В 1960-е годы метро как самый скоростной городской транспорт переживало в нашей стране второе рождение и стало таким же ярким символом эпохи, как спутники и космические корабли. Именно в 1960-1970-е во всех направлениях продлевались исторические линии и строились новые ветки московского и ленинградского метро. Появились первые проекты подземок в других мегаполисах, а с ними росли масштабы и сложность инженерных задач. К их решению в то время активно подключилось Главное управление государственной экспертизы. Новое ведомство создали при Госстрое СССР в 1962 году.
В 1960-е годы на строительстве метро применяли тоннелепроходческие механизированные комплексы (ТПМК), которые оснащались горизонтальными рассекающими площадками. Они удерживали забой от осыпания. Но с увеличением глубины и скорости проходки линия откоса стала выходить за переднюю кромку щита - грунт обрушивался в щель, сводя на нет все усилия проходчиков. И чем выше скорость проходки - тем выше риски аварии в забое.
На помощь пришла фундаментальная наука. Так, специалисты Главгосэкспертизы в ходе научного-технического сопровождения одного из объектов "подземки" сосредоточились на устойчивости призабойной зоны. Подключили теорию предельного равновесия, отраслевые НИИ и натурные эксперименты.
Что выяснили и что изменили в технологии проходки?
Команда экспертов, усиленная учеными, установила, что у острия кромок щита периодически возникают так называемые "граничные линии скольжения". Они-то и отделяют пластическую зону от нетронутого массива грунта. Это открытие позволило:
- определить главные факторы риска при повышении скорости проходки и предотвратить аварийные ситуации в забое;
- разработать новый метод расчета сопротивления грунтов;
- модернизировать головную часть ТПМК: в нее добавили жестко закрепленные горизонтальные стальные роторы с усиленными резцами.
В 1963-1964 годы обновленные ТПМК успешно прошли проверку на новых участках Московского метрополитена. Всего в ходе испытаний строители выполнили проходку около 7 км тоннелей диаметром 5,5-5,7 м.
Самый показательный случай, который вошел в пособия по подземному строительству - безосадочная проходка на глубине 4 метров под 9 действующими железнодорожными путями.
Главные эффекты от инновации, которая родилась на экспертизе:
- трудоемкость проходки снизилась почти вдвое.
- стоимость погонного метра сократилась в среднем на 180 рублей,
- скорость проходки выросла с 120 до 400 погонных метров.
Результаты совместного эксперимента метростроителей и экспертов затем тиражировали на другие объекты, в том числе транспортные, промышленные и научно-технологические тоннели.
Сегодня эти технологии, кроме комбинированных тоннелепроходческих щитов, усиливают цифровой контроль, 3D-моделирование и другие новейшие инструменты. А Главгосэкспертиза России продолжает традиции своих предшественников, рассматривая новые проекты метро и соединяя фундаментальную науку с передовыми технологиями и новыми требованиями безопасности сложных объектов.
По материалам: