Как едва не затопило Петербургский метрополитен

Наверняка все жители Санкт-Петербурга знают это историю, происходившую долгие годы в своем городе, а я вот только сейчас узнал о ней и самое главное, что детали ее мне показались очень интересными. Много буквально героических эпизодов, где "простой труженик" буквально спасал город от больших проблем и даже трагедии.

В начале 1970-х годов коммунистическая партия и советское правительство поставили перед Ленинградом ответственную задачу: к XXV съезду КПСС необходимо было дать «колыбели революции» и ее жителям целых пять новых станций метрополитена. Строители подземки и подумать не могли, что им придется столкнуться со сложнейшей инженерно-технической проблемой, решение которой растянется на десятилетия. Затопленные тоннели, угроза образования провалов на поверхности земли, поврежденные здания: на их пути встал плывун настолько коварный и беспощадный, что про его покорение был снят редкий советский фильм-катастрофа.

Предлагаю узнать про все это подробнее…


В 1960—1970-е годы в Ленинграде, как и в любом другом крупном городе СССР, велось массовое жилищное строительство. Окраины советских мегаполисов стремительно обрастали бесконечными панельными спальными районами во имя благой цели — дать каждой семье возможность встретить долгожданное наступление коммунизма в своей, отдельной квартире. Как обычно, от этого позитивного по тем временам процесса безнадежно отставало развитие необходимой для полноценного существования инфраструктуры, в том числе и транспортной. Счастливые новоселы каждое утро и каждый вечер вынуждены были давиться в перегруженных автобусах, троллейбусах и трамваях в попытках сначала добраться до места свершения трудового подвига, а затем уехать оттуда домой.


Самым лучшим, правда, при этом и самым дорогостоящим способом радикального решения вопроса «доставки народонаселения с селитебных территорий к местам приложения труда» было строительство метро, чем в Ленинграде успешно и занимались со второй половины 1940-х годов. К началу 1970-х общая протяженность его линий с 27 станциями составляла уже 44 километра. Впрочем, темпы возведения подземки сбавлять было никак нельзя.


Крупнее

В 1971 году местные метростроевцы взялись за выполнение очередной амбициозной задачи — возведение следующей очереди Кировско-Выборгской линии, которая должна была связать центр Ленинграда с бурно растущими жилыми массивами исторического района Гражданка на севере города. Здесь должно было появиться сразу пять станций, причем по советской традиции сдать их было необходимо к «дате».


Гражданский проспект, 80-е

Это была крайне распространенная практика, унаследованная и постсоветскими странами, — заканчивать возведение каких-либо важных объектов непременно к памятному числу, например 7 ноября, 9 мая или очередной годовщине рождения В. И. Ленина. Если речь шла о юбилейном годе, ответственность строителей и масштабы их работы увеличивались многократно. В подобной привязке самой по себе не было ничего плохого, однако в жизни стремление уложиться в строго определенные сроки нередко приводило к типичным для плановой социалистической экономики авралу и штурмовщине, порой заканчивавшихся печально.


Для метростроя Ленинграда в качестве дедлайна был определен XXV съезд КПСС, который состоялся в феврале — марте 1976 года. Соответственно, поезда по продолжению Кировско-Выборгской линии должны были пойти к многоэтажкам Гражданки в 1975-м. С этими своими обязательствами строители справлялись успешно, пока не началась проходка тоннелей между станциями «Лесная» и «Площадь Мужества» в самой середине нового участка.


Трасса метрополитена здесь пересекала древнюю долину одного из притоков Невы. Тоннели должны были пройти оставшийся с незапамятных времен мощный плывун, толщу насыщенного водой и способного разжижаться песка шириной в 400—450 метров. О том, что проходка здесь будет сложной, было прекрасно известно. Специалисты лишь недооценили масштабы «подарка», который подготовила для них природа.


Первоначально строительство шло успешно. Были сооружены две станции первого участка «Выборгская» и «Лесная», шло активное строительство оставшихся трех. Но весной 1974 года при сооружении перегонных тоннелей между будущими станциями «Лесная» и «Площадь Мужества» строители столкнулись с серьезными трудностями, вызванными необходимостью провести тоннели сквозь русло подземной реки.

Существование подземного потока в районе строительства не было неожиданностью. С плывунами метростроевцы сталкиваются регулярно и научились успешно бороться с ними, тем более в Ленинграде, в принципе построенном на водонасыщенных грунтах. Проходка через них осуществлялась с применением хорошо освоенной технологии заморозки грунта. Ее суть вкратце заключается в следующем. По контуру будущей выработки через всю толщу плывуна на расстоянии чуть больше метра друг от друга бурятся скважины в необходимом количестве. В скважины опускаются трубы, а в них закачивается хладагент. Постепенно, в течение 40—60 суток вокруг скважин образуются цилиндры замороженного грунта, которые, в свою очередь, сливаются между собой, формируя единый массив, в котором впоследствии и работают проходчики.


Проект строительства был составлен с учетом специальных мер по преодолению водной преграды. В частности, планировалось произвести замораживание грунта на опасном участке на время строительства и предпринять дополнительные меры по надежной гидроизоляции тоннелей. Замораживание гидрологически неустойчивых грунтов на время строительства подземных сооружений и сегодня является общепринятой практикой. Ошибка проектировщиков и строителей заключалась в недооценке масштаба происходивших под землей процессов. Поэтому на первом этапе строительства для замораживания грунта применялись обычные фреоновые морозильные установки, дававшие температуру замороженного грунта в 10-12 градусов мороза.

Для того, чтобы сократить площадь поперечного сечения области замораживания грунта, уменьшив таким образом общую длину трубопроводов с хладагентом и количество морозильных станций, было принято решение проводить перегонные тоннели не рядом друг с другом, а в два яруса – один над другим.


8 апреля 1974 года, начиная очередную проходку, бригада В. В. Скрыпникова пробурила в промороженном забое нижнего тоннеля разведочную скважину. Когда строители извлекли бур, из отверстия внезапно хлынула вода. Спустя еще некоторое время созданная ледяная стена лопнула, и в уже построенный тоннель из забоя начала поступать водно-песчаная смесь. Проходчиков успели с трудом эвакуировать. Мощность выброса составляла около 200 кубометров в час, и в течение всего нескольких часов почти весь нижний тоннель был затоплен.


Самостоятельного сообщения с поверхностью этот забой не имел, все коммуникации проходили через стремительно затоплявшийся нижний тоннель и люди едва не оказались отрезанными в верхнем забое, куда также началось поступление воды.

Чтобы спасти от затопления остальной участок линии, на гребнях разгонной и тормозной горок станции «Лесная» были спешно построены по два бетонных затвора толщиной в 3 метра каждый. Аварийные тоннели были закупорены мощными бетонными пробками.


В результате прорыва воды в тоннели, ранее заполненные этой водой подземные полости очистились и образовались обширные пустоты. Из-за осадки грунта на поверхности образовалась овальная впадина размерами 400 на 200 метров и глубиной 3 метра. На Политехнической улице вздыбился асфальт, полопались рельсы трамвайных путей. В результате несколько зданий опасно накренились, пошли трещины, а административный корпус завода «Красный Октябрь» был разрушен. Возникла угроза разрушения высотного здания Института советской торговли, стоявшего как раз над зоной размыва.

Чтобы предотвратить дальнейшее катастрофическое развитие событий и начинавшуюся среди населения панику, все аварийные выработки были принудительно затоплены.

Тем временем перед проектировщиками встал вопрос о вариантах ликвидации последствий ЧП и продолжения строительства.

После того как место аварии было локализовано, встал вопрос о дальнейших действиях по строительству этого участка. Рассматривались два пути – либо начать строительство обходных тоннелей по прежней трассе но выше или ниже подземного потока, либо полностью обойти опасный участок, изменив трассу линии (планировалось строительство станции на Светлановской площади с выводом линии к площади Мужества вдоль 2-го Мичуринского проспекта).


Площадь Мужества в Ленинграде

Строительство трассы ниже зоны размыва потребовало бы устройства двух эскалаторных маршей и дополнительных подземных вестибюлей для перехода с одного марша на другой. Станции «Лесная» и «Площадь Мужества» получились бы чрезвычайно глубокими. Кроме того этот вариант осложнил бы стыковку данного перегона с соседними участками линии.

Строительство перегона выше зоны размыва привело бы к необходимости создания на поверхности широкой полосы отчуждения, что в условиях плотной городской застройки потребовало бы сноса большого количества строений и масштабной перекладки инженерных сетей.

Кроме того, оба эти предложения имели еще один, весьма серьезный по тем временам недостаток – строительство не удалось бы завершить в текущей пятилетке, кроме того, станции не были бы сданы в эксплуатацию к началу XXV съезда КПСС. Поэтому был выбран третий – самый оригинальный и самый неудачный, как выяснилось впоследствии, вариант решения проблемы.


Проект станции «Площадь Мужества»

Было решено продолжать строительство по прежней трассе с использованием уже затопленных тоннелей. А чтобы избавиться от помех со стороны подземных вод, решили провести глубокую заморозку грунта жидким азотом. Очевидно, что реализация такого проекта стала возможна только в условиях абсурдной социалистической экономики. Стоимость проведения работ таким способом была колоссальной, а техническая надежность решения уже тогда вызывала серьезные сомнения.

Случившееся происшествие было вызвано тем, что на пути проходчиков неожиданно для них оказался непромороженный плывун. Скорее всего, причиной этого было проникновение хладагента за пределы скважины и засоление тем самым прилегающего грунта, что привело к понижению температуры замерзания. Чтобы избежать этого впоследствии, решено было применить другую технологию — с помощью жидкого азота, обеспечивавшего более глубокую заморозку.


Ради выполнения эфемерных обязательств перед партией и правительством и непременной сдачи нового участка метро к съезду КПСС в течение именно текущей пятилетки всю промышленность и сельское хозяйство страны на какое-то время фактически лишили жидкого азота. Практически весь его объем, производившийся в огромном Советском Союзе (в общей сложности 8000 тонн), отправлялся в Ленинград, где с его помощью путем колоссальных затрат злосчастный плывун все-таки удалось победить. По крайней мере, так казалось.


И вот со всей страны в Ленинград потянулись составы с цистернами жидкого азота (температура кипения — минус 185 градусов). Всего было доставлено и закачано под землю более 8 тысяч тонн сжиженного газа. После частичной заморозки поступление новых порций воды и песка к месту прорыва прекратилось, в результате чего стало возможным очистить затопленные тоннели. В дальнейшем грунт «доморозили» и в таких условиях благополучно, как тогда казалось, достроили злосчастный перегон.

Необходимо особо отметить, что никакого постоянного «подмораживания» грунта в процессе эксплуатации тоннелей никогда не планировалось. Подобное постоянное замораживание сделало бы эксплуатацию перегона настолько дорогой и неэффективной, что даже в те времена о нем не могло быть и речи. В проходящих через зону размыва тоннелях обеспечили достаточно мощную гидроизоляцию, включавшую помимо тюбинговой обвязки еще и многослойную бетонную «рубашку» из специальных сортов бетона. Кроме того, стены нижнего тоннеля обшили окрашенными в красный цвет стальными листами, закрыв ими коммуникационные кабели и трубопроводы. Получился своеобразный монумент героизму метростроевцев.


31 мая 1975 года с опозданием на 2,5 года было открыто движение на участке «Площадь Ленина» – «Лесная». 31 декабря того же года была открыта ветка «Лесная» – «Академическая», включавшая в себя и размывавшийся перегон. Тогда казалось, что все проблемы позади. Открытие участка «Академическая» – «Комсомольская» (ныне «Девяткино») состоялось только в 1979 году.

Но природа взяла свое 20 лет спустя.

Второй размыв

При реанимации аварийных тоннелей для их более надежной гидроизоляции в районе плывуна была использована новая, трехслойная, конструкция обделки. Внешний слой, соприкасавшийся с грунтом, выполнили из чугунных тюбингов, внутренний — из сваренных стальных листов толщиной 6—8 миллиметров. Пространство между ними заполнили бетоном. В 1974 году считалось, что такой схемы будет достаточно для того, чтобы сделать тоннели на этом участке полностью герметичными.

Опыт эксплуатации показал, что герметичными они были хорошо если в самые первые годы своего существования. Оттаивание замороженного грунта привело к неравномерному оседанию тоннелей. Кроме того, они испытывали запредельные нагрузки грунта (глубина их залегания порой превышала 110 метров) и собственно плывуна. Ко всему прочему, доказала свою крайнюю неудачность в данных условиях и вертикальная схема расположения. Проходящие поезда вызывали вибрацию, проседание верхнего тоннеля на нижний усиливалось.


Совокупность статических и динамических нагрузок и недостаточная жесткость тоннелей привели к нарушению герметичности внешнего слоя чугунных тюбингов. Стыки между ними раскрылись, внутрь стала попадать вода с песком. Через трещины в бетоне она проникала собственно в тоннель, а грунтовый массив тем временем продолжал оседать. Ситуация стала критической весной 1995 года.


Весной 1995 года вновь осложнилась обстановка на перегоне «Лесная» — «Площадь Мужества». Резко увеличилось поступление воды и песка в тоннели. Установленная двадцать лет назад гидроизоляция не справлялась. Водопесчаная смесь как наждак протачивала мельчайшие трещины в стенах и сводах тоннелей. Ситуация усугублялась огромным давлением на внешние стенки тоннелей, ведь глубина заложения перегона местами превышала 110 метров. Кроме того, начали сказываться пагубные последствия давней проектной ошибки – строительства тоннелей в два яруса. Теперь к мощным статическим нагрузкам (огромному давлению воды и песка) прибавились еще и динамические – под воздействием проходящих поездов верхний тоннель начал проседать и «проваливаться» в нижний.

Проседание тоннелей и поступление в них воды происходили в течении всех двадцати лет эксплуатации. Однако количественные значения этих факторов были невелики и не выходили за рамки технологически допустимых значений, предусмотренных проектом. Так, проседание тоннелей держалась в пределах 5-25 мм в год, что в принципе нормально и проявляется на многих участках многих метрополитенов. Поступление в тоннели грунтовых вод тоже дело, в общем, обычное. Но в мае 1995 года ситуация изменилась. За один только месяц тоннели просели на 35 мм, причем верхний тоннель проседал быстрее. Поступление воды возросло настолько, что ранее включавшиеся только на ночь тоннельные насосы, работая теперь круглосуточно, уже не успевали ее откачивать. Между рельсами побежал грязный бурный ручей. Вскоре вода стала заливать и сами рельсы, поезда шли по огромной луже, возникла реальная угроза размыва полотна. Капая со свода тоннеля, вода, через верхние воздуховоды вагонов, иногда стала попадать внутрь, орошая пассажиров…


Метрополитен пытался бороться с неожиданной и страшной напастью. Времени ночного технологического окна для производства работ уже на хватало, поэтому пришлось пойти на закрытие перегона на выходные дни. Сначала эти закрытия декларировались как меры временные и разовые, но к лету ситуация ухудшилась и был введен постоянно действующий особый режим работы линии на аварийном участке. Перегон теперь не действовал не только в выходные дни, но и с 22 часов по рабочим дням недели. Причем по нижнему тоннелю (от «Лесной») поезда после 22 часов ходили по вывешенному на станциях расписанию, а в верхнем тоннеле движение прекращалось вовсе. Ремонтные бригады укрепляли стены и своды тоннелей, рельсовое полотно, ликвидировали трещины, через которые поступала вода, усиливали гидроизоляцию. На тоннель надели металлическую «рубашку» и в просвет закачивали бетон. В течении всего лета и осени 1995 года ситуацию еще удавалось удерживать под контролем. Корежить тоннель начало, когда плывун стал продавливать выпуклости до 20 см в высоту и 80 см в диаметре в стенках тоннеля, а тот уже был уменьшен из-за броневого укрепления.

В ночь с 3 на 4 декабря мощный плывун прорвался в нижний тоннель. Вся напряженная работа последних месяцев пошла насмарку. Пути были размыты, вода прибывала с каждым часом, в тоннеле шел постоянный ливень. Пассажирское движение на перегоне было окончательно прекращено. Однако тоннель не был затоплен полностью и оставалась надежда найти инженерное решение, позволившее бы остановить приток воды, осушить и укрепить тоннели. А пока началось спешное возведение бетонных плотин-пробок в обоих концах аварийного перегона.

Но через несколько дней резко возросла ежесуточная осадка верхнего тоннеля. Hесмотря на практически прекратившееся движение поездов, теперь он «проваливался» на 30-40 мм уже не за год как в течении двадцати лет перед этим, и не за месяц, как полгода назад, а за несколько часов. Единственным решением, которое позволило бы остановить проседание верхнего тоннеля и хоть частично спасти перегон стало немедленное затопление нижнего тоннеля, с тем, чтобы выровнять давление на его внешние и внутренние стенки. После завершения строительства плотин тоннель был затоплен.


Бетонная пробка

Теперь у метрополитена осталась только одна рельсовая связь с пятью северными станциями Кировско-Выборгской линии и электродепо «Северное» – верхний тоннель. Но и его удержать не удалось. Через два дня после затопления нижнего тоннеля начались подвижки и просадки грунта уже на поверхности. Поднялся уровень воды в колодцах городских коммуникаций. Началась легкая паника среди населения кварталов, прилегающих к месту аварии. Вполне возможно, что все эти явления были лишь следствием затопления нижнего тоннеля и что в скором времени гидрологическая ситуация пришла бы в норму, но городские власти уже не хотели рисковать. В ночь с 15 на 16 декабря по верхнему тоннелю были проведены последние составы, которым предстояло работать на отрезанном участке линии. Контактный рельс был уже отключен, вагоны тащил мотовоз. После прохождения составов пути в районе гидрозатворов были разобраны, кабельные каналы забетонированы, затворы закрыты и загерметизированы и в тоннель началась закачка водопроводной воды. Одновременно в торцах тоннеля возводились бетонные пробки, аналогичные уже сооруженным в нижнем тоннеле. Перегон «Лесная» — «Площадь Мужества» прекратил свое существование.

В день, когда было принято решение о затоплении тоннелей, оказалось, что почти все составы оставались на северном конце ветки, в депо, расположенном в Мурино. Руководство метрополитена срочно вызвало машинистов для перегонки составов на другую часть ветки. Счет шел на часы и минуты, поэтому обратились только к опытным машинистам, проживающим в северных районах — надо было прибыть на место очень быстро. 8 составов, выведенные из-за границы размыва, исправно возили пассажиров все эти 9 лет от «Проспекта Ветеранов» до «Лесной» и обратно.


Пока шла борьба с плывуном, поезда линии ходили только до станции «Площадь Ленина» и от «Академической» до «Девяткино». Теперь главной задачей стало восстановление движения от «Площади Ленина» до «Лесной» и от «Площади Мужества» до «Академической». Станция «Лесная» одно время была конечной и имела камеры съездов, которые затем были демонтированы. Теперь предстояло их восстановить. На станции «Площадь Мужества» предстояло, используя служебные помещения, пробить соединительный тоннель для оборота поездов. Оборот по станции «Площадь Мужества» открылся 26 декабря. Оборот по «Лесной» — 14 февраля следующего года. Между станциями «Лесная» и «Площадь Мужества» был пущен бесплатный автобус (N 80).

Сразу же после потери перегона начались дебаты о путях его восстановления. Был проведен конкурс на лучший способ восстановления линии. Выиграл конкурс, как ни странно, все тот же «Ленгипротранс», который уже дважды предлагал не лучшие технические решения по строительству этого перегона, приведшие к нынешней печальной ситуации. Теперь предложено провести новые тоннели в стороне и на 20 метров выше аварийных.


Из-за отсутствия у отечественных производителей проходческого оборудования, рассчитанного на работу в условиях высокого горного давления и проходку в сильно обводненных слабоустойчивых грунтах, и опыта проведения подобных работ был объявлен конкурс среди иностранных фирм на строительство двух перегонных тоннелей длиной около 800 метров каждый.

Специалисты «Ленметрогипротранса» подготовили ряд проектов по восстановлению аварийного участка, главным образом включавшие в себя строительство обходных тоннелей. Из предложенных вариантов ликвидации аварии был выбран проект строительства новых тоннелей с участием итальянской фирмы Impregilo NCC (гарантия дана на 20 лет, что не много, поскольку почти столько же продержался первый тоннель). Проходческий щит «Виктория» стал сооружать новую трассу примерно в 200 метрах в сторону от старой трассировки и на 20 метров выше.

При ликвидации «размыва» были трудности с финансированием. «Размыв» оказался инструментом политической борьбы, обещания по ликвидации проблемы давали все — от депутатов всех уровней до губернатора Петербурга (В. А. Яковлев). Новый губернатор (В. И. Матвиенко) назвала срок: конец июня 2004 года, и ликвидация последствий размыва была осуществлена. Однако следует заметить, что ко времени её вступления в должность губернатора большая часть работ по ликвидации размыва и восстановлению движения поездов метро была выполнена.


26 июня 2004 года, по новому перегону прошёл первый поезд с пассажирами. Вроде бы все, размыв ликвидирован, но случилась еще одна неприятность — в районе 23:00 поезд слишком сильно «скребанул» контактный рельс, в результате чего, около 50 метров контактного рельса было буквально вырвано с «корнем». Движение поездов вновь было приостановлено, но на этот раз лишь до утра.

Ликвидация «размыва» отняла значительные ресурсы федерального и городского бюджета и фактически затормозила развитие Петербургского метрополитена на несколько лет. По некоторым данным общая стоимость работ составила более 145 млн, половину из которых внес федеральный бюджет, вторую половину — город.

Новый тоннель называют «гусеницей»: он имеет резиновые сочленения и способен колебаться вместе с почвой.

Материал взят: Тут