Результаты исследований причин аварий тоннелей метро на участке Размыв Ленинградского (Санкт-Петербургского) метополитена между станциями Лесная и Площадь Мужества

Аварии при строительстве (1974 г.) и эксплуатации (1995 г) перегонных тоннелей метро на участке "Размыв" между станциями «Лесная» и «Площадь Мужества» в Санкт-Петербурге (до 1991 г. в Ленинграде) стали одними из крупнейших в мировой практике метрострения. Однако до сих пор полной ясности с причинами авариий и была ли возможность их избежать нет. Открытым остался вопрос была ли связь между аварией при проходке в 1974 г. и затоплением тоннелей в 1995 г. или тоннели исчерпали срок эксплуатации в сложных геологических усдовиях из-за конструктивных особенностей? Нерешенным вопросом является и возможность гражданского строительства на участке погребенных тоннелей из-за риска осадок зданий. Объективное понимание причин затопления тоннелей необходимо и для оценки рисков эксплуатации новых тоннелей, проложенных через зону "Размыва" в 2002 - 2004 гг.

Книга с системным анализом причин аварии на участке Размыв будет 3-й в серии технических детективов. В 2018 г . в издательстве "Политехника" вышла моя 1-я книга "История грунтоцементной плиты второй сцены Мариинского театра" с анализом проблем и хода строительства подземной части здания Второй сцены Мариинского театра в Санкт-Петербурге, в том числе, с ответом на вопрос, почему не было построено здание театра по проекту Доминика Перро. В 2019 г . вышла 2-я книга "Последний путь подземного рудника «Мир»: Исследование причин катастрофы 4 августа 2017 г." в которой на основе фактического материала и проектных решений исследованы причины прорыва водо-грязе-каменной массы из карьера и последующего затопления рудника "Мир" грунтовыми водами.

В новой книге на основе архивных документов (переписки Ленметростроя с Главтоннельметростроем и Министерством транспортного строительства СССР, материалов заседаний партбюро строительно-монтажных управлений №9 и №15, технических отчетов 1974-1975 гг. по межскважинному акустическому просвечиванию замороженных грунтов в зоне прорыва плывуна и др) будут исследованы причины затопления тоннелей на участке "Размыв".

ГЛАВА 1. ДО НАЧАЛА СТРОИТЕЛЬСТВА

1. Исторический очерк о Ленинградского метростроении

Строительство Ленинградского метрополитена, в первую очередь, решало военно-оборонительные задачи....В подземном пространстве размещались "спецсооружения" (заглубленный командный пункт, массовые бомбо- и газовые убежища для населения......).... Проект строительства 1-й очереди Ленинградского метрополитена (рис.) в 1936 — 1940 гг. разработала Центральная проектная контора «Метропроект» (г.Москва)............

2. Рождение плана строительства IV участка Кировско-Выборгской линии

Путь крупного городского транспортного проекта в государственный план начинался с обоснования местными органами (Ленгорисполком ....... Район Гражданки был самым густоначеленным и удаленным от станций метро.......

3. Геологические и гидрогеологичческие условия строительства

Для ввода читателя в проблемы проектирования, строительства и эксплуатации перегонных тоннелей на участке "Размыв" рассмотрены геологические и гидрогеологический условия строительства Ленинградского метрополитена...... Для сохранения принципа истоизма при анализе проектных решений Ленметропроекта.....

ГЛАВА 2. ПРОЕКТ IV УЧАСТКА КИРОВСКО-ВЫБОРГСКОЙ ЛИНИИ

2.1. Ленметропроект

Проект IV участка разработал «Ленметропроект»..........Год создания - 1946.....Численность работающих 265 чел....Руководство в 1967 - 1969 гг -начальник С. И. Казанцев, главный инженер В. И. Медейко....... Ленметропроект выполнил весь комплекс проектно-изыскательских работ: ....... и разработал рабочую документацию для ликвидации аварии на участке «Размыв» 8 апреля 1974 г..... Главный инженер проекта В. Н. Лукьянов.

2.2. Производственный процесс (проектирование)

Оборудование для проектирования конца 1960-х начала 1970-х годов: стол, кульман.....Размножение чертежей на светокопировальных ......

средства малой механизации вычислений .....Согласование чертежей между смежными отделами проводили на ватманах.....

Приказом назначался главный инженер проекта (ГИП)......Для рассмотрения ответственных решений действовал технический совет ........

2.3. Инженерно-геологические изыскания 1967-1968 гг.

Большинство перегонных тоннелей Санкт-Петербургского метро глубокого заложения (30 – 80 м) , . Но и при глубоком заложении, трассы тоннелей могут пересекать погребенные долины древних размывов, заполненных водонасыщенными и текучими грунтами. В районе площади Мужества тоннели пересекает погребенную долину древнего русла реки Нева, врезанную в толщу коренных глин . Длина участка погребенной долины по трассе тоннелей около 450 м. ......

2.4. Варианты проектного задания и ход проектирования

Техническое задание на проектирование IV участка Кировско-Выюоргской линии Ленметропроект получил из ГАПУ Ленгорисполкома вфеврале.....

2.5. Проектные решения по IV участку

IV участок от станции "Площадь Ленина" (Финляндский вокзал).до станции «Академическая».....5 станций глубокого заложения: «Выборгская» (67 м), «Лесная» (64 м), «Площадь Мужества» (67 м), «Политехническая» (65) и «Академическая» (64 м), соединенные перегонными тоннелями. Станции "Площадь Мужества", "Политехническая" - односводчатые с островной платформой; "Выборгская", "Лесная", "Академическая" - колонного типа с обделкой из железобетонных тюбингов и системой металлоконструкций:. Глубина заложения станциий: "Площадь Ленина" - 67 м, Выход со станции на поверхность - по эскалаторному тоннелю (наклонному ходу). Вентиляция тоннелей - естественная и принудительная через вентиляционные стволы..........

........ Технология проходки тоннелей по коренным глинам. Диаметр тоннеля в проходке 5,6 м. ............ проходческие комбайны (щиты)..... Механизированный щит Ленинградского типа и тоннельный комбайн КТ-1-5,6 (Ясиноватский машиностроительный завод)..... Щит отталкивается гидравлическими домкратами от установленной обделки и подает вращающийся рабочий орган на забой. Фрезы (щарошки) рабочего органа разрушают забой. Разрушенная на забое горная порода попадает на конвеер щита и, далее, нагружается в вагонетки. Вагонетки откатываются по рельсам электровозом. После проходки 1 м между обоймой щита и установенной крепью собирается новое кольцо из тюбингов. Типы обделки тоннелей при щитовой проходке: бетонные тюбинги обычного типа, обделка, обжатая в горную породу, с узлами разжатия на горизонтальном диаметре или лотке.

Рис. Трасса IV участка Кировско-Выборгской линии Ленинградского метрополитена в плане

2.6. Проектные решения по участку "Размыв": трасса, технология проходки и крпеления тоннелей

Глубокое залжение..,....Диаметр тоннеля 6 м.....Расположение тоннелей в одной плоскости (один над другим).............. Технология проходкии тоннелей в зоне погребенной долины древнего русла реки Нева - спецспособ (предварительное искусственное замораживание грунтов охлажденным рассолом с температурой -10 - -20 ^оС). ......ручная разработка забоя отбойными молотками и монтажом обделки тюбингоукладчиком (эректором с электроприводом).....Разработка забоя начиналась сверху на глубину 0,75 - 0,85 м (вдоль оси тоннеля) с установкой деревянного крепления кровли (доски с глиньями). По мере разработки забоя устанавливалась деревяная затяжка с упором на горизонтально установленные трубы. Обделка тоннелей: чугунные тюбинки с болтовым креплением, внутренняя железобетонная обойма с облицовкой стальным листом толщиной 8 мм.................

Рис. Профиль трассы на участке "Размыв"

2.7. События лета 1972 г.

В конце 1971 г СМУ9 приступило к бурению замораживающих скважин по трассе правого тоннеля на территории завода Красный октябрь......

ГЛАВА 3. СТРОИТЕЛЬСТВО И АВАРИЯ 8 апреля 1974 г. НА УЧАСТКЕ "РАЗМЫВ"

Рис. Трасса IV участка Кировско-Выборгской линиии метро Ленинграда перегона Лесная-Площадь Мужестава

3.1. Организация и участники строительства:

В 1971 г. началось строительство продолжения Кировско-Выборгской линии метро Ленинграда на север в районы массового жилищного строительства.

Главное управление по строительству тоннелей и метрополитенов (Главтоннельметрострой) Министерства транспортного строительства СССР

Управление Ленметростроя (Ленметрострой) - (начальник Ленметростроя В.М.Капустин)

Проектные организации: Институт «Ленметропроект» (Ленинградский филиал института «Метрогипротранс», г.Москва) (начальник В.И.Медейко, главный инженер И. Сахиниди).

Строительные организации Ленметростроя: СМУ 9 (Начальник М. Синичкин, главный инженер В.И.Хрящев, главный маркшейдер М. Васильев) - бурение скважин, искусственное замораживание грунтов и др., СМУ 11, СМУ 13, СМУ 15, СМУ 17, Тоннельный отряд №3 - строительные и горнопроходческие работы, СМУ 19 - строительные работы

.Предприятия обеспечения строительства и вспомогательные службы: КЭПРО (начальник Н.М.Филиппов) - монтаж и ремонт механизированных щитов, тюбингоукладчиков и др.)Метроснаб, Кузнечно-механический завод, завод ЖБКиД Ленметростроя (изготовление тюбингов и товарного бетона, главный инженер В.Гуляев), АТК (Авто-транспортная контора Ленметростроя, начальник К.В.Пыжов, вывоз грунта и доставка грузов автотранспортом) и др.

Научные организации: Всесоюзный институт техники разведки (ВИТР) Министерства геологии СССР (директор Г.К.Волосюк, зам.директора А.Ф.Фокин) - исследование состояния замороженных грунтов методом межскважинного акустического просвечивания (МАП). Институт прикладной химии (ГИПХ) - проект термометрической системы для замораживания жидким азотом (теромопары + самопишущие логометры?), расчеты и контроль режимов замораживания на ЭВМ.

Научно-исследовательский институ химического машиностроения (НИИХИММАШ) - проект замораживающей сети жидким азотом.

Ленинградский институт холодильной промышленности - расчеты замораживания грунтов жидким азотом..

Ленинградская научно-исследовательская лаборатория ЦНИИС (ЛенНИЛ ЦНИИС) - наблюдения за работой конструкций станций обделки, обжатой в горную породу, - измерение напряжений и деформаций с помощью динамометрических блоков и др.

Ленинградский институт железнодорожного транспорта (ЛИИЖТ, кафедры тоннелей, строительных материалов) - испытание конструкций, подбор высокопрочного водонепроницаемого бетона для внутренней обоймы, повышающей прочность тоннеля, в зоне искусственно замороженных грунтов .......

Заинтересованные организации: Ленинградский метрополитен (Начальник Аверкиев, главный инженер В.Елсуков)..........................

3.2. Проходка перегонных тоннелей

Хронология событий

...............................................

1974 г. Проходка перегонных тоннелей между станциями "Лесная" и "Площадь Мужества". 8 апреля 1974 г. произошла авария с прорывом текучих грунтов в тоннели.

Устройство ледогрунтовой перемычки. Подготовка проходки зоны "Размыва" со стороны площади Мужества (СМУ 17). Строительство новых замораживающих станций (СМУ 15 и СМУ 9).........

1975 г. 31 мая 1975 г. открыто движение на участке метро между станциями «Площадь Ленина» и «Лесная»; 31 декабря 1975г. - между станциями "Лесная" - "Площадь Мужества" - "Политехническая" -"Академическая".

Технология искусственного замораживания грунтов охлажденным рассолом 1974 г.

Рис. Машинист аммиачных холодильных установок Е. С. Мишаченко в холодильной станции №7 на участке "Размыв"в 1974 г (фото Евгения Мишаченко)

Авария при проходке тоннелей 1974 г.

8 апреля 1974 г. при проходке нижнего тоннеля произошел аварийный прорыв плывуна в выработку. По воспоминаниям участников событий при выполнении опережающего бурения из забоя в массив замороженного грунта из скважины началось поступление водо-грунтовых масс.

Во избежание затопления метро были закрыты аварийные затворы у станции “Лесная”. Для прекращения осадок поверхности земли тоннели были принудительно затоплены водой из водопровода. Авария была ликвидирована путем восстановления сети рассольного замораживания и дополнительным низкотемпературным замораживанием грунтов жидким азотом (температура -196 ^оС) на участке "Азотная перемычка".

1.8. Межскважинное акустическое просвечивание грунтов на участке "Размыв" при ликвидации аварии 1974 - 1975 гг.

В мае 1974 г. Управление Ленметростроя обратилось во Всесоюзный научно-исследовательский инстиут методики и техники разведки (ВИТР) (директор Г.К.Волосюк, зам.директора А.Ф.Фокин) с просьбой оказать помощь при ликвидации последствий аварии на участке Кировско-Выборгской линии Ленинградского метрополитена (участок "Размыв").

Поставленная задача определения размеров зоны плывуна, вклинившегося в ледогрунтовый массив на участке в районе площади Мужества, была успешно решена учеными и инженерами ВИТР методом межскважинного акустического просвечивания (МАП) аппаратурой МАП-1. Состав группы выполнявшей МАП: Андреев О.С. (старший научный сотрудник, руководитель группы), Стрыгин Д.М. (старший инженер, инженер-оператор), Рудакова Н.П. (старший инженер, инженер интерпретатор), Терентьев Е.М. (механик, техник оператор), Белякова Л.С. (механик, техник интерпретатор), Авласенков Г.А. (ведущий конструктор, инженер оператор), Тарасов А.В. (механик).

С работ по ликвидации аварии между станциями «Лесная» и «Площадь Мужества» началось внедрение метода межскважинного акустического просвечивания (МАП) в практику строительства шахтных стволов и наклонных ходов г. Ленинграда. Метод МАП позволял получить информацию о состоянии подземного пространства, которую невозможно получить с поверхности земли другими геофизическим методами. Применение метода МАП в дальнейшем позволило избежать ряд авариий на крупных объектах строительства канализационных коллекторах и метро в Ленинграде (Санкт-Петербурге). Отсутствие метода МАП в системе геомониторинга, по мнению автора, стало одной из причин аварии 1995 г. при эксплуатации тоннелей между станциями «Лесная» и «Площадь Мужества» и аварии на подземном руднике "Мир" 4 августа 2017г.

а б в

Рис. . Участники ликвидации аварии на участке "Размыв" в 1974 - 1975 гг. и аппаратура МАП-1

а) Беляева Л.С., Андреев О.С., Рудакова Н.П. (1970-е); б - Стрыгин Д.Н. в подземной горной выработке с аппаратурой МАП (1970-е, Дальний Восток); в - аппаратура межскважинного акустического просвечивании МАП-1 (1972 г.),

Андреев Олег Серафимович высококлассный инженер-электромеханик. Упор делал на практику и надежную эксплуатацию аппаратуры в полевых условиях. Виртуозно осуществлял сборку скважинных приборов. Автор с благодарностью вспоминает, как Олег Серафимович учил его пайке и разделке высоковольтных разъемов, сборке пьезокерамических датчиков и др..

Стрыгин Дмитрий Николаевич - опытный специалист-электронщик, разработчик электронных схем и исследователь. В 1987 г. Дмитрий Николаевич, уже болея, заменил в домашних условиях сгоревший входной каскад усилителя анализатора спектра, который автор привез в рюкзаке с полевых работ на г.Северный Лявочорр (Хибины). Автор сжег анализатор спектра в ночную смену, когда без разрешения начальника партии Б.Б.Шатрова упражнялся с подачей сигнала от вибродатчика, установленного на сальнике вертлюге буровой установки. Неработающий прибор поставил под угрозу выполнение полевых работ по исследованию акустических явлений в призабойной зоне бурящихся скважин. С прибором в рюкзаке автор отбыл на поезде в Ленинград. Это была трагедия молодого специалиста. Думаю, Дмитрий Николаевич почувствовал переживания молодого человека при встрече и радость при получении отремонтированного прибора.

Рудакова Нина Петровна дочь Героя Советского Союза, командира авиаполка истребителей Балтийского флота П.Кондратьева занималась обработкой данных измерений и была яркой женщиной с живым умом. Панкратов Евгений Михайлович - ведущий конструктор, уравновешенный человек, отличался тщательной проработкой конструкции скважинных приборов и наземных блоков. Беляева Любовь Степановна - грамотный инженер и очень добрый человек, выполняла чертежные работы, монтажные работы и изготовление печатных плат.

Результаты исследований

С мая 1974 г. по декабрь 1975 г. контроль состояния ледогрунтового массива методом МАП был проведен на всей зоне «Размыва» в интервале глубин 50—85 м, а после замораживания жидким азотом и на участке «Азотная перемычка» на ПК182+57,0 - ПК182+79,7. В процессе исследований были установлены скорости распространения упругой волны в естественных и замороженных грунтах, что стало основой для принятия решения о начале проходческих работ на участке «Размыв» после замораживания и последующего многолетнего использования методики контроля сплошности ледогрунтовых ограждений в Лениграде (Санкт-Петербурге).

а б

Рис. Схема прозвучивания ледогрунтового массива участка Размыв в 1974г. (а) и распределение плывуна по однгому из сечений в контуре ледогрунтового массива (б)

На методические рекомендации по контролю сплошности ледогрунтового массива методом межскважинного акустического просвечивания (МАП) был получен положительный отзыв начальника отдела организации и механизации работ Ленметропроекта Н.И.Кулагина и начальника технического отдела Лейбман Я.Д. (1977)

Ликвидация аварии в 1975 г.

[СМУ9] "Нависла опасность и над замораживающей системой: при нарушении ее целостности хладоноситель – раствор хлористого кальция – мог уйти в грунт, и тогда дальнейшее замораживание грунта на этом участке стало бы невозможным. Угрозу представлял и аммиак, сотни кубометров которого циркулировали в холодильных
агрегатах: если он вырвется наружу – возможен взрыв. В такой непростой ситуации проявили мужество дежурившие на замораживающих станциях ветераны Строительства №9, машинисты И.Я. Лаврентьев и Н.И. Амосов. Они обеспечили срочную откачку «рассола» из-под земли и вместе с коллегами сделали все возможное, чтобы не прогремел взрыв. Бригады бурильщиков СМУ9 О.Е. Веселова и А.И. Романцева пробурили около сотни новых скважин и почти столько же восстановили. При использовавшемся способе замораживания грунта на это ушло бы не менее трех месяцев – срок невозможно большой. Тогда впервые в практике ленинградского метростроения было принято решения использовать для этих целей жидкий азот. Результат эксперимента на аварийном участке подтвердил целесообразность
применения жидкого азота".

Ликвидация аварии была произведена способом замораживания жидким азотом. На аварийном участке с поверхности были пробурены скважины для слива жидкого азота. Температура жидкого азота равнялась -196 ^оС, что позволяло увеличить скорость нарастания и диаметр ледогрунтового цилиндра.

Причины аварии 8 апреля 1974 г. :...........

Эксплуатация тоннелей 1975 - 1995 гг. И АВАРИЯ 1995 г.

Эксплуатация тоннелей

Проблемы при эксплуатации тоннелей были связаны с поступлением грунтовых вод через стыки между тюбингами (трещины в обделке ). Опасность заключалась в наличии в грунтовых водах твердых частиц (песка), что приводило к разуплотнению грунтов за обделкой тоннелей, а также затрудняло откачку и уборку тоннеля для движения поездов.

Рис. Обделка тоннелей на аварийном участке между санциями Лесаня и Площадь Мужества

1 - кольцо диаметром 6 м из чугунных тюбингов с болтовым креплением; 2 - железобетонный массив; 3 - сварной стальной лист толщиной 8 мм, закрепленный анкерами к железобетону; 4 - бетонное основание рельсового пути.

2.2 Состояние тоннелей перед аварией

Вид тоннелей в 1994 (95) г. (фото с сайта http://ndt.spb.ru)

2.2 Авария 1995 г.

В декабре 1995 г. участки тоннелей между станциями “Лесная” и “Площадь Мужества” были отделены от остального метро бетонными перемычками и принудительно затоплены водой

Для перевозки людей на поверхности сначала был запущен автобусный маршрут №100 между станциями Площадь Ленина и Площадь Мужества и железнодорожной станцией Ручьи. После открытия участка метро Площадь Ленина - Лесная на поверхности между станциями Лесная и Площадь Мужества был запущен автобусный маршрут №80. Несмотря на короткий интервал, по воспоминаяниям автора, в автобусах №80 в часы пик была тесно.

В 2002 - 2004 гг. сообщение по Кировско-Выборгской линии метрополитена восстановлено путем проходки через зону "Размыв" новых обходных тоннелей.

В настоящее время погребенные тоннели брошены и живут своей жизнью в подземном пространстве.

Причины аварии и затопления тоннелей в 1995 г.:

Причины затопления тоннелей: отсутствие технической возможности прекратить поступление водо-грунтовых масс внутрь тоннелей, риск одномоментного локального разрушения обделки тоннелей, затопления северного участка Кировско-Выборгской линии метро и гибели людей.

3. ПРОХОДКА НОВЫХ ОБХОДНЫХ ТОННЕЛЕЙ ЩИТОМ "ВИКТОРИЯ"

Заказчик строительства: Санкт-Петербург. Губернаторы Санкт-Петербург В.А.Яковлев (02.06.1996 - 06.2003), В.И.Матвеенко (05.10.2003 - 22.08.2011), вице губернатор Ю.Антонов, вице-губернатор, отвечающий за вопросы капитального строительства А.И.Вахмистров (2000 - 2010 гг.),

Генеральный подрядчик: ОАО «Метрострой» (генеральный директор В.Н.Александров, главный инженер Ю.А.Филонов) ,

Субподрядчик на проходку тоннелей: совместное итало-шведское предприятие (СП) Impregilo/NCC (Impregilo (Italy) - NCC (Sweden) JV (joint venture))

В 1997 году СП Impregilo/NCC выйграло тендер на проведение работ по восстановлению сквозного движения между станциями Лесная и Площадь Мужества.

Новые тоннели должны были быть пройдены с помощью проходческого щита. В том же году ОАО «Метрострой» заключил договор с концерном Impregilo/NCC на проходку двух тоннелей. Детали щита стали поступать в Санкт- Петербург в конце 1999 г. Фактически, из-за задержки с финансированием и организационных проблем, к проходке тоннелей приступили в начале февраля 2002 г. Проходка двух тонелей происходила в 2002 - 2003 гг.

Заказ Санкт-Петербурга на производство сегментов (железобетонных блоков) для обделки тоннелей в 1999 г. (?) получило ЗАО "Метробетон" (Санкт-Петербург, генеральный директор Кондратенко В.В.). Закуплена и смонтирована технологическая линия. Формы и технологию для изготовления сегментов обделки тоннелей поставило СП Impregilo/NCC.

Характеристики тоннелей горнопроходческого оборудования

Число тоннелей - 2. Тип тоннеля - однопутный, диаметр 7,4 м, длина 790 м, сечение - 69,5 м², тип обделки - сегментная, тип кольца - универсальный, толщина блоков обделки 0,4 м, число сегментов в кольце обделки 5+1, длина кольца 1,4 м.

Тоннелепроходческий механизированный комплекс (ТПМК). Модель щита PDS 740-OS/RM. Производитель Voest-Alpine Bergtechnik GesmbH. Год изготовления 1993 г. Тип щита Polyshield (щит). Щит получил название "Виктория". Диаметр режущей головки 7,385 м, мощность привода 320 кВт, осевой усилие подачи - 60000 кН, крутящий момент 5500 кНм

Осложнения при проходке: износ породоразрушающих элементов режущего органа (остановка щита для замены), кратковременная потеря направления при проходке первого тоннеля, осложнения с подачей бентонитового раствора к забою с наземного растворного комплекса

Исследование состояния затюбингового пространства и обделки новых тоннелей

Рис.1. Фото на щите "Виктория" в конце первого перегонного тоннеля у "Площади Мужества"

Работы по определению состояния затюбингового пространства методом акустическом зондировании в новых тоннелях №1 и №2 между станциями "Лесная" и "Площадь Мужества" проходили в период апрель – октябрь 2003г. В целом работа нелегкой из-за необходимости вписывания в производственный цикл и транспортировки, в то время, громоздкой и тяжелой аппаратуры. Кроме тяжелого генератора импульсов тока в качестве регистрирующего устройства мы таскали с собой в тоннель бытовой компьютер с трубочным монитором. Портативные компьютеры уже были, но купить их было не на что. Интересно, что бытовой персональный компьютер в условиях повышенной влажности ни разу не отказал.

Плохо одетые люди с грязными коробками, которые постоянно что-то перетаскивали вниз в тоннель и обратно наверх, вызывали подозрение. И однажды на стволе 213 нас построили и обыскали бдительные работники метростроя (СМУ-11) под руководством Александра Анатольевича Сотникова. Но ничего не нашли и отпустили.

На каждом объекте создаются моменты, от которых зависит дальнейший ход событий. Иногда аппаратуру не поднимали на поверхность и оставляли в камере ствола. Однажды камеру стало подтапливать и если бы не работниками метростроя, которые подняли аппаратуру на верхний стеллаж, дальнейших работ бы не было. Автор, к сожлению, не помнит их имена, но до сих пор испытывает к ним глубокую признательность.

В один из дней в июле автор наблюдал интересное физическое явление, когда весь тоннель был заполнен туманом. Видимость составляла первые метры. По-видимому, туман возник при вентиляции тоннеля теплым влажным воздухом (в то время на поверхности шли дожди).

Сквозное движение по Кировско-Выборгской линии Санкт-Петербургского метрополитена по обходным тоннелям было открыто 26 июня 2004 г. На открытии линии присутствовал Президент РФ В.В.Путин.

4. ОПЫТНЫЕ РАБОТЫ ПО КОНСЕРВАЦИИ ТОННЕЛЕЙ И УКРЕПЛЕНИЮ ГРУНТОВ В ЗОНЕ "РАЗМЫВА" 2012-13 гг.

4.1 Работы ООО "Геодиагностика" по исследованию состояния тоннелей и укрепленных грунтов в 2012-13 гг.

а) Определение положения погребенных тоннелей и состояния вмещающих грунтов в 2012 г.

а б в

Рис. . Участок “Размыв” при определении ООО "Геодиагностика" положения погребенных тоннелей и состояния грунтов методом межскважинного акустического просвечивания 16 - 21.08.2012

а - Архипов А.Г., б - Гулецкий Н.Н.; в - спуск приемника упругих вол в наблюдательную скважину

Цель работы - определение положения (глубины) залегания погребенных тоннелей и состояния вмещающих естественных грунтов.

Объект исследования - погребенные тоннели и естественные грунты на участке "Размыв" между станциями метро “Лесная” и “Площадь Мужества”.

Работы выполнялись ООО "Геодиагностика" по договору №6/2012 от 26.07.2012г. "Сейсмоакустические исследования естественных и укрепленных грунтов в зоне затопленных тоннелей от станции “Лесная” до станции “Площадь Мужества”” с ГУП “Ленгипроинжпроект”.

Субподрядчик ООО "Геодиагностика". Исполнители: Архипов А.Г. (руководитель работ), Гулецкий Н.Н. (главный инженер), Ивашев В.К. (ведущий научный сотрудник).

Метод геофизических (акустических) исследований – межскважинное акустическое просвечивание (прозвучивание) МАП.

Аппаратура: аппаратурный комплекс импульсного акустического просвечивания и зондирования АПЗ-1 (разработчик ООО”Геодиагностика”, Россия). Сертификат калибровки средства измерения №2520-106/ЭУ-2012 от 22.03.2012.

Для проведения акустического просвечивания использованы четыре наблюдательные скважины, расположенные по обе стороны от трассы затопленных тоннелей. Интервал исследований по глубине 0- 90 м. Подготовка и заполнение водой наблюдательных скважин выполнены ООО “СУ-299” .

а б в

Рис. Схемы и результаты межскважинного акустического просвечивания подземного пространства с погребенными тоннелями в районе площади Мужества

а - схема прозвучивания в плане; б - схема прозвучивания в вертикальной плоскости; в - зависимости скорости упругой волны от глубины между скважинами №2/5151 - №3/5152 и №2/5151 - №5/5154 в вертикальных плоскостях, пересекающей (1) и параллельной (2) затопленным тоннелям

- направления лучей акустического просвечивания; 2/5151 – номера скважин

Мониторинг зоны "Размыва"

После ознакомления с отчетами по мониторингу начала 2000-х годов, автор, заметил, что "Размыв" стал, в некотором роде, "полем чудес" для организаций и методов, результаты которых не могут быть подтверждены при проходке. С удовлетворением автор отмечает, что использованная ООО "Геодиагносттика" аппаратура и методика прозвучивания на прямых проходящих продольных волнах обеспечила погрешность определения глубины залегания тоннелей +0,5 м (проверено бурением в 2013г.). А, ранее выполнявшая на участке "Размыв" в тех же скважинах сейсмоакустическое прозвучивание организация не смогла обнаружить погребенные тоннели. Причинами неуспеха конкурирующей организации, по мнению автора, стали недостаточная чувствительность скважинного приемника упругих волн и использованная методика прозвучивания на поперечных упругих волнах. Из просмотренного автором отчета следует, что конкуренты не смогли выделить на записях первое вступление продольной упругой волны и от безысходности стали работать на хорошо выделяемых поперечных волнах. Но в слоистом разрезе прозвучивание на поперечных упругих волнах сопровождается интерференционным искажением записей и высокой погрешностью выделения первого вступления. Как следствие, неконтролируемой становится погрешность измерения и скорости распространения поперечной упругой волны. В результате, конкурирующие ученые, призналась. что не могут выделить продольную упругую волну и, по мнению автора, погрязли в спекулятивных выводах о состоянии грунтов участка "Размыв".

Автор неоднократно выполнял исследования грунтов и состояния подземных ограждений шахт и тоннелей в районе площади Мужества методом межскважинного акустического просвечивания (МАП):

а) В 2001-2005 гг. выполнен контроль сплошности подземных ограждений ствола шахты метро №214бис (ул.Карбышева) и стволов №№1, 4, 5, 5.1, 5.2, 7. дублера канализационного коллектора в районе площади Мужества, строительство которого сопровождалось небывалым числом авариий.

б) В 2003 г. на проходческом щите “Виктория” выполнены исследования затюбингового пространства новых обходных тоннелей №1 и №2, пройденных между станциями “Лесная” и “Площадь Мужества".

в) В 2012 г. ООО «Геодиагностика», которым руководит автор, по заказу ГУП "Ленгипроинжпроект" на ПК183 определяло положение погребенных тоннелей, исследовало массив горных пород и контролировало качество закрепления грунтов на опытном участке.

г) В 2013 г. ООО «Геодиагностика» по заказу ООО "СТИС" исследовало внутреннее пространство верхнего погребенного тоннеля через две пробуренные скважины.

б) Контроль сплошности и прочности укрепительной цементации в 2012 г.

а б в

Рис. . Участок “Размыв” при контроле сплошности и прочности укрепительной цементации 30.12.2012

а - общий вид опытного участка (на заднем плане, слево от буровой установки видно здание НПО "Аврора", поврежденное при аварии 1974 г.; б - спуск приемника упругих вол в наблюдательную скважину; в - насос высокого давления комплекса струйной цементации ООО "СТИС"

Результаты определения сплошности, прочности материала и глубины струйной цементации:

...........................................................................................................

в) Исследование внутреннего пространства верхнего погребенного тоннеля на участке "Размыв" в 2013 г.

а б в

Рис. . Участок “Размыв” при выполнении ООО "Геодиагностика" межскважинного акустического просвечивания внутреннего пространства верхнего погребенного тоннеля 27.02.2013

Объект исследований – верхний затопленный тоннель на участке ПК183 между станциями “Лесная” и “Площадь Мужества” Санкт-Петербургского метрополитена.

Цель работы — определение среды, заполняющей верхний затопленный тоннель, и получение фоновых акустических характеристик для последующего контроля качества тампонажа тоннеля по изменению параметров импульса упругих волн, прошедшего межскважинное пространство.

Работы выполнялись ООО "Геодиагностика" по договору №3/2013 от 18.02.2013г. “Сейсмоакустические исследования верхнего тоннеля по объекту «Проект стабилизации массива пород с целью локализации зоны осадок территории, ограниченной улицами Новороссийская, Карбышева, Политехническая и Площадью Мужества»” с ООО “СТИС”.

Для проведения акустического просвечивания использованы две наблюдательные скважины, пробуренные с поверхности земли совместными усилиями ООО "CУ 299" и ООО “СТИС” внутрь верхнего тоннеля.

В результате межскважинного акустического просвечивания определены кинематические и динамические характеристики упругих волн в среде, заполняющей тоннель и в грунтах кровли тоннеля. По величине и изменению акустических параметров установлена среда, заполняющая верхний погребенный тоннель

а б

Результаты исследований внутреннего пространства верхнего погребенного тоннеля :

...........................................................................................................

ВЫВОДЫ:

1. Причины аварии при проходке тоннелей 8 апреля 1974 г.:

а) .....................

б) Отсутствие информации о состоянии (сплошности) ледогрунтового массива по трассе тоннелей

2. Причины аварии при эксплуатации тоннелей в декабре 1995 г.:

а) .....................

б) Отсутствие информации о состоянии грунтов основания тоннелей

.....

3. Риски для целостности действующих обходных тоннелей через зону "Размыва"

4. Предложения по введению в эксплуатацию участков земли в районе площади Мужества с погребенными тоннелями

Информация для связи:

E-mail: arhipov8@mail.ru

Telephone: +7(911)1582796

Internet: www.geodiagnostics.ru

Полное или частичное копирование материалов разрешено только при обязательном указании автора и прямой гиперссылки на сайт www.geodiagnostics.ru