Победа советской инженерной мысли (В. Л. Маковский, профессор, доктор технических наук, лауреат Государственной премии СССР)

История проекта московского метрополитена неразрывно связана с летописью его строительства. Создание проекта городской подземной электрической железной дороги в Москве, одном из крупнейших мировых центров, в чрезвычайно неблагоприятных геологических и гидрогеологических условиях, при тесно застроенной городской территории и густой сети подземных сооружений и коммуникаций, при оживленном уличном движении, представляло чрезвычайно сложную инженерную проблему.

Подобных природных трудностей и градостроительных условий не встречалось при строительстве зарубежных метрополитенов, и советским инженерам в ходе проектирования пришлось проявить творческую инициативу и вести поиски новых эффективных решений по многим сложным инженерным вопросам строительства, транспорта, архитектуры, экономики, эксплуатации метрополитена и др.

Проектирование первенца-метрополитена велось исходя из социалистических принципов, при обеспечении полной безопасности движения пассажиров и наибольшего комфорта.

Вначале на основе проведенных изысканий и инженерно-геологических исследований по указанным трассам был разработан первый вариант эскизного проекта мелкого заложения тоннелей.

Требовалось оценить возможные трудности по первому варианту проекта. Для изучения особенностей сооружения тоннеля закрытым способом в натурных условиях на Русаковской улице был заложен опытный участок.

В процессе проходки штольневых выработок произошла осадка поверхности земли, лопнула водопроводная магистраль - выработки быстро затопило. Кирпичное здание, расположенное у трассы, получило деформации. Уроки строительства опытного участка тоннеля показали, что даже в устойчивых моренных отложениях обычная проходка тоннелей в условиях городской застройки может вызвать нарушения в жизни города.

Рис. 16. Делегаты VII съезда Советов Ем. Ярославский и О. Ю. Шмидт среди первых пассажиров метро

И хотя на некоторых участках трассы уже начались работы по вскрытию котлованов для возведения тоннельных конструкций, было внесено новое предложение, категорически отвергающее первый вариант проекта мелкого заложения и доказывающее необходимость глубокого заложения тоннелей и станций метрополитена в коренных устойчивых породах, позволяющего вести сооружение метрополитена, не нарушая нормальную жизнь города.

По вопросу глубины заложения метрополитена развернулась дискуссия среди ученых и инженеров. Этот вопрос рассматривался в горкоме партии и в Моссовете, и было принято решение о срочной разработке, к 16 мая 1932 года, второго варианта проекта.

Группа энтузиастов Метростроя, работая с большим воодушевлением, в семидневный срок создала этот новый вариант.

Для оценки обоих вариантов проекта первой очереди метрополитена, предложенных советскими специалистами, решено было провести экспертизу. Были созданы советская, а также германская, французская и английская экспертные комиссии. В состав советской экспертизы вошли крупнейшие специалисты и видные ученые в области инженерной геологии, горного дела, строительства и транспорта. Возглавлял ее выдающийся ученый академик И. М. Губкин.

Иностранные экспертизы были из специалистов - строителей метрополитенов Берлина, Парижа и Лондона.

Каждый из иностранных специалистов, давая оценку проекту, вносил свои предложения, основываясь на опыте проектирования и строительства метрополитена методами, утвердившимися в его стране.

Иностранные эксперты хотя и подтвердили правильность основных положений в представленных вариантах проекта, но их рекомендации были односторонними, недостаточно обоснованными и поэтому не могли быть в полной степени использованы для дальнейшего проектирования. Иностранные эксперты не верили в возможность практического осуществления советского проекта и предлагали строить московский метрополитен методами, освоенными в их странах.

Характерно, что приглашенные потом на торжественное открытие нашего метрополитена те же иностранные эксперты признали ошибочность своих взглядов и прогнозов. Они подтвердили, что запроектированный и сооруженный советскими специалистами без иностранной помощи московский метрополитен по своим строительным, архитектурным и эксплуатационным качествам является лучшим в мире.

Всестороннее изучение основных аспектов проекта, проведенное советской экспертизой, позволило получить целый ряд кардинальных инженерных решений и рекомендаций и дало возможность уверенно вести дальнейшее проектирование.

Учитывая топографические, инженерно-геологические, градостроительные и транспортные условия, советская экспертиза высказала свое решительное мнение о проектировании первоочередной линии комбинированием глубокого и мелкого заложения тоннелей.

В конце 1932 года на строительстве метрополитена в Москве наступил новый ответственный этап - разработка технического проекта и составление рабочих чертежей. На трассе началась проходка шахтных стволов подземных выработок, оборудование горных комплексов.

В этот период на Метрострой к начальнику строительства Павлу Павловичу Ротерту явился с визитом известный английский писатель-фантаст Герберт Уэллс, который чрезвычайно интересовался вопросами проектирования и строительства метрополитена. Он был настроен весьма скептически. Утверждал, что без иностранной помощи, в частности без английских щитов и тюбингов, решить поставленную задачу нашими собственными силами невозможно. И вообще склонялся к тому, что все это советская фантазия. И это его мнение будто бы подкрепляется оценкой английских специалистов, которые проводили экспертизу советского проекта.

П. П. Ротерт доказывал ему, что здесь нет фантазии, а есть воплощающаяся в жизнь реальность, и если писатель хочет в этом убедиться, то его приглашают спуститься в забои тоннельных выработок.

Герберт Уэллс ответил, что с удовольствием воспользуется любезным приглашением и в 14 часов следующего дня готов познакомиться с шахтой.

Точно в назначенное время мы пришли в гостиницу "Националь", где остановился Уэллс. К нам вышел его секретарь и заявил, что писателю нездоровится и он, к сожалению, не сможет посмотреть на работу Метростроя... Знаменитому фантасту не хватило зоркости, чтобы поверить в силы и возможности советских строителей.

Никакие доводы иностранных специалистов не могли остановить смелый и решительный курс на создание технического проекта первенца советского метростроения. Развернулись геологоразведочные работы по всей трассе, велись изыскания и научные исследования, связанные с проектированием и решением производственных проблем.

Рис. 17. В окне вагона одного из первых поездов метро - радостные, счастливые лица метростроевцев

Впервые в нашей стране проектировался сложный комплекс тоннельных сооружений с подземными станциями крупных сечений и эскалаторными тоннелями, переходными камерами переменного сечения, подводными тоннелями, пересечениями и др. К проектированию грандиозных и сложнейших сооружений метрополитена была привлечена широкая научная общественность. Огромную роль сыграл специально организованный из крупнейших ученых и инженеров комитет научно-технического содействия Метрострою. Его председатель академик Г. М. Кржижановский отмечал: "Всем ясно, что мы здесь имеем дело с таким сооружением практического значения, которое важно не только для Москвы, но и для всей нашей страны. Это строительство такого масштаба, что на него обращено внимание не только нашей страны, но и всего мира. Трудности, конечно, у нас большие, но мы должны еще помнить, что мы находимся в обстановке, когда надо экономить и средства и силы, поэтому задача инженеров подойти к этому вопросу не только с точки зрения технического решения вопроса, но и с точки зрения экономической".

Трудами наших крупнейших ученых А. А. Скочинского, А. М. Терпигорева, Н. А. Давиденкова, М. В. Келдыша, А. В. Ливеровского, В. Л. Николаи, А. А. Пассека, П. П. Ротерта, Ф. П. Саваренского, П. М. Цимбаревича и других были заложены основные направления развития отечественного метростроения.

Проектирование велось силами Метропроекта, организованного на базе технического отдела Метростроя. Одной из сложных проблем представлялось тогда сооружение подземных трехсводчатых станций метрополитена шириной выработки 32 метра и высотой 13 метров, заложенных на большой глубине под мощной водоносной толщей грунтов плывунного характера, под значительным горным и гидростатическим давлением. Были проведены теоретические исследования и эксперименты, чтобы установить характер распределения и величину горного давления на тоннельные конструкции, а также гидростатического давления на внутренние гидроизоляционные оболочки. Эти исследования велись НИС Метростроя и Метропроектом.

При проектировании станций "Красные ворота", "Кировская", "Дзержинская", "Охотный ряд" не ограничивались расчетами несущей способности конструкции законченного сооружения. На разных стадиях производства проверялась устойчивость отдельных элементов тоннельных конструкций. Нагрузка на каждый из пилонов некоторых станций была весьма высокой и достигала 3300 тонн.

Весьма сложным было проектирование односводчатой станции "Библиотека имени Ленина". В неустойчивых плывунных грунтах, заполняющих подземное староречье реки Ольховки, на переходном участке из мелкого заложения тоннелей на глубокое, учитывая расположение вблизи трассы многоэтажных зданий, был запроектирован специальный способ работ в виде горизонтальной проходки горным способом под сжатым воздухом в сочетании с искусственным замораживанием грунтов. Этот метод применялся и на других участках трассы, например у здания Московского университета на Моховой улице.

С исключительными трудностями было связано проектное решение задачи сооружения наклонных под углом 30 градусов эскалаторных тоннелей диаметром 8,5 метра с обделкой из чугунных тюбингов. Впервые в практике метростроения было предпринято бурение наклонных замораживающих скважин. При этом не было обнаружено значительных отклонений от проекта. Замкнутый ледопородный цилиндр защищал выработки от прорыва окружающих, водоносных неустойчивых грунтов в период проходки. Метод "наклонного замораживания" нашел в дальнейшем широкое применение в отечественном метростроении.

Сооружение двух перегонных тоннелей через плывунные отложения, заполняющие подземное староречье Неглинки под Театральной площадью, было запроектировано впервые в стране с применением двух проходческих щитов под сжатым воздухом, со сборной обделкой из железобетонных блоков, с внутренней гидроизоляционной оболочкой.

При рассмотрении проекта иностранные эксперты утверждали, что скорость щитовой проходки тоннеля в указанных условиях не превысит 0,75 метра в сутки. Однако метростроевцы комсомольской шахты № 12 достигли скорости 4,5 метра в сутки. Так была на деле доказана несостоятельность прогнозов иностранных специалистов, совершенно не представлявших условий нашей советской действительности.

Когда комсомольцы опрокинули расчеты иностранцев, американский инженер Джордж Морган вынужден был признать: "Мои расчеты в отношении грунта, самого щита, давления сжатого воздуха подтвердились, но я недооценил человеческий материал - я ошибся в людях. Я должен отметить смелость и энергию комсомольской молодежи, никогда в жизни не видевшей щита, работающего под давлением 2,3 атмосферы, в смешанных грунтах (плывуны в кровле и известняки в основании - наихудшая комбинация, которой боятся все тоннельщики). Они шли вперед, не уменьшая скорости и не ослабляя борьбы за качество готового тоннеля".

Рис. 18. Праздничная демонстрация москвичей, посвященная пуску первой очереди метро. 1935 год

История строительства метрополитена - это и поиск решения сложных инженерных проблем. Творческой активной деятельностью многотысячного коллектива Метростроя они были решены и нашли свое воплощение в величественном инженерном сооружении - лучшем в мире Московском метрополитене имени В. И. Ленина.