexe subterane multifuncționale pe Piața Manezhnaya și Digul Sofiyskaya etc.

În ultimele decenii s-au dezvoltat noi modificări ale metodei semideschise, bazate pe utilizarea unei planșee plane sau boltite sprijinite direct pe sol, fundații realizate din piloți sau o masă de pământ fix. Sub protecția tavanului folosind tehnologia minieră, se deschide o deschidere a tunelului și se ridică o căptușeală din beton împușcat armat cu arcade solide sau zăbrele. În fig. Figura 11 prezintă secvența tehnologică a construcției unui tunel folosind metoda semi-deschisă.

Orez. 11 Secvența tehnologică a construcției tunelului prin metoda semideschisă: 1 - deschiderea gropii; 2 - dispozitiv arc de protecție; 3, 4, 5 - deschiderea treptată a lucrărilor

Această metodă combină avantajele și dezavantajele metodelor de lucru deschise și închise și este cea mai eficientă și economică în soluri semi-stâncoase și moi cu stabilitate medie și slabă, cu o adâncime a tunelului de 2 până la 12 m, iar odată cu creșterea acestuia, costul. din construcție scade cu aproximativ 25%.

În soluri dense și stabile, care permit sprijinirea arcului tunelului pe ele, o versiune a metodei semi-deschise este foarte eficientă - așa-numita metodă „Kärntner”, care este cea mai răspândită în Austria și Germania operațiunile tehnologice în metoda „Kärntner” sunt prezentate în Fig. 12.

Orez. 12 Secvența operațiilor tehnologice cu metoda „Kerntner”: 1 - groapă de fundare 2 - boltă; 3 - rambleu sol; 4 - miez de sol; 5 - căptușeală de pereți și boltă inversă

Când adâncimea tunelului este mai mare de 2 - 3 m și sarcini semnificative, se instalează un tavan boltit de rigiditate variabilă cu tocuri întărite. Se betonează pe sol sau folosind cofraje. În primul caz, groapa este mai întâi dezvoltată până la acoperișul arcului și apoi profilată în conformitate cu conturul acestuia din urmă. Această tehnologie este utilizată în soluri suficient de dense care pot absorbi presiunea de pe acoperiș și rambleu. Dacă există straturi moi, acestea sunt îndepărtate și înlocuite cu beton slab. Înainte de betonarea podelei, pe sol este așezată o peliculă de plastic pentru a preveni aderarea betonului de aceasta și sunt instalate cuști de armare. Dacă capacitatea portantă a solului este insuficientă pentru a rezista presiunii din arc, groapa este deschisă până la nivelul călcâielor arcului și se instalează cofraje staționare sau mobile. După ce betonul a atins rezistența necesară, bolta este impermeabilizată, acoperită cu pământul rămas de la deschiderea gropii, iar pavajul de deasupra tunelului se reface. Se lucrează în continuare folosind tehnologia noii metode austriece. Solul este dezvoltat de un excavator sau o mașină de tunel cu un corp de lucru cu braț și îndepărtat de basculante. Calotte trece înaintea strosului cu 20 - 40 m.

Pe măsură ce profilul tunelului se deschide, se aplică un strat de beton împușcat armat cu plasă de oțel sau arcade. După stabilizarea deformațiilor conturului săpăturii, determinate de instrumente, se dezvoltă partea de tăviță și se betonează arcul invers. Închiderea la timp a conturului excavației crește semnificativ gradul de stabilitate a acestuia. În cele din urmă, o căptușeală secundară este ridicată din beton împușcat sau din beton monolit în cofraje mobile.

Pentru a crește fiabilitatea cuplarii arcului cu pereții tunelului, înainte de betonare sunt plasate sub picioare o bandă de oțel și șaibe din suporturi de spălare; după betonare, în timpul deschiderii săpăturii, se instalează arcade din oțel, potrivindu-le cu cadrul de armare a călcâielor.

În conformitate cu tehnologia de mai sus a metodei de construcție semi-deschisă, condițiile pentru funcționarea statică a bolții se modifică de multe ori, ceea ce trebuie luat în considerare la calcularea acesteia. Deci, după construcția sa, structura nu suferă practic niciun stres. Dacă bolta este așezată în cofraj, în ea apar tensiuni din masa structurii, iar după terminarea rambleului, din masa solului și sarcina temporară. După dezvoltarea calotei, arcul funcționează în principal în direcția transversală ca un arc fără balamale cu sprijin elastic pe sol. În procesul de dezvoltare a strosului, are loc o redistribuire a tensiunilor în boltă, iar munca sa capătă un caracter spațial. După construirea învelișului de beton stropit, starea de solicitare a bolții se schimbă din nou: tensiunilor transversale se adaugă tensiunilor longitudinale (pe măsură ce betonul se întărește).

Acest tip de metodă semi-deschisă a fost folosit pentru prima dată în 1978 - 1979. în timpul construcției unui tunel de transport rutier în Kernten (Austria). Patru tronsoane cu o lungime de 30 -50 m și o secțiune transversală de 85 - 125 m 2 au fost trecute sub protecția unui tavan boltit. Folosind aceeași tehnologie, în orașe s-au construit tuneluri de transport rutier. Bochum, Bad Bertrich și Singen, precum și tunelurile de metrou din Köln (Germania).

În Bochum, tunelul este așezat în gresie și șisturi distruse de influențele tectonice. La o adâncime de până la 4,5 m, se afla deasupra un strat de cultură, nisip, piatră zdrobită și nămol grosier. Lucrările s-au desfășurat în patru tronsoane cu o lungime totală de 350 m. Bad Bertrich și Singen. În timpul construcției metroului din Köln, pe un tronson de 505 m lungime (410 m tuneluri de transport și 95 m tuneluri de stație), în primul rând, folosind tehnologia „zid în pământ”, a fost construit un gard de gropi, sub a carui protectie a fost excavat solul la o adancime de 4 m fata de suprafata pamantului si tavanul a fost betonat ; Tunelurile au trecut sub protecția sa după umplerea și restabilirea circulației vehiculelor.

În solurile slab stabile se folosește așa-numita metodă „suport de cadru”, în care, pentru a susține călcâiele arcului, se construiesc fundații artificiale din piloți de oțel sau beton armat, deasupra cărora se ridică o grindă de chingi. Metoda dezvoltată de celebrul om de știință austriac G. Sauer prevede construcția în faze a structurilor subterane de mică adâncime în următoarea secvență tehnologică (Fig. 13).

În etapa I, într-o secțiune de 50 - 100 m lungime, se deschide o groapă de mică adâncime cu pante sau pereți naturali fixați pe fundul podelei structurii subterane. Fundul gropii poate fi plat sau curbat în conformitate cu conturul podelei, care este cel mai adesea realizat într-o formă arcuită. În primul caz, structura de boltă este betonată într-un cofraj special, iar în al doilea - direct pe sol.

Lucrările din etapa a II-a includ construcția de fundații pentru tavanul boltit din piloți forați înclinați amplasați în direcția razei de curbură a bolții în secțiunile de călcâi. Proiectarea și parametrii piloților sunt determinați de capacitatea portantă necesară, luând în considerare sarcinile existente și proprietățile de rezistență-deformare ale solului de la bază.

Orez. 13

La etapa a III-a se instalează cuști de armătură și bolta este betonată pe cofraj de pământ sau lemn-metal. După întărirea necesară a betonului, bolta este acoperită cu straturi hidroizolatoare și de protecție și acoperită cu pământ, restabilind condițiile de suprafață deasupra structurii subterane în construcție.

Lucrările din etapa a IV-a implică excavarea unei lucrări subterane sub arc prin metoda închisă. În funcție de proprietățile solului și de dimensiunile secțiunii transversale ale structurii subterane, pot fi implementate tehnologiile de sacrificare continuă sau în trepte, banc inferior sau noua metodă austriacă (NATM).

Pe măsură ce solul este excavat și îndepărtat, se ridică o căptușeală din beton monolit sau beton pulverizat, armat, dacă este necesar, cu arcade din oțel pline sau zăbrele. Astfel, principalele lucrări de săpătură se desfășoară folosind o tehnologie cunoscută și dovedită cu un grad sporit de siguranță sub acoperirea unei bolți betonate anterior, ceea ce are un efect pozitiv asupra ritmului de construcție. Astfel, conform practicii, viteza de construcție a bolții este de 200 - 400 m/lună, iar viteza de penetrare este de 150 - 300 m/lună.

Cu toate acestea, principalele avantaje ale metodei „suport-cadru” sunt că se realizează restabilirea rapidă a traficului vehiculelor peste o structură subterană în construcție, relocarea comunicațiilor subterane, perturbările masei solului și ale suprafeței pământului sunt minimizate și timpul necesar pentru finalizarea lucrării este redusă. Această soluție simplă și eficientă din punct de vedere tehnic a fost folosită pentru prima dată în construcția unui tunel lângă Bad Betrich. Sub călcâiul bolții se află o pre-alimentare sau fundație din piloți găuriți cu țevi, care se combină cu bolta.

În prezent, se construiesc tronsoane separate ale tunelului feroviar Dernbach, lungi de 3,3 km, folosind această tehnologie. În secțiunea de nord a tunelului, care se desfășoară pe un teren de mică adâncime, alternând gresii și cuarțite cu straturi de argilă și nămol, beton armat. bolta a fost susținută pe piloți forați de până la 30 m lungime și cu diametrul de 1 m. Bolta a fost ridicată într-o groapă cu pante naturale, pe de o parte, și un zid de închidere ancorat în pământ, pe cealaltă parte.

Secțiunea centrală a tunelului de sub autostrada A48 a fost construită în mod similar la o adâncime de 4 până la 8 m. Traficul vehiculelor a fost întrerupt timp de două săptămâni. În secțiunea de sud, arcul tunelului a fost susținut și de piloți forați cu diametrul de 1 m și lungimea de până la 30 m.

În unele cazuri, bolta se sprijină pe micropiloți înclinați cu diametrul de 0,4 - 0,6 m și lungimea de 4 - 6 m, dispuși de-a lungul fundului gropii. Piloții sunt proiectați nu numai pentru a absorbi forțele din arc, ci și pentru a asigura pereții tunelului în timpul excavației subterane a solului. Această tehnologie a fost utilizată în construcția tunelurilor de metrou VG. Brasilia (Brazilia) în condiții inginerești-geologice dificile (acvifere compresibile și instabile) la o adâncime de aproximativ 3 m.

Micropiloți din grinzi I de oțel cu o înălțime de 20,32 cm și o lungime de 5 - 9 m au fost conduși cu un vibrator montat pe un braț de excavator. Bolta a fost betonată la sol și parțial în cofraj. Lucrările au fost deschise cu o față continuă și în trepte și asigurate cu arcade de oțel și beton împușcat.

La construirea tunelurilor în soluri instabile, bolta se sprijină pe o serie de sol fixată prin injecție adâncă (mortar de ciment, sticlă lichidă cu clorură de calciu sau rășină sintetică). În caz de rezistență laterală insuficientă a solului, precum și deplasări ale arcului în direcțiile orizontale și verticale peste valorile admise, acesta din urmă este asigurat cu legături din oțel, ceea ce este posibil numai atunci când este betonat în cofraj. După ce toate lucrările sunt finalizate, strângerea este îndepărtată.

Pentru construcția elementelor de susținere, metoda jet grouting este foarte promițătoare, oferind fixarea rapidă și fiabilă a solurilor instabile atât coezive, cât și necoezive.

La așezarea tunelurilor la o adâncime de 2 - 4 m, în loc de unul boltit, se instalează adesea un tavan plat, a cărui stabilitate este sporită prin sprijinirea capetelor pe piloți de foraj scurt înclinați sau stâlpi din pământ fixat artificial. Astfel, este posibil să se construiască tuneluri cu o singură deschidere și dublă. În acest din urmă caz, pe măsură ce profilul de săpătură se deschide, în partea din mijloc este instalat un rând intermediar de stâlpi sau un perete solid. Schemele pentru construcția tunelurilor cu o singură travă și cu două trave cu tavan plat sunt prezentate în Fig. 14.

Un nou tip de metodă semi-deschisă - metoda „Sillertal” - a fost dezvoltat și implementat de compania austriacă Beton și Monierbau în timpul construcției tunelului Bretfall lung de 1,33 km pe autostrada federală B169 (Germania). În porțiunea de sud a tunelului, lungă de 60 m, bolta din beton armat monolit a fost susținută de pereți din piloți secanți care ajungeau la suprafața terenului, ceea ce a permis reducerea dimensiunii gropii.

Secvența tehnologică de lucru este prezentată în Fig. 15. În primul rând, pereții au fost ridicați din grămezi secanti, iar apoi a fost deschisă o groapă cu o bază curbată până la partea de jos a tavanului boltit.

Orez. 14 Schema construcției tunelurilor cu tavan plat: a - tunel cu o singură travă; b - tunel cu două trave; 1 - betonarea podelei; 2 - deschiderea gropii; 3 - amenajarea pereților înclinați; 4 - dezvoltarea tunelului; 5 - placa de podea; 6 - rambleu

Acesta din urmă a fost construit din beton armat monolit, sprijinindu-l pe pereți din piloți maro-secanti. Lucrările ulterioare au fost efectuate folosind tehnologia tradițională cu metodă semi-deschisă, dezvoltarea miezului de sol și betonarea bolții inverse.

Metoda „Sillertal” asigură o funcționare statică diferită a structurii tunelului în comparație cu metoda „Kärntner”. Împingerea arcului este transferată pe pereții formați din piloți forați, compensând presiunea laterală activă a solului în partea superioară a pereților. După ce miezul de sol a fost excavat, arcul este menținut pe loc de forțele de frecare. Pentru a crește forțele de frecare dintre arc și perete, în acesta din urmă sunt încorporate tije de oțel cu un diametru de 36 mm și o lungime de 60 mm.

Orez. 15 Secvența tehnologică de lucru pentru metoda de construcție „Sillertal”: 1 - structură realizată folosind tehnologia „perete în pământ”; 2 - groapă; 3 - boltă; 4 - miez de sol; 5 - căptușeală interioară a tunelului

Astfel, tavanul tunelului, precum și bolta inversă, acționează ca niște lupte arcuite, eliminând necesitatea ancorarii pereților în pământ.

Experiența în utilizarea diferitelor modificări ale metodei de lucru semi-deschise a demonstrat fiabilitatea și siguranța acesteia. Principalele operațiuni miniere se desfășoară în mod deschis sub protecția unui tavan cu un grad ridicat de rigiditate și capacitate portantă atât pe direcția longitudinală, cât și pe cea transversală.

Viteza de constructie este de 200 - 400 m/luna. la montarea pardoselilor si 150 - 300 m/luna. La excavarea și asigurarea lucrărilor. Se realizează o restabilire rapidă a traficului vehiculelor peste un tunel în construcție, relocarea comunicațiilor subterane, perturbările masei solului și ale suprafeței pământului, nivelul de zgomot și vibrații sunt minimizate, iar timpul necesar pentru finalizarea lucrării este redus. În ciuda unor dezavantaje, metoda semi-deschisă poate concura cu cea tradițională - deschisă și închisă, mai ales atunci când se construiesc tuneluri puțin adânci în soluri slab stabile.

Corpurile de apă au prezentat întotdeauna probleme inginerilor. La început, râurile au fost facilitatori puternici ai comerțului. Dar, mai devreme sau mai târziu, oamenii trebuiau să ajungă de cealaltă parte.

Bărci precum feriboturile au fost soluția cea mai timpurie și cea mai evidentă. În cele din urmă, inginerii au început să construiască poduri. Curând, însă, au fost oameni care au vrut să facă tuneluri pentru rezervoare. În afară de angajarea unei echipe crack de alunițe și castori, cum s-ar putea face acest lucru?

Muncitorii au deschis pe rând porțile pentru a săpa prin câțiva centimetri de pământ. Odată ce s-a făcut un mic progres, întregul scut va fi împins înainte. În spatele lui ei construiesc un zid gros de cărămidă care va deveni învelișul tunelului.

Desigur, aceasta a fost o muncă foarte intensivă în muncă. De exemplu, muncitorilor săi i-au luat nouă ani (din 1825 până în 1843) pentru a construi un tunel lung de 365 de metri sub râul Tamisa din Londra. A devenit primul tunel subacvatic din lume.

Tehnologia a parcurs un drum lung de pe vremea lui Brunel. Astăzi, tunelurile subacvatice sunt create de mașini uriașe de tuneluri. Aceste mașini costă milioane de dolari, dar pot crea tuneluri mari într-un timp foarte scurt.

O placă rotundă cu freze cu disc se rotește pentru a tăia stânca, centimetru cu centimetru, încet și constant. Când mașina sapă un tunel, ajută la întărirea pereților, care susțin în cele din urmă tunelul.

Franța și Anglia au folosit 11 mașini masive de tunel pentru a crea, în doar trei ani record, cele trei tuburi care alcătuiesc tunelul de 51 de kilometri pe Canal. Tunelul se numește Euro Tunnel sau Channel Tunnel. Aceste tuneluri leagă acum cele două țări sub apă.

O altă metodă nouă de creare a tunelurilor subacvatice este metoda șanțurilor. Pentru a folosi această metodă, constructorii sapă un șanț într-un râu sau albia oceanului. Apoi scufundă țevile finite din oțel sau din beton armat în șanț. După ce țeava este acoperită cu un strat gros de rocă, lucrătorii conectează secțiunile țevii și pompează apa rămasă.

Această metodă a fost folosită pentru a crea tunelul Ted Williams, care leagă partea de sud a Bostonului de aeroportul Logan. 12 țevi gigantice de oțel care au fost scufundate în șanț aveau fiecare 100 de metri lungime și conțineau o infrastructură complet finisată!

Inginerii vin mereu cu idei noi. Pe baza tehnicilor experimentale de tăiere a rocii, tunelurile subacvatice de mâine ar putea fi construite folosind jeturi de apă de înaltă presiune, lasere sau mașini cu ultrasunete.

Noile tehnologii pot ajuta la construirea de tuneluri care odată păreau imposibile. De exemplu, unii ingineri ar dori să construiască tunelul transatlantic pentru a conecta New York cu Londra. Tunelul de 4.960 de kilometri ar putea găzdui un tren care ar putea circula cu viteze de 8.000 de kilometri pe oră. O călătorie care acum durează 7 ore cu avionul ar putea dura într-o zi mai puțin de o oră!

Etapele construcției metroului:

Alegerea unei locații

În primul rând, metroul este amplasat în zone îndepărtate ale capitalei. Aceasta ia în considerare câți oameni locuiesc acolo și câte locuințe vor fi construite în viitor, precum și dacă există întreprinderi industriale, clustere de afaceri și centre mari de birouri în zona unde oamenii vin zilnic la muncă. Alegerea locației pentru o nouă stație este influențată și de factori precum populația zonelor învecinate și chiar regiunea Moscovei. De multe ori decid să construiască o stație unde traficul de vehicule este cel mai dens.

Sondaj de inginerie

În această etapă, se colectează informațiile necesare dezvoltării ulterioare a studiului de fezabilitate a proiectului și a documentației de lucru pentru construcție. Studiile tehnice pentru construcția de metrou ar trebui să includă studii geologice, geodezice, de mediu și alte tipuri de studii, după cum este necesar.

Proiecta

În această etapă se determină adâncimea, tipurile de structuri și modalitatea de săpare a tunelurilor subterane și se întocmește documentația de proiectare și deviz. Mai simplu spus, designerii determină „traseul” optim al drumului subteran și locația stației.

Proiectul este pregătit în așa fel încât construcția să nu deterioreze monumentele de arhitectură, clădirile la suprafață, parcurile și grădinile publice, și în același timp să coste cât mai puțin bugetul. Dacă traseul tunelului trece aproape de instalațiile existente, atunci, dacă este necesar, sunt dezvoltate metode de protecție inginerească a acestor structuri împotriva zgomotului, vibrațiilor și curenților vagabonzi care apar în timpul construcției și exploatării liniilor de metrou.

Constructii

Ce obiecte se află la suprafață determină în principal cât de adânc va ajunge noua stație. Sub autostrăzile stradale, metroul se poate „ascunde” la o adâncime foarte mică - mai puțin de 20 de metri. Aceasta este cea mai economică opțiune și este aleasă pentru majoritatea posturilor noi. Dacă deasupra sunt clădiri rezidențiale, atunci va trebui să „cobori” mai adânc.

Există o metodă de construcție închisă, fără deschiderea suprafeței, și o metodă deschisă, în care se construiesc tuneluri și, respectiv, stații în șanțuri și gropi săpate și apoi acoperite cu pământ.

Metoda închisă este utilizată în construcția liniilor de adâncime, stațiile de mică adâncime sunt construite în principal prin metoda deschisă.

Construcția unui metrou „adânc” începe cu așezarea unui puț de mină pentru o cușcă (lift), care va livra muncitorii din construcția metroului și echipamentele necesare „la locul de muncă”. Platforma care izbucnește în jurul portbagajului poate fi comparată cu o scară uriașă. Aici începe tunelul. Pe același stand, după forare, zeci de tone de pământ sunt transportate la suprafață în fiecare zi.

Cu cât stația este mai adâncă, cu atât este mai scumpă și necesită mai multe resurse. În 2011, la Moscova, s-a decis construirea majorității stațiilor noi folosind metode în cariera deschisă. Este suficient să săpați o groapă, să instalați structuri de beton, să umpleți și să puneți șine în interiorul coridorului rezultat. Acest lucru nu este doar mai ieftin, ci și mult mai rapid decât construirea de stații adânci.

Forarea și consolidarea tunelurilor se realizează cu tuburi din fontă sau blocuri de căptușeală din beton armat impermeabil.

Instalarea scărilor rulante

În paralel cu construcția tunelului, se construiește stația în sine și sistemul de tranziție, apoi se pun comunicații în metrou și se instalează scări rulante.

La stațiile de metrou adânci, scările rulante sunt instalate în tuneluri lungi înclinate - ieșiri. Lungimea mare a acestor scări rulante impune cerințe speciale privind rezistența structurii lor și fiabilitatea frânelor.

Pentru instalațiile de mică adâncime, se folosesc scările rulante din podea. Important este ca toate statiile noi sa fie dotate si cu lifturi pentru persoanele cu dizabilitati.

Design interior

Metroul capitalei este considerat pe drept cel mai frumos din lume. În majoritatea țărilor, stațiile sunt utilitare și nu se pot distinge unele de altele. În ciuda faptului că stațiile de metrou din Moscova sunt acum construite conform proiectelor standard, fiecare dintre ele are propria sa soluție specială de arhitectură și design.

Pot fi vizualizate proiecte de proiectare pentru stațiile de metrou din Moscova în construcție.

Proiecte tipice:

Pentru stațiile de mică adâncime, sunt utilizate trei tipuri principale:

• stație boltită, cu peron deschis, fără coloane;
• cu două trave cu coloane în mijlocul platformei (pentru stații de mică adâncime);
• cu trei trave (pentru stații de mică adâncime).

În centrul Moscovei, datorită densității clădirilor istorice, se utilizează vechiul tip de stații adânci de două tipuri - coloană și stâlp.

Tehnologii pentru a ajuta constructorii de metrou

Complexe de foraj de tuneluri

În anii 30, primele stații de metrou din Moscova au fost construite manual: cu târnăcoapă și lopată. Astăzi, constructorii de metrou au tehnologii avansate în arsenalul lor. Pentru a așeza tunelurile de metrou, se folosește o structură complet automatizată, rezistentă, numită „scut plictisitor”. Poate fi comparat cu un „vierme de oțel” care forează o potecă prin stâncă, lăsând în urmă un tunel terminat.

Potrivit legendei, inventatorul primului „scut minier” din lume, englezul Mark Brunel, a venit de fapt cu un astfel de design după ce a privit mai atent „lucrarea” unui vierme obișnuit de navă atunci când a servit în marina. A observat că capul moluștei era acoperit cu o coajă tare, cu ajutorul marginilor zimțate ale căror vierme a găurit în copac, lăsând în urmă un strat protector neted de var pe pereții pasajului.

Ideea unei mașini care a simplificat foarte mult construcția tunelurilor a luat contur în 1817, când împăratul rus Alexandru I i-a cerut lui Brunel să proiecteze un tunel sub Neva la Sankt Petersburg. Adevărat, inginerul nu a reușit niciodată să lucreze în Rusia - în cele din urmă împăratul a decis să construiască un pod în locația prevăzută.

Cu toate acestea, în 1818 a fost brevetat primul scut al lui Brunel, iar în 1825, cu ajutorul acestuia, a început construcția unui tunel sub Tamisa.

În prima mașină, solul a fost selectat de 36 de mineri simultan, fiecare situat în propria lui celulă. După excavarea solului câțiva centimetri, scutul a fost deplasat ușor înainte. Aceasta nu a fost o treabă ușoară, având în vedere infiltrațiile constante de apă (fundul râului era situat la doar câțiva metri deasupra arcurilor acestui tunel dublu). Câteva inundații din mină au pierdut viața a șapte muncitori și, într-o ocazie, fiul lui Brunel aproape că a murit. Mai mult decât atât, gazul de mlaștină a izbucnit de mai multe ori pe un șantier subteran. Și totuși lucrarea s-a încheiat cu triumf.

În prima zi după deschiderea uimitoarei structuri, 15 mii de oameni au trecut prin tunel. De atunci, Marea Britanie a fost considerată pe bună dreptate pionierul tunelului scutului, iar metoda scutului în sine a fost numită „Londra” în literatura de specialitate.

În țara noastră, un scut de tunel a fost folosit pentru prima dată în construcția metroului în 1934 pentru a excava o secțiune dificilă a primei etape a metroului din Moscova între Piața Teatralnaya și Lubyanka. Și în timpul construcției celei de-a doua etape a metroului din Moscova, 42 de scuturi funcționau deja simultan pe rute - un record pentru volumul de echipamente utilizate. De atunci, peste 70% din tunelurile de metrou ale capitalei au fost construite folosind această tehnologie.

Pe primele panouri, așa cum s-a menționat deja, solul a fost selectat manual de către muncitori folosind un ciocan-pilot și îndepărtat printr-un tunel deja construit pe cărucioare. Pentru a deplasa scutul înainte, s-au folosit cricuri cu șurub, care s-au sprijinit pe secțiunea finită a căptușelii tunelului și au împins mașina înainte.

Dimensiunea tunelurilor a crescut, iar designul „viermelui” s-a îmbunătățit de asemenea: în partea frontală au apărut platforme orizontale, ceea ce le-a permis muncitorilor să dezvolte simultan solul din două (și uneori mai multe) niveluri. Cu toate acestea, din cauza volumului mare de muncă manuală și a accidentelor frecvente, rata de penetrare a lăsat mult de dorit.

Procesul a fost accelerat semnificativ prin utilizarea căptușelii prefabricate din elemente mari - inițial tuburi din fontă. Inelele gigantice care formează tunelurile au început să fie asamblate din mai multe elemente.

Următoarea etapă în „evoluția” complexelor de foraj de tunel a fost dezvoltarea structurilor cu așa-numita „încărcare a solului”. Atunci când funcționează un astfel de scut, roca este mai întâi introdusă într-o cameră etanșă, din care solul este îndepărtat folosind principiul „mașină de tocat carne” folosind un transportor cu șurub.

Astăzi, tunelurile sunt construite în cele mai dificile condiții inginerești și geologice, iar scuturile moderne sunt proiectate pentru tuneluri în diverse soluri, inclusiv cele instabile. Complexele funcționează în două cicluri: mai întâi dezvoltă solul, apoi construiesc căptușeala, instalând blocurile. Viteza medie de penetrare a scuturilor astăzi este de 250 - 300 m pe lună, costul mediu este de 13 - 15 milioane de euro.

Constructorii de la Moscova au fost primii din lume care au construit tuneluri înclinate pentru zonele de scări rulante folosind scuturi pentru tuneluri. La ordinul lui Mosmetrostroy, compania canadiană Lovat a dezvoltat și fabricat un complex de tuneluri cu un diametru exterior de 11 m. Cu utilizarea acestuia, constructorii de metrou din capitală au efectuat pentru prima dată tuneluri pentru scări rulante. Acest lucru s-a întâmplat la stația Maryina Roshcha de pe linia de metrou Lyublinsko-Dmitrovskaya.

Apropo, viața de zi cu zi a constructorilor de metrouri nu este deloc lipsită de romantism: odată ce Richard Lovat, fondatorul producătorului de renume mondial de scuturi pentru tuneluri LOVAT, a decis că toate complexele produse de compania sa vor purta nume de femei. în cinstea patronei lucrărilor subterane, Sf. Barbara. Cu mâna sa ușoară s-a născut o tradiție - atribuirea numelor de femei la scuturi. De aceea, la Moscova există mașini cu numele „Claudia”, „Katyusha”, „Polina” și „Olga”.

Rezolvarea problemelor geologice

Cel mai insidios inamic al lucrătorilor minelor subterane este nisipul mișcător: mase de nisip aproape prăfuit amestecat cu 10 - 15% argilă, ca un burete înmuiat în apă.

În anii 30 ai secolului trecut, când în capitală se construia primul metrou, constructorii de metrou se confruntau cu condiții hidrogeologice foarte dificile. În același timp, a fost folosit un sistem împotriva prăbușirii solului și a altor probleme tipice care amenință tunelurile, care până în prezent este considerat unul dintre cele mai atente și de încredere. Vorbim despre înghețarea solului, bazată pe un sistem simplu, dar eficient.

Există mai multe metode de congelare, dintre care cea mai veche este așa-numita „saramură”..

Constă în faptul că șantierul este împrejmuit de masa generală de sol acvifer printr-un zid de permafrost. Pământul înghețat de un metru sau doi grosime la o temperatură de -12 grade poate rezista practic oricărei presiuni a rocii și poate rezista perfect la pătrunderea apei subterane. Cum să faci frigul să treacă în subteran? Acest lucru se realizează cu ajutorul dispozitivelor artificiale de la mașini speciale de refrigerare.

Aparatul frigorific se bazează pe faptul că agentul frigorific (amoniac lichid, freon etc.), care este eliberat din rezervoare în coloane de congelare pregătite, ia căldură din mediu atunci când se evaporă. Vaporii săi sunt lichefiați din nou folosind un compresor și un condensator, iar frigul format în evaporator este folosit pentru a răci saramura de lucru neînghețată de clorură de calciu. Saramura la o temperatură de -25 de grade intră în sistemul de răcire. Pentru a-l instala, puțurile cu un diametru de 150 - 200 de milimetri sunt forate de-a lungul conturului excavației la o distanță de un metru una de alta. Coloanele de congelare formate din țevi duble sunt coborâte în puțuri. Saramura de congelare intră prin conducta din mijloc, iar prin conducta exterioară, după încălzirea naturală în pământ, revine în mașina frigorifică. Astfel, circulația saramurii are loc continuu.

După aproximativ o lună de funcționare a mașinii de refrigerare, solul din jurul coloanelor individuale de înghețare îngheață într-o masă monolitică, protejând mine de pătrunderea apei subterane și de prăbușirea pereților. Acum mașina de refrigerare trebuie să susțină doar inelul de permafrost până când pereții acestuia sunt excavați și asigurați.

O metodă mai modernă este congelarea la temperatură joasă folosind azot lichid.. Este un lichid incolor, a cărui temperatură de evaporare este foarte scăzută (la presiunea atmosferică este de -195,8 o C).

Azotul lichid este produs la instalații speciale prin lichefierea aerului atmosferic la temperaturi scăzute și apoi separarea acestuia în azot lichid și oxigen, care au temperaturi de evaporare diferite. Azotul lichid este transportat în containere speciale (rezervoare).

Spre deosebire de alți agenți frigorifici industriali (amoniac, freon), care pot fi utilizați doar într-un sistem de refrigerare închis, azotul lichid este utilizat o singură dată (gazul care se evaporă este eliberat în mediu).

Metoda de congelare la temperatură joasă folosind azot lichid are o serie de avantaje în comparație cu congelarea convențională (saramură). La congelarea cu azot lichid, nu sunt necesare stații de congelare și rețele de conducte. Azotul lichid livrat pe șantier din rezervoare este eliberat direct în coloanele de congelare. Viteza de îngheț crește, ceea ce este deosebit de important la rate mari de filtrare a apelor subterane, precum și la afluxul de ape termale și mineralizate. Pentru a îngheța 1 m 3 de sol cu ​​un conținut de apă de până la 30%, se consumă 1000 de litri de azot lichid. Azotul lichid este rezistent la explozie și foc și non-toxic.

Cu toate acestea, ambele metode au fost utilizate recent destul de rar. Azotul lichid este nerezonabil de scump și este nevoie de mai mult de o lună pentru a „stabiliza” solul. Prin urmare, înghețarea astăzi este folosită numai la excavarea tunelurilor de scară rulantă înclinate.

Pentru alte cazuri, există o alternativă mai avansată și destul de economică - tehnologia jet grouting a solurilor sau jet grouting. Aceasta este o metodă de consolidare a solului, bazată pe distrugerea și amestecarea simultană a solului cu un jet de înaltă presiune de mortar de ciment. Ca urmare a cimentării cu jet a solului, în el se formează coloane cilindrice cu un diametru de 600 - 2000 mm.

Tehnologia a apărut aproape simultan în trei țări - Japonia, Italia, Anglia. Ideea de inginerie s-a dovedit a fi atât de fructuoasă încât în ​​ultimul deceniu s-a răspândit instantaneu în întreaga lume.

Esența tehnologiei este utilizarea energiei unui jet de înaltă presiune de mortar de ciment pentru a distruge și amesteca simultan solul cu mortar de ciment în modul mix-in-place (amestecare la loc). Ca urmare, grămezii se formează în masa solului dintr-un material nou - betonul de sol - cu caracteristici portante și anti-infiltrații suficient de mari.

Construcția piloților de beton de sol se realizează în două etape: mișcare directă (forarea unui puț) și mișcare inversă a garniturii de foraj. În timpul cursei inverse, coloana este ridicată în timp ce se rotește simultan.

Cu ajutorul jet grouting se obține o groapă foarte durabilă și se construiesc fundații de încredere pentru orice structură. Un câmp de grămezi este creat într-un model de șah, o grămadă se suprapune pe alta și rezultatul este un monolit - o piatră. Și poți construi orice pe el. Această tehnologie este eficientă în special atunci când este necesară construirea de obiecte în sol nisipos, argilă moale sau alte soluri moi.

Datorită acestor tehnologii, astăzi constructorii de metrou pot lucra în cele mai dificile condiții geologice, construind tuneluri care duc metroul spre noi zone ale capitalei.

« Preţios » unelte

Construcția metroului nu s-ar putea lipsi de nanotehnologie. Astăzi, constructorii pot folosi instrumente inovatoare - burghie de lucru cu diamante, freze și vârfuri.

Inițial, acest know-how a fost folosit pentru forarea betonului armat și a altor materiale de construcție și s-a dovedit a fi atât de convenabil încât a început să fie folosit pentru lucrări miniere complexe în sol stâncos. Crește semnificativ nivelul de siguranță a muncii și viteza de penetrare - construcția este literalmente accelerată de mai multe ori. Este interesant că costul echipamentului „diamant” nu este cu mult mai mare decât de obicei - diferența de preț este de doar 10 - 15%.

Instrumentele tradiționale tradiționale nu pot oferi atât de multe beneficii tehnologice. Astfel, un burghiu cu diamant poate face gauri in orice plan si in orice unghi folosind metoda conturului, puteti obtine gauri dreptunghiulare obisnuite de orice dimensiune dorita, ceea ce are ca rezultat un contur ideal; Sculele „prețioase” vă permit să lucrați în cele mai înguste și înguste spații, pot manipula materiale de orice duritate; Important este că metoda este silentioasă și ecologică.