Модернизация тоннеля имени Сталина материалами «СТРИМ» 
во Владивостоке

Владивостокский тоннель — ключевой транспортный узел региона. Изначально его проектировали в 1905 году, начали строить в 1914, закончили только в 1935. Из-за затяжного строительства, ошибок проектирования и попыток ускорить работу, в грунте появились пустоты, через которые постоянно просачивалась вода. В 1939 году из-за обострения международной обстановки и необходимости использовать тоннель в военных целях, его пришлось принять и эксплуатировать в таком состоянии.

Справка о Владивостокском тоннеле

Владивостокский тоннель — часть Дальневосточной железной дороги. Тоннель однопутный с сервисной дренажной штольней. Имеет статус стратегического объекта, а также памятника истории и архитектуры краевого значения. Находится под охраной воинской части внутренних войск МВД. Через тоннель осуществляются грузовые перевозки в порты на полуострове Голдобина (мыс Чуркин). Около 35% всех экспортных грузов России проходят через него. Также через тоннель подвозят уголь к Владивостокской ТЭЦ-2 и проходят пассажирские электропоезда.

  • 1935 г

    введён в
    эксплуатацию
  • 1382 м

    длина тоннеля
  • 5 м

    ширина
  • 8 м

    высота

Через тоннель осуществляются грузовые перевозки в порты на полуострове Голдобина (мыс Чуркин). Около 35% всех экспортных грузов России проходят через него. Также через тоннель подвозят уголь к Владивостокской ТЭЦ-2 и проходят пассажирские электропоезда.

В 80-е и 90-е пытались выгнать воду из-за обделки тоннеля, но глобально решить проблему не удавалось. Росли затраты на содержание и ремонт. В начале 2000-х годов через него невозможно было пропускать необходимое региону количество поездов, потому что его надёжность вызывала вопросы.

Сверху панорама города над тоннелем, ниже вид со спутника. Помимо городских построек, над тоннелем находятся три озера — это тысячи тонн воды, которые давят на конструкцию и разрушают её

Тоннель расположен во Владивостоке в пределах города: над ним плотная застройка и городские коммуникации. Если не провести полную реконструкцию, он мог обрушиться, что угрожало и поездам, и постройкам над ним.

Капитальным ремонтом тоннеля занимались РЖД совместно с «Мосметростроем». В качестве поставщика по ремонтным смесям и составам для гидроизоляции выбрали российскую компанию НПО «СТРИМ» и немецкого производителя.

Внутри сооружения прохладно и сыро даже летом. Вода из озёр просачивалась в тоннель и текла по стенам, а зимой превращалась в наледь и сосульки высотой до 7 метров. До модернизации за зимний период из тоннеля вырубали и вывозили до 200 КАМАЗов льда (≈1800 м³)

Проблемы

Кроме пустот и постоянного притока воды, в тоннеле со временем появилась ещё одна проблема. За обделкой бутовая кладка, которая за 90 лет почти полностью превратилась в песок. В итоге специалисты столкнулись с тем, что:

  • снизилась несущая способность обделки и её водонепроницаемость;
  • разрушились швы между кольцами обделки, через которые просачивалась вода и вываливалась порода;
  • частично разрушился материал обделки по всей длине тоннеля;
  • неэффективно работали дренажные и водоотводные устройства;
  • наблюдались негабаритные места обделки: неровности, которые могли повредить поезда;
  • в зимний период образовывался большой объём наледей на обделке тоннеля.

Нужна была полная модернизация, после которой вода не попадала бы в тоннель, а его не нужно было бы постоянно ремонтировать.

Проект модернизации: реконструкция в окна между движением поездов

Задача была сложная: администрация приморского края запретила останавливать движение поездов во время реконструкции. Тоннель обслуживает морской порт и городскую инфраструктуру. Закрыть его и пустить поезда в обход по центральной части города было бы слишком сложно и дорого. Кроме этого условия, органы местной власти требовали сохранить габариты тоннеля, снизить стоимость и сроки работ по отношению к первоначальному проекту.

Перед саммитом 2012-го по этой же оси планировалась полная перепроходка
— строительство нового тоннеля. Но не решились — деньги, сроки. Однако необходимость в ремонте-то не отпала. Искали варианты. Тот, что предложил Метрострой, оказался самым дешевым и коротким по времени. В двух словах
— это устраивается рабочий слой обделки толщиной 100 мм. Однако материалы, которые применяются, сопоставимы по свойствам как 500 мм обделки из обычного бетона.
Пробовали применять импортные составы — не справились с задачей: отслаивались от стен, не затвердевали. В результате остановились на материалах отечественного производства от Научно-производственного объединения «СТРИМ». По сравнению с аналогами из-за границы они прекрасно себя показали в полевых условиях.

В самом тоннеле условия агрессивные: сырость, сквозняки, низкие температуры и стопроцентная влажность. Поэтому к материалам предъявляли жёсткие требования. Вот только некоторые из них:

  • морозостойкость не менее F300;
  • водонепроницаемость не ниже W12;
  • коэффициент сульфатостойкости не ниже 0,9;
  • смеси должны быть самоуплотняющимися;
  • не допускается усадка;
  • высокая адгезия инъекционной гидроизоляции к влажному металлу и бетону;
  • сохранять свойства на протяжении десятков лет;
  • экологическая безопасность.

Специалисты «Мосметростроя» разработали проект. Согласно нему реконструкцию должны были производить в окна между движениями поездов. План предполагал устройство многослойной конструкции. Текущую обделку решили оставить, чтобы снизить стоимость работ, и предложили комбинировать разные типы укрепительных сооружений, крепей.

Проект устройства многослойной обделки материалами НПО «СТРИМ». Первый слой — существующая кладка тоннеля из бетона и бутового камня. Второй — подготовительное бетонное покрытие. Третий — гидроизоляция, которая «сцепляла» подготовительный и финальный слои. Четвёртый — декоративная обделка высокой прочности

Работы

Первый этап.

Закрепили грунт и заполнили пустоты в заобделочном пространстве. Остановили разрушения в существующей обделке тоннеля из бута и бетона. Для этого в заобделочное пространство и в тело старой обделки нагнетали цементно-песчаные и цементно-силикатные растворы. Инъектировали раствор на основе микроцемента.

Второй этап.

Ликвидировали активные течи по всей длине тоннеля и создали противофильтрационную завесу. Использовали полиуретановые смолы Аквидур ТС-Н и Аквидур ТТ.

Основная проблема тоннеля — грунтовая вода. При контакте с ней Аквидур ТС-Н сильно увеличивается в объеме, образует высокоэластичный полимер, который вытесняет воду и блокирует её подступ к конструкции. Вибрации от прохода поездов такому материалу не страшны. За счёт низкой вязкости он проникает даже в поры и мелкие трещины, надежно герметизирует от проникновения влаги.

В труднодоступных или сильно поврежденных водой местах закачивали Аквидур ТТЭ. Он увеличивается в объеме в пределах 15% и не создает дополнительных напряжений в «слабых» конструкциях.

В заобделочное пространство и в тело обделки растворы инъектировали. В местах трещин сделали отверстия, шпуры. В них насос под давлением до 200 бар закачивал смесь, которая связывает грунт и блокирует доступ воды. Инъекционные смолы проникают даже в самые мелкие трещины до 1 мм
После инъектирования Аквидура в отверстия вставили деревянные пробки «чопики»
Аквидур ТС-Н
Аквидур ТТ
Аквидур ТТЭ

Третий этап.

Удалили штукатурный слой по всей длине тоннеля, чтобы сохранить габариты и убрать негабаритные места (неровности обделки).

Герметизирующий профиль ПЛУГ

Четвёртый этап.

Выполнили гидроизоляцию, которой раньше не было вообще.

Герметизировали стыки. В швы между полукольцами старой обделки заложили герметизирующий профиль «ПЛУГ». Это гибкий материал, который разбухает при контакте с водой и и препятствует её проникновению в материал. Не содержит бентонита, поэтому не вымывается водой и сохраняет эластичность до 300 циклов набухания-высыхания и замерзания-разморозки.

Гидроизолировали тоннель по всей длине материалом Стримфлекс Н. Он обладает двухсторонней адгезией: прочно сцепляется с ремонтной поверхностью и с материалами, которые наносят сверху

Мембрану Стримфлекс Н разработали специально для этого объекта. Она оказалась дешевле и эффективнее материала от немецкого производителя, который был изначально заложен в проект. Поэтому для гидроизоляции бо́льшей площади тоннеля использовали Стримфлекс Н. Этот материал выдерживает высокую вибрационную нагрузку. Подходит для гидроизоляции сэндвичного типа, потому что намертво склеивается с первичной и вторичной отделкой конструкции.

Стримфлекс Н
Ремстрим ТМ10
Чтобы обработать большие площади в сжатые сроки, состав Стримфлекс Н наносили методом «сухого» торкретирования. При этом способе сухая смесь поступает под давлением сжатого воздуха и смешивается с водой в торкрет машине прямо перед нанесением
Ватергам Озон

Пятый этап.

Соорудили дополнительный внутренний слой постоянной обделки, чтобы увеличить его несущую способность. Для этого на химических анкерах установили арматурную сетку. Конструкцию покрыли тиксотропной быстротвердеющей смесью Ремстрим ТМ10. Его наносили методом «мокрого» торкретирования. При этом способе под давлением воздуха поступает уже готовый раствор. Состав армирован полимерной и металлической фиброй, обладает высокой прочностью, не боится вибраций и ударных нагрузок.

После нанесения Стримфлекс Н поверхность армировали, чтобы следующий слой прочнее держался. В местах крепления анкеров гидроизоляцию наносили кистью

Поверх Ремстрима нанесли декоративно-защитное покрытие Ватергам Озон. Это напыляемая мастика. Она образует однородное покрытие, без стыков, трещин и зазоров, через которые могла бы просочиться вода. Обладает высокой адгезией и эластичностью, поэтому ей не страшны вибрации и ударные нагрузки от движения поездов. Самое важное, что Ватергам Озон паропроницаемая. Даже если бетон за ней намокнет, поверхность будет «дышать» и испарять излишки влаги.

Внешний вид тоннеля после нанесения Ватергам Озона. Осталось только установить коммуникации

Шестой этап.

Специалисты «Мосметростроя» обновили инженерные коммуникации и верхнее строение пути. Привели в нормативное состояние штольню и восстановили работу дренажной системы за счёт бурения новых скважин из штольни и прочистки существующей дренажной системы.

Когда мы только начинали, в штольне была грязь по колено. Мы всё привели в порядок, сделали чистый пол, обустроили лоток для отвода воды. Забуривали скважины, чтобы максимально отвести поток воды от тоннеля.
Поначалу по двое суток вода под давлением шла, не останавливаясь. Раньше она сразу в тоннель попадала. В итоге большую часть воды отвели. Сейчас в тоннеле наконец-то сухо. При обильных осадках приток воды в нём не увеличивается, только в штольне, там она поступает в лоток и уходит в реку через южный вход.

Седьмой этап.

Отреставрировали порталы тоннеля, чтобы сохранить исторический облик.

Порталы тоннеля выглядят как во время открытия в 1935 году

Результат: обновление тоннеля, восстановление движения поездов и победа в конкурсе

Финальный вид тоннеля с инженерными коммуникациями
  • на 1,5 года

    раньше срока завершили реконструкцию
  • в 2 раза

    сократили расходы относительно первого проекта с остановкой эксплуатации тоннеля

Работы по модернизации длились почти три года и завершились в мае 2019. НПО «СТРИМ» получила благодарственные письма от администрации Приморского края и от АО «Мосметрострой».

Реконструкция тоннеля имени Сталина — первый проект такой масштабной реконструкции. Раньше на объектах РЖД подобные материалы и технологии не применяли. Теперь этот опыт планируют использовать и в других тоннелях по всей России.

Это расчёт несущей способности укрепляющей конструкции, крепи.
Она защищает тоннель от обрушения горной породы

Для оценки несущей способности обделки тоннеля научно-исследовательский центр Тоннельной ассоциации выполнил численное моделирование методом конечных элементов (МКЭ) на базе геотехнической программе Z_Soil 3D. В нём рассчитали совместную нагрузку сооружаемого рабочего слоя с существующей обделкой. После модернизации нагрузка на опору распределяется равномерно, поэтому силовые и деформационные трещины не появятся.

Капитального ремонта хватит на 25 лет. Но на материал рабочей отделки отечественного производства гарантия больше 50 лет. Это спецсостав, безусадочный бетон с добавками, который позволяет сократить время схватывания смеси при нанесении до 40 минут, при этом набор прочности идёт достаточно интенсивно, на выходе получается высокомарочный бетон.

Проект участвовал в международном конкурсе Мировой тоннельной ассоциации. ITA Tunnelling Awards проводят с 2015 года в Лос-Анджелесе. Ассоциация оценивает лучшие работы в сфере подземного и тоннельного строительства со всего мира. В 2019 году реконструкция тоннеля имени Сталина обошла проекты из Великобритании и Сингапура и победила в номинации «Лучший проект 2019 года, включая реновацию с бюджетом до 50 млн. евро».

Почётная грамота от АО «Мосметрострой»
Сертификат победителя конкурса от Международной тоннельной ассоциации
Благодарственное письмо от ООО "ММС Интернэшнл"