Проходка трассы через "Размыв" в толще четвертичных отложений.
Интересно отметить, что ни одно из разумных предложений не вызвало существенной критики специалистов АО "Метрострой". Они были готовы выполнить любое задание - было бы финансовое обеспечение. И на эту уверенность "Метрострой" имел полное право - 20 лет тому назад они выполнили задачу проходки через "Размыв", хотя аналогов в мировой практике не имелось, а о супергорнопроходческих комплексах (тем более, зарубежных) в те годы никто даже не мечтал. Да и позднее метростроевцы успешно проходили участки, аналогичные "Размыву". Например, "более 500 метров по первому и второму пути перегона станций "Гражданский проспект" - "Девяткино" и около 200 метров по первому и второму пути на перегоне станций "Рыбацкое" - "Обухово" ("ПМ", N16 (1278) от 27.09.99). Мы могли бы назвать и другие. В этой связи вызывает удивление утверждение авторов одной из публикаций: "В связи с отсутствием в отечественной практике необходимого для данного случая проходческого оборудования и опыта строительства тоннелей с его применением в 1997 г. был проведен конкурс среди иностранных фирм на сооружение участка двух тоннелей длиной в среднем около 825 м каждый " ("ПМ" N23 (1263) от 20.01.99). Разве никто из них не являлся достаточно ответственным лицом, принимающим решения, в период проектирования и авторского сопровождения строительства тоннелей на участке "Размыв", коль скоро им неведомо, что в 240 м от нового строительства 20 лет тому назад наш, отечественный "Метрострой" успешно выполнил строительство тоннелей без участия инофирм и их проходческого оборудования? Разве им не известно, что гибель тех тоннелей не связана с возможностями и качеством отечественного строительства, а является откровенным упущением в те годы именно этой проектной организации, а также некомпетентной "Инструкции:", выпущенной другим институтом (неучет изменившихся инженерно-геологических условий вследствие прорыва грунта, "организованный водоотвод" и др., о чем мы упоминали в первом разделе)? Вроде, все же знают, судя по тому, что в этом же номере газеты правильно перечисляют фактические причины гибели тоннелей. Можно уверенно заявить, что Метрострой и на этот раз мог выполнить задачу тем более, что теперь именно у "Метростроя" накопился богатейший опыт строительства именно в таких условиях. Просто об "обыденном героизме" строителя у нас не принято много говорить. Была поставлена задача - и она была выполнена отечественными строителями. И именно благодаря строителям, были предотвращены более тяжкие последствия.
Вместе с тем, организации, сохранившие свой научный потенциал и чувство ответственности, постепенно обнаруживали новые и новые факторы, существование которых было крайне необходимо учитывать при решении проблемы восстановления движения на этом участке независимо от варианта проходки - по новой или старой трассе.
Анализ вышеуказанных направлений с учетом мнений, высказанных на научно-технической конференции по проблемам подземного строительства в г. Санкт-Петербурге (октябрь, 1996 г.), позволял сделать вывод о том, что проходка тоннелей в толще протерозойских глин (первое и второе направления) сопряжена с необходимостью учета следующих факторов:
зона "Размыва" - тектонически "живая" зона, она характеризуется длиннопериодными колебаниями (ВИРГ "РудГеофизика");
толща протерозойских глин под палеодолиной мала, снизу "подпирает" Гдовский водоносный горизонт, который может быть встречен при проходке под "Размывом", отмечен подъем горизонтов подземных вод - на 0,5 ... 1,0 м в год (Геологический Северо-западный Центр, г. Санкт-Петербург);
глины в зонах разломов пропускают воду (проф. Прудников);
в затопленных тоннелях не завершился процесс разрушения, о чем свидетельствуют данные спектросейсморазведки, (НПФ "Геофизприбор"), а, следовательно, возможно продолжение осадки дневной поверхности над зоной "Размыва";
на участке "ст. Девяткино - ст. Финляндский вокзал" сформировался водоток с перепадом D H=(40м на10 км) - (ЛенГипроИнжПроект), что может впоследствии привести к разуплотнению грунта зоны "Размыв" на контакте "тоннель - грунт".
О необходимости исследования многих из этих факторов мы предупредили руководство метрополитена еще в январе 1996 года на основании результатов, полученных в 1995 году. Тогда на рассмотрение начальника ДСМ были направлены проект Программы работ по ликвидации последствий аварии и несколько проектов хоздоговоров на проведение комплексных обследований различных участков и сооружений метрополитена, три из которых касались темы "Размыва". Со ссылкой на трудности финансового обеспечения работ в открытии договорных отношений нам было отказано.
В частности, из-за отказа ДСМ принять наши предложения об изменении технологии отсечения затопленного участка от действующих линий и из-за "прозрачной" физики продолжающегося процесса разрушения тоннелей следовало ожидать развитие "неприятностей" как в сторону ст. "Лесная", так и от ст. "Площадь Мужества" в сторону ст. "Девяткино". Эти "неприятности" действительно обнаружились (см. предыдущий раздел) и постепенно проявляются до настоящего времени. Поскольку ДСМ отказалась от проведения обследования тоннелей, мы, понимая возможные последствия процесса, в том же 1996 году также официально предложили создать "полигон" системы долговременного контроля (мониторинга) на участке между ст. "Лесная" и затвором. Предложение поддержали Главный инженер метрополитена Фирсов Н.Н. и Служба тоннельных сооружений. Однако, работы так и не начались из-за отказа ДСМ в заключении соответствующего договора. Более того, даже после объявления информации "ЛенГипроИнжПроект" о наличии сформировавшегося подтоннельного водотока, меры так и не были приняты. Постепенно "пробки" у ст. "Площадь Мужества" и "Лесная" выросли от первых "метров" на многие десятки метров, но процесс как развивался, так и продолжает развиваться. Пришлось ликвидировать станцию перекачки, похоже настало время для ликвидации ее преемницы... Время уходит, в ближайшие годы можно ожидать проявления новых последствий: новых протечек, раскрытия швов и др... Стоимость ремонтных работ уже многократно превысила стоимость обследования, которое требовалось провести в те годы. Кстати, перед ремонтными работами все равно потребуется проведение нового технического диагностирования тоннелей.
Другой пример. В соответствии с одним из проектов договоров нами предлагалось устройство системы стереофотограмметрического контроля за движением сооружений предприятия на поверхности земли по трассе тоннеля. Особенность этого контроля состояла в том, что результаты наблюдений на поверхности земли могли быть увязаны со специальными измерениями в околотоннельном пространстве, что не делается при стандартных геодезическом контроле (о недостатках стандартного подхода и их последствиях - см. предыдущий раздел). Еще в 1996 году можно было бы полностью отследить процесс изменения технического состояния зданий и, вполне возможно (остается говорить только так, поскольку теперь время упущено), разработать меры по их сохранению. Предложение поддержала Служба тоннельных сооружений. Однако, работы так и не начались из-за отказа ДСМ в заключении соответствующего договора. Выводы НПФ "Геофизприбор" о продолжающемся процессе движения тоннелей дополнительно подтвердили наши гипотезы. Теперь даже по данным стандартной геодезии можно увидеть рост осадок поверхности во все последующие годы. Правда, время было упущено, и стоимость ремонтно-восстановительных работ в несколько раз возросла. Сегодня, вероятно, часть производственных зданий уже подлежит разборке. ДСМ сэкономила на стоимости обследования, город потерял недвижимость на сумму в сотни раз большую.
Но вернемся к анализу предложений. Помимо вышеперечисленных трудностей, первое и второе направления связаны с решениями достаточно дорогостоящих и технически сложных проблем:
· создания дополнительных станций примыкания к действующим, с существенным возрастанием длины перегона и, как следствие, эксплуатационных расходов,
· необходимости проведения большого объема геологических изысканий для обоснованного выбора обходной трассы с учетом неопределенности ожидаемых горно-геологических условий.
По третьему направлению - проходка трассы через "Размыв" в толще четвертичных отложений - на конференции предлагалось реализовать один из трех вариантов:
проходка по морене (в четвертичных отложениях);
проходка по новой трассе в одном горизонте с прежней трассой в обход зоны разуплотнения грунта;
восстановление существующих (аварийных) тоннелей.
По нашему мнению, никаких принципиальных противопоказаний против устройства перегонных тоннелей на участке "Размыв" в толще четвертичных отложений нет и не существовало, если при проходке удовлетворить следующим требованиям:
обеспечить восприятие нагрузки от вышележащей толщи грунтового массива;
обеспечить несущую способность и эксплуатационную пригодность тоннеля при разуплотнениях (в том числе локальных) грунтового массива вследствие неблагоприятных техногенных или других факторов;
конструктивное решение перегона должно исключить дальнейший рост осадок (мульды) дневной поверхности в зоне "Размыва";
конструктивное решение перегона должно обеспечивать сохранение эксплуатационной пригодности тоннелей при возможных (хотя и маловероятных) тектонических проявлениях в зоне "Размыва".
Рассматриваемые ниже технические предложения, направленные Конкурсной комиссии, были основаны на одном общем принципе: наиболее рациональным способом выполнения вышеуказанных требований является передача через вертикальные опоры действующих на тоннель вертикальных нагрузок от вышерасположенного грунтового массива на плотные трещиноватые глины, залегающие в донной части палеодолины. Данный принцип было, да и теперь необходимо соблюдать при устройстве перегонных тоннелей в любом горизонте четвертичных отложений (то есть для всех трех вариантов проходки участка "Размыв").
Вместе с тем, исходя из технологических требований к максимальным уклонам путей перегона, нами предлагалось осуществить устройство вновь создаваемого тоннеля в том же уровне, что и существующий (довод в пользу второго и третьего вариантов). Существенным доводом в пользу проходки по трассе аварийных тоннелей (третий вариант), помимо технологических требований с учетом стоимостных показателей, является предотвращение дальнейшего развития просадок (мульды) на дневной поверхности грунта.