вопрос 1 Что такое ТПМК?
Тоннелепроходческий механизированный комплекс (также тоннелепроходческий щит, ТПМК) – машина для строительства тоннелей метро.
В 1930-е годы первые станции столичной подземки строились вручную: киркой и лопатой. Сегодня в арсенале метростроителей – передовые технологии. Для прокладки тоннелей используют автоматизированную сверхпрочную конструкцию под названием «проходческий щит». Ее можно сравнить со «стальным червем», который сверлит путь в толще породы, оставляя за собой готовый тоннель.
Чтобы представить, насколько титаническая задача стоит перед строителями, сооружающими метротоннели, нужно знать, что расстояние между двумя станциями обычно не превышает 2 — 2,5 км, средняя скорость движения поезда метро — 41 км/час, а значит — это расстояние поезд преодолевает примерно за три с половиной минуты.
Тоннели метро строит огромная машина, чем-то напоминающая червя, — называется она тоннелепроходческий механизированный комплекс (ТПМК). При прокладке тоннеля он вгрызается в породу, забирает землю и выдает ее на поверхность, понемногу продвигаясь вперед. Машина обделывает поверхность тюбингами, из которых формируется кольцо будущего тоннеля.
Скорость проходки составляет 10 метров в сутки, проходка 300 метров в месяц считается нормальной для строительства тоннеля.
Из ЧЕГО СОСТОИТ МАШИНА, КОТОРАЯ СТРОИТ ТОННЕЛИ В МЕТРО?
Для строительства тоннелей метрополитена применяются специальные тоннелепроходческие механизированные комплексы (ТПМК). Диаметр такой машины составляет 6 метров, а длина может достигать 100 метров!
1. ГОЛОВНАЯ ЧАСТЬ ЩИТА
В передней части машины находится режущий орган — ротор, на котором устанавливаются режущие инструменты: шарошки используются для проходки в твердых породах, резцы — в мягких породах. Привод ротора, который заставляет вращаться режущий орган, находится также 8 головной части щита.
2. ОБОЛОЧКА ТПМК
Оболочка ТПМК защищает все оборудование и людей, которые работают на щите.
3. ЭРЕКТОР
Кольцо тоннеля собирается механизированным способом с помощью блокоукладчикз — эректора.
4. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЙ ТЮБИНГ
Тоннель метро обделывается (укрепляется) железобетонными кольцами, которые состоят из отдельных элементов — тюбингов.
5. ТЕЛЬФЕР ДЛЯ ПОДАЧИ ТЮБИНГОВ
Тельфер для подачи тюбингов — это кран-перегружатель, который осуществляет транспортировку фрагментов железобетонного кольца.
6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ТЕЛЕЖКА
На технологической тележке установлено оборудование, обеспечивающее функционирование ТПМК: двигатели, насосы, баки с маслом, водоотливная система, операторская кабинка, трансформаторы и др.
7. КЕССОННАЯ КАМЕРА
Замена режущих инструментов на ТПМК при проходке через плывун (насыщенный водой грунт) связана с определенными трудностями. Данный вид работ проводится на роторе в буферной зоне, где создается повышенное (давление. Для того чтобы проходчики смогли работать в таких условиях, они проходят адаптацию 8 кессонной камере, которая выполняет функцию шлюза.
9. ВЕНТИЛЯЦИОННЫЙ КАНАЛ
По вентиляционному каналу с поверхности земли подается воздух.
10. ПРОХОДЧЕСКИЕ ДОМКРАТЫ
Благодаря проходческим домкратам машина отталкивается от последнего смонтированного ж/б кольца и продвигается вперед.
вопрос 2 Кто изобрел ТПМК?
По легенде, изобретатель первого в мире проходческого щита англичанин Марк Брунель действительно придумал такую конструкцию после того, как во время службы во флоте пригляделся к «работе» корабельного червя. Он заметил, что голова моллюска покрыта жесткой раковиной, с помощью зазубренных краев которой червь буравил дерево, оставляя за собой на стенках хода гладкий защитный слой извести.
Идея машины оформилась в конструкцию в 1817 году, когда русский император Александр I обратился к Брунелю с просьбой спроектировать тоннель под Невой в Санкт-Петербурге. Правда, в России инженеру поработать не удалось – император решил возвести в намеченном месте мост. Однако в 1818 году первый щит Брунеля был запатентован, а в 1825-м с его помощью началось строительство тоннеля под Темзой.
вопрос 3 Внедрение ТПМК в России
В нашей стране проходческий щит впервые использовали в 1934 году для проходки сложного участка первой очереди московского метро между Театральной площадью и Лубянкой. А при строительстве второй очереди столичной подземки на трассах одновременно работало уже 42 щита – рекорд по объему используемой техники.
Московские строители первыми в мире с помощью тоннелепроходческих щитов стали прокладывать наклонные тоннели для эскалаторных зон. По заказу Мосметростроя канадская фирма Lovat разработала и изготовила ТПМК с наружным диаметром 11 метров. Именно с его использованием столичные метростроевцы впервые совершили щитовую проходку тоннеля для эскалаторов. Это произошло на станции «Марьина роща» Люблинско-Дмитровской линии метро.
вопрос 4 Как работает ТПМК
Тоннели строятся в самых сложных инженерно-геологических условиях, и современные щиты рассчитаны на проходку в различных грунтах, в том числе в неустойчивых. Комплексы работают в два цикла: сначала разрабатывают грунт, затем возводят обделку, производя монтаж блоков. Средняя скорость проходки щитов сегодня составляет 250-300 метров в месяц.
вопрос 5 ТПМК: «шестерки» и «десятки»
вопрос 6 Почему ТПМК называют женскими именами?
Тоннелепроходческий комплекс – это целый завод по переработке грунта. В Москве всегда строили метро щитами диаметром 6 метров, теперь проходка ведется и 10-метровыми машинами-гигантами.
Щиты – «десятки» используют при строительстве двухпутных тоннелей. Для обслуживания и эксплуатации одного большого щита требуется меньше оборудования для вывоза грунта, сокращается и количество сопутствующей инфраструктуры – это освещение, вентиляция, подвоз тюбингов.
Метростроители называют проходческие щиты женскими именами. Этот обычай появился благодаря Ричарду Ловату, основателю и владельцу известной канадской фирмы LOVAT, выпускающей ТПМК. Он решил, что все щиты компании должны носить женские имена в честь покровительницы подземных работ святой Барбары. Традиция распространилась и на машины других производителей. Сегодня московское метро строят «Татьяна», «Лилия», «Ольга», «Любовь», «Полина», «Софья», «Наталья»…