Технологии большого города

Метро не стоит на месте

Первая линия московского метрополитена открылась 15 мая 1935 г. от станции «Сокольники» до станции «Парк культуры» с ответвлением до станции «Смоленская».

На сегодняшний день московское метро представляет собой гигантскую транспортную систему: каждый день по 12 линиям метрополитена общей протяженностью 320,9 км со 192 станциями проходит более 10 тыс. поездов. Услугами московского метрополитена ежедневно пользуется около 8 млн пассажиров. Среди всех городов мира Москва является лидером по этому показателю.

С 1955 г. в связи с постановлением ЦК КПСС и СНК СССР «Об устранении излишеств в проектировании и строительстве» упор в развитии метрополитена делается на увеличение темпов строительства за счет удешевления строительства станций. От дорогих индивидуальных проектов каждой станций проектировщики стали склоняться к дешевым типовым. Появились стандартные входы в метро («стекляшки») и однотипные станции. Они отличались друг от друга лишь кафельной плиткой, а точнее –  ее цветом.  Сегодня данная тенденция не просто сохранилась, но и стала основополагающей в концепции развития метрополитена в целом.

Постановлением правительства Москвы №282-ПП от 30.04.2013 «О внесении изменения в постановление Правительства Москвы от 4 мая 2012 г. N 194-ПП»  был определен итоговый план объема строительства на период до 2020 г. По информации с общественных слушаний о развитии метрополитена в Москве на 2013—2020 гг., ежегодные планы строительства на ближайшее время выглядят следующим образом:

 Рис. 1. План ввода новых станций в эксплуатацию

 Рис. 2. Планируемая длина путей, вводимых в эксплуатацию ежегодно

Как видно из данных, представленных на графиках 1 и 2, в 2020 г. правительство Москвы планирует выйти на рекордные показатели по объемам строительства. Совокупное количество построенных станций должно составить 83 единицы, а общая протяженность путей – 137,5 км.

Подобные темпы строительства достигаются благодаря применению высокотехнологичного оборудования при строительстве  новых станций.

При строительстве метрополитена обычно применяется основа всех горнопроходческих процессов – комплексная механизация. В зависимости от типа городской застройки и гидрогеологических условий возможно осуществление строительства открытым или закрытым способами.

Как первый, так и второй метод предопределяет применение шахтного оборудования, включающего в себя различные зарядные и буровые установки, доставочную и погрузочную технику, забоечные машины и т. д. Современное шахтное оборудование позволяет обеспечить высокую эффективность и хорошее качество строительства, сохранить находящиеся над тоннелями наземные сооружения, а также обеспечивает безопасность рабочих. Открытый способ применяется при строительстве линий мелкого заложения. Работы ведутся в котловане или траншее, которые после сооружения обделки засыпают грунтом. В условиях плотной городской застройки для укрепления котлованов применяются конструкции типа «стена в грунте» либо буросекущие сваи с анкерным или расстрельным креплением.

В большинстве случаев  станции метрополитена строят открытым способом, а перегоны между ними — закрытым.

При закрытом способе все работы ведутся под землей — они не мешают уличному движению и не затрагивают существующих городских коммуникаций. Очевидно, что любые крупные работы в центре Москвы можно вести только закрытым способом. Для доставки в строящийся тоннель людей, машин и материалов создаются шахтные стволы, оборудованные подъемниками. Здесь же на поверхность поднимают отработанный грунт.

Когда гидрогеологические условия в районе будущего подземного сооружения не позволяют построить его обычными способами, применяются специальные методы закрепления грунтов.

Самым распространенным и проверенным способом закрепления неустойчивых грунтов является их заморозка. Она применялась еще на строительстве первых линий метрополитена. Грунты замораживаются посредством контакта с хладоносителем. Метод струйной цементации грунтов заключается в пропитке и перемешивании грунта с цементным раствором. В результате образуется грунтоцементный массив, обладающий прочностными характеристиками, позволяющими вести проходческие работы.

Сегодня строительство тоннелей глубокого заложения ведется при помощи тоннелепроходческих механизированных комплексов (ТПМК).  

Рис. 3.  Тоннелепроходческий комплекс LOVAT

ТПМК представляет собой механизм, состоящий из щитов с роторными рабочими органами, оборудованными шарошками и резцами для разработки грунта.

Современные щитовые комплексы обеспечивают выполнение процессов по разработке и креплению лба забоя, погрузке и удалению грунта за пределы комплекса, возведению тоннельных обделок, нагнетанию раствора в заобделочное пространство и т. д.

Комплекс собирается на дне монтажной камеры — котлована, который служит началом тоннеля и по окончании работ засыпается грунтом. В передней части комплекса установлены резцы, которыми измельчается порода. Машина начинает разрабатывать грунт и принимает нагрузку на себя, защищая тоннель от обрушения. По мере прохождения тоннеля ТПМК укрепляет его стены кольцами из тюбингов. Затем пространство между тюбингами и породой заполняется бетоном. При помощи гидравлических домкратов ТМПК продвигается вглубь тоннеля, отталкиваясь от уже уложенных колец. Специальный конвейер либо трубопровод удаляет отработанный грунт за пределы комплекса.

Чтобы ТМПК не кренился из-за вращения рабочей части щита, за пределы корпуса выдвигаются элероны – специальные подвижные фрагменты. Положение ТМПК в тоннеле определяется с помощью лазерных приборов.

Существует ряд проблем, с которыми приходится сталкиваться правительству при строительстве новых станций и линий метро.  Основная – это нехватка специалистов.

Один щит, который работает в три смены, обслуживают 150–180 работников. 50 из них — инженеры высочайшей квалификации. То есть на 5-7 ТПМК, задействованных сегодня в строительстве метрополитена Москвы, нужно около 300 таких специалистов. Поиск и подбор таких  ресурсов – большая проблема.

Согласно генеральному плану развития Москвы, в 2025 г. общая протяженность подземной транспортной сети будет составлять около 650 км. Метро будет представлять собой систему из нескольких видов: экспресс-метро, легкое и мини-метро. Наряду с рельсовым метро появятся новые виды подземного транспорта, которые будут связаны общим и пересадочными узлами.

Время перемен

На сегодняшний день парк вагонов московского метрополитена составляет 4 831 шт., эксплуатационный парк — 3 579 шт., изготовленный двумя предприятиями — «Метровагонмаш» (вагоны производства этого предприятия поставляются в метрополитен со дня его основания) и ЛВЗ имени И. Е. Егорова, ныне ЗАО «Вагонмаш» (поставки прекращены в 1995 г.).

В метро регулярно происходит замена подвижного состава – сейчас меняются те подвижные составы, которые выработали свой ресурс. На практике работает схема, когда при замене состава происходит его передислокация по линиям, чтобы на одну линию поступал один тип вагонов. Так, на сегодняшний день новый подвижной состав работает на Арбатско-Покровской, Филевской, Кольцевой линиях, в 2012 г. завершилась смена составов на Калининской линии, и в 2013 г. началась замена парка на Серпуховско-Тимирязевской линии. К началу 2015 г. работы по замене подвижных составов на этой линии должны быть завершены.

До 2020 г. намечено приобретение порядка 3 тыс. вагонов, которые обеспечат бесперебойное функционирование московского метрополитена. Такая масштабная замена подвижного состава связана со значительным увеличением протяженности линий московского метрополитена и с заменой устаревшего парка. Московский метрополитен с 2015 г. будет закупать принципиально новые вагоны. По словам начальника службы подвижного состава Александра Вайсбурда, «это будет новый подвижной состав, который объединяет все лучшие мировые достижения. Он будет более удобным и комфортным для пассажиров».

К примеру, в новых вагонах предусмотрены специальные места для инвалидов с креплениями для колясок. Эти же крепления приспособлены и под перевозку складных велосипедов. В новых составах предусмотрены мосты, по которым инвалиды смогут въехать в первый вагон. Из инноваций также стоит отметить регулируемую систему освещения вагонов – по рекомендациям психологов, оно будет соответствовать времени суток. По утрам свет будет более ярким, чем вечером.

Также с 2015 г. в московской подземке начнут курсировать поезда с системой автоматического ведения. Пока они будут функционировать под присмотром человека. Задача машиниста будет состоять в закрытии дверей и подачи сигнала отправления поезда. Все остальные функции движения будет выполнять автоматика.

Идея об оснащении поездов системой полного автопилота, без присутствия машиниста, также обсуждается руководством метрополитена. Но пока это лишь идея, т.к. не решены многие другие вопросы, касающиеся безопасного перемещения потока пассажиров и улучшенной схемы движения поездов. Кроме того, поезда с автопилотом смогут функционировать только по «незагруженным» линиям московского метро, отметил заместитель начальника метрополитена. По его словам, «в московском метро в час пик поезд без машиниста просто-напросто не отправится, потому что автоматика не сможет сделать то, что делает человек».

Власти московского метрополитена уже приобрели 20 поездов, оснащенных системой автопилота. Всего планируется запустить 80 таких составов, пишут «Известия» со ссылкой на пресс-секретаря департамента транспорта Москвы Жанну Терехову.

Начальная цена тендера (в ценах 2013 г. с учетом НДС) составляет 143,955 млрд руб.

В сентябре 2013 г. фирма Siemens привезла на железнодорожную выставку в Щербинку макет метровагона Inspiro (данная модель уже обкатывается в метро Варшавы).

Интерес производителей к московскому конкурсу чрезвычайно высок. Помимо Siemens, среди претендентов такие гиганты, как Hyundai, Bombardier, Alstom, CAF, Hitachi, а также отечественные производители.

Как закалялась сталь

Зимой 1951 г. в обычный морозный день обрушился автодорожный мост в Квебеке (Канада). Он не выдержал нагрузку всего одной машины! В результате аварии упали три пролета моста, длина одного пролета составляла 54 м. Больше всего поражает тот факт, что мост не относился к категории памятников старины, а находился в эксплуатации всего лишь 4 года! Что могло стать причиной подобного происшествия?

Соблюдение норм прочности стали всегда было актуальным вопросом. Общеизвестно, что именно прочность является главным достоинством металлов. Сегодня из тонны металла можно изготовить гораздо больше изделий, чем пятьдесят лет назад. Правильное и рациональное использование различных примесей позволяет  изменить свойства стали в лучшую сторону. Кроме прочности не менее важны такие качественные свойства стали, как жаростойкость, твердость и износостойкость.

Строительство было и продолжает оставаться одной из основных отраслей потребления металла. В современном капитальном строительстве широко используются стальные конструкции.   Особенно востребованы в последние десятилетия технологии возведения конструкций с использованием различных решений на основе холоднокатаного тонколистового стального проката с полимерным покрытием. Для каркаса применяются сверхпрочные оцинкованные легкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК). Каркас после установки обшивают стенными панелями и утепляют. Также пользуются популярностью облицовочные панели, металлочерепица, сэндвич-панели и профилированные листы, изготовленные из стали.

Рис. 5.  Схема здания, возводимого с использованием ЛСТК

Новые «стальные» технологии позволяют возводить капитальные строения с относительной свободой в проектировании внутреннего пространства, благодаря ЛСТК увеличивается строительный шаг и обеспечивается возможность создания оригинальной планировки. Малый вес конструкции дает возможность возводить здания на сложных грунтах, где нельзя строить стандартными методами. Благодаря использованию легких стальных конструкций значительно сокращаются и сроки строительства. Еще одно преимущество, которое не может остаться незамеченным, – это то, что стены в домах из ЛСТК не нуждаются в обработке, штукатурке, шпаклевке.

Широкие возможности технологии ЛСТК делают их применение очень выгодным и в коммерческом строительстве. В частности, ЛСТК были использованы при строительстве скоростной трассы Москва-Санкт-Петербург. На данном этапе существующие и планируемые федеральные трассы испытывают острую потребность в широкой сети закусочных и мотелей, торговых павильонов.

Однако не стоит упускать из виду такой немаловажный момент, как безопасность строительных конструкций. Нынешняя ситуация в строительстве в России характеризуется рядом проблем и вместе с тем большими перспективами для качественного скачка, но для этого необходимы новые подходы к решению важнейших задач по соблюдению безопасности строительных конструкций за счет повышения качества стали. И, конечно, такие слова, как «инновации» и «энергоэффективность», должны стать не просто лозунгами – они должны найти свое отражение в реалиях современного строительства на всей территории России.

Если говорить в целом о перспективах развития строительной отрасли и металлургии в текущем году, то и отечественные, и западные аналитики проявляют большой оптимизм.

Правительство России намерено всячески стимулировать строительство жилья. Кроме того, в последнее время быстрыми темпами развивается строительство коммерческой недвижимости и объектов инфраструктуры (дороги, аэропорты и пр.). Это дает основания прогнозировать дальнейшее увеличение потребления продукции металлургической отрасли.

 В течение 2013 г. международный рынок стали постепенно выходил из стадии упадка, вызванного глобальным мировым кризисом и экономическим спадом, а наиболее ощутимые последствия кризиса наблюдались в 2011 г.  Постепенное восстановление мировой экономики способствовало росту спроса и цен на сталь.

Согласно опросу, проведенному специалистами компании Financial Times, мировая сталелитейная промышленность в 2014 г. будет активно развиваться во всех традиционных странах-производителях стали: США, Японии, Тайване и Южной Корее. Производственные мощности сталелитейной отрасли также продолжат расти на развивающихся рынках. Хотя поставщики стали до сих пор не сообщают о значительном подъеме в тоннаже, ожидается, что в 2014 г. будет наблюдаться значительное улучшение ситуации в отрасли.

Статью подготовили сотрудники

консалтинговой компании

CONCOL (www.concol.ru):

маркетолог-аналитик  Дынин Павел,

старший консультант по маркетингу  Юрченко Анастасия

В статье использованы фотографии с сайта www.metrostroy.com