Вторая нитка главного канализационного коллектора
К строительству метро в Петербурге традиционно приковано всеобщее внимание — любые события, связанные с «Метростроем», регулярно освещаются в СМИ, активно обсуждаются в комментариях и чатах.
Однако прямо сейчас, на глубине пятидесяти метров, ведётся ещё одна многомиллиардная стройка — почти столь же масштабная, как сооружение целой линии метро, но незаслуженно остающаяся вне поля зрения журналистов и широкой общественности. Уже третий год в северо-западной части города прокладывают вторую нитку главного канализационного коллектора — дублёра существующего участка, которому в этом году исполняется 40 лет.
Предлагаю сегодня прогуляться по строящемуся тоннелю, длина которого на сей момент уже достигла почти пяти километров.
С традиционным метростроем здесь кстати немало общего: основной тоннель наружным диаметром 5 метров (что лишь немногим меньше диаметра перегонного метротоннеля), сооружаемый уникальным щитом с пригрузом забоя, способным вести проходку в неустойчивых грунтах, многочисленные стволы шахт вдоль трассы и, конечно же, узкоколейка с электровозами для транспортировки породы и блоков, из которых собирается тоннель.
Но прежде чем перейти к фотообзору предлагаю разобраться, зачем вообще нужно тратить несколько десятков миллиардов рублей на строительство нового коллектора на самой окраине города, идущего почти параллельно уже давно существующему. А для этого стоит погрузиться в историю развития ленинградской канализации, начав с середины 20-го века, а точнее первых послевоенных лет.
Краткая история магистральной канализации Санкт-Петербурга
Сегодня это трудно представить, но в то время в городе ещё не было централизованной канализации: сточные воды сбрасывались через прямые выпуски без какой-либо очистки — прямо в реки и каналы. Единственным исключением был Васильевский остров, где с 1925-го по 1935-й годы успели создать первую полноценную канализационную сеть. Она была выполнена по раздельной схеме, предусматривавшей разделение хозяйственно-бытовых и ливневых стоков. Первые направлялись по коллектору к насосной станции на окраине острова и без очистки сбрасывались в Галерный фарватер Невской губы. Дождевые же воды отводились самостоятельной сетью труб кратчайшим путем к многочисленным выпускам в Большую и Малую Неву.
В остальных районах функцию отвода бытовых стоков выполняла ливнёвка, а реки и каналы города фактически превратились в открытые канализационные коллекторы, отравляя окружающий воздух. Более того, во многих дворах жилых домов всё ещё сохранялись выгребные ямы.
После войны схему дальнейшего развития канализации пересмотрели — в целях экономии выбор сделали в пользу общесплавной системы. Согласно принятому в 1948-м году плану намечалась разбивка территории Ленинграда на четыре бассейна канализования: Северный, Василеостровский, Центральный (между Невой и Обводным каналом, с включением части района Охты) и Южный (южнее Обводного канала).
На первом этапе занялись решением проблемы центральной части города — наиболее густонаселённых районов между Невой и Обводным каналом. В 1950–1960-е годы здесь были построены тоннельные канализационные коллекторы (ТКК) вдоль набережных Мойки, Фонтанки и Обводного канала, перехватывающие существовавшие прямые выпуски, коих насчитывалось несколько сотен штук. Кстати, помимо специально созданного под эти задачи треста «Подземканалстрой», проходку шахт и тоннелей некоторых коллекторов выполнял и Ленметрострой.
В 1958 году была введена в эксплуатацию главная насосная станция в устье Фонтанки, на проспекте Огородникова (ныне Рижский). От неё сточные воды по специальному трубопроводу отводились в устье Невы — на расстояние около 350 метров от берега — по-прежнему без какой-либо очистки.
К концу 60-х годов схема канализации Ленинграда представляла собой примерно такую картину (наложил поверх генплана 1959-го года):
В 1966-м была утверждена генеральная схема канализации, включавшая в себя три комплекса очистных сооружений для трёх бассейнов: Северного, Центрального и Южного.
Тогда же был выполнен проект первой очереди Центральной станции аэрации (ЦСА), для строительства которой решили намыть искусственный остров на месте Белой мели. Тоннельный коллектор на глубине почти 40 метров и диаметром с перегонный тоннель метро, который должен был связать Главную КНС с новыми очистными сооружениями, поручили проектировать Ленметропроекту. Проходку тоннеля вели механизированным щитом с укладкой обделки из железобетонных тюбингов, а на некоторых особо сложных участках под сжатым воздухом и с чугунной обделкой.
Процесс намыва нового острова и хронологию строительства ЦСА можно рассмотреть на американских спутниковых снимках, начиная с 1966-го года. На фото 1974-го кстати хорошо видна точка выброса неочищенных сточных вод с Главной КНС напротив Галерного острова с мутным шлейфом, тянущимся по течению в сторону Финского залива:
Пуск первой очереди ЦСА, рассчитанной на приём 750 тысяч кубометров стоков в сутки, состоялся в 1978 году. Вторая очередь, удвоившая мощность станции, была запущена в 1983 году. А в 1985-м ввели в эксплуатацию дюкер, соединивший ЦСА с сетью Васильевского острова, позволив ликвидировать сброс неочищенных вод с Василеостровской КНС.
К началу 80-х схема канализации Ленинграда порядком подросла, было построено несколько протяженных тоннельных коллекторов, позволивших доставить сточные воды с окраин города к очистным сооружениям Белого острова:
Восточные районы города подключили к ЦСА с помощью дюкера под Невой, однако с канализационной сетью северной части такой трюк пройти уже не мог — стоки Выборгского и Чернореченского коллекторов уходили без очистки прямо в Неву. Впрочем, даже с учётом ввода второй очереди, Центральная станция аэрации подходила к пределу своих возможностей, нужны были новые, столь же масштабные очистные сооружения в других районах города.
В 1975-м году началась новая грандиозная стройка — Северной станции аэрации (ССА) в районе Ольгино и Главного канализационного коллектора северной части Ленинграда (ГКК). Первый участок нового коллектора длиной 12 километров и диаметром как перегонный тоннель метро должен был связать Выборгский ТКК (шахта №415) с очистными сооружениями ССА, по пути перехватив прямые выпуски в Неву и стоки с Чернореченской КНС (шахта №413).
Проходку тоннеля главного канализационного коллектора поручили Метрострою, который использовал для этой задачи уже хорошо зарекомендовавший себя в ленинградском метростроении щит КТ-1-5,6 с обделкой, обжатой на породу. Внутри тоннеля была устроена «рубашка» из полимербетона, устойчивая к воздействию агрессивных сточных вод.
Сооружение первого участка главного канализационного коллектора и первой очереди Северной станции аэрации, рассчитанной на очистку 500 тысяч кубометров стоков в сутки, завершилось в 1986 году. Уже в следующем году мощность станции увеличили до 600 тысяч кубометров. Всё это позволило обеспечить очистку сточных вод северных районов города, а в скором будущем и Петроградской стороны, где к тому времени началась стройка нового коллектора, который должен был присоединиться к ГКК в районе шахты № 411.
К началу 1990-х годов схема ленинградской канализации приобрела следующий вид:
Сразу после ввода в эксплуатацию первой очереди главного канализационного коллектора началось строительство второй — от 415-й шахты на Выборгской стороне до 441-й, в районе Финляндского железнодорожного моста.
Местоположение последней шахты было выбрано неслучайно: новый коллектор помимо перехвата прямых выпусков вдоль набережной Невы должен был принять стоки из уже существующих коллекторов Невского и Красногвардейского районов, которые ранее переправлялись под Невой через дюкер в сторону ЦСА.
Проектирование столь сложного сооружения вновь доверили «Ленметрогипротрансу» совместно с «Ленгипроинжпроектом». Было принято решение строить сразу две параллельные нитки, дублирующие друг друга, — чтобы в будущем можно было отключать любую из них на время обслуживания, очистки, обследования или ремонта.
Согласно графику, строительство планировалось завершить за девять лет — с 1987 по 1995 год. Для механизированной щитовой проходки были сооружены четыре базовые площадки с рабочими стволами, расположенные в стороне от трассы коллектора; к их номерам добавили приставку «бис».
Вдоль берегов Невы на долгие годы обосновались шахтные копры:
Как и многие масштабные советские стройки на рубеже эпох, этот проект постигла непростая судьба. К 1993 году финансирование было прекращено, а строительство — законсервировано. С 2001 года начали выделяться средства на поддержание выработок в рабочем состоянии, однако их не хватало для продолжения работ в запланированном объёме. Полноценное строительство возобновилось лишь в 2005 году благодаря совместному финансированию со стороны европейских банков.
В 2008 году была введена в эксплуатацию левая нитка коллектора, а в 2013-м — правая. Запуск второго участка главного канализационного коллектора позволил ликвидировать несколько десятков прямых выпусков в Неву с суммарным расходом более 300 тысяч кубометров в сутки, доведя долю очищаемых сточных вод в Петербурге до 98 процентов.
При разработке проекта ГКК в советские годы в гидравлической модели учитывались стоки от большого количества промышленных предприятий, исторически расположенных вдоль набережных Невы. Однако, после распада СССР, часть заводов сократили объёмы стоков, а некоторые и вовсе перестали существовать. Из-за этого не удавалось обеспечить расчётных скоростей движения потока в коллекторе, что могло привести к серьёзному заиливанию единственной нитки первой очереди ГКК.
Уже в нулевые годы придумали неординарное решение этой проблемы. В точке, где глубина тоннеля доходила до максимальной отметки в 90 метров, напротив Гренадерского моста — было решено разместить уникальное сооружение: узел регулирования стоков (УРС), представляющий собой насосную станцию в шахте диаметром 24 метра. Предполагалось, что УРС будет задействоваться в тех случаях, когда скорость потока в восходящей нитке напорного коллектора в сторону 415-й шахты станет недостаточной, что могло привести к его заиливанию.
Одновременно с завершением строительства Северной станции аэрации в 1987 году началось сооружение Юго-Западных очистных сооружений (ЮЗОС) в Красносельском районе. Однако и их постигла та же незавидная судьба: вплоть до начала 2000-х годов стройка оставалась заброшенной. Ввести станцию в эксплуатацию удалось лишь к 2005 году — также при содействии европейских стран.
Таким образом, территория города была разделена на три бассейна канализования, сточные воды каждого из которых направлялись на собственные очистные сооружения:
На сегодняшний день схема действующих тоннельных коллекторов Петербурга выглядит так:
Агрессивные сточные воды, годами текущие по тоннелям, делают своё грязное дело — к настоящему времени многие коллекторы, длительное время подвергавшиеся коррозии, уже выработали свой ресурс и пришли в негодность. Чтобы предотвратить аварии и протечки, такие сооружения необходимо обследовать и ремонтировать, однако сделать это без вывода отдельных участков из эксплуатации невозможно. Именно для этого и строятся дублёры.
Ярким примером последствий промедления стала прошлогодняя авария на Выборгском ТКК: образовавшийся провал едва не затянул под землю целый жилой дом. К несчастью, произошло это как раз на участке, который не успели продублировать.
Аварии на канализационных коллекторах случались и раньше. Наиболее серьёзная произошла в августе 1975 года на проспекте Огородникова (ныне Рижский проспект). Из-за разрушения коллектора произошла просадка грунта под домом № 66, по стенам здания пошли трещины. Спасти его не представлялось возможным: жильцов пришлось расселить, а сам дом — снести.
Проект 2-й нитки ГКК
Тоннель первой очереди главного канализационного коллектора эксплуатируется уже 40 лет. Для того чтобы появилась возможность вывести его из работы, провести комплексное техническое обследование и реконструкцию, в 2023 году началось строительство второй нитки — от шахты № 415 до Северной станции аэрации. Помимо основной задачи, дублирование позволит регулировать потоки сточных вод в коллекторах и управлять их поступлением на очистные сооружения ССА.
Работы было решено разделить на три этапа. Щитовую проходку тоннеля первого этапа — от ССА до технологической шахты № 404А/2, расположенной неподалёку от «Лахта-центра», — завершили в прошлом году, после чего без промедления приступили к строительству участка второго этапа. Параллельно ведётся сооружение приёмных шахт, к которым будут подключаться примыкающие тоннельные коллекторы и камеры подключения к канализационной сети мелкого заложения.
Несколько чертежей с госзакупок для общего понимания картины:
Щитовая проходка тоннеля началась из шахты стартового котлована № 400/1 — грандиозного сооружения, представляющего собой шахту глубиной более 60 и диаметром 20 метров. Такие размеры обусловлены условиями спуска и монтажа тоннелепроходческого механизированного комплекса (ТПМК) отдельными секциями по очереди с постепенным выдвижением его из шахты. Общая длина ТПМК составляет более 130 метров.
Не будем же больше откладывать и отправимся в прогулку по участку коллектора, который успели построить на момент начала 2026-го года.
Фотообзор строительства тоннеля 2-й нитки
1. Снизу стартовой шахты открывается почти столь же эпичный вид, как в стволе УРС во время его строительства:
2. Хотя фото, конечно, не передаёт масштаба. Напомню, диаметр шахты — 20 метров:
С помощью электровозов, курсирующих между проходческим щитом и стартовой шахтой, сюда доставляются вагонетки с бадьями, заполненными породой. Для разгрузки используется козловой кран: бадья снимается с вагонетки, поднимается на поверхность и помещается в опрокидыватель. Высыпавшаяся порода попадает в накопительный бункер, откуда грузится экскаватором на самосвалы и вывозится на полигон.
Процесс подъёма бадьи можно увидеть на фото с пресс-релиза на сайте администрации города:
4. Здесь же погружаются на тюбинговозки блоки высокоточной обделки, из которых собирается тоннель коллектора.
5. Впереди людской ходок, по которому можно спуститься на дно шахты:
6. Точка, откуда началась проходка тоннеля, по сути станет его конечной: именно сюда будут поступать сточные воды Главного канализационного коллектора и далее, через две параллельные штольни, направляться в участок первой нитки — непосредственно перед входом её в главную насосную станцию Северной станции аэрации.
Остальная неиспользуемая часть шахты будет заполнена бетоном:
7. Вид из тоннеля в сторону стартовой шахты. На переднем плане, по всей видимости, платформа для перевозки бадьи:
8. Аккумуляторный электровоз немецкой фирмы Schöma:
10. Ещё один электровоз, сцепленный с составом из вагонеток с бадьями:
12. В конце руддвора путевое развитие заканчивается — дальше идёт лишь один откаточный путь. Сбоку тоннеля проложен мостик для прохода рабочих, а сверху подвешен воздуховод приточной вентиляции.
13. Раз в несколько десятков метров, после установки очередного кольца обделки, на нём указывают порядковый номер, по которому можно определить расстояние от стартовой шахты. Главное не забывать, что ширина одного кольца составляет 1400 мм: чтобы перевести это значение в метры, его придётся умножить на 1,4.
14. Близость к шахте, через которую забирается холодный зимний воздух, даёт о себе знать, воздуховод покрылся сосулями :)
16. Способы освещения тоннеля не перестают удивлять, через пару километров светодиодная лента и люминесцентные лампы сменяется радостно мигающей гирляндой:
17. Пока мы шагали вдоль этой многосотметровой гирлянды, вспомнили недавнюю новость о том, что Петербург возглавил рейтинг по тратам на новогодние украшения. Тут же родилась шутка о том, куда ушёл этот миллиард: в буквальном смысле слова — закопали под землю :)
19. Пройдя почти три километра, оказываемся под стволом технологической шахты № 404А/2. В месте сопряжения с ней верхняя часть колец обделки тоннеля была разобрана:
20. Именно отсюда начинается участок второго этапа, проходку которого начали в прошлом году. По идее, строительство должно было переключиться на этот ствол, однако выдача породы и спуск блоков по-прежнему ведутся через стартовую шахту № 400/1, несмотря на значительное плечо откатки.
Конструкция шахты диаметром 8,5 и глубиной 50 метров выполнена из буросекущих свай, усиленных железобетонными поясами. Шахта была построена заранее, ещё до момента проходки тоннеля. В тех сваях, которые должны были оказаться на пути щита, армокаркас не достигает низа для возможности проходки сквозь их бетонную часть.
21. Поднявшись на пару пролётов людского ходка и посмотрев вниз, видим такую картину:
22. Неподалёку от шахты начинается путевое развитие, дающее возможность разъехаться составам, следующим навстречу друг другу:
23. Состав из тележек с бадьями:
25. При строительстве тоннеля применяется высокоточная железобетонная обделка с футеровкой — облицовкой внутренней стороны блока полимерным защитным покрытием, способным противостоять коррозии агрессивных сточных вод и дающим коллектору столь красивый зелёный цвет. Каждое кольцо состоит из шести сегментов, которые при сборке соединяются между собой направляющими шпонками-стержнями. Для герметичности в стыки между сегментами по периметру закладываются уплотнения.
26. После того, как ТПМК миновал шахту 404А/2, нумерация колец коллектора началась заново.
28. Двигаемся дальше в сторону Северо-Приморской части Петербурга.
29. В отличие от перегонных тоннелей метро, здесь фантазия проектировщиков в выборе трассировки ограничена не столь строго. Местами коллектор петляет туда-сюда, что выглядит весьма фотогенично:
33. Наконец то прямой участок — в этом месте коллектор проходит под протокой Лахтинского разлива:
35. Отражатель для тахеометра, установленного на ТПМК. Благодаря таким отражателям, расставленным с определенным шагом на протяжении всего тоннеля, щит может ориентироваться в пространстве и следовать точно по запроектированной трассе:
40. Левые и правые кривые продолжают сменяться друг за другом, пока вдруг за очередной из них, почти в двух километрах от шахты, не появляется он… Напоминая издали чудище с разинутой пастью и горящими глазами, в тоннеле безмолвно покоится тоннелепроходческий комплекс:
Тоннелепроходческий комплекс
ТПМК представляет собой сложный комплекс, состоящий из щита с тюбингоукладчиком и тринадцати шарнирно присоединённых к нему обеспечивающих секций. Секции ТПМК передвигаются вдоль тоннеля по специально уложенным на обделку рельсовым путям. Общая длина со всеми секциями — 131 метр.
41. Знакомство с комплексом начнём с последних трёх секций (G10 — G12). Они обеспечивают стыковку коммуникаций с питающими магистралями, идущими с поверхности: электрическими кабелями, трубопроводами для воды и воздуховодом приточной вентиляции.
42. Барабаны, с которых разматывается кабель по мере продвижения ТПМК:
43. Секция G9 предназначена для перевалки выработанной породы в вагонетки.
44. Для приёма грунта в бадью, состав, толкаемый электровозом, последовательно подаётся под разгрузочную ленту конвейера. В одном составе находится четыре вагонетки для вывоза грунта и две тележки для транспортировки элементов обделки. Количество вагонеток подобрано с таким расчётом, чтобы за один рейс доставить к щиту комплект блоков для сборки одного кольца и вывезти из забоя грунт, образовавшийся при проходке расстояния в 1,4 метра, необходимого для установки этого кольца.
45. В секциях G7 и G8 размещены трансформаторы для обеспечения работы электрического оборудования ТПМК:
46. Секция G6 служит убежищем для персонала на случай возникновения аварийной ситуации. Автономность убежища составляет 24 часа для 10 человек:
48. Секция G5 предназначена для размещения компрессоров для снабжения ТПМК сжатым воздухом:
50. В секции G4 размещается расходный бак и насосы для подачи раствора в лоб забоя — это делается для снижения нагрузки на рабочий орган щита и уменьшения пылеобразования при перегрузке разработанной породы:
52. В секции G3 находится гидравлическая насосная станция для обеспечения работы систем щита:
54. В секции G2 размещается расходный бак и насосы для подачи тампонажного раствора, нагнетаемого за обделку тоннеля:
55. Уютный обеденный уголок между секциями G2 и G1:
56. Секцию G1 занимают электрические щиты и прочее энергетическое оборудование ТПМК:
58. В промежутке между секциями G1 и BR2 расположен рельсоукладчик для монтажа рельсовых цепей, по которым движутся тележки секций ТПМК, и откаточных путей колеи шириной 750 мм.
59. Здесь же находится узел перегрузки блоков обделки. Состав с тюбинговозками, толкаемый электровозом, подаётся к этому месту, после чего блоки перегружаются лебёдкой с вакуумным захватом на специальный толкатель в нижней части секции:
60. К задней части щита присоединена секция промежуточного конвейера BR2. Здесь же находится кабина оператора ТПМК:
62. В основной части секции BR2 расположен промежуточный конвейер, перемещающий разрабатываемую породу на основной конвейер ТПМК, идущий в подпотолочном пространстве через все секции вплоть до G9. Тут же находится водяной насос высокого давления, который служит для подачи воды в лоб забоя к рабочему органу в зону резания породы для образования водяного кондиционера, облегчающего разработку грунта и продвижение щита.
Перемещаемся к сердцу ТПМК — непосредственно щиту, под защитой которого ведётся проходка тоннеля и сборка обделки.
В задней части щита находится тюбингоукладчик, который в автоматическом режиме производит укладку элементов обделки в проектное положение. Два последних установленных кольца тоннеля располагаются в пределах щита под защитой его корпуса.
На задней кромке щита по всему периметру закреплены так называемые щётки, которые плотно прилегают к уже смонтированным кольцам, обеспечивая герметичность стыка ТПМК с обделкой тоннеля. За щётками находятся форсунки для нагнетания тампонажного раствора за обделку.
Стоит пояснить, что диаметр рабочего органа щита имеет диаметр 5285 мм, а диаметр его корпуса составляет 5200 мм. Внешний же диаметр кольца тоннеля равен 5000 мм. Нагнетание тампонажного раствора производится для заполнения образующейся пустоты, вызванной разницей в этих диаметрах.
Сквозь весь щит проходит шнековый транспортёр, перемещающий грунт от рабочего органа к промежуточному ленточному конвейеру.
63. Тюбингоукладчик и шнековый транспортёр:
64. В средней части щита находится домкратная станция, двенадцать гидроцилиндров которой равномерно расположены по внешней стенке корпуса.
65. Выдвижные опоры домкратов упираются в уже уложенные кольца обделки тоннеля. Отталкиваясь от них, щит продвигается вперёд.
66. Домкратная станция способна управлять каждым цилиндром индивидуально. Путём изменения положения плоскости ротора рабочего органа относительно продольной оси щита и управлением усилиями гидроцилиндров домкратной станции ТПМК осуществляет изменение своего положения в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Проще говоря, именно так он поворачивает.
67. В передней части щита расположен главный гидромотор, который приводит в движение ротор рабочего органа и механизм изменения угла его наклона. Впрочем, разобрать что-то в этом хитросплетении трубопроводов, клапанов и кабелей уже довольно сложно :)
72. За шлюзовой перемычкой находится рабочий орган — ротор с системой резцов. Как я уже писал выше, зона разработки породы находится под давлением, создаваемым нагнетаемой в неё водой.
На этом закончу столь растянувшийся фотообзор. За помощь в работе над этой статьёй спасибо Дмитрию Графову и пояснительной записке раздела ПОС из закупки на строительство 2-й нитки, откуда я честно списал всю техническую часть про работу ТПМК :)