ПОД ЗЕМЛЕЙ И ПОД ВОДОЙ. Тоннели сегодняшние и завтрашние

Очень сложно было бы представить современный мир без метро, подземных сооружений и переходов, тоннелей — транспортных развязок… Все эти сооружения позволяют сделать передвижение людей и транспорта максимально безопасным, существенно...

Очень сложно было бы представить современный мир без метро, подземных сооружений и переходов, тоннелей — транспортных развязок… Все эти сооружения позволяют сделать передвижение людей и транспорта максимально безопасным, существенно сократить время пути, а также обеспечить удобный доступ к подземным коммуникациям.
Хотя слово «тоннель» (туннель) пришло в наш язык из английского языка, корни его нужно искать во Франции, где в старину оно означало круглый, бочкообразный свод. Именно так в разрезе выглядит до сего дня большая часть подводных или подземных сооружений, по которым перемещается вода, люди, транспорт, грузы и пролегают коммуникации.
Работы по строительству тоннелей ведутся открытым (котлованный, траншейный) или закрытым (горный, щитовой, продавливание) способом; также по методам строительства различают тоннели опускные (колодцы, кессоны, секции) и специальные (водопонижение, замораживание, химическое закрепление, тампонаж).
Сооружение современных тоннелей — весьма дорогостоящий, сложный технически и технологически процесс, требующий профессиональных знаний, мастерства и наличия проекта. При строительстве тоннелей применяется большое число единиц специальной техники и механизмов: это проходческие щиты и комбайны, шахтные бурильные установки, погрузочные машины, оборудование для отлива и вентиляции, шарнирно-сочлененные самосвалы и многое другое. Проектирование и строительство тоннеля предваряют исследования и геологические изыскания, а также основанный на них расчет стоимости работ.
Для современных мегаполисов с их плотной застройкой строительство тоннелей различного назначения в наше время особенно актуально и связано с целым рядом инновационных технологий, позволяющих реализовывать подобные проекты с максимальной точностью. Тоннели в городе позволяют убрать с поверхности значительную часть коммуникаций; кроме того, благодаря им часть автомобильного и пешеходного трафика перемещается ниже
поверхности земли, позволяя многим тысячам людей без потерь времени добираться к месту назначения. За пределами городов тоннели, проложенные сквозь горный массив или под руслом реки, позволяют на десятки, а иногда и сотни километров сократить путь следования пассажиров и грузов.
Тоннели могут пролегать горизонтально или под наклоном, а также иметь другую, более сложную конфигурацию. По местоположению тоннели принято разделять на горные — идущие через водоразделы, возвышенности и горные хребты; подводные — под руслами рек или морских проливов; равнинные, к которым относят также городские.
По назначению выделяют, как правило, семь групп тоннелей: автодорожные, железнодорожные, для метрополитенов для коммунальных нужд, гидротехнические; для горной промышленности, а также специального назначения.
Само собой, в небольшом журнальном материале охватить даже обзорно все важные вопросы, связанные с тоннелестроением, просто немыслимо. Поэтому мы подробнее остановимся на самом длинном в мире тоннеле Сен-Готард, поговорим о перспективах идеи строительства тоннеля под Керченским проливом, где сейчас ведется строительство моста,
но сперва приведем несколько любопытных фактов о, пожалуй, самом известном тоннеле в мире, соединяющем Францию и Англию под проливом Ла-Манш.

ЕВРОТОННЕЛЬ ПОД ЛА-МАНШЕМ

Тоннель под Ла-Машем, он же Евротоннель, был введен в эксплуатацию 6 мая 1994 года. Всего же история его строительства продолжалась более ста лет, а самой его идее — более двух веков. Что же касается именно строительства, в 1881 году удалось проложить 2026 метровс английской стороны и 1829 метров — с французской. В 1922 году строительство было возобновлено, но на этот раз бурение остановилось на 128 метрах тоннеля. Причиной остановки работ в обоих случаях была политика. В 1957 году началась работа над проектом, в 1973-м он был, наконец, согласован, а вот непосредственно строительство началось только в середине декабря 1987 года.
Тоннель прокладывали девять проходческих щитов длиной в 200 метров каждый. Они были оснащены роторами диаметром в 8 метров и с резцами из карбида вольфрама. Шесть щитов, двигаясь навстречу друг другу с французского и английского берегов, прокладывали три тоннеля — два магистральных и один служебный. Еще три щита прокладывали сухопутный тоннель от Шекспир-Клиффа до британского терминала рядом с Фолкстоном. Также два щита на материке прокладывали подземный путь от прибрежного Сангата до французского терминала в Кале. Всего в совместном британскофранцузском проекте принимали участие около 5 тысяч инженеров и техников и свыше 8 тысяч рабочих.
Три с половиной года заняли работы по преобразованию готовых бетонных тоннелей в транспортные магистрали. Перед тем, как пустить в тоннель первый, пробный электропоезд, от английского берега к французскому с песнями и плясками прошла группа молодежи.


Сегодня Евротоннель, несомненно, самое известное в мире сооружение в своем роде, но не самое длинное: японский тоннель Сэйкан между островами Хонсю и Хоккайдо немного длинней — его протяженность составляет 53,85 километра.

Тогда как длина Евротоннеля — 51 километр, 39 из которых проходят под Ла-Маншем. Как бы там ни было, благодаря ему из Парижа в Лондон стало возможно добраться на поезде Eurostar за рекордно короткое время — два часа с четвертью, из них поездка собственно в тоннеле занимает от 20 до 35 минут. Автомобильный транспорт преодолевает тоннель в вагонах специальных поездов Eurotunnel Shuttle — при этом водители и пассажиры не покидают своих машин. Максимальное время погрузки автомобиля в вагон поезда — восемь минут.
Технически Евротоннель представляет собой не один, а три тоннеля: два основных, имеющих рельсовый путь для поездов, движение в которых происходит в противоположных друг другу направлениях, и третий, небольшой вспомогательный тоннель. Он через каждые 375 метров имеет проходы, соединяющие его с основными. Предназначен вспомогательный тоннель для доступа обслуживающего персонала к двум остальным тоннелям, а также для аварийной эвакуации людей в случае чрезвычайных ситуаций. Таковых, к слову, за двадцать с лишним лет работы тоннеля было семь — в результате каждого из них работа тоннеля нарушалась на время от нескольких часов до нескольких месяцев. Благодаря конструкции Евротоннеля, а также профессиональным действиям спасателей человеческих жертв во всех случаях удавалось избежать.
Суммарные затраты на строительство Евротоннеля и ввод сооружения в эксплуатацию составили вдвое больше, чем планировалось изначально: около десяти миллиардов фунтов стерлингов. Эксплуатирующая сооружение компания Eurotunnel Groupe S.A. уже дважды оказывалась на грани банкротства. На стабильный уровень пассажиропотока более семи миллионов человек в год тоннель вышел лишь в 2003 году. Дополнительные расходы принесла борьба с нелегальными мигрантами, стремящимися попасть на остров через Евротоннель. Эксперты, то ли в шутку, то ли всерьез, утверждают, что срок окупаемости тоннеля может превысить тысячу лет.

СЕН-ГОТАРД: САМАЯ ДЛИННАЯ «НОРКА В СКАЛЕ»

Без сомнения, самым ярким событием нынешнего лета, а, возможно, и 2016 года в целом стало для мировой строительной отрасли открытие самого длинного в мире тоннеля, проложенного в толще альпийских гор. Правда, регулярное сообщение в базисном, железнодорожном тоннеле Сен-Готард начнется только в декабре — в настоящее время там проводятся технические испытания. В целом строительство супертоннеля NEAT длилось 17 лет и стоило около 11 миллиардов долларов. Однако обо всем по порядку.
Перевал Сен-Готард, россиянам известный главным образом благодаря предпринятому здесь переходу Суворова через Альпы, исторически соединяет юг и север Европы, являясь «путем из итальянцев в немцы». Первый известный истории мост через ущелье Шолленен в этих местах был переброшен еще в 1200 году. В 1882 году здесь появился первый железнодорожный тоннель длиной 15 километров — рекордсмен своей эпохи. Семнадцатикилометровый автомобильный тоннель был введен в эксплуатацию почти век спустя, в 1980 году — и тоже некоторое время считался самым длинным в мире.

Открытый 1 июня 2016 года базисный тоннель NEAT ставит абсолютный мировой рекорд: даже два строящихся сейчас аналогичных тоннеля Италия — Франция и Италия — Австрия будут немного короче.


Сен-Готардский тоннель NEAT строили 2600 рабочих, используя проходческий щит рекордной длины 410 метров (протяженность четырех футбольных полей).
Объем залитого при сооружении тоннеля бетона составил 4 миллиона кубометров (четыре небоскреба Эмпайр-стейт-билдинг, поставленные друг на друга). В ходе строительства максимальный объем перевозимых в день грузов составлял 377 тысяч тонн — или 15 080 стандартных контейнеров. Одного медного кабеля на тоннель пошло 3200 километров — это расстояние от Цюриха до Багдада. Вместе с двумя другими тоннелями — автомобильным и железнодорожным, идущими параллельно, о которых было сказано выше, — новый базисный тоннель составляет в сумме длину подземных переходов в 104 километра.
Как и в Евротоннеле, движение поездов в тоннеле NEAT будет осуществляться в противоположных направлениях по двум параллельным путепроводам, соединенным между собой каждые 325 метров параллельными штольнями для эвакуации людей в случае аварии. Внутри тоннеля также располагаются два технических вокзальных терминала для ремонта и нейтрализации поездов. За безопасностью в тоннеле следят сложнейшие компьютерные системы; они же планируют расписание оптимального движения поездов под горным массивом. Что, конечно же, никак не умаляет колоссального труда инженеров, строителей и проходчиков тоннеля, девятерым из которых участие в этой «стройке века» стоило жизни.
Благодаря новому тоннелю в Сен-Готарде добраться от Милана до Берлина на поезде можно будет за один час и пятьдесят восемь минут — причем только 20 минут из этого времени уйдет на прохождение собственно тоннеля. В настоящее время ведется работа по интеграции NEAT в общую систему железнодорожного сообщения между севером и югом Европы, соединяющим, по сути, ее средиземноморское побережье с балтийским.
Но что же будет со старым железнодорожным тоннелем после декабря 2016, когда по NEAT пойдут поезда? Он будет работать как минимум до 2025 года, после чего планируется провести оценку изменений грузового и пассажирского потоков в нем и решить, целесообразны ли дальнейшие инвестиции в него. Рассматривается и вариант подачи заявки на старый тоннель на соискание статуса объекта наследия ЮНЕСКО. В случае положительного решения этого вопроса появится возможность для широкого развития здесь международного туризма, включая поездки под землей на исторических поездах разных времен.

КОПАТЬ ИЛИ НЕ КОПАТЬ ПОД КЕРЧЕНСКИМ ПРОЛИВОМ?

Еще до утверждения проекта моста через Керченский пролив между Кубанью и Крымом в качестве альтернативного решения рассматривалась возможность сооружения под проливом тоннельного перехода. И даже сегодня, когда строительство Керченского моста вовсю ведется, идея тоннеля под проливом по-прежнему остается актуальной, обсуждаемой как на уровне регионов (Крым), так и в отраслевых изданиях и на ресурсах профессиональных сообществ в Интернете («Подземный эксперт» и ряд других).
Еще два года назад тоннель под проливом предложили построить китайцы — по их замыслу, он должен представлять собой конструкцию, положенную прямо на дно, не повреждая его, и включающую в себя две железные дороги, шестиполосную автодорогу и инфраструктурный канал для резервного электро- и газоснабжения. Срок реализации проекта, по словам авторов, очень небольшой: всего два с половиной года. Аналогичный проект (правда, на километр короче) его авторы — государственная строительная корпорация из КНР — уже реализовали у себя на родине, в Макао. Слабой стороной проекта является то обстоятельство, что конструкцию, внутри которой расположится тоннель, придется укладывать на толщу неустойчивых четвертичных отложений, которые могут под ее весом повести себя непредсказуемо.
Аналогичные недостатки имеет и другой проект, предполагающий строительство тоннеля под Керченским проливом открытым способом в четвертичных отложениях (аллювиальные русловые пески, пойменные мягкотугопластичные и другие глины, текучепластичные суглинки с линзами суглинистых и супесчаных илов и т.д.). Кроме того, строительство тоннеля открытым способом хоть и является более дешевым и быстрым, но при этом несет негативное влияние на экологическую обстановку и осложнения для судоходства, связанные с поэтапным переносом фарватера.

Оптимальным вариантом строительства тоннеля под Керченским проливом, по мнению российских экспертов (Андрея Соловьева и Николая Кулагина («Ленгметрогипротранс»), а также ряда других), стал бы закрытый способ — а именно проходка двух однопутных тоннелей тоннелепроходческими механизированными комплексами (ТМПК), осуществляемая с крымского и кубанского берега в твердых устойчивых сарматских глинах, на глубине 60—80 метров от уровня моря. При этом строится двухпутная железнодорожная ветка, обеспечивающая перевозку грузов и автотранспорта на железнодорожных платформах в специализированных вагонах.

Скорость поездов в тоннеле — 160 километров в час; пропускная способность — 9,5 тысячи транспортных единиц в сутки. Длина каждого из двух параллельных тоннелей — почти 23 километра;

между собой они через каждые 300 метров соединены эвакуационными сбойками. (Аналогичное решение, без сервисного тоннеля, реализовано в конструкции 28-километрового тоннеля Гуадарамма в Испании.) При частоте движения в тоннеле четырех поездов в час в каждом направлении одновременно в одном направлении следует один поезд, второй тоннель все время его следования до станции на другом берегу остается свободным. После выхода поезда из тоннеля, другой поезд начинает движение в обратном направлении.
В обоих тоннелях, согласно проекту, сооружается железобетонная водонепроницаемая обделка из железобетонных блоков наружным диаметром 10,3 метра и внутренним 9,4 метра. Она рассчитана на сейсмическое воздействие до 9 баллов. Зазор между обделкой и породой заполняется под давлением специальным раствором, препятствуя разуплотнению грунта. Кроме железнодорожных путей в каждом из тоннелей также располагаются водоотводящие лотки, сантехническое и электротехническое оборудование, коммуникации, устройства сигнализации, связи и вентиляции, выполненной по продольной схеме.
Для организации перегруза автотранспорта на железнодорожные платформы проект предусматривает возведение перегрузочных станций, диспетчерских и пунктов эксплуатации перехода на обоих берегах пролива. Данный проект рассчитан на срок реализации 4 года и два месяца; смета расходов на него составляет 230 миллиардов рублей. Из всех представленных на рассмотрение он выглядит наиболее рациональным — но также имеет узкую сторону. А именно: для проходки тоннеля четырьмя ТПМК требуются большие, около 25 МВт, мощности — и если кубанская сторона ими располагает, то крымская — нет. Следовательно, придется предварительно сооружать кабельный переход через пролив длиною 14,5 километра, что займет около года. Однако в любом случае такой тоннель, наиболее экологичный и безопасный в эксплуатации, мог бы удачно дополнять Керченский мост, транспортная нагрузка на который, как это нетрудно посчитать по статистике паромной переправы, ожидается очень серьезная.

Мы не случайно углубились в технические моменты двух уже построенных тоннелей и одного спроектированного. Если современные здания строятся на десятилетия, то тоннельные переходы, будь они подземные или подводные, прокладываются на века. При этом в очень долгосрочной перспективе учитывается все: эффективность, экологичность, согласованность с другими коммуникациями, безопасность по отношению к стихиям, техногенным происшествиям и террористическим атакам и многое другое. Строительство любого крупного тоннеля сегодня автоматически становится национальным, а то и международным проектом. И очень может быть, что столетия спустя представления об уровне человеческой цивилизации в наше время потомки будут во многом составлять, изучая именно эти сооружения под водой или под землей. Запас прочности, заложенный в них, делает такую перспективу более чем реальной.

Категории
СтатьиСтроительство и реконструкция

Комментировать

*

*

Похожие

 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: