Секреты подземного строительства метро

а — рамиа подката на насыпь выше уровня затопления, б — герметический затвор на въезде в рампу, в — затвор на стыке рампы и закрытой части; / — насыпь перед въездом в рампу, 2 — водонепроницаемое ограждение по контуру,

3 — дождевой водосборник,

4  — камера рампового затвора, 5,7 — затворы, 6 — камера притоннельного затвора, 8 — водоприёмник, 9 — парапет

1265 м, площадь поперечного сечения около 13 м 2 . В тоннеле проложены тепло- и водопровод и электрические кабели (рис. 2.77). Части потолка и стен тоннеля покрыты набрызгбето-ном. В самой низкой точке установлен насос для откачки дренажных вод.

В Норвегии запроектирован первый в мире автомобильный плавающий тоннель диаметром 20 м и протяжённостью 1440 м, заанкеренный в грунт (рис. 2.78). В тоннеле предполагается разместить двухполосную проезжую часть, пешеходную и велосипедную дорожки. В нижней части будет размещён балласт и инспекционный проход.

В 2001 году в Москве, в составе транспортной развязки на пересечении Волоколамского шоссе с ул. Свободы, введён в эксплуатацию уникальный тоннель под каналом им. Москвы

Рис. 2.77. Поперечный и продольный разрезы туннеля. Свеаборг. Финляндия

Рис. 2.78. Плавающий тоннель. Норвегия

Рис. 2.79. План трассы тоннеля под каналом им. Москвы

(рис. 2.79). В составе общего комплекса строительно-монтажных работ был выполнен перенос большого числа подземных коммуникаций и устройство коллекторов, разборка существующих и возведение новых гидротехнических сооружений канала, реконструкция существующих тоннелей под каналом. Трасса тоннеля состоит из двух участков: первый длиной около 160 м, возведённый как единая монолитная железобетонная конструкция без промежуточных деформационных швов. Второй участок, протяжённостью около 240 м, состоит из девяти секций, разделённых промежуточными деформационными швами. В поперечном сечении тоннель представляет собой двухсекционную коробку с размерами 7,9×28,7 м, предназначенную для пропуска пяти полос движения (рис. 2.80).

Рис. 2.80. Поперечное сечение тоннеля под каналом им. Москвы

Инженерное освоение подземного пространства — одна из наиболее древних и, в то же время, постоянно и динамично развивающихся строительных отраслей в мире. Искусственные пещеры и подземные горные выработки на территории Российской Федерации и стран СНГ известны с древнейших времён. В них располагались оборонные, жилые, культовые, хозяйственные и др. помещения. Веками совершенствовалась технология производства работ, увеличивалась глубина заложения, появлялись всё новые и новые направления использования подземного пространства. Современное состояние отрасли характеризуется тенденцией комплексного использования подземного, наземного и надземного пространства, строительства многофункциональных подземных комплексов, решающих многие экологические, транспортные, инженерные и социальные проблемы крупных городов и городов-мегаполисов. Такие комплексы органично вписываются в историческую застройку городов, сочетая в себе современные архитектурные решения, обеспечивающие эмоциональный и психологический комфорт находящихся в них людей, эргономику и максимальное обеспечение безопасности.

Важным резервом инженерного освоения подземного пространства является повторное использование подземных сооружений различного назначения: отработанных горных выработок, объектов гражданской обороны, сооружений, имеющих историческое значение и т.п. В них можно размещать подземные гаражи и автостоянки, складские, торговые помещения, спортивные сооружения, развлекательные комплексы, археологические музеи, экскурсионные маршруты по подземной части старых русских городов.

Обеспечение современного уровня надёжности и безопасности использования подземного пространства невозможно без ре-

шения проблемы производственных рисков при строительстве и эксплуатации подземных объектов. Важную роль в решении этой задачи играет разработка теории надежности и безопасности подземных сооружений и её реализация на каждом строящемся и реконструируемом объекте.

С увеличением численности населения нашей планеты, ростом городского населения, появлением новых, экологичных видов энергии всё более длительное время люди будут находится под землёй. Значит, в третьем тысячелетии проблема инженерного освоения подземного пространства приобретёт ещё большую актуальность. Об этом свидетельствуют разрабатывающиеся уже сейчас как отечественными, так и зарубежными архитекторами концепции вертикальных городов будущего. А для успешной реализации подобных концепций необходимы разработка и обоснование общей теории использования подземного пространства, решающей не только современные, но и будущие проблемы комплексности, эргономики, обеспечения надёжности, безопасности, психологического и эмоционального комфорта людей.

Для качественного анализа причин и последствий возможных рисков применяют различные математические методы, в частности:

—  аналитический, базирующийся на жёстко последовательном расчёте по заданным формулам и нормативам;

* В дальнейшем примем, что рисковой является та ситуация, которая приводит к возникновению негативных последствий (аварий).

—  алгоритмический — использующий систему логических построений, позволяющих более полно учесть имеющиеся условия и ограничения;

—  статистический — требующий наличия статистических данных об аварийных ситуациях на объектах-аналогах. Этот метод малоприменим при строительстве уникальных сооружений, каковыми являются многие крупные подземные объекты;

—  имитационное моделирование — позволяет наиболее полно и адекватно описывать все процессы, происходящие при строительстве и эксплуатации подземного сооружения и отслеживать последствия имитируемых и фактических сбоев. Для этого, нередко, общее алгоритмическое представление системы реализуется с помощью ЭВМ.

Наиболее сложной задачей становится количественная оценка последствий проявления каждого вида риска и их совокупности, связанная с существованием множества вариантов решений и, как следствие, неопределённостью рисковых ситуаций. Для выявления вероятности возникновения каждого вида риска необходимо составить классификацию всех возникающих рисков, произвести расчёт базовых значений рисков и выделить из них основные. В первую очередь на возникновение различных рисковых ситуаций при строительстве и эксплуатации подземных сооружений влияют факторы, представленные на рис. 6.6.

Рис. 6.6. Классификация факторов производственного риска [Онуфрие-ва, 1997]

торые ситуации являются взаимоисключающими. Соответственно, величина риска будет увеличиваться или уменьшаться.

В соотношении между математическим ожиданием ущерба и разбросом случайных значений ущерба (дисперсией) всегда имеется некоторая точка безразличия. Для дискретных случайных величин дисперсия Д определяется как:

Чем больше дисперсия, тем, при меньшем среднем ущербе, раньше наступает точка безразличия. При значении дисперсии, равном нулю, гарантирован максимальный ущерб. При некотором значении дисперсии, равном D e , наступает равновесное состояние, при котором как ущерб, так и эффективность принятого решения становятся равными нулю. При дальнейшем возрастании дисперсии снижается риск возникновения аварийной ситуации и повышается эффективность принятого решения.

По результатам качественной и количественной оценки рисков разрабатываются мероприятия по предупреждению аварийных ситуаций и нейтрализации их последствий.

Строительство транспортных коммуникаций в горной местности сопряжено с необходимостью пересечения глубоких ущелий, водоразделов, горных хребтов и других препятствий, что требует устройства различных искусственных сооружений. В зависимости от высоты препятствия, его конфигурации и размеров в плане, места расположения, крутизны склонов, климатических, инженерно-геологических, экономических и экологических условий существуют несколько возможный решений.

Один из возможных вариантов — обход препятствия в плане — приводит к удлинению и усложнению трассы дороги, значительная часть которой будет располагаться на кривой в плане. Другое решение — перевальная дорога — пересечение препятствия по верху с устройством открытой выемки. Этот вариант может применяться при достаточно спокойном горным рельефе и небольшой высоте пересекаемого препятствия. В высокогорных условиях прокладка перевальной дороги сопровождается пересечением крутых откосов, оползневых зон и ущелий. Для этого устраиваются высокие насыпи, подпорные стены, виадуки, полумосты, балконы, глубокие выемки, снегозащитные и противообвальные галереи и т.п. Таким образом, значительно повышается стоимость эксплуатации дороги, возникает необходимость прекращения движения при опасности снежных заносов, лавин, селей и проч.

Транспортные тоннели горного типа используются для преодоления трассой высотных препятствий (гор, холмов, других возвышенностей). Они позволяют пересечь это препятствие по кратчайшему пути, расположить трассу дороги на прямой в плане и обеспечить благоприятные условия движения транспорта.

Тоннельные пересечения на транспортных путях, проектируемых в горной местности, наиболее целесообразны в следующих случаях:

обход контурных и преодоление высотных препятствий;

трассирование линии в условиях, когда допустимые радиусы кривых в плане не позволяют вписаться в существующие формы рельефа;

искусственное развитие линии;

обеспечение расчётной длины трассы на участке преодоления значительного высотного црепятствия.

Тоннельные пересечения на транспортных коммуникациях должны обеспечивать:

безопасный и бесперебойный пропуск транспортных средств (поездов, автомобилей и проч.) с заданными осевыми нагрузками и скоростями;

требуемую пропускную способность.

Первый международный конгресс по тоннелестроению, прошедший в 1912 году в Цюрихе, рекомендовал при строительстве двухпутных железных дорог отдавать предпочтение двухпутному тоннелю перед двумя однопутными. Вся дальнейшая мировая практика транспортного тоннелестроения базировалась на этой концепции, чем и объясняется сохранившийся до настоящего времени приоритет транспортных тоннелей в двухпутном исполнении.

В некоторых случаях возможно устройство одного однопутного тоннеля. Это, с одной стороны, позволяет существенно снизить капиталовложения и ускорить ввод тоннеля в эксплуатацию, но при этом, для обеспечения необходимой пропускной способности, требуется устройство разъездов и сложной системы регулирования движения.

Горные тоннели подразделяются на:

вершинные (рис. 2.66, а), имеющие минимальные длину и строительную стоимость с использованием более протяжённых подходов, в основном, при небольшой интенсивности движения;

базисные, или подошвенные (рис. 2.66, а), имеющие более низкую стоимость эксплуатации; используются при значительной грузонапряжённости трассы; вершинные и базисные тоннели могут называться перевальными;

петлевые (рис. 2.66, б), расположенные на кривой при угле поворота порядка 180°, и спиральные (рис. 2.66, в), при угле поворота 360°, — используются для быстрого набора высоты внутри горного массива;

мысовые (рис. 2.66, г), сокращающие трассу дороги, пересекающей косогоры.

Выбор месторасположения тоннеля горного типа зависит от характера расположения дорог и магистралей на подходных участках, степени устойчивости откосов и склонов высотного препят-

Узлы этого типа считаются наиболее удобными из существующих, т.к. на них пересадка в попутном направлении производится путём перехода поперёк платформы, а в обратном — через переходы в середине и торце станций. К пересадочным узлам этого типа относятся: «Технологический институт» в Санкт-Петербурге (рис. 2.56, а), «Китай-город» (рис. 2.56, б) и «Новокузнецкая»—«Третьяковская» (рис. 2.56, в) в Москве.

Рис. 2.55. Смешанная схема расположения станций пересадочного узла

Рис. 2.56. Пересадочные узлы с совмещённым движением поездов на станциях:

а — «Технологический институт» в Санкт-Петербурге, б — «Китай-город», в — «Новокузнецкая»—«Третьяковская» в Москве

К преимуществам такого узла, кроме удобства пересадки, относится сравнительно малая площадь горного отвода. 3. Объединённые пересадочные узлы.

3 .1.  Объединённый пересадочный узел на две линии в виде пятипролётной станции колонного типа с расположением платформ в одном уровне (рис. 2.57). Пересадка в попутном направлении производится поперёк платформ, а в обратном — через поперечные камеры в торцах станции. К недостаткам конструкции относят сложность строительства и вероятность возникновения значительных просадок дневной поверхности.

3.2. Пересадочный узел на две линии в виде объединённой двухъярусной пересадочной станции из монолитного бетона и железобетона (рис. 2.58). Этот тип станций наиболее характерен для старых линий метрополитена в ряде городов Европы. Для пересадки пассажиров используются лестницы и эскалаторы между ярусами, расположенные вне габаритов основного сечения, а также коридоры между левой и правой частями основного сечения под и над ним. Основным недостатком станции является длительность и неудобство пересадки.

Рис. 2.57. Объединённый пересадочный узел колонного типа на две линии с платформами в одном уровне

Рис. 2.58. Поперечное сечение пересадочного узла на две линии в виде объединённой двухъярусной пересадочной станции. Париж

Рис. 2.59. Объединённый пересадочный узел на две линии в виде двухъярусной трёхпролётной колонной станции с островной платформой на каждом ярусе

3.3. Объединённый пересадочный узел на две линии в виде двухъярусной трёхпролётной колонной станции с островной платформой на каждом ярусе (рис. 2.59). В конструктивном решении этот тип пересадочного узла аналогичен колонной стан-

Рис. 2.60. Объединённый пересадочный узел на две линии в виде двухъярусной трёхпролётной колонной станции

ции глубокого заложения с большими размерами поперечного сечения тоннелей. Пересадка пассажиров с яруса на ярус организуется по лестницам и эскалаторам, расположенным в середине среднего зала.

Данный тип пересадочного узла достаточно сложен в исполнении, тем не менее он удобен, компактен и имеет достаточно небольшую площадь горного отвода.

3.4. Объединённый пересадочный узел на две линии в виде двухъярусной трёхпролётной колонной станции с одной островной платформой на нижнем ярусе и двумя боковыми платформами на верхнем (рис. 2.60). Недостатком станции является сложность организации пересадки пассажиров с линии на линию.

3.5. Пересадочный узел объединённого типа на две линии (рис. 2.61). Пересадочные узлы этого типа эксплуатируются в метрополитене Вашингтона и характеризуются тем, что узел обслуживает две пересекающиеся линии, при этом трассы линий не изменяются; станции, входящие в узел, расположены на разных уровнях «вкрест», с пересечением в середине станции. Основной недостаток станций такого типа — достаточно большая площадь горного отвода.

3.6. Объединённый двухъярусный односводчатый пересадочный узел. Схема узла разработана Ленметрогипротрансом [Кулагин, 1996; Коньков, 1999] в двух вариантах:

— со сборным междуэтажным перекрытием (рис. 2.62). Станция представляет собой односводчатую конструкцию, собираемую из железобетонных блоков и двух продольно расположен-

Рис. 2.61. Пересадочный узел объединённого типа на две линии. Вашингтон

Рис. 2.62. Объединённый двухъярусный односводчатый пересадочный узел со сборным междуэтажным перекрытием

ных колонно-прогонных комплексов. Конструкция и технология возведения пересадочного узла принципиально аналогичны конструкции и технологии сооружения промежуточных односводча-тых станций. Весь узел для приёма поездов с обеих линий сооружается одновременно;

Рис. 2.63. Объединённый двухъярусный односводчатый пересадочный узел с монолитной плитой междуярусного перекрытия

— с монолитной плитой междуярусного перекрытия (рис. 2.63). Станция включает верхний и обратный сборные своды, опирающиеся на монолитные опоры, и плиту междуярусного перекрытия, разделяющую объём конструкции на два яруса. Такая конструкция обеспечивает возможность сооружения станции и пуска её в эксплуатацию в два этапа: сначала верхний ярус, предназначенный для приёма поездов одной линии, затем, при подходе втог рой линии, сооружается нижний ярус. При этом все работы по сооружению нижнего яруса производятся без прекращения движения поездов по первой линии. Для соединения ярусов и обеспечения пересадки пассажиров предусматриваются междуярусные эскалаторы. Каждый ярус соединяется с поверхностью отдельным эскалаторным тоннелем.

4. Узлы для пересадки между линиями метрополитена и другими видами пассажирского транспорта (рис. 2.64).

Комплексное использование подземного пространства подразумевает объединение пересадочных узлов метрополитена со станциями железной дороги, в том числе пригородными, а также остановками других видов общественного транспорта. В такой комплекс могут входить: станции метрополитена и мини-метро, остановки трамваев, автобусов, других видов общественного транспорта, станция пригородной железной дороги, железнодо-

Рис. 2.64. Пересадочный узел между тремя станциями метрополитена и железнодорожными платформами Курского вокзала. Москва

рожный вокзал, автовокзал, автотранспортные тоннели, автостоянки, пешеходные тоннели, пункты общественного питания, магазины и проч.

В настоящее время в Москве в рамках концепции комплексного использования подземного пространства разрабатывается и реализуется на практике проект нескольких линий мини-метро. Для минимизации воздействия на геоэкологическую и историческую среду города, мини-метрополитен проектируется с меньшими габаритами и скоростями сообщения, с короткими перегонами, более низкими провозной способностью и стоимостью строительства по сравнению с обычным метрополитеном. Для этого уменьшен габарит составов и внутренний диаметр тоннелей, применены кривые радиусов поворотов в плане 150 м и более, на станциях, в основном, используются платформы островного типа, рассчитанные на приём шестивагонных составов (рис. 2.65). Длина станций составляет 90 м. Среднее расстояние между станциями мини-метро равно 937 м, минимальное — 506 м, максимальное — 1211 м [Лубоцкий, 2001]. На некоторых участках предусмотрено движение поездов мини-метро по действующим линиям метрополитена без нарушения основного режима работы метрополитена.

Рис. 2.65. Габариты тоннелей и станций мини-метрополитена: а — трёхсводчатая станция с островной платформой, б — трёхсводчатая станция с боковыми платформами, в — однопутный перегонный тоннель из сборных железобетонных элементов, г — однопутный перегонный тоннель подковообразного очертания, д — однопутный перегонный тоннель из чугунных тюбингов с плоским лотком, е — двухпутный перегонный тоннель подковообразного очертания

Соотношения основных геометрических параметров для этих форм приводятся в табл. 2.2.

Таблица 2.2. Соотношение геометрических параметров камерных выработок (к рис. 2.3)

В Скандинавских странах при проектировании подземных сооружений в прочных скальных грунтах предпочтение, в основном, отдаётся корытообразной форме поперечного сечения. Например, в Финляндии подземные сооружения, в основном, используются для размещения инженерных коммуникаций, складов, автостоянок и для нужд гражданской обороны. Около 20 %

сооружений общественного назначения в Хельсинки располагаются под землёй. Наиболее часто встречающиеся формы поперечного сечения изображены на рис. 2.4.

По расположению городские подземные сооружения могут быть как под застроенной, так и под незастроенной территориями (рис. 2.5). Подземные объекты, расположенные под застроенной территорией, могут быть:

—  изолированными от зданий и сооружений;

—  встроенными — подземные сооружения, совмещённые с подвальными этажами здания;

—  пристроенными — подземные сооружения, расположенные рядом со зданиями и присоединённые к ним подземными проездами и переходами;

—  встроенно — пристроенными.

Подземные сооружения, расположенные на свободных от застройки участках территории города, размещают под магистральными дорогами и магистральными улицами общегородского значения, железными дорогами, скверами, парками, водными преградами, различными естественными и искусственными препятствиями.

В зависимости от глубины заложения (рис. 2.6) подземные

сооружения подразделяются на:

— мелкого заложения, расположенные на глубине Н < (2 + 3)5;

— глубокого заложения, Н > (2 + 3)В, (где В — наибольший размер, пролёт или высота поперечного сечения выработки).

Рис. 2 .4. Формы поперечные сечения выработок, наиболее часто используемые в Финляндии:

1 — канализационный тоннель, 2 — низконапорный гидротехнический тоннель, 3 — коллекторный тоннель, 4 — тоннель метрополитена, 5 — бомбоубежище, 6 — станция метрополитена, 7, 8 — склады нефтепродуктов

Методы проходки подземных сооружений определяются глубиной их заложения, конструктивными особенностями, топографическими, градостроительными и инженерно-геологическими условиями района строительства. Строительство подземных сооружений может осуществляться следующими способами: открытым, опускным, горным, щитовым, механизированным и способом продавливания. В сложных инженерно-геологических условиях (слабые грунты, плывуны и проч.) при проходке могут применяться специальные методы закрепления грунтов: искусственное замораживание, цементация, химическое закрепление и проч.

По взаимодействию подземного объекта с внешней средой (по «экологичности») подземные сооружения можно классифицировать следующим образом:

— сооружения, необходимость возведения которых определяется директивно, без учёта их возможного взаимодействия с

Рис. 2 .5. Расположение подземных сооружений под незастроенной (а) и застроенной (б) территорией

Рис. 2.6. Подземные сооружения мелкого (а) и глубокого (б) заложения

внешней средой (объекты специального назначения, гражданской обороны, некоторые транспортные тоннели, первые линии метрополитенов и проч.);

—  сооружения, при проектировании и строительстве которых экологические факторы учитываются в неявном виде (большинство транспортных тоннелей и метрополитенов, подземные ГЭС и ГАЭС, различные хранилища и т.п.);

—  сооружения, при проектировании и строительстве которых максимально учитывается взаимодействие подземного объекта и природной среды (Манежная площадь, Москва-Сити, современные линии метрополитенов);

—  объекты, возведённые с целью минимизации влияния вредных факторов на окружающую среду (подземные АЭС, хранилища агрессивных и вредных веществ, радиоактивных отходов, современные автотранспортные тоннели);

—  сооружения экологического назначения (альтернативные системы тепло- и энергоснабжения, использующие солнечную энергию, и т.п.).

2.2. Подземные сооружения транспортного назначения

В пределах старой Москвы, во всяком случае, в местности, … ограниченной Садовым кольцом, из любого здания в любое можно попасть под землёй, не поднимаясь на поверхность.

В. Гоник. -«Преисподня»

С исторической точки зрения подземные сооружения Москвы можно классифицировать следующим образом: оборонные; торгово-складские; тайных дел; каменоломни.

Первые подземные сооружения в Москве принято относить примерно к тому же периоду, что и строительство первого каменного Кремля. Сравнительный анализ планов деревянного и первого каменного Кремля показывает, что, возможно, часть подземных ходов современный Кремль унаследовал от своего деревянного предшественника.

Известный русский историк И.Е. Забелин предполагает, что материал для Кремлёвской стены был добыт из каменоломен села Мячкова, находящегося при впадении реки Пахры в Москву-реку. Кроме мячковских, на территории, прилегающей к городу, было ещё несколько каменоломен: в Дорогомилове — часть каменоломен сохранилась до настоящего времени, доступ с поверхности через все известные ходы закрыт; на территории села Коломенского — предполагается, что на их месте впоследствии образовались Борисовские пруды, часть каменоломен, сохранившихся до настоящего времени, была засыпана при строительстве МИФИ, н некоторые другие.

Первые подземные сооружения в Москве носили оборонный характер. Это были тайники под каменными башнями Кремля и подземные ходы за его территорию, в первую очередь, к Москве-реке. «3 каждой башне устраивались тайники, от них шли подземные ходы. Некоторые из них выходили за черту Кремля»*. Например, при сооружении в 1485 году Тайницкой башни итальянским зодчим Антоном Фрязиным под ней был вырыт колодец и тайный ход к Москве-реке для снабжения осаждённых горожан водой. Отсюда, как предполагается, и название башни — Тайниц-кая. Водовзводная (Свиблова) башня, построенная в 1488 году, также имела колодец и тайный выход к реке. В глубине Благовещенской башни (возведена в 1487—1488 годах) находился глубокий тайник.

Подземные ходы и глубокие потайные подвалы имелись не только под Кремлёвскими башнями. В частности, имеются косвенные данные о наличии подземного хода под Успенским собором Кремля. Под Сытным Дворцом, построенным в начале XVI в. Алевизом Фрязиным, находились более 30 подвалов «с

разного рода «сытным делом»*. В этих подвалах хранились десятки тысяч вёдер различных видов квасов, домашнего пива и заморских вин.

Тайники и подземные ходы к Москве-реке имеются под башнями крепостной стены Новоспасского монастыря, возведённой в 40-х годах XVII в. (монастырь располагается вблизи Крестьянской площади).

В 1534—1538 годах при строительстве Китайгородской стены были устроены подземные ходы, позволяющие защитникам крепости покидать её незаметно для неприятеля. Примерно в это же время на углу нынешней Воздвиженки был построен дворец Ивана Грозного, от которого, как предполагается, в Кремль мог идти подземный ход.

Значительное количество подземных ходов шло к церквям и монастырям, которым принадлежало большое число подвалов, соединявшихся подземными ходами и образовывавших целые подземные лабиринты. Например, при строительстве в 1390 году Николаевского монастыря, расположенного в районе нынешней Никольской улицы, в подвалах церквей были сооружены темницы для монахов и подвалы для хранения продуктовых запасов. Обширные подземелья имеются на территории бывших Рождественского (угол ул. Рождественки и Трубной площади), Высокопетровского (ул. Петровка) (рис. 1.19), Донского (Донская пл.), Симоновского (ул. Восточная), Новоспасского (Крестьянская пл.) и Алексеевского (ул. Верхняя Красносельская) монастырей. Отдельные ходы могли соединять церкви между собой. Например, на территории Алексеевского монастыря существует подземный ход, соединяющий Крестовоздвиженский и Всехсвят-ский соборы.

В подклете храма Грузинской Божьей Матери, построенного в 1628 году неподалёку от Старой площади, купцом Григорием Микитниковым были устроены подземные склады товаров. Аналогичные подземные склады были возведены архангельскими купцами Филатьевыми в подклете церкви Никола Большой

Рис. 1.19. Усыпальница Нарышкиных в Боголюбской церкви Высокопетровского монастыря

Крест, расположенной вблизи храма Грузинской Божьей Матери. Большие подвалы складского назначения были устроены в 1644 году при строительстве Гостиного двора. В дальнейшем, при многочисленных реконструкциях Старого Гостиного двора, их площадь постоянно увеличивалась. После ремонтно-восста-новительных работ 1894 года под подвалами было устроено «помещение для котлов, электрическая станция и артезианский колодец для рядского водопровода. Для разгрузки привозимых товаров устроено особое приспособление: товар разгружается на разгрузочном дворе под Ветошным рядом, откуда он поступает на тележках, движущихся на железной цепи по рельсам, положенным по наклонным плоскостям»*.

С конца XVII в. в самом начале нечётной стороны Мясницкой улицы, на территории бывшего патриаршего подворья, находилась Тайная канцелярия (позднее, Тайная экспедиция), в подземных застенках и каменных мешках которой содержались заключённые (упразднена в конце XVIII в.). В книге «Москва и москвичи» В.А. Гиляровский описывает свое посещение остатков этой тюрьмы, обнаруженной при сносе дома: «Пролом сделали, и наткнулись мы на дубовую, железом кованную дверь. Насилу сломали, а за дверью — скелет человеческий… Обитая ржавым железом, почерневшая дубовая дверь, вся в плесени, с окошечком, а за ней низенький каменный мешок… при дальнейшем осмотре в стенах оказались ещё какие-то ниши, тоже, должно быть, каменные мешки…». Под соседним зданием «оказались глубочен-ные подвалы со сводами и какими-то столбами, напоминавшие соседние тюрьмы «Тайного приказа», к которому, вероятно, принадлежали они. Теперь их засыпали, но до революции они были утилизованы торговцем Чичкиным для склада молочных продуктов»*.

В сложных гидрогеологических условиях велось строительство Таннского тоннеля длиной 7 800 м, расположенного на железной дороге Токио—Кобэ. Строительство было начато в 1918 году и завершено в 1934 году. В 1936—1941 годах в Японии под Симонесским проливом был построен один из первых в мире протяжённых подводных тоннелей. Его длина составила 6 330 м.

В 1939 году в Кардифоре (США) был построен, по-видимому первый в мире, подземный гараж. Заглублённый под одну из площадей города на 10,7 м, он одновременно являлся убежищем для населения на особый период. С 1940 года в США начинают активно использоваться заброшенные выработки в известковых карьерах в качестве холодильников для длительного хранения скоропортящихся пищевых продуктов. Исследования, проведённые американскими специалистами, показывают, что в подземных известковых выработках в течение длительного времени сохраняются постоянная температура и влажность. В случае отключения приборов охлаждения температура в подземных складских помещениях поднимается на 3 "С в течение 60 дней.

А в 1948 году в г. Наантали (Финляндия) было сооружено одно из первых в мире подземных нефтехранилищ.

До начала Второй мировой войны в Германии шло интенсивное строительство подземных заводов. Для этого использовались:

существующие горные выработки с расширением отдельных участков до необходимых размеров;

горизонтальные горные выработки внутри холмов или гор;

подземные и полуподземные сооружения, возводимые в глубоких котлованах (нередко использовались глубокие овраги, тальвеги и прочие естественные углубления).

Одним из наиболее крупных был завод для производства ракетных установок ФАУ-1 и ФАУ-2 в Нордхаузе (Тюрингия), расположенный внутри большого холма. Завод состоял из двух параллельных тоннелей длиной 2,3 км и шириной 12,5 м, расположенных на расстоянии 1,4 км один от другого. Тоннели соединялись друг с другом 46-ю поперечными выработками. Общая полезная площадь подземного пространства составляла около 15 га.

По окончании Второй мировой войны строительство подземных заводов приобрело широкий размах в Великобритании. Для этого, обычно, использовались заброшенные горные выработки. Например, в одной из заброшенных шахт, существовавшей ещё в ‘Первую мировую войну, был размещён подземный завод по изготовлению деталей самолётов. Общая полезная площадь завода составляла около 6 км 2 .

Говоря об истории подземного строительства, нельзя обойти вниманием такой немаловажный аспект, как строительство подземных гидротехнических сооружений, отличающихся наибольшей сложностью и трудоёмкостью по сравнению с промышленными и гражданским объектами. Так, можно привести следующее сопоставление: площади поперечного сечения камерных выработок для машинных залов, уравнительных резервуаров и распределительных устройств подземных ГЭС нередко превышают 1 ООО м 2 , гидротехнических тоннелей — 200 м 2 , в то время как площадь поперечного сечения перегонных, тоннелей метрополитена составляет 20—25 м 2 [Мостков, Орлов, Степанов, 1986]. В качестве примера приведём проект подземного машинного зала Рогунской ГЭС (рис. 1.6). Подземный машинный зал Рогунской ГЭС длиной 320 м, шириной 27 м и высотой 64 м запроектирован на глубине 500 м от поверхности земли. В непосредственной близости от него — помещение силовых трансформаторов шириной

20 м, высотой 38 м и длиной 180 м, отделённое от машинного зала скальным целиком шириной 38 м. Общий объём подземных выработок на Рогунском гидроузле — около 5,3 млн. м 3 , а их протяжённость — около 60 км.

Широко распространено строительство подземных ГЭС в Италии. Подземные машинные залы станций Ампецо, Глоренца, Акри и др. имеют поперечное сечение коробового типа, аналогичное Рогунской ГЭС. Экономические расчёты, выполненные итальянскими проектировщиками, показывают, что расположение трансформаторов в подземной выработке, в непосредственной близости от машинного зала (закрытое распределительное устройство — ЗРУ), даёт около 50 % общей экономии по сравнению

Рис. 1.6. Разрез по машинному залу Рогунской ГЭС (проект): 1 — машинный зал, 2 — помещение трансформаторов и затворов отсасывающих труб, 3 — защитный свод, 4 — гидрогенератор, 5 — гидротурбина, 6 — силовой трансформатор, 7 — турбинная камера, 8 — отсасывающая труба, 9 — тоннель токопрово-да, 10 — кондиционер, 11 — мостовой кран, 12 — монорельсовая тележка, 13 — вентиляционная шахта, 14 — вмещающий горный массив, 15 — турбинная шахта

с наземным расположением (открытое распределительное устройство — ОРУ) [Барбакадзе, Давыдов, 1983].

На Тихоокеанском побережье Канады расположена крупная подземная ГЭС «Нечако-Кемано».

Во Франции подземная ГЭС Монпеза на р. Фонтельер заглублена на 60 м от поверхности земли. Длина машинного зала ГЭС составляет 60 м, ширина 13,5 м, высота 27 м. Вода подаётся по деривационному тоннелю протяжённостью 17 км.

В Финляндии с 1956 по 1975 годы построены 4 подземных ГЭС. Крупнейшая подземная ГЭС в стране — «Пирттикоски», находится в верхней части устья р. Кемийоки. Машинный зал станции, построенной в 1956—1959 годах, пройден на глубине 100 м от уровня моря. Вода на гидротурбины подаётся по двум напорным тоннельным водоводам длиной 60 м каждый, с площадью поперечного сечения 130 м 2 , а отводится по напорному тоннелю площадью сечения около 400 м 2 . По данным на 1989 год этот тоннель был второй в мире по площади поперечного сечения [Саари, Рейнисто, Лайне, 1993].

В 1979 году в Финляндии был построен гидротехнический тоннель протяжённостью 120 км (площадь поперечного сечения 15,5 м 2 ). Он используется для водоснабжения Хельсинки путём подачи воды из озера Пяйаянне в водохранилище Силвола.

Примерно в тоже время в СССР, в чрезвычайно сложных инженерно-геологических условиях, был построен тоннель для переброски стока р. Арпа в оз. Севан (рис. 1.7). Общая протяжённость тоннеля 48 км [Мостков, 2001].

Не меньшую сложность представляет собой строительство подводных тоннелей. В 1983 году в Санкт-Петербурге был возведён автодорожный тоннель протяжённостью около 1 км, обеспечивающий постоянную транспортную связь между Канонерским и Гутуевским островами. Подводный участок, протяжённостью 375 м, сооружён из опускных секций длиной 75 м, шириной 13,3 м и высотой 8,05 м, выполненных из монолитного железобетона с наружной металлоизоляцией.

В 1988 году в Японии был введён в эксплуатацию тоннель «Сейкан», проходящий под дном Салгарского пролива на глубине 240 м и связывающий между собой острова Хонсю и Хоккайдо. Его протяжённость — 53 850 м. Строительство тоннеля про-

Рис. 1.7. Гидротехнический тоннель Арпа—Севан:

1 — Кетчутское водохранилище; 2 —плотина; 3 — тоннель № 1; 4 — тоннель № 2; 5 — строительная шахта; 6 — входной портал тоннеля № 2; 7 — выходной портал тоннеля № 1

должалось более 40 лет. Сооружение представляет собой три параллельно идущих тоннеля: диаметром 11,1 м — основной, по которому идут поезда, и диаметрами 5м — два служебных. Основной и вспомогательные тоннели связаны между собой системой коридоров и переходов. С поверхностью «Сейкан» соединён двумя порталами — в начале и в конце тоннеля, и несколькими вертикальными и наклонными шахтами, оснащёнными мощными грузовыми лифтами. Каждый из таких лифтов способен спустить вниз и поднять на поверхность несколько грузовых автомобилей одновременно. Под проливом, на случай чрезвычайных ситуаций, имеются две просторные станции.

В июне 1991 года закончилась проходка 50-ти километрового комплекса тоннелей под проливом Ла-Манш. Также как и «Сейкан», транспортный подземный комплекс под Ла-Маншем представляет собой систему из трёх тоннелей: два перегонных однопутных железнодорожных тоннеля наружным диаметром 8,36 — 8,72 м, а между ними служебный тоннель диаметром 5,38 — 5,77 м (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Подводный тоннель под проливом Ла-Манш: 4— основные тоннели, 2 — железнодорожная платформа для перевозки автомобилей, 3 — вспомогательный тоннель, 4 — поперечные сбойки

Большие объёмы подземного строительства в последние годы ведутся в Москве. Это, в первую очередь, Торгово-рекреацион-ный комплекс «Охотный ряд» на Манежной площади, подземный гараж на Театральной площади, комплекс «Москва-Сити», подземный комплекс на Поклонной горе, значительное число автостоянок, подземных переходов и транспортных тоннелей.

ТРК «Охотный ряд» (рис. 1.9) относится к многоцелевым подземным сооружениям и включает: торговый центр с грузовым двором, офисы, археологический музей, предприятия общественного питания и искусственное русло р. Неглинки. Комплекс расположен в древнейшей части Москвы на стеснённом участке (между тремя линиями метрополитена, с сохранением движения наземного транспорта) в чрезвычайно сложных гидрогеологических условиях. Параллельно с его строительством выполнялся полный перенос подземных коммуникаций на площади более 5 га. Технические решения помещения ТРК проектировались с учетом снижения шума и вибрации от метрополитена и автотранспорта.