Завершивший строительство Байкало-Амурской магистрали самый длинный в России Северо-Муйский тоннель строили четверть века. В декабре прошлого года по тоннелю прошел первый поезд. Полный ввод в эксплуатацию намечен на нынешний IV квартал.

Портал Северомуйского тоннеля
План тоннеля и разведочно-дренажной штольни

Проходку пришлось вести едва ли не в самых сложных в мире, не встречавшихся раньше тектонических, гидрографических и радиационных условиях. Не спасала даже самая современная импортная техника. Лучшим иностранным специалистам сулили любые деньги, но они отказывались. Российским проходчикам удалось не только преодолеть исключительные тяготы и опасности, но и новаторски решить сложные технические задачи. Когда бригады, двигавшиеся под землей с Запада и с Востока, встретились, отклонение от оси составило ювелирные 5,4 мм на 15,3 км тоннеля. Подземные геодезисты — маркшейдеры выверили путь при помощи лазера.

Страсти подземелья

Внутренности Северо-Муйского кряжа напоминают слоеный пирог или разрушенный ударом молотка кусок слюды — сплошные трещины.

Углубившись в гору, строители и представить не могли, что их ждет: геологическое и гидрологическое строение хребта было малоизвестно. Пробуренные через каждые 500 м скважины картину не прояснили. Когда в 1977 году все начиналось, не существовало станков для горизонтального бурения до 400 м с отбором керна.

Была и еще одна опасность — радиация. Рассказывая об истории тоннеля, участники и организаторы строительства предпочитают не упоминать о высокой концентрации газа радона. Но именно из-за этого от тоннеля отказались ведущие зарубежные фирмы.

Как свидетельствует обнаруженный «Популярной механикой» Государственный доклад «О санитарно-эпидемиологической обстановке в Российской Федерации в 1997 году», «высокие значения эквивалентной равновесной объемной активности радона обнаружены на… строящемся Северо-Муйском тоннеле (до 3000 Бк/мЗ), что приводит к значительному переоблучению работников…» Три тысячи беккерелей на 1 м³ (беккерель — единица активности нуклида в радиоактивном источнике) — очень высокая доза. Норма радиационной безопасности на производстве по группе «А» (включающее и рентгеновское облучение) — не более 1240 Бк/м3, а в жилых помещениях содержание радона не должно превышать 200 Бк/м3.

Короче, от Северной Муи можно было ждать чего угодно, и было решено вести разведку одновременно со строительством. Аэрокосмическая съемка выявила 4 основных разлома (разрыва горных пород, возникших при движении земной коры). Обычно такие зоны не превышают 5% протяженности тоннеля. Из 15 343 м Северомуйского (всего выработки протянулись более чем на 40 км) — на разломы пришлось 860 м. Пробурив гранитные плиты, от которых из-за мощного внутреннего напряжения сами собой вылетали со скоростью пушечного ядра куски камня, проходчики «проваливались»: из «лба» забоя под давлением больше 30 атмосфер начинала хлестать перемешанная с песком и глиной вода. За время проходки подземелье унесло 31 человеческую жизнь.

«Подкова» под хребтом

Протянувшийся на 300 км в длину и 20−30 км в ширину Северо-Муйский горный хребет молод и горяч нравом. Происходящие в его глубине тектонические процессы аукаются мощными землетрясениями. (В 1936 году здесь было зафиксировано 9,6 баллов по шкале Рихтера, а самым сильным землетрясением в мире за последние 50 лет считается стихийное бедствие в 9 баллов, которое 28 мая 1995 года унесло жизни двух тысяч человек, стерев с лица земли город Нефтегорск на Сахалине.) Девятибалльные землетрясения могут вызывать в хребте вертикальные смещения пород до 1−1,2 м, а 10-балльные — до 5−7 м. Бывает, что земля содрогается по нескольку раз на дню.

Вдобавок здесь проходит водораздел между озером Байкал и рекой Витим. Однажды, около ста лет назад, после сдвига тектонических пластов хребет сместился на 1,5 м. Река Имангра потекла в обратную сторону, а окрестные деревья засохли.

Чтобы уменьшить опасности, параллельно подковообразному по форме сечения тоннелю (68 м2) на расстоянии от 15 до 30 м от его оси пустили разведочную транспортно-дренажную штольню сечением 18 м². Ее продвижение в глубь скалы должно было опережать тоннель на 200300 м, позволяя уточнять геологические условия работ, отводя воду из горного массива и улучшая вентиляцию всей выработки. Кроме того, из штольни открывались дополнительные забои для проходки тоннеля. А чтобы сделать участки проходки короче, тоннель вели одновременно с двух сторон хребта — из восточного и западного порталов, а также в обе стороны от вертикальных стволов диаметром 7,5 м, пробитых с вершины хребта (глубиной 302, 334 и 162 м). Проходка из трех стволов обеспечила свыше половины длины тоннеля. А 4-й ствол глубиной 242 м пришлось строить между западным порталом и стволом № 1 после того, как строители неожиданно наткнулись на старое подземное русло реки Ангаракан.

Из стали, стекла и бетона

Опережающая прокладка разведочной штольни с запада показала небольшой разлом. Когда же к нему подошли со стороны тоннеля, в забой, сметая тяжелую технику и людей, вырвалась перемешанная с песком и глиной вода — более 25 тыс. м3. Погрузочную машину весом 23 т отбросило, как пушинку. Прорыв останавливали, закачивая бетон в уже готовый тоннель. И на два года работы на этом направлении были заморожены. Потом, чтобы продолжить проходку, пришлось снова пробивать бетонную «пробку».

Впоследствии для укрепления грунта над тоннелем в зонах разломов бурили из штольни «ходки» и устраивали выше кровли тоннеля камеры, которые заполняли монолитным бетоном. Стены же самого тоннеля делали в наиболее сейсмоопасных местах 3слойными и даже 4-слойными, покрывая их сначала черновым бетоном, армированным металлическими анкерами, второй слой был сборным — тюбинговым (тюбинговое покрытие, напоминающее металлические соты, можно видеть на стенах тоннелей метро), далее следовал дополнительный слой железобетона. А кое-где обделку завершала металлоизоляция. Таким образом пространство тоннеля оказывалось заключенным в несколько «труб», каждая из которых довольно подвижна относительно остальных.

Тогда же команда московских, питерских и екатеринбургских ученых разработала уникальный способ укрепления особо рыхлых пород. В пробуренные скважины двумя потоками (чтобы не схватились раньше времени) заливали жидкое стекло, бетон и химические добавки, которые, застыв, образовывали вокруг выработки подобие жесткого «скафандра».

За время строительства сменилось несколько поколений проходческой техники. Огромную «нору» со стороны западного портала начинал рыть проходческий щит 1936 года выпуска, работавший еще на строительстве московского метро. Постепенно на Северную Мую доставляли самую современную импортную технику — японскую буровую «раму» «Фурукава», немецкий проходческий комплекс «Вирт», финский «Тамрок».

Оснащенный наиболее современной техникой и опытными отечественными кадрами, генеральный подрядчик «БАМтоннельстрой» стал со временем едва ли не лучшей проходческой фирмой на постсоветском пространстве. И все же из-за сложных условий значительную часть выработки пришлось проходить по старинке.

Когда смонтировали 250-тонный американский комплекс «Роббинс», на БАМ прилетел глава компании Дик Роббинс. Говорят, что, увидев кряж, который предстояло пробурить, он сказал по‑русски: «Хреновая порода!» И посоветовал отказаться от затеи и начать где-нибудь в другом месте. Тем не менее отечественным умельцам удалось выжать из «американца» все возможное, и свою задачу — проходку самого сложного 4-километрового участка штольни диаметром 4,62 м — он выполнил. На смену ему пришел немецкий «Вирт», которому досталось 5 км штольни того же диаметра. Зато следующий комплекс «Вирт», который шел с западного портала (5,26 м), не выдюжил, и его отправили строить метро в Екатеринбурге. В самых критических условиях не отказывали только отбойные молотки.

Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№4, Апрель 2003).