Тоннели под Днепром
В 1936 году было принято решение о строительстве двух тоннелей под днепром. Один должен был проходить южнее Киева (с современного острова Жукова, через Водников на современные Осокорки), второй - севернее (с современной Оболони на современную Троещину). Строительство было начато весной того же 1936 года, вот с таких кессон-тоннелей:
По той же полуофициальной информации, с началом войны строительство было свернуто, построенные объекты не то затоплены, не то законсервированы до лучших времен. На прошедших выходных, мы с Интересным Киевом прошлись посмотреть, что же настроили тогда за пять лет.
Остальное под катом:
Зайти в кессон-тоннель несложно, достаточно перемахнуть одну бетонную и одну кирпичную стенку
Хотя, надо сказать, что справлялись не все. Причем, не только барышни, но и отдельные ребята преодолевали означенные препятствия с трудом.
Кто забрался внутрь, могли наблюдать примерно следующее:
Кессон-тоннель опускался под землю, После чего сверху его выдавало только вот такое сооружение:
По словам myshyak, внутри смотреть совершенно не на что - ствол шахты забетонирован, а сверху местные жители оборудовали сарайчик.
Наземный участок на Осокорках
Среди дач на Осокорках остался кусок тоннеля длинной около 90 метров
Вход в тоннель
Внутри довольно мокро, и ничего примечательного
Снаружи тоннель оброс мхом
Наземный участок на Жуковом острове
Самый большой кусок тоннеля - длинна около 700 метров. Отчетливо можно увидеть уклон этого участка - ближняя к днепру сторона едва выглядывает из воды. Дальняя вот:
Внутри снова ничего примечательного
Тоннель снаружи:
Сбоку есть два входа, или что-то типа того
Другой конец участка тоннеля, плавно уходит под воду
Собственно, здесь он и заканчивается. Дальше, под водой различима лишь торчащая арматура.
Технические подробности постройки тоннеля
(для интересующихся)
Начнем, как и положено, с постановки задачи.
Партия сказала "Надо", примем это за аксиому. Надо построить ж/д ветки, чтобы по ним можно было беспаливно перебрасывать составы с одного берега днепра, на другой.
Как это сделать?
Можно по мосту. Но бронепоезд на мосту очень быстро увидят с воздуха. И это только в том случае, если мосты не подорвут, и если они не обвалится под собственным весом и весом бронепоезда. Но оставим в стороне вопрос целесообразности постановки задачи. Скажем лишь, что беспаливно перебрасывать поезда можно было бы лишь по тоннелю. А выходы на поверхность - замаскировать лесом.
Все это хорошо, но ведь если поезд вдруг исчезнет на одном берегу днепра, и матереализуется на другом, вероятный противник может задуматься. Дабы он не забивал себе голову разной ерундой, на подъезде к тоннелю может стоять поезд-пустышка. Когда целевой поезд заезжает в тоннель, поезд-пустышка трогается, и движется вдоль берега днепра. Дело за малым - обеспечить аналогичную картину с другой стороны, и подумать над визуальной идентичностью всех трех составов.
Что строить, вроде понятно. Как строить?
Тоннель под Ла-Маншем рыли с двух точек - с материка и с Великобритании. Здесь можно было сделать так же, но вероятно сказались жесткие требования по времени реализации проекта, и ограничения существующей технологии. Пришлось распаралеливать работы.
Строительство разбивается на участки (т.н. Титулы), на которых оно ведется практически одновременно и независимо от других участков. Каждый участок более или менее автономен - свои бараки для рабочих, своя инфраструктура, и даже свой свечной цементный заводик. Все для фронта, все для победы того, чтобы свести к минимуму контакты с окружающим миром, и не сдать ненароком всю кантору вероятному противнику. Сейчас насчитывают около десяти титулов.
С наземными участками вроде все понятно, ничего сложного там нет. Ресурсоемкость только, впечатляет. С подземными интересней. Как строили их?
Вообще, в твердых грунтах или в скальной породе, можно построить вертикальную шахту, а потом осуществлять горизонтальную проходку из нее. К вопросу горизонтальной проходки мы еще вернемся, а пока давайте подумаем, как осуществлялась вертикальная.
Для водонасыщенных грунтов в то время альтернатывы не было.
Небольшое лирическое отступление - кессонный метод
Все, наверное, будучи на пляже, копали в песке ямки. Дело идет хорошо, пока вы не достигаете уровня воды. С этого места, копать вглубь уже не получается - только вы выбрали жменю песка, как на ее месте тут же появляется новая. Как же работать в таких условиях?
Желающие могут без труда узнать, что слово происходит от французкого "caisson", что в переводе означает "ящик". Кессон действительно имеет много общего с ящиком. Можно представить себе коробку без крышки, с герметизированными швами и перевернутую вверх дном. Если ее погрузить в воду, давление внетри повысится, но воздух останется.
При строительстве мостов, кессон ставили на дно, на место предполагаемой опоры. Далее, в него подавался сжатый воздух, в результате чего вода уходила, а дно осушалось. Можно было начинать класть фундамент.
Кессонным методом можно строить не только опоры на дне реки, но и в водонасыщеных грунтах. Вместо того, чтобы откачивать излишки воды (т.н. водопонижение), можно накрыть место строительства колпаком, и создать в нем избыточное давление (около 1 атм. на каждые 10 метров, которые приходятся от уровня воды), и вода отступит.
Собственно, суть кессонного метода, состоит в подаче избыточного давления в место выработки, и как следствие, локальное осушение грунта. Но, за все надо платить. В данном случае, за удобство приходится расплачиваться необходимостью работы под повышенным давлением.
Подземный участок начинается с того, что строится кессон-тоннель, который можно увидеть на первом фото. Почему тоннель, понятно - это участок тоннеля длинной метров 50 (52, если точно). Сверху торчит кусок трубы, а снизу находится кессон.
Это ящик, длинной с тоннельную секцию, а шириной чуть больше ее. Высота кессона - 5 метров. Из тоннельной секции, в него ведут две трубы, в одной из них даже ступеньки есть.
Кессон-тоннель устанавливается на поверхности в том же месте и ориентируется в том же направлении, как и будет стоять под землей. Остается только переместить его на проектную глубину.
Достигается это просто и незатейливо. Из-под кессона выбирается грунт, и он под своим весом опускается. Когда он доходит до водонасыщеных грунтов, в кессон подается сжатый воздух, для вытеснения воды и осушения забоя. Под сжатым воздухом работы продолжаются до тех пор, пока конструкция не достигнет проектной глубины.
Потом, кессонное пространство бетонируется (возможны варианты, но мы не будем сейчас на них останавливаться), и начинается горизонтальная проходка с помощью щита, который заботливо был захвачен с собой, в надкессонной тоннельной секции.
Лирическое отступление - проходческий щит
Тоннели строились и до изобретения щита. Но каждое такое строительство сопровождалось либо разрытием будущей трассы трассы (т.н. Берлинский метод), либо начиналось с временного тоннеля на временных же крепях, и было достаточно опасным мероприятием (Парижский метод).
Вполне естественно, что главной опасностью было обрушение свода. Именно эту проблему и решил щит.
Проходческий щит совершенно не напоминает тот щит, который был в средневековье у рыцарей, хотя бы потому, что он объемный. Представте себе полый стальной цилиндр, лежащий на боку в толще земли. Его внутрений диаметр чуть больше, чем внешний диаметр тоннельного тюбинга. В передней части щита происходит выработка грунта. Из задней части выходит готовый тоннель - щит как бы надет на него.
Щит отталкивается от последнего кольца тоннельного тюбинга с помощью домкратов, которые установлены у него внутри по периметру. Время от времени домкраты убираются, строится следующе кольцо, и домкраты упирают в него.
На протяжении всего строительства, щит поддерживает свод тоннеля от обрушения в месте где порода уже выбрана, а постоянная крепь еще не установлена.
При использовании щита в водонасыщенных грунтах, возможно применение кессонного метода.
В настоящее время для проходки тоннелей применяются механизированные щиты. В них разработка грунта ведется оператором с пульта. Официально, впервые в СССР такой щит был применен в 1949 году, на строительстве кольцевой линии метро в Москве. Даже если допустить что в 1930-х годах в СССР и существовал прототип такого щита, вряд ли его стали бы применять на строительстве этого тоннеля. Самые новые решения в продакшене не используют, а тем более на объекте стратегического назначения. Остается предположить, что щиты использовались немеханизированные, т.е. разработка грунта осуществлялась при непосредственном участии рабочих.
Коль скоро этот вопрос опять возник, рассмотрим его подробнее.
Лирическое отступление - разработка грунта
Почвы у нас в основном песчаные, поэтому есть такие идеи:
- Сухой грунт выбирается рабочими в кессонной камере, после чего поднимаетя наверх, шлюзуется, высыпается или сверху на погружающийся кессон-тоннель, или в отвал. Надо сказать, что способ достаточно медленный, и плохо автоматизируемый.
- Сухой грунт размывается гидромонитором (управляемая водяная пушка), после чего забирается вместе с водой, тем или иным способом. Извлеченный таким образом грунт неплохо бы отделять от воды, иначе вмето отвала можно получить болото, или даже аналог Куреневки 1961 года.
- Давление в кессоне устанавливается такое, чтобы вода не затопила надкессонное пространство, но и чтобы не осушить грунт полностью. В этом случае можно попробовать обойтись без гидромонитора, но для поддержания уровня воды в пределах метра нужна точность поддержания давления до десятой доли атмосферы.
Учитывая возможности того времени, и важность стройки для партии всего трудового народа, для разработки грунта под кессоном могли применятся только первых два метода. Источники близкие к достоверным говорят о гидромеханизации (второй способ), и у меня почти нет оснований им не верить.
И вот тут надо остановится.
На слове "почти".
По свидетельству тех же источников, самый длинный построенный кусок не дотянул до 300 метров. На стратегическом объекте, строительство которого велось в три смены, и заявленная скорость проходки со строительством тоннеля составляла 0,7 метра в сутки, за пять (!!!) лет опустили кессон-тоннель менее чем на 50 метров, и прорыли тоннель менее чем на 300. Кстати, при этом, из заявленых данных, суточный объем земляных работ должен был составлять всего лишь (8,2 * pi * 0,7 =) 18 кубометров.
Можно предположить и другие варианты.
- Например, с механизацией было не все так гладко. Разработкой грунта занимались зеки, и делали они это с помощью механизма типа "лопата". При помощи механизма типа "тачка" он отвозили грунт к стволу шахты, где с помошью механизма "ручная лебедка с ведром" он поднимался наверх.
- Например, объект был не настолько важен для партии советского народа, отчего правительство за ним не следило, а деньги и материалы уходили куда следует, а не куда положено.
- Например, из пяти лет, большую часть времени занимала постройка кессона.
- Например, наши исследователи или чего-то недоговаривают, или умышленно раздувают факты.
- Например, тоннель таки был построен, но входы в него в настоящее время разрушены. Возможно, в нем даже стоит бронепоезд :-)
- И наконец, возможно это я чего-то не понимаю. О чем прошу аргументированно писать в каментах.
Вот что можно почитать по теме:
1. Сайт по данному объекту, там же лежит остканенная брошюрка из которой я брал числовые данные
http://kurumpa.h14.ru/
2. Книга по строительству тоннелей
http://www.metro.ru/library/stroitelstvo_metropolitenov/
3. Про использование кессонов
http://bse.sci-lib.com/article060832.html
4. Про гидромеханихацию в кессонах
http://constructionlinks.ru/viewpage.php?page_id=85
5. Про виды щитов
http://metro.molot.ru/s_tbm.shtml
6 Не забываем про гугль
За сим пока все
По той же полуофициальной информации, с началом войны строительство было свернуто, построенные объекты не то затоплены, не то законсервированы до лучших времен. На прошедших выходных, мы с Интересным Киевом прошлись посмотреть, что же настроили тогда за пять лет.
Остальное под катом:
Зайти в кессон-тоннель несложно, достаточно перемахнуть одну бетонную и одну кирпичную стенку
Хотя, надо сказать, что справлялись не все. Причем, не только барышни, но и отдельные ребята преодолевали означенные препятствия с трудом.
Кто забрался внутрь, могли наблюдать примерно следующее:
Кессон-тоннель опускался под землю, После чего сверху его выдавало только вот такое сооружение:
По словам myshyak, внутри смотреть совершенно не на что - ствол шахты забетонирован, а сверху местные жители оборудовали сарайчик.
Наземный участок на Осокорках
Среди дач на Осокорках остался кусок тоннеля длинной около 90 метров
Вход в тоннель
Внутри довольно мокро, и ничего примечательного
Снаружи тоннель оброс мхом
Наземный участок на Жуковом острове
Самый большой кусок тоннеля - длинна около 700 метров. Отчетливо можно увидеть уклон этого участка - ближняя к днепру сторона едва выглядывает из воды. Дальняя вот:
Внутри снова ничего примечательного
Тоннель снаружи:
Сбоку есть два входа, или что-то типа того
Другой конец участка тоннеля, плавно уходит под воду
Собственно, здесь он и заканчивается. Дальше, под водой различима лишь торчащая арматура.
Технические подробности постройки тоннеля
(для интересующихся)
Начнем, как и положено, с постановки задачи.
Партия сказала "Надо", примем это за аксиому. Надо построить ж/д ветки, чтобы по ним можно было беспаливно перебрасывать составы с одного берега днепра, на другой.
Как это сделать?
Можно по мосту. Но бронепоезд на мосту очень быстро увидят с воздуха. И это только в том случае, если мосты не подорвут, и если они не обвалится под собственным весом и весом бронепоезда. Но оставим в стороне вопрос целесообразности постановки задачи. Скажем лишь, что беспаливно перебрасывать поезда можно было бы лишь по тоннелю. А выходы на поверхность - замаскировать лесом.
Все это хорошо, но ведь если поезд вдруг исчезнет на одном берегу днепра, и матереализуется на другом, вероятный противник может задуматься. Дабы он не забивал себе голову разной ерундой, на подъезде к тоннелю может стоять поезд-пустышка. Когда целевой поезд заезжает в тоннель, поезд-пустышка трогается, и движется вдоль берега днепра. Дело за малым - обеспечить аналогичную картину с другой стороны, и подумать над визуальной идентичностью всех трех составов.
Что строить, вроде понятно. Как строить?
Тоннель под Ла-Маншем рыли с двух точек - с материка и с Великобритании. Здесь можно было сделать так же, но вероятно сказались жесткие требования по времени реализации проекта, и ограничения существующей технологии. Пришлось распаралеливать работы.
Строительство разбивается на участки (т.н. Титулы), на которых оно ведется практически одновременно и независимо от других участков. Каждый участок более или менее автономен - свои бараки для рабочих, своя инфраструктура, и даже свой свечной цементный заводик. Все для фронта, все для победы того, чтобы свести к минимуму контакты с окружающим миром, и не сдать ненароком всю кантору вероятному противнику. Сейчас насчитывают около десяти титулов.
С наземными участками вроде все понятно, ничего сложного там нет. Ресурсоемкость только, впечатляет. С подземными интересней. Как строили их?
Вообще, в твердых грунтах или в скальной породе, можно построить вертикальную шахту, а потом осуществлять горизонтальную проходку из нее. К вопросу горизонтальной проходки мы еще вернемся, а пока давайте подумаем, как осуществлялась вертикальная.
Для водонасыщенных грунтов в то время альтернатывы не было.
Небольшое лирическое отступление - кессонный метод
Все, наверное, будучи на пляже, копали в песке ямки. Дело идет хорошо, пока вы не достигаете уровня воды. С этого места, копать вглубь уже не получается - только вы выбрали жменю песка, как на ее месте тут же появляется новая. Как же работать в таких условиях?
Желающие могут без труда узнать, что слово происходит от французкого "caisson", что в переводе означает "ящик". Кессон действительно имеет много общего с ящиком. Можно представить себе коробку без крышки, с герметизированными швами и перевернутую вверх дном. Если ее погрузить в воду, давление внетри повысится, но воздух останется.
При строительстве мостов, кессон ставили на дно, на место предполагаемой опоры. Далее, в него подавался сжатый воздух, в результате чего вода уходила, а дно осушалось. Можно было начинать класть фундамент.
Кессонным методом можно строить не только опоры на дне реки, но и в водонасыщеных грунтах. Вместо того, чтобы откачивать излишки воды (т.н. водопонижение), можно накрыть место строительства колпаком, и создать в нем избыточное давление (около 1 атм. на каждые 10 метров, которые приходятся от уровня воды), и вода отступит.
Собственно, суть кессонного метода, состоит в подаче избыточного давления в место выработки, и как следствие, локальное осушение грунта. Но, за все надо платить. В данном случае, за удобство приходится расплачиваться необходимостью работы под повышенным давлением.
Подземный участок начинается с того, что строится кессон-тоннель, который можно увидеть на первом фото. Почему тоннель, понятно - это участок тоннеля длинной метров 50 (52, если точно). Сверху торчит кусок трубы, а снизу находится кессон.
Это ящик, длинной с тоннельную секцию, а шириной чуть больше ее. Высота кессона - 5 метров. Из тоннельной секции, в него ведут две трубы, в одной из них даже ступеньки есть.
Кессон-тоннель устанавливается на поверхности в том же месте и ориентируется в том же направлении, как и будет стоять под землей. Остается только переместить его на проектную глубину.
Достигается это просто и незатейливо. Из-под кессона выбирается грунт, и он под своим весом опускается. Когда он доходит до водонасыщеных грунтов, в кессон подается сжатый воздух, для вытеснения воды и осушения забоя. Под сжатым воздухом работы продолжаются до тех пор, пока конструкция не достигнет проектной глубины.
Потом, кессонное пространство бетонируется (возможны варианты, но мы не будем сейчас на них останавливаться), и начинается горизонтальная проходка с помощью щита, который заботливо был захвачен с собой, в надкессонной тоннельной секции.
Лирическое отступление - проходческий щит
Тоннели строились и до изобретения щита. Но каждое такое строительство сопровождалось либо разрытием будущей трассы трассы (т.н. Берлинский метод), либо начиналось с временного тоннеля на временных же крепях, и было достаточно опасным мероприятием (Парижский метод).
Вполне естественно, что главной опасностью было обрушение свода. Именно эту проблему и решил щит.
Проходческий щит совершенно не напоминает тот щит, который был в средневековье у рыцарей, хотя бы потому, что он объемный. Представте себе полый стальной цилиндр, лежащий на боку в толще земли. Его внутрений диаметр чуть больше, чем внешний диаметр тоннельного тюбинга. В передней части щита происходит выработка грунта. Из задней части выходит готовый тоннель - щит как бы надет на него.
Щит отталкивается от последнего кольца тоннельного тюбинга с помощью домкратов, которые установлены у него внутри по периметру. Время от времени домкраты убираются, строится следующе кольцо, и домкраты упирают в него.
На протяжении всего строительства, щит поддерживает свод тоннеля от обрушения в месте где порода уже выбрана, а постоянная крепь еще не установлена.
При использовании щита в водонасыщенных грунтах, возможно применение кессонного метода.
В настоящее время для проходки тоннелей применяются механизированные щиты. В них разработка грунта ведется оператором с пульта. Официально, впервые в СССР такой щит был применен в 1949 году, на строительстве кольцевой линии метро в Москве. Даже если допустить что в 1930-х годах в СССР и существовал прототип такого щита, вряд ли его стали бы применять на строительстве этого тоннеля. Самые новые решения в продакшене не используют, а тем более на объекте стратегического назначения. Остается предположить, что щиты использовались немеханизированные, т.е. разработка грунта осуществлялась при непосредственном участии рабочих.
Коль скоро этот вопрос опять возник, рассмотрим его подробнее.
Лирическое отступление - разработка грунта
Почвы у нас в основном песчаные, поэтому есть такие идеи:
- Сухой грунт выбирается рабочими в кессонной камере, после чего поднимаетя наверх, шлюзуется, высыпается или сверху на погружающийся кессон-тоннель, или в отвал. Надо сказать, что способ достаточно медленный, и плохо автоматизируемый.
- Сухой грунт размывается гидромонитором (управляемая водяная пушка), после чего забирается вместе с водой, тем или иным способом. Извлеченный таким образом грунт неплохо бы отделять от воды, иначе вмето отвала можно получить болото, или даже аналог Куреневки 1961 года.
- Давление в кессоне устанавливается такое, чтобы вода не затопила надкессонное пространство, но и чтобы не осушить грунт полностью. В этом случае можно попробовать обойтись без гидромонитора, но для поддержания уровня воды в пределах метра нужна точность поддержания давления до десятой доли атмосферы.
Учитывая возможности того времени, и важность стройки для партии всего трудового народа, для разработки грунта под кессоном могли применятся только первых два метода. Источники близкие к достоверным говорят о гидромеханизации (второй способ), и у меня почти нет оснований им не верить.
И вот тут надо остановится.
На слове "почти".
По свидетельству тех же источников, самый длинный построенный кусок не дотянул до 300 метров. На стратегическом объекте, строительство которого велось в три смены, и заявленная скорость проходки со строительством тоннеля составляла 0,7 метра в сутки, за пять (!!!) лет опустили кессон-тоннель менее чем на 50 метров, и прорыли тоннель менее чем на 300. Кстати, при этом, из заявленых данных, суточный объем земляных работ должен был составлять всего лишь (8,2 * pi * 0,7 =) 18 кубометров.
Можно предположить и другие варианты.
- Например, с механизацией было не все так гладко. Разработкой грунта занимались зеки, и делали они это с помощью механизма типа "лопата". При помощи механизма типа "тачка" он отвозили грунт к стволу шахты, где с помошью механизма "ручная лебедка с ведром" он поднимался наверх.
- Например, объект был не настолько важен для партии советского народа, отчего правительство за ним не следило, а деньги и материалы уходили куда следует, а не куда положено.
- Например, из пяти лет, большую часть времени занимала постройка кессона.
- Например, наши исследователи или чего-то недоговаривают, или умышленно раздувают факты.
- Например, тоннель таки был построен, но входы в него в настоящее время разрушены. Возможно, в нем даже стоит бронепоезд :-)
- И наконец, возможно это я чего-то не понимаю. О чем прошу аргументированно писать в каментах.
Вот что можно почитать по теме:
1. Сайт по данному объекту, там же лежит остканенная брошюрка из которой я брал числовые данные
http://kurumpa.h14.ru/
2. Книга по строительству тоннелей
http://www.metro.ru/library/stroitelstvo_metropolitenov/
3. Про использование кессонов
http://bse.sci-lib.com/article060832.html
4. Про гидромеханихацию в кессонах
http://constructionlinks.ru/viewpage.php?page_id=85
5. Про виды щитов
http://metro.molot.ru/s_tbm.shtml
6 Не забываем про гугль
За сим пока все