Тоннели строят, чтобы сберечь время, топливо и деньги благодаря сокращению транспортных путей. Однако на такие сооружения сперва тоже нужно потратить огромные ресурсы и усилия. Во всем мире созданы уже целые сети подземных магистралей с перекрестками, развязками и искусственными гротами. Есть даже такие, которые начинаются на поверхности, а затем «ныряют» под воду.
Рассказываем про 5 самых интересных тоннелей, поражающих оригинальностью, масштабами и сложностью постройки.
Готардский тоннель (Швейцария) – 51,7 км. Самый длинный железнодорожный тоннель в мире
Сложности при строительстве
Появился тоннель по экономическим причинам: поезду, который идет в равнине, не нужны два локомотива, чтобы подняться в горы, а значит и электричества такому составу требуется меньше. Кроме того, путь из Цюриха в Милан через тоннель занимает всего 2,5 часа вместо 3,5. Время – деньги.
Туннель (Готардский тоннель) — Чудеса инженерии | Документальный фильм про тунеель
Источник: https://tourjournal.ru/obzor-samyh-dorogih-dorog-v-mire/
Для прокладки использовали 4 тоннелепроходческих комплекса, каждый из которых весил 2700 тонн. Одна такая машина, длиною в четыре футбольных поля, выполняла несколько функций: перемалывала породу и измельчала ее для бетонной строительной смеси. В среднем строители проходили по 9 метров в день.
На одном из участков стройки регулярно происходили сейсмические мини-толчки. Чтобы уберечь конструкции от разрушения, инженеры применили специальные металлические арки, которые временно укрепляли своды тоннеля и не ломались даже при сильном давлении породы.
Особенности тоннеля
Подземный комплекс включает в себя два тоннеля, где поезда следуют в противоположных направлениях. Оба пути соединены галереями через каждые 325 метров для эвакуации пассажиров.
Также внутри находятся две многофункциональные железнодорожные станции. Максимальная высота гор над тоннелем – 2300 метров, а без мощной системы вентиляции температура в нем поднялась бы до +46°C.
Лердальский тоннель (Норвегия) – 24,5 км. Самый протяженный автомобильный тоннель в мире
Источник: https://www.thesun.co.uk/living/1637701/britains-longest-tunnel-could-feature-18-miles-of-fake-palm-trees-clouds-and-grass-verges-to-keep-drivers-awake/
Сложности при строительстве
Это отрезок автомобильной дороги, соединяющей два крупных города: Осло и Берген. За время его строительства выработали 2,5 млн куб. м породы. Чтобы вывести такой гигантский объем без вреда для экологии, в долине неподалеку соорудили дополнительный тоннель длиной в 2,1 км. После завершения стройки он стал частью вентиляционной системы основного тоннеля.
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОХОДА ТОННЕЛЯ МЕТРО
Во время проходки на расстоянии около 10 км от коммуны Эурланн в крыше тоннеля. обрушилось около 1000 кв. м породы. Для продолжения работ строителям пришлось полностью забетонировать весь участок, а потом заново пробивать тоннель в смеси опавшей породы и бетона. Почти Сизифов труд, но в итоге норвежские строители создали одно из самых уникальных подземных сооружений на планете.
Особенности тоннеля
Подземная дорога в Лердале выделяется «человечным» подходом к проектированию. Отделку тоннеля разработали дизайнеры и осветители при участии психологов из Ассоциации промышленно-технических исследований Норвегии. Их целью было снизить негативное влияние монотонности движения на концентрацию водителей.
Источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Roundpoint_in_a_gallery.jpg
Лердальский тоннель разделили на 4 отрезка и разместили между ними 3 искусственных грота, где можно остановиться и передохнуть. Основная хорда тоннеля подсвечивается белыми лампами, а зоны отдыха – бирюзовым и желтым светом, который воспроизводит оттенок неба при закате.
Подсветка позволяет водителям переключать внимание с однообразной дороги на гроты, а пассажирам, подверженным клаустрофобии, избежать приступов паники. Идея реализована настолько удачно, что большинство путешественников останавливается в гротах прежде всего для того, чтобы сделать эффектный кадр для соцсетей.
Большой бостонский тоннель (США) – 5,6 км. Самая дорогая дорожная стройка в истории Америки
Сложности при строительстве
Улицы Бостона проложили задолго до появления на них автомобилей, поэтому к середине XX века пробки стали огромной проблемой в городе. Чтобы избавиться от заторов, построили шестиполосную автостраду прямо над центром. Уже в 80-х стало ясно, что и ее недостаточно, поэтому власти города решили разгрузить дороги новой трассой, проложенной под старой.
Источник: https://www.flickr.com/photos/scleroplex/308418755/
Тоннель пришлось прокладывать рядом с действующим метро, между лабиринтами фундаментов и замораживая сложные подвижные грунты. Одним из главных вызовов стало возведение участка под бухтой, который решили строить «открытым» методом, а не проходить под дном залива.
Подводная часть состоит из 12-и огромных стальных секций, которые объединяют две трубы диаметром 12 метров и длиной 90 метров каждая. Секции доставляли в бухту, заполняли водой и опускали в заранее выкопанную на дне траншею 15-метровой глубины. Закрепив там очередную гигантскую деталь, из нее откачивали воду и присоединяли к соседней.
Особенности тоннеля
Бостонский тоннель включает в себя не только подземные и подводные сооружения, но и самый широкий в мире 10-полосный вантовый мост.
Источник: https://www.pinterest.ru/pin/541135711447621070/
Строительство, которое началось в 1991 году, растянулось на 16 лет. Бюджет проекта составил 14,6 млрд долларов, а издержки доходили до 3 млн в день. Ожидается, что проект окупится только к 2038 году, но позитивные изменения ощущаются уже сейчас. Из-за того, что тысячи автомобилей перестали ежедневно вхолостую жечь топливо в пробках, концентрация угарного газа в Бостоне снизилась на 12%.
Эресуннский мост-тоннель (Дания–Швеция). Длина надводной части – 7,8 км, подводной – 4 км. Самая протяженная автомобильная дорога в Европе, совмещенная с железнодорожным мостом
Сложности при строительстве
«Ныряющий мост» – так называют уникальное сооружение, которое соединяет столицу Дании и шведский город Мальме. Во время его возведения рабочие наткнулись на дне пролива на боевые снаряды Второй мировой войны. Их безопасная ликвидация заняла немало времени, а неточности в инженерных схемах привели к перекосу одной из частей конструкции. Но даже эти трудности не помешали закончить проект в срок.
Источник: https://news.myseldon.com/ru/news/index/215951933
Особенности тоннеля
Самая необычная часть конструкции – искусственный остров в проливе Эресунн, где четырехполосная автомагистраль и железнодорожные пути «ныряют» в тоннель. Внутри него проходит 5 труб: по двум из них ездят машины, по двум – поезда, а самая небольшая последняя труба – резервная.
Зачем же два государства построили настолько сложное сооружение? На это есть две причины. Первая – с датской стороны находится аэропорт Копенгагена, а высокие опоры моста мешали бы самолетам взлетать и садиться. Вторая – под низким мостом, который бы не препятствовал авиасообщению, не могли бы пройти крупные грузовые суда.
Горная дорога возле деревни Гуолян (Китай) – 1,2 км. Тоннель, возведенный непрофессиональными строителями
Сложности при строительстве
На месте дороги, открытой в 1977 году, был еще более опасный маршрут – высеченная в склоне узкая лестница на отвесной скале. Это был единственный путь, который связывал деревню Гуолян с внешним миром. Деревня была отрезана от цивилизации – ее жители не могли торговать и закупать необходимые продукты.
Источник: https://gochina.ru/blog-dlya-puteshestvennikov/tunnel-guolyan-opasnaya-gornaya-doroga-v-kitae/
Крестьяне не раз просили чиновников построить нормальную дорогу, но те не реагировали, поэтому жители деревни решили взять дело в свои руки. Все население деревни, а это – 300 человек, смогли пробить автомобильную дорогу в скалах, пользуясь в основном лишь молотками и зубилами. Стройка заняла 5 лет.
Особенности тоннеля
Естественным источником освещения дороги служат проемы в стене разного диаметра и форм. Они же представляют наибольшую опасность для тех, кто решит проехаться на машине в уникальном тоннеле. Некоторые из этих «окон» достигают 20–30 метров в длину, а на всем пути их около десятка. Если переборщить со скоростью, запросто можно вылететь в одно из них.
Живописный тоннель, на котором с трудом разъезжаются два легковых автомобиля, стал главной достопримечательностью провинции Хэнань и привлек в нее множество туристов
Источник: www.tn.ru
Тема 1.5. Тоннели. Основные сведения.
Тоннелем называют горизонтальное или наклонное подземное искусственное сооружение, имеющее значительную протяженность, предназначенное для транспортных целей, пропуска воды, прокладки городских коммунальных сетей или размещения производственных предприятий. Тоннели на путях сообщения служат средством для преодоления различного рода препятствий или для развития пути под землей с использованием ограниченного уклона
Классификация транспортных тоннелей определяется признаками, положенными в их основу. Так, по местонахождению можно разделить тоннели на горные, подводные и городские тоннели. На автодорогах могут быть сооружены тоннели:
— горные, прокладываемые через горные хребты или возвышенности (рис. 31,а);
— подводные, устраиваемые под реками, морскими проливами и заливами вместо мостового перехода (рис. 31,б);
— городские, предназначенные для пропуска транспортных потоков или пешеходов в городах (рис. 31,в,г).
Рис. 31. Схемы автотранспортных (а—в) и пешеходного (г) тоннелей:
1-портал; 2- тоннель; З -проезжая часть; 4 -рампа; 5 -лестничный сход; б -павильон
Способы сооружения тоннелей весьма разнообразны и определяются их протяженностью, глубиной заложения, топографическими, инженерно-геологическими и градостроительными условиями, а также экономическими и экологическими соображениями.
Для нормальной эксплуатации тоннелей необходимо предусматривать в них обустройства для отвода воды, вентиляции (при длинных тоннелях), освещения, а также обеспечения безопасности движения автомобилей.
Горные тоннели. В зависимости от характера грунтов, через которое проходит тоннель, конструкция его, называемая тоннельной обделкой, бывает различной. При проходе крепких скальных пород тоннель может быть оставлен без всякой обделки. Если есть опасность выветривания поверхностного слоя породы в тоннеле, то устраивают легкую его облицовку.
При необходимости поддерживать горную породу применяют несущую тоннельную обделку, обычно в виде свода. Очертание свода перекрытия должно быть по возможности близким к кривой давления от действующей на него нагрузки. В настоящее время обделку горных тоннелей делают преимущественно бетонной или железобетонной. Раньше обделку всегда делали монолитной.
В настоящее время получают распространение сборные конструкции обделки. В крепких скальных породах, не оказывающих бокового давления, можно применить тоннельную обделку в виде свода, опирающегося пятами на породу (рис.32,а).
Рис.32. Основные виды горных обделок и схема горного тоннеля
1 — обделка; 2 — обратный свод обделки; 3 — портал; 4 — горный тоннель.
В менее крепких породах обделка должна укреплять также и боковые стены тоннеля. Тогда ее делают в виде свода, поддерживаемого боковыми вертикальными стенками (рис.32, б).
При слабых породах, оказывающих большое давление как сверху, так и с боков, а иногда и снизу, обделке придают криволинейное очертание, устраивая внизу так называемый обратный свод (рис.32, в).
Для защиты от проникания грунтовых вод тоннельную обделку покрывают гидроизоляцией.
На концах тоннель имеет порталы (рис.32, г), обеспечивающие устойчивость лобового откоса выемки подхода и служащие также для отвода воды и предохранения от падения камней с горного склона.
Тоннельную обделку рассчитывают на горное давление, действующее на свод и боковые стенки тоннеля и зависящее от характера окружающих тоннель пород.
Горные тоннели сооружают, постепенно разрабатывая породу и укрепляя ее в случае необходимости временными деревянными или металлическими (реже железобетонными) крепями. Мягкие породы разрабатывают механизированными щитами или инструментом, а скальные — буро-взрывным методом.
К маркшейдерским работам относят все подземные геодезические работы.
Устройство подводного тоннеля оказывается целесообразным при необходимости пересечения автомобильной дорогой крупной реки, морского залива или пролива, когда постройка моста нежелательна из-за стеснения судоходства или других соображений. Различают тоннель, проходящий в толще естественного грунта под руслом реки (рис.33, а), тоннель, уложенный по выровненному дну или подводной дамбе (рис.33, б) и тоннель-мост, опирающийся на отдельные подводные опоры (рис.33, в).
Рис.33. Схемы подводных тоннелей
1 — рамповый участок; 2 — подводный участок; 3 — дамба; 4 — опоры тоннеля.
Для преодоления глубоких, но сравнительно узких водных преград эффективны подводные тоннели на отдельных опорах (тоннели-мосты) (рис. 34, а), а также «плавающие» тоннели, укрепленных оттяжками, закрепленными анкерами в дно или удерживаемые на плаву специальными плавающими опорами (рис. 34, 6, в).
Такие тоннели располагаются на сравнительно небольшой глубине от поверхности воды (15. 20 м), необходимой для пропуска судов. Таким образом, значительно сокращается длина тоннельного перехода и улучшаются эксплуатационные показатели трассы.
Подводные автодорожные тоннели сооружают для пропуска в
одном уровне 2-, 4-, б-полосного движения; возможно строительство и двухъярусных тоннелей.
Рис. 34. Виды (а—в) подводных тоннелей:
1 — вентиляционное здание; 2 — тоннель; З — свайные опоры; 4 — тросовые
отгяжки; 5 — маяк; б — плавающие опоры.
Подводные тоннели, проходящие в толще грунта, чаще всего делают кругового очертания из чугунных (рис.34, а) или железобетонных тюбингов — блоков (рис.34, б), из которых образуется обделка тоннеля. Тюбинги соединяют между собой болтами, обеспечивая герметичность сопряжений.
Подводные тоннели, укладываемые по дну водного препятствия, в большинстве случаев делают железобетонными, часто прямоугольного сечения (рис.34, в). Такие тоннели сооружают, опуская на дно подведенные наплаву готовые секции и объединяя их между собой подводным способом. Аналогично возводят и мосты-тоннели.
Рис.34. Схемы подводных тоннелей
1 — дамба; 2 — тюбинг тоннельной обделки.
1.5.2. Гидроизоляция обделок, водоотводные устройства, вентиляция и освещение в тоннелях.
Цель гидроизоляции – недопущение подземных вод во внутреннее пространство тоннеля. Гидроизоляция обеспечивается водонепроницаемостью конструкции, и дополняется нагнетанием за обделку вначале ПЦ, а затем цементного раствора. Раствор заполняет трещины и полости в обделке и массиве породы, преграждая путь подземным водам. Радикальным средством является включение в конструкцию обделки замкнутых водонепроницаемых мембран, из гибких рулонных материалов, приклеенных к внутренней поверхности обделки и прижимаемой внутренней ж/б конструкцией (рубашкой). В качестве гибких изолирующих материалов используют гидроизол —
асбестовый картон, пропитанный битумом, а также стеклорубероид и стеклобит. Несмотря на принятие мер по водонепроницаемости, в различные периоды эксплуатации тоннелей может скапливаться вода. Удаление воды и ее сброс за пределы порталов выполняется посредством водоотливных лотков, продольный уклон которых соответствует уклону пути в тоннеле и должен быть не менее 3‰.
Поперечный уклон выравнивающего бетонного слоя в сторону лотка — не менее 2‰. Сечение лотка не менее 30х30см. Для предотвращения замерзания воды используют утепляющую засыпку или листы теплоизоляции. Водоотводные лотки в тоннелях не должны проходить под проезжей частью.
Вентиляция должна обеспечивать эксплуатацию автодорожного тоннеля в следующих режимах:
А — нормальный — осуществляется безостановочное движение транспорта с максимальной разрешенной скоростью при интенсивности, соответствующей часу «пик»;
Б — замедленный — осуществляется безостановочное движение транспорта со скоростью менее 20 км/ч;
В — транспортная пробка — имеет место остановка транспорта с работающими двигателями длительностью до 15 мин.
Тоннели должны иметь искусственное стационарное освещение. В средней части автодорожных тоннелей с любой трассой длиной более 1300 м в дневном, вечернем и ночном режимах горизонтальную освещенность на расстоянии 500 м от въездного портала допускается снижать. Управление режимом общего освещения автодорожных тоннелей следует предусматривать автоматическим в зависимости от естественной освещенности снаружи тоннеля, а также дистанционным — из помещения дежурного.
Включение вечернего и ночного режима освещения должно производиться при снижении естественной освещенности до 100 лк.
1.5.3. Городские тоннели. Подземные пешеходные переходы.
Городскиетоннели устраивают для пропуска транспортных потоков под улицами или площадями, а иногда и под путями железных дорог. Как правило, такие тоннели имеют мелкое заложение, что позволяет уменьшить их длину и уклоны на въездах. Глубина заложения городских тоннелей зависит также от наличия на месте их устройства подземных коммуникаций (кабелей, трубопроводов). Въезды в тоннели, т.е. рампы (рис.34) обычно устраивают открытыми в выемках с ограждением подпорными стенками (см. рис.34).
1 — тоннель; 2 — рампа; 3 — направление движения автомобилей; 4 — городская застройка.
Рис.34. Схема городских транспортных тоннелей
1 — тоннель; 2 — рампа.
Транспортные и пешеходные тоннели, как правило, имеют прямоугольное поперечное сечение в виде однопролетной, а для широких тоннелей — двухпролетной конструкции (рис.35) преимущественно из сборного железобетона. Обычно конструкция их состоит из фундаментных блоков, в которых укрепляют стеновые блоки и средние стойки (см. рис.35).
Между фундаментными блоками укладывают лотковые, служащие для поддержания покрытия проезжей части, а также для обеспечения замкнутости конструкции тоннеля. На средние стойки укладывают продольный прогон, поддерживающий вместе с боковыми стенками верхнее покрытие из плоских или ребристых железобетонных блоков. Швы между блоками заполняют цементным раствором или бетоном для объединения их в единую конструкцию. Наружную поверхность тоннеля покрывают гидроизоляцией.
Рис.35. Схемы городских транспортных тоннелей
1 — фундаментный блок; 2 — стеновой блок; 3 — гидроизоляция; 4 — блок перекрытия; 5 — прогон;
6 — средняя стойка; 7 — стык омоноличивания; 8 — лотковый блок.
Пешеходные тоннели служат для прохода людей под улицами, площадями, а также загородными автомагистралями с интенсивным автомобильным движением. Такие тоннели всегда делают мелкого заложения, чтобы уменьшить высоту лестниц, преодолеваемых пешеходами. На площадях пешеходные тоннели часто сооружают разветвляющимися или комбинируют их с подземным залом. В больших городах подземные тоннели иногда используют для входа на станции метрополитена.
Транспортные и пешеходные тоннели мелкого заложения обычно приходится сооружать на улицах с интенсивным движением. Это требует всемерного сокращения сроков строительства и соответствующей организации работ. При невозможности переноса движения на другие улицы городские тоннели строят участками по их длине, временно закрывая движение на части ширины пересекаемой улицы или площади.
Работы по постройке тоннелей мелкого заложения чаще всего ведут в открытом котловане. При наличии грунтовых вод, а также в стесненных условиях котлованы ограждают шпунтовыми стенками. Для возведения тоннелей мелкого заложения начинают в настоящее время применять и щитовой метод, позволяющий повысить механизацию работ.
Подземные переходы прокладывают в виде тоннелей под проезжей частью улицы с лестничными и пандусными входами и выходами.
Типы подземных пешеходных переходов по своей планировке весьма многообразны в городских условиях и более однотипны на дорогах общего пользования.
Типы 1 и 2: Переходы с двумя лестничными сходами с каждой стороны улицы.
1-проезжая часть; 2-тротуар; 3-застройка; 4-тоннель пешеходного перехода; 5-лестничные сходы.
Типы 3 и 4: Переходы с двумя лестничными сходами с каждой стороны, расположенными на тротуарах примыкающих под углом двух улиц.
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Источник: cyberpedia.su
6. СТРОИТЕЛЬСТВО ТОННЕЛЕЙ
Развитие железнодорожного, водного и городского (особенно рельсового) транспорта вызвало во многих странах мира необходимость строительства специальных подземных сооружений — тоннелей. Все тоннели, созданные в рассматриваемый период, по назначению можно подразделить на три основные группы: 1) железнодорожные, 2) судоходные, 3) городских железных дорог (метрополитенов).
В последней трети XIX в. огромный размах получило строительство железнодорожных тоннелей. В сооружении железнодорожных тоннелей остро нуждались промышленно развитые европейские страны — Италия, Франция, Швейцария и некоторые другие, расположенные в районе наиболее высокой в Европе альпийской горной системы.
Сообщение между этими странами издавна осуществлялось с помощью гужевого транспорта по сложным, длинным и весьма опасным шоссейным дорогам. Такие дороги прокладывали по трассам, огибающим горную цепь кругом, или по ущельям и перевалам, куда медленно, с трудом поднимались лошади. Высота отдельных перевалов, связывающих, например, Италию с Францией, достигает более 2,5 км.
Использование таких дорог для железнодорожного транспорта оказалось невозможным. Длинные и тяжелые поезда не могли брать крутых подъемов, передвигаться с резкими поворотами, доступными конному обозу.
В условиях все расширяющихся международных связей и торговли традиционная система гужевого транспорта уже не удовлетворяла требования капиталистического общества. Строительство железнодорожных тоннелей стало насущной необходимостью.
Первый небольшой железнодорожный тоннель протяженностью 1,19 км был проложен в Англии еще в 1826—1830 гг. на линии Ливерпуль — Манчестер.
Франция и Италия первые начали прокладывать крупнейшие тоннели, которые должны были связать эти две страны. Необходимость постройки такого тоннеля через Альпы отмечал еще в 1832 г. ученый И. Мэдайль. Однако в то время его проект был воспринят скептически.
В 1845 г. итальянское правительство сочло необходимым приступить
к строительству тоннеля у перевала Мон-Сени в Альпах и поручило известному бельгийскому инженеру Мозу и геологу Зизмонди составить проект.
В 1857 г. на основе этого проекта под руководством итальянского инженера Г. Соммелье приступили к строительству Мон-Сенийского тоннеля длиной 12 849 м. Его начали прокладывать с двух противоположных сторон: от итальянской деревни Бардонэкки и от французской деревни Модан. Первые четыре года работы вели вручную и в сутки удавалось проходить в среднем 0,63 м тоннеля.
С 1861 г. работы пошли быстрее благодаря использованию в строительстве бурильных пневматических машин ударного действия системы Соммелье [24, с. 516]. С их помощью бурили шпуры, в которые закладывали пороховые заряды. Буровзрывные работы значительно ускорили строительство. Тоннель сооружали в сложных геологических условиях.
Строителям приходилось преодолевать твердые породы, нередко чередующиеся с рыхлыми и сыпучими образованиями, вести борьбу с водными потоками. По мере удлинения тоннеля сокращался приток свежего воздуха, затруднялось дыхание, что грозило приостановкой работ. Выход был найден благодаря установке с обоих концов тоннеля мощнейших по тому времени всасывающих аппаратов, которые приводились в действие энергией горных рек.
21 декабря 1870 г. французские и итальянские рабочие соединили участки своих тоннелей. Тоннель был проложен с высокой точностью. Оба его участка почти полностью совпали. Погрешность в отклонении их осей длиной почти 13 км не превышала 2 см, что свидетельствует о высоком уровне геодезических работ, а следовательно, о крупном достижении строительной науки и техники.
17 сентября 1871 г. двухпутный Мон-Сенийский тоннель, строившийся почти 15 лет, был открыт для движения поездов между Парижем и Турином. Кроме Италии и Франции, в сооружении тоннеля принимала участие и Швейцария [46, с. 23—29; 47, с. 110].
Успешное завершение строительства Мон-Сенийского тоннеля положило начало сооружению других крупных альпийских тоннелей.
В 1872 г. началось строительство Сен-Готардского тоннеля длиной 14 984 м в Лепонтинских Альпах в Швейцарии. Тоннель начинался у итальянской деревни Айроло. Сооружение тоннеля было поручено инженеру Фавру, который обязался построить его в течение 8 лет. Однако в процессе строительства возник ряд непредвиденных технических трудностей.
В результате инженер Фавр потерпел большой убыток, потерял свое состояние и умер, не окончив работ. Строительство тоннеля, продолжавшееся в общей сложности 9,5 лет, было закончено без него с опозданием на 1,5 года.
С каждого конца тоннеля работали одновременно не менее 400 рабочих. Для транспортировки горной породы, доставки инструмента, обделочного камня и других материалов использовали пневматические локомотивы. Сжатый воздух к локомотивам и бурильным машинам подавался в тоннель мощными насосами, для привода которых использовали энергию местных рек. Отработанный в пневматических локомотивах и бурильных машинах сжатый воздух поступал в тоннель, пополняя таким образом дефицит кислорода. На строительстве были впервые применены также гидравлические бурпльные машины вращательного действия немецкого инженера А. Бранд- та, работающие при давлении воды до 150 ат.
В марте 1880 г. Сен-Готардский тоннель был пробит. По случаю этого знаменательного события четырем тысячам рабочих, принимавших участие в сооружении тоннеля, были вручены специальные медали. Официально Сен-Готардский тоннель открыли для движения железнодорожных поездов в 1881 г. [46, с. 29—31; 48].
Опыт строительства Мон-Сенийского и Сен-Готардского тоннелей был использован при сооружении у горного перевала Симплон в Швейцарии (стык Пеннинских и Лепонтинских Альп) Симплонского тоннеля протяженностью 19 732 м. Он должен был соединить местечко Изелле (Италия) и город Бриг (Швейцария) и таким образом установить прямое железнодорожное сообщение между городами Миланом и Берном.
Строительство Симплонского тоннеля началось в 1898 г. под руководством А. Брандта.
При прокладке Симплонского тоннеля инженеры поставили задачу избежать крутых уклонов подходящей к тоннелю железнодорожной линии с целью увеличить составы поездов. Для этого тоннель решили строить у самой подошвы горной цепи Монте-Леоне. Отметим, что все предыдущие тоннели через Альпы начинались на сравнительно большой высоте (не менее 1100 м над уровнем моря), в связи с чем подходившие к ним железнодорожные составы вынуждены были подниматься на большую высоту, преодолевая при этом крутые уклоны.
В отличие от Мон-Сенийского и Сен-Готардского тоннелей, авторы проекта нашли более выгодным строить не один двухпутный тоннель, а два однопутных, шириной 5 м и высотой 5,5 мкаждый, проложенных параллельно на расстоянии 17 м один от другого.
Вначале построили целиком один тоннель. Второй намечалось завершить позже, когда возрастет движение поездов. Поэтому во втором тоннеле пробили лишь узкую галерею, используя ее для строительства первого тоннеля. Галерея через определенные промежутки имела ходы сообщения с первым тоннелем. По ней подвозили инструменты, динамит И строительные материалы.
Она служила также для вентиляции и отвода Грунтовой воды. По первому тоннелю вывозили горную породу [46, с. 35]. Быстрая прокладка тоннеля в значительной мере обеспечивалась хорошо организованной работой железнодорожного транспорта. Для откатки горной породы и доставки к месту работ строительных материалов использовали до 30 пар грузовых поездов в день. Поезда обслуживались обыкновенными танк-паровозами и пневматическими локомобилями [49, с. 6. 7].
Условия работы при строительстве Симплонского тоннеля были крайне сложными и тяжелыми. Приходилось бороться с грунтовыми водами, недостатком воздуха. Внутри тоннеля местами температура воздуха доходила до 56—57° С. Только благодаря введению мощной системы вентиляции и водяного охлаждения удалось завершить сооружение тоннеля. За 6,5 года, в течение которых строился тоннель, произошло 8470 несчастных случаев, из них 44 со смертельным исходом [49, с. 11, 12].
2 апреля 1905 г. Симплонский тоннель был открыт и через него в этот день прошли два первых поезда: один от Брига, другой от Изелле. Первая мировая война задержала работы по завершению строительства второго тоннеля, движение поездов по которому началось в декабре 1921 г. ]46, с. 35].
Вслед за Симплонским тоннелем в 1906 г. в Швейцарии приступили к строительству Лечбергского тоннеля длиной 14 605 м, законченного в 1911 г. Тоннель был проложен под Бернскими Альпами на высоте 1244м между местечками Копенштейн и Кандерштег. Через тоннель прошла Двухпутная электрическая железная дорога Берн—Шпицберг
Строительство описанных выше альпийских горных тоннелей, поражающих своей протяженностью и грандиозным объемом вынутого скального грунта, стало возможным благодаря широкому использованию достижений горной и строительной науки, замечательным инженерным решениям и мужеству рабочих-строителей. Именно этим можно объяснить сокращение сроков сооружения и стоимости по мере введения в строй новых тоннелей. За 40 лет со времени постройки в 1871 г. первого Мон-Сенийского тоннеля и завершения в 1911 г. четвертого Лечбергского тоннеля средняя стоимость проходки одного погонного метра тоннеля снизилась с 1870 до 1000 золотых рублей.
До первой мировой войны 1914—1918 гг. было построено 26 тоннелей длиной более 5 км каждый.
В России строительство первых железнодорожных тоннелей относится к концу 50-х — началу 60-х годов XIX в. В 1862 г. был построен Ковен- ский двухпутный железнодорожный тоннель длиной 1280 м, прокладка которого началась в 1859 г. Работами руководил выпускник Петербургского института инженеров путей сообщения инженер Перрот.
В рассматриваемый период в России было сооружено много тоннелей различной протяженности на железных дорогах Крыма, Кавказа, Сибири и Урала.
Самый длинный из них — Сурамский тоннель на Кавказе длиной 3992 м, проходящий через Сурамский горный кряж, возвышающийся на 900—1000 м над уровнем моря. Идея создания этого тоннеля возникла в 70-х годах XIX в. при строительстве Закавказской железной дороги. В 1874 г. инженер Мышенков приступил к подробной съемке района сооружения будущего тоннеля.
Прокладка тоннеля началась в 1886 г. с западной и восточной сторон одновременно. Первые месяцы работы вели вручную, а с июня 1887 г. стали применять бурильные машины системы Брандта. Машины передвигали в галерее по рельсам. С их помощью высверливали от 5 до 11 шпуров глубиной до 2,0—2,5 м, закладывали в них патроны динамита и затем взрывали.
Для транспортировки разрушенной горной породы использовали вагонетки, запряженные лошадьми. В образовавшуюся в регультате взрыва полость галереи затем подводили новый отрезок рельсового пути, по которому бурильную машину подкатывали к участку работ.
В зависимости от характера горных пород в сутки удавалось пройти в среднем 3,5—4, иногда 5—6 м, и в лучшем случае до 10—11 м. Последние цифры можно считать для того времени рекордными. Трасса тоннеля была сложной. Много хлопот строителям причиняли грунтовые воды, иногда обрушивавшиеся из водоносных пластов мощными потоками. Так, 5 сентября 1888 г. по этой причине были прекращены работы на восточной стороне тоннеля, после чего пробивку продолжали лишь с западной стороны. Работы вели круглые сутки в две смены при двенадцатичасовом рабочем дне.
Сурамский тоннель проходит через слабые грунты. В процессе работы в уязвимых местах устанавливали деревянные крепи, состоящие из боковых стоек и потолочных балок, на которые укладывали доски по всей ширине потолка. Учитывая ненадежность грунта, тоннель на всем протяжении выложили камнем. Расчет на прочность и устойчивость каменного свода тоннеля как упругой арки впервые в нашей стране сделал известный русский ученый JI. Ф. Николаи [50, с. 16].
12 октября 1888 г. обе части тоннеля были соединены с весьма большой точностью: оси направляющих штолен разошлись в горизонтальной плоскости всего лишь на 12,8 см, а в вертикальной — на 4,3 см.
При сооружении тоннеля было вынуто 335 тыс. м3 грунта, что объясняется значительной шириной тоннеля, рассчитанного на двухпутное железнодорожное сообщение [50, с. 16, 17].
Сурамский тоннель был наиболее длинным из всех тоннелей, существовавших в дореволюционной России. Его постройка служила образцом для отечественного тоннелестроения. Методы работ и конструкции, принятые при его сооружении, широко использовали при строительстве многих других тоннелей на Кавказе, в Центральной России, на Кругобай- кальской, Китайско-Восточной, дальневосточных и ряде других железных дорог.
Крупнейшим по протяженности в центральной части России был Се- веро-Донецкий тоннель длиной 2058 м. Он строился в течение 1913— 1915 гг. для однопутной железнодорожной линии на Северо-Донецкой железной дороге и был открыт в 1916 г. [46, с. 22; 50, с. 19].
Ранее, в 1897—1904 гг. на бывшей Китайско-Восточной железной дороге (Китайская Чанчуньская) было сооружено девять двухпутных тоннелей, общая протяженность которых составила 4310 м, и среди них Хинганский тоннель длиной 3078 м. При строительстве (1902—1904 гг.) Кругобайкальской железной дороги на сравнительно небольшом ее участке было проложено несколько десятков двухпутных тоннелей общим протяжением 7296 м. Из них самый длинный имел длину 778 м, а наиболее короткий 25 м. Сооружение тоннелей на Кругобайкальской железной дороге и на некоторых других участках Великой Сибирской магистрали велось под руководством профессора А. В. Ливеровского [50, с. 18, 19].
Особое место занимают судоходные тоннели, которые сооружают в комплексе с судоходными каналами, пересекающими горные хребты и возвышенности. Цервый судоходный тоннель длиной около 160 м был построен еще в 1681 г. во Франции.
Наиболее крупный судоходный тоннель Ронский (Ровский) во Франции на канале Марсель—Арль длиной 7118 м, шириной 22 м и высотой 14,4 м обеспечил судоходное сообщение Марсельского порта с рекой Роной и дал возможность пропускать суда водоизмещением до 1000 т. При сооружении тоннеля строители выполнили огромный объем земляных работ. Было вынуто 2,3 млн. куб. м грунта, что в 1,5 раза превышает объем земляных работ при сооружении наиболее крупного Симплонского тоннеля. Тоннель выложен каменной кладкой со сводом овальной формы. Сооружение Ронского тоннеля началось в 1911 г. и продолжалось 10 лет [46, с. 47-49].
Строительство тоннелей для городского рельсового транспорта в рассматриваемый период неразрывно связано с быстрым ростом городов, которые по мере развития капитализма, централизации и концентрации производства, образования монополий и промышленных комплексов стали превращаться в крупные индустриальные центры. Стремительный рост городского населения происходил во всех промышленно развитых капиталистических государствах. Так, в Англии доля городского населения возросла за период с 50-х годов XIX в. до начала XX в. с 50 до 78%. В Германии в 80-х годах XIX в. на города приходился 41 % населения, а в начале XX в. уже 54,3%. В США городское население возросло за это время с 28,6 до 40%.
Крупнейшими промышленными центрами с быстро растущим населением становятся Лондон, Париж, Берлин, Нью-Йорк и ряд других городов. С 1850 по 1900 г. население возросло в Лондоне с 2 млн. 363 тыс. до 4 млн. 536 тыс., Париже — с 1 млн. 53 тыс. до 2 млн. 714 тыс., Берлине — с 419 тыс. до 1 млн.
890 тыс., Нью-Йорке — с 696 тыс. до 3 млн. 437 тыс. человек.
Возникновение крупных городов поставило задачу создания новых видов городского транспорта, способного быстро и надежно обеспечивать массовые перевозки пассажиров. Таким видом транспорта стали метрополитены 12. Подземная железная дорога, представляющая тоннель с комплексом необходимых технических сооружений и устройств, не загромождая уличной дорожной сети и не имея пересечений на одном уровне, обеспечивает большую пропускную способность, регулярность и высокую эксплуатационную скорость движения поездов.
Поэтому не случайно, что именно в Лондоне — городе с самым большим во второй половине XIX в. населением — появилась первая подземная дорога. Ее построила в 1860 — 1863 гг. фирма «Metropolitan Bailway», проложив тоннель мелкого заложения. Дорога имела длину 3,6 км и обслуживалась паровозами.
К 1882 г. в Лондоне были созданы еще четыре участка подземной дороги, после чего сеть метрополитена стала быстро расти. С 1890 г. здесь началось строительство тоннелей глубокого заложения. Вслед за Лондоном в 1897 г. метрополитен строится в Глазго. Огромное значение для развития метрополитена имел переход в 90-х годах с паровой тяги на электрическую, прекратившую загрязнение тоннелей дымом и копотью. Электрификация коренным образом улучшила эксплуатацию городского подземного транспорта.
В 1896 г. была построена линия метрополитена в Будапеште, ставшая первой подземной железной дорогой на Европейском континенте. К 1898 г. относится ввод в эксплуатацию метрополитена в Вене. В 1900 г. создана подземная железная дорога в Париже. Ввод в эксплуатацию первой линии
2 Линии метрополитена могут быть также наземными п надземными (на эстакадах). Надземная железная дорога городского типа была построена в 1868 г. в Нью-Йорке. Она приводилась в движение с помощью канатной передачи, которую в 1871 г. заменили паровой, а в 1890 г.— электрической.
Парижского метрополитена был приурочен к открытию Всемирной промышленной выставки 1900 г. Затем подземные железные дороги сооружаются в столицах и крупных промышленных городах других европейских государств: Берлине (1902 г.), Гамбурге (1912 г.), Мадриде (1919 г.), Барселоне (1924 г.), Афинах (1925 г.)
На Американском континенте первая подземная дорога построена в Нью-Йорке в 1868 г. Вслед за ней вступили в строй метрополитены в Чикаго (1892 г.), Бостоне (1901 г.), Филадельфии (1907 г.), Буэнос-Айресе (1913 г.).
В процессе тоннелестроения инженеры столкнулись с проблемой создания подводных тоннелей. Особенно это проявилось при сооружении городских подземных железных дорог. Пришлось решать одну из сложных и ответственных технических задач тоннелестроения.
Начало сооружению подводных тоннелей было положено инженером М. И. Брюнелем, построившим под Темзой в Лондоне тоннель для движения экипажей и пешеходов (1825—1843 гг.). Тоннель длиной 360 м состоит из двух отдельных проездов шириной каждый по 4,2 м. Они разделены между собой столбами, перекрытыми арками. Строительство этого тоннеля стало возможным благодаря разработанному М. И. Брюнелем способу ведения тоннельных работ с использованием проходческого щита. Нововведение Брюнеля представляло подвижную прочную сборную конструкцию, обеспечивающую безопасное проведение горной выработки и выполнение работ по созданию постоянной крепи (обделки) [46 с. 67, 68].
Применение проходческих щитов создало предпосылки для успешного развития подводного тоннелестроения.
В 1868 г. началось сооружение нового тоннеля под Темзой длиной 411 м, предназначенного для железнодорожного движения. Работы велись под руководством инженера Барлоу и были выполнены за И месяцев. В 1892—1897 гг. под Темзой в Лондоне был построен Блекуэльский тоннель для экипажей и пешеходов длиной 1890 м. Часть его, расположенная под ложем реки, составляла 366 м.
Крупнейшим сооружением стал подводный тоннель под рекой Гудзон в Нью-Йорке между Мангатаном и Джерслей-Сити длиной 1600—1700 м. Его строительство было сопряжено с большими техническими трудностями и продолжалось 26 лет, с 1879 по 1905 г. [46, с. 52].
Как видим, в области тоннелестроения рассматриваемый период примечателен огромными техническими достижениями. Прокладка гигантских тоннелей стала возможной благодаря серьезным качественным сдвигам в развитии строительной науки, успехи которой достаточно эффективно использовались на практике. Сооружение тоннелей, отличающееся технологической сложностью и трудоемкостью, требовало огромных капиталовложений, материальных затрат, привлечения квалифицированных специалистов и рабочих. Поэтому их строительство было возможным лишь при участии крупных капиталистических фирм и монополистических объединений. Грандиозность тоннелестроения побуждала нередко предпринимателей с целью сосредоточения капитала для организации эффективного производства работ привлекать капиталистические монополии и банки нескольких стран.
История строительства тоннелей является наглядной иллюстрацией к выводам, сделанным В. И. Лениным в работе «Империализм, как высшая стадия капитализма», что в условиях империализма магнаты финансового капитала — верхушка монополистической буржуазии, сосредоточивают в своих руках все рычаги господства во всех сферах экономической жизни.
Строительство подводных тоннелей, расположенных непосредственно под зеркалом воды, осуществляют способом погружения крупных секций.
При строительстве тоннелей и других сооружений в скальных выработках широко применяется штукатурная гидроизоляция из цементного торкрета.
Институт «Метрогипротранс» совместно с Управлением дорожно-мостового строительства Исполкома Моссовета разработал щитовой комплекс для устройства обделки тоннелей из.
При строительстве транспортного тоннеля — это графики врезки тоннеля или штольни, проведения подходных выработок и направляющей штольни или одного (обычно верхнего).
К третьей группе относят временные тоннели, предназначенные для пропуска воды в период строительства или ремонта гидротехнических сооружений.
При его осуществлении было достигнуто снижение фактической стоимости строительства на 19% по … При строительстве тоннелей чаще всего вначале проводят калотту, а затем штроссу.
Гидроизоляция тоннелей и подземных выработок. Гидротехнические. же составил 0,025 л/с («Гидротехническое строительство», 1952, № 5). Учитывая этот неудачный опыт.
›Строительство. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ ТОННЕЛЕЙ Обделка. Гидротехнические тоннели проектируют в соответствии с указаниями СНиП 2.06.09—84.
Особое внимание уделено новым прогрессивным способам строительства тоннелей, относящимся к категории высоких технологий.
Источник: www.bibliotekar.ru