Строительство туннелей

В прошлом большие туннели строили десятки тысяч рабов в течение многих лет. Сегодня большую часть работ выполняют мощные проходческие машины, но на сооружение туннелей по-прежнему уходят годы.

(Самый длинный в миру туннель (около 54 км) соединяет японские острова Хонсю и Хоккайдо. Он состоит из основного ж.-д. туннеля и двух меньших туннелей для ремонта, дренажа и вентиляции.)

На заре цивилизации туннели рыли при сооружении подземных гробниц и каменоломен. Искусными строителями туннелей были древние римляне, использовавшие труд рабов для сооружения подземных переходов, которые часто тянулись на несколько километров. Туннель длиной 5,6 км прорыли к востоку от Рима для осушения озера Фучино и предотвращения наводнений. Его строили 30000 человек в течение 10 лет. Начало современному строительству туннелей было положено в 1760-е гг. в Англии, где сооружали каналы для внутреннего судоходства. Если на пути вставали холмы, каналы иногда прокладывали через их вершины. Для этого в склонах вырубали многоступенчатые шлюзы, чтобы суда могли переходить с одного уровня на другой. Но этот метод годился только при наличии достаточного количества воды наверху, так как каждый раз воду приходилось спускать по системе шлюзов. По этой причине большинство первых каналов строили в обход холмов, что намного удлиняло путь и время плавания. Позже были разработаны методы прокладки судоходных туннелей сквозь холмы.

(Длина туннеля под Ла-Маншем составляет почти 50 км при ширине каждого из параллельных туннелей 7.6 м. При его строительстве проходческие машины обеспечивали среднюю скорость 12 см/мин.) 

Железнодорожные туннели

В 1825 г. с открытием железной дороги между Стоктоном н Дарлингтоном в Северной Англии началась новая эра в истории транспорта. Опыт, накопленный при сооружении судоходных каналов, пригодился при прокладке ж-д. туннелей, а строители каналов стали «землекопами» ж-д. компаний. В те времена большая часть земляных работ выполнялось вручную, а вынутый грунт обычно вывозили из туннеля на лошадях. При сооружении длинных туннелей вдоль их маршрута бурили вертикальные шахтные стволы, позволяющие вести работы одновременно в нескольких местах. При этом значительно снижалось время строительства.

(Один из этапов строительства туннеля, соединяющего Гонконг (Сянган) и Коулун (Цзюлун). Огромные сборные секции готовы к спуску в подводный котлован в гавани Сянган.)

Подводные туннели 

Один из первых подводных туннелей (Ротерхайтский) был проложен под Темзой в Лондоне. Проект сооружения данного туннеля появился в 1805 г. Но в результате задержек его сооружение было завершено лишь в 1843 г.

(Строительство подводного туннеля из опускных секций: 1) Сначала металлические листы свариваются в кессоны, 2) после их сваривают в узел, 3) затем уже узлы свариваются в нитку, 4) и, наконец, устанавливаются бетонные кили и временные торцевые перемычки.)

Туннель под Ла-Маншем 

Впервые идея соединения Англии и Франции посредством строительства туннеля под Ла-Маншем была высказана в 1802 г. французским инженером Альбером Матье. Почти ничего не делалось до 1865 г., когда был произведен отбор проб грунта с морского дна для изучения его структуры. Новые пробы взяли 10 лет спустя, и в конце 1870-ых годов по обе стороны пролива начаты работы с применением новых проходческих машин. В 1994 г. туннель под Ла-Маншем был сооружен. Он обеспечил двустороннее движение поездов, а также частных автомобилей, грузового транспорта п пешеходов.

(Двустороннее движение в туннеле, соединяющем Сянган с материковым китаем)

Современные методы проходки туннелей 

С начала строительства необходимо произвести детальные изыскания с бурением скважин и пробными выемками грунта. Но и после этого при прокладке туннеля могут возникнуть неожиданно сложные грунтово-геологические условия. К примеру разломы не только усложняют проходку, но и чреваты образованием «карманов», где скапливается вода. Иногда вдоль маршрута будущего туннеля пробивают малые разведочные штольни с целью тщательной проверки и контроля состояния пласта, хотя сегодня чаще применяется метод зондирования породы по ходу продвижения забоя основного туннеля. Небольшие туннели обычно сооружают с помощью проходческого щита с простой вращающейся врубовой головкой. Для больших туннелей используют проходческий комбайн со стреловидным исполнительным органом с гидравлическим приводом, что позволяет внедряться в породу по всей поверхности выемки. Как правило, для прокладки туннелей в скальных породах используют буровзрывной способ. Кровля туннеля может оставаться какое-то время незакрепленной, но перераспределение напряжений в породе может привести к ее обрушению. Чтобы такого не случилось, вскоре после выемки ставится крепь. Для этого часто т используются металлические арки с дощатыми перекрытиями или железобетонные арки. Можно также бетонировать породу методом торкретирования. Прочность некоторых пород позволяет обходиться без крепи. При проходке рыхлого грунта крепь следует ставить как можно ближе к груди забоя. чтобы предотвратить обрушение. Одни из методов предполагает продвигание забоя примерно на 60 см с последующей фиксацией опорным кольцом из чугуна или сборного бетона. Можно также наносить бетонную смесь с установкой временной металлической крепи до схватывания бетона. Для строительства туннелей непосредственно под рыхлыми породами морского дна оптимален так называемый метод опускных секций. Этот метод был впервые предложен еще в конце 18 века, но его практическое применение стало возможным лишь в ХХ в. Секции туннеля собирают на поверхности, а затем опускают в подводный котлован. Стыки между секциями уплотняются для обеспечения водонепроницаемости, после чего конструкцию засыпают песком. Затем из туннеля откачивают воду, чтобы можно было выполнять внутренние работы.

(Гонконгский туннель строили методом опускных секций с предварительной сборкой труб с бетонной облицовкой.)

См. также:

• Древесина и бумага
• Небоскребы
• Строительство дорог
• Землетрясения
• Дамбы