Проходка тоннеля щитовым способом
В 1935 году, после пуска I очереди, правительство сочло возможным и необходимым развернуть строительство II очереди на базе щитовой проходки с креплением чугунными тюбингами. К этому времени гигантски выросшая советская тяжелая промышленность уже могла дать нужные строительству 250 тысяч тонн тюбингов.
Для постройки всех линий II очереди требовалось изготовить 42 щита: 30 перегонных с внешним диаметром в 6140 мм и 12 станционных с внешним диаметром 9680 мм. Такое количество одновременно работающих щитов было рекордным, - во всем мире (кроме СССР) едва ли можно насчитать 20-25 таких щитов.
Все щиты были изготовлены на советских заводах, полностью из советских материалов.
Сам щит, весом около 120-тонн, состоит из трех основных частей: ножевой части, опорного кольца и оболочки (хвостовой части), представляя собою, таким образом, цилиндр переменного сечения. В опорном кольце размещены щитовые гидравлические домкраты, служащие для продвижения щита. Общая движущая сила всех 24 щитовых домкратов, продвигающих щит по мере выемки грунта, 1362 тонны, движущая сила одного домкрата 56,75 тонны. Вода, находящаяся под давлением 140 атмосфер и приводящая в действие щитовые домкраты, подается насосами высокого давления, смонтированными на тележке подсобного оборудования.
В ноже и опорном кольце щит двумя горизонтальными и вертикальными перегородками разделен на 9 ячеек. Таким образом, горизонтальные перегородки, кроме придания жесткости щиту, образуют собою рабочие площадки, с которых проходчики производят разработку забоя.
В горизонтальных перегородках смонтированы выдвижные платформы, которые при помощи специальных гидравлических домкратов, так называемых платформенных, приводящихся в действие водой под давлением в 35 атмосфер и помещающихся под горизонтальными перегородками, в количестве 8 штук, могут передвигаться взад и вперед. Таким образом, по мере разработки забоя рабочие могут на платформах передвигаться вперед. Выдвинутые к забою платформы служат, кроме того, прикрытием для работающих под ними людей.
К вертикальным перегородкам и к опорному кольцу прикреплены так называемые забойные домкраты, в количестве 14 штук, которые служат для крепления забоя при неустойчивых грунтах (при помощи шандорных устройств). Вода, находящаяся под давлением 35 атмосфер, приводящая в действие забойные домкраты, так же, как и для платформенных домкратов, подается из специальной гидроаккумуляторной установки, сооруженной на поверхности.
II очередь московского метрополитена как инженерное сооружение является значительно более сложным в сравнении с I очередью. Общая протяженность трассы (14,9 км) на 28 процентов превышает протяженность линий I очереди. Чтобы не нарушить нормальной жизни города, II очередь строилась по преимуществу закрытом способом, при глубоком заложении тоннелей, в то время как I очередь строилась большей частью открытым и траншейным способом. Так, на I очереди способом глубокого заложения было построено только 4,7 километров, или 40 процентов всей трассы, а на II очереди способом глубокого заложения сооружено 10,4 километров, или 70 процентов всей трассы.
Чугунная одежда тоннелей обладает положительными качествами, оставляющими далеко позади такие материалы, как бетон и железобетон. Чугун прежде всего непроницаем для воды, а водонепроницаемость тоннелей, как известно, является одним из основных условий, предъявленных строителям метро. Чугун обладает большой прочностью и потому не требует больших сечений.
Тоннель из тюбингов представляет собой трубу, составленную из ряда колец, а кольца в свою очередь составляются из отдельных сегментов - тюбингов.
Тюбинг представляет собой изогнутую по определенному радиусу коробку, в бортах которой имеются отверстия для болтов. Внутренняя поверхность тюбинга снабжена ребрами, придающими ему большую жесткость. Кольцевые и продольные грани тюбингов соединяются между собой болтами. Сборка колец из тюбингов производится в забое щита по мере его продвижения вперед, под защитой хвостовой части.
Кольцо станционного тоннеля имеет диаметр в 9500 мм и состоит из 18 сегментов, из них 15 нормальных, 1 ключевой и 2 смежных с ключевым. Ширина кольца 600 мм, высота бортов 350 мм, толщина спинки 45 мм. По кольцу располагаются 102 болта, а между каждыми двумя сегментами - 5.
Кольцо перегонного тоннеля имеет в ширину 750 мм, наружный диаметр 6000 мм и состоит из 12 сегментов, из них 9 - нормального типа, 1 - ключевой и 2 - смежных с ключевым. Кольца соединяются 67 болтами, а сегменты -5 болтами диаметром в 30 мм. Высота бортов -200 мм, толщина спинки 35 мм.
Как перегонные, так и станционные тюбинги имеют в центре отверстие, через которое нагнетается цементный раствор для заполнения пространства между спинкой тюбинга и грунтом.
Каждая из станций глубокого заложения на линиях метро II очереди, за исключением станции «Площадь Маяковского», представляет собой три круглых взаимно параллельных тоннеля, центры которых лежат в одной горизонтали и отстоят друг от друга на 10,85 метра. Общая ширина выработки равна 31,20 метра, а промежуток между двумя смежными тоннелями равен 1,35 метра.
Центры перегонного и станционного путевых тоннелей не совпадают, а отстоят друг от друга на 1,85 метра; таким образом между осями рельсовых путей имеется расстояние в 25,40 метра. Средний тоннель, к которому примыкают эскалаторы, играет роль распределительного зала и соединяется с боковыми путевыми тоннелями при помощи проходов.
Наклонные ходы, в которых размещаются эскалаторы, располагаются под углом в 30° к горизонту. Как и станционные тоннели, они имеют круглое сечение с наружным диаметром 8,50 метра. Переход от одного диаметра к другому осуществляется двумя конусообразными кольцами, составленными из фасонных чугунных отливок.
Поворот от наклонного положения в горизонтальное происходит путем вставки трех клиновидных колец. Отрезок тоннеля, непосредственно примыкающий к клиновидным кольцам, на протяжении около 10,0 м должен быть заглублен на 1,60 метра против низшей точки станционного тоннеля для возможности размещения в этой пониженной части механизмов эскалаторов. С этой целью в нормальное станционное кольцо, в уровне горизонтального диаметра, вставляются особые чугунные элементы, которые опускают нижний полукруг до необходимой глубины.
Можно без преувеличения сказать, что ст. «Площадь Маяковского» является триумфом молодой советской техники метростроения и шедевром инженерного сооружения.
Основная конструктивная идея этого сооружения заключается в следующем. На расстоянии 13,50 м от центра до центра пройдены щитами два станционных тоннеля с внешним диаметром в 9500 мм. Во время монтажа тюбингов, составляющих кольцо, в боковых сторонах, обращенных друг к другу, вставляются вместо нормальных тюбингов особые отливки, имеющие горизонтальные площадки.
Совокупность нижних площадок образует по всей длине станции горизонтальные плоскости, на которые укладываются продольные металлические прогоны. Через каждые 4,20 м на прогон устанавливаются металлические колонны, являющиеся опорой для верхних прогонов, на которые должны лечь горизонтальные площадки отливок, поставленных вверху тоннеля. Таким образом, каж дый из тоннелей представляет собой замкнутую конструкцию в виде окружности со срезанными по вертикальной плоскости сегментами.
Несущая сводчатая конструкция средней части имеет опоры, расположенные на крайних тоннелях в тех точках, где поставлены упомянутые выше особые отливки. При проходе этой части применялся полущит, под защитой которого монтировался свод средней части, также из чугунных сегментов. Для создания поперечной жесткости конструкции в целом каждая пара противоположно поставленных колонн соединялась металлическим, ломанного очертания, ригелем.
По материалом статей заместителя начальника Метростроя А.И.Левченко и начальника планово-контрольного отдела Метростроя Ю.И.Левицкого «Вторая очередь готова» и главного инженера-конструктора Метростроя М.А.Рудник «Тоннели и станции II очереди».