Оценка ситуации и меры по ликвидации аварии

В период с 10 по 13 декабря состоялись совещания специалистов в области подземного строительства научно-исследовательских и учебных институтов и проектных организаций Санкт-Петербурга по аварийной ситуации на перегонных тоннелях метрополитена между станциями "Лесная" и "Пл. Мужества".

В совещании приняли участие специалисты завода "Красный Октябрь", Ленметрогипротранса, институтов: "Гипрошахт", ВНИИГ им. Веденеева, ЛИСИ, ЛИИЖТа, ЛГИ, училища им. Комаровского (ВВИТКУ) и др. То есть организации, не проводившие технического диагностирования тоннелей и практического наблюдения за развитием аварии. В ходе рассмотрения ситуации было высказано следующее обобщенное мнение:

1. Выпуск 44000 м грунта в тоннели при аварии во время строительства, образование неопределенных зон разуплотнения привело к длительным непредсказуемым и неопределенным процессам в грунтовом массиве, связанным с изменениями динамических градиентов подземных вод, смещениями и изменениями напряжений в грунте, обусловленными наличием значительных по объему зон разуплотнения, оттаиванием замороженного массива, ползучестью грунтов и релаксацией напряжений (тем самым, косвенно был подтвержден вывод фирмы о причинах аварии, сформулированный в июньском итоговом отчете о НИР).

2. Затопление верхнего тоннеля следует считать необходимой мерой, так как происходящее естественное заполнение тоннеля плывунным грунтом и водой могло в любой последующий момент принять лавинообразный характер, связанный с растущими осадками тоннеля и развитием дефектов в его конструкции, которые могли бы привести к его разрушению (разрыву), а это в свою очередь вызвать катастрофические осадки дневной поверхности с разрушением и значительными повреждениями зданий и сооружений (Этот вывод непосредственно вытекает из результатов, представленных в итоговом отчете о НИР фирмы за июнь 1995 года).

3. В нижнем тоннеле, в который сегодня поступает грунтовая вода без выноса плывуна, следует продолжать работы по усилению его конструкции и прекращению водопритоков. Все эти работы должны сопровождаться усиленным мониторингом, в который должны входить наблюдения за его осадками, напряженно-деформированным состоянием, динамикой водопроявлений, следует также вести наблюдения за осадками дневной поверхности и уровнем подземных вод. Все эти наблюдения должны проводиться как минимум ежедневно (см. Наши предложения в план НИОКР метрополитена за 1994 и 1995 годы).

4. Мероприятия п.п. 2 и 3 направлены на стабилизацию состояния системы "тоннели - грунтовый массив". В дальнейшем для возможности эксплуатации следует проработать варианты закрепления грунтов вокруг тоннелей и усиления их конструкций с оценкой динамического воздействия поездов (Данный вывод также явился подтверждением рекомендаций фирмы, которые были основанием для начала НИР по вибродиагностике в ноябре 1995 года).

В этот же период по инициативе мэра были организованы встречи на участке аварии и в институте "Ленметрогипротранс" со специалистами французской фирмы "Солетанш", специализирующейся на работах по закреплению грунтов, водоподавлению и др. По указанию ДСМ на совещании фирма "ДИМЕНСтест" изложила основные результаты проведенной работы, суть методик исследований, в частности, не известные зарубежным специалистам версии идентификационных методов имитационного моделирования с учетом данных комплексной оперативной диагностики, методы электромагнитного контроля напряженного состояния конструкций, а также сущность рекомендаций по мерам для обеспечения безопасности аварийно-восстановительных работ. Специалисты фирмы "Солетанш" признали эффективность работы и подтвердили правильность принимаемых в аварийной ситуации мер.

После аварии

В результате принятых мер по затоплению тоннелей на участке "Размыв", отсечению их от эксплуатируемых участков Кировско-Выборгской линии метрополитена затворами и защитными перемычками, ликвидации протечек воды через неплотности в бетоне и металлоконструкциях по состоянию на 21 декабря 1995г. появились признаки стабилизации обстановки, просадка поверхности на большинстве реперов прекратилась или стала близка к стабилизации. Мульда осадок поверхности по состоянию на 21.12.95г. свидетельствовала о том, что осадки достигли максимума по величине около 90 см на территории подкрановых путей завода; эпицентр максимальных осадок с момента начала сместился примерно на 90 м вдоль трассы тоннелей; зона деформаций с величиной осадок более 20 мм составила вдоль оси тоннелей в плане 250 м, по ширине поперек оси тоннелей примерно 220 м. Общая площадь этой зоны примерно 45200 м.

Проводилось (по некоторым сооружениям - с участием фирмы) обследование зданий и коммуникаций для определения степени их повреждения и необходимого ремонта.

Были закончены работы по камерам съезда у ст. "Площадь Мужества" для открытия движения на северном участке линии от ст. "Девяткино" до ст. "Площадь Мужества". Открытие движения на этом участке было намечено на 25 декабря 1995 года. В январе 1996 года были завершены работы по обустройству камер съезда за ст. "Лесная" и открытию движения от ст. "Пл. Ленина" до ст. "Лесная".

К сожалению, предложения фирмы по организации комплекса специального мониторинга поверхности не были приняты. Вследствие этого, наблюдения за изменением пространственного положения цеховых корпусов завода и других сооружений при проходке новой трассы не позволят своевременно обнаружить начало опасных тенденций в аварийной зоне. До настоящего времени не принято решение об организации мониторинга затюбингового пространства и зон вблизи бетонных перемычек затопленных тоннелей. Как и были предсказано, достаточно скоро появились признаки прохода воды не только из тоннельного пространства, но и с перекрываемых концов верхнего тоннеля

Вместе с тем, основная задача - своевременное предупреждение об аварийном развитии процесса, предотвращение гибели людей и ограничение разрушений сооружений на поверхности - была достигнута.

Содержание приведенного материала можно воспринять, как попытку поиска виновников. Это не так. "Бомба" была заложена не сегодня, а 20 лет тому назад, когда директивные методы решения проблем к назначенной дате нередко исключали возможность принятия безошибочных решений, а обеспеченность методами и средствами технической диагностики была слишком низкой. Те же, кому сегодня довелось устранять последствия этой "бомбы", проявили себя с самой лучшей стороны, делая все возможные попытки устранить промахи своих предшественников. Ситуация - уникальная для мировой практики. Ее анализ - удел ученых, а не инженеров (даже великих), связанных по рукам нормативными документами и другими ограничениями. В то время ситуация не была изучена или прогнозируема, а потому никакие СниП'ы ее не регламентировали. Следует обратить внимание на то, что даже в этих тяжелых условиях работы конструкций, тоннели бесперебойно отслужили 20 лет без помощи зарубежных специалистов.

Наконец, сегодня констатацию фактов и их анализ делать легко, имея под рукой ПЭВМ, пакеты программ моделирования, средства измерений. Многие факторы в годы рождения линии было невозможно смоделировать или проконтролировать.

Поэтому приведенные материалы следует читать исключительно как краткое обобщение, констатацию свершившегося, цель которой - не допустить повторения событий, к чему, очень похоже, имеются все предпосылки.

ЧАСТЬ 2. «КАК ЭТО БУДЕТ»

ВВЕДЕНИЕ

Прекращение в 1995 году движения поездов на Кировско-Выборгской линии метрополитена г. Санкт-Петербурга существенно сказалось на функциональной способности метрополитена как в обеспечении пассажиропотоков, так и в техническом обслуживании действующих участков. В связи с изложенным, актуальной стала задача восстановления нарушенной связи участков Кировско-Выборгской линии метрополитена. Немедленно в различные инстанции посыпались предложения самого различного научно-технического уровня. Подавляющая часть предложений поступала от организаций и частных лиц, не имевших объективной информации ни об инженерно-геологических условиях в зоне аварии, ни о фактических причинах разрушения конструкций.

Некоторые идеи были откровенно абсурдными, хотя подавались некогда уважаемыми организациями. Так, было представлено предложение (запатентованное!) об устройстве цепных растяжек для "поддержки" тоннелей (типа вантового моста). Отдельные "ученые от науки" до сих пор выдвигают жуткие по своей безграмотности теории гибели тоннелей. Так, ректор одного из весьма уважаемых институтов летом 1999 года (!) заявил, что причиной аварии на участке явилось указание мэра Санкт-Петербурга А.А.Собчака об отключении холодильных установок в целях экономии электроэнергии. В итоге грунт на участке разморозился, тоннели расширились и от температурных перегрузок разрушились. Естественно, что и идеи новых конструктивных решений, поступавшие от них, "блистали" соответствующей оригинальностью.

Была создана комиссия по отбору наиболее интересных предложений, которая позднее по распоряжению мэра города была преобразована в конкурсную комиссию. О ее существовании мы узнали совершенно случайно, поскольку ни метрополитен, ни Дирекция строящегося метрополитена (ДСМ), ни АО "Ленметрогипротранс" ("ЛГМТ") не сочли необходимым пригласить нас не только для изучения предложений, но даже для обсуждения проблемы. Лишь случайно узнав из СМИ о существовании такой комиссии, наши представители "явочным" порядком посетили одну из научно-технических конференций, а затем 27.01.97 г. перед самым подведением итогов успели направить свои предложения в окончательной редакции на конкурс официальным путем.

Известные предложения по восстановлению движения на участке "ст. Лесная - ст. Пл. Мужества" повторяли идеи, рассмотренные 20 лет назад. Как и в те годы, все предложения, по-сути, были сгруппированы по следующим направлениям: