С первых дней строительства Московского метрополитена на геодезическо-маркшейдерскую службу была возложена огромная ответственность. В течение всего периода строительства, начиная с проходки первого шахтного ствола и сооружения подходных выработок до выхода на трассу и прокладки перегонных и станционных тоннелей, маркшейдеры ведут сложные, требующие высокой точности работы по созданию геодезической и маркшейдерской основы на поверхности и под землей.
При строительстве первой очереди метро мы не располагали кадрами маркшейдеров, обладавших необходимым опытом. Вопрос о кадрах решался путем привлечения к маршейдерскому делу инженеров и техников, которым приходилось осваивать и выполнять новые для себя работы, приобретая необходимые знания непосредственно в процессе труда.
Первый щит, использованный на строительстве московского метро, был доставлен из Англии. Проходку вели английские инженеры. За несколько месяцев отклонение щита от проектной трассы составило более 1 м. На первых линиях по трассе вначале проводили специальные передовые штольни, и только после проверки правильности разбивки трассы приступали к строительству перегонных, станционных и других основных подземных сооружений. В дальнейшем, когда маркшейдеры накопили необходимый опыт, был осуществлен переход к строительству глухими забоями, без передовых штолен, что дало большую экономию во времени и трудозатратах.
Задавая направление подземным выработкам, маркшейдер не имеет возможности узнать результат своей работы до момента сбойки, поэтому его работа связана с огромным нервным напряжением. Сложность и увеличение размеров подземных сооружений потребовали от маркшейдеров значительного повышения точности, а следовательно, и ответственности при выполнении проходки. И сейчас основная роль осуществления сложной геометрии сооружений метро принадлежит инженерам, техникам и геодезистам на поверхности и маркшейдерам под землей.
Перед началом строительства второй очереди метрополитена была разработана техническая инструкция по производству геодезическо-маркшейдерских работ. Этот документ был составлен на основании опыта работы советских маркшейдеров, а также научных достижений в геодезии. Из года в год работа маркшейдеров Метростроя продолжает совершенствоваться. Благодаря четкому научному обоснованию маркшейдерская служба Метростроя не знает случаев несбоек встречных тоннелей.
Вернемся к началу советского метростроения. Маркшейдерская служба при Управлении московского Метростроя была создана в сентябре 1932 г. Первыми организаторами геодезическо-маркшейдерской службы Московского метрополитена были профессор геодезии Н. П. Афанасьев, А. Н. Баранов, К. И. Егунов. С 1953 до 1981 г. начальником и главным маркшейдером Метростроя был автор настоящей статьи. Московский Метрострой стал школой подготовки многочисленных кадров маркшейдеров для строительства метрополитенов в Киеве, Ленинграде, Тбилиси, Баку, Ташкенте, Харькове, Ереване и в других городах.
С самого начала строительства Московского метрополитена много лет работали на Метрострое главными маркшейдерами шахт А. О. Алексеев, А. П. Егоров, П. Г. Евтихов, А. П. Журавлев, А. Н. Курдюков, Н. А. Савельев, В. С. Фетисов, А. И. Чистяков (этот список можно продолжить). На их счету десятки построенных подземных станций и перегонных тоннелей. В своей работе они не знали слов «плохая сбойка тоннелей». Это настоящие подземные штурманы, воспитавшие целое поколение молодых инженеров, успешно работающих на ответственных участках маркшейдерской службы во многих городах страны. Наша маркшейдерская служба способна решать самые сложные технические задачи в области подземного строительства.
Уникальным сооружением московского метро является Большое кольцо, соединяющее семь крупнейших московских вокзалов и пересекающее 18 районов столицы. На строительстве Большого кольца в полной мере проявились высокое мастерство и замечательное искусство подземных штурманов. Сто восьмая, замыкающая Большое кольцо, сбойка была произведена пионерами строительства столичного метро главными маркшейдерами С. С. Моргуновым и Н. А. Савельевым на участке «Киевская»-кольцевая — «Краснопресненская». Сбойка была выполнена с высочайшей точностью.
Кольцевая линия сооружалась при наличии радиальных линий метрополитена, причем пересечения требовалось осуществлять при непосредственной близости тоннелей эксплуатируемых и строящихся станций. Считалось необходимым оставлять значительный целик нетронутой породы между горными выработками в плане и особенно в профиле. Однако условия сооружения станции «Курская»-кольцевая не позволяли выполнить это требование. Между крайними и средними тоннелями был оставлен массив шириной всего 20 см. Затем убрали и этот целик, заменив его колоннами. Это значительно осложнило задачу соблюдения правильных геометрических очертаний тоннелей.
Перед строителями станции «Белорусская»-кольцевая стояла еще более ответственная задача — соорудить новую станцию под действующей при отсутствии между ними породы в профиле. Расстояние между сводом новой станции и лотком старой равнялось всего 0,9 м. Задача, требующая столь высокой степени точности, впервые ставилась перед советскими инженерами. Обычно пересечение существующей трассы производили при расстоянии между подземными выработками по глубине 10 м и более. Для условий, в которых предстояло строить «Белорусскую»-кольцевую, щитовой способ проходки считался неприемлемым, так как был связан с угрозой опасных осадок на действующей станции. Однако проходка новых тоннелей была выполнена так, что при незначительных деформациях на действующей станции даже чеканка швов тюбингов не была нарушена.
Начальнику строительства Л. Ф. Возианову, главному инженеру В. Д. Полежаеву, главному маркшейдеру — автору этой статьи, начальникам участков К. И. Крюкову, П. С. Бурцеву и другим инженерам, работавшим на строительстве, впервые в истории советского метростроения пришлось решать ряд весьма ответственных задач, связанных с проходкой под действующей станцией, в непосредственной ее близости.
Обычно маркшейдерские сбойки встречных тоннелей завершаются задолго до укладки постоянных путей. По-иному осуществлялись работы на строительстве второго участка Фрунзенского радиуса. Еще не были произведены все сбойки, а на многих участках трассы уже приступили к рихтовке и бетонированию пути. Это был риск, так как при больших отклонениях осей встречных выработок во время сбоек даже допустимые нормативами отклонения потребовали бы больших работ по переустройству пути. Однако маркшейдеры Метростроя имели основания быть уверенными, что переделывать путь не придется, хотя расстояния до мест сбоек превышали 1,5 км. Результаты сбоек подтвердили точность расчета — тоннели разошлись всего на 12 мм в плане и на 4 мм по высоте.
На участке Ленинских гор (правый берег Москвы-реки) впервые в строительстве Московского метрополитена тоннели закладывались в оползневом склоне. Знаки геодезической наземной основы, определенные в 1956 г. Метрогипротрансом, на протяжении всего периода строительства деформировались, так как склон Ленинских гор медленно сползал в сторону реки, унося с собой реперы и полигонометрические знаки. Величины деформаций по отдельным участкам достигали 100 мм в плане и по высоте. Это обстоятельство чрезвычайно осложнило работу маркшейдеров. У них буквально не было твердой почвы под ногами. Портальные части тоннелей деформировались вместе со склоном. Закрепить в них направление осей тоннелей на длительное время не представлялось возможным. Поэтому приходилось производить многократные передачи направлений через реку с левого берега в портальные части тоннелей или через кессонные шлюзовые перемычки в зону сжатого воздуха. Таких передач было выполнено по левому тоннелю шесть и по правому — восемь. За последние 15—20 лет многое изменилось в технике и технологии метростроения. Внедрены в производство новые механизированные щитовые проходческие комплексы, в широких масштабах применяются тоннельные обделки из сборного железобетона, повысились скорости проходки. Все это обусловило разработку новых способов геодезическо-маркшейдерских работ, использование новейших приборов и технологии.
По сути дела, коренным образом изменена технология решения одной из самых ответственных и сложных задач в подземном строительстве — ориентирования подземных выработок, т. е. определения под землей исходного направления проходки и положения проектной оси подземного сооружения. Для выполнения этой работы раньше требовалась остановка всех работ в шахтном стволе на две или две с половиной смены, а на ориентировании была занята бригада маркшейдеров в 14—16 человек.
Внедрение в производство гироскопического ориентирования, основанного на использовании сложных приборов — гиротеодолитов, в 4—5 раз сократило время, необходимое для выполнения этой работы. Да и бригада состоит из четырех-пяти человек. Существенный выигрыш во времени и значительное повышение точности работ позволили получить все более широко используемые светодальномеры, оптические теодолиты, нивелиры с самоустанавливающейся линией визирования и другие новейшие приборы.
При непосредственном участии маркшейдеров ведутся работы по внедрению в производство лазеров как средства для задания направления проходки, разбивочных осей, для ведения проходческих машин по заданной трассе.
В настоящее время высококвалифицированно трудится на самых разных участках производства отряд маркшейдеров второго поколения — специалисты, пришедшие в Метрострой в начале 50-х гг. Им пришлось многое внедрять в производство, они внесли заметный вклад в совершенствование геодезическо-маркшейдерских работ на подземном строительстве. Это Д. Г. Кислицын, Б. И. Гойдышев, В. Л. Калашников, Р. А. Матюхов, С. К. Раков, В. К. Сокол, Н. С. Ластовченко, И. А. Иванов, П. В. Пряхин, А. В. Кирин, В. С. Нестеров, А. М. Карпов, Ю. П. Лунев, А. Г. Герасимов, Н. И. Соколов и многие другие. Все они обеспечивают безошибочное ведение горнопроходческих и строительно-монтажных работ на самых разных стройках, география и масштабы которых за последние годы значительно расширились.