Строительство туннелей. Железнодорожные и подводные туннели

Как полагают, прокладка туннелей-одно из самых ранних гражданских сооруже­ний человека. Уже древние египтяне ис­пользовали подводные каналы, чтобы пропускать по ним воду, а также строили туннели для захоронений. Кроме того, они прокладывали глубокие туннели для извлечения из недр земли медной руды. Сейчас туннели сооружают при проклад­ке автомобильных и железных дорог и пе­шеходных переходов под землей, для пропуска воды (особенно при строитель­стве плотин) и при горных разработках.

Железнодорожные и подводные туннели. На протяжении XVIII в. туннели для про­пуска воды сооружались как в Европе, так и в Америке, но с наступлением эры же­лезных дорог в начале XIX в. судоходные каналы утеряли свое прежнее значение как средство сообщения. Вместе с тем строительство железных дорог само по себе вызывало необходимость в пробивке туннелей. Одним из самых известных и трудных при проходке был Симплон­ский ж.-д. туннель длиной 19,7км через Альпы, завершенный в 1906 г. Туннель связывал Швейцарию и Италию, причем ниже Монте-Леоне участок длиной 2,1 км был пробит в скале.

В 1825-1841 гг. английский инженер французского происхождения Марк Брюнель (1769-1849) построил первый под­водный туннель, до сих пор обеспечиваю­щий движение лондонского метрополите­на под Темзой в районе Родерхита. При строительстве Брюнель применил про­ходческий щит.

Проходческий щит Брюнеля был собран из 12 вертикальных литых чугунных секций, установлен­ных перед разборной стенкой из прочных горизонтальных балок. После выемки грунта на глубину около 30 см балки домкратами устанав­ливали на новое место, а щит мощными домкратами, упирающимися в облицовку туннеля, перемещали вперед.

Основным элементом этого приспособления была крепь из прочных горизонтально уложенных дере­вянных балок. Каждую балку можно бы­ло вынуть на время выемки грунта, а за­тем установить на место, освободившееся при выемке. Щит, разработанный Брюнелем - прообраз современных проходче­ских щитов.

Вслед за триумфом Брюнеля были раз­работаны планы строительства туннеля под Ла-Маншем. В 1882 г. армейский ин­женер Фредерик Бомон создал устрой­ство для сооружения туннелей посред­ством прорезания круглого отверстия диаметром 2,3 м в меловых породах. Ис­пользуя сжатый воздух в качестве движу­щей силы, машина обеспечивала проход­ку 12 м туннеля в сутки. Было пройдено около 1,6 км восточнее Дувра, после чего работы пришлось приостановить по политическим соображениям. В 1973 г. бы­ло начато строительство второго тунне­ля, но через два года из-за финансовых затруднений и он был заброшен.

При строительстве подводных туннелей собранные на берегу стальные или бетон­ные секции гермети­зируют на концах и доставляют к месту монтажа. Там их опускают в траншею на дне озера или реки, соединяют с погруженными ранее секциями и закры­вают грунтом, выну­тым при подготовке траншеи. Такой способ экономичен, если секции изготав­ливаются вблизи строительства, поэтому заводы обычно возводят на берегу, а готовую продукцию достав- ляют к месту укладки на баржах. Иногда бетонные или сталь­ные секции изготав­ливают в сухом доке, находящемся на плаву неподалеку от места укладки.

Разрез первого автомобильного тун­неля под р. Мерсей (1934). От входных порталов туннель постепенно углуб­ляется до централь­ного участка, отку­да воду, которая может просочиться внутрь, откачивают насосами. Туннель диаметром 13,5 м обеспечивает четырехполосное дви­жение (пространство ниже уровня автодо­роги, предназна­ченное для движения трамваев, никогда не использовалось). Протяженность туннеля 3,2 км, поло­вина проходит под водой. Туннель был прорыт вручную. Вначале были про­рыты два вспомога­тельных туннеля, один над другим, между ними вырыли центральный участок основного туннеля.

2-километровый туннель, соеди­няющий два искусст­венных острова, под одним из трех морских фарватеров проходит вдоль 28-­километровой авто­страды, пересекающей Чесапикский залив на восточном побе­режье США. Имеется еще один, аналогич­ный туннель.

Острова соединены высоким мостом. Четыре искусствен­ных острова длиной по 450 м и шириной 70 м созданы из пес­ка, камня и бетона. Туннели состоят из стальных секций с двойными стенками, погруженных в траншею на дне.