Результаты исследований причин аварий тоннелей метро на участке Размыв Ленинградского (Санкт-Петербургского) метополитена между станциями Лесная и Площадь Мужества

Аварии при строительстве (1974 г.) и эксплуатации (1995 г) перегонных тоннелей метро на участке "Размыв" между станциями «Лесная» и «Площадь Мужества» в Санкт-Петербурге (до 1991 г. в Ленинграде) стали одними из крупнейших в мировой практике метростроения. Однако до сих пор полной ясности с причинами авариий и была ли возможность их избежать нет. Открытым остался вопрос была ли связь между аварией при проходке в 1974 г. и затоплением тоннелей в 1995 г. или тоннели исчерпали срок эксплуатации в сложных геологических условиях из-за конструктивных особенностей? Нерешенным вопросом является и возможность гражданского строительства на участке погребенных тоннелей из-за риска осадок зданий. Объективное понимание причин затопления тоннелей необходимо и для оценки рисков эксплуатации новых тоннелей, проложенных через зону "Размыва" в 2002 - 2004 гг.

Книга с системным анализом причин аварии на участке "Размыв" будет 3-й в серии технических детективов. В 2018 г . в издательстве "Политехника" вышла моя 1-я книга "История грунтоцементной плиты второй сцены Мариинского театра" с анализом проблем и хода строительства подземной части здания Второй сцены Мариинского театра в Санкт-Петербурге, в том числе, с ответом на вопрос, почему не было построено здание театра по проекту Доминика Перро. В 2019 г . вышла 2-я книга "Последний путь подземного рудника «Мир»: Исследование причин катастрофы 4 августа 2017 г." в которой на основе фактического материала и проектных решений исследованы причины прорыва водо-грязе-каменной массы из карьера и последующего затопления рудника "Мир" грунтовыми водами.

В новой книге на основе архивных документов (переписки Ленметростроя с Главным управлением по строительству тоннелей и метрополитенов (Главтоннельметрострой) Министерства транспортного строительства СССР, материалов заседаний партбюро строительно-монтажных управлений №9 и №15, технических отчетов 1974-1975 гг. по межскважинному акустическому просвечиванию замороженных грунтов в зоне прорыва плывуна и др.) будут исследованы причины затопления тоннелей на участке "Размыв".

ГЛАВА 1. ДО НАЧАЛА СТРОИТЕЛЬСТВА

1. Исторический очерк о Ленинградском метростроении

Строительство Ленинградского метрополитена, в первую очередь, решало военно-оборонительные задачи....В подземном пространстве размещались "спецсооружения" (заглубленный командный пункт, массовые бомбо- и газовые убежища для населения......)....Проект строительства 1-й очереди Ленинградского метрополитена в 1936 — 1940 гг. разработала Центральная проектная контора «Метропроект» (г.Москва)............

2. Рождение плана строительства IV участка Кировско-Выборгской линии

Путь крупного городского транспортного проекта в государственный план СССР начинался с обоснования местными органами (Ленгорисполком ....... В середине 1960-х годов район Гражданки был самым густонаселенным и удаленным от станций метро.......По данным ГАПУ Ленгорисполкома пассажиропоток........................

3. Геологические и гидрогеологические условия строительства

Для ввода читателя в проблемы проектирования, строительства и эксплуатации перегонных тоннелей на участке "Размыв" рассмотрены геологические и гидрогеологический условия строительства Ленинградского метрополитена...... Для сохранения принципа историзма при анализе проектных решений Ленметропроекта автор использовал источники.....

ГЛАВА 2. ПРОЕКТ IV УЧАСТКА КИРОВСКО-ВЫБОРГСКОЙ ЛИНИИ

2.1. Ленметропроект

Проект IV участка Кировско-Выборгской линии разработал «Ленметропроект»..........Год создания - 1946.....Численность работающих 265 чел....Руководство в 1967 - 1969 гг.: начальник С.И. Казанцев, главный инженер В.И.Медейко....... С 1969 г. начальник В.И.Медейко, главный инженер И.К.Сахиниди.... Главный инженер проекта (ГИП) в 1967 - 1973 гг. В.Н.Лукьянов....

Ленметропроект выполнил весь комплекс проектно-изыскательских работ: инженерно-геологические изыскания по трассе, : ....... и разработал рабочую документацию для ликвидации аварии на участке «Размыв» 8 апреля 1974 г.....

2.2. Производственный процесс

Приказом назначался главный инженер проекта (ГИП)......Для рассмотрения ответственных решений действовал технический совет ........Оборудование для проектирования конца 1960-х начала 1970-х годов: стол, кульман.....Размножение чертежей на светокопировальных .....Средства малой механизации вычислений переломались к.. .....Согласование чертежей между смежными отделами в Ленметропроекте проводили на ватманах.....

2.3. Инженерно-геологические изыскания 1967-1968 гг.

"Размыв" - погребенная долина древнего русла реки Нева, врезанная в толщу коренных глин . Длина "размыва" по трассе тоннелей между станциями "Лесное" и "Площадь Мужества" около 450 м. ......Глубина размыва ..... В.И.Медейко принципиально избавлялся от сотрудников, уличенных в подтасовке геологических проб....

2.4. Варианты проектного задания и ход проектирования IV участка

Техническое задание на проектирование Ленметропроект получил из ГАПУ Ленгорисполкома в феврале..... должен был проработать 4 варианта трассы....

IV участок от станции "Площадь Ленина" (Финляндский вокзал).до станции «Академическая».....5 станций глубокого заложения («Выборгская» (67 м), «Лесная» (64 м), «Площадь Мужества» (67 м), «Политехническая» (65) и «Академическая» (64 м)), соединенные перегонными тоннелями. Станции "Площадь Мужества" и "Политехническая" - односводчатые с островной платформой; "Выборгская", "Лесная" и "Академическая" - колонного типа с обделкой из железобетонных тюбингов и системой металлоконструкций:. ........

а б

Рис. Трасса IV участка Кировско-Выборгской линии Ленинградского метрополитена в плане (а) и профиль трассы перегонных тоннелей на участке "Размыв" (б)

2.5. Проектные решения по участку "Размыв": трасса, технология проходки и крпеления тоннелей

Окончательное решение Ленметропроекта: глубокое заложение..,....Диаметр тоннелей 6 м.....Расположение тоннелей в одной плоскости (один над другим).............. Обделка тоннелей: чугунные тюбинги с болтовым креплением и внутренняя железобетонная обойма (внутренний слой - стальной лист толщиной 8 мм.................

Дискуссии по способу проходки: кесон или замораживание?

2.6. События лета 1972 г.

В конце 1971 г СМУ9 приступило к бурению замораживающих скважин по трассе правого тоннеля на территории завода Красный октябрь......

ГЛАВА 3. ЛЕНМЕТРОСТРОЙ 1971 - 1975 гг.

Управление строительства Ленинградского метрополитена (Ленметрострой) - крупное предприятие с собственным литейным, механическим, бетонным и деревообрабатывающим производством.........Начальники Ленметростроя в период строительства КВЛ-4: Ю.Ф.Соловьев, позднее В.М.Капустин.

Строительные организации Ленметростроя: СМУ 9, СМУ 11, СМУ 13, СМУ 15, СМУ 17, СМУ19, Тоннельные отряы №3 и №10 - строительные и горнопроходческие работы

.Конторы: Контора эксплуатации, проката, ремонта оборудования (КЭПРО, начальник Н.М.Филиппов, изготовление, монтаж и ремонт горнопроходческого оборудования: щиты, тюбингоукладчики и др.), Метроснаб (снабжение), ,Автотранспортная контора (АТК, начальник К.В.Пыжов, перевозка грузо: грунта, товарный бетон и др.), ЖКК....

Промышленные предприятия: Завод железобетонных конструкций и деталей (ЖБКиД,, изготовление тюбингов, товарного бетона, главный инженер В.Гуляев), Литейно-механический (ЛМЗ, Кузнечно-механический завод (КМЗ)......,

Начальник СМУ9 М.М.Синичкин и начальник СМУ15 В.В.Горышин

Новые технологии для КВЛ-4

Обделка, обжатая в породу. Испытание обделки обжатой в породу произведено в апрель-сентябрь 1970 г. на опытном участке при щитовой проходке Тоннельным отрядом №3 в левом перегонном тоннеле между шахтами №409 и №410 Невско-Василеостровской линии.....Для сравнения установлено 150 колец из тюбингов 5НСК-4А и 490 колец блочной обделки "московского" типа......

ГЛАВА 4. СТРОИТЕЛЬСТВО И АВАРИЯ НА УЧАСТКЕ "РАЗМЫВ"

4.1. Ход строительства

Официально строительство продолжения Кировско-Выборгской на север началось в 1971 г...... Шахты для выхода на трассы перегонных тоннелей располагались по адресам:........

Генеральный подрядчик - Ленметрострой.... Заказчик........Технический закзчик...................Эксплуатант - Ленинградский метрополитен (Начальник В.Г.Аверкиев, главный инженер В.А.Елсуков)..........................

...

Строительство шахтных стволов и эскалаторных тоннелей

Проходка всех шахтных стволов и наклонных ходов (эскалаторных тоннелей) произведена под защитой ледогрутового ограждения...... Эксперимент по проходке ствола шахты №211 (станция "Лесное") методом опускного колодца в тиксотропной рубашке закончился неудачей......

Работы по замораживанию грунтов Управления №157

Управление №157 треста "Спецстрой" появилось Ленинграде в октябре 1971г. после неудачной попытки СМУ9 Ленметростроя пробурить замораживающие скважины на площадке наклонного хода станции "Площадь Мужества"........буровой станок ТУНБ-150 для наклонного бурения и монтажа замораживающих колонок.....Управление №157 было объявлено главным виновником в срыве сроков проходки наклонных ходов станций "Политехническая" и "Лесное"

Проходка перегонных тоннелей на горном эректоре и механизированными коплексами (щитами)

Механизированный комплекс со щитом Ленинградского типа и тоннельный комбайн КТ-1-5,6 (Ясиноватский машиностроительный завод).....Диаметр тоннелей в проходке 5,6 м. Щит отталкивается гидравлическими домкратами от установленной обделки и подает вращающийся рабочий орган на забой. Режущие элементы (фрезы и др.) рабочего органа разрушают забой. Горная масса попадает на транспортер и, далее, нагружается в вагонетки. Вагонетки откатываются по рельсам электровозом. После проходки 1 м между обоймой щита и установленной крепью собирается новое кольцо из тюбингов. Типы обделки тоннелей при щитовой проходке: бетонные тюбинги обычного типа, обделка, обжатая в горную породу, с узлами разжатия на горизонтальном диаметре или лотке.

4.2

4.3 Проходка СМУ17 от шахты №214 к шахте №213

Начальник СМУ17 (1974г.) А.С.Туманов, глав. инженер А.Н.Лапин. секретарь партбюро Л.Егоров, позднее В.И.Тимофеев....

4.4. Проходка СМУ15 от шахты №213 через участок "Размыв" к площади Мужества

Начальник СМУ15 (1974г.) В.В.Горышин, глав. инженер В.Н.Александров. секретарь партбюро А.В.Большаков...

СМУ15 работает на трех участках ....участок №3 (нач. Б. Черфас) на шахте №213....

В 1-м полугодии 1972 г СМУ15 на шахте №213 занималось строительством зданий замораживающих станций, достраивало душкомбинат, "под землей" готовилось к проходке левого перегонного тоннеля к станции "Лесное"......

Технология проходкии тоннелей на учаске "Размыв" - Диаметр тоннелей 6 м....спецспособ (предварительное искусственное "рассольное" замораживание грунтов (охлажденным до температуры -10 - -20 ^оС рассолом, циркулирующим по замораживающим колонкам ). ......ручная разработка забоя отбойными молотками и монтажом чугунной обделки тюбингоукладчиком (эректором с электроприводом)..... Разработка забоя начиналась сверху на глубину 0,75 - 0,85 м (вдоль оси тоннеля) с установкой деревянного крепления кровли (доски с глиньями). По мере разработки забоя устанавливалась деревяная затяжка с упором на горизонтально установленные трубы.

Предварительные дискуссии по способу разработки забоя : отбойные молотки, взрывание... использование для растепления коаксиальных или СВЧ нагревателей.....

4.5. Замораживание грунтов на "размыве" СМУ9

Начальник СМУ9 (1974г.) М.М.Синичкин, глав. инженер В.И.Хрящев, секретарь партбюро М.В.Луппо... главный маркшейдер М. Васильев...

СМУ9 работает на четырех участках ....участок №3 буровые работы (нач. Б. Яковлев) и участок №4 замораживание грунтов (нач. В. Букреев) на шахте №213....

Бригады бурильщиков СМУ9 О.Е. Веселова и А.И. Романцева пробурили ....

Рис. Машинист аммиачных холодильных установок СМУ9 Е. С. Мишаченко в замораживающей станции №7 участка "Размыв" в 1974 г. (фото Евгения Мишаченко)

4.6

4.7. Авария 8 апреля 1974 г.

Понедельник день тяжелый...... при проходке нижнего тоннеля произошел прорыв плывуна в выработку. ....... были закрыты аварийные затворы за шахтой №213.

[СМУ9] при разгерметизации .....раствор хлористого кальция – мог уйти в грунт ...... дальнейшее замораживание грунта ..... дежурившие на замораживающих станциях машинисты холодильных установок И.Я. Лаврентьев и Н.И. Амосов. остановили циркуляцию рассола в..........................

Угрозу для персонала представлял аммиак (хладогент) в компрессорах ....: ......

Рис. Положение тоннелей на перегоне "Лесная" - "Площадь Мужества" при аварии 8 апреля 1974 г.

Для прекращения осадок поверхности земли тоннели были принудительно затоплены водой из водопровода.

4.8. Межскважинное акустическое просвечивание грунтов на участке "Размыв" при ликвидации аварии 1974 - 1975 гг.

В мае 1974 г. Управление Ленметростроя обратилось во Всесоюзный научно-исследовательский инстиут методики и техники разведки (ВИТР) (директор Г.К.Волосюк, зам.директора А.Ф.Фокин) с просьбой оказать помощь при ликвидации последствий аварии на участке Кировско-Выборгской линии Ленинградского метрополитена (участок "Размыв").

Поставленная задача определения размеров зоны плывуна, вклинившегося в ледогрунтовый массив на участке в районе площади Мужества, была успешно решена учеными и инженерами ВИТР методом межскважинного акустического просвечивания (МАП) аппаратурой МАП-1. Состав группы выполнявшей МАП: Андреев О.С. (старший научный сотрудник, руководитель группы), Стрыгин Д.М. (старший инженер, инженер-оператор), Рудакова Н.П. (старший инженер, инженер интерпретатор), Терентьев Е.М. (механик, техник оператор), Белякова Л.С. (механик, техник интерпретатор), Авласенков Г.А. (ведущий конструктор, инженер оператор), Тарасов А.В. (механик).

С работ по ликвидации аварии между станциями «Лесная» и «Площадь Мужества» началось внедрение метода межскважинного акустического просвечивания (МАП) в практику строительства шахтных стволов и наклонных ходов г. Ленинграда. Метод МАП позволял получить информацию о состоянии подземного пространства, которую невозможно получить с поверхности земли другими геофизическим методами. Применение метода МАП в дальнейшем позволило избежать ряд авариий на крупных объектах строительства канализационных коллекторах и метро в Ленинграде (Санкт-Петербурге). Отсутствие метода МАП в системе геомониторинга, по мнению автора, стало одной из причин аварии 1995 г. при эксплуатации тоннелей между станциями «Лесная» и «Площадь Мужества» и аварии на подземном руднике "Мир" 4 августа 2017г.

а б в

Рис. . Участники ликвидации аварии на участке "Размыв" в 1974 - 1975 гг. и аппаратура МАП-1

а) Беляева Л.С., Андреев О.С., Рудакова Н.П. (1970-е); б - Стрыгин Д.Н. в подземной горной выработке с аппаратурой МАП (1970-е, Дальний Восток); в - аппаратура межскважинного акустического просвечивании МАП-1 (1972 г.),

Андреев Олег Серафимович высококлассный инженер-электромеханик. Упор делал на практику и надежную эксплуатацию аппаратуры в полевых условиях. Виртуозно осуществлял сборку скважинных приборов. Автор с благодарностью вспоминает, как Олег Серафимович учил его пайке и разделке высоковольтных разъемов, сборке пьезокерамических датчиков и др..

Стрыгин Дмитрий Николаевич - опытный специалист-электронщик, разработчик электронных схем и исследователь. В 1987 г. Дмитрий Николаевич, уже болея, заменил в домашних условиях сгоревший входной каскад усилителя анализатора спектра, который автор привез в рюкзаке с полевых работ на г.Северный Лявочорр (Хибины). Автор сжег анализатор спектра в ночную смену, когда без разрешения начальника партии Б.Б.Шатрова упражнялся с подачей сигнала от вибродатчика, установленного на сальнике вертлюге буровой установки. Неработающий прибор поставил под угрозу выполнение полевых работ по исследованию акустических явлений в призабойной зоне бурящихся скважин. С прибором в рюкзаке и общим осуждением автор отбыл на поезде в Ленинград. Это была трагедия молодого специалиста. Думаю, Дмитрий Николаевич почувствовал переживания молодого человека при встрече и радость при получении отремонтированного прибора.

Рудакова Нина Петровна дочь Героя Советского Союза, командира авиаполка истребителей Балтийского флота П.Кондратьева занималась обработкой данных измерений и была яркой женщиной с живым умом. Панкратов Евгений Михайлович - ведущий конструктор, уравновешенный человек, отличался тщательной проработкой конструкции скважинных приборов и наземных блоков. Беляева Любовь Степановна - грамотный инженер и очень добрый человек, выполняла чертежные работы, монтажные работы и изготовление печатных плат.

Результаты исследований

С мая 1974 г. по декабрь 1975 г. контроль состояния ледогрунтового массива методом МАП был проведен на всей зоне «Размыва» в интервале глубин 50—85 м, а после замораживания жидким азотом и на участке «Азотная перемычка» на ПК182+57,0 - ПК182+79,7. В процессе исследований были установлены скорости распространения упругой волны в естественных и замороженных грунтах, что стало основой для принятия решения о начале проходческих работ на участке «Размыв» после замораживания и последующего многолетнего использования методики контроля сплошности ледогрунтовых ограждений в Лениграде (Санкт-Петербурге).

а б

Рис. Схема прозвучивания ледогрунтового массива участка Размыв в 1974г. (а) и распределение плывуна по однгому из сечений в контуре ледогрунтового массива (б)

На методические рекомендации по контролю сплошности ледогрунтового массива методом межскважинного акустического просвечивания (МАП) был получен положительный отзыв начальника отдела организации и механизации работ Ленметропроекта Н.И.Кулагина и начальника технического отдела Лейбман Я.Д. (1977)

4.9. Ликвидация аварии и окончание проходки

Научные организации: Всесоюзный институт техники разведки (ВИТР) Министерства геологии СССР (директор Г.К.Волосюк, зам.директора А.Ф.Фокин) - исследование состояния замороженных грунтов методом межскважинного акустического просвечивания (МАП). Институт прикладной химии (ГИПХ) - проект термометрической системы для замораживания жидким азотом (теромопары + самопишущие логометры?), расчеты и контроль режимов замораживания на ЭВМ.

Научно-исследовательский институ химического машиностроения (НИИХИММАШ) - проект замораживающей сети жидким азотом.

Ленинградский институт холодильной промышленности - расчеты замораживания грунтов жидким азотом..

Ленинградская научно-исследовательская лаборатория ЦНИИС (ЛенНИЛ ЦНИИС) - наблюдения за работой конструкций станций обделки, обжатой в горную породу, - измерение напряжений и деформаций с помощью динамометрических блоков и др.

Ленинградский институт железнодорожного транспорта (ЛИИЖТ, кафедры тоннелей, строительных материалов) - испытание конструкций, подбор высокопрочного водонепроницаемого бетона для внутренней обоймы, повышающей прочность тоннеля, в зоне искусственно замороженных грунтов .......

Устройство ледогрунтовой перемычки. замораживания жидким азотом. Температура жидкого азота равнялась -196 ^оС, что позволяло увеличить скорость нарастания и диаметр ледогрунтового цилиндра. ..... с поверхности были пробурены скважины для слива жидкого азота.

подготовка проходки зоны "Размыва" со стороны площади Мужества (СМУ 17). Строительство новых замораживающих станций (СМУ 15 и СМУ 9).........

1975 г. .... марта 1975 г. открыто движение на участке метро между станциями «Площадь Ленина» ...; 31 декабря 1975г. - до станции Академическая".

Эксплуатация тоннелей 1976 - 1995 гг. И АВАРИЯ 1995 г.

Эксплуатация тоннелей

Проблемы при эксплуатации тоннелей были связаны с поступлением грунтовых вод через стыки между тюбингами (трещины в обделке ). Опасность заключалась в наличии в грунтовых водах твердых частиц (песка), что приводило к разуплотнению грунтов за обделкой тоннелей, а также затрудняло откачку и уборку тоннеля для движения поездов.

Рис. Обделка тоннелей на аварийном участке между станциями "Лесная" и "Площадь Мужества" в айоне ПК 183 1 - кольцо диаметром 6 м из чугунных тюбингов; 2 - железобетонная обойма; 3 - стальной лист толщиной 8 мм ; 4 - путевой бетон (бетонное основание рельсового пути).

Состояние тоннелей перед аварией

Вид тоннелей в 1994 (95) г. (фото с сайта http://ndt.spb.ru)

Авария 1995 г.

В декабре 1995 г. участки тоннелей между станциями “Лесная” и “Площадь Мужества” были отделены от остального метро бетонными перемычками и принудительно затоплены водой

Для перевозки людей на поверхности сначала был запущен автобусный маршрут №100 между станциями Площадь Ленина и Площадь Мужества и железнодорожной станцией Ручьи......между станциями Лесная и Площадь Мужества - автобусный маршрут №80. Несмотря на короткий интервал, по воспоминаяниям автора, в автобусах №80 в часы пик была тесно.

В 2002 - 2004 гг. сообщение по Кировско-Выборгской линии метрополитена восстановлено путем проходки через зону "Размыв" новых обходных тоннелей.

В настоящее время погребенные тоннели брошены и живут своей жизнью в подземном пространстве.

Причины аварии и затопления тоннелей в 1995 г.:

Причины затопления тоннелей: отсутствие технической возможности прекратить поступление водо-грунтовых масс внутрь тоннелей, риск одномоментного локального разрушения обделки тоннелей, затопления северного участка Кировско-Выборгской линии метро и гибели людей.

ПРОХОДКА НОВЫХ ОБХОДНЫХ ТОННЕЛЕЙ ЩИТОМ "ВИКТОРИЯ"

Заказчик строительства: Санкт-Петербург. Губернаторы Санкт-Петербург В.А.Яковлев (02.06.1996 - 06.2003), В.И.Матвеенко (05.10.2003 - 22.08.2011), вице губернатор Ю.Антонов, вице-губернатор, отвечающий за вопросы капитального строительства А.И.Вахмистров (2000 - 2010 гг.),

Генеральный подрядчик: ОАО «Метрострой» (генеральный директор В.Н.Александров, главный инженер Ю.А.Филонов) ,

Субподрядчик на проходку тоннелей: совместное итало-шведское предприятие (СП) Impregilo/NCC (Impregilo (Italy) - NCC (Sweden) JV (joint venture))

В 1997 году СП Impregilo/NCC выйграло тендер на проведение работ по восстановлению сквозного движения между станциями Лесная и Площадь Мужества.

Новые тоннели должны были быть пройдены с помощью проходческого щита. В том же году ОАО «Метрострой» заключил договор с концерном Impregilo/NCC на проходку двух тоннелей. Детали щита стали поступать в Санкт- Петербург в конце 1999 г. Фактически, из-за задержки с финансированием и организационных проблем, к проходке тоннелей приступили в начале февраля 2002 г. Проходка двух тонелей происходила в 2002 - 2003 гг.

Заказ Санкт-Петербурга на производство сегментов (железобетонных блоков) для обделки тоннелей в 1999 г. (?) получило ЗАО "Метробетон" (Санкт-Петербург, генеральный директор Кондратенко В.В.). Закуплена и смонтирована технологическая линия. Формы и технологию для изготовления сегментов обделки тоннелей поставило СП Impregilo/NCC.

Характеристики тоннелей горнопроходческого оборудования

Число тоннелей - 2. Тип тоннеля - однопутный, диаметр 7,4 м, длина 790 м, сечение - 69,5 м², тип обделки - сегментная, тип кольца - универсальный, толщина блоков обделки 0,4 м, число сегментов в кольце обделки 5+1, длина кольца 1,4 м.

Тоннелепроходческий механизированный комплекс (ТПМК). Модель щита PDS 740-OS/RM. Производитель Voest-Alpine Bergtechnik GesmbH. Год изготовления 1993 г. Тип щита Polyshield (щит). Щит получил название "Виктория". Диаметр режущей головки 7,385 м, мощность привода 320 кВт, осевой усилие подачи - 60000 кН, крутящий момент 5500 кНм

Осложнения при проходке: износ породоразрушающих элементов режущего органа (остановка щита для замены), кратковременная потеря направления при проходке первого тоннеля, осложнения с подачей бентонитового раствора к забою с наземного растворного комплекса

Исследование состояния затюбингового пространства и обделки новых тоннелей

Рис.1. Фото на щите "Виктория" в конце первого перегонного тоннеля у "Площади Мужества"

Работы по определению состояния затюбингового пространства методом акустическом зондировании в новых тоннелях №1 и №2 между станциями "Лесная" и "Площадь Мужества" проходили в период апрель – октябрь 2003г. В целом работа нелегкой из-за необходимости вписывания в производственный цикл и транспортировки, в то время, громоздкой и тяжелой аппаратуры. Кроме тяжелого генератора импульсов тока в качестве регистрирующего устройства мы таскали с собой в тоннель бытовой компьютер с трубочным монитором. Портативные компьютеры уже были, но купить их было не на что. Интересно, что бытовой персональный компьютер в условиях повышенной влажности ни разу не отказал.

Плохо одетые люди с грязными коробками, которые постоянно что-то перетаскивали вниз в тоннель и обратно наверх, вызывали подозрение. И однажды на стволе 213 нас построили и обыскали бдительные работники метростроя (СМУ-11) под руководством Александра Анатольевича Сотникова. Но ничего не нашли и отпустили.

На каждом объекте создаются моменты, от которых зависит дальнейший ход событий. Иногда аппаратуру не поднимали на поверхность и оставляли в камере ствола. Однажды камеру стало подтапливать и если бы не работниками метростроя, которые подняли аппаратуру на верхний стеллаж, дальнейших работ бы не было. Автор, к сожлению, не помнит их имена, но до сих пор испытывает к ним глубокую признательность.

В один из дней в июле автор наблюдал интересное физическое явление, когда весь тоннель был заполнен туманом. Видимость составляла первые метры. По-видимому, туман возник при вентиляции тоннеля теплым влажным воздухом (в то время на поверхности шли дожди).

Сквозное движение по Кировско-Выборгской линии Санкт-Петербургского метрополитена по обходным тоннелям было открыто 26 июня 2004 г. На открытии линии присутствовал Президент РФ В.В.Путин.

ОПЫТНЫЕ РАБОТЫ ПО КОНСЕРВАЦИИ ТОННЕЛЕЙ И УКРЕПЛЕНИЮ ГРУНТОВ В ЗОНЕ "РАЗМЫВА" 2012-13 гг.

Генеральный подрядчик ООО "Стис", проектная организация - Ленгипроинжпроект,

Работы ООО "Геодиагностика" по исследованию состояния ЗАТОПЛЕННЫХ тоннелей и укрепленных грунтов в 2012-13 гг.

Определение положения затопленных тоннелей и состояния вмещающих грунтов в 2012 г.

а б в

Рис. . Участок “Размыв” при определении ООО "Геодиагностика" положения затопленных тоннелей методом межскважинного акустического просвечивания 16 - 21.08.2012

а - Архипов А.Г., б - Гулецкий Н.Н.; в - спуск скважинного приемника упругих вол в наблюдательную скважину

Цель работы - определение положения (глубины) залегания погребенных тоннелей и состояния вмещающих естественных грунтов.

Объект исследования - погребенные тоннели и естественные грунты на участке "Размыв" между станциями метро “Лесная” и “Площадь Мужества”.

Работы выполнялись ООО "Геодиагностика" по договору №6/2012 от 26.07.2012г. "Сейсмоакустические исследования естественных и укрепленных грунтов в зоне затопленных тоннелей от станции “Лесная” до станции “Площадь Мужества”” с ГУП “Ленгипроинжпроект”.

Субподрядчик ООО "Геодиагностика". Исполнители: Архипов А.Г. (руководитель работ), Гулецкий Н.Н. (главный инженер), Ивашев В.К. (ведущий научный сотрудник).

Метод геофизических (акустических) исследований – межскважинное акустическое просвечивание (прозвучивание) МАП.

Аппаратура: аппаратурный комплекс импульсного акустического просвечивания и зондирования АПЗ-1 (разработчик ООО”Геодиагностика”, Россия). Сертификат калибровки средства измерения №2520-106/ЭУ-2012 от 22.03.2012.

Для проведения акустического просвечивания использованы четыре наблюдательные скважины, расположенные по обе стороны от трассы затопленных тоннелей. Интервал исследований по глубине 0- 90 м. Подготовка и заполнение водой наблюдательных скважин выполнены ООО “СУ-299” .

а б в

Рис. Схемы и результаты межскважинного акустического просвечивания подземного пространства с погребенными тоннелями в районе площади Мужества

а - схема прозвучивания в плане; б - схема прозвучивания в вертикальной плоскости; в - зависимости скорости упругой волны от глубины между скважинами №2/5151 - №3/5152 и №2/5151 - №5/5154 в вертикальных плоскостях, пересекающей (1) и параллельной (2) затопленным тоннелям

- направления лучей акустического просвечивания; 2/5151 – номера скважин

Мониторинг зоны "Размыва"

После ознакомления с отчетами по мониторингу начала 2000-х годов, автор, заметил, что "Размыв" стал, в некотором роде, "полем чудес" для организаций ........и методов, результаты которых не могут быть подтверждены при проходке.

С удовлетворением автор отмечает, что использованная ООО "Геодиагносттика" аппаратура и методика прозвучивания на прямых проходящих продольных волнах позволилии определить глубину залегания тоннелейс погрешностью +0,5 м (проверено бурением в 2013г.). Ранее выполнявшая на участке "Размыв" в тех же скважинах сейсмоакустическое прозвучивание организация не смогла обнаружить погребенные тоннели. Причинами неуспеха конкурирующей организации, по мнению автора, стали недостаточная чувствительность скважинного приемника упругих волн и использованная методика прозвучивания на поперечных упругих волнах. Конкуренты не смогли выделить на записях первое вступление продольной упругой волны и от безысходности стали работать на хорошо выделяемых поперечных волнах. Но в слоистом разрезе прозвучивание на поперечных упругих волнах сопровождается интерференционным искажением записей и высокой погрешностью выделения первого вступления. Как следствие, неконтролируемой становится погрешность измерения и скорости распространения поперечной упругой волны. В результате, конкурирующие ученые, хоть и призналась. что не могут выделить продольную упругую волну, но погрязли в спекулятивных выводах о состоянии грунтов участка "Размыв".

Автор неоднократно выполнял исследования грунтов и состояния подземных ограждений шахт и тоннелей в районе площади Мужества методом межскважинного акустического просвечивания (МАП):

а) В 2001-2005 гг. выполнен контроль сплошности подземных ограждений ствола шахты метро №214бис (ул.Карбышева) и стволов №№1, 4, 5, 5.1, 5.2, 7. дублера канализационного коллектора в районе площади Мужества, строительство которого сопровождалось небывалым числом авариий.

б) В 2003 г. на проходческом щите “Виктория” выполнены исследования затюбингового пространства новых обходных тоннелей №1 и №2, пройденных между станциями “Лесная” и “Площадь Мужества".

в) В 2012 г. ООО «Геодиагностика», которым руководит автор, по заказу ГУП "Ленгипроинжпроект" на ПК183 определяло положение погребенных тоннелей, исследовало массив горных пород и контролировало качество закрепления грунтов на опытном участке.

г) В 2013 г. ООО «Геодиагностика» по заказу ООО "СТИС" исследовало внутреннее пространство верхнего погребенного тоннеля через две пробуренные скважины.

Контроль сплошности и прочности укрепительной цементации в 2012 г.

а б в

Рис. . Участок “Размыв” при контроле сплошности и прочности укрепительной цементации 30.12.2012

а - общий вид опытного участка (на заднем плане, слево от буровой установки видно здание НПО "Аврора", поврежденное при аварии 1974 г.; б - спуск приемника упругих вол в наблюдательную скважину; в - насос высокого давления комплекса струйной цементации ООО "СТИС"

Результаты определения сплошности, прочности материала и глубины струйной цементации:

...........................................................................................................

Что внутри тоннелей? Исследование ООО "Геодиагностика" в 2013 г. внутреннего пространства верхнего затопленного тоннеля

Объект исследований – верхний затопленный тоннель на участке "Размыв" между станциями “Лесная” и “Площадь Мужества” Санкт-Петербургского метрополитена на.участке ПК183, Цель работы — определение среды, заполняющей тоннель, получение фоновых сейсмоакустических характеристик для последующего контроля качества тампонажа тоннеля. Метод геофизических исследований – межскважинное акустическое просвечивание (прозвучивание) МАП.Работы выполнялись ООО "Геодиагностика" по договору №3/2013 от 18.02.2013г. “Сейсмоакустические исследования верхнего тоннеля по объекту «Проект стабилизации массива пород с целью локализации зоны осадок территории, ограниченной улицами Новороссийская, Карбышева, Политехническая и Площадью Мужества»” с ООО “СТИС”. Для проведения акустического просвечивания использованы две наблюдательные скважины, пробуренные с поверхности земли совместными усилиями ООО "CУ 299" и ООО “СТИС” внутрь верхнего тоннеля. В результате межскважинного акустического просвечивания определены кинематические и динамические характеристики упругих волн в среде, заполняющей тоннель и в грунтах кровли тоннеля. По величине и изменению акустических параметров установлена среда, заполняющая тоннель

а б в

Рис. . Схема межскважинного акустического просвечивания ООО "Геодиагносика" внутреннего пространства верхнего затопленного тоннеля (а) и участок “Размыв” 27.02.2013 (б, в)

ВЫВОДЫ:

1. Причины аварии при проходке тоннелей 8 апреля 1974 г.:

2. Причины аварии при эксплуатации тоннелей в декабре 1995 г.:

а) .....................

б) Отсутствие информации о состоянии грунтов основания тоннелей

.....

3. Риски для целостности действующих обходных тоннелей через зону "Размыва"

4. Предложения по введению в эксплуатацию земельных участков в районе площади Мужества с погребенными тоннелями

Информация для связи:

E-mail: arhipov8@mail.ru

Telephone: +7(911)1582796

Internet: www.geodiagnostics.ru

Полное или частичное копирование материалов разрешено только при обязательном указании автора и прямой гиперссылки на сайт www.geodiagnostics.ru