Журнал индустриальной истории

Телеграмм-канал:  @rustechnic
Youtube-канал:   https://www.youtube.com/c/РусскийТехник

131. Проходческие щиты и строительство первой очереди московского метро


Сначала рассмотрим хронологию событий, предшествующих пуску первой очереди московского метрополитена. Изначально в планы строительства входил пуск первой ветки к 7 ноября 1934 года – годовщине революции.

Выдержать срок в 3 года с момента принятия решения о начале строительства до первого пуска пусть и небольшого по сегодняшним меркам  сабвея – всего 11 км,  – но по тем временам никому в СССР не знакомого и высокотехнологичного даже для Запада,  было очень и очень затруднительно. Тем не менее, задержались совсем ненадолго: на полгода, и к маю 1935-го московский сабвэй начал свою работу.

Надо отметить, что проектирование московского метрополитена велось с середины 20-х, и к началу 30-х существовало целых два проекта: московских инженеров и немецкой фирмы "Сименс-Бауюнион".

Справка. Фирма "Сименс-Бауюнион" была основана в 1921 г. как дочернее предприятие фирм Сименс и Гальске (Siemens & Halske AG) и Сименс-Шуккерт (Siemens Schuckertwerke GmbH). В 1896 г. Сименс и Гальске построили линию метрополитена в Будапеште, с 1897 участвовали в строительстве метро в Берлине, с 1907 г. — в Гамбурге. Фирма Сименс-Бауюнион (в переводе: Сименс-строительный союз) в 1926-1928 гг. построила метро в Афинах, в 1933-1938 гг. — в Буэнос-Айресе и оказывала экспертную помощь при прокладке метро в Токио, Москве, Мюнхене, Дрездене, Кёльне, Праге и Стокгольме. В 1928-1932 гг. фирма вела подготовительные работы при возведении плотины Днепрогэса.

Осознавая необходимость постройки метро в миллионной Москве, тем не менее руководством Москвы решение о строительстве метро откладывалось из-за невнятной позиции высшего партийного руководства, которое только к 31-му году определилось с дельнейшими планами на развитие столицы.

В апреле 1930 г.  Л. М. Каганович, близкий соратник Сталина, занимает пост первого секретаря Московского областного комитета партии. Это вступление в должность знаменует собой новый этап в развитии мегаполиса. Каганович, ключевая фигура в ЦК и Политбюро, на посту фактически главы города проявил себя основной движущей силой при решении назревших проблем Москвы. С его приходом и начинается строительство метро.


1931 год:

В июле Пленум ЦК ВКП(б) признал критической ситуацию с пассажирскими перевозками и постановил:

«Немедленно приступить к подготовительной работе по сооружению метро в Москве как главного средства, разрешающего проблему быстрых и дешёвых людских перевозок».

23 сентября был организован Метрострой. 

В ноябре на Русаковской улице был заложен опытный участок для изучения условий выполнения подземных работ в Москве.



 Буровая вышка для изучения условий прокладки тоннелей. Вероятно, 20-е годы.  Исследовательские работы по московскому метро велись еще с середины 20-х.

Метрострой занимался проектированием и возведением складов, гаражей, мастерских, вспомогательных предприятий и жилья для рабочих. В окрестностях Москвы Метрострой приобретал или заводил новые каменоломни и песчаные карьеры.

1932 год:

В январе  была утверждена схема линий первой очереди.

Все еще не было окончательно принято решение о том, каким методом будут прокладывать тоннели. Инженер Технического отдела В. Л. Маковский предложил руководству Метростроя прокладывать линии по американскому образцу на большой глубине щитовым методом. Большинство стояло на стороне Ротерта, предложившего наидешевейший "берлинский" способ малой глубины, меньшая часть поддерживала профессора Розанова, склоняясь к парижскому способу (ненамного более глубокому, чем "берлинский").

Маковскому удалось привлечь на свою сторону Хрущева. Руководство Москвы и Московский горком партии придерживались идеи о том, что прокладка метро не должна нарушать жизнь города и его сложившуюся инфраструктуру, что при открытом методе прокладки было неизбежно.  

12 февраля 1932 г. на опытном участке произошла авария: неожиданно натолкнулись на грунтовые воды, что привело к понижению их уровня. В результате на соседних зданиях появились трещины, лопнула труба водопровода, шахту полностью залило водой. Шахта оказалась потеряна, пришлось закладывать новую на другом месте.Позже выяснилось, что в этой местности раньше было много прудов, засыпанных в 19 веке. С этого момента начали внимательнее изучать архивные материалы при проектировании тоннелей.

В конце апреля Политбюро постановило привлечь для консультаций по щитовому способу прокладки тоннелей специалистов из Англии, Франции, Америки и Германии, выделив на эти расходы 50 тыс. долларов США.

9 мая 1932 г. от Московского горкома партии последовало поручение Метрострою  разработать альтернативный эскизный проект прокладки линий глубокого залегания в течение недели.

20 мая 1932 г. горком партии отдал распоряжение Метростроюначать строительство на достаточно обследованных участках методом прокладки линий глубокого залегания. Работы открытым способом были немедленно свернуты.

23 мая 1932 г. Политбюро постановило строить закрытым способом на большой глубине весь участок от Сокольников до пл. Свердлова (ныне Театральной). 
В постановлении Совнаркома от 25 мая 1932 года говорилось:
«Считать Метрострой важнейшей государственной стройкой с обеспечением ее лесоматериалами, металлом, цементом, средствами транспорта и т.п. как первоочередной важности ударной стройкой всесоюзного значения».
В июле 1932 г. на стройке  работало 5299 рабочих и инженерно-технических служащих, в то время как одних только управленцев числилось 2217 чел., что превышало все разумные пределы. Большое число начальников привело к возникновению волокиты, перекладыванию ответственности и фактическому параличу руководства.

В августе Метрострой запросил у фирмы "Сименс" обширный перечень ответов по электрооборудованию берлинского метро. Учитывая предыдущий печальный опыт неудавшегося сотрудничества, фирма ответила отказом на предоставление бесплатной ценной технической информации.

Нанятые Метростроем английские эксперты высказалась за совмещение щитового метода с открытым способом строительства. Предлагалось проложить глубокую линию между Сокольниками и библиотекой Ленина с использованием 10 импортированных из Англии горнопроходческих щитов, а далее в направлении Крымской пл. перейти к открытому способу строительства на небольшой глубине. Позже во многом на основе данной экспертизы было принято окончательное решение о строительстве.

До конца года из 18 шахт с запланированной общей длиной проходки 498 м реально было пройдено на 4 шахтах 68 метров. Остальные 14 шахт неоднократно консервировались, некоторые были закрыты. Основной проблемой были плывуны, появление которых было неожиданностью, т.к. изначально рассчитывали встретить на такой глубине хорошие грунты. Идея существования на глубине под Москвой стабильного слоя юрского периода, на котором покоилась идея глубокой проходки, оказалась заблуждением. Этот слой не отличался стабильностью(как предполагалось ранее), легко размывался водой и под влиянием грунтовых вод превращался в плывуны.

В связи с рядом неудач происходит откат на прежний уровень и на ряде участков вновь начинается строительство открытым способом. Инженер Кучеренко вспоминал, что люди сидели у шахт и плакали из-за неразберихи и цепочки неудач.

Осенью 1932 г. заместитель начальника Метростроя инженер Осколков написал заявление об уходе, сказав, что дешевле купить каждому десятому москвичу автомобиль, чем построить метро.

К концу 1932 г., когда с момента создания Метростроя прошло 16 месяцев, до сих пор не было утвержденного технического проекта, не говоря уже о самом строительстве.

Наконец, только в декабре 1932 года была утверждена смета и предстоящих работ.
Также был выработан план строительства: для участков Сокольники — Красные ворота и Дворец Советов — Крымская пл. решили применить открытый способ строительства. На трассе Красные ворота — Смоленская пл. предусматривался закрытый способ.

1933 год: 

21 марта постановлением СНК СССР была утверждена схема развития метро из пяти диаметральных линий и объём работ первой очереди от ст. «Сокольники» до ст. «Крымская площадь» с ответвлением до ст. «Смоленский рынок». 

В мае 1933 г. на Метрострое уже трудилось в общей сложности 16 иностранных специалистов.

В июне 1933 г. предложил свои услуги в качестве специалиста по тоннельным работам американец, инженер Джордж Морган, который стал главным консультантом Метростроя. Он оставался на Метрострое вплоть до завершения строительства первой очереди в 1935 г.

Осенью 1933 г. прибыла еще одна группа из 11 американских инженеров.
1934 год:

По-настоящему масштабные работы удалось развернуть только к январю 1934 г.

К концу 1934 года было выполнено 85% земляных, 90% бетонных, 96% тоннелей, уложено путей - 74%.

1935 год:

5 февраля первый пробный четырёхвагонный состав прошёл по всей линии.
6 февраля была организована показательная обкатка линии с участием руководителей страны и делегатов съезда.
С 16 февраля начинается опытная эксплуатация всех участков.
28 февраля приказом директора Управления метрополитена получили новые названия станции: «Гаврикова улица» — «Красносельская», «Каланчёвская площадь» — «Комсомольская» и «Мясницкие ворота» — «Кировская».
19 апреля на всей линии начата штатная работа систем СЦБ
 с 19 по 24 апреля в течение всего дня проводятся экскурсионные поездки по специальным приглашениям для рабочих и служащих предприятий Москвы.
И, наконец, в середине мая 1935 года метрополитен начал свою работу в штатном режиме.

Что собой представляла ветка первой очереди метро

Первая линия метро выделена черным цветом

Первая линия метрополитена протяжённостью 11,2 км имела конечные остановки "Сокольники" и "Парк Культуры". От станции "Охотный ряд" шло ответвление до станции "Смоленская". Всего было 13 станций.

Первая линия включала себя участки как глубокого, так и мелкого заложения. Один из двух участков мелкого заложения располагался внутри Садового кольца.

При прохождении первой ветки использовалось четыре способа проходки: горный, траншейный, открытый и с помощью проходческих щитов.


Работы по прокладке тоннеля на улицах Москвы


Всего горным способом при сплошной деревянном креплении было пройдено 9013 метров тоннелей, щитами - 887 метров, траншейным способом - 3251 метр, открытым способом - 4220 метров.

На трассе первой очереди строительства пришлось преодолеть пять подземных потоков, часть из которых протекала в трубах, часть проходила в толще земли в виде плывунов: ручей Черторый под Арбатом и у Дворца Советов, речку Неглинку у пл. Свердлова и под Александровским садом, речки Ольховку и Ольховец на Каланчевской ул. у Казанского вокзала и речки Чечора и Рыбинка между Каланчевской пл. и Сокольниками.

Нумерация шахт 

Под шахтой понимали не только вертикальную скважину, но и весь принадлежащий к ней участок строительства, как то: горизонтальный тоннель, а также вспомогательные строительные объекты на поверхности.

Трасса метрополитена была разделена на «шахты» (участки закрытой проходки) и «дистанции» (участки, где работы велись открытым способом). Шахты и дистанции имели сплошную нумерацию. Когда штольни соседних шахт соединялись, шахты объединялись, что обозначалось двойной нумерацией (например, «шахта № 13-14»). На тех участках, где прокладывались два отдельных тоннеля для каждого направления движения, параллельная шахта получала приставку «бис», т. е. «вторая», (например, «шахта 9 бис»). "Бис" позаимствовано из французского языка.

Проходческие щиты

Наиболее интересным с технической точки зрения является, конечно же, период активных работ по прокладке туннелей в 1934 году, когда впервые в СССР были задействованы проходческие щиты. 

При производстве работ преобладал ручной труд, не хватало отбойных молотков, а основным орудием было кайло, лом, лопата. Тем не менее, необходимость в применении проходческих щитов на особо сложных участках была очевидна. 

Первый проходческий щит для проходки тоннелей купили в Англии у фирмы «Markham». Когда иностранная машина прибыла в Москву, Серго Орджоникидзе созвал техническое совещание прямо около машины. Орджоникидзе поставил задание: до того, как проходческий щит спустится под землю и начнет работать, инженеры должны сделать полную конструкторскую документацию и изготовить точно такой же щит на советском предприятии. Это позволило бы испытать советское изделие параллельно с английским, выявить все недостатки с тем, чтобы поскорее начать серийное производство.


Английский щит, смонтированный на поверхности. Наз заднем плане - здание гостиницы "Метрополь".


В итоге первый советский щит был изготовлен (вероятно, на Кировском заводе в Ленинграде) в срок, и уже 15 мая 1934 года параллельно с английским (который стартовал двумя месяцами ранее) начал работу про проходке первого тоннеля между станциями «Охотный ряд» и «Площадь Дзержинского» (сейчас – «Лубянка»).

Вот что вспоминал о создании советского аналога управляющий трестом «Союзстальмост», тов. К. Фрондт:

«К выполнению нового, чрезвычайно сложного заказа [на эскалаторы] Союзстальмост  Наркомтяжпрома приступил окрыленный удачным сооружением первого советского щита для тоннельной проходки. Щит был сооружен несмотря на советы „пугливых“ людей отказаться от технической авантюры и купить машину за границей. Мы были настолько дерзкими, что даже внесли в конструкцию щита ряд изменений, хотя нам и пророчили аварии в случае образования подземных газов. Спущенный в тоннель щит показал себя прекрасно. По окончании проходки участка площадь Свердлова — площадь Дзержинского советский щит даже оказался менее изношенным, чем английский.»

Выделенный болдом текст ясно намекает о том, что конструкция советского щита в целом повторяла английский оригинал, имея все же несколько отличий. В частности, советский щит был полностью на электроприводах, в то время как в английском использовалась гидравлика.

17 марта 1934 г. началась проходка первого перегонного тоннеля между ст. «Охотный ряд» (шахта № 12) и ст. «Площадь Дзержинского» (шахта № 13) с помощью английского тоннелепроходческого щита «Маркхем». 

Щитовая прокладка тоннеля в 19 веке. Принцип работы щита образца 1934 года практически не изменился по сравнению с конструкцией столетней давности за исключением добавления некоторых вспомогательных электро и гидроприводов. Выборка и отвод породы на тачках и вагонетках производилась по-прежнему вручную.

 Изображение работы на проходческом щите образца 1934 года. Двигаясь по только что проложенным рельсам и укладывая по стенкам тоннеля бетонные тюбинги, щит во многом копирует работу землеройного червя.


Щит был немеханизированным. Это означает, что выборка породы производилась вручную. Передняя часть щита в виде большого цилиндра диаметром 10 метров была поделена на отсеки, в каждом из которых находился рабочий с лопатой, киркой или отбойным молотком. Выбранная порода сгружалась в вагонетки, которые также вручную отгоняли специальные люди. Параллельно с выборкой породы производилась укладка бетонных тюбингов на стенки свежеоткопанного участка тоннеля. По мере прокапывания тоннеля проходческий щит продвигался вперед с помощью гидравлических и электрических домкратов, опираясь на боковые стенки только что уложенных бетонных тюбингов.


Передняя часть проходческого щита с индивидуальными отсеками для забойщиков

В местах с высоким притоком грунтовых вод применяли подачу воздуха под давлением в специально загерметизированный отсек проходческого щита. Повышенное давление воздуха не давало воде поступать в места выборки породы. Отсек с высоким давлением называется кессон. Внутри кессона так же, как и в обычных условиях, работали люди. При норме нахождения в кессоне не более 2-х часов в погоне за выполнением и перевыполнением плана ударники проводили в нечеловеческих условиях по 10-12 часов. Конечно, это сильно сказывалось на здоровье, хотя уже тогда применялись переходные камеры для плавного снижения давления до атмосферного. Многие рабочие пренебрегали правилами и «заломай», как метростроевцы называли кессонную болезнь, был в их среде нормой.
Кстати, именно во время проходки английским щитом, 24 сентября 1934 г., произошла самая тяжёлая авария на строительстве первой очереди: в результате пожара в кессоне погибли инженер Андрей Яковлевич Чистяков, занимавшийся эвакуацией людей и проходчик Карибулла Хусаинов, не смогший вовремя выбраться из зоны пожара. 11 метростроевцев получили отравление угарным газом. 

Проходка английского щита была завершена 24 ноября 1934 г. Ненамного позже,15 декабря, была завершена проходка второго тоннеля советским щитом.

После успешного испытания щита советского производства было решено развернуть серийное производство на заводах «Электросила» в Ленинграде и на НКМЗ в Новокраматорске.

НКМЗ к 1 мая 1936 года закончил изготовление своего первого проходческого щита. Всего НКМЗ изготовил шесть щитов. Параллельно и ленинградский завод «Электросила» изготавливал свою партию щитов.