Однако строительство таких объектов сопряжено с уникальными и чрезвычайно сложными задачами, которые отличаются от традиционного наземного строительства. В отличие от надземных работ на поверхности, при подземном строительстве проектировщикам и строителям приходится сталкиваться со сложными геологическими и гидрологическими условиями, высокой плотностью и давлением грунтов, подземными водами. При возведении таких объектов требуется минимизировать влияние на существующую городскую застройку и уже существующие подземные коммуникации, а также обеспечить высокий уровень безопасности, надежности и долговечности в условиях эксплуатации. Все перечисленные факторы требуют при изысканиях, проектировании и строительстве использования передовых технологий, глубоких инженерных знаний и точности в проведении работ.

Кроме того, не менее важным фактором, при строительстве подземных сооружений, а особенно метрополитена является поддержка со стороны государства. В Российской Федерации инвестиционная поддержка таких проектов обеспечивается через несколько государственных элементов.

Во-первых, действует распоряжение Правительства РФ от 27.11.2021 № 3363 «О транспортной стратегии Российской Федерации» до 2030 года с прогнозом на период до 2035 года [1]. Данный документ прямо ориентирует регионы на повышение транспортной доступности и связанности территорий, выделяет мероприятия, которые направлены на развития метрополитена за счет предоставления субсидий на профильные объекты.

Во-вторых, с 2021 года регионы могут привлекать инфраструктурные бюджетные кредиты на льготных условиях на длительный срок для крупных проектов транспортного строительства.

В-третьих, на уровне субъектов работают адресные инвестиционные программы, как например в Москве, где лимиты направляются на расширение линий и строительство новых станций метрополитена.

При поддержке государства, данные механизмы способствуют развитию подземных сооружений за счет их финансирования и постоянной координации.

Целью статьи является изучение проблем, которые возникают в рамках подземного строительства и рассмотрение современных организационно-технологических подходов к проектированию и строительству таких объектов, а в частности объектов метрополитена. Результаты исследования направлены на повышение эффективности, безопасности и снижению трудоемкости проектов в растущих требованиях к городской инфраструктуре.

Специфика строительства подземных сооружений заключается в работе со средой, которая по своей структуре и природе является неоднородной и оказывает влияние на возводимые конструкции. В отличие от надземного строительства, где ключевыми факторами, оказывающими влияние на процесс строительства являются материалы, рабочие и погодные условия, при подземном строительстве возникает еще целый ряд факторов [2]. К ним относится:

1. Геологические и геофизические свойства грунтов. Подземные работы всегда требуют проведения проектно-изыскательских работ, на основании которых определяется структура и состав грунтов, в которых будет осуществляется работа. При изысканиях на глубине устройства сооружения могут быть обнаружены слабые обводненные пески, пластичные глины, крепкие скальные породы или их комбинации. Каждый тип грунта обладает своими физико-механическими свойствами (прочность, деформируемость, твердость, упругость, пластичность, хрупкость, вязкость и т. д.), которые напрямую влияют на выбор методы разработки грунта.
2. Гидрологические условия. Наличие грунтовых вод значительно осложняет процесс строительства, поскольку воды могут существенно снижать прочность и устойчивость грунтов, вызвать подтопления и усложнить процесс проходки техники. Решение проблемы с грунтовыми водами довольно дорогостоящий и трудоемкий процесс, который требует мероприятий по водопонижению и устройству водонепроницаемых завес. Кроме того, агрессивность подземных вод также требует использования специализированных антикоррозийных материалов и защитных составов для покрытия конструкций [3].
3. Ограничения в условиях городской среды. Плотная застройка в городах осложняет процесс строительства, поскольку требует производить работы под жилыми домами, улицами и существующими коммуникациями. Это в свою очередь требует исключительной точности при проектировании и строительстве, чтобы минимизировать деформации поверхности и контролировать просадку фундаментов. Прокладка тоннелей и земляные работы могут создавать вибрации и шум, которые оказывают негативное влияние на жителей, что требует специальных мер по шумо- и виброизоляция.
4. Безопасность работ. Подземные работы сопряжены с повышенным риском обрушений, затоплений и прочих факторов влияющих на безопасность людей. Соответственно, это требует строжайшего соблюдения техники безопасности и мероприятий по охране труда.

Перечисленные факторы формируют высокую степень технологической сложности подземных объектов и требуют комплексного подхода, который бы учитывал сложные геологические и гидрологические условия, особенности городской застройки и повышенные требования к безопасности. В этих условиях традиционные решения не будет достаточно эффективными, поэтому возрастает необходимость применения инновационных методов, которые бы позволили обеспечить точность и высокую производственную эффективность строительства подземных сооружений [4].

В последние годы в практике отечественного и зарубежного подземного строения широкое распространение при разработке грунта получили современные и механизированные методы проходки и прокладки тоннелей. К числу таких решений относится тоннелепроходческие комплексы (ТПК) [5]. ТПК — это высокоавтоматизированные механизированные комплексы, которые предназначены для проходки тоннелей круглого сечения. Данные комплексы способны одновременно выполнять несколько операций, разрушать грунт при помощи роторного механизма, транспортировать разработанный грунт по конвейеру, отделывать тоннель сборными железобетонными плитами, обеспечивать водоотведение и вентилировать сам тоннель.

Бывают несколько разных видов ТПК:

– Открытые ТПК (Open TBM): применяются для устойчивых скальных пород, не обеспечивают поддержку забоя.

– ТПК с открытой или закрытой грунтопригрузкой (EPB — Earth Pressure Balance): использует грунт в призабойном пространстве для создания противодавления, балансируя при этом внешнее давление грунта и грунтовых вод. Данный тип подходит для слабых, связных грунтов и песков.

– Гидропригрузочные ТПК (Slurry TBM): используют бетонный раствор для поддержания устойчивости забоя. Разработанный грунт смешивается с раствором и откачивается на поверхность. Особо эффективна данная технология для водонасыщенных несвязных грунтов.

– ТПК двойного назначения (Dual Mode TMB): Данный вид совмещает тип комплексов EPB и Slurry и дает возможность переключатся между открытым и закрытым забоем, что делает его универсальным для различных геологических условий.

Ключевыми преимуществами ТПК является:

1. Высокая скорость проходки, так как значительно превосходит традиционные методы;
2. Безопасность за счет защиты рабочих от обрушений и проникновения воды;
3. Точность при строгом соблюдении проектной трассы и профиля тоннеля;
4. Автоматизация и механизации, снижение доли ручного труда и человеческого фактора.

Практика показывает, что именно тоннелепроходческие комплексы позволяют обеспечить высокую скорость, безопасность и точность проходки тоннелей при минимальном воздействии на окружающую среду. В российской практике наиболее показательный опыт использования ТПК осуществлялся в рамках строительства Большой кольцевой линии (БКЛ) Московского метрополитена. На данном проекте использовались щиты диаметром порядка 6,3 метров, производства компании Harrenknecht и Robbins. Данные комплексы позволили вести проходку в водонасыщенных и неоднородных грунтах, с большим содержание глины и песка. Благодаря использованию ТПК осуществляется бесперебойное прохождение тоннелей вблизи действующих линий метрополитена и инженерных сетей [6].

В северной столице нашей страны, городе Санкт-Петербурге, где строительство линий метро связано с сложнейшими гидрологическими условиями также использовались комплексы ТПК. При строительстве метро «Фрунзенская», применялись гидропригрузочные комплексы типа Slurry Shield, которые позволили работать в песчаных и плывучих грунтах, с высоким уровнем подземных вод.

В Казани на второй очереди строительства метрополитена применялись ТПК Robbins EPB, которые позволили вести проходку под историческим центром города в условиях глинистых и обводненных грунтах.

Приведенный опыт применения ТПК в России демонстрирует их высокую эффективность при строительстве в сложных и разнообразных геологических условиях. Эти комплексы позволяют решить основные проблемы и на сегодняшний день являются неотъемлемым элементов прогрессивных организационно-технологических решений в современном подземном строительстве.

Литература:

1. Распоряжение Правительства РФ от 27.11.2021 N 3363-р «О Транспортной стратегии Российской Федерации до 2030 года с прогнозом на период до 2035 года» URL: https://www.consultant.ru/law/hotdocs/72217.html (дата обращения: 23.10.2025).
2. Шуплик М. Н. Специальные способы строительства подземных сооружений // ГИАБ. 2013. № 1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/spetsialnye-sposoby-stroitelstva-podzemnyh-sooruzheniy (дата обращения 24.10.2025)
3. Шуплик М. Н. Анализ специальных способов строительства подземных сооружений в городских условиях // ГИАБ. 2014. № S1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-spetsialnyh-sposobov-stroitelstva-podzemnyh-sooruzheniy-v-gorodskih-usloviyah (дата обращения: 25.10.2025).
4. Шашкин А. Г., Зенцов В. Н., Улицкий В. М. Развитие подземного пространства мегаполиса // Жилищное строительство. 2018. № 9. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/razvitie-podzemnogo-prostranstva-megapolisa (дата обращения: 26.10.2025).
5. Орехов В. В., Алексеев Г. В. Прогноз влияния строительства подземного комплекса на окружающую застройку // Вестник МГСУ. 2017. № 8 (107). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/prognoz-vliyaniya-stroitelstva-podzemnogo-kompleksa-na-okruzhayuschuyu-zastroyku (дата обращения: 27.10.2025).
6. Деменков П. А., Беляков Н. А., Очкуров В. И. Прогноз безопасной зоны влияния строительства полузаглубленных подземных сооружений на окружающую среду // Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2017. № 4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/prognoz-bezopasnoy-zony-vliyaniya-stroitelstva-poluzaglublennyh-podzemnyh-sooruzheniy-na-okruzhayuschuyu-sredu (дата обращения: 27.10.2025).