Расстояние и скорость измеряются в кольцах

Основные работы по проходке серебряноборских тоннелей ведет «Тоннель 2001» — организация, созданная специально для работы с уникальным проходческим комплексом «Херренкнехт». В активе этой фирмы — Лефортовский тоннель, успешная эксплуатация которого ведется в настоящее время. О том, какие объективные трудности встретились при работе и как они преодолевались, рассказывает генеральный директор ООО «Тоннель 2001» М. Ю. АРБУЗОВ.

–Начнем с традиционного вопроса: какие трудности встретились?

— Каких-либо непреодолимых препятствий в работе мы не встретили — все проблемы преодолеваются в рабочем порядке. Например, на одном из участков геологические условия привели к замедлению скорости проходки: нам встретились мелкопылеватые супеси, и при их попадании в бентонитовый раствор отделения пылевых фракций от бентонита фактически не происходило. Как следствие, скорость снизилась до 2–3 колец в смену, то есть примерно вдвое. К существенному выпадению из графика это не привело, и при проходке второго тоннеля мы уже знаем, как решить эту проблему.

Вторая проблема, с которой мы столкнулись в начале проходки, — это изменение допусков по ведению щита: проектом предполагалось, что допуски в плане и профиле могут составлять до 110 мм, однако затем эти показатели ужесточились до 50 мм. Это связано с тем, что цементопесчаная смесь, нагнетаемая за кольца обделки тоннеля, схватывается не сразу. Как следствие, при развитии высокой скорости проходки, когда мы монтировали до 6 колец, или примерно 10 м тоннеля, конструкция продолжает некоторое время «дышать», что затрудняет работу. Мы, с привлечением специалистов ЦНИИС, доработали смесь для нагнетания, и схватывание стало происходить быстрее. Определенные сложности добавляет неоднородность грунтового массива. Сейчас мы начали проходку в песках, затем выйдем на супеси, затем будет зона плотного известняка, после чего юрские глины. Как следствие, нужно менять режимы ведения щита. При проходке в глинах построенный участок тоннеля в силу ряда факторов слегка поднимается в плане — это результат давления глины на кольца. Не предполагая этого явления, первоначально мы вели тоннель в профиле на нулях, однако затем он поднялся на несколько десятков миллиметров (именно поэтому и были ужесточены допуски). Аналогично происходило и с малым тоннелем, хотя в меньших масштабах, потому что его конструкция легче. Сейчас, при проходке второго тоннеля, это явление учтено — щит пойдет с прицелом примерно в минус 30 мм, что компенсирует будущее положение тоннеля.

— Насколько соответствовали данные изысканий фактическим грунтовым условиям?

— Что касается данных, полученных нами от геологов, то они в основном соответствуют действительной картине, и в ходе проходки каких-то больших неожиданностей не возникло. Но с трудностями пришлось столкнуться при разработке сбоек, соединяющих автомобильные тоннели с сервисным. Эти сбойки предназначены для эвакуации людей в экстренных ситуациях. Всего их пять, они расположены на расстоянии по 250 м. Устройство этих ходов — одна из наиболее трудоемких и сложных работ, которую на условиях субподряда осуществляет компания «Спецметрострой». На первой сбойке, считая от центра города к МКАД, с геологией повезло — необводненный песок, и горизонтальное закрепление грунтов было выполнено методом задавливания свай в горизонтальном направлении. Но на остальных сбойках грунтовые условия уже сильно отличались — как следствие, пришлось применять другие методы закрепления грунта, и практически все пять сбоек выполнялись различными методами. Особенно проблемной станет четвертая сбойка, где из-за включений глины затруднена заморозка — специалисты знают, насколько сложно замораживать и затем разрабатывать глину. Кроме задавливания свай на других сбойках применялись методы Jet Grounding и Microdur. Метод Jet Grounding состоит в бурении пилотной скважины на длину будущей сваи, в конечную точку скважины вводится коронка с небольшими отверстиями, направленными в стороны от просвета скважины: на коронку под давлением от 400 до 600 атмосфер подается цементный раствор. Коронка с большой скоростью вращается, цемент размывает грунт и перемешивается с ним. Возникает грунтоцементная свая. Основной опыт был накоплен в устройстве вертикальных свай, а горизонтальное закрепление грунта на длинах до 20 м в нашей практике выполнялось впервые.

Вторую сбойку первоначально предполагалось выполнить другим методом — Microdur. Его отличие в том, что в направляющую скважину вводится прочная пластиковая трубка с боковыми отверстиями, которые первоначально закрыты резиновыми муфтами. Первоначальная цементация направляющей скважины осуществляется легким раствором, который схватывается за несколько часов. Пластиковая трубка остается в середине образованной таким образом первоначальной сваи. Затем под большим давлением в трубку подается раствор, а она сама постепенно вытягивается наружу — резиновые муфты сдвигаются, и поступающий из трубки раствор образует вокруг первоначального массива еще один контур. Это позволяет избежать размыва еще не схватившегося тела сваи в сильно обводненных грунтах. Однако водопоглощение на участке, где была применена эта технология, оказалось выше ожидаемого, и гарантированного результата по закреплению грунтов мы не получили. Поэтому дополнительно было проведено закрепление методом Jet Grounding, и проблема второй сбойки была решена — ее верхняя часть уже пройдена, начинаются работы по нижней части. Третья сбойка, самая небольшая в просвете — самая водонасыщенная. Пока она не вскрыта, выполняется работа по закреплению грунта методом Jet Gro-unding. На четвертой сбойке ожидается большое количество валунов, там сейчас монтируется оборудование по заморозке. Наконец, на пятой сбойке нам встретились глинистые породы, и там предполагается выполнить экран из труб. Получается, на пять сбоек — пять разных методов. Такой школы на одном объекте, кажется, еще никто не проходил.

— Не было ли проблем с трещиноватостями в известняке?

— С известняком была связана лишь одна проблема — он здесь довольно крепкий, и при проходке его уровень оказался несколько выше ожидаемого, поэтому в нескольких местах мы цепляли его днищем, и было сложно опускать машину. Но проблемы карста и трещиноватостей для нас не были актуальны, потому что конструкция тоннеля удерживает себя сама.

— Какова ситуация с просадками поверхности?

— На поверхности идет постоянное наблюдение — как впереди щита, так и за ним. Показатели очень хорошие — не более 2 мм, то есть практически никаких. Самая большая — 15 мм, из-за нее пострадала будка деревянного туалета, который простоял уже лет 20. Впрочем, торжествовать пока рано, потому что об окончательном успехе будем говорить, пройдя все три тоннеля.

— Как показал себя щит?

— Сейчас мы еще не набрали полную мощность — пройдя около 100 колец, мы проведем переустройство двора на постоянную схему, после чего начнем развивать полную скорость проходки. Машина строит уже четвертый тоннель: первый был в Гамбурге, второй — Лефортовский. Третий построен здесь, в Серебряном Бору, и сейчас мы начали проходку четвертого, правого, тоннеля. После проходки Лефортовского тоннеля пришлось переделать ротор, основной рабочий орган щита: для удобства обслуживания была изменена схема его крепления. После проходки левого тоннеля в Серебряном Бору ротор вышел в хорошем состоянии, была лишь проведена положенная санация. Таким образом, к оборудованию вопросов нет, оно находится в работоспособном состоянии, показывает скорости, которых от него и ожидали. Все необходимые запчасти у нас имеются, при необходимости мы направляем поставщикам машины, представителям компании Herrenknecht, заявку, которую они в установленные сроки удовлетворяют. Некоторые элементы ротора меняем раз в месяц, другие — раз в три месяца, раз в полгода. Запрашиваем поставку заранее.

Одно время планировалось наладить ремонт наиболее изнашивающихся элементов ротора — победитовых резцов — собственными силами, однако затем мы предпочли этого не делать: экономия незначительна, а возможный брак может привести к повреждению более значимых и дорогостоящих деталей, ковшей. Поэтому практически все запчасти, которые положено менять, заказываем у поставщиков оборудования.
Хорошо показал себя и малый щит, работавший на проходке сервисного тоннеля. Однако работать на допусках, которые требуются здесь, очень непросто, и поэтому возможно, что на дальнейшую проходку тоннелей метро будет привлечен щит несколько большего диаметра, чем используется сейчас. Длина перегона составит до 4,5 км, и выдержать точность до нескольких сантиметров очень непросто. Ведь на автомобильных тоннелях, практически не имея запаса по диаметру, нам приходится бороться за каждый сантиметр точности: диаметр в 14,2 млишь кажется таким огромным — размещая в нем автомобильный тоннель и метро, все коммуникации и перекрытия и, наконец, вентиляционные короба, мы с точностью до миллиметра расходуем весь диаметр.

— Насколько четко работает команда проходчиков?

— Этим щитом мы проходим уже третий тоннель — большинство мастеров и рабочих получили опыт еще на Лефортовском. Задействован и опыт технических специалистов зарубежных компаний, строивших аналогичные объекты за рубежом. Могу сказать, что опыт сейчас накоплен очень большой — каждый в смене знает, что нужно делать, и работа доведена до автоматизма. Щит напоминает подводную лодку — уйдя на глубину, каждый член экипажа хочет благополучно вынырнуть, но для этого должен безупречно функционировать каждый отсек. Значит, каждый отсек должен быть выдраен до блеска, а каждый член экипажа — знать, что делать в штатном и аварийном режиме. Четкость работы очень высока. Сегодня получил данные по положению щита на 40-м кольце — «ноль-ноль» в плане, «ноль-ноль» в профиле. А ведь речь идет о ведении в грунте многотонной машины диаметром почти 15 м.

— Каким образом решается проблема валунов? Возможно ли применение буровзрывного метода — быстрого, но опасного?

— Нет, и не предполагается. Пока в процессе проходки попадались сравнительно небольшие валуны. В нижней части роторного пространства имеется камнедробилка, которая их размельчает, после чего щебень выносится на-гора. Если встретится валун, с которым дробилка не справится, проблема будет решена другим способом — в пространство за щитом войдут проходчики и решат проблему отбойными молотками.

— Много ли хлопот принесло обводнение грунта?

— Обводнение есть, но нашей работе не мешает — щит работает с гидропригрузом, то есть в пространстве ротора создается встречное давление из воздуха и бентонитового раствора, благодаря чему сдерживается давление грунтовых вод. Что же касается построенных тоннелей, то протечек нет ни на основном, ни на сервисном.

— Михаил Юрьевич, а для чего такой мощный комплекс по регенерации бурового раствора? Можно ли было сэкономить на возведении этого настоящего завода?

— Необходимость этого комплекса объясняется не только задачами регенерации и повторного использования бентонита, но и технологическими задачами. Проходка идет в неоднородной среде: на пути щита могут встретиться пустоты, щели, и задача бентонитового раствора — обеспечить их равномерное заполнение, чтобы перед машиной возникало равномерное пространство, «пленка забоя». Бентонитовый раствор определенной консистенции подается по верхней трубе, а по нижней выносится вместе с добытой породой. Давление же, которое позволяет держать забой, обеспечивается сжатым воздухом. Это и есть принцип гидропригруза.

Отработанный бентонит поступает на сепарационную — там происходит прессование, твердая фракция отделяется от жидкой — воды с бентонитом и примесями. Консистенцию отделенной жидкой фракции оценивает лаборант: если показатель консистенции «йелда» оказывается ниже или выше установленной нормы, то свойства подаваемого на забой раствора корректируются. Вообще таких показателей множество, но «йелда» из них главный. А консистенция раствора во время проходки меняется по ряду причин, из которых основная — поступление грунтовой воды.

С работой сепарационной, кстати, была связана еще одна трудность: мы одновременно вели строительство и большого, и малого тоннелей двумя разными щитами, большим и малым, а сепарационный комплекс был при этом единый. Были моменты, когда щиты шли через разные по характеристикам участки грунта: один через глину, «йелда» в этом случае не должна быть большой, а второй — через песок, где показатель должен быть иным. Пришлось последовательно проходить пять колец в одном тоннеле, затем останавливаться, менять консистенцию раствора, переключать его подачу на магистраль другого щита и проходить пять колец там. И компрессорная подача кессонного воздуха также была единая на оба щита, поэтому при кессонных работах в одном тоннеле нужно было останавливать и другой щит — согласно технике безопасности.

— То есть работы все же приходится вести и в кессоне?

— Кессонные работы нужны лишь на этапах обслуживания — при профилактических осмотрах ротора, замене ковшей и шарошек — основных режущих и абразивных элементов, закрепленные на роторе. Хотя оборудование очень надежно, мы ни на секунду не забываем о возможных последствиях при утечке давления в ходе кессонных работ: кессонной болезни. Чтобы снизить последствия этого крайне опасного явления, в непосредственной близости от тоннеля у нас развернут медпункт, ведется круглосуточное дежурство. Имеется договор с близлежащими стационарами. Надеюсь, что эти предосторожности нам непотребуются.