Геннадий Блинов - Покорители земных недр
Полученный при разведочном бурении керн предупреждал: наряду с породами гранитной твердости в ряде мест будущего Северомуйского тоннеля встретятся породы перемятые, крошащиеся, есть зоны плывунов, разломов, трещиноватых пород. Но все осложнения предусмотреть не удалось. В результате проходчики тоннеля неоднократно оказывались в труднейших ситуациях. Так, однажды в тоннельную выработку хлынул селевой поток — смесь воды с каменной массой, который все смел на своем пути, а 8-тонную породопогрузочную машину выбросил из тоннеля, точно щепку. Позднее выяснилось, что проходчики вышли под дно огромного подземного озера — 600 м в диаметре и 200 м в глубину. Это было, по мнению ученых, древнее русло реки Ангаракан, разорванной землетрясением миллион лет назад и запрятанной в гору.
В конечном счете тоннельщики укротили и этот разрыв, и другие осложнения (не раз они оказывались в неожиданно хлынувшем потоке горячей воды). В преодолении всех трудностей сложился коллектив, равного которому по уровню профессионализма отечественное тоннелестроение не знало.
Самым же длинным тоннелем в Европе (протяженность свыше 23 км) станет Архотский тоннель, который будет сооружен при строительстве Кавказской перевальной железной дороги от Орджоникидзе до Тбилиси. Трасса будущей дороги проходит среди угрюмых скал, головокружительных обрывов, бездонных ущелий. И поэтому второй уникальной особенностью этого тоннеля является то, что он пройдет на отметке 1400 м над уровнем моря.
По всей трассе дороги уже ведутся изыскательские работы, в которых участвуют топографы, проектировщики, сейсмологи, геофизики, геологи и, конечно, буровики. С помощью вертолетов подняты в горы, за облака, буровые установки. Работая в чрезвычайно сложных условиях, буровики прошли уже первые метры инженерных скважин. Получены ценные данные о геологической структуре горного массива, через который проляжет Архотский тоннель.
Архотский тоннель будет самым крупным, но далеко не единственным на трассе Кавказской перевальной дороги. Хотя от Тбилиси до Орджоникидзе всего 180 км, строительство будет нелегким — надо пробиться через Главный Кавказский хребет. Горные толщи прорежет еще 21 тоннель общей протяженностью почти 42 км. Кроме тоннелей буровикам и геологам предстоит разведать на трассе и подготовить основания под 72 железнодорожных моста и виадука с опорами высотой с 20-этажный дом, 26 автодорожных и железнодорожных путепроводов, три автодорожных моста, 26 противолавинных и противообвальных галерей, свыше 11 км подпорных стенок…
А чтобы обеспечить такой фронт работ, необходимо проложить автомобильные дороги, провести линии электропередачи, построить подстанции, карьеры стройматериалов, бетонные заводы, поселки для строителей, склады, гаражи. Все это предстоит соорудить в ущельях, в горах, где каждый метр бурильщикам, взрывникам, проходчикам придется брать с боем. И при этом надо будет не повредить неповторимую красоту высокогорной природы.
Сколько трудной, но интересной работы!
Непосредственно при строительстве зданий и сооружений бурение применяется не только в исследовательских целях. В некоторых случаях (например, в районах с заболоченными либо слабоустойчивыми почвами) специально оборудованные скважины заменяют фундаменты и являются основой всей конструкции. Особое значение такие скважины имеют на Крайнем Севере, за Полярным кругом. Раньше (еще два-три десятилетия назад) считалось, что крупное строительство на Севере практически невозможно. «Вечная» мерзлота.[1] Летом в верхних слоях она оттаивает, образуя талики, зимой же вспучивается от мороза (как говорят, «взрывается»), и кирпичное здание может разрушиться подобно карточному домику. Поэтому испокон веков там строили только бревенчатые избы высотой в один-два этажа. Не больше. А сейчас?
Сейчас в Заполярье и Сибири продолжают расти вполне современные, европейского облика города, такие как Норильск, Талнах, Якутск, Тикси, Певек, Сургут. Высотные здания, бетон, стекло, алюминий. И все это исключительно благодаря бурению. На месте фундаментов заранее отбуривают скважины. Десятки, сотни скважин диаметром около полуметра каждая. Скважины заливают бетоном и оставляют года на два на проморозку. Потом на этих вмороженных в грунт сваях возводят дома.
В результате получаются «висячие» дома (рис. 9) без массивных оснований в соответственно без подвалов. Ветер, свободно обдувающий пространство между подошвой дома и поверхностью земли, не позволяет почве прогреваться и оттаивать, т. е. таликовые зоны здесь просто не возникают. В остальном же это обычные дома. Крепкие дома любых размеров, любой высоты. Они стоят и будут стоять десятилетия и века. Так что северные города сейчас — это города на скважинах, победивших вечную мерзлоту — этого «северного сфинкса», как называют ее ученые.
В таком городе, как Норильск, существует специальная организация под названием «Фундаментстрой». Она имеет на вооружении больше 40 тяжелых станков ударного бурения; 40 буровых бригад (по четыре смены в каждой) работают круглосуточно и круглогодично только на строительстве жилых и производственных зданий.
Рис. 9. Многоэтажные дома на скважинах — сваях.
Подобная технология успешно применена и при строительстве мостов на Байкало-Амурской магистрали. Как известно, трасса, проходящая в горных районах с многочисленными пересечениями рек, потребовала сооружения более 2500 мостов. Первые мосты, построенные по традиционной технологии, потребовали огромных затрат на сооружение фундаментов и опор. Кроме того, это вело к нарушению природной среды — оттаивали многолетнемерзлые грунты, изменялся режим поверхностных и грунтовых вод. Сроки строительства мостов значительно удлинялись.
Необходимо было создать принципиально новые конструкции опор, новую технологию их установки. И соответствующие технические решения были найдены. Наиболее существенными звеньями в опорах мостов стали фундаменты из железобетонных цилиндрических столбов-свай, заделываемых в скважины, заранее пробуренные в грунте с помощью высокопроизводительных станков. Все операции по установке и сборке опор механизированы. Улучшилось качество строительства, сведены до минимума нарушения окружающей среды.
А есть ли работа для буровика-строителя в городе, который стоит уже века? Ответ на этот вопрос мы нашли в московском репортаже журналиста Н. Коршуновой, озаглавленном «На чем город стоит».
В разных концах столицы работают буровые установки и изыскательские группы специалистов «Мосгоргеотреста». Геологические условия города необычайно сложны и разнообразны, но нет такого места, где бы не поработали геологи, буровики, гидрогеологи, геофизики. Они бурят скважины, зондируют почву, ведут исследования грунтов, ищут подземные воды, которые могут преподнести сюрпризы.
В результате стало известно, что в Люблино, Марьино, Нагатино имеются слабые грунты (торф, водонасыщенные пластичные глины), которые требуют специальных инженерных решений при закладке многоэтажных зданий. А в районе Дорогомилова, Кутузовского проспекта, Яузского бульвара, Замоскворечья залегают известняки — устойчивые, прочные породы, которые служат идеальным фундаментом. Но подземные воды точат и эту опору города, да и Москва-река иногда добирается до нее, вымывая пустоты — каверны и пещеры, которые могут дать о себе знать обрушением верхнележащих слабых грунтов, возникновением провалов на поверхности. Редко, но бывает такое…
Несколько лет назад случилось ЧП, взволновавшее специалистов-геологов и градостроителей. На одной из улиц на глазах оторопевшего постового милиционера и изумленных прохожих начал медленно погружаться в землю, стоя как свеча, тополь, пока не скрылся весь в глубине недр.
Чтобы подобное не повторилось, бурят скважины, изучают несущую способность подстилающих грунтов и горных пород под фундаментами памятников истории и архитектуры, под зданиями, которые предстоит надстроить, передвинуть, реконструировать. Ни один жилой дом, заводской корпус, памятник, мост, ни одна гранитная набережная, эстакада, линия метро, теплотрасса, транспортная артерия не могут быть возведены или проложены без заключения геологов, основанного на результатах инженерного бурения.
Далее, гидрогеология и подземное водоснабжение. Ни для кого не секрет, что земная кора буквально насыщена подземными водами. Запасы грунтовых вод на площади в один квадратный километр измеряются сотнями тысяч кубических метров. На любой доступной нам глубине, в любых (даже самых засушливых) районах по крупным и мельчайшим трещинам в породах постоянно циркулирует вода. Вода различной степени минерализации, с различным напором. Кое-где она скапливается в огромных полостях-линзах… И даже небольшое нарушение подземного водяного баланса может привести к очень тяжелым последствиям на земной поверхности. Именно поэтому вся территория нашей страны покрыта густой сетью наблюдательных гидрогеологических скважин. Особенно в крупных городах. Эта сеть постоянно развивается и совершенствуется.
