Автор: Метро — одно из самых удобных и быстрых средств передвижения в больших городах. Именно благодаря подземке миллионы людей ежедневно добираются до работы, учёбы, домой и по делам.
Но задумывались ли вы когда-нибудь, как же вообще строят метро? Чем роют тоннели, каким оборудованием пользуются строители?
Tunnel Boring Machine (TBM) )that is being moved inside an underground tunnel.
Ведь копать под землёй — это не просто выкопать яму в огороде. В этой статье я расскажу, чем именно роют метро, какие технологии используются, какие проблемы встречаются на пути к созданию этой сложнейшей инженерной системы. Погрузимся во все детали, чтобы вы могли понять это интересное и сложное дело. Приготовьтесь — будет много любопытного!
Содержание
История строительства метро: от лопаты до мегамашин
Это может показаться странным, но первые метро строили почти вручную. Например, в Лондоне, где появилось первое метро в мире, рабочие копали тоннели с помощью простых лопат и кирок. Это был тяжёлый и опасный труд, который длился месяцами, а то и годами.
Со временем появлялись механизмы, которые облегчали работу. Например, паровые машины для откачки воды, углубления грунта. Но настоящий прорыв случился в XX веке с изобретением тоннелепроходческих щитов и специальных машин, которые могут копать почти как огромные черви под землёй.
Первые методы рытья тоннелей
До того, как появились мощные машины, основным способом было:
- Ручное копание лопатами и кирками
- Использование деревянных подмостей для безопасности
- Откачка воды с помощью насосов
- Поддержка стенок обшивкой, чтобы земля не осыпалась
Этот способ был очень медленный и опасный — сотни рабочих могли погибать от обвалов, отравления газом или затопления.
Современные тоннелепроходческие машины
Сегодня основное оборудование для рытья тоннелей называется ТПМ — тоннелепроходческая машина. Она представляет собой огромный механизм, в голове которого стоит мощный вращающийся резец.
Вот как это работает:
- Резец вращается и рассекает породы, иногда – очень твёрдые скальные образования.
- Разрыхлённый грунт сразу же вытягивается на поверхность с помощью конвейеров.
- Одновременно с проходкой машины устанавливаются опоры тоннеля — бетонные кольца, которые защищают от обвалов.
- Процесс автоматизирован и требует минимального вмешательства человека.
Эти машины могут копать сотни метров тоннеля в месяц. Например, в некоторых передовых проектах метростроя скорость достигает 15-20 метров в сутки.
Типы грунтов и особенности рытья метро
Не все грунты одинаковые. Они сильно влияют на выбор метода и техники для рытья тоннелей. Вот несколько основных типов грунта, с которыми сталкиваются строители метро:
Песок и глина
- Песок подвижен, легко сыпется — его надо удерживать с помощью опалубок.
- Глина плотнее, но при намокании может стать жидкой и повредить стройку.
В таких условиях применяются специальные герметичные щиты, которые не дают воде или сыпучему грунту проникнуть в тоннель.
Скальные породы
- Твёрдые породы сложнее копать, но зато стабильнее.
- Для их обработки используют тяжелые буровые или резцовые машины.
В скальных грунтах тоннели чаще всего делают туннельным щитом с резцами и долотами.
Водонасыщенные грунты
Самый сложный случай. Если грунт очень влажный, вода может попадать в тоннель, затапливать шахты. Для борьбы с этим применяют грунтопоглощающие составы и герметичные системы.
Методы рытья метро: выбор технологии под ситуацию
Как уже стало понятно, в зависимости от условий выбирают разные способы и оборудование для рытья. Остановимся подробно на популярных методах.
Метод открытого котлована
Примерно так можно копать, если метро строят неглубоко и нет особых проблем с грунтом. Сначала выкапывается огромная яма, делают стены котлована, а потом монтируют тоннель.
Плюсы:
- Простота и дешевизна
- Разбирается быстро
Минусы:
- Не всем подходит — в центре города много коммуникаций, зданий
- Большие неудобства жителей — шум, пыль, перекрытия дорог
Щитовой метод
Это основной способ для глубокого метро или сложных условий. Используют специальную машину — тоннелепроходческий щит. Он защищает рабочих от обвалов, одновременно рассекая грунт.
Плюсы:
- Высокая безопасность
- Можно работать под зданиями и реками
- Меньше неудобств для города
Минусы:
- Дороговизна оборудования
- Сложная логистика и подготовка
Оборудование для рытья метро: что за гиганты скрываются под землёй?
Современное оборудование для строительства метро — это настоящие технологические чудеса. Рассмотрим самые важные из них.
Тоннелепроходческая машина (ТПМ)
ТПМ — гигантская машина длиной до 100 метров, с головкой диаметром до 15 метров. Она сама копает землю и сразу же укрепляет тоннель. Особенности:
- Вращающийся резец на носу
- Системы удаления грунта
- Автоматическая установка бетонных колец
- Управление из кабины или удалённо
Экскаваторы и грейферы
В местах, где можно открыть котлован или провести закрытые работы без ТПМ, используют экскаваторы с различными насадками. Они быстро копают и переносят грунт.
Насосы для воды
Подземная вода — большая проблема при рытье. Для откачки воды используют мощные насосы, которые работают круглосуточно.
Процесс строительства тоннеля: от старта до финиша
Как же происходит сам процесс? Это не просто копать — это многоступенчатая операция с множеством нюансов.
Подготовительные работы
- Разработка плана и маршрута метро
- Пробивка шурфов — небольших отверстий для входа и контроля
- Установка опорных конструкций и защита техники
Само рытье тоннеля
Основная фаза, когда ТПМ или рабочие начинают проходку. Важно, чтобы всё проходило ровно и без отклонений от маршрута. Для этого применяются лазеры и GPS-навигация.
Крепление тоннеля
Для предотвращения обвалов стены тоннеля укрепляют бетонными кольцами, металлом или специальными смесями. Иногда добавляют гидроизоляцию.
Завершение и отделка
После проходки тоннеля производят финальную отделку: укладывают рельсы, проводятся коммуникации, ставят освещение и сигнализацию.
Проблемы, с которыми сталкиваются при рытье метро
Несмотря на технологии и оборудование, строительство метро — это всегда вызов. Вот основные трудности:
- Обвалы грунта — особенно в рыхлых грунтах.
- Вода — подземные источники могут затопить тоннель.
- Смещение грунта — может повредить здания на поверхности.
- Газовые выбросы — опасные газы в глубоких слоях.
- Технические неисправности техники — ремонт в подземелье не простой.
Каждая из этих проблем требует отдельного подхода и специалистов.
Экологические и социальные аспекты строительства метро
Рытьё метро влияет не только на строительные процессы, но и на окружающую среду и людей.
- Шум и вибрация — сильно беспокоят жителей и могут повредить здания.
- Пыль и выбросы — требуют применения пылеулавливающих систем.
- Перекрытия дорог — создают сложности с трафиком.
- Экспроприация земли — иногда приходится переселять людей.
Поэтому современные проекты строят с учётом максимального снижения неудобств.
Интересные факты о рытье метро
Самая длинная тоннелепроходческая машина
Одна из самых длинных ТПМ была построена в Шанхае — длина более 150 метров! Она могла одновременно копать, крепить туннель и удалять грунт.
Скорость рытья
Современные ТПМ могут проходить до 20 метров тоннеля в сутки. Кажется мало? Но ведь в реальности это сложнейший и опаснейший процесс, который требует огромного внимания.
Рытьё метро под водой
В некоторых городах метро проходят под реками или озёрами, например, в Санкт-Петербурге. Это серьёзный вызов — тут нужны герметичные щиты и постоянный контроль.
Почему важно понимать, чем роют метро?
Рытьё метро — это не просто технический процесс, а настоящее искусство, где важны и знания, и опыт, и технологии. Понимание этого помогает ценить труд сотен людей, которые делают нашу жизнь удобнее.
Мы видим лишь красивые станции и поезд, а под землёй — огромный мир сложных машин и непрерывной работы. Если вы когда-нибудь будете ехать в метро, вспомните — под вами пролегают километры тоннелей, вырытых с помощью мощных машин и настойчивости сотен специалистов.
Надеюсь, теперь вам стало понятно, чем роют метро и почему это так непросто. Спасибо, что дочитали! Если интересно, могу рассказать ещё больше про строительство метро, технологии или другие большие инфраструктурные проекты.