Как метро ездит под водой

Процесс прокладки метро под водой: просто о сложном

Зачастую идёшь по Москве и даже не представляешь, какая жизнь кипит у тебя под ногами. И речь сейчас даже не о подземных гаражах, метро и старой канализации. Мало кто знает, что, кроме Москвы и Яузы, в столице протекают ещё несколько десятков речушек, о существовании которых мы зачастую даже не догадываемся.

Все они сокрыты под землёй стараниями человека. Речки, которые до этого весело бежали по поверхности земли, сейчас скованы стенами специальных туннелей и коллекторов и больше никогда не увидят белого света. Некоторым из них посчастливилось на короткие отрезки выглядывать наружу, но многие на протяжении всего своего пути на поверхность выйти не могут.

АиФ.ru хочет рассказать о пяти самых крупных московских подземных реках.

Лихоборка

Река под названием Лихоборка — самая длинная подземная река в Москве. Полностью её протяжённость составляет 16 километров. Порядка 12-ти из них протекают по территории Москвы. Большая часть реки скрыта под землёй. Лишь изредка она появляется на поверхности, чтобы через несколько десятков метров вновь убежать в кирпичный коллектор.

Эта речка берёт своё начало из болота, которое расположено между Новодачной платформой и Дмитровским шоссе. Пересекая МКАД у въезда на Коровинское шоссе, она скрывается в подземном коллекторе. Выходя на поверхность на Лихоборской набережной, река пересекает Октябрьское и Савёловское направления Московской железной дороги, а также Дмитровское шоссе. В Отрадном Лихоборка течёт по поверхности — полюбоваться ей можно в парке «Отрада». Далее по коллектору она следует под депо Серпуховско-Тимирязевской линии метро.

В Яузу Лихоборка впадает недалеко от станции метро «Ботанический сад», пробежав немного по северо-восточной окраине Главного ботанического сада РАН.

Река Лихоборка близ пересечения с Онежской улицей. Фото: Commons.wikimedia.org/ Анатолич1

Что же стало с Неглинкой?

В наши дни Неглинка не беспокоит город, но это спокойствие далось не легко и не сразу. На «усмирение» реки ушло едва ли не два столетия, в течение которых коллектор неоднократно достраивали и перестраивали, в результате чего в нем можно увидеть практически все технологии, которые применялись в этой области, начиная с первой половины XIX века. Впервые Неглинку убрали в трубу в 1817—1819 годах в ходе реконструкции Москвы после нашествия Наполеона. Но и после постройки коллектора река продолжала наполняться нечистотами, мусором и даже, вероятно, трупами криминального происхождения, что вызвало ужас у отважного репортера Гиляровского, спускавшегося в московскую «клоаку» в 1880-х. На рубеже прошлого и позапрошлого веков в Москве появилась городская система канализации, и сбросы нечистот в речки по большей части прекратились. Но кроме нечистот существовала еще одна проблема. Коллектор, возведенный в XIX веке, был небольшого сечения, и в сильные ливни его не хватало для быстрого пропуска всей прибывающей воды. После каждого сильного ливня по Трубной площади можно было буквально плавать на лодке. Уже слетал Гагарин, Леонов вышел в открытый космос, а город все страдал от бурных наводнений: 25 июня 1965 года Неглинка вышла из своих подземных берегов и затопила Москву от стен Кремля до Самотечной улицы. Не помогло и то, что в первой половине 1960-х от Театральной площади, под которой проходит река, до Москва-реки щитовым способом был построен новый коллектор. Он был проложен не параллельно старому, а по совершенно другой траектории в направлении Москворецкой набережной.

Тепло под ногами: как эффективно обогреть любую площадь

Таким образом, у Неглинки появилось два устья на приличном удалении друг от друга. Однако выше Театральной площади река теснилась в старой трубе. Ситуация усугублялась тем, что за время существования коллектора местность вокруг была плотно застроена и покрыта асфальтом. Если раньше часть дождевой воды, как это бывает в природе, впитывалась в грунт, то теперь до 80% стока оказывалось в ливневой канализации.

Проблему надо было решать радикально. В 1970-х годах открытым способом был построен большой коллектор, начинающийся почти от Суворовской площади и заканчивающийся около Театральной. Это типично советское сооружение имеет прямоугольное сечение и сложено из бетонных плит. Здесь ничто не напоминает кирпичные своды, под которыми путешествовал Гиляровский. Зато серьезных наводнений на Неглинке больше не случалось.

Коллектор реки Чечера 1930-х годов постройки, около устья. Справа — подземное устье реки Черногрязки. Устья обеих рек были искусственно перемещены вниз по течению Яузы, ниже Сыромятнического гидроузла (изначально реки впадали в нее по отдельности). Если бы этого не было сделано, коллекторы речек оказались бы затопленными поднявшимися водами Яузы.

Филька

Вторая по длине подземная река Москвы — Филька, которая протянулась на 10 километров. Она практически полностью скрыта под землёй, лишь не протяжении небольшого расстояния оставаясь свободной от кирпичных оков у своего истока.

Начало Филька берёт у небольшого болотца у МКАД в районе бывшей деревни Черепково. По поверхности пересекая Серебряноборский лес, Филька втекает на территорию Центральной клинической больницы УДП РФ, после чего тут же скрывается под землёй.

Сегодня естественное русло реки сильно изменено направлением коллекторов. Она бежит под улицей Академика Павлова, следуя дальше между Партизанской и Оршанской улицами, поворачивая к станции метро «Молодёжная». Далее река течёт под кинотеатром «Брест» и тянется вплоть до станции метро «Фили». Кстати, Филёвская линия метро как раз и проложена по дну русла Фильки. Впадает речушка в Москву-реку вблизи Западного речного порта.

В честь речки, кстати, получило название сначала село Фили, затем целый московский район, а после этого — улицы, станции метро, парки и многое другое.

Мазиловский пруд на реке Фильке. Вид от Мазиловской улицы. Фото: Commons.wikimedia.org/ Dmitry Markevich

Чем реки провинились?

Сегодня краеведы могут, ностальгически вздыхая, ходить по маршрутам бывших русел и искать в окружающем рельефе следы прежних берегов, но строительство коллекторов было мерой вынужденной. Реки убирали под землю не только в Москве, но и во многих других крупных городах мира. Исчезла в недрах Лондона река Флит, спрятана в землю парижская Бьевр, бегут в коллекторах ручьи Нью-Йорка. Причины, по которым водные потоки стали убирать под землю, схожи. Овраги и заболоченные берега затрудняли развитие городов, нарушая связность районов, мешая застраивать территории. В половодье и во время сильных ливней даже небольшие реки устраивали наводнения, затапливая улицы, дома и храмы. Но, пожалуй, главная причина заключалась в том, что в те давние времена об экологии не заботились и любой водный поток посреди города обязательно превращался в сточную канаву, куда сливали нечистоты и выбрасывали мусор. Московские реки вроде Неглинки, Рачки, Сорочки, протекающие в самом центре города, стали большой проблемой уже сотни лет назад, а в XVIII веке власти стали принимать решительные меры.

Редкий случай — коллектор реки Фильки был построен уже в СССР (1960-е годы), однако в качестве строительного материала был выбран кирпич, а не обычный для того времени бетон. Еще одна нечасто встречающаяся особенность — под потолком коллектора проложены трубы теплосети.

Сосенка

Река Сосенка — третья по длине из подземных рек столицы — порядка 8,8 километра. Сегодня основная часть речки скрыта в коллекторах. Название своё река получила за характерную растительность, которую можно было наблюдать на протяжении практически всего её пути. Исток Сосенки находится за пределами МКАД, на южной окраине посёлка Восточный. На территорию Москвы река втекает чуть южнее Щёлковского шоссе.

Далее, если не считать двух достаточно крупных прудов, Сосенка полностью скрыта в коллекторах. Пробегая вдоль Новосибирской улицы, она впадает в Гольяновский пруд, который находится между Уссурийской и Алтайской улицами. После этого Сосенка вновь прячется в коллектор и течёт вдоль 2-го и 1-го Иртышских проездов, Тюменской улицы. Затем река опять появляется на поверхности, впадая в Черкизовский пруд, затем утекая в кирпичную трубу. Примерно в этом месте реку, кстати, можно увидеть из вагона медленно едущего метро — она пересекает Сокольническую линию, проходя под скрытым метромостом. Далее, следуя вдоль 1-й и 2-й Пугачёвских улиц, она сливается с рекой Серебрянкой.

Гольяновский пруд в пойме Сосенки. Фото: Commons.wikimedia.org/ Carpodacus

Проблема подземных вод

Фото: Кадр из фильма «Прорыв», об аварии на метрострое

Среди основных проблем метростроевцев – прохождение не поверхностных водоёмов, а подземных рек. Тех, в которых вода не «бежит» ручьём, а содержится в песках под давлением в несколько атмосфер. Сложные геологические условия и спешка (станцию хотели открыть к очередному партийному съезду) стали причиной аварий, произошедших в Санкт-Петербурге в 1974 и 1995 гг.

Первый размыв

Первая аварийная ситуация произошла на этапе строительства. Обнаруженный на 90-метровой глубине плывун был заморожен не полностью, в результате чего 8 апреля 1974 г. тоннель стал заполняться водой и песком. Почти километр был затоплен, доля лёдогрунтовой массы разморозилась. Над местом станции «Площадь Мужества» образовались провалы, по стенам домов пошли трещины.

При повторной попытке для замораживания плавучей массы впервые в мировой практике метростроения использовался жидкий азот. Доставлялся он со всего Советского Союза.

Этому событию посвящён художественный фильм-катастрофа «Прорыв», снятый в 1986 г. на «Ленфильме», кадр из которого представлен выше.

Второй размыв

Хотя конструкция тоннеля получилось очень прочной, в него постоянно просачивалась вода – за сутки более 60 м³. В феврале 1995 г. приток резко увеличился, к тому же сказались последствия строительства тоннелей друг над другом – от вибрации стенки дали незначительную усадку.

«В толстенном металле, которым покрыты тюбинговые кольца, кое-где появились трещины. Вода с песком словно наждаком резала металл. Когда поезда оказались «по колено» в воде, а сверху на скоростные экспрессы полил «душ», руководители метрополитена ударили в колокола…», – вспоминали очевидцы.

На протяжении года верхний тоннель ремонтировался – фиксировались листы металла, а промежуток между ним и тюбингом заливался бетонной смесью. Однако вода ворвалась через нижний.

В ночь с 3-на 4-е декабря 1995 г. плывун промыл стенки нижнего тоннеля и размыл железнодорожные пути. Шахта была затоплена и законсервирована в экстренном порядке.

Восстановить движение поездов удалось только 26 июня 2004 г. Итальянская проходческая машина «Виктория» пробурила новый тоннель. Он построен с применением резиновых соединений, что обеспечивает гибкость и снижает вероятность прорывов. За это его называют гусеницей.

Видео о сложностях подземного строительства «Ушедшие в историю. Размыв»:

Современный способ борьбы с плывунами

Схема метода струйного цементирования

Альтернатива использованию жидкого азота – струйное цементирование грунтов (jet-grouting). Метод был придуман около 30 лет назад, его применяют в большинстве случаев по причине невысокой стоимости и надежности. Суть в следующем:

• бурится скважина до нужной отметки;
• при обратном ходе из форсунки буровой колонны под давление разбрызгивается раствор.

Раствор перемешивается с окружающим грунтом, в результате образуется прочная колонна из грунтобетона. Созданные в шахматном порядке такие колонны выдерживают большие нагрузки. На них можно строить что угодно.

Неглинная

Неглинка, как реку Неглинную привыкли называть в народе, — это самая известная из подземных рек Москвы. Она полностью скрыта под землёй и протекает через весь центр столицы, впадая в Москву-реку. Неглинная тянется на 7,5 километров.

Истоки реки также скрыты под землёй. Они находятся в районе Марьиной рощи. Она, протекая под 2-м Стрелецким переулком, Стрелецкой, Новосущёвской улицами, улицей Достоевского, бежит вдоль названного в её честь 3-го Самотёчного переулка.

По ходу движения Неглинной было множество прудов. Какие-то из них она создавала сама, какие-то — питали её своей водой. Сегодня из всего разнообразия сохранился лишь Селезнёвский пруд. Но даже он больше к Неглинной никакого отношения не имеет — её коллектор не связан с водами пруда.

Нынешняя Неглинная бежит под Екатерининским и Самотёчным скверами, Самотёчной площадью, протекая вдоль Цветного бульвара под Трубной площадью и под Неглинной улицей, названными, конечно, в честь неё и её коллектора. Поворачивая на юго-запад, река следует под ЦУМом, Театральной и Манежной площадями, Александровским садом и бежит вдоль Кремля, впадая в Москву-реку.

Репродукция картины Аполлинария Васнецова «Старое устье Неглинки. Водовзводная башня с шатром» из собрания Музея истории и реконструкции Москвы. Фото: РИА Новости

Варианты строительства

Можно сказать, что технология прокладки метро под водой во многом схожа с прокладкой под сушей. Рыть тоннели приходится в недрах земли. Основное отличие связано с глубиной залегания и опасностью просачивания воды. Это требует значительно большего времени, труда и средств.

Все пять линий Петербургского метрополитена проходят под Невой. Общая их длина – 124,8 км. Самая глубокая станция – «Адмиралтейская» (84 м под землей). По ходу строительства новых веток на пути возникают естественные преграды, в том числе реки, озёра и целые подземные водоёмы. Такие места опасны не только возможностью внезапного прорыва стен тоннеля и затопления. Трудности возникают в процессе бурения, так как грунт зачастую чрезмерно насыщен влагой – из-за этого велика вероятность образования плывунов.

Прокладка метро возможна двумя способами: с использованием мелкого заложения тоннеля и глубокого (станция метрополитена может располагаться на глубине более 50 м.). В каждом отдельном случае способ определяется после проведения предварительных геодезических работ.

Прокладка тоннеля глубокого заложения

Фото: Комплекс для прокладки евротоннеля под Ла-Маншем

Туннели прокладывают механизированными комплексами (ТПМК), выполняющими одновременно не только бурение, но и ряд других функций:

• отгрузку разрушенной породы;
• возведение искусственного сооружения, укрепляющего стенки.

Для прохождения плывучих грунтов, насыщенных подземными водами, применяются ТПМК, оборудованные растворонагнетателем («Гидропригруз», «Slurry Shield»). В таких машинах в переднюю часть под высоким давлением подаётся бентонитовый раствор. Он создаёт прочную оболочку, позволяющую удерживать забой в неподвижном состоянии даже на тяжёлом неустойчивом грунте.

Проходческие щиты принято называть женскими именами. Такую традицию придумал производитель оборудования Ричард Ловат. Первое имя было – Барбара – в честь покровительницы подземных работ.

Примерная стоимость строительства глубокого метро превышает 5 млрд руб. за 1 пройденный км. Скорость проходки зависит от свойств грунта, количества задействованных ТПМК и ряда других факторов. За год можно пройти всего километр или чуть больше. Если породы особо твердые (гранит, базальт), то вместо щитов применяют взрывные и буровые работы.

Немного истории

В Советском Союзе первый щит был приобретен в Англии в 1934 г. Использовался он для глубокой прокладки участка между Театральной площадью и Лубянкой (тогда «Площадь Дзержинского»). Перед советскими инженерами была поставлена задача: изготовить такой же щит на отечественном предприятии. Ее выполнили буквально за пару месяцев.

В настоящее время в целях экономии глубокозаложенные тоннели прокладывают только при необходимости – в местах пересечения рек и водоёмов. Однако в истории советского «Метростроя» нередки случаи, когда для прокладки под водой использовалось и мелкое заложение.

Вам может быть интересно: Наследие СССР: самые крупные заводы.

Прокладка метро мелкого заложения

Фото: так прокладывают тоннель

Рассмотрим примеры мелкозаложенных тоннелей московского метро, которые строились там, где протекали ручьи или реки.

Перегон между станцией «Каширская» и «Варшавская» потребовал пересечения ручья Коломенского. Его отвели по новому руслу, проходящему в водопропускных трубах. Этот случай – первый в истории советских строителей, встретивших на своём пути естественную водную преграду.

При сооружении тоннеля под каналом имени Москвы впервые в истории мирового метростроительства работы проводились в непосредственной близости от дна водоёма. Для предотвращения размывов использовалась лёдогрунтовая плита, созданная по методу горизонтального замораживания. Этапы работ:

• Чистка дна канала и выемка грунта грейфером.
• Опускание шестнадцати горизонтальных замораживающих секций, способных к вертикальному выводу рассольной смеси.
• Обратная засыпка секций поднятым ранее грунтом.

Такая технология обеспечила безопасность строительства и не мешала судоходству. Ее планировали применить для перегона между «ВДНХ» и «Ботаническим садом». Однако метод усовершенствовали.

На дне Яузы, по маршруту пролегания тоннеля, с помощью замораживания грунта создали герметичный отсек. Нижняя часть герметизировалась естественным водоупором, верхняя – лёдогрунтовой плитой.

Новые колонки для замораживания погружались ударным способом, что позволило минимизировать промерзание окружающей воды. Работы выполнялись с временного моста на плавучей опоре, перемещаемой по всей длине прогона.

Откачивали воду и нагнетали сжатый воздух через пробуренные скважины. По завершении работ мост и замораживающие элементы демонтировали.

Хапиловка

Последняя в нашем списке подземная река Москвы своей длиной не выделяется — всего 2,8 километра. Зато Хапиловка — река с самым крупным среди подземных рек Москвы бассейном — 75 квадратных километров.

Она образуется слиянием рек Сосенки и Серебрянки и течёт на запад по южной окраине района Преображенское. Примерное направление течения можно угадать по однопутной железной дороге, которая оканчивается на территории старого Электрозавода. Как раз вдоль рельсов и расположен коллектор, в котором ныне сокрыта Хапиловка.
Устье Хапиловки, протекающей в коллекторе между зданиями Московского электролампового завода. Фото: Commons.wikimedia.org/ NVO

Подземная жизнь и водопады

Вечная темнота и грязная вода — не лучшее место для разного рода живности, однако жизнь в коллекторах есть. С потолка свисают корни деревьев и травы, по стенам растут грибы, тут можно увидеть паучков, тараканов, мокриц, а иногда мышей и крыс. Есть подземные речки, которые соединяются с чистыми прудами в парках и сами по себе при этом чистые, например Сетунька, Битца, Бибиревка. Иногда в их коллекторы из прудов заплывает рыба в поисках теплой воды и питания.

Водопад в коллекторе ливневой канализации в Митино. Вода с большого возвышения течет в открытую речку Сходню, преодолевая несколько каскадов, подобных тому, что изображен на снимке.

Под землей можно нередко найти водопады, которых обычно нет у равнинных рек. Это связано с тем, что коллекторы с крутым уклоном сложнее строить и эксплуатировать. Вместо них строят обычные коллекторы с небольшим уклоном и соединяют их «ступенькой», которая и образует водопад. Чтобы падающая вода не разбивала бетон или кирпич, под водопадом устраивают водобойную яму. Каскадов может быть несколько.

Встречаются и другие гидротехнические сооружения — небольшие плотинки, перенаправляющие потоки воды по разным трубам, отстойники, снегосплавные камеры, оставшиеся с тех времен, когда снег сбрасывали в подземные реки. Есть и уникальные сооружения, например двухэтажный коллектор, где одна речка течет над другой.

Есть ли в подземных реках что-то хорошее?

Разумеется, есть. Во‑первых, как уже говорилось, на них основана вся ливневая канализация, и лишь там, где реки далеко, для дренажа строят отдельные си­стемы. Во‑вторых, в поймах спрятанных под землю рек грунт рыхлый и неустойчивый, а потому без особой нужды эти долины не застраиваются. Поэтому нередко на месте речных русл мы видим просторные бульвары, по которым так хорошо прогуливаться. Это, например, Цветной бульвар и Самотечный сквер по пути Неглинки или Звездный и Ракетный бульвары над рекой Копытовкой. В-третьих, рекам, которых уже нет на поверхности, москвичи обязаны многими известными прудами и каскадами прудов. Например, пруд в Московском зоопарке изначально наполнялся водами скрытой реки Пресни, пруд Садки находится на реке Коломенке, а Калитниковский пруд — на Калитниковском ручье. Правда, в наши дни, как правило, основная часть воды из этих речек идет мимо прудов через обходные коллекторы, дабы пруды не выходили из берегов и не загрязнялись сточными водами.

Ушедшие под землю реки оставили о себе память в виде названий улиц, особенностей рельефа и даже сохранившихся мостов. Пример — Горбатый мост, по которому когда-то переправлялись через Пресню. А не стоит ли подумать о том, чтобы по пути этих рек поставить памятные знаки или информационные стенды, рассказывающие жителям города о потайной гидрографии столицы?

Статья «Реки у нас под ногами» опубликована в журнале «Популярная механика» (№4, Апрель 2017).

Источник