Еще 20-30 лет назад многие районы Москвы считались слишком сложными для метростроения. Где-то мешали подземные воды, плотная городская застройка, или инженеры просто не хотели рисковать из-за нестабильных грунтов.
Сегодня метро в столице прокладывают практически в любых условиях: под реками, действующими линиями, историческими кварталами и целыми транспортными узлами.
Причем часть современных тоннелей уходит под землю на глубину более 60 метров. Для сравнения: это примерно высота 20-этажного дома.
Сейчас московское метро — одна из самых сложных инженерных систем страны, где огромную часть работы выполняют гигантские машины размером с многоэтажный дом.
Почему под Москвой так сложно строить
Главная проблема московского метростроения — сама геология города. Под столицей находится настоящий «слоеный пирог» из грунтов. Песок, глина, известняк, подземные воды, старые русла рек — все это постоянно меняется даже в пределах одного района.
На одних участках тоннелепроходческий щит идет через плотную породу почти как через бетон. На других буквально через несколько десятков метров начинается водонасыщенный грунт, который может вести себя почти как жидкость.
Особенно сложными считаются районы возле Москвы-реки и старых пойм. Там строителям приходится постоянно бороться с высоким давлением воды. Современное метро под Москвой уже невозможно строить старыми методами.
Как работают гигантские тоннелепроходческие щиты
Сегодня основную работу под землей выполняют ТПМК — тоннелепроходческие механизированные комплексы. По сути, это огромные подземные заводы длиной иногда больше 100 метров.
Впереди такой машины находится гигантский вращающийся ротор. Он буквально прогрызает грунт, а за ним сразу формируется готовый тоннель. Современные щиты одновременно: разрабатывают грунт, вывозят породу, укладывают бетонные кольца, контролируют давление, следят за геометрией тоннеля.
Некоторые ТПМК в Москве имеют диаметр более 10 метров. Это почти ширина небольшого дома.
При этом отклонение от проектной траектории иногда не должно превышать нескольких сантиметров. Иначе тоннель может выйти слишком близко к фундаментам зданий или действующей инфраструктуре.
Почему метро сегодня строят глубже
В старой Москве многие линии прокладывали сравнительно неглубоко. Но современный город стал намного плотнее. Под землей теперь находятся коммуникации, коллекторы, подземные парковки, фундаменты небоскребов, автомобильные тоннели, старые линии метро.
Из-за этого новые участки часто приходится уводить все глубже. Например, некоторые станции Большой кольцевой линии строились на глубине более 50 метров. А отдельные перегонные тоннели проходят еще ниже.
Фактически под Москвой уже формируется целый многоуровневый подземный город.
Что происходит, когда щит проходит под рекой
Одна из самых сложных операций в метростроении — проходка под водой. Когда тоннель идет под рекой, давление грунтовых вод резко возрастает. Если его неправильно рассчитать, вода может начать поступать внутрь тоннеля.
Поэтому современные щиты работают в герметичном режиме. Внутри машины поддерживается давление, которое компенсирует давление грунта и воды снаружи.
Иногда инженерам приходится буквально «замораживать» грунт вокруг будущего тоннеля, чтобы стабилизировать участок перед проходкой. Такие технологии раньше использовались крайне редко. Сейчас они становятся почти стандартом для сложных участков.
Современные станции больше похожи на подземные комплексы
Еще одна особенность нового московского метро — размеры станций. Если старые станции часто проектировались как сравнительно компактные объекты, то современные пересадочные узлы уже напоминают полноценные подземные комплексы.
Там одновременно размещаются переходы, лифты, эскалаторы, технические помещения, вентиляционные системы, эвакуационные выходы. Некоторые станции строятся так, чтобы в будущем выдерживать огромные пассажиропотоки новых районов.
Именно поэтому объем подземных работ иногда оказывается сопоставим со строительством крупного торгового центра — только глубоко под землей.
Как метро строят, не останавливая город
Самое сложное в московском метростроении даже не глубина и не грунты. Главная задача — строить огромные объекты так, чтобы город продолжал жить обычной жизнью. В это время наверху продолжается движение машин, работают торговые центры, офисы и жилые кварталы.
Поэтому инженерам приходится постоянно следить за малейшими подвижками грунта. Современные системы мониторинга могут фиксировать изменения буквально в миллиметрах. Датчики устанавливают на здания, дороги и коммуникации рядом со стройкой.
Если показатели начинают выходить за пределы нормы, работы сразу корректируют.
Благодаря новым технологиям метро сейчас приходит туда, где еще недавно подземное строительство считалось слишком сложным или даже невозможным.