Метрострой: вчера, сегодня, завтра

Миллионы жителей городов по всему миру ежедневно спускаются на десятки метров под землю, чтобы попасть на работу или домой. Метро стало для людей привычным и естественным транспортом. Однако прежде, чем стать рутиной, «подземка» прошла долгий путь, ознаменованный научными открытиями и трудовыми подвигами.  О том, как развивались технологии метростроя, чего они достигли и что ждет их в будущем, мы расскажем в этом материале.

«От Сокольников до Парка…»

Впервые электрифицированный метрополитен появился в Париже. Его открытие было приурочено к началу Всемирной выставки в 1900 г. Надо заметить, что одним из создателей линии был русский инженер-путеец Семен Розанов, много сделавший для развития метростроения.

Однако на его родине дела с метрополитеном не продвигались вперед, несмотря на транспортный коллапс в предвоенной Москве. Лишь в начале 30-х годов началось строительство московского метро, призванного разгрузить пассажиропотоки переполненной столицы.  В разработке проекта принимал активное участие тот самый Розанов, строивший парижскую линию.

Московское метро оказалось на тот момент самым передовым в мире. Дело в том, что геологические условия «Белокаменной» трудны для подземных работ, и это потребовало принципиально новых технических решений. «Московские грунты очень сложны, – говорит Андрей Вялых, заместитель главного инженера компании «Метрострой». – В одном забое могут соседствовать разные слои, например, пропитанный водой известняк и глина. При нарушении целостности такого слоя вода размывает глину, превращая ее в жидкую грязь, – работать в таких условиях крайне трудно».

На тот период в мире не существовало технологий, которые могли бы обеспечить безопасную и качественную проходку в таких условиях, да еще и в крайне сжатые сроки. Их пришлось разрабатывать советским инженерам. В частности, впервые в мире при строительстве первой линии столичного метро был осуществлен способ заморозки в плывунах, разработаны новые способы кессонных работ, бетонирования и опалубки. Благодаря им, скорость проходки щита на некоторых участках глубокого заложения достигала 120 м в месяц – результат впечатляющий и сегодня (нынешние проходческие щиты проходят до 400 м в месяц при строительстве станций мелкого заложения и до 170 м – на глубоких линиях). Новинкой стали и тяжелые эскалаторы, способные поднимать людей с 50-метровой глубины. Аналогов им в мире тогда не существовало.

«Следующая станция – «Волоколамская»

Технологии не стоят на месте. Однако технологических прорывов с XX века не произошло, идет лишь последовательное улучшение методов возведения. Станции глубокого заложения по-прежнему строятся с высоким использованием ручного труда, применяется чугунная обделка, как и на первых линиях. И в данном случае дело не в консерватизме строителей или недостатке средств – такая конструкция имеет очевидные преимущества. Помимо герметичности и способности сдерживать гигантский напор, чугунная обделка позволяет собирать кольцо из небольшого количества крупных элементов (каждый из них весит около тонны).

Новые методы чаще внедряются при строительстве линий мелкого заложения, которым в последнее время отдается преимущество: они дешевле и быстрее в возведении. Кроме того, эксплуатационные расходы в расчете на километр линии у «мелкого» метро на 18-20% ниже, чем у глубокого. Здесь, в основном, используются проходческие щиты и технология монолитного строительства, в которой за последние десятилетия появилось много серьезных новшеств, начиная от состава бетона и заканчивая опалубочными системами.

Например, такая специально разработанная система применялась при недавнем возведении московской станции «Волоколамская», интересной своим дизайном. Особенностью станции являлась архитектурная доминанта – колонны и арки, образующие четкий визуальный рисунок и делящие платформу на три объема. Объемы замыкались сводом на разной высоте. Любой из этих элементов, включая узлы стыков поперечных дуг тоннелей и продольных дуг межколонных пролетов, представлял собой серьезную техническую задачу. Для ее решения инженерами московского ООО «СТАЛФОРМ Инжиниринг» была разработана уникальная система опалубки. Особенностью системы являлось то, что она не разбиралась (это занимает довольно много времени), а лишь слегка опускалась. После этого ее легко перекатывали к следующей 12-метровой захватке. Всего потребовалось 18 циклов – при традиционном способе разопалубливания потери времени и трудозатраты увеличились бы в разы.

Примененная опалубочная система состояла из алюминиевого профиля и ламинированной березовой фанеры – именно такое сочетание используется в подавляющем большинстве монолитных работ в метро. «В 90% монолитных работ мы используем ламинированную фанеру и стальные или алюминиевые опалубочные системы, – говорит Андрей Вялых. – Такая комбинация позволяет добиться скорости и высокого качества монолитных работ. Замечу, что в метрострое очень жесткие требования к состоянию поверхности бетона: она должна быть гладкой, без каверн и трещин. Ламинированная фанера позволяет добиться такой поверхности – в дальнейшем она не требует дополнительной обработки».

Березовая фанера – современный продукт высоких технологий, позволяющий добиться реализации самых сложных конфигураций бетонных элементов и высокого качества монолита, что очень важно при строительстве метро. «Ламинированная фанера –материал уникальный, по соотношению «вес/прочность» превосходящий даже сталь, – говорит Андрей Кобец, менеджер по развитию продукта группы «СВЕЗА», мирового лидера в производстве березовой фанеры, – Причем свои свойства он сохраняет в диапазоне температур от -40 до +50 ºС. Фенольная пленка делает фанеру влагостойкой и обеспечивает многократность ее применения, а также позволяет получить практически идеальную поверхность после застывания бетона. Естественно, что в сложных условиях метростроя в опалубочных щитах подобный материал применяется повсеместно».

В сложных гидрогеологических условиях влагостойкость – крайне важная характеристика. У ламинированной березовой фанеры этот показатель очень высок. Материал способен успешно работать практически под водой. Например, по словам Геннадия Минкина, специалиста ГК «ПромСтройКонтракт», при строительстве Загорской ГАЭС в условиях, схожих с метростроем, фанера СВЕЗА успешно применялась почти при 100% влажности.

Куда идет метро?

К сожалению, первенство в метростроении в нашей стране утеряно. Сегодня в Москве, наиболее развитой в смысле подземного транспорта среди российских городов, всего около 300 километров линий. К 2020 году, если темпы строительства не снизятся, протяженность дойдет до 450. В ведущих же мегаполисах мира, таких как Лондон или Нью-Йорк, – не менее 1200 километров.

Но само по себе строительство новых веток, по мнению специалистов, –  не панацея. Это лишь часть сложнейшей инфраструктурной проблемы, включающей в себя и наземный автотранспорт, и классическое метро, и легкие его разновидности, и даже такую экзотику, как монорельсы и фуникулеры.

Видимо, уже в среднесрочной перспективе возникнут линии скоростного транзитного метро, пересекающие мегаполисы и ближайшие их окрестности. Станции на таких линиях будут находиться на больших расстояниях (10–15 километров), а сами линии - доходить до внутригородских транспортных хабов, объединяющих все виды общественного транспорта.

Повысятся также безопасность и комфорт. Например, появятся лифты для удобного перемещения людей с ограниченными возможностями. Для этого платформы уже сейчас стали делать шире – 12 метров, а не привычные 10. Вдоль путей на новых станциях будут установлены специальные светопрозрачные ограждения. Они защитят людей от случайного или намеренного падения на пути. Такие уже монтируются в Москве на перегоне «Каширская» – «Каховская».

Изменится и архитектурный облик. Новые линии уже проектируются и строятся в едином архитектурном стиле. Это позволяет решать две вполне утилитарные задачи: во-первых, упростить проектирование и отделку станций (для станций, задуманных в одном стиле, это сделать легче), а во-вторых, сделать навигацию для пассажиров более удобной.

Подсчитано, что только московское метро, не самое большое в мире, ежегодно перевозит 2,5 млрд. человек – треть населения Земли! Очевидно, чтобы достойно справиться с такой нагрузкой, нельзя обойтись без новейших технологий строительства и управления. И вчера, и сегодня, и в будущем – «подземка» была и остается настоящим полигоном высоких технологий.