Ako postaviť tunel pod riekou. Efektívne spôsoby budovania tunelov

--=Správa o metre=-

Moskovské metro má tento rok 80 rokov. Oficiálne narodeniny metra v hlavnom meste sa oslavujú 15. mája (vtedy sa metro prvýkrát otvorilo pre obyvateľov mesta), no prvý technický personál prešiel už vo februári. Zaujímavosť: v prvom roku po otvorení sa cestovné neustále znižovalo. Najprv z 50 kopejok na 40 a potom na 30.

Stavba prvej linky nielenže prekonala svetové rekordy, ale prekročila hranice ľudských možností. Trať s celkovou dĺžkou 11,6 km s 13 stanicami a celým komplexom stavieb sa rozhodlo postaviť za tri roky. Na pekelné a núdzové práce bolo privezených niekoľko tisíc väzňov, hoci aj bez nich sa našlo množstvo ľudí, ktorí boli pripravení prispieť k ambicióznej výstavbe. Všetky operácie v baniach – ťažba, nakladanie a drvenie horniny, vyvaľovanie vozíkov – prebiehali bez pomoci strojov. Dnes sú tieto prvé stanice červenej linky jednou z najkrajších a najmajestátnejších, skutočným srdcom moskovského metra.

Ako sa dnes rodia nové stanice? Samozrejme, nikto nerobí komunistické rekordy a nikto neláka do práce odsúdených. Budovanie tunelov hlboko pod zemou však zostáva náročnou úlohou. Pripravil som o tom veľký a zaujímavý príspevok.

Po prvé, stojí za to objasniť: existujú dva typy staníc metra - plytké a hlboké. Tí prví stavajú otvorenú jamu, pre tých druhých kopú šachtu a všetky práce vykonávajú vo veľkej hĺbke. Pod rezom ukážem oba typy na príklade budúcich staníc moskovského metra - Petrovský park a Fonvizinskaja...

Stanica Petrovský park je plytká. Je vidieť, že hĺbka jamy nie je väčšia ako 4 poschodia, niektoré podzemné parkoviská sú oveľa hlbšie. Dištančné vložky medzi protiľahlými stenami jamy sa nazývajú vzpery, ktoré zabraňujú zrúteniu počas výstavby:

3.

Miesto pre eskalátor. Aj keď, súdiac podľa výšky, mohli urobiť kroky:

4.

Stanica je plánovaná ako dvojpodlažná. Balkóny po stranách nástupišťa trochu pripomínajú tie na Komsomolskej:

5.

Petrovský park je stanica vo výstavbe na budúcom druhom okruhu metra, ktorý bude križovať všetky existujúce radiálne linky, ale bližšie k okraju Moskvy:

6.

Tunel metra je vybudovaný mechanizovaným komplexom na razenie tunelov (TBMC), ktorého činnosť pripomína pohyb červa pod zemou. Podľa legendy bola myšlienka vynájdenia tunelového štítu inšpirovaná pozorovaním anglického inžiniera Marka Brunela o pohyboch lodného červa, ktorý si razil cestu cez dubové triesky. Vynálezca si všimol, že iba hlava mäkkýšov je pokrytá tvrdou škrupinou. Pomocou svojich zubatých hrán sa červ zavŕtal do stromu. Keď prenikla hlbšie, zanechala na stenách priechodu hladkú ochrannú vrstvu vápna. Na základe tohto princípu si Brunel nechal patentovať veľký liatinový tunelový štít, ktorý sa posúva pod zem pomocou zdvihákov. Potom je tunel lemovaný potrubím - to je prvok upevnenia podzemných štruktúr:

7.

Potrubie pre plytké stanice pozostáva zo zakrivených betónových dosiek. Spojenie je úplne utesnené:

8.

Pôda sa odstraňuje špeciálnym zložením:

9.

Zdá sa, že na technických koľajniciach sa naozaj jazdiť nedá, ale aj taký základný „elektrický vozík“ má množstvo ovládacích prvkov:

10.

Podľa staviteľov má táto lokalita prevažne hlinitú pôdu:

11.

Každé auto je zaháknuté žeriavom a zdvihnuté na povrch:

12.

13.

Zem sa naleje do špeciálnej jamy, odkiaľ ju niekoľkokrát denne odvážajú nákladné autá.

Bez toho, aby sme zachádzali do detailov, tu končí technológia výstavby malých staníc: štít stavia tunel a v otvorenej jame sa v tomto čase upravuje nástupište a technické miestnosti budúcej stanice. Ďalšia vec je hlboká stanica...

14.

Stanica Fonvizinskaya dnes vyzerá takto. Toto je „diera“ v zemi, na dne ktorej môžete uhádnuť tunel budúceho eskalátora:

15.

Schéma stanice a liniek metra na mape mesta:

16.

Stavenisko je veľmi kompaktné. To nie je prekvapujúce - hlavná stavba ide do podzemia:

17.

Žltá budova stojí priamo nad šachtou. Táto studňa vedie priamo k podzemným prácam:

18.

Ako je vidieť na schéme (pohľad zhora), šachta bane sa nenachádza nad samotnou stanicou, ale mierne nabok. Studňa klesá 60 metrov a je kopaná ručne. Prekvapivo neexistujú žiadne iné technológie, iba zbíjačka a lopata.

Technické tunely (diela). Výstavba metra sa nezačína okamžite z nástupišťa stanice. Najprv sa kopú dočasné tunely, ktoré obchádzajú budúcu stanicu. Prostredníctvom týchto tunelov sa odstraňuje zem a inštalujú sa zariadenia.

Staničné tunely. Po nich budú jazdiť koľajové vozidlá. Sú tu dva tunely – jeden a druhý.

Plošina. Veľký a vysoký tunel, z ktorého sa neskôr urobí nástupište stanice. Jeho okraje lemujú vlakové tunely.

Trakčná a znižovacia rozvodňa (TSS). Najdôležitejší strategický prvok celého metra, ktorý dodáva napätie do koľajníc a v podstate zabezpečuje pohyb vlakov.

19.

Vedúci stavby podrobne vysvetľuje návrh stanice na projekte, potom ideme dole na zem, aby sme všetko videli na vlastné oči:

20.

Ľavá a pravá klietka sú výťahy v banskej studni. Zdvíhajú ľudí aj vybavenie:

21.

Výťahy obsluhujú ľudia z neďalekej budovy, kde je nainštalovaný obrovský navijak. Venujte pozornosť brzdovým kotúčom, ktoré sú veľmi podobné tým automobilovým:

22.

Klietka sa spúšťa a stúpa veľmi rýchlo - 3 metre za sekundu. Nie sú tam žiadne dvierka, sú tu madlá, ktorých sa môžete pri pohybe držať. Nie sú tu žiadne tlačidlá, ako v domácom výťahu, všetko ovládajú ľudia manuálne (napokon, nie je to ako ísť dole do suterénu):

23.

24.

V podzemí pracuje 800 až 1000 ľudí. Každý zamestnanec má svoje číslo a čip na spoločnom stojane. Pri zostupe musí čip otočiť červenou stranou a pri výstupe zelenou stranou. V prípade núdze tak môžete okamžite určiť, koľko ľudí je v bani a kto presne:

25.

Mobilné telefóny nefungujú pod zemou, všetka komunikácia prebieha cez takéto zariadenia – šachtové telefóny. Vyzerá to jednoducho a spoľahlivo ako sovietsky tank:

26.

Nižšie toto zariadenie vyzerá takto. Pochybujem, že sa dá dostať na medzimestskú linku cez osmičku:

27.

Prvá vec, ktorú vidíme, keď ideme pod zem, je technologický tunel. Ten, ako aj všetky ostatné približovacie práce, budú vyplnené po dokončení stavby. Všetky dočasné tunely sú vybavené koľajnicami; náklad, nástroje a zemina sa prepravujú pozdĺž nich:

28.

Úseky s koľajnicami sú zostavené ako detská železnica. Áno, a vyzerajú približne rovnako, len v mierke 1:1

29.

Miniatúrne elektrické vláčiky sa pohybujú po miniatúrnych koľajniciach. Ak ste boli v detstve fanúšikom železnice, určite príďte pracovať sem :)

30.

Sú napájané ako električky z elektrického drôtu a je lepšie sa ho nedotýkať rukami:

31.

Vozne sa rútia dosť energicky:

32.

Trate vedú priamo k výťahom, odkiaľ je možné auto poslať na povrch. Je tu technický priestor, kde sa návesy zdvíhajú a vyprázdňujú do špeciálneho kontajnera (ten sa potom odvezie na likvidáciu). Obrovská kefa na ľavej strane zoškrabuje nečistoty z rotujúceho mechanizmu:

33.

Stanicu obkolesuje ďalší technologický tunel. V konečnej fáze bude tiež vyradený, ale zatiaľ tu jazdia vozíky:

34.

Pozdĺž nej sa ocitáme v hlavnom priestore – budúcom nástupišti stanice. Na rozdiel od plytkej stanice nepoužívajú betónové rúry, ale liatinové rúry, ktoré znesú extrémny tlak:

35.

Prvky sú utiahnuté nasledujúcimi skrutkami:

36.

Tri tunely prepojené priechodmi - skelet budúceho nástupišťa stanice:

37.

38.

Centrálny tunel, ktorý bude mať platformu o niečo väčšiu ako vlakové tunely:

39.

Hlboko položené stanice nie sú „výkopové“, ale sú položené pomocou riadených výbuchov. Štít tunela na tejto stanici je zbytočný, pôda je veľmi hustá.

Toto je koniec plošiny, kde eskalátor pôjde na povrch:

40.

Aj keď to na fotografii nie je jasné, toto je diagonálny eskalátorový tunel, ktorý vedie hore:

41.

42.

Vpravo sú liatinové rúry, cez ktoré pôjde elektrika:

43.

Najvyšší tunel je TPP, vysoký tri podlažia:

44.

Ženy nepracujú pod zemou. Môžu klesnúť iba v jednom prípade, ak je žena geodetka (špecialistka na vykonávanie priestorových a geometrických meraní v útrobách zeme):

46.

Pred návratom do výťahu si musíte umyť topánky od nečistôt:

47.

A toto je stanica Kotelniki. Je takmer hotový, ostáva už len dorobiť posledné úpravy. Túto jar privíta prvých pasažierov:

48.

Turnikety. Aj keď je možné vstúpiť bez karty:

49.

Eskalátory. Na jednej strane prebiehajú dokončovacie práce:

50.

Na druhej strane, všetko je už pripravené:

51.

Osvetlenie funguje na polovičný výkon, ale s otvorením stanice sa tu výrazne rozjasní:

52.

Keďže stanica je plytká, jej nástupište vyzerá ako železobetónová krabica:

53.

Destilačný tunel je zároveň okrúhly a lemovaný betónovou rúrou (bola položená pomocou tunelovacieho štítu):

54.

Všetky steny sú pokryté komunikáciou a drôtmi:

55.

V Kotelniki je aj obchodná a priemyselná komora. Toto je svätyňa svätých, prísne zabezpečené zariadenie. Kým to nefungovalo, mohli sme ísť dovnútra. Vonkajšie je tento uzol, odkiaľ je prúd privádzaný do najbližších vedení, pozoruhodný. Stropy sú nízke, často ste museli ísť do troch nebezpečenstiev:

56.

Toto je konečná stanica a tu sa vlaky otáčajú. Predstavoval som si nejakú trať v polkruhu, na ktorej sa vlaky otáčajú v protismere. V skutočnosti sa samozrejme všetko deje inak:

57.

Vlak prichádza do úvraťu, rušňovodič opúšťa čelo vlaku a prechádza po technickom nástupišti na druhý koniec. To je celé „otočenie“.

Počas dopravnej špičky, keď je veľa ľudí a vyžaduje sa maximálna frekvencia pohybu, sa rušňovodiči menia ešte rýchlejšie: rušňovodič predchádzajúceho nastúpi do prichádzajúceho vlaku a ten, ktorý vystúpil, ide na druhý koniec, aby ho nahradil. ďalší:

58.

V diaľke už horí svetlo plošiny:

A na záver hlavná otázka, ktorá ma dlho znepokojovala – kde nocujú vlaky? Ukázalo sa, že vlaky sa zoraďujú zo slepej uličky a tiahnu sa až tri stanice metra od konca!

60.

P.S. Podľa vedenia Stavebného komplexu sa v tomto roku plánuje výstavba najmenej 12 km nových liniek metra a otvorenie 8 nových staníc (medzi nimi Kotelniki a Fonvizinskaya). O plánoch výstavby nových staníc sa dozviete viac

Moskovské úrady sú veľmi hrdé na počet a tempo výstavby nových staníc metra. V budúcom roku plánujú otvoriť šesť ďalších. Teraz sa dokončujú práce na staniciach Troparevo, Rumjancevo a Salaryevo, ktoré predĺžia trať Sokolničeskaja na juhozápad. Otvoria sa buď koncom roka 2014 alebo začiatkom roka 2015.

Ďalšie v poradí sú tri stanice na trati Lyublinsko-Dmitrovskaya po Maryine Roshcha. Podľa plánov radnice budú uvedené do prevádzky v roku 2015. Presné dátumy ale stavitelia neuvádzajú. Faktom je, že na rozdiel od väčšiny staníc, ktoré sú v súčasnosti vo výstavbe, sa Butyrskaya, Fonvizinskaya a Petrovsko-Razumovskaya budú nachádzať hlboko pod zemou. Tento spôsob výstavby je zložitejší a drahší ako plytká výstavba. Úrady sa ho snažia opustiť, kde je to možné. Okrem staníc linky Lyublinsko-Dmitrovskaya plánujú v budúcnosti otvoriť iba jednu hlbokú stanicu - „Nizhnyaya Maslovka“ na druhom okruhu (TPK). Dedina navštívila stanicu Fonvizinskaya a dozvedela sa, čo je to „rozprávková pôda“ a „prehovory“ a ako ukrajinská kríza ovplyvnila tempo výstavby.

Fotografie

Ivan Anisimov

„Fonvizinskaya“ sa bude nachádzať päť až desať minút chôdze od stanice metra „Timiryazevskaya“, na križovatke ulíc Ogorodny Proezd, Fonvizin a Milashenkova, presne pod stanicou jednokoľajky „Ulitsa Milashenkova“. Špeciálnou pasážou bude možné prestúpiť z jedného druhu dopravy na druhý.

Plánovaný tok cestujúcich počas špičiek je sedemtisíc osôb za hodinu. Celkovo 55 tisíc ľudí denne. V blízkosti stanice vyrastie dopravný uzol, polyfunkčné komplexy s kancelárskymi centrami, viacúrovňové a záchytné parkoviská a vyvýšená pešia zóna.

Práce vykonáva Mosmetrostroy pod kontrolou jediného prevádzkovateľa výstavby metra Mosinzhproekt. Začali sa v roku 2011 prerazením banskej šachty. Ide o ťažobnú operáciu s prístupom na povrch. S jeho pomocou sa dostanú do podzemnej časti stanice. Skala, materiály a vybavenie sa potom zdvíhajú a spúšťajú pozdĺž nej. Stavbári sa do stanice spúšťajú aj pozdĺž šachty v špeciálnom výťahu.

Po zostupe sa ocitnete v labyrinte tunelov. Objavil sa v dôsledku výkopových prác. Podľa manažéra lokality Pavla Kalimullina sú teraz vo Fonvizinskaya hotové na 91 %. Zostáva umiestniť 30 skruží do ľavého tunela (asi 22,5 metra) a do šikmého prejazdu tzv. Budú tam umiestnené eskalátory. Inštalácia skruží bude podľa plánu ukončená do 15. novembra. Inštalácia jedného krúžku trvá v priemere tri dni. Na jeho inštaláciu sa skala odstrelí a potom sa prepraví na špeciálnych vozíkoch.

Kalimullin tvrdí, že pôda vo Fonvizinskej je „ako v rozprávke“. Preto boli tunelovacie práce dokončené takmer za rok, čo sa na tento typ staníc považuje za nevídaný úspech. Máme šťastie, že vápenec je tu veľmi silný, takmer žiadne závaly a málo vody. No na druhej stanici Petrovsko-Razumovskaja, ktorá sa stavia hneď vedľa, voda kedysi zaplavila stanicu takmer po kolená. Predák montérov banských zariadení Sergej Tyurin pripomenul, že asi pred 30 rokmi, keď vykonávali trhacie práce v Polyanke, robotníci narazili na vodnú šošovku. Toto je malé podzemné jazero. Vody bolo toľko, že ľudí museli evakuovať a takmer vyplávať zo stanice. Zariadenie bolo zaplavené. Potom bol problém odstránený inštaláciou potrubia s veľkým priemerom. Hlboké čerpadlá odčerpávali vodu a vypľúvali ju do rieky Moskva.

Razenie tunelov je prvou etapou výstavby. Druhým je hydroizolácia. Hydroizolácia pozostáva z troch častí: razenie, kontrola tlaku a preskrutkovanie. Teraz v niektorých oblastiach tento proces prebieha - výmena skrutiek. Najprv nainštalujte pevné kovové podložky, aby ste zabránili deformácii. A potom ich menia na azbesto-bitúmenové, ktoré neprepúšťajú vodu. Teraz je spodok stanice takmer celý vo vode. Odčerpá sa a po vykonaní hydroizolačných prác sa tam prestane dostávať.

Vo Fonvizinskaya už hydroizolácia prebieha, ale zatiaľ nie veľmi aktívne. Vedúci práce sa sťažoval The Village, že do Nového roka potrebuje zamestnať 150 mincovníkov, ktorí budú pracovať naraz vo všetkých častiach stanice.

Zároveň sa otvárajú otvory. Teraz je stavenisko rozdelené na tri časti – pravú, strednú a ľavú stanicu. V strede bude umiestnená platforma. Vpravo a vľavo sú miesta budúcich ciest. Na stanici je ich priemer 8,5 metra, v etapách - 5,49. Medzi nimi budú umiestnené otvory, aby sa cestujúci dostali z nástupišťa k vlakom.

Treťou etapou výstavby po hydroizolácii je výstavba hlavných konštrukcií. To zahŕňa dokončenie stanice, položenie koľají, inštaláciu eskalátorov - všetko, čo dostane stanicu do podoby, ktorú cestujúci poznajú.

Niečo však v zákulisí zostane. Napríklad blok technických priestorov. Vedie súbežne s jedným z tunelov v dĺžke 150 metrov. Je tam srdce stanice – transformátory, rozvodne a všetko, čo je potrebné pre jej fungovanie.

Liatinové rúry, takmer hlavný prvok výstavby metra, tiež nie sú viditeľné pre cestujúcich. Ohradzujú stanicu od zeme a sú zodpovedné za absenciu deformácií. Rúry sa vyrábajú v Dnepropetrovsku. Keď na Ukrajine začala kríza, výstavba sa pre meškanie dodávok na 15-20 dní zastavila. Teraz sa tempo obnovilo. Preto podľa Pavla Kalimullina bude Fonvizinskaya s najväčšou pravdepodobnosťou dokončená v roku 2015. Ak, samozrejme, nepredvídateľné podzemné útroby nepredstavujú nejaké prekvapenie. Takto by to malo vyzerať:

Otvorená výstavba plytkých tunelov pod cestami, násypmi, priehradami, ako aj v intraviláne intravilánov zahŕňa potrebu budovania obchvatov, dlhodobé uzávierky križovatiek diaľnic a iné narušenia povrchových vlastností.

Aby sa tieto porušenia minimalizovali, v praxi výstavby tunelov sa používa priekopová verzia polootvorenej metódy, ktorá zahŕňa predovšetkým výstavbu konštrukcií technológiou „stena v pôde“, na ktorej je podopretý strop tunela. . Po zasypaní podláh sa obnovia povrchové podmienky a potom sa jadro pôdy rozvinie uzavretou metódou a postaví sa platňa.

Pomocou priekopovej metódy boli vo veľkých mestách v Európe, Amerike a Japonsku vybudované početné dopravné tunely a plytké podzemné stavby. V Moskve boli takto vybudované automobilové tunely na Leninskom prospekte a Mira prospekte, podzemné garáže na Ejzenštejnovej ulici, multifunkčné podzemné komplexy na Manežnajskom námestí a Sofijskom nábreží atď.

V posledných desaťročiach boli vyvinuté nové modifikácie polootvorenej metódy, založené na použití rovnej alebo klenbovej podlahy spočívajúcej priamo na teréne, základov z pilót alebo masy upevnenej zeminy. Pod ochranou stropu banskou technológiou sa otvorí štôlňový otvor a postaví sa ostenie zo strieľaného betónu vystuženého plnými alebo priehradovými oblúkmi. Na obr. Na obrázku 11 je znázornený technologický postup výstavby tunela polootvorenou metódou.

Ryža. jedenásť Technologická postupnosť výstavby tunela polootvorenou metódou: 1 - otvorenie jamy; 2 - zariadenie ochranného oblúka; 3, 4, 5 - postupné otváranie prevádzky

Táto metóda kombinuje výhody a nevýhody otvoreného a uzavretého spôsobu práce a je najefektívnejšia a najhospodárnejšia v poloskalnatých a mäkkých pôdach strednej a slabej stability s hĺbkou tunela 2 až 12 m a s jej nárastom nákladov výstavby sa zníži približne o 25 %.

V hustých a stabilných pôdach, ktoré umožňujú podopretie strechy tunela, je veľmi účinná verzia polootvorenej metódy - tzv. „Kärntner“ metóda, ktorá je najrozšírenejšia v Rakúsku a Nemecku technologické operácie v “Kärntnerovej” metóde sú znázornené na obr. 12.

Ryža. 12 Postupnosť technologických operácií metódou „Kerntner“: 1 - základová jama 2 - klenba; 3 - zásypová zemina; 4 - jadro pôdy; 5 - obloženie stien a rubovej klenby

Pri hĺbke tunela viac ako 2 - 3 m a výraznom zaťažení sa inštaluje klenutý strop s premenlivou tuhosťou so zosilnenými pätkami. Betónuje sa na zemi alebo pomocou debnenia. V prvom prípade sa jama najskôr rozvinie až po strechu oblúka a potom sa profiluje v súlade s obrysom oblúka. Táto technológia sa používa v dostatočne hustých pôdach, ktoré dokážu absorbovať tlak zo strechy a zásypu. Ak sú mäkké vrstvy, odstránia sa a nahradia chudým betónom. Pred betónovaním podlahy sa na zem položí plastová fólia, ktorá zabráni priľnutiu betónu k nej, a nainštalujú sa výstužné klietky. Ak je únosnosť pôdy nedostatočná na to, aby odolala tlaku z oblúka, otvorí sa jama do úrovne pätiek oblúka a osadí sa stacionárne alebo mobilné debnenie. Po dosiahnutí požadovanej pevnosti betónu sa klenba hydroizoluje, zasype sa zvyškom zeminy z otvorenia jamy a obnoví sa dlažba nad tunelom. Ďalšie práce prebiehajú technológiou novej rakúskej metódy. Pôda sa rozvíja bagrom alebo tunelovým strojom s výložníkom a odváža sa sklápačmi. Kalota prechádza pred štrosom o 20 - 40 m.

Pri otváraní profilu tunela sa nanáša náter zo striekaného betónu vystuženého oceľovou sieťovinou alebo oblúkmi. Po ustálení prístrojmi zistených deformácií obrysu výkopu sa rozvinie žľabová časť a vybetónuje sa spätný oblúk. Včasné uzavretie obrysu výkopu výrazne zvyšuje stupeň jeho stability. Nakoniec sa z striekaného betónu alebo monolitického betónu v mobilnom debnení postaví sekundárne ostenie.

Na zvýšenie spoľahlivosti spojenia oblúka so stenami tunela sa pod jeho nohy pred betonážou umiestňuje oceľový pás a podložky z umývacích podpier; po betonáži sa pri otváraní výkopu inštalujú oceľové oblúky, ktoré zodpovedajú výstužnému rámu pätiek.

V súlade s uvedenou technológiou polootvoreného spôsobu výstavby sa mnohonásobne menia podmienky pre statickú prevádzku klenby, čo je potrebné zohľadniť pri jej výpočte. Konštrukcia teda po jej vybudovaní prakticky nezaťažuje. Ak je klenba uložená v debnení, vznikajú v nej napätia od hmotnosti konštrukcie a po dokončení zásypu od hmotnosti zeminy a dočasného zaťaženia. Po rozvinutí kaloty funguje oblúk hlavne v priečnom smere ako bezkĺbový oblúk s elastickou oporou o zem. V procese vývoja štrbiny dochádza k redistribúcii napätí v klenbe a jej práca nadobúda priestorový charakter. Po zhotovení plášťa zo striekaného betónu sa opäť zmení napätosť klenby: k pozdĺžnym napätiam sa pridajú priečne napätia (ako betón tvrdne).

Tento typ polootvorenej metódy bol prvýkrát použitý v rokoch 1978 - 1979. pri výstavbe cestného dopravného tunela v Kerntene (Rakúsko). Pod ochranou klenutého stropu prešli štyri úseky s dĺžkou 30 - 50 m a prierezovou plochou 85 - 125 m 2 . Pomocou rovnakej technológie boli v mestách vybudované cestné dopravné tunely. Bochum, Bad Bertrich a Singen, ako aj tunely metra v Kolíne nad Rýnom (Nemecko).

V Bochume je štôlňa uložená v pieskovcoch a bridliciach zničených tektonickými vplyvmi. V hĺbke do 4,5 m bola na vrchu kultúrna vrstva, piesok, drvina a hrubý kal. Práce boli realizované v štyroch úsekoch v celkovej dĺžke 350 m Razenie tunela prebiehalo podobne v rokoch. Bad Bertrich a Singen. Pri výstavbe metra v Kolíne nad Rýnom sa na úseku dlhom 505 m (410 m ťažných tunelov a 95 m staničných tunelov) v prvom rade technológiou „stena v zemi“ vybudovalo oplotenie jamy, pod. ochrana ktorej bola odkopaná zemina do hĺbky 4 m od povrchu zeme a vybetónovaný strop ; Tunely po zasypaní a obnovení premávky vozidiel prešli pod jej ochranu.

V slabo stabilných pôdach sa používa takzvaná metóda „rámovej podpory“, pri ktorej sa na podopretie pätiek oblúka vyrábajú umelé základy z oceľových alebo železobetónových pilót, na ktorých je postavený pásový nosník. Metóda vyvinutá známym rakúskym vedcom G. Sauerom zabezpečuje fázovú výstavbu plytkých podzemných stavieb v nasledujúcom technologickom slede (obr. 13).

V I. etape sa v úseku v dĺžke 50 - 100 m otvára plytká jama s prirodzenými svahmi alebo stenami upevnenými na dne podlahy podzemnej stavby. Dno jamy môže byť ploché alebo zakrivené v súlade s obrysom podlahy, ktorá sa najčastejšie vyrába v oblúkovom tvare. V prvom prípade je klenbová konštrukcia betónovaná v špeciálnom debnení av druhom - priamo na zemi.

Práce II. etapy zahŕňajú osadenie základov klenbového stropu zo šikmých vŕtaných pilót umiestnených v smere polomeru zakrivenia klenby v jej pätných častiach. Konštrukcia a parametre pilót sú určené požadovanou únosnosťou s prihliadnutím na existujúce zaťaženia a pevnostno-deformačné vlastnosti zeminy v základni.

Ryža. 13

V III. etape sa osadia armovacie klietky a klenba sa betónuje na zeminu alebo drevo-kovové debnenie. Po nevyhnutnom vyzretí betónu sa klenba prekryje hydroizolačnými a ochrannými vrstvami a zasype zeminou, čím sa obnovia povrchové pomery nad rozostavanou podzemnou stavbou.

Práce v štvrtej etape zahŕňajú hĺbenie podzemného diela pod oblúkom uzavretou metódou. V závislosti od vlastností pôdy a prierezových rozmerov podzemnej stavby možno realizovať technológie kontinuálneho alebo stupňovitého zabíjania, spodnej lavice alebo novej rakúskej metódy (NATM).

Pri výkope a odstraňovaní zeminy sa postaví ostenie z monolitického betónu alebo striekaného betónu, v prípade potreby vystužené pevnými alebo priehradovými oceľovými oblúkmi. Hlavné práce na razení sa teda realizujú známou a osvedčenou technológiou so zvýšeným stupňom bezpečnosti pod krytom vopred vybetónovanej klenby, čo má pozitívny vplyv na tempo výstavby. Podľa praxe je teda rýchlosť výstavby klenby 200 - 400 m/mesiac a rýchlosť prenikania 150 - 300 m/mesiac.

Hlavnými výhodami metódy „rámovej podpory“ je však to, že rýchlo obnovuje pohyb vozidiel nad podzemnou stavbou vo výstavbe, minimalizuje sa relé podzemných komunikácií, narušenia hmoty pôdy a povrchu zeme a čas potrebný na dokončiť prácu sa zníži. Toto technicky jednoduché a efektívne riešenie bolo prvýkrát použité pri výstavbe tunela pri Bad Betrichu. Pod pätou klenby je predzásobenie alebo základ z vŕtaných pilót s potrubím, ktorý je kombinovaný s klenbou.

V súčasnosti sa touto technológiou budujú samostatné úseky železničného tunela Dernbach v dĺžke 3,3 km. V severnej časti tunela, ktorá vedie na plytkom teréne, sa striedajú pieskovce a kremence s vrstvami hliny a bahna, železobetón. klenba bola podopretá na vŕtaných pilótach s dĺžkou do 30 m s priemerom 1 m. Klenba bola postavená v jame s prirodzenými sklonmi na jednej strane a ohradným múrom ukotveným do terénu na druhej strane.

Stredná časť tunela pod diaľnicou A48 bola vybudovaná obdobným spôsobom v hĺbke 4 až 8 m bola prerušená na dva týždne. V južnom úseku bol oblúk tunela podopretý aj vŕtanými pilótami s priemerom 1 m a dĺžkou do 30 m.

V niektorých prípadoch je klenba podopretá na šikmých mikropilótach s priemerom 0,4 - 0,6 m a dĺžkou 4 - 6 m, usporiadaných pozdĺž dna jamy. Pilóty sú určené nielen na absorbovanie síl z oblúka, ale aj na zabezpečenie stien tunela pri podzemnom výkope zeminy. Táto technológia bola použitá pri výstavbe tunelov metra VG. Brasilia (Brazília) v ťažkých inžiniersko-geologických podmienkach (stlačiteľné a nestabilné zvodnené vrstvy) v hĺbke cca 3 m.

Mikropilóty z oceľových I-nosníkov s výškou 20,32 cm a dĺžkou 5 - 9 m boli razené vibrátorom namontovaným na výložníku rýpadla. Klenba bola betónovaná na zemi a čiastočne v debnení. Dielne boli otvorené priebežným a stupňovitým čelom a zabezpečené oceľovými oblúkmi a striekaným betónom.

Pri výstavbe tunelov v nestabilných zeminách sa klenba opiera o pole zeminy upevnenej hĺbkovou injektážou (cementová malta, tekuté sklo s chloridom vápenatým alebo syntetická živica). V prípade nedostatočného bočného odporu zeminy, ako aj posunov oblúka v horizontálnom a vertikálnom smere nad prípustné hodnoty, sa tento zabezpečuje oceľovými väzbami, čo je možné len pri jeho betonáži v debnení. Po dokončení všetkých prác sa utiahnutie odstráni.

Pre stavbu nosných prvkov je veľmi perspektívna metóda tryskovej injektáže, poskytujúca rýchle a spoľahlivé upevnenie súdržných aj nesúdržných nestabilných zemín.

Pri ukladaní tunelov v hĺbke 2 - 4 m sa namiesto klenbového často montuje plochý strop, ktorého stabilita sa zvyšuje opretím jeho koncov o krátke šikmé vrtné pilóty alebo piliere z umelo upevnenej zeminy. Takto je možné stavať jedno- a dvojpoľové tunely. V druhom prípade, keď sa profil výkopu otvára, je v strednej časti inštalovaný medziľahlý rad stĺpov alebo pevná stena. Schémy výstavby jednopoľových a dvojpoľových tunelov s rovným stropom sú uvedené na obr. 14.

Pri výstavbe 1,33 km dlhého tunela Bretfall na spolkovej diaľnici B169 (Nemecko) vyvinula a zaviedla rakúska spoločnosť Beton a Monierbau nový typ polootvorenej metódy - metódu „Sillertal“. V južnom úseku tunela v dĺžke 60 m bola klenba z monolitického železobetónu podopretá stenami zo sečných pilót, ktoré siahali na povrch terénu, čo umožnilo zmenšiť veľkosť jamy.

Technologická postupnosť prác je na obr.15. Najprv boli postavené steny zo sečných hromád a potom bola otvorená jama so zakrivenou základňou do spodnej časti klenutého stropu.

Ryža. 14 Schéma výstavby tunelov s rovným stropom: a - jednopoľový tunel; b - dvojpoľový tunel; 1 - betónovanie podlahy; 2 - otvorenie jamy; 3 - usporiadanie šikmých stien; 4 - rozvoj tunela; 5 - podlahová doska; 6 - zásyp

Ten bol postavený z monolitického železobetónu, ktorý spočíval na stenách z hnedých pilót. Ďalšie práce prebiehali tradičnou technológiou polootvorenej metódy, rozvíjaním zemného jadra a betonážou rubovej klenby.

Metóda „Sillertal“ zabezpečuje inú statickú prevádzku konštrukcie tunela v porovnaní s metódou „Kärntner“. Ťah oblúka sa prenáša na steny z vŕtaných pilót, čím sa vyrovnáva aktívny bočný tlak zeminy v hornej časti stien. Po vykopaní jadra pôdy je oblúk držaný na mieste trecími silami. Na zvýšenie trecích síl medzi oblúkom a stenou sú do steny zapustené oceľové tyče s priemerom 36 mm a dĺžkou 60 mm.

Ryža. 15 Technologická postupnosť prác pre metódu výstavby „Sillertal“: 1 - konštrukcia vyrobená technológiou „stena v zemi“; 2 - jamka; 3 - klenba; 4 - jadro pôdy; 5 - vnútorné ostenie tunela

Strop tunela, ako aj reverzná klenba teda fungujú ako oblúkové vzpery, čím odpadá nutnosť kotvenia stien do zeme.

Skúsenosti s používaním rôznych modifikácií polootvorenej metódy práce ukázali jej spoľahlivosť a bezpečnosť. Hlavné banské operácie sa realizujú otvoreným spôsobom pod ochranou stropu s vysokým stupňom tuhosti a únosnosti v pozdĺžnom aj priečnom smere.

Rýchlosť výstavby je 200 - 400 m/mesiac. pri montáži podláh a 150 - 300 m/mes. Pri razení a zaisťovaní diel. Dosahuje sa rýchle obnovenie premávky vozidiel nad rozostavaným tunelom, preložky podzemných komunikácií, narušenia zemského masívu a zemského povrchu, minimalizuje sa hladina hluku a vibrácií a skracuje sa čas potrebný na dokončenie prác. Napriek niektorým nevýhodám môže polootvorená metóda konkurovať tradičnému - otvorenému a uzavretému, najmä pri výstavbe plytkých tunelov v slabo stabilných pôdach.

Vodné plochy vždy predstavovali problémy pre inžinierov. Rieky boli spočiatku mocnými sprostredkovateľmi obchodu. Ale skôr či neskôr sa ľudia potrebovali dostať na druhú stranu.

Lode ako trajekty boli najskorším a najzrejmejším riešením. Nakoniec inžinieri začali stavať mosty. Čoskoro sa však našli ľudia, ktorí chceli robiť tunely pre nádrže. Ako by sa to dalo urobiť, okrem najatia crack teamu krtkov a bobrov?

Robotníci po jednom otvárali brány, aby sa prehrabali niekoľkocentimetrovou hlinenou zeminou. Po dosiahnutí malého pokroku sa celý štít posunie dopredu. Za ním postavia hrubú tehlovú stenu, ktorá sa stane plášťom tunela.

Bola to samozrejme veľmi náročná práca. Jeho robotníkom napríklad trvalo deväť rokov (v rokoch 1825 až 1843), kým postavili 365 metrov dlhý tunel pod riekou Temža v Londýne. Stal sa prvým podvodným tunelom na svete.

Technológia od čias Brunela prešla dlhú cestu. Dnes sú podvodné tunely vytvárané obrovskými strojmi na razenie tunelov. Tieto stroje stoja milióny dolárov, no dokážu vytvoriť veľké tunely vo veľmi krátkom čase.

Okrúhla platňa s kotúčovými frézami sa otáča, aby prerezala skalu, centimeter po centimetri, pomaly a rovnomerne. Keď stroj razí tunel, pomáha spevniť steny, ktoré v konečnom dôsledku podopierajú tunel.

Francúzsko a Anglicko použili 11 masívnych strojov na razenie tunelov, aby za tri rekordné roky vytvorili tri rúry, ktoré tvoria 51-kilometrový tunel pod Lamanšským prielivom. Tunel sa nazýva Euro tunel alebo tunel pod Lamanšským prielivom. Tieto tunely teraz spájajú tieto dve krajiny pod vodou.

Ďalšou novou metódou na vytváranie podvodných tunelov je zákopová metóda. Ak chcete použiť túto metódu, stavitelia vykopú priekopu v koryte rieky alebo oceánu. Potom zapustia hotové oceľové alebo železobetónové rúry do výkopu. Po pokrytí rúr hrubou vrstvou horniny pracovníci spoja časti rúr a odčerpajú zvyšnú vodu.

Táto metóda bola použitá na vytvorenie tunela Teda Williamsa, ktorý spája južnú stranu Bostonu s letiskom Logan. 12 obrovských oceľových rúr, ktoré boli zapustené v priekope, malo dĺžku 100 metrov a obsahovalo kompletne dokončenú infraštruktúru!

Inžinieri stále prichádzajú s novými nápadmi. Na základe experimentálnych techník obrábania hornín by mohli byť zajtrajšie podvodné tunely postavené pomocou vysokotlakových vodných lúčov, laserov alebo ultrazvukových strojov.

Nové technológie môžu pomôcť vybudovať tunely, ktoré sa kedysi zdali nemožné. Niektorí inžinieri by napríklad chceli postaviť Transatlantický tunel, ktorý by spojil New York s Londýnom. Do tunela s dĺžkou 4 960 kilometrov sa zmestil vlak, ktorý by mohol jazdiť rýchlosťou 8 000 kilometrov za hodinu. Cesta, ktorá teraz trvá 7 hodín lietadlom, môže niekedy trvať menej ako jednu hodinu!

Etapy výstavby metra:

Výber miesta

V prvom rade sa metro buduje v odľahlých oblastiach hlavného mesta. Zohľadňuje to, koľko ľudí tam žije a koľko bytov sa v budúcnosti postaví, ako aj to, či sa v oblasti, kam ľudia denne prichádzajú za prácou, nachádzajú priemyselné podniky, obchodné klastre a veľké kancelárske centrá. Výber miesta pre novú stanicu ovplyvňujú aj také faktory, ako je populácia susedných oblastí a dokonca aj moskovský región. Často sa rozhodnú postaviť stanicu, kde je premávka vozidiel najhustejšia.

Inžiniersky prieskum

V tejto fáze sa zhromažďujú informácie potrebné pre ďalší vývoj štúdie realizovateľnosti projektu a pracovnej dokumentácie pre výstavbu. Inžinierske prieskumy pre výstavbu metra by mali podľa potreby zahŕňať geologické, geodetické, environmentálne a iné typy prieskumov.

Dizajn

V tejto fáze sa zisťuje hĺbka, typy konštrukcií a spôsob razenia podzemných tunelov a vypracúva sa projektová a odhadová dokumentácia. Jednoducho povedané, projektanti určujú optimálnu „trasu“ podzemnej cesty a umiestnenie stanice.

Projekt sa pripravuje tak, aby výstavba nepoškodila architektonické pamiatky, budovy na povrchu, parky a verejné záhrady a zároveň čo najmenej stála rozpočet. Ak trasa tunela prechádza v blízkosti existujúcich objektov, potom sa v prípade potreby vypracúvajú spôsoby inžinierskej ochrany týchto stavieb pred hlukom, vibráciami a bludnými prúdmi, ktoré vznikajú pri výstavbe a prevádzke tratí metra.

Stavebníctvo

O tom, do akej hĺbky nová stanica pôjde, rozhoduje najmä to, aké objekty sa nachádzajú na povrchu. Pod pouličnými diaľnicami sa metro môže „skryť“ vo veľmi malej hĺbke - menej ako 20 metrov. Toto je najekonomickejšia možnosť a je zvolená pre väčšinu nových staníc. Ak sú na vrchu obytné budovy, budete musieť „klesnúť“ hlbšie.

Existuje uzavretá metóda výstavby bez otvárania povrchu a otvorená metóda, pri ktorej sa tunely a stanice budujú vo vykopaných priekopách a jamách a potom sa zasypú zeminou.

Uzavretá metóda sa používa pri výstavbe hlbokých liniek, ktoré sa budujú predovšetkým otvorenou metódou.

Výstavba „hlbokého“ metra začína položením banskej šachty pre klietku (výťah), ktorá dopraví pracovníkov na stavbu metra a potrebné vybavenie „na pracovisko“. Plošina, ktorá sa vypína okolo kufra, sa dá prirovnať k obrovskému schodisku. Tu sa začína tunelovanie. Na tom istom poraste sa po vŕtaní denne vyvezú na povrch desiatky ton zeminy.

Čím je stanica hlbšia, tým je drahšia a vyžaduje si viac zdrojov. V roku 2011 sa v Moskve rozhodlo postaviť väčšinu nových staníc pomocou open-pit metód. Vo výslednej chodbe stačí vykopať jamu, nainštalovať betónové konštrukcie, zasypať a položiť koľaje. Je to nielen lacnejšie, ale aj oveľa rýchlejšie ako budovanie hlbokých staníc.

Vŕtanie a spevňovanie tunelov sa vykonáva liatinovými rúrami alebo vodotesnými železobetónovými obkladovými blokmi.

Inštalácia eskalátorov

Súbežne s výstavbou tunela sa buduje samotná stanica a prechodový systém, potom sa v metre položia komunikácie a inštalujú sa eskalátory.

Na hlbokých staniciach metra sú eskalátory inštalované v dlhých šikmých tuneloch - východoch. Veľká dĺžka takýchto eskalátorov kladie osobitné požiadavky na pevnosť ich konštrukcie a spoľahlivosť bŕzd.

Pre plytké inštalácie sa používajú podlahové eskalátory. Dôležité je, že všetky nové stanice sú vybavené aj výťahmi pre osoby so zdravotným postihnutím.

Interiérový dizajn

Metro v hlavnom meste je právom považované za najkrajšie na svete. Vo väčšine krajín sú stanice úžitkové a nerozoznateľné jedna od druhej. Napriek tomu, že stanice moskovského metra sú dnes postavené podľa štandardných návrhov, každá z nich má svoje špeciálne architektonické a dizajnové riešenie.

Dizajnové projekty pre stanice moskovského metra vo výstavbe si môžete pozrieť.

Typické projekty:

Pre plytké stanice sa používajú tri hlavné typy:

• klenutá stanica s otvorenou plošinou bez stĺpov;
• dvojpoľové so stĺpmi v strede nástupišťa (pre plytké stanice);
• trojpoľové (pre plytké stanice).

V centre Moskvy sa kvôli hustote historických budov používa starý typ hlbinných staníc dvoch typov - stĺp a pylón.

Technológie na pomoc staviteľom metra

Komplexy na vŕtanie tunelov

V 30. rokoch boli prvé stanice moskovského metra postavené ručne: krompáčom a lopatou. Dnes majú stavitelia metra vo svojom arzenáli pokročilé technológie. Na kladenie tunelov metra sa používa plne automatizovaná, vysokovýkonná konštrukcia nazývaná „vrtný štít“. Pravdepodobne sa to dá prirovnať k „oceľovému červovi“, ktorý vŕta cestu cez skalu a zanecháva za sebou hotový tunel.

Podľa legendy vynálezca prvého „ťažobného štítu“ na svete, Angličan Mark Brunel, skutočne prišiel s takýmto dizajnom po tom, čo sa bližšie pozrel na „prácu“ obyčajného lodného červa, keď slúžil v námorníctve. Všimol si, že hlava mäkkýšov je pokrytá tvrdou škrupinou, pomocou ktorej zubatých hrán sa červ zavŕtal do stromu a na stenách chodby zanechal hladkú ochrannú vrstvu vápna.

Myšlienka stroja, ktorý výrazne zjednodušil stavbu tunelov, nadobudla svoju podobu v roku 1817, keď ruský cisár Alexander I. požiadal Brunela, aby navrhol tunel pod Nevou v Petrohrade. Je pravda, že inžinierovi sa nikdy nepodarilo pracovať v Rusku - cisár sa nakoniec rozhodol postaviť most na zamýšľanom mieste.

Napriek tomu bol v roku 1818 patentovaný prvý Brunelov štít a v roku 1825 sa s jeho pomocou začalo s výstavbou tunela pod Temžou.

V prvom stroji vyberalo zeminu naraz 36 baníkov, každý sa nachádzal vo svojej cele. Po vykopaní zeminy o niekoľko centimetrov sa štít posunul mierne dopredu. Vzhľadom na neustále priesaky vody to nebola jednoduchá práca (dno rieky sa nachádzalo len niekoľko metrov nad oblúkmi tohto dvojitého tunela). Niekoľko záplav v bani si vyžiadalo životy siedmich robotníkov a pri jednej príležitosti Brunelov syn takmer zomrel. Okrem toho sa na podzemnom stavenisku viac ako raz rozhorel bažinový plyn. A predsa sa dielo skončilo triumfom.

Prvý deň po otvorení úžasnej stavby prešlo tunelom 15 tisíc ľudí. Odvtedy je Veľká Británia právom považovaná za priekopníka tunelovania štítov a samotná metóda štítu sa v odbornej literatúre nazýva „Londýn“.

U nás bol tunelovací štít prvýkrát použitý pri výstavbe metra v roku 1934 na razenie náročného úseku prvej etapy moskovského metra medzi námestím Teatralnaja a Lubjankou. A počas výstavby druhej etapy moskovského metra už na trasách súčasne pracovalo 42 štítov - rekord v objeme použitej techniky. Odvtedy bolo touto technológiou vybudovaných viac ako 70 % tunelov metra v hlavnom meste.

Na prvých paneloch, ako už bolo uvedené, bola zemina ručne vyberaná robotníkmi pomocou zbíjačky a odstraňovaná cez už vybudovaný tunel na vozíkoch. Na posunutie štítu dopredu sa používali skrutkové zdviháky, ktoré sa opierali o hotový úsek ostenia tunela a tlačili stroj dopredu.

Veľkosť tunelov sa zväčšila a zlepšil sa aj dizajn „červa“: v jeho prednej časti sa objavili horizontálne plošiny, ktoré umožnili pracovníkom rozvíjať pôdu súčasne z dvoch (a niekedy aj viacerých) úrovní. Avšak kvôli veľkému množstvu manuálnej práce a častým nehodám bola miera prieniku veľmi nedostačujúca.

Proces výrazne urýchlilo použitie prefabrikovaného obloženia z veľkých prvkov - spočiatku liatinových rúr. Obrie prstence, ktoré tvoria tunely, sa začali skladať z niekoľkých prvkov.

Ďalšou etapou „evolúcie“ komplexov razenia tunelov bol vývoj štruktúr s takzvaným „zaťažením pôdy“. Pri prevádzke takéhoto štítu sa hornina najskôr privádza do utesnenej komory, z ktorej sa zemina odstraňuje na princípe „mlynčeka na mäso“ pomocou závitovkového dopravníka.

Dnes sa tunely budujú v najťažších inžinierskych a geologických podmienkach a moderné štíty sú určené na razenie tunelov v rôznych pôdach, vrátane nestabilných. Komplexy fungujú v dvoch cykloch: najprv rozvíjajú pôdu, potom stavajú obloženie a inštalujú bloky. Priemerná rýchlosť prieniku štítov je dnes 250 - 300 m za mesiac, priemerné náklady sú 13 - 15 miliónov eur.

Moskovskí stavitelia ako prví na svete postavili šikmé tunely pre oblasti eskalátorov pomocou štítov na vŕtanie tunelov. Kanadská spoločnosť Lovat na objednávku Mosmetrostroya vyvinula a vyrobila komplex razenia tunelov s vonkajším priemerom 11 m. Práve s jeho použitím stavitelia metra v hlavnom meste prvýkrát vykonali štítové tunely pre eskalátory. Stalo sa to na stanici Maryina Roshcha na linke metra Lyublinsko-Dmitrovskaya.

Mimochodom, každodenný život staviteľov metra vôbec nie je bez romantiky: raz sa Richard Lovat, zakladateľ svetoznámeho výrobcu tunelových štítov LOVAT, rozhodol, že všetky komplexy vyrábané jeho firmou budú niesť ženské mená. na počesť patrónky podzemného diela svätej Barbory. S jeho ľahkou rukou sa zrodila tradícia – priraďovanie ženských mien k štítom. Preto sú v Moskve stroje s názvami „Claudia“, „Katyusha“, „Polina“ a „Olga“.

Riešenie geologických problémov

Najzákernejším nepriateľom pracovníkov podzemných baní je pohyblivý piesok: masy takmer prašného piesku zmiešaného s 10 - 15% ílu, ako špongia namočená vo vode.

Ešte v 30. rokoch minulého storočia, keď sa v hlavnom meste stavalo prvé metro, čelili stavitelia metra veľmi ťažkým hydrogeologickým podmienkam. Zároveň sa proti kolapsu pôdy a iným typickým problémom, ktoré tunely ohrozujú, používal systém, ktorý je dodnes považovaný za jeden z najpremyslenejších a najspoľahlivejších. Hovoríme o zmrazovaní pôdy, založenom na jednoduchom, ale účinnom systéme.

Existuje niekoľko spôsobov zmrazovania, z ktorých najstarší je takzvaný „soľanka“.

Spočíva v tom, že pracovisko je oplotené od všeobecnej masy vodonosnej pôdy stenou z permafrostu. Zamrznutá pôda hrubá meter-dva pri teplote -12 stupňov prakticky odolá akémukoľvek tlaku horniny a dokonale odoláva prenikaniu spodných vôd. Ako prinútiť chlad ísť do podzemia? To sa dosahuje pomocou umelých zariadení zo špeciálnych chladiacich strojov.

Chladiaci stroj je založený na tom, že chladivo (tekutý čpavok, freón a pod.), ktoré sa uvoľňuje z nádrží do pripravených mraziacich kolón, odoberá pri odparovaní teplo z okolia. Jeho pary sa pomocou kompresora a kondenzátora opäť skvapalňujú a chlad vznikajúci vo výparníku sa využíva na chladenie nemrznúcej pracovnej soľanky chloridu vápenatého. Soľanka s teplotou -25 stupňov vstupuje do chladiaceho systému. Na jeho inštaláciu sa vyvŕtajú studne s priemerom 150 - 200 milimetrov pozdĺž obrysu výkopu vo vzdialenosti jedného metra od seba. Do vrtov sa spúšťajú mraziace stĺpy pozostávajúce z dvojitých rúrok. Mraziaca soľanka vstupuje cez stredné potrubie a cez vonkajšie potrubie sa po prirodzenom ohreve v zemi vracia späť do chladiaceho stroja. Soľanka teda nepretržite cirkuluje.

Približne po mesiaci prevádzky chladiaceho stroja zemina okolo jednotlivých mraziacich stĺpov premrzne do monolitickej hmoty, ktorá chráni areál bane pred prenikaním podzemných vôd a rozpadávaním stien. Teraz musí chladiaci stroj podopierať len kruh permafrostu, kým nie sú jeho steny vykopané a zaistené.

Modernejším spôsobom je nízkoteplotné mrazenie pomocou tekutého dusíka.. Je to bezfarebná kvapalina, ktorej teplota vyparovania je veľmi nízka (pri atmosférickom tlaku je -195,8 o C).

Kvapalný dusík sa vyrába v špeciálnych závodoch skvapalňovaním atmosférického vzduchu pri nízkych teplotách a jeho následnou separáciou na kvapalný dusík a kyslík, ktoré majú rozdielne teploty odparovania. Kvapalný dusík sa prepravuje v špeciálnych kontajneroch (cisternách).

Na rozdiel od iných priemyselných chladív (amoniak, freón), ktoré je možné použiť len v uzavretom chladiacom systéme, sa kvapalný dusík používa jednorazovo (vyparujúci sa plyn sa uvoľňuje do okolia).

Metóda nízkoteplotného zmrazovania pomocou tekutého dusíka má oproti klasickému (soľankovému) zmrazovaniu množstvo výhod. Pri zmrazovaní tekutým dusíkom nie sú potrebné mraziace stanice a potrubné siete. Kvapalný dusík dodávaný na stavbu z nádrží sa uvoľňuje priamo do mraziacich kolón. Rýchlosť zamŕzania sa zvyšuje, čo je dôležité najmä pri vysokých rýchlostiach filtrácie podzemných vôd, ako aj pri prítoku termálnych a mineralizovaných vôd. Na zmrazenie 1 m 3 pôdy s obsahom vody do 30% sa spotrebuje 1000 litrov tekutého dusíka. Kvapalný dusík je odolný voči výbuchu a ohňu a je netoxický.

Obe tieto metódy sa však v poslednej dobe používajú pomerne zriedkavo. Kvapalný dusík je neprimerane drahý a „usadenie“ pôdy trvá viac ako mesiac. Zmrazovanie sa preto dnes využíva len pri razení šikmých eskalátorových tunelov.

Pre ostatné prípady existuje pokročilejšia a celkom ekonomická alternatíva – technológia tryskovej injektáže zemín, alebo tryskovej injektáže. Ide o metódu spevnenia pôdy, založenú na súčasnom rozrušení a premiešaní zeminy vysokotlakovým lúčom cementovej malty. V dôsledku tryskovej cementácie zeminy v nej vznikajú valcové stĺpy s priemerom 600 - 2000 mm.

Technológia sa objavila takmer súčasne v troch krajinách – Japonsku, Taliansku, Anglicku. Tento inžiniersky nápad sa ukázal byť taký plodný, že sa za posledné desaťročie okamžite rozšíril do celého sveta.

Podstatou technológie je využitie energie vysokotlakového prúdu cementovej malty na zničenie a súčasné premiešanie zeminy s cementovou maltou v režime mix-in-place (miešanie na mieste). V dôsledku toho sa v pôdnej hmote vytvárajú pilóty z nového materiálu - zemného betónu - s dostatočne vysokou nosnosťou a protipriesakovými vlastnosťami.

Konštrukcia pilót z pôdneho betónu sa vykonáva v dvoch etapách: priamy (vŕtanie studne) a spätný pohyb vrtnej kolóny. Počas spätného zdvihu sa stĺp zdvíha a súčasne sa otáča.

Pomocou tryskovej injektáže sa získa veľmi odolná jama a vybudujú sa spoľahlivé základy pre akúkoľvek stavbu. Vznikne šachovnicovo pilótové pole, jedna kopa prekrýva druhú a výsledkom je monolit – skala. A môžete na ňom postaviť čokoľvek. Táto technológia je obzvlášť účinná, keď je potrebné stavať objekty v piesočnatej pôde, mäkkej hline alebo iných mäkkých pôdach.

Vďaka týmto technológiám dnes môžu stavitelia metra pracovať v najťažších geologických podmienkach a stavať tunely, ktoré vedú metro do nových oblastí hlavného mesta.

« Vzácny » nástrojov

Výstavba metra sa nezaobišla bez nanotechnológií. Dnes môžu stavitelia používať inovatívne nástroje - diamantové pracovné vrtáky, frézy a hroty.

Spočiatku sa toto know-how používalo na vŕtanie železobetónu a iných stavebných materiálov a ukázalo sa, že je také pohodlné, že sa začalo používať na zložité banské práce v skalnatej pôde. Výrazne zvyšuje úroveň bezpečnosti práce a rýchlosť penetrácie - výstavba sa doslova niekoľkonásobne zrýchľuje. Je zaujímavé, že náklady na „diamantové“ vybavenie nie sú oveľa vyššie ako zvyčajne - rozdiel v cene je iba 10 - 15%.

Tradičné staršie nástroje nedokážu poskytnúť toľko technologických výhod. Diamantový vrták teda môže robiť otvory v akejkoľvek rovine a pod ľubovoľným uhlom pomocou metódy obrysu, môžete získať pravidelné obdĺžnikové otvory ľubovoľnej veľkosti, čo vedie k ideálnemu obrysu. „Precious“ nástroje vám umožňujú pracovať v najužších a stiesnených priestoroch, dokážu si poradiť s materiálmi akejkoľvek tvrdosti. Dôležité je, že metóda je tichá a šetrná k životnému prostrediu.