2000 №1

Москва без траншей и провалов

Кандидат технических наук Л. БОБЫЛЕВ, член Международного общества по механике грунтов и фундаментостроению.

В таком огромном мегаполисе, как Москва, ремонт и прокладка подземных коммуникаций стоят в ряду самых насущных проблем. За последние годы в столице угрожающе участились провалы и просадки грунта, связанные с протечками из подземных трубопроводов. Многие из них повлекли за собой серьезные разрушения.

Вот некоторые факты. В ночь на 14 мая 1998 года в центре города на Большой Дмитровке в считанные минуты образовалась громадная яма площадью 500 м² и глубиной около 30 метров. В нее провалился припаркованный рядом автомобиль «Тойота» и сползла стена двухэтажного дома. Пятого мая 1999 года образовался провал в 3-м Нижнелихоборском проезде. Расположенный в пяти метрах от него дом № 12 устоял, а оставленный у тротуара автомобиль ушел под землю по самую крышу.

Специалисты не без основания полагают, что наибольшая угроза провалов нависла над центром города и территорией Кремля. Там практически не осталось ни метра нетронутого грунта. Вся земля изрыта старинными водопроводными каналами и водостоками, подземными ходами и галереями, подвалами, погребами и колодцами. Проложены тысячи километров современных коммуникаций. Пустоты и провалы наблюдались в последнее время у дома Пашкова, у библиотеки им. В. И. Ленина, у станции метро «Боровицкая», во многих других местах.

В провал на ул. Большая Дмитровка обрушилась стена двухэтажного дома. 14 мая 1998 года.

Аварии из-за протечек случались и в подземных сооружениях. Самая крупная произошла в августе 1990 года, когда подземные воды прорвались в туннель метро на перегоне между станциями «Перово» и «Шоссе Энтузиастов».

Главная причина просадок грунта — утечка воды из коммуникаций: канализации, теплотрасс и водопроводных сетей. Сквозь разрушенные стенки и стыки трубопроводов вода просачивается в грунт и постепенно вымывает его, образуя пустоты (каверны). Существует и другая опасность: вода из коммуникаций повышает уровень грунтовых вод. Все это ведет к затоплению фундаментов, подвалов, подземных сооружений и в конечном счете грозит обрушением зданий.

По мнению ученых, если не принять срочные меры, то через пять — десять лет в Москве может прийти в негодность больше половины подземных коммуникаций, и нет никакой гарантии, что это не нарушит жизнедеятельности города.

Масштабы ремонтных работ огромны. Только канализационных сетей на территории Москвы проложено около семи тысяч километров. Почти все старые трубопроводы (керамические, асбоцементные, чугунные, железобетонные и кирпичные) нуждаются в срочном ремонте. Через разгерметизированные стыки труб канализационные стоки нередко попадают в подземные воды и водоемы, и это самым неблагоприятным образом сказывается на экологической обстановке в столице.

Не менее серьезные проблемы в Москве и с теплотрассами. Их протяженность почти 10 тысяч километров, а срок службы всего 7—12 лет. Поддерживать такое хозяйство в рабочем состоянии без современной техники практически невозможно. В последние годы теплотрассы прокладывают чаще всего по поверхности земли. Трубы тянут через дворы и скверы, вдоль дорог и жилых домов, поднимают над автотрассами и железнодорожными путями. Уродливые трубопроводы стали неотъемлемой принадлежностью столичной застройки. Их можно видеть на Садовом кольце, Ленинском проспекте, Бережковской набережной, во многих других местах.

Технология прокладки наземных трубопроводов очень проста. Для теплоизоляции стальные трубы теплотрассы обертывают слоем стекловолокна или минеральной ваты и затем покрывают металлической сеткой, на которую наносят асбоцементный раствор. Работы проводят в основном вручную, поэтому нет никакой гарантии, что слой теплоизоляции будет равномерным и без щелей. Но даже без этих недостатков через месяц-два в асбоцементном слое появляются трещины, и он начинает осыпаться. Такие теплотрассы очень быстро приходят в негодность, тепловые потери в них достигают 15–20 %.

Третий виновник провалов и просадок в грунте — водопроводная сеть. Ее протяженность в Москве приближается к 9 тысячам километров. Срок службы многих трубопроводов давно истек. По данным «Мосводоканала», каждые сутки из столичной водопроводной сети в землю утекает до 40 % транспортируемой воды.

Подземные коммуникации у нас ремонтируют в основном открытым траншейным способом. Сначала с помощью гидро- или пневмомолотов, а чаще ручными отбойными молотками вскрывают плотный грунт или дорожное покрытие, затем экскаватором или вручную лопатами роют траншею и укладывают в нее новый трубопровод. Когда работа закончена, траншею засыпают, как правило, не очень заботясь о качестве покрытия — все мы не раз видели, как это делается! Дождь, снег, транспортные нагрузки, смена температуры — от всего этого грунт быстро проседает. Но главное, разрытые дворы и дороги создают большие неудобства для пешеходов и проблемы для движения транспорта.

В западных странах дело обстоит иначе. Там широко применяют самые передовые технологии, внедряют новые долговечные и прочные материалы. По данным Агентства по охране окружающей среды США, на обновление только канализационных сетей за последние 30 лет в стране было истрачено 80 миллиардов долларов — сумма по нашим меркам фантастическая. Что касается теплотрасс, то служат они минимум 30 лет, а потери тепла не превышают 2 %. Трубопроводы делают из высокопрочных теплоизоляционных материалов. Самый распространенный из них — полиуретан, у которого коэффициент теплопроводности в четыре раза меньше, чем у минеральной ваты. Трубы для теплотрасс со слоем теплоизоляции производят в заводских условиях, поэтому брак там просто невозможен.

За рубежом 95 % всех коммуникаций прокладывают под землей так называемым бестраншейным способом (в России — только 5 %). Причем используют, как правило, не подверженные коррозии пластмассовые трубопроводы, срок службы которых несравнимо больше, чем у всех прочих материалов.

Для бестраншейной прокладки коммуникаций применяют пневмопробойники, микрощиты и оборудование последнего поколения — станки направленного горизонтального бурения (см. «Наука и жизнь» № 7, 1997 г., № 12, 1998 г., № 1, 1999 г. — Прим. ред.). По прогнозам западных специалистов, уже в начале третьего тысячелетия с применением этих станков будет строиться больше половины подземных трубопроводов во всем мире. Буровые станки протягивают под землей любые трубы диаметром от 50 см до 1,5 метра. За точностью движения бура по заданной траектории наблюдает радиолокатор. Сейчас всевозможные буровые станки выпускают 24 крупные зарубежные производственные фирмы; ведущие среди них — «Тракто-Техник» (Германия) и «Вермеер» (США).

Что же происходит у нас?

Ни у кого не вызывает сомнения, что проблему надо решать безотлагательно. Но на это, как всегда, нет денег. Правда, в 1996 году дело все-таки сдвинулось с мертвой точки. На состоявшейся в Москве III конференции Тоннельной ассоциации было принято решение создать Российское общество по бестраншейным технологиям (РОБТ). Недавно оно стало 30-м членом Международного общества по бестраншейным технологиям — ISTT, и по его примеру занялось обобщением и распространением информации международных конференций, выставок и ярмарок о новейшей технике, самых передовых технологиях и материалах для бестраншейной прокладки и ремонта подземных коммуникаций.

Раскатчик затягивает в скважину сразу четыре пластмассовых трубопровода под кабели связи.

Идет раскатка скважины на дне реки Пехорка с применением установки направленного горизонтального бурения.

Пневмопробойник проходит скважину под действующей автодорогой.

Установка для запуска пневмопробойника с прицельным устройством.

Последние разработки Института горного дела: пневмопробойники для проходки скважин и забивки труб.

Рабочий орган установки направленного горизонтального бурения — бур с форсунками для подачи бентонитового раствора.

Установка направленного горизонтального бурения прокладывает подземные коммуникации по заданной траектории.

Микрощит проходит скважину методом выбуривания.

Микрощит японского производства.

Раскатчик грунта разрушает старую изношенную трубу и одновременно затягивает в нее новую трубу из полиэтилена.

Раскатчик грунта из опытной партии, выпущенной ВПК «МАПО»

Установка для вертикальной раскатки скважин при устройстве набивных свай.

Между тем в России разработано оборудование, ничем не уступающее и даже превосходящее зарубежные аналоги, но наладить его производство никак не удается. Вспомним для примера отечественные пневмопробойники. Их разработал еще в начале 1960-х годов Институт горного дела Сибирского отделения Академии наук СССР (ныне ИГД СО АН РФ), а Одесский завод строительно-отделочных машин быстро освоил производство новой очень нужной продукции. Пробойники продавались в 30 стран мира, пользовались большим спросом внутри страны. По мнению зарубежных специалистов, у них не было конкурентов. На Западе наши пневмопробойники называли «подземными ракетами русских». Они получили 400 патентов в 35 странах, были отмечены золотыми медалями, дипломами и призами многих международных выставок. СССР продавал не только само оборудование, но и лицензии на его производство и получал огромные прибыли.

И сейчас завод в Одессе выпускает и продает пневмопробойники, но к нам это уже не имеет отношения — заграница. У российского Института горного дела не нашлось денег на поддержание своих патентов за рубежом, и он потерял на них юридические права. Теперь наши же пневмопробойники и их сервисное обслуживание нам предлагают зарубежные компании, успешно сотрудничающие с одесским заводом.

То же самое может произойти и с отечественным раскатчиком фунта, разработанным более 10 лет назад Институтом горного дела совместно с Научно-производственным кооперативом «БОС». Изобретение защищено 10-ю патентами за рубежом (в США, Канаде, Германии, во Франции, в Японии, Великобритании, Швеции), 50-ю авторскими свидетельствами СССР и 24-мя патентами России. В 1991 году на Международной выставке изобретений и технических новинок в Женеве и на Всемирном салоне изобретений, научных исследований и промышленных инноваций «Брюссель — Эврика-95» новинка была отмечена золотыми медалями и дипломами.

Четыре года назад первую партию раскатчиков и установок для их привода по лицензии разработчиков изготовил Военно-промышленный комплекс «Московское авиационно-промышленное объединение» (ВПК «МАПО»). Летом прошлого года их попробовали в деле. С помощью раскатчиков грунта в Москве и Московской области бестраншейным способом проложили больше километра кабелей связи и газопроводов под действующими автодорогами, протянули кабель связи под рекой Пехорка, установили анкера для крепления «стены в грунте» на трассе 3-го автомобильного кольца (более подробно технология установки «стены в грунте» описана в журнале «Наука и жизнь» № 7, 1995 г. — Прим. ред.). По отзывам строителей, российские раскатчики оказались лучше зарубежных станков направленного горизонтального бурения. В отличие от бурового инструмента, который выбирает грунт и извлекает его из скважины, раскатчик ввинчивается в породу и раздвигает ее в радиальном направлении. Стенки скважины уплотняются настолько, что их не надо укреплять бентонитовым раствором. И без него скважина становится такой же прочной, как бетонная труба. После прохождения раскатчика грунт вокруг коммуникаций не проседает. С помощью этого инструмента можно также без труда ремонтировать трубопроводы: раскатчик ввинчивается в старую трубу, разрушая ее, и одновременно затягивает внутрь новую.

И самое главное. Раскатчики можно использовать не только для строительства подземных трубопроводов, но и для устройства набивных свай, анкеров, «стены в грунте», зондирования и глубинного уплотнения грунтов и многих других строительных работ.

ВПК «МАПО» с его высочайшим потенциалом, позволяющим строить самолеты и вертолеты, может всего за год наладить серийное производство раскатчиков и установок для их привода. Но это произойдет только в том случае, если найдутся бюджетные средства или инвесторы, способные поддержать российского производителя. Иначе нам придется не только пневмопробойники, но и раскатчики грунта покупать в других странах, причем в полтора-два раза дороже.

• Длина границы между ГДР и ФРГ составляла около 1400 километров, а ширина пограничной полосы — около 100 метров. На эту «нейтральную полосу» никто не мог ступить ни с той, ни с другой стороны, она никак не использовалась в хозяйстве и потому стала своеобразным заповедником. Изучение ее биологами еще не закончено, но здесь уже найдено 85 видов животных и 120 видов растений, включенных в Красную книгу. Сейчас эти земли понемногу занимаются, в основном для сельского хозяйства. Возможно, на части пограничной зоны будет создан заповедник «Зеленая полоса», чтобы хотя бы частично сохранить это «политическое убежище» для редких растений и животных.

• Когда в 1877 году в американском штате Вайоминг прокладывали железную дорогу, строители наткнулись на огромное количество окаменелых костей динозавров. До этой находки было известно только 9 видов динозавров, а здесь нашли 136 новых видов. Местные пастухи использовали часть окаменелостей, чтобы сложить из них хижину, которая сохранилась до наших дней и служит одним из туристических аттракционов. Сейчас в домике никто не живет, кроме гремучих змей, и заходить внутрь не рекомендуется.

• Практикум для студентов-фармакологов второго курса Манчестерского университета включает лабораторные занятия по изучению влияния повышающихся концентраций этилового спирта на поведение добровольцев из студентов. На этих занятиях всегда отмечается повышенная посещаемость.

• Американская газета «Сент-Луис пост диспетч» снабжает свой отдел гороскопов примечанием: «Гороскопы не основаны на научных данных, и их следует читать только для развлечения, а не как руководство к действию».

• В прошлом году отмечался полувековой юбилей автомобильного ремня безопасности. Вообще-то первым водителем, которому пристяжной ремень спас жизнь, был американский автогонщик Уолтер Бейкер, электромобиль которого перевернулся на соревнованиях в 1902 году на скорости 125 километров в час. Но серийно встраивать ремни в свои модели начала американская фирма «Нэш — Амбассадор» только в 1949 году. Ремни, крепившиеся вокруг пояса, удерживали водителя и пассажира, сидевшего рядом с ним. Аналогичный современному ремень, тянущийся еще и по диагонали через грудь, изобретен в Швеции и впервые начал устанавливаться на машинах «Вольво» с 1959 года.

• Полиция индийского штата Орисса с 1946 года пользуется услугами голубиной почты. На полицейской голубятне 800 птиц, особенно много работы для них бывает после ураганов и наводнений, когда нарушается телефонная связь.

• В перечень известных химических соединений добавлено вещество номер 18 000 000. Его название — (13-цис)-2-фенил-3-циклогексен-1 — карбоксильная кислота. Оно будет применяться в производстве некоторых лекарств.